유성 기어 변속기는 콤팩트한 구조, 높은 변속비 및 큰 하중 지지 능력을 가진 기어 구동 방식입니다. 핵심 특징은 기어의 축이 회전하여 "유성 운동"을 형성할 수 있다는 점이며, 이 때문에 이름이 붙었습니다.
1. 기본 구조 및 유형
1.1 핵심 구성 요소
태양 기어: 유성 기어 시스템의 중앙 기어.
유성 기어: 태양 기어 주위를 회전하는 기어 (보통 3-6개).
링 기어: 바깥쪽에 내부 치형이 있는 환형 기어.
유성 캐리어: 유성 기어를 지지하는 회전 구성 요소.
1.2 주요 유형
NGW형: 가장 일반적으로 사용되며, 태양 기어, 유성 기어 및 링 기어를 포함합니다.
NW형: 이중 유성 기어 구조.
WW형: 이중 내부 맞물림 구조.
NGWN형: 복합 유성 변속.
2. 기어 잇수 결정
각 기어의 잇수는 네 가지 주요 조건을 충족해야 합니다.
2.1 변속비 조건
주어진 변속비 요구 사항을 최대한 실현해야 합니다. 유성 기어 열차의 변속비 기본 공식은 다음과 같습니다:(n_1 + a cdot n_3 - (1 + a)n_H = 0), 여기서 (a = z_3/z_1), (z_1)은 태양 기어의 잇수이고, (z_3)은 링 기어의 잇수입니다.
2.2 동심 조건
유성 캐리어의 회전축이 태양 기어의 축과 일치하는지 확인합니다. 표준 기어의 경우 공식은 (z_1 + z_2 = z_3 - z_2) (단순화)이며, 이는 태양 기어와 링 기어의 잇수가 모두 홀수 또는 짝수여야 함을 의미합니다.
2.3 조립 조건
여러 유성 기어가 태양 기어 주위에 균등하게 분포되어야 합니다. 만약 k개의 유성 기어가 필요하다면, 태양 기어와 링 기어의 잇수 합이 k로 나누어 떨어져야 합니다 (즉, (z_1 + z_3)이 k로 나누어 떨어집니다).
2.4 인접 조건
인접한 유성 기어 간의 간섭을 방지합니다. 표준 기어의 경우, 인접한 유성 기어 사이의 중심 거리는 유성 기어의 덧니 원 지름보다 커야 합니다.
3. 유성 기어 열차의 하중 분담
3.1 주요 문제
제조 오류, 설치 오류 및 힘 변형은 유성 기어 간의 불균등한 하중 분배를 초래할 수 있습니다.
3.2 하중 분담 장치
플로팅 기본 구성 요소 장치: 단일 치 또는 이중 치 커플링을 사용합니다. 하나 또는 두 개의 기본 구성 요소 (태양 기어, 링 기어 또는 유성 캐리어)를 플로팅하여 하중 균형을 달성합니다.
탄성 요소 장치: 유성 기어는 탄성 맨드릴, 비금속 탄성 부싱에 장착되거나 "오일 필름 탄성 플로팅" 구조를 사용합니다.
레버 연동 장치: 편심 유성 기어 샤프트 및 레버 시스템을 장착하여 하중 분배를 자동으로 조정하며, 균형 효과가 좋지만 구조가 복잡합니다.
4. 변속비 계산
4.1 기본 아이디어
유성 기어 열차를 모든 구성 요소에서 유성 캐리어의 각속도 (omega_H)를 빼서 고정축 기어 열차 (변환된 메커니즘이라고 함)로 변환합니다.
4.2 계산 공식
변환된 메커니즘 (고정축 기어 열차)의 경우, 변속비는 다음과 같습니다: (i_{13}^H = frac{omega_1 - omega_H}{omega_3 - omega_H} = -frac{z_2 z_3}{z_1 z_2} = -frac{z_3}{z_1}), 여기서 (i_{13}^H)는 유성 캐리어 H를 기준으로 태양 기어 1과 링 기어 3 사이의 변속비입니다.