Планетарно-цевочные передачи

 

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

М.В. Фомин 
 
 
 
ПЛАНЕТАРНО-ЦЕВОЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ 
 
 
 
Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана 
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

М о с к в а  

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 0 9  

 

УДК 621.833(075.8) 
ББК 34.445 
Ф766 
Ре це нзе нт ы:  
О.П. Леликов, О.И. Крахин 

Фомин М.В. 
Планетарно-цевочные передачи: Учеб. пособие. — М.: 
Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. — 64 с.: ил. 
ISBN 978-5-7038-3309-4 
Изложены краткие сведения о планетарно-цевочных передачах. 
Рассмотрены геометрические параметры цевочного зацепления, кинематика и конструкции планетарно-цевочных редукторов. Приведены геометрические и силовые расчеты основных элементов передач, а 
также пример проектировочного расчета планетарно-цевочного редуктора. 
Для студентов технических специальностей вузов, инженеров и 
конструкторов. 
 
УДК 621.833(075.8) 
ББК 34.445 
 
 
 
 
 
 
Учебное издание 

Фомин Марк Викторович 

ПЛАНЕТАРНО-ЦЕВОЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ 
 
Редактор С.А. Серебрякова 
Корректор Е.В. Авалова 
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой 

Подписано в печать 10.02.2009. Формат 60×84/16. 
Усл. печ. л. 3,72. Изд. № 142.  
Тираж 500 экз. Заказ        . 
 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5 
 
 
 
ISBN 978-5-7038-3309-4 
 
 
      © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009 

 
Ф766

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В современной приводной технике все большее распространение получают передачи с цевочным зацеплением. В данном пособии изложены краткие сведения о планетарно-цевочных передачах 
для студентов технических специальностей высших учебных заведений. Рассмотрены некоторые вопросы кинематики, расчета и 
проектирования передач, которые могут быть использованы при 
изучении теоретического курса и курсовом проектировании по 
дисциплине «Детали машин», а также при курсовом и дипломном 
проектировании на специальных кафедрах. Приведен ряд справочных материалов и пример проектировочного расчета планетарноцевочного редуктора по схеме K-H-V. 
Автор 
выражает 
огромную 
благодарность 
профессорам 
О.П. Леликову и О.А. Ряховскому за полезные советы, данные ими 
при подготовке учебного пособия к изданию, а также инженеру 
С.Ю. Гончарову за помощь при выполнении рисунков. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ  
ПЛАНЕТАРНО-ЦЕВОЧНЫХ ПЕРЕДАЧ 

1.1. Общие сведения 

В настоящее время планетарно-цевочные редукторы используют 
главным образом в робототехнике, станкостроении, химическом 
машиностроении, приводах грузоподъемных машин, цепных конвейеров, поворотных столов, радиолокаторов, экскаваторов, бурового оборудования. Известны также прецизионные передачи для  
точного позиционирования и мультипликаторы с цевочным зацеплением. Перспективно применение таких передач для транспортного машиностроения. К достоинствам цевочных передач относят: 
• компактность при высокой нагрузочной способности (удельная материалоемкость — отношение массы редуктора к вращающему моменту выходного вала — составляет 0,02…0,05 кг/(Н⋅м)); 
• широкий диапазон передаточных чисел в одной ступени 
(3…191); 
• высокую надежность и повышенный ресурс (до 50 000 ч); 
• высокий КПД (в зависимости от конструкции 0,80…0,97); 
• повышенную крутильную жесткость с минимальным гистерезисом;  
• высокую точность позиционирования в прецизионных передачах; 
• малый момент инерции (снижение инерционных нагрузок 
при изменении частоты вращения); 
• способность воспринимать значительные кратковременные 
перегрузки (до 500 % по отношению к номинальной нагрузке);  
• плавность хода, низкий уровень шума;  
• высокую кинематическую точность; 
• минимальные требования к техническому обслуживанию. 

К недостаткам можно отнести более высокую стоимость планетарно-цевочной передачи по сравнению со стоимостью передач 
других типов, обусловленную повышенными требованиями к точности изготовления деталей и большими нагрузками подшипников 
сателлитов.  
Зубчатую передачу, в которой зацепление осуществляется посредством цевок и зубьев с циклоидальным профилем, называют 
цевочной или циклоидной. Цевки — это зубья с круглым профилем, 
изготовленные в виде роликов или втулок на осях. Форма циклоидальных зубьев практически исключает их поломку, поэтому расчет на изгиб этих зубьев не актуален.  
Цевочные передачи известны достаточно давно. Так, уже с  
III в. известны описания механизмов с цевочным зацеплением.  
В 1931 г. немецкий инженер Лоренц Брарен запатентовал планетарно-цевочную передачу, получившую в последнее время широкое распространение.  
 

 
 
Рис. 1. Схема планетарно-цевочной передачи: 
1 — цевочное колесо; 2 — цевка; 3 — сателлит; 4 — роликовый подшипник сателлита; 5 — эксцентрик (водило) 
 
Показанная на рис. 1 схема планетарной передачи с цевочным 
зацеплением содержит цевочное колесо 1 с закрепленными на нем 
цевками 2 в виде роликов  и сателлит 3 с циклоидальным профилем зубьев. Сателлит 3 установлен на роликовом подшипнике 4 

эксцентрика 5, который в данном случае является водилом. Радиус 
водила равен межосевому расстоянию ОО1 = е. Вращение эксцентрика 5 вокруг точки О1 заставляет сателлит обкатываться по цевкам и медленно поворачиваться вокруг оси вращения сателлита, 
обозначенной точкой О.  
Повышенная нагрузочная способность планетарно-цевочных 
передач обусловлена многопарностью зацепления и более благоприятной с точки зрения работы на изгиб формой зубьев по сравнению с эвольвентной формой. Если разность чисел зубьев цевочного колеса 1 и сателлита 3 равна единице, то теоретически в 
зацеплении находится примерно половина общего числа цевок. 
Усреднение погрешности профилей зубьев и шагов при многопарном зацеплении приводит к повышению кинематической точности 
и плавности работы передачи [1, 2].  
 
 

 
а 
б 

Рис. 2.  Схемы нагружения зуба сателлита:  
а — циклоидального  профиля; б — эвольвентного профиля  
 
Схемы нагружения зуба сателлита планетарной передачи с 
циклоидальными и эвольвентными профилями показаны на рис. 2. 
На рисунке видно, что нормальная сила в зацеплении Fn и ее плечо 
относительно опасного сечения ножки зуба циклоидального профиля значительно меньше, чем в том случае, когда зуб имеет 
эвольвентный профиль. Это объясняется тем, что при цевочном 
зацеплении число зубьев, одновременно передающих нагрузку, 
существенно больше, чем при реализации такой же передачи с 
эвольвентными зубьями. С другими видами передач с цевочным 
зацеплением можно ознакомиться в [1 – 4]. 

1.2. Кинематические схемы планетарно-цевочных передач 

Две наиболее распространенные кинематические схемы планетарно-цевочных редукторов представлены на рис. 3.  
 

 
а 
 
 
 
б 

Рис. 3. Кинематические схемы планетарно-цевочных редукторов: 
а — схема K-H-V (1 — ведущий быстроходный вал; 2 — эксцентрик; 3 — сателлит; 4 — цевочное колесо; 5 — корпус редуктора;  
6 — механизм параллельных кривошипов; 7 — ведомый тихоходный вал); б — схема 2K-V (1 — ведущий быстроходный вал; 2 — 
солнечная шестерня; 3 — сателлит с зубьями эвольвентного профиля; 4 — кривошип; 5 — сателлит с зубьями циклоидального профиля; 6 — водило; 7 — ведомый тихоходный вал; 8 — цевочное колесо; 9 — корпус редуктора) 
 
Планетарная передача, построенная по схеме K-H-V (рис. 3, а), 
состоит из ведущего вала 1 с эксцентриком 2 и сателлита 3 с цеклоидальным профилем зубьев. При вращении ведущего вала 1 сателлит 3 с числом зубьев z1 обкатывается по цевочному колесу 4 с 
числом цевок z2, установленному в корпусе 5, и медленно поворачивается в направлении, обратном направлению вращения ведущего вала. Вращающий момент от сателлита передается с помощью механизма параллельных кривошипов 6 на ведомый вал 7. 
Передаточное отношение (передаточное число с учетом знака) редуктора с закрепленным корпусом  

 
1

2
1

z
u
z
z
= −
−
.