Kapitel eins: Was ist ein Planetengetriebe?

Ein Planetengetriebe ist ein Planetengetriebe, das aus einem zentralen Zahnrad, dem sogenannten Sonnenrad, besteht, das als Antriebsrad dient und von drei oder mehr umlaufenden Zahnrädern, den sogenannten Planeten, umgeben ist. Die Planetenräder greifen in ein Hohlrad ein, das die Sonnen- und Planetenräder umgibt und die Form eines Innenstirnrades hat. Die Konstruktion von Planetengetrieben macht sie außergewöhnlich robust und lässt sich leicht auf verschiedene Übersetzungsverhältnisse umrüsten.

Kapitel zwei: Wie Planetengetriebe hergestellt werden

Planetengetriebe sind eine Methode zur Umwandlung einer Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung. Sie wurden 1781 von William Murdoch für den Einsatz in Dampfmaschinen als Ersatz für Kurbeln entwickelt, die zur Erzeugung von Drehbewegungen verwendet wurden. Eine häufige Anwendung für Planetengetriebe ist die Drehzahlreduzierung auf engstem Raum.

Die wichtigsten und wesentlichen Komponenten eines Planetengetriebes sind das Sonnenrad oder Zentralrad, mehrere andere Zahnräder, sogenannte Planeten, ein äußeres Hohlrad und ein Planetenträger. Die vier Komponenten eines Planetengetriebes sorgen aufgrund der gleichmäßigen Massenverteilung und Rotationssteifigkeit für Stabilität. Das Drehmoment wird radial auf die Zahnräder ausgeübt und radial übertragen, ohne Druck auf die Zahnradzähne auszuüben.

Sonnenausrüstung

Das Sonnenrad ist das zentrale Zahnrad in einem Planetenradsatz, das den Antrieb für den Radsatz erhält. Da das Sonnenrad von der Eingangswelle angetrieben wird, können die Planetenräder das Hohlrad antreiben. Der Aufbau eines Planetengetriebes ist so gestaltet, dass die Ritzel des Trägers, an dem die Planetenräder befestigt sind, mit dem Sonnenrad kämmen.

Planetenräder

Die Planetenräder sind auf einem Träger montiert und bewegen sich entsprechend der Bewegung des Sonnenrads. Während sie sich gegen das Sonnenrad drehen, kämmen ihre Zähne mit den Zähnen des Zahnkranzes. Während sich die Planetenräder bewegen, drehen sie sich um die Sonnen- und Hohlräder. Planetenräder verfügen über ein oder mehrere Planetenräder und steuern die Geschwindigkeit der Kraftübertragung.

Zahnkranz

Der Außenring eines Planetengetriebes ist das Hohlrad oder Hohlrad. Es ist am Innenumfang gezahnt und am Außenrand glatt. Die Zähne eines Planetenhohlrades sind nach innen gerichtet, um mit den Planetenrädern zu kämmen. Der Träger und die Planetenräder werden von dem lagefixierten Hohlrad gebunden und umschlossen. Alle Zähne der Planetenräder kämmen mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad. Wenn sich die Planetenräder um das Sonnenrad drehen, wird das Hohlrad gezwungen, sich in die gleiche Richtung wie das Sonnenrad zu drehen.

Träger

Die Planetenräder sind an einem Träger befestigt, der ihre Mittelpunkte mit dem Sonnenrad verbindet und dafür sorgt, dass sie so ineinander greifen, dass ihre Teilkreise ohne Schlupf abrollen. Normalerweise ist der Träger beweglich und dreht sich relativ zum Sonnenrad. Es ist zur Unterstützung mit den Zentren der einzelnen Planetenräder verbunden. Die einfachste Form eines Planetengetriebes besteht aus einer Sonne, einem Planeten, einem Hohlrad und einem Träger. Verbundplanetengetriebe verfügen über mehr als einen der verschiedenen Gänge, die mit zunehmender Komplexität komplexer werden

die Anzahl der Planetenräder erhöht sich.

Konstruktion von Planetengetrieben

Planetengetriebe erfordern die Definition mehrerer Eingänge, um einen bestimmten Ausgang zu erhalten. Das Sonnenrad befindet sich in der Mitte der Baugruppe und kämmt mit den Zähnen der Planetenräder, die klein sind und mit dem Trägerrahmen aus Aluminiumguss verbunden sind Eisen oder Stahl. Der Träger verfügt über eine Scheibe für jedes der Planetenräder, die das Sonnenrad umgeben und vom Hohlrad umgeben sind.

Der Aufbau eines Planetenradsatzes kann Stirn- oder Schrägverzahnungen umfassen. Der Unterschied zwischen den beiden Zahnrädern besteht in ihrem Schrägungswinkel, wobei Stirnräder einen Schrägungswinkel von Null haben, während Schrägverzahnungen einen Schrägungswinkel von 10 bis 30 Grad haben. Bei beiden Getriebeformen spielen Lager eine wichtige Rolle bei der Drehmomentübertragung eines Planetenradsatzes. Nadellager haben zwar die richtige Größe, sind aber den Axialkräften nicht gewachsen. Der ideale Lagertyp sind Kegelrollenlager für axiale Kräfte und sind größer als Nadellager.

Kapitel drei: Arten von Planetengetrieben

Die verschiedenen Arten von Planetengetrieben unterscheiden sich durch ihre Leistung, Effizienz und Vielseitigkeit. Jeder Typ verfügt über die Fähigkeit, zwei Eingaben in eine einzige Ausgabe umzuwandeln, was das Entwerfen und Analysieren kompliziert macht. Die gebräuchlichste Form eines Planetenradsatzes besteht aus einer einzelnen Sonne und einem einzelnen Planeten mit einem Träger und einem äußeren Hohlrad.

Planetengetriebe verhalten sich kontraintuitiv, ein Faktor, der ihre Analyse schwierig, faszinierend und interessant macht. Sie bieten ein hervorragendes Drehmoment bei angemessener Steifigkeit und geringem Geräuschpegel bei kompakter Stellfläche. Planetengetriebe gibt es in den unterschiedlichsten Formen und Ausführungen, was einer der Gründe für ihre weite Verbreitung ist.

Eine kurze Liste von Planetengetrieben umfasst:

Einstufig

Mehrstufig

Im Einklang

Versatz

Koaxial

Rechter Winkel

Harmonischer Antrieb

Differential

Simpson

Ravigneaux

Diese zehn Planetengetriebesätze sind eine sehr kleine Auswahl der vollständigen Liste der Planetengetriebe, zu der auch Spezialgetriebe für einzigartige und ungewöhnliche Anwendungen gehören. Es ist wichtig zu beachten, dass jeder Planetenradsatztyp seine Vor- und Nachteile hat. Ihre Verwendung hängt davon ab, wie sie die Anforderungen einer Anwendung erfüllen.

Einstufiger Planetengetriebesatz

Ein einstufiger Planetenradsatz besteht aus einem Sonnenrad, drei Planetenrädern, einem Träger und dem Hohlrad. Die Eingangswelle dreht das Sonnenrad, wodurch die Planetenräder den Träger und die Ausgangswelle drehen. Unterschiedlich große Zahnräder mit unterschiedlicher Zähnezahl verändern die Drehzahl und das Drehmoment des Abtriebs. Einstufige Planetenradsätze werden in Schwermaschinen, Industrieanlagen und Automobilgetrieben eingesetzt. Wie bei den meisten Planetengetrieben werden aufgrund ihrer kompakten Bauweise und ihres Gewichts einstufige Planetengetriebe eingesetzt.

Mehrstufiger Planetengetriebesatz

Mehrstufige Planetenradsätze verfügen über zwei oder mehr Planetenräder, um die erforderliche Drehzahl und das erforderliche Drehmoment zu erreichen. Sie haben den gleichen Aufbau wie einstufige Planetenradsätze, verfügen jedoch über mehrere zusätzliche Zahnräder an der Eingangswelle im ersten Satz, die mit dem Sonnenrad des ersten Satzes verbunden ist. Der Träger für den ersten Satz ist mit dem Sonnenrad des zweiten Satzes verbunden, ein Muster, das sich auf alle Planetenräder im mehrstufigen Planetenradsatz fortsetzt. Mehrstufige Planetenradsätze werden in Anwendungen verwendet, die ein hohes Drehmoment und mehrere erfordern Ausgangsgeschwindigkeiten. Sie erreichen hohe Übersetzungsverhältnisse in einem kompakten, leichten Paket.

Inline-Planetengetriebesatz

Bei einem Reihenplanetenradsatz liegen die Eingangs- und Ausgangswellen in einer geraden Linie und bestehen aus einem einzelnen Sonnenrad und mehreren Planetenrädern, die in einem Hohlrad enthalten sind. Die Planetenräder sind auf einem Träger montiert, der sich um die Sonne dreht. Die Eingangswelle dreht das zentrale Sonnenrad, das die Planetenräder dreht, die mit dem Hohlrad kämmen. Die Drehung um die Mittelachse sendet Kraft an die Ausgangswelle. Reihen-Planetengetriebe werden aufgrund ihrer Effizienz, Drehmomentdichte und ihres geringen Spiels verwendet.

Versetzte Planetengetriebesätze

Versetzte Planetenradsätze werden als Parallelwellen-Planetengetriebe bezeichnet. Bei ihnen sind die Antriebs- und Abtriebswellen versetzt oder parallel angeordnet. Wie Reihen-Planetenradsätze verfügen Offset-Planetenradsätze über ein Sonnenrad mit mehreren Planetenrädern, die auf einem Träger montiert sind und mit dem äußeren Hohlrad kämmen. Anstatt dass der Abtrieb in einer geraden Linie mit dem Eingang verläuft, ist er im Verhältnis zur Eingangswelle anders ausgerichtet. Durch die Wahl des richtigen Durchmessers und der richtigen Zähnezahl des Zwischenrads ist es möglich, dass die Eingangs- und Ausgangswelle auf einer Achse liegen gemeinsame Achse.

Rechtwinklige Planetengetriebesätze

Bei Winkelplanetenradsätzen sind An- und Abtriebswelle rechtwinklig zueinander angeordnet. Das Sonnenrad, die Planetenräder, der Träger und der Außenring sind alle in der gleichen Konfiguration wie die anderen Zahnradsätze montiert. Die Drehung der Planetenräder überträgt die Kraft auf einen rechtwinkligen Kegelradsatz, der mit der Abtriebswelle verbunden ist.

Harmonic Drive Planetengetriebesatz

Harmonic-Drive-Planetengetriebe werden auch als Wellgetriebe und Wellgeneratorgetriebe bezeichnet. Sie verwenden einen flexiblen Metallbecher und eine kreisförmige Verzahnung zur Drehmomentübertragung. Die Komponenten eines Harmonic-Drive-Planetenradsatzes sind die kreisförmige Keilverzahnung und die flexible Schale, die als Wellengenerator bezeichnet wird. Darüber hinaus verfügt der Zahnradsatz über elliptische oder kreisförmige Zahnräder, sogenannte Flexspline.

Die Eingangswelle treibt den Wellengenerator an, der dazu führt, dass er sich verformt und Wellen erzeugt, die sich entlang des Umfangs des Bechers bewegen. Die erzeugten Wellen greifen in die Zähne des Flexspline ein, der sich um die Mittelachse des Harmonic-Drive-Zahnradsatzes dreht. Der Flexspline greift in den äußeren Zahnkranz ein, der die Kraft an die Abtriebswelle überträgt. Harmonic-Drive-Planetengetriebe sind spielfrei, hochpräzise und haben eine hohe Drehmomentdichte, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen es auf Genauigkeit und Wiederholbarkeit ankommt

wichtige Themen wie Robotik und Automatisierungsanwendungen

Simpson-Planetengetriebesatz

Ein Simpson-Planetenradsatz besteht aus einem einzelnen Sonnenrad und zwei oder drei Sätzen Planetenträgern, die in Reihe geschaltet sind. Die Struktur eines Simpson-Planetenradsatzes besteht aus drei Vorwärtsgängen, einem Rückwärtsgang und einem Leerlauf und wird in einem Automatikgetriebe mit drei oder vier Gängen verwendet. Der Zahnradsatz ist nach Howard Simpson benannt, einem berühmten Erfinder von Designs für die Automobilindustrie.

Die beiden Planetenradsätze sind aufgrund der gemeinsamen Sonne voneinander abhängig. Der erste Zahnradsatz liegt näher an der Eingangswelle und ist mit dem Zahnkranz des zweiten Zahnradsatzes synchronisiert.

Ravigneaux-Planetengetriebesatz

Ein Ravigneaux-Planetenradsatz ist eine Verbesserung des Simpson-Planetenradsatzes und besteht aus zwei Sonnenrädern, zwei Hohlrädern und zwei Planetenradsätzen auf einem einzigen Träger, wodurch der Ravigneaux-Planetenradsatz kleiner, leichter und kostengünstiger wird . Die beiden Sonnen liegen zentral auf einer gemeinsamen Drehachse und sind unterschiedlich groß.

Der Prozess für einen Ravigneaux-Planetenradsatz besteht darin, dass das kleinere der Sonnenräder mit seinem Planetensatz in Eingriff kommt, der wiederum mit dem äußeren Hohlrad in Eingriff steht. Das größere Außenhohlrad ist mit den Planeten beider Planetenräder verbunden und greift in die größere der beiden Sonnen ein. Ein Träger mit einem anderen Radius hält die Planetenräder an Ort und Stelle und ist mit der Antriebswelle verbunden. Es dreht sich als Einheit im Verhältnis zum Sonnen- und Hohlrad

Differenzial-Planetengetriebesatz

Bei einem Differenzial-Planetenradsatz dreht sich jedes Zahnrad, was ein Schlüsselfaktor für den Antrieb der Räder eines Autos ist. Ursprünglich waren Autos so konstruiert, dass eines der Räder angetrieben wurde, während das andere Rad frei montiert war. Obwohl es sich um eine wirksame Fahrmethode handelte, war sie unsicher, weshalb eine Methode zum Antrieb beider Räder gefunden werden musste

Die Entwicklung des Differenzial-Planetenradsatzes erforderte, dass jedes Rad über eine eigene Antriebswelle verfügt. Zur Änderung der Drehrichtung der Antriebswelle werden mehrere Kegelräder mit Träger verwendet. Der Zahnradsatz besteht aus einem großen Hohlrad, einem Träger, zwei Planetenrädern und einem Sonnenrad. Der Zahnkranz ist mit der Welle eines der Räder verbunden, während das Sonnenrad am anderen Rad befestigt ist, wodurch es möglich ist, die Drehung der Antriebswelle zu ändern, um die Räder anzutreiben.

Planetengetriebe

Planetengetriebe werden durch Hydraulikmotoren, Elektromotoren oder Verbrennungsmotoren angetrieben. Sie sind die gebräuchlichste Getriebeform und werden direkt an einen Präzisionsmotor angeschlossen oder integriert. Planetengetriebe übertragen die Energie von einem Motor auf einen Abtrieb äußerst effizient.

Radantrieb

Ein Planetengetriebe mit Radantrieb ist die einfachste Form eines Getriebes und kann direkt mit einem Rad verbunden werden, wobei die Räder über dem Gehäuse des Systems kombiniert werden. Der Träger für ein Planetengetriebe mit Radantrieb befindet sich im Getriebe. Die direkte Verbindung des Getriebes mit den Rädern trägt dazu bei, die Größe des Getriebes zu reduzieren.

Wellenausgang

Wie bei anderen Planetengetrieben dreht das Sonnenrad die Planeten, die in einem Träger im Wellenantriebsgetriebe untergebracht sind. Das Hohlrad ist fixiert, während der Träger die Antriebswelle dreht. Das Gehäuse des Getriebes ist direkt an der Maschine befestigt, der Abtrieb erfolgt über die rotierende Welle.

Spindelausgang

Spindelabtriebsgetriebe sind genau wie Wellenabtriebsgetriebe, wobei der Hauptunterschied darin besteht, dass der Abtrieb über einen Flansch erfolgt