K—H—V型渐开线少齿差行星传动的建模设计与CAD技术

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少齿差行星传动

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《械设计与研究 ̄0 0N . 机 20 o 3

K— V型渐开线少齿差行星传动的 H— 建模设计与 C AD技术上海交通大学 (海 0 00上 2 03 )内蒙古工业大学

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邹慧君侯慕英

本对K H V开少差星轮速,立优设数模,制它动计 文 渐残齿行齿减器建了化计学型研了的自设系

统软件为了提高产品的合格率 .合考虑了加工内齿轮的插齿刀为新刀和 1刀两种情况下的约束条件。此外,综日还对 K H V少齿差行星减速器主要传动零件的强度及寿命采用计算机算辅助设计 . 通过检骚薄弱环节来调整某

些参数,从而快速、准确地确定标准件的规格型号和其它传动零件的主要兄寸。

本建 K 开齿行减器系方数据,理分和算基,? 文还立了 H V渐残少差星速列案库在论析计的础上丰了啮合一

n _ v齿行齿传优设计机助设 c K差星轮雀化计算辅设计 L H塑 K H V薹呈整动!计机助 量塑焦 算辅计中国图书资料分类法分类号 T 3.6 H1 24

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囫引言K H V渐开线步齿差行星减速机 ( 以下简称步齿差减速机 )与普通圆柱齿轮减速机和蜗杆蜗轮减速机相比,具①设计变量

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取两齿轮的变位系数孔、。 为设计变量 .即[…3] 2

有传动比大、体积小、重量轻、零件数目步、效率高等特点。 因此在各行业中均有广阔的应用前途但目前在步齿差减速机设计工作中 .存在一些问题还主要表现在

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辱厂上

②目标函数

取传动啮合角为目标函数,即一

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( )齿轮传动参数的确定还普遍使用试凑、 1验算的方法。由于少齿差啮合传动的啮合条件十分苛刻,既有根切、顶切、各种齿形干涉的限制,又有结构、安装和零件强度方面的要求 .所以试凑计算十分费时,验算也十分复杂,消耗设计人员大量的重复性劳动和精力,还很容易出差错。 () 2现有的设计方法,一般只能做到选出一组能够正常运转的齿轮变位系数,即仅能得到一个可行的参数方案,但它不是最优的 ( )现有资料均

是按插齿刀的原始截面 (位系数为 3变零)作为计算的初始条件的 .而实际加工时的插齿刀从新到旧,刀具变位系数有一定变化范围,这就带来丁设计误差 .甚

曲一ln: t i l“ g g n r{ C i v )式 () 1由无倒隙啮合方程式而得对 1~4齿差的内啮合传动,啮合角范围大致在 5 5。 6~2。 ()建立约束方程 2在步齿差内啮合传动中.由于齿轮副的齿数差少,因此采用标准齿轮就不可能进行正常的啮合传动,切削和装配在时常常会产生种种干涉为保证步齿差内啮合传动的正确啮合.需要对变位系数的选择作一定的限制。这些限制条件见表 1:

采用上述限制条件的计算式时与齿轮的切齿工艺有关。 本文设定内齿轮采用插切工艺加工 .齿轮采用壤切或插切外工艺加工

至使所选的变位系数不能满足预定的限制条件。

皿研究内和软件系统功能容皿齿主参的化轮要数优少齿差行是齿轮减速器,由于内啮合副的齿数差步(一△ 1 )机构主要传动参数的选择受到许多条件的限制.~4,因而使设计变得十分复杂和费时,若希望获得一个较优的设计方案更是圉难重重本文针对这一问题,研究丁此类传动的优化设计数学模型,并应用 C AD技术来研制一套少齿差行星传动减速器的自动设计系统软件=优选齿轮传动参数采用约束随机方向法。为了提高产品的合格率,综合考虑丁加工内齿轮的插齿刀为新刀和旧刀两种情况下的约束条件。优化目标可根据设计者的意图选择效率最高或传动啮合角最小两种情况之一。

化学型二优数模之()设计变量与目标函数的选取 1①设计变量— 1 2^,,

适当减小,可避免齿廓重迭干涉,并保证重合度大于 L且通过对内齿轮副的效率分析得知,;当齿数及分度

圆压力角确定后,内齿轮的啮合效率取决于变位系数乱、 X及齿顶高系数^的选取 2 为提高行星传动的效率,也应作为设计变量来考虑。 既然采用优化进行设计,就要综合考虑到各种性能指标

的满意程度 .第二套优化设计方法将传动啮合效率作为目标函数,求在满足约束函数值条件下传动啮合效率最高的设寻——

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少齿差行星传动

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《机械设计与研究 ̄00N . 20 o 3表 1少亡差内齿轮副设计限制条件皇

重度台

齿廓重选干涉内齿轮顶部重选顶切内齿轮过菠曲线干涉行星轮过菠行星轮用壤刀切制行星轮用插齿刀切制

g去 J‰ t) 2“ t)≥ 1 (+d 2g-d。一 t g一 ( zg]1 g t2 LL V—一 (Ⅱ。.

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曲线干涉

插削内齿轮时的内齿顶切

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轮齿的对顶干涉

插切由齿轮时 的径向切入顶坷——

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詈an;李+ 。:[, … i。。 i s/ ] [+l+(-]≥号 2gzv 0 x ̄ a t i nc o。

行星轮齿顶厚度限制内齿轮齿顶厚度限制

i L一≈ ̄zm… I ._ s— t ( r 2g 2一 a ) o30 2>确定标准件的规格型号和其它传动零件的主要尺寸并从整体结构上满足机器的使用性能要求

计变量。于一般齿轮传动,:l对 为标准值。但对少齿差传

动说 .免各种几何干{常采用短齿制为避步,献推荐:0 5~0 8 .5 .。②目标函数

0 8有的文 .

田 齿减机准、列工的索少差速标化系化作探本文参照 K—H—V摆线减速器的系列规格和有关标准,建立了 K—H—v渐开线步齿差行星减速器系列方案数据库 .一步为设计人员进行选型设计提供方便。进

目标函数为少齿差减速器行星机构啮合效率:

再动比。 ()约束方程 2

式中为转化机构效率,其计算式见文献[ 3 i传 4, m为

内合星动动仿啮行传的态真在理论分析和计算的基础上,本文还研制了啮合仿真软

件根据少齿差内啮合副优化设计的参数和几何尺寸实现

与数学模型之一中的约束方程基本相同,不再重复。

了用动态几何图形

模拟齿轮副的啮台情况,直观地检验其有无干涉存在,齿顶是否变尖等。并可通过在可行域范围内用试凑法反复输凡实际安装中心距来观察约束条件是否满足, 以确定最经济的中心距公差。

主传零的算辅设要动件计机助计本文对 K—H—v少齿差行星减速器主要传动零件的

强度及寿命采用计算机辅助设计 .渐开线少齿差行星减速机的主要强度计算内容是 ( )轮齿的疲劳折断 1 ()销轴式输出机构的强度对于销轴式输出机构 . 2其

目结论本文对 K—H~V型渐开线少齿差行星齿轮减速器的优化设计及 C AD进行了全面、深入的研究,内容涉及对减速器设计的许多方面.具体结论如下:

簿弱环节主要是销轴的弯曲强度本文就销轴的两种支承方式进行计算①单排行星轮用悬臂式;②双排行星轮用悬端加均载环式。

插刀位数选齿变系的取以往的常规设计中.为简便起见插齿刀变位系数选为

( )转臂轴承的疲劳强度。 3转臂轴承是渐开拽少齿差行星减速机的一个薄弱环节其原因是:作用在行星齿轮上①的力完全由它承受 .而转臂轴承又装在输入轴上 .速很高 .转

零(原始剖面 )没有考虑插齿刀重磨后其变位系数会改变 .本文综合考虑插齿刀为新刀和重磨后变为旧刀两种极限情况下的变位系数,有利于提高产品的舍格率(见图 1 )

因此转臂轴承处于高速重载情况下工作 .减速机所能传递的功率往往受到转臂轴承工作能力的限制@由于少齿差减速机的结构紧凑,转臂轴承的尺寸受到较严限制。

田型

建 -—型齿减器化计数模立K H V少差逮优设的学车文建立了两组优化设计的数学模型:

( )少齿差行星传动中的轴强度及其支承轴承寿命计 4算

第一组:内啮台齿轮副的两个变位系数为设计变量 .以 通过检验薄弱环节来调整某些参数,从而快速 .准确地充分考虑了插齿刀为新刀和旧刀两种情况下的各种约束条

4— 8—

少齿差行星传动

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《机械设计与研究 ̄0 0N 2 0 o 3

普新插齿刀旧插齿刀

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田 K H V少差星动化计 A ——型齿行传优设及CD软件系统的研制 ( )本文软件系统的优化设计部分, 1

可针对 K—H—V 型少齿差减速器以不同的目标函数进行优化,优化效果良

()软件系统的数据计算结果分为内啮合齿轮副几何 2参数和传动零件的主要设计参数两部分:这些数据可直接供C D参数化绘图和工厂实际生产使用 A

\篇51::爨 . t墨 T= 55 x 9~0

一使用, 同时也为销轴式输出机构的 K—H—V渐开线步齿差行星减速器的标准化和系列化工作进彳亍了有益的探索。()内啮台行星传动的动态模拟仿真系统可直观地显 4示该齿轮的啮台情况,而可检验其有无干涉存在,从用试凑法通过反复输入实际安装中心距的值来观察其约束函数值确定最经济的中心距公差。

()软件系统的可行方案数据库即可供设计人员直接 3

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新插齿刀重音庄原始剖面旧插齿刀卤轮副咱原始剖面音敢率

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啮台 原始嗣面 3 5 .角 94

考寰献

龄雠

1汪萍, 侯慕英.机械优化设计.武汉地质学院出版社,9 5 1 82成太先机械设计手册 ( 2版 )化学工业出版社,9 3第 19 . 3沈慧芬,殿辉渐开缄少齿差内齿轮副的优化设计及其图形的刘 自动显示 .东矿业学院学报,9 4 l ( )山 1 9,3 2: 4冯澄宙渐开缄少齿差行星传动北京 人民教育出版社,9 1 18 5少齿差减速器编写组。渐开线少齿差行星减速器。北京:械工机业出版社,9 8 1 7

第二组:内啮合齿轮副的两个变位系数和齿顶高系数以为设计变量,充分考虑了插齿刀为新刀和旧刀两种情况下的各种约束条件,选定了传动啮合效率为目标函数

主传零的命算强校要动件寿计和度核对传动齿轮、转臂轴承、输入和输出轴轴承、、出机轴输

构中的销轴及键等进行全面、细致的受力分析,建立相应的数学模型,经过正确的计算确定其主要参数。并对传动机构作了静平衡计算,确定了平衡块的主要尺寸

叶志刖弄,9 4丰 4 17月生,上海交通大学机械工程学院博士生,要研究方向为机械系统智能化概念设计、械 C主机 AD。

建——型齿减器要计数

行立K H V少差速主设参可本文参照现有生产厂的有关 K—H—V摆线减速器规

方案数据库

欢迎订阅《造技术与机床》原机床杂志)制 (《造技末与机席》北京札康研究护却中机械工程制是 学告主办的垒国性植丰: .机械制造业的一份有影响 翱是的刊袖,办于 15剖 9 1圭丰刊是自然科学类中文植心期、、 《国社拄电克统计与舟析》:、 l美詈工程索引 )《 中用、E<和中国学术期刊又摘》最期刊。摘 丰刊交流国内外制造拄末与机席方面曲耕技成果和

格系列与有关部门及国家标准,经过 C D设计计算确定对 A应不同传动比和电机型号下的可行方案,建立数据库 .并可查询、添加、印,打供设计人员参考 (见图 2。 )

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▲图 2可行方案数据库49

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/rlue.html

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