轴承式滚珠行星减速器初探
发布时间：2013-11-13程松 曹春明
摘 要：本文对一种新颖的大传动比减速器——轴承式滚珠行星减速器进行了理论探头，通过实验验证了该减速器的传动性能，并对实验结果和理论计算进行了对比分析，介绍了该减速器的特点与用途。
在机械传动设计中，经常会遇到传动比很大的减速器，使用齿轮行星减速器固然能够满足要求，但由于该种减速器结构较复杂、成本高，在很大程度上限制了齿轮行星减速器的广泛使用，能否找到一种结构简单轻巧、成本低的大传动比减速器是广大机械设计人员所感趣的。我们曾对轴承式滚珠行星减速器（下面简称轴承减速器）进行了一些探讨，认为在某些场合下使用轴承减速器，具有体积小、制造简单、成本低等显著优点。
1 结构
轴承减速器的基本结构是由两个不同规格的轴承、保持套等零件组成的周转轮系（ 图1）。减速器的输出为轴承套1或轴承套2。
在机械传动设计中，经常会遇到传动比很大的减速器，使用齿轮行星减速器固然能够满足要求，但由于该种减速器结构较复杂、成本高，在很大程度上限制了齿轮行星减速器的广泛使用，能否找到一种结构简单轻巧、成本低的大传动比减速器是广大机械设计人员所感趣的。我们曾对轴承式滚珠行星减速器（下面简称轴承减速器）进行了一些探讨，认为在某些场合下使用轴承减速器，具有体积小、制造简单、成本低等显著优点。
1 结构
轴承减速器的基本结构是由两个不同规格的轴承、保持套等零件组成的周转轮系（ 图1）。减速器的输出为轴承套1或轴承套2。
2 原理及计算
将上述减速器按传动原理分析，可画成图2所示的周转轮系。图中Z1、Z2分别为轴承1、2内圈的相当齿数，Z3、Z4分别为轴承1、2外圈的相当齿数，Z5、Z6分别为轴承1、2滚珠的相当齿数。
按轮系传动原理，得方程组
将上述减速器按传动原理分析，可画成图2所示的周转轮系。图中Z1、Z2分别为轴承1、2内圈的相当齿数，Z3、Z4分别为轴承1、2外圈的相当齿数，Z5、Z6分别为轴承1、2滚珠的相当齿数。
按轮系传动原理，得方程组
当Z3固定（n3=0）、Z4输出时，解得
当Z4固定（n4=0）、Z3输出时，解得
设轴承1内、外圈滚道直径分别为d1、d3，轴承2为d2、d4，则传动比
例：我们实验用的轴承减速器，取轴承1为206轴承，轴承2为208轴承，实测参数为d1：36.42，d2= 47.30，d3=55.54，d4=72.70。代入公式中得
由此可见，Z3反向输出，Z4正向输出，减速比还是很大的。不同的减速比可通过选取不同的轴承规格配得。
三、实验与讨论
为了验证轴承减速器的传动性能，我们试制了结构如图1所示的简易减速器做实验。为减少开支，轴承采用了报废的206、208轴承。输入轴为四极异步电机轴，计算结果与实验列于下表。
为了验证轴承减速器的传动性能，我们试制了结构如图1所示的简易减速器做实验。为减少开支，轴承采用了报废的206、208轴承。输入轴为四极异步电机轴，计算结果与实验列于下表。
由表中可以看出，实验结果与理论计算的减速比相差比较大，实验输出转速略高于计算输出转速。实验中还发现当一个轴承套固定时，如用双手紧握住另一个轴承套能够握住不动，这说明该简易减速器负载能力很小。
造成上述结果应从轴承减速器本身特点和实验手段两方面去寻找原因。首先，轴承减速器的核心零件是滚动轴承，理论计算中视滚珠在轴承滚道中作纯滚，而实际运转中纯滚是不存在的，或多或少地存在滑动，从而降低了滚珠Z1、Z2之间的差转速率，因此 实验输出转速略高于计算输出转速是正常的。其次，实验手段的过于简陋是造成实验结果与理论计算减速比差距过大，负载能力过小 的主要原因。由于实验中所用的轴承均为报废轴承，轴承间隙已很大，轴向没有予紧措施，从而滚珠在滚道内极易滑动， 减速器的负载能力也大为减小另外，实验测量误差也会造成实验结果与理论计算之间的差距。
通过上述分析不难看出，轴承减速器在实际应用中，应采取相应措施在结构上尽可能保证滚珠在滚道中趋于纯滚，如轴承内外圈采取轴向予紧措施等，只有这样，才能获得比较满意的结果。
四、特点与用途
由于轴承减速器的核心零件轴承是标准件，从而决定了该减速器具有结构紧凑、制造简单、成本低等特点，能够适用于正反转频繁、传递功率小，传动精度低、传动比很大的场合。
造成上述结果应从轴承减速器本身特点和实验手段两方面去寻找原因。首先，轴承减速器的核心零件是滚动轴承，理论计算中视滚珠在轴承滚道中作纯滚，而实际运转中纯滚是不存在的，或多或少地存在滑动，从而降低了滚珠Z1、Z2之间的差转速率，因此 实验输出转速略高于计算输出转速是正常的。其次，实验手段的过于简陋是造成实验结果与理论计算减速比差距过大，负载能力过小 的主要原因。由于实验中所用的轴承均为报废轴承，轴承间隙已很大，轴向没有予紧措施，从而滚珠在滚道内极易滑动， 减速器的负载能力也大为减小另外，实验测量误差也会造成实验结果与理论计算之间的差距。
通过上述分析不难看出，轴承减速器在实际应用中，应采取相应措施在结构上尽可能保证滚珠在滚道中趋于纯滚，如轴承内外圈采取轴向予紧措施等，只有这样，才能获得比较满意的结果。
四、特点与用途
由于轴承减速器的核心零件轴承是标准件，从而决定了该减速器具有结构紧凑、制造简单、成本低等特点，能够适用于正反转频繁、传递功率小，传动精度低、传动比很大的场合。
来源：《江西光学仪器》1992年第1期