设计解析：具有发明专利的多行星差动机构

天津海鸥手表集团公司技术中心 高档机芯创作室主任、工程师曹维峰 

        天津海鸥表业集团有限公司技术中心第二高档机芯设计室主任曹维峰，有过设计多种不同功能不同样式的机械手表机芯的经历，参与过陀飞轮系列项目的研发与攻关，现独立设计开发各类复杂陀飞轮机械表，下文为曹维峰攥文解析其设计的具有发明专利的多行星差动机构特点。 

        我们需要探讨一个关于差动轮系中单行星轮与多行星轮的选取问题？根据机械原理中所谈到的在承受较大载荷的情况下，差动轮系的结构稳定性、承载能力、动力学平衡这些因素对它的传动效率和力矩传输的平稳性将产生很大的影响，设计不当将造成行星差动轮系工作不正常甚至无法工作，发生此问题的原因在于采用了单行星轮结构而未加均载机构使得单行星轮自身受到不均衡力矩的同时行星轮架也在不均衡力矩的作用下上下摆动。要想解决此问题就必须将原单行星结构的差动轮系改造为多行星轮结构以此来均衡输入力矩，此外严格控制行星轮架与输出轮两者的轴向与径向的间隙，通过这个办法来避免它们在力矩作用下的上下摆动。

　　前文中我们所讲解的GF双体陀飞轮所采用的就是单行星结构，那么它就有可能产生一些弊端：行星轮支架受力不平衡，由于动配合间隙的存在而产生较大的倾斜，进一步恶化行星轮系各齿轮间的受力和配合状况，运转过程中齿轮间、轮轴间摩擦力增大，其后果是耗能过多，输出给两个陀飞轮能量的效率较低，输出力矩不平稳。由于离发条盒较近受力大，长期工作易产生磨损，甚至无法正常工作。

　　基于单行星结构给双体陀飞轮所带来的隐患，海鸥表将原有的单行星差动系统进行了全面的改进，设计研发了已经获得国家发明专利的“一种并联式双轴陀飞轮机械表的行星轮系200910069528.3”，它的重要的创新点是在行星架上设置有四个行星轮同时与输入轮与输出轮啮合并且是两对外啮合，而行星架自身就是输出轮，在输入轮的驱动下四个行星轮既自转又公转带动行星架通过一个过轮驱动一个陀飞轮旋转，而同时带动另一个输出轮转动，并通过另一个过轮驱动另一个陀飞轮旋转。这样设计的目的是将原有的单行星差动控制系统改进为结构简单同时便于组装的轴向尺寸较小设置均载机构的多行星差动控制系统，并且工艺性好，适合批量生产，以此来完善本厂双体陀飞轮机械表的稳定性与可靠性。那么此专利技术都具有哪些优点呢？

　　首先，它采用四个行星轮均载机构可以在四个方位更加有效地抵消行星轮与输入轮啮合产生的行星架摆动的力矩；其次，此结构全部采用外啮合，尤其是行星架作为其中一个输出轮，这样可以使得行星结构的整体轴向尺寸减少很多从而可以使得机心的厚度减薄；最后，本发明采用螺钉固定行星轮片与行星齿轴，使得在组装行星机构的时候两者可以相对转动并在适当松开螺钉的情况下调整轮齿的相对位置以便正确装配和可靠啮合，根据机械原理里的多行星结构的设计原则，其优势在于此行星结构的齿轮齿数与行星轮的个数不会受到限制，此外在组装时也不需要在齿轮上作标记，行星轮片与行星齿轴，固定两者的螺钉的外螺纹与行星齿轴的内螺纹配合的旋紧方向必须与行星轮所受力矩方向一致，保证行星轮在转动的过程中始终是螺钉的旋紧方向，由于两者不会脱离或者松动，使已设置好的轮齿的相对位置不会改变。

　　这就是海鸥对于双体陀飞轮机械表所做出的努力，在此设计理念的指引下充分改进双体陀飞轮的差动轮系控制系统，而此结构以及它的工作原理大家可以通过参考GF单行星轮差动系统的结构与工作原理来理解。