少齿差行星减速器的结构参数优.pdf
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1、第 1 7卷 第 6期 2 0 0 4年 1 1月 机电产品开发与 新 De v e l o p me n t I n n o v a t i o n o f m a c h i n e D - e l e c t ri c a l p r o d u c VO 1 1 7 N o 6 No v , 2 0 0 4 少齿差行星减速器的结构参数优化 顾 乡,张海春, 曾 励,王新琴 ( 扬州大学 机械工程学院,江苏 扬州 2 2 5 0 0 9 ) 摘 要 :论述 了少齿差行 星减速 器的结构组成及研 究概况 ,以 S HQ4 0型少齿差行星减速 器为例 ,分析介 绍了优化结构参数的原理和方法,
2、并按其实际参数进行了优化。4 g-l g 的少齿差行星减速器各动 载荷幅值均有明显下降,且载荷分布 曲线比优化前平缓得 多。 关键词:少齿差行星减速器;结构参数优化;位移协调原理;载荷分布特性 中图分 类号:T H 3 3 2 4 6 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 2 6 6 7 3 ( 2 0 0 4 )0 6 0 4 7 0 3 0 引言 少 齿差行 星齿轮 传动 系统 是我 国 1 9 8 5年 发明 的一 种新型传动系统 1 】 。这类传动系统突出的优点在于:当 内齿板作为行星轮 时 ,承载能力 强 、传动效率 高 、行 星 轴承的尺寸不受 限制 ,结构简单 、适 应性 强
3、等 ,所 以引 起了极大的关注。但总的说来 ,目前这种传动的设计和 系列化工作只能简单类 比进行,还缺乏可靠的理论依 据 ,且大 多集 中于对称式少齿差行星减速器的研究 。 本文针对 S H Q 4 0型少齿差行星减速器进行了受力分 析和结 构参数 优化 ,对正确设计 少齿差行 星减速器 ,具 有一定 的参考价值 。 1 少齿差行星减速器的动力模型 按文献 的假定 2 1 ,对少齿差 行星齿板 、高速偏 心轴 和输出轴进行 以下动态静 力分析 。 1 1 少齿差行星齿板动力分析 受力情况如 图 l 所示 。用动态静 力平衡法写 出动 力 分析基本方程 : 2 F 一 P 啪 c 咖,一 G c
4、 o s q b : 0 ( 1 ) I = l 2 F 一 P 啪 s i n e t -+ Q G s i n : 0 ( 2 ) i: l 2 2 F k c o s + + F L s i n 一 P R 2c o s c t “+ Q L s i i= 1 i = l GL ( 3 ) : ( j 1 ) ( 4 ) 收稿 日期 :2 0 0 4 0 7 1 9 作者简介 :顾 乡 ( 1 9 6 0 一 ) ,男,从事专业教学工作。 E -m a i l : g s h a o x i a n g 1 6 3 c o m 式 中 ,o t 一 齿 釜 R 二 丞 蔓 工 况 位 置
5、 角 ; :一 :鱼 一 一 _、 一 行星齿板分度圆半 、 t c 径:F ,q ) 一高速 轴传 一 一 给行星齿板的力; : ! = 一 负载通过低速 图 1 行星齿板的受力分析 轴齿轮传给行星齿 F i g 1 A n a l y s i s o f t h e t o o t h 板的力;G、Q 一行p l a t e “ s f o r c e s 星齿板受的重力 和惯性力。 1 2 高速偏心轴的动力分析 如图 2所示 ,平衡方程 为 : F e M : 0 (5 ) F e = 0 ( 6 ) f H + n (2 一 F (1、 一 17 (2 一 F ( 3 : 0 H +
6、H 一 F 一 F 2 1 一 F ( 3 : 0 2 H ( a + )_ _ F : (2 a ) 一 F : (a + ) 一 F : 0 7 2 H ll (a + s ) 一 F ( 1 (2 a + s) 一 F ( 2 (a + s ) 一 F ( 3 s : 0 式 中 , F 、 F ! 一 行 星 齿 板 传 给 高 速 轴 的 转 臂 轴 承 力F 、 F 在 坐 标 轴x 、 Y 方 向 的 分 力 ; H ! 、 H 一 箱 体支承轴 承的反力 ,i = l 表示输入轴 ,i = 2表示输 出轴 : e 一转臂偏 心距 ;a 一行星齿板之间的距离 ;s 一两侧行星 齿
7、板与箱体支承轴承之 间的距离 。 1 3 输出轴的动力分析 输 出轴的受力情况 见图 3所示 ,平衡方程为 3 T 一 P R c o s : 0 ( 8 ) 4 7 维普资讯 http:/ 产品与市场 M 图 2高 速 偏 心 轴 的 受 力分 析 孽 l a l y s i s o f t h e h i e c c e n t r i c s h a f t s f o r t s r 3 lH l + H s in (b 一 ,) : 0 1 + H c 。 s ( 一 , ) = 0 卜 , (9 ) I2 H (a + s) 一 Is + (3 - j ) a 】 sin (b 们
8、 一 0 c,) : 0 l I 2 H : ( a + s ) 一 P I s + ( 3 - j ) 】 c 。 s ( 一 0 c ,) : 0 L J=1 式中, 一行星齿板与输出轴齿轮的啮合力, H 、 H 、H 、H 一 箱体支承轴承的支反力,R , 一输出齿轮 的分度圆半径。 1 4 少齿差行星减速器的位移协调方程 按单轴输入的少齿差行星减速器的静不定次数为 4 , 由系统的位移协调条件增加 4个动力分析补充方程。 将高速轴 、低速轴看作刚体 ,转臂轴承、行星齿板 等看作弹簧组成一 弹性 传力系统 。于是 ,系统的位移协 譬 + 嘲 d (L l co s 啪 : J+ R 。
9、0 (1o b ) l嬖 一譬 sin -Ll si ! 啷 )( f 式中,0 一行星齿板的角位移;p 。 、p 。 、p 厂 分别 I 为输入轴、支承轴、输出轴的角位移。K 、 一分别为 : 轴承、内啮合齿对的接触变形刚度系数 ,式 ( 1 O )及式 【 ( 1 1 )就是本文研究的少齿差行星减速器机构的动力分析 I 补充方程,分别取 j 为 1 、 2 、3 即可得到4 个独立的位 1 移协调方程。 f 2 少齿差行星减速器 的动力分布规律 I 联立求解式 ( 1 )( 9 ) 、 式 ( 1 o ) 、式 ( 1 1 ) 就可得到 - 少齿差行星减速器的啮合力、转臂轴承力、箱体支承反
10、 J 力等随输入轴转角的分布规律。下面就 S IL O 4 0型少齿差 行星减速器的转臂轴承载荷及箱体轴承合力分布特性规 律进行分析。S H Q 4 O的有关参数为: i = 2 0,Z l = 6 0,z = 6 3 ,m= 4 mm, e = 6 3 9 2 m m, e l = 2 8 1 。 , 0 c = 2 0 。 ,T = 4 0 0 O N m,n =1 0 0 0 r o m,L l = 4 0 0 mm,L 2 = 2 1 0 mm, B = 3 0 m m,s = 5 5 m m,a = 3 4 m m,G = 6 6 K g x 9 8 m s 。 由参 考 文献 【
11、3 ,4 】得 : K= 4 4 8 x 1 0 N mm ,Kp =1 9 7 5 x 1 0 N mm 根据以上参数求解后得少齿差行星减速器的动力特 性如图4 所示。从这些图中可以看出: 各轴及轴承受 4 8 周期交 变载荷作 用 ;无论 是输入 轴还是 支承轴 ,在 X 方向和 Y 方 向均至少出现两次载荷峰值。X 方 向的行星 轴 承载 荷 比 Y方 向的要 大 ,且 一 周 内出现 正负两 次 峰 值 。而且存在输入 轴和支承轴都 同时产生峰值 的两个 位 置 ,见图 5( a ) 、图 5( b )所示 ,当轴转 到这两个位置 时,减速器将产生较大的载荷冲击振动现象;输入轴 的轴承
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- 少齿差 行星减速器 结构 参数
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