外文文獻(xiàn)翻譯-兩齒差擺線行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)【中文3031字】 【PDF+中文WORD】,中文3031字,PDF+中文WORD,外文文獻(xiàn)翻譯-兩齒差擺線行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)【中文3031字】,【PDF+中文WORD】,外文,文獻(xiàn),翻譯,兩齒差,擺線,行星,齒輪,傳動(dòng),設(shè)計(jì),中文,3031,PDF 譯自：Design of cycloid planetary gear drives with tooth number difference of two 兩齒差擺線行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) Shyi-Jeng Tsai·Ling-Chiao Chang·Ching-Hao Huang 摘要：擺線行星齒輪減速器在自動(dòng)化機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用。即使該減速器具有高傳動(dòng)比、多齒 對(duì)嚙合、減震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，如何提高傳動(dòng)裝置的功率密度仍然是當(dāng)今擺線行星齒輪減速器發(fā)展 的重要課題。為此，提出了兩齒數(shù)差的概念。本文的目的是系統(tǒng)地分析這種擺線行星齒輪傳動(dòng)的 載荷接觸特性，以評(píng)價(jià)其可行性。本文首先導(dǎo)出了擺線輪廓、齒面接觸和擺線階段比滑動(dòng)的基本 方程。從建立的基于影響系數(shù)法的模型出發(fā)，提出了一種載荷齒接觸分析方法。通過算例，系統(tǒng) 地分析了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)接觸特性的影響。所得出的這些結(jié)果也與傳統(tǒng)的齒數(shù)差為 1 的傳動(dòng)裝置進(jìn)行 了比較。分析結(jié)果表明，該概念具有較大的偏心率和較小的銷釘半徑，既能有效地?cái)U(kuò)大接觸比， 又能有效地減小比滑、載荷和接觸應(yīng)力。雖然軸承載荷的徑向部分也可以相應(yīng)地減小，但是利用 兩齒數(shù)差的概念不能有效地降低總周期時(shí)變軸承載荷。 1. 引言 擺線行星齒輪減速器是動(dòng)力和精密運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)的重要傳動(dòng)裝置。目前，設(shè)計(jì)為兩級(jí)偏心差速器 的齒輪機(jī)構(gòu)，即所謂的“RV-傳動(dòng)”，在自動(dòng)化機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。如圖 1 所示的結(jié)構(gòu)圖 所示，這種齒輪傳動(dòng)類型由一個(gè)漸開線行星級(jí)傳動(dòng)和一個(gè)兩個(gè)圓盤的擺線行星級(jí)傳動(dòng)組成。每一 個(gè)漸開線行星都安裝在曲柄軸上，以產(chǎn)生擺線盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不僅具有齒輪比高的 優(yōu)點(diǎn)，而且由于多齒對(duì)的接觸，在分擔(dān)載荷和減震能力方面具有良好的性能。然而，目前齒輪減 速器設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是除了對(duì)精密運(yùn)動(dòng)的要求外，還要增大功率密度。為此，必須減少接觸齒副和曲 柄上的載荷。 圖 1 擺線行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 在各種的措施中，通過采用較大的齒數(shù)差的這種設(shè)計(jì)理念可以為改善負(fù)載接觸特性提供一種 可能性。換句話說，擺線齒輪副的齒數(shù)差的可能選擇為兩種，而不是常規(guī)應(yīng)用中經(jīng)常使用的一 種。在實(shí)際應(yīng)用中，齒數(shù)差為 2(Δz=2)的齒輪傳動(dòng)常用于小減速比的傳動(dòng)，但是齒數(shù)差為 2 的 齒輪傳動(dòng)在傳動(dòng)比比較高的情況下則很少使用。因此，評(píng)價(jià)這種替代驅(qū)動(dòng)概念的可行性是很有趣 的。本文探討了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)加載接觸特性的影響，并與常規(guī)傳動(dòng)進(jìn)行了比較。 載荷分析的基本工作是導(dǎo)出幾何和運(yùn)動(dòng)學(xué)之間的關(guān)系。對(duì)擺線輪廓線數(shù)學(xué)模型的研究在許多 文獻(xiàn)中都有發(fā)現(xiàn)。根據(jù)齒輪傳動(dòng)理論或運(yùn)動(dòng)學(xué)方法，也可以對(duì)齒輪嚙合進(jìn)行分析，比如即時(shí)中心 方法。齒輪傳動(dòng)的另一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是嚙合齒之間的滑動(dòng)特性。例如齒側(cè)的損傷，如點(diǎn)蝕、磨損或 打分，這些可以用比滑動(dòng)率來預(yù)測(cè)。然而，在有關(guān)擺線齒輪泵的相關(guān)研究文獻(xiàn)中，較少涉及擺線 齒輪減速器的研究。 此外，載荷分析也是評(píng)價(jià)Δz=2 齒輪傳動(dòng)可行性的一個(gè)重要問題。擺線齒輪接觸應(yīng)力分析的 常用方法 是驅(qū)動(dòng)器有限單元法?；谠摲治龇椒ǘ_發(fā)了另一種負(fù)荷分析方法。比如軋制作用 力的計(jì)算方法，該方法是為了支持在滾動(dòng)作用力下的的擺線盤的軸承。也有著重研究了制造誤差 對(duì)傳輸負(fù)載和傳動(dòng)誤差的影響。還有一些人基于齒面嚙合剛度假設(shè)，分析了加工誤差對(duì)動(dòng)載荷行 為的影響。也有人進(jìn)行了接觸應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了分析方法的理論分析結(jié)果。本文作者基于影 響系數(shù)法開發(fā)了一種數(shù)值加載的齒面接觸分析方法，該方法還成功地應(yīng)用于擺線齒對(duì)以及考慮軸 承剛度和摩擦力的全齒接觸分析。 因此，本文的目的是系統(tǒng)地研究設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)這種替代驅(qū)動(dòng)概念的接觸和負(fù)載特性的影響。本 文首先導(dǎo)出了Δz=2 的擺線齒廓、齒面接觸和擺線階段比滑動(dòng)的基本方程。擴(kuò)展了一種新的載荷 分析方法。 從發(fā)展的數(shù)值加載的齒面接觸分析模型，進(jìn)一步系統(tǒng)地分析了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)接觸特性 的影響，即：接觸比、比滑動(dòng)、載荷分擔(dān)、接觸應(yīng)力。 本文討論了周期時(shí)變軸承載荷并且將這 些結(jié)果與Δz=1 的常規(guī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了比較。 2 擺線行星齒輪傳動(dòng)分析方法的基本原理 2.1 兩齒差擺線盤的構(gòu)造 基本齒廓的定義：Δz=2 行星擺線級(jí)的齒廓可以看作是兩個(gè)具有相同基座擺線廓線的兩個(gè)圓盤的 t 組合，其角度為tc ，其值等于基擺線輪廓的 擺線輪廓的基本設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 螺距圓半徑為 Rc 的銷輪； 針的半徑 rp ； 曲柄的偏心度； 傳動(dòng)的齒輪比 e，這里等于 Zp 。 Dz Co ，見圖 2。 2 圖 2 Δz=2 的擺線盤的構(gòu)造 jc u 2.2 齒輪嚙合分析 擺線齒輪嚙合的分析可以將圓片視為固定的,當(dāng)銷輪的中心相對(duì)于曲柄軸角jc 圍繞盤的中心移動(dòng) 時(shí)，銷輪本身也以角j（p = ）旋轉(zhuǎn)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以用圖 3 所示的幾何關(guān)系來表示。 圖 3 Δz=2 的擺線盤齒面接觸的基本幾何關(guān)系 2.3 兩種齒數(shù)差的典型齒廓 由于基擺線輪廓由凹型和凸型組成，在Δz>1 的情況下，可以找到兩種輪廓類型，即凹型或 凹型一凸型。根據(jù)拐點(diǎn)位置與針尖指向之間的關(guān)系，對(duì)這兩種擺線輪廓進(jìn)行了劃分。 凹型輪廓類型，qinf 3 qPt 凹型—凸型輪廓類型，qinf áqPt 。 一般情況下，凹面輪廓有利于齒面接觸，但接觸比也相應(yīng)降低。 3 數(shù)值算例綜述 為了分析設(shè)計(jì)參數(shù)的影響，在表 1 中列出了必要的齒輪數(shù)據(jù)。本文所考慮的設(shè)計(jì)參數(shù)是銷半 徑 rP 和偏心度 e，相應(yīng)的分析值列于表 2。這里不考慮更大的銷半徑，因?yàn)樵阡N輪上安裝銷的可 用空間是有限的。 表 1 數(shù)值分析中的基本齒輪傳動(dòng)數(shù)據(jù) 名稱 數(shù)值 備注 銷輪的節(jié)圓半徑 162.5mm 擺線盤的齒數(shù) 78 銷輪齒數(shù) 80 減少比率(卡勒固定) 40 Zp/Δz 擺線盤厚度 31.5mm 軸承孔中心半徑 90mm 輸出扭矩 4000Nm 表 2 影響分析的設(shè)計(jì)參數(shù) 名稱 數(shù)值 針形半徑 3,4,5，（6） 偏心 2.5,3,3.5 4 設(shè)計(jì)參數(shù)的影響分析 4.1 齒廓與接觸比 設(shè)計(jì)參數(shù) e 和 rP 對(duì)尖端位置和接觸比率的影響表示在圖 4 中。由于齒面接觸比與齒形變量 qPt 呈線性相關(guān)，因此圖中的曲線同時(shí)說明了齒面接觸和齒形變量這兩個(gè)因素。 一般情況下，Δz=2 的擺線傳動(dòng)具有較小的引腳和較大的偏心比，且具有較大的接觸比。在這種 情況下，擺線輪廓具有凸凹部分。另一方面，較大的銷釘半徑，例如， rP = 7 ，其降低了接觸比， 增加了偏心率。 4.2 比滑動(dòng) 偏心 e（mm） 圖 4 電子和電子技術(shù)對(duì)針尖定位及觸點(diǎn)比的影響 圖 5 和圖 6 分別說明了針半徑 rP 和偏心 e 對(duì)比滑動(dòng)的影響。擺線盤厚度xc 的比滑動(dòng)遠(yuǎn)大于針輪厚 度xP 。xP 的比滑動(dòng)單調(diào)地從開始 A 增加到 E。相反，xc 的比滑動(dòng)先單調(diào)下降，然后漸近于奇點(diǎn)附 近的一點(diǎn)，其中傳輸角g等于 15。當(dāng)齒對(duì)進(jìn)一步嚙合時(shí)，xc 從·無窮大減小到一個(gè)局部極限值。 圖 5 銷徑 rP 對(duì)比滑動(dòng)的影響 圖 6 偏心率 e 對(duì)比滑動(dòng)的影響 4.3 接觸齒對(duì)之間的共同載荷 因?yàn)榛铨X對(duì)的傳動(dòng)角g是不同的，正常載荷在接觸齒對(duì)之間的分配也不均勻。銷半徑對(duì)載荷分配 的影響較小，相反，一個(gè)較小的偏心會(huì)導(dǎo)致不均勻地分擔(dān)負(fù)載。 5 與齒數(shù)差為 1 的擺線行星齒輪傳動(dòng)比較 為了比較其傳動(dòng)特性，使Δz=1 和 2 的減速器的偏心度 e 為相同的值，而使其銷半徑的值不 同。 6 總結(jié)和展望 為了提高高傳動(dòng)比擺線行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)性能，提出了齒數(shù)差為 2(Δz=2)的概念。利用 建立的基于影響系數(shù)法的加載齒接觸分析模型，探討了該傳動(dòng)方式的載荷接觸特性。分析了設(shè)計(jì) 參數(shù)對(duì)偏心率和銷徑的影響，并與Δz=1 的擺線行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了比較。因此得到了一些結(jié)果， 分析結(jié)果使我們得出以下結(jié)論： （1）采用合適的設(shè)計(jì)參數(shù)可以提高Δz=2 的擺線行星齒輪傳動(dòng)的理論接觸比，并期望采用較小 的針半徑和較大的偏心度。 （2）偏心率對(duì)比滑動(dòng)有顯著影響。當(dāng)偏心較大時(shí)，具有無限大比滑動(dòng)xc 的點(diǎn)將向齒根方向移動(dòng)， 即擺線輪廓，且xc 值減小， （3）Δz=2 載荷和接觸應(yīng)力的共同作用側(cè)翼，且在Δz=1 的情況下可以顯著地降低接觸應(yīng)力，小 數(shù)值的銷半徑和較大偏心度適合于這種傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。 （4）ΔZ＝2 的側(cè)向載荷和接觸應(yīng)力的變化與循環(huán)漸開線齒輪傳動(dòng)一樣，類似于漸開線直齒圓柱 齒輪傳動(dòng)的現(xiàn)象。 （5）用Δz=2 的擺線齒輪傳動(dòng)對(duì)于減小曲柄上的軸承載荷的效果不是很顯著，因?yàn)榄h(huán)向力的影 響要大得多。 然而，由于間隙存在的必要性，這種改進(jìn)后的擺線廓形常被應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用中，而不是應(yīng)用 于理論中。因此為了進(jìn)一步設(shè)計(jì)Δz=2 的擺線傳動(dòng)的側(cè)面改進(jìn)，本文得出了一些好的結(jié)果。同時(shí)， 本文提出的分析方法也是一種有效的工具。