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少齿差行星齿轮传动的研究

1.概述

1.1少齿差传动的生长及其特点

 渐开线行星齿轮传动[1]是一种至多是一个齿轮及其多少轴线饶大众多少轴线作回活动的齿轮传动安装。由于此安装接纳数个行星轮同时通报载荷,使功率分流并公道地接纳了内齿轮,因此具有一系列的长处:如布局紧凑、体积小、分量轻、传动比范畴大、传动服从高、运转安稳、噪声小、可举行活动的分解与剖析等,因此遍及地使用在冶金、化工、矿山、起重运输、船舶、透同等范畴的装备上,作为减速、增速和变速传动安装。但行星齿轮传动在利用中另有一些限定,如:当传动比很小时,布局上每每不轻易完成;当要求主、从动轴差别轴线且在同侧时,行星齿轮传动无法完成;对付大规格生星齿传动,行星齿轮的轴承寿命无法满意等。

 少齿差行星齿轮运[2,3]是行星传动中的一种,它由一个外齿轮与一个内齿轮构成一对内啮合齿轮副,表里齿轮的齿数相差很小,故简称为少齿差传动。少齿差传动的范例许多,德国人起首提出摆线针轮行星齿轮传动原理,三十年代前期日本开端研制消费这种传动,由于其时工艺上包管了摆线齿形的精度,才促进了这种传动的生长,到现在为止摆线针轮传动已是少齿差传动中使用最遍及、最根本的一品种型,在此底子上还生长了二齿差传动、复合齿形、行星轴承与偏爱套归并等新布局[4]。摆线针轮传动承载本领高、运转安稳、服从高及寿命长,但加工精度要求高,布局庞大。我国从1958年开端研制摆线针轮减速器,六十年代投入产业化消费,现在已构成系列,订定了相应的尺度,已遍及使用于各种机器装备中。
渐开线少齿差传动的原理与押线少齿差传动根本雷同,其区别在于表里齿轮的齿廓曲线接纳渐开线,其轮齿布局简朴、啮合打仗应力小,承载本领高,可以接纳软齿面,不必要特别的刀具与公用装备举行加工。但是,由于当内啮合的一对渐开线齿轮数差很小时,极易发生种种干预干与,在计划历程中选择齿轮多少参数的盘算非常庞大,且传动服从不如摆线齿轮少齿差传动高。早在1949年,苏联学者就从实际上办理了完成一齿差渐开线齿轮传动的多少盘算问,但直到六十年代当前才失掉了较敏捷的生长。现在有柱销式、零齿差、十字滑块、浮动签订等多种情势。我国事五十年代开端在太原等地研制,1960年制成第一台二齿差渐开线行星齿轮减速器,并得到了乐成的使用[5,6,7]。
 在六十年代,外洋就开端探究圆弧少齿差传动,到七十年代中期,日本已开端举行圆弧少齿差行星减速器的系列化消费[8]。这种传动的特点在于行星轮的齿廓曲线用凹圆弧取代了摆线,轮齿与针齿在啮合点的曲率偏向雷同,构成凹凸圆弧的内啮合,从而进步了弯曲强度又简化了针齿布局。
 近几十年业,又相继呈现了一些新的少齿差传动情势[3,9,10,11],此中生长较快的有活齿少齿差传动[12],锥齿少齿差传动,双曲柄输出式少齿差传动,以及使用弹性变形来通报活动谐波传动[13,14,15]。理论证实,少齿差传动与工况雷同的别的机器传动情势比拟较,具有很多明显长处。
 众所周知,渐开线齿轮由于加工便利,本钱低,在现实消费中使用最为遍及。但现在海内消费的少齿差减速器中,90%以上是摆线针轮减速器,渐开线少齿差减速器的市场占据率很低,并且都是小功率的。形成这种场面的重要缘故原由是我国消费的渐开线少齿差减速器绝大少数都接纳同轴传动方法,即输出轴与输入轴在同一根轴线上,行星轮经过行星轴承装置在曲轴的偏爱轴颈上,并经过输入机构与输入轴相连。接纳这种布局计划的渐开线少齿差减速器存在以下缺陷:
1)行星轴蒙受力大,寿命矩。少齿差啮合传动轻易产生种种干预干与,为了消弭干预干与征象,计划中一样平常接纳正角度变位传动,齿轮正变位后捏合角增大,使行星轴承径向载荷增大;另一方面,由于布局上的缘故原由,行星轴承的径向尺寸遭到肯定的限定,在计划中很难满意寿命要求。而摆线针轮减速器行星轴承径向载荷 为雷同尺寸的渐开线少齿差减速器的60%,轴承寿命由此可进步五倍摆布。
2)振动、乐音较大,运转安稳性差。摆线针轮减速器的摆线轮与针齿有半数齿同时打仗,并且两者都颠末磨削,故其运转安稳,噪单低。渐开线少齿差减速器同时啮合的齿数少,由于内齿轮精加工比力困难,轮齿制造精度较低,啮适时打击、乐音较大。
3)传动服从低。摆线针轮减速器单级传动服从可达90%~95%,而渐开线少齿差减速器仅为85%~90%。
 此中最重要的是行星轴承径向载荷过大,形成轴承寿命短,使得行星轴承成为减速器的单薄环节。因而,怎样减小行星轴承载荷,进步少齿差行星齿轮减速器行星轴承的寿命,不停是人们力图办理的题目。
 我国事五十年代开端从事少齿差齿轮传动研讨的。1956年我国闻名的机器学家朱景梓传授凭据双曲柄机构的原理提出了一种新型少齿差传动机器,其特点是当输出轴旋转时,行星轮不是作摆线活动(高速公转与低速自转的分解),而是经过双曲柄机构导引作圆周活动。这种奇特的“双曲柄输 入少齿差传动机构”失掉其时海内外偕行的高度评价。1963年朱景梓传授在太原工学院学报上颁发了“齿数差Zd=1的渐开线K-H-V型行星齿轮减速器及其计划“[16],具体论述了少齿差传动的原理和计划要领,为少齿行星齿轮传动在我国的推行使用起了紧张的引导和推进作用。双曲柄输出少齿差传动的长处是能使行星轴承的载荷降落,并且当内齿板作为行星轮时,行星轴承的径向尺寸可不受限定,从而进步了行星轴承的寿命。别的,这种传动不必要输入机器,还可完成平行轴传动,布局简朴,服从高,实用性强。

 凭据K-H-V型少齿差行星齿轮传动的原理和计划要领,太原工学院、煤炭部研讨总院及重庆钢铁公司等单元凭据这种原理乐成地研制出了差别范例的双曲柄输出少齿差减速器[17,14,28,31,32,33,36]。1985年,冶金产业部重庆钢铁计划院陈宗源初级工程师提出用三相并列双曲机构来降服死点,并于同年以“三环减速(或增速)传动安装”请求了国度创造专利[13]。英国在1989年呈现了雷同的少齿差传动安装。但是,按这种原理计划出来的减速器,一根曲轴上要装置三片内齿板,不得不制成偏爱套布局、布局庞大,加工分度精度要求高,并且在事情过种中,偏爱套受交变扭矩的作用,在与曲轴毗连的外貌发生微动磨损,招致发热;别的,三套互为120°相位差的双曲柄机构之间存在屡次过束缚,曲于加工及装置偏差轻易招致附加打击载荷,惹起震惊和乐音。1987年,捷克人Soulek.Josef提出在一块齿板上部署三个曲柄轴,使用立体多曲柄机构的原理降服死点的假想,把齿板数淘汰为两个,并请求了专利[9]。1993年重庆大学博士研讨生崔建昆提出一种新型轴销式少齿差行星齿轮传动[18],并对其举行了实际阐发。由此可见,海内外关于双曲柄输出少齿差传动的研讨,重点在于怎样降服双曲柄机构的死点,重要的要领是使用一套齿轮机构把动力从输出轴通报到另一根曲轴上去,构成两根曲柄同时驱动,从而降服机构的死点。

1.2本课题的提出

 少齿差传动原理被提出后,国际上对其传动的研讨非常活泼,别的还出二齿差传动、复合齿形等新机器。九十年代国际上呈现了一些新布局少齿差传动的创造专利,但均有利害。如三环减速(或增速)传动安装的内齿轮加工必要专度是以后齿轮技能生长重要趋向,产业兴旺国度正积极推行利用硬齿面多级圆柱齿轮减速器和行星齿轮减速器。同轴摆线会轮电玩城通常用柱销输入机构,布局庞大。针齿连杆新豪电玩城下载(ZL 96236353.7 CN2265454Y)[19]在只要一个输出轴时,没有办理降服机构死点的题目。同步带双曲柄环板式针摆减速器(ZL96207312.1 CN2258239Y)[20]在只要一块齿环板时,齿环板的两侧需各设置一块平稀板,装置困难,本钱高。别的,齿环板或均衡板经过偏爱套与输出轴相联,因微动磨损,偏爱套或轴承将会过早生效。
 本文提出一种全新摆线针轮减速器,即平行轴摆线针轮减速器,并得到适用新型专利(ZL98 2 28454.3)[21]。它的技能方案为:减速(或增速)传动安装,具有两根高速轴和一根低速轴,两商由支持轴承装置在箱体上;高速轴上有相位差成180°的平行双曲柄机构,此中环板起连杆作用;环板内孔的圆周上均布着针齿销,针齿销外有转动套;当两块环板上针齿销与固联在低速轴上相应相位差成180°的两个摆线齿轮啮适时,完成无滑动的少齿差传动;为相识决机构在共线时从动曲柄存在活动不确定的题目,本研讨接纳两种方案,即方案(一):在箱体外,两根高速轴的同侧用一与齿环板差别相位的连杆相连,连杆驱动高速轴经过活动不确定点;方案(二):在箱体内,两根高速轴固联雷同的小齿轮,在低速轴上空套一个过众寡悬殊大齿轮,两对齿轮的外啮合驱动双曲柄经过活动不确定点。
与现有的传动安装比拟,本安装的创新新点重要有:
1)偏爱轴颈与高速轴做成一体(称为偏爱轴)。布局简朴,装置便利,彻底办理了传统计划中存在的偏爱轴颈微动磨损和发热题目。偏爱轴的加工工艺性较好;
2)两个相位差成180°的摆线轮经过键牢固在低速轴上,摆线轮制造工艺简朴;
3)摆线轮和针轮均可做成硬齿面,且同时啮合齿数多,重合度大;
4)齿面间完成无滑动啮合,传动交率高;
5)布局上可接纳多种要领办理双曲柄四杆机构的活动不确定题目;
6)本减速器无特别质料和特别加工工艺或装备要求,且装置维修便利。

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