行星齒輪傳動(dòng)均載的研究

1、行星齒輪傳動(dòng)均載的研究*張濤張少名（西安公路交通大學(xué)機(jī)械系710061）行星齒輪傳動(dòng)，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就不可避免地存在載荷分配不均 現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外已對(duì)如何解決這個(gè)問(wèn)題做了許多工作，文獻(xiàn)1在對(duì)各種 均載機(jī)構(gòu)分析基礎(chǔ)上，得出imt油膜均載機(jī)構(gòu)是目麗較好的一種方法。 鑒于我國(guó)機(jī)械加工精度較低，如果直接采用imt技術(shù)，將達(dá)不到預(yù)期效 果，為了使該技術(shù)能在我國(guó)投入實(shí)際使用。本文應(yīng)用軸承理論中的聯(lián)動(dòng) 概念，改進(jìn)了 imt技術(shù)，得出厚油膜均載機(jī)構(gòu)。1厚油膜均載機(jī)構(gòu)均載機(jī)理及均載效果的理論分析行星傳動(dòng)油膜均載機(jī)構(gòu)是通過(guò)油膜的彈性變形使得行星輪產(chǎn)生徑向 移動(dòng)，以補(bǔ)償浮動(dòng)量，調(diào)整各行星輪z間的載荷大小使其趨向均勻分

2、配。 我們通過(guò)不均載系數(shù)來(lái)分析該機(jī)構(gòu)的均載機(jī)理：設(shè)各行星輪所受平均載荷為w,由于誤差引起某行星輪受載的增量 為aw"則該行星輪的承載系數(shù)為：r, vv i- aw.aw.人打=命一 =i +帀一(1)我們把行星輪所受外力分解在xy方向，由三角形比例關(guān)系得:不均載系數(shù)為: kc = max koi.丄式中 vv； ay ；入愈小，均載效果愈好。 y是各構(gòu)件誤差引起行星輪的徑向位移，如圖1所示,if0二工g%是第i個(gè)構(gòu)件謀差引起行星輪的徑向位移。21, a由于 yil, awyi1則有:如dw _、表小各個(gè)彈簧的柔度，若用ki表示其剛度則:圖1誤差與位移關(guān)系對(duì)于行星輪整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，式

3、(4)表示下面兒個(gè)彈簧迭加：行星 輪各軸承動(dòng)圧油膜的非線性彈簧，齒輪系統(tǒng)和行星軸的線性機(jī)械彈簧， 把式(4)展開后為：=wv (- + -j人v、k油* k曲輪_l_ =十 k油幟k件迪油柩(6)_為了獲得較小的不均載系數(shù)，就應(yīng)設(shè)法降低而行星齒輪及行星 軸受強(qiáng)度和傳動(dòng)精度所限沒(méi)有多大改善余地，我們只有設(shè)法降低油膜剛 度，同吋我們知道彈簧串聯(lián)吋其剛度系數(shù)降低?；谏鲜隼碚?，我們提出了雙環(huán)厚油膜均載機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及力學(xué)如圖(2、3)所示。雙環(huán)厚油膜均載機(jī)構(gòu)1.行星輪2.外浮動(dòng)環(huán)3.內(nèi)浮動(dòng)環(huán)4.拔盤5.行星軸6.擋板7.行星架圖3動(dòng)力學(xué)模型對(duì)于這種機(jī)構(gòu)，式(6)變?yōu)椋?丄=_! , _1一 一 +

4、!.k汕饕 kk”轉(zhuǎn)內(nèi)圧適油於我們對(duì)單環(huán)和雙環(huán)均載機(jī)構(gòu)在同樣條件下的不均載系數(shù)作了計(jì)算 得：kc 單=1.46kc 雙=1.252油膜特性參數(shù)的正交試驗(yàn)由詢面油膜均載機(jī)理的分析口j以看出，油膜剛度是影響不均載系數(shù) 的主要因素。而油膜剛度是由軸承尺寸、供油方式、轉(zhuǎn)速及潤(rùn)滑油粘度 等參數(shù)決定的。為了找出這些參數(shù)屮的顯著彩響因素。我們?cè)诠厕D(zhuǎn)軸承 試驗(yàn)臺(tái)上，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行了正交試驗(yàn)，得出如下結(jié)論：(1) 在給定的寬徑比條件下(b/d=o. 68),影響油膜剛度的三個(gè)主 要參數(shù)的顯著性次序?yàn)椋簼?rùn)滑油粘度、供油壓力和相對(duì)間隙。(2) 兩端部供油比中間供油能得到較好的油膜性能。(3) 雙環(huán)軸承比單環(huán)軸承能形成

5、較厚的油膜，即對(duì)誤差冇較人的補(bǔ)償 能力。3均載機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)上而我們通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)影響共轉(zhuǎn)軸承油膜剛度的油膜特性參數(shù)進(jìn) 行了定性分析，從中找岀了主要影響因素。為了獲得參數(shù)的最優(yōu)解，我 們對(duì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)果如表1和圖4所示。4厚油膜均載機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)驗(yàn)證根據(jù)上面的理論分析和優(yōu)化計(jì)算結(jié)果，我們對(duì)ngw928標(biāo)準(zhǔn)行星 減速器進(jìn)行了改裝，使其高速級(jí)的六個(gè)行星輪具有新的均載機(jī)構(gòu)，把原 浮動(dòng)的行星架改為滑動(dòng)支承。在行星傳動(dòng)綜合試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了測(cè)試。如 圖5所示。實(shí)測(cè)不均載系數(shù)為1.31,而文獻(xiàn)2對(duì)imt機(jī)構(gòu)測(cè)試結(jié)果 為1.45,說(shuō)明厚油膜均載機(jī)構(gòu)是優(yōu)于imt均載機(jī)構(gòu)。圖4目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化值2530'

6、jb/d0.71. w-6212.3, w = 1387、(unf'gsxj表1參數(shù)優(yōu)化計(jì)算結(jié)果載荷w (kg)寬徑比b/d偏心率£間隙比v |溫升 t (°c)粘度h (kgfs / mm2)剛度kyy (kgf / mm)6210.700.300.003 682.42 |7.8x1 o'919 050.126210.900.380.005 752.917.79x10-925 104.46口j ij1 jjl1-<31 7«-33ktlwzzkth3e>thl圖5行星傳動(dòng)綜合試驗(yàn)臺(tái)l.jdo3250s-816 / 4三相多速異步電機(jī)2扭矩測(cè)量集流環(huán)3.動(dòng)力循環(huán)封閉齒輪箱4.扭矩轉(zhuǎn)速傳感器5.測(cè)試減速機(jī)6.陪試減速機(jī)7.液壓加載器8.加載器供油系統(tǒng)9.潤(rùn)滑供給箱參考文獻(xiàn)1仙波正莊(口).齒車.口刊工業(yè)新聞社，1967(10)： 40112服部寬二(日)游星齒車裝置設(shè)計(jì).機(jī)械設(shè)計(jì),1976, 20(7)3張少名行星