基于PRO／E的三环减速器外齿轮及内齿板的精确建模.pdf

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1、基于 P r o E的三环减速器外齿轮及 内齿板的精确建模 范 禹哲 ， 张淳 ( 陕西科技 大学机电工程 学院， 陕西 西安 7 1 0 0 2 1 ) Ac c u r a t e M o d e l i n g o f t he Ge a r a n d I n t e r n a l To o t h Pl a t e o f t he Th r e e r i hg R e d u c e r B a s e d o n P r o E FAN Yuz he， ZHANG Chu n ( Co l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d E l e

2、c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， S h a a n x i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ， Xi a n 7 1 0 0 2 1 ， C h i n a ) 摘 要 ： 以 S HQ4 0型三 环 减 速 器的 内齿 板 及 与 其相 啮 合 的外 齿轮 为例 ， 阐述 了利 用 P r o E软 件 进 行精 确 渐开 线 变位 齿轮 副 的建模 过 程 ， 为后 续各 种 分 析提供 了建 立精确 实体模 型 的方 法 。 关键词 ： P r o E；

3、 三环减速器 ； 内齿板 ； 精确建模 中图分 类号 ： TH1 3 2 文 献标 识码 ： B 文 章编 号 ： 1 0 0 1 2 2 5 7 ( 2 0 0 8 ) 0 9 0 0 7 7一 O 2 Ab s t r a c t ： Ta k i n g t h e i n t e r n a l t o o t h p l a t e o f t h e t h r e er i n g r e d u c e r S HQ4 0 a n d t h e g e a r s me s h i n g wi t h i t a s a n e x a mpl e， t hi s p a

4、p e r s t a t e s t he mod e l i n g p r o c e s s o f t h e p r e c i s e i n v o l u t e p r o f i l e s h i f t e d g e a r p a i r b y u s i n g P r o E， p r o v i d i n g t h e f o l l o wi n g a na l y s i s wi t h a n a c c u r a t e l y e nt i t y mo de 1 Ke y wo r d s ： P r o E； t h r e er

5、i n g r e d u c e r ； i n t e r na l t o ot h p l a t e； a c c u r a t e mod e l i ng 0 引言 三环减速器是一种平行轴少齿差内啮合行星齿 轮传动装置L 1 。这类传 动系统的特点是 ： 当输入 轴 旋转时， 行星齿板不是作摆线运动 ， 而是通过一个双 曲柄机构引导作 圆周平动。这种平行轴传动解决了 原来少齿差传动减速器同轴传动方式 ， 即输入轴 和 输出轴在同一轴线上带来 的行星轴承受力大 、 寿命 短等难题， 降低了行星轴承的动载荷， 不需要专门的 输 出机构 ， 因而具有 承载能力强、 传动效率高、 行

6、星 轴承的尺寸不受 限制、 结构简单和适应性强等突出 收稿 日期 ： 2 0 0 8一 O 4一 O 1 机械与 电子 ) 2 0 0 8 ( 9 ) 特点。内齿环板是减速器 中的重要构件 ， 受力复杂 ， 在虚拟环境 下建立精确 的模 型对 其进行有 限元分 析， 优化设计尤为重要 。 三环传动是在内齿行星传动的基础上演化而来 的一种新型传动装置 ， 目前 已在 国内得 到了相当广 泛的应用 。内齿环板是减速器 中的重要构件， 轮齿 啮合处更是应力 、 应变和位移最主要产生处 ， 也是设 计 时最主要考虑的地方 ， 所 以齿轮齿形 的精确程度 直接影响分析结果的精确度 。有些文献研究的有限

7、元分析中的齿板模型不计入齿 轮， 或者以标准渐开 线圆柱齿轮为模型进行计算 。但实际中， 内齿啮合 ， 特别是少齿差内啮合传动必须是变位的， 这就造成 了文献中的模型与实际 的不符 ， 动画演示干涉 问题 严重， 后面的计算结果相应的误差也较大。 1 外齿轮及其 内齿环板 的建模 过程 由参考文献E z J 知 S HQ4 0型的一组参数 ， 并在 此基础上对齿轮的变位系数加以确定 ， 从而确定齿 轮的各项参数 ， 以此来生成精确的三维模型。 S HQ4 0型的基本参数 ： i =2 0 ， Z 1 6 0 ， Z 2 6 3 ， m=4 mm， o t 一2 0 。 ， B一3 0 ， L

8、1 4 0 0 mm( 输 出轴与 输入轴之间的距离) ， L 一2 1 0 mm( 输出轴与支撑轴 之间的距离) 。 采用正角度变位 ， 经过齿廓重叠干涉， 重合 度， 渐开线干涉， 径 向干涉 ， 过度曲线干涉等一系列内啮 合齿轮副的相关计算后 ， 得到的其它主要参数为 ： O t 一3 0 4 。 ， 口 一6 5 3 7 mm， x 1 1 ， x 2 一 1 1 7 ， 取 一 0 7 5 ( 短齿制) ， C 一0 2 5 。 1 1 建立变位渐开线外齿轮模型的关键步骤 a 在 P r o E环境下， 在“ 下拉菜单” 的 “ 参数” 中 7 7 维普资讯 http:/ 输入齿轮的

9、一些基本参数 。 b 在“ 下拉菜单” 的“ 关系” 中输入外齿轮 的基 圆， 齿顶圆和齿根圆的关系式 ， 由于齿根 圆的大小与 选用的插齿刀密切相关 ， 这里 经选择插齿刀和计算 齿根 圆后 ， 采用直接输入的方法 。 插齿刀的基本参数 ： Z o 一2 5 ， z 。 一 一0 1 7 5 ， z 。 i 一-0 2 6 3 ， mo 一4 mm， a o 一2 0 。 ， h ： o 1 2 5 。 计算外齿轮的齿根 圆半径。理论计算值 ： 一 m( z 1 -2 h ： -2 c +2 x ： ) ： = 1 20 m m 由公式 i n v a o 一 +i n v a C 3 3

10、知， 分 别取 z o i 一-0 2 6 3和 X 0 m a =O 1 7 5 ， 经查表 得到 的插齿刀的最大与最小 啮合角分别 为 a 。 。 一2 3 8 。 和 a 。 一2 3 6 。 。注意 ， 这里插齿 刀的变位系数要 取绝对值 ， 结果取较小的啮合角进行计算 ， 即取 a 。 = 23 6 。 。 则实际计算值 ： 7 - ! 。 1砜 ( z +Z o ) 一 mo ( Z o +2 h 2 o +2 x o ) 一 11 8 6 28 m m 可以看到经过正变位后齿轮的齿根圆半径的实 际值要小于理论值 ， 即 r ， r ， ， 。 关系列表输入如下 ： db = 0

11、5*m * ( c o s 2 0 ) d a一1 T I *( zo + 2-y 0 7 5 + 2 ) 厂 一2 3 7 2 5 6 c 在“ 曲线” 的“ 从方程” 中输入渐开线方程 引， 注意， 因为是变位齿轮， 此处渐开线方程也要随之变 化 。X方 向偏移量为 z m( 刀具偏离齿轮轮胚的距 离) ， Y方向偏移量 由外齿轮分度圆的齿厚确定 ， 外 齿轮分 度 圆的齿 厚 S 一 - 5m -+2 x ： mt a r i o t 一9 1 92 mm。由草绘图上可以量得 y向偏移值为一0 3 4 8 。 d 进入草绘中利用渐开线 曲线和齿顶， 齿 根之 间的尺寸切换驱动生成草绘 ，

12、 再经过阵列生成了精 确的渐开线变位 圆柱齿轮。 1 2 建立变位渐开线内齿环板模型的关键步骤 内齿环板 的齿形同外齿轮一样 ， 只不过是把公 式 中的外啮合参数相应地转变成内啮合参数 。 7 8 a 在“ 下拉菜单” 的“ 参数” 中输入内齿轮的一些 基本参数 ， 基于上面的介绍 ， 这里不再作过多说 明。 b 在“ 下拉菜单” 的“ 关系” 中输入变位后内齿轮 的基圆 ， 齿顶圆和齿根圆的关系式 。 关系列表输入如下 ： d b = 0 5*m *z o ( c o s 2 0 ) d a = m *( Z 一 2*0 7 5 + 2*1 1 72* 0 0 3 5 7 5 ) d f =

13、2 6 7 2 6 9 c 在“ 曲线” 的“ 从方程” 中输入渐开线的方程 ， X方向偏移量为 z m， Y方 向偏移量 由内齿轮分度 圆的齿槽宽确定 ， 内齿轮分度圆的齿槽宽 e 。 = + 2 x 2 r n t a n a 一 9 6 8 6 mm。量 得 y 向偏 移 值 为 一 0 3 8 3。 d 进入草绘中利用渐开线 曲线和齿顶， 齿根之 间的尺寸切换驱动生成草绘 ， 再经过阵列生成了内 齿环板的精确渐开线变位圆柱齿轮的模型。 2 动画演示干涉对 比 标准渐开线齿轮 副与变位齿轮 副的 P r o E动 画干涉对比如图 1和 图 2所示 ， 从 图中可以看 出标 准渐开线齿轮副

14、的啮合存在着明显 的干涉 ， 而变位 齿轮副则没有干涉。 图 1 标 准渐开线齿 轮副干涉图 图 2 变位 渐开线齿 轮副 啮合 图 3 结束 语 利用 P r o E软件进行精 确渐开线 变位齿 轮副 的建模 ， 为后续各种分析提供 了建立精确实体模型 的方法 。并且有针对性地计算 变位 ， 从 而建立 了精 确的渐开线变位内啮合 圆柱齿 轮的实体模型 ， 之后 又进行了动画演示无干涉 ， 以此模型进行分析得到 的结果更接近真实值 ， 更具有现实指导意义。 机 械与电子) 2 0 0 8 ( 9 ) 维普资讯 http:/ 插齿刀的齿形制造新工艺 蔡俊霞 ( 包头职业技术学院车辆工程 系，内

15、蒙古 包头 0 1 4 0 3 0 ) Th e Ne w Te c h n i g u e a n d M a n u f a c t u r i n g o f t h e Pr o f i l e Ge a r S h a p e r Cu t t e r CAI J u nx i a ( Au t o mo b i l e E n g i n e e r i n g De p a r t me n t ， B a o t o u Vo c a t i o n a l a n d Te c h n i c a l C o l l e g e ， Ba o t o u 0 1 4 0 3

16、0， Ch i n a ) 摘要： 介绍了用渐 开线齿形代替 圆弧齿形插齿 刀的磨齿新工艺， 并对渐开线齿形参数的选择及齿 形误差作 了分析。 关键词 ： 渐开线 ； 圆弧 ； 齿形 中图分 类号 ： TH1 6 2 文 献标 识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 1 2 2 5 7 ( 2 o 0 8 ) 0 9 0 0 7 9 0 2 Ab s t r a c t ：Thi s p a pe r pr e s e nt s t he n e w t e c h ni q ue s ubs t i t u t i n g t h e i nv o l u t e p r of i l e

17、 g e a r s h a pe r c u t t e r f or t he a r c pr of i l e ge a r c ut t e r ， a nd i t a na l y z e s a nd r e s e a r c h e s i nt o t he c ho i c e o f i nv o l ut e pr o f i l e p a r a m e t e r s a n d p r o f i l e e r r o r s， whi c h i s p r a c t i c a l t o a c e r t a i n e xt e nt Ke y

18、 wo r d s ： i n v o l u t e ； a r c ； p r o f i l e 0 引言 圆弧插齿刀齿形的磨削工艺较复杂 ， 某些大型 企业应用 Y7 1 2 5插齿刀磨床成功地磨 出了插齿刀 的圆弧齿形 。方法 是扩大 Y7 1 2 5型插齿刀磨床 的 加工范围 ， 利用渐开线齿形代替 圆弧齿形 加工出合 格的圆弧齿形插齿刀。 收稿 日期 ： 2 0 0 8 一O 4一O 1 1 渐开线齿形代替 圆弧齿形插齿刀的 加 工参数选择 在磨削加工渐开线齿形 时， 必须选择合理的渐 开线凸轮和正确 的机床安装角 ， 即通过确定插齿刀 分度圆压力角来调整机床加工 出相 应的渐开

19、线齿 形 。以图 1为例 ， 要用 Y7 1 2 5型插齿刀磨床成功地 磨 出插齿刀的圆弧齿形 ， 必须解决 2个关键问题 1 。 0 图 1 圆弧齿形插齿 刀 1 1 正确 确定 插齿 刀分 度 圆压 力 角 插齿刀分度圆压力角 a 詹， 它是决定此项工艺能 否成功的基础 ， 其计算方法为 ： 口 - t a n - l ( 1 )1 詹 - t a n y t a n a , ( 1 ) 参考文献： 1 陈辽军 ， 汪通悦 三环减速器的结构参数优化 J 力学 与实践 ， Z O O 3 ， Z 5 ( 1 ) ： 4 1 -4 4 2 朱明霞 ， 曾 励， 张道远 内齿行星减速器的结构参数

20、 优化 J 伊犁教育学院学报， 2 0 0 5 ， 1 8 ( 1 ) ： 8 9 9 2 3 冯澄宙渐开线少齿差行星传动 M 北京： 人民教育 出版社 ，1 9 8 1 机 械与电子 2 0 0 8 ( 9 ) 4 张展， 朱景梓， 秦立高 渐开线内啮合圆柱齿轮传动 M 北京 ： 国防工业出版社， 1 9 9 1 5 祝凌云， 李斌 P r o E运动仿真和有限元分析 M 北京 ： 人 民邮电出版社 ， 2 o 0 4 作者 简介 ： 范禹哲( 1 9 8 1 一) ， 男， 黑龙江大庆人， 硕士研究 生 ， 研究方 向为加工过程质量控 制与计算机仿真技术 。 7 9 维普资讯 http:/