行星齿轮传动中行星架的设计.pdf

行星 齿轮 传动 中行星 架的计算 摘要本 文介绍 丁行 星架承 受 的几个 方 向的 力的 计算肯法 一一 计算 楗型及 有限元计 算方法 关键词 齿轮传动中行星絮的计算 I 2 K H型行星架的结构 2 K H型 行星 传 动的行 星架承 受行 星 轮 吏承 的反 力 通常是 由两侧板和 其 阃的连 接板 t 按行 星轮个数 组成的空闷框架 在侧板上有 行 星轮轴和轴承 侧板 与行星架支承轴承的轴 颈成法兰相连接 使行星架承 受扭 矩 根据行星 齿轮 传动 的尺寸和 生产 批量 行 星架 的毛坯 可 用锻件 精密铸件或焊接件制成 整体式行星架在啮合力作 用 F行星架可能 产 生变形 使行星 轮轴线相对 于中心轮轴 线产 生偏斜 由于这种变形使得载荷沿齿宽方向分 布得不均匀和行星轮 轴承倾斜 设 汁时要选择结构型式 侧板和连接板的 截 面尺寸 以保证行 星架所 需的刚度 在 传动 巾 可采用在侧板 上镗孔预先 考虑 好行 星轮轴 线的倾斜 以补 偿在 给定载荷作 用时 引起 行星 架 的变 形 或 行 星 齿轮 传动 中 其它 零 件 的 变 形 最好应使扭矩作用在连接 板的形心上 在此情况下 行星齿轮传动装配时 要求采 用 可分离型 的行星架 为了避 免降低行星架的 剐度 规定偶板 与轴颈合理地连接 2 行星架的近似计算 行星架的计算模型可概括为簿板 一秆 件 整体式的结构如图 l所示 行星架的变形 是指在扭矩 T 作用下 侧板 1 相对于侧板 2的 位 移 位移 是 沿 半径 r n 圆周的切 线方 向测 量 该切线是通过连接板 3截面重 心 O 的 在 一 般情况下 千 千 星架的侧板莲接部分 行星轮轴 作 用在 侧扳 上的 力 F t 一 F 一 F 一 i 作用在侧板 2上 的力 F z F f F i 这里 1 2 n n 为行 星轮个数 设在连接 板 点 j 的作用力 F i F i 若忽略行星 28 轮 间载荷 分配不 均性 的影 响 这 时 F i L F i E 沿齿宽 F j i F 则 F一0 5 T n a F 0 5 TH n 1 式 中a 一 行星齿轮传动中的中心距 圉 整体式结构行星絮的计算模型 图 2是以半径 为 圆周展 开的 这 样 侧 板 1和 2的 横 截 面 高度 是 h 厚 度是 2 c 2 的矩形 连接板具有以 a b为底 的梯形横截面 连 接板 的长 度是按两侧板 中心平 面间 的距 离 L 一 O 5 C C 计算 的 面侧板长度 L L k 一2 珥 n l 而 l n 即为半径为 f 匮的周长的 一 部分 侧 板 之 间距离和 连接 板 之 间的 距离 L 加 及其外 内半径 R w R 所限定的侧板和 连接板截面 以及侧板上为装行星轮心袖的直 径 为 d d 的孔 是从结构上考虑采纳的 行星架 的柔度 易变形性 对 力 的 比 值为 国外工程机械 维普资讯 F 2 k L Ko K o 一1 E J n 2 式 中K o 一考虑侧 板的相对 剐度 的系数 K o 等 式 中 z 一一 F 对连 接板 和侧板 l 2 变形的 影响系敬 平面弯 曲与短臂悬梁的剪切 一 瞎 3 1 2 k 1 F 忡 k B n L 3 一 d 一J 2 4 J t 一 D I F 1 t E l t d 一 一 d 一 2 4 J k 1 十 d i 一D F o 麴 圉 2 行星黎 的立 沿半径 r 四周的展开圉 展开 的平面框架与空 间结构不 同的修正 系 数 和 侧板的形状系数和圆薄板一样 按下式确定 一 h m R l 5 B 2 1 7 4 n h 岫 r F F J 函数 F F 2 F u F 取决于几个 参数 如 m一 n 一 孕 一譬 中 心 角9 由 图2 ri m O 一 瓦 一瓦 甲 用 田 吲 中指 出 当 n 0 5时 F R 的近似值按 图 3 确定 厚 的四边形连接板的形状 系数一次近似值 1 9 9 0年第 2期 采 用 一l 剪切和扭转时连接板横截面形状的影响系 数 托 n 可按 下列近似式确 定 k 一 0 4 3 4 a b 0 8 6 1 a b 0 0 6 9 a b J O 3 1 0 2 h r o 对于横截面为矩形的侧板形状系数可用 1 2 矩形横截面 的侧板 当量惯性矩 和面积 J h C 1 2 J 一h c l t 2 F l h I Cl F h 蚶 而对于接近于 梯形横截面的 连接板 则为 原文有误 应改为 h l 2 译者注 一h a h b 4 8 F 一 0 5 h n a b 侧板在连接板上固定 以及连接板在侧板 上 固定 的柔度 影 响 已在公式 3 4 中考 虑 到 方 法是 引入经验求得 的侧板有效 长度 L 圳 和连接板 k 这有效长度是 根据 已知的尺 寸 L 呲 k 和 比值 R w l R n 接 近似公式确 定 等 一 o 3 一 0 3 6 8 7 5 R 一 3 3 5 2 J 2 u 0 8 0 7 对于行星 槊基本结 构 将 公式 2 可简化 得出如下结果 1 侧板等刚度时 见图 4 a 系数 t 一 Ko 0 5 这时长度 k O 5 C 2 单 侧板剐性固定时 见图 4 b 系数 一O 这时的长度 k f 0 5 c 3 扭矩 T H作用在连 接板 的形心上 时 见 图 4 c 两 侧 板 浮 动 具 有 相 同 刚 度 时 系 数 t 这时的长度 k f 一 在扭 矩 侧 向作用下 行星架变形 时 在 行星轮与中心轮相啮合的平面内形成的齿f瓯 斜 角等 于 d c o s 6 式 中 行星齿轮传动的 中心距 2 9 维普资讯 一 端面啮合角 与相应 的中心轮 圉 3 根掘搬棚 和角 0壹他的 函教 a 浮动德板 6 带外 轮缎 的 板 带端轴顼的侧板 对于具有对称变形的行星架 见图 4 应采用 0 当计算载荷沿齿圈宽分布不均匀 时 可用下式计算角 y 7 30 式中 外齿中心轮 的节 圆直径 根据法 向力 作 用在端面上的关 系 在中 心轮与行星轮相啮合的啮合线方向上行星架的 柔 度 系 数 由 下 式 求 出 会 鲁 8 圈 4 行星架计算基本方案的结构简图 行星架构件的尺寸是根据行星架给定的柔 度 F 的限定值来选择的 在许多情况 下 刺 板 和连 接板 的危 险截 面 需要 补 充强 度 校核 计 算 侧板和连接板变形的弯矩图见图 5所示 也 就是各种结构的行 星架 中分解 出的平面构件 的 弯矩匾 一般情况下 行星架侧板上作用还有剪 切 力 n m 9 F 2 一F 1 K0 L L J 式 中 作用在连接板上的力 一一 按公 式 2 6 确 定的 系数 连接板长度 见图 4 这时 对于 图 5中的 6 c 方案来说 拄 脚 符号 1 表示 浮动侧板 可 以省略 因此不 必 确定 F 力 在实际设 计中遇到 的 行星 架 结构与 所研 究 的理想 方 案有很 大 的 区 别 例如 行星轮个数 超过连接板 侧板和连接 板不是整体的 是由铸件焊接的 各行星轮单独 传递的载荷差别很大等 在做近似计算时 不考 虑下列目素 侧板和 连接板 的扭 转和非平 面变 形 侧板 和连接板 的 复杂形状 为了减轻重量 在其中有各种槽和切 口 行星轮 轴的紧密 配合 中空的行 星架轴颈 或同轴或箱体相连接的行 星架法兰的柔度等 圉w r程机械 维普资讯 a b c 2 兰 曲 I l 出 譬 一I 且 I 一 一I 圉 5 行星桨的荫板和连接板藏面上的作用力 f j 两 船捱 垂拦 j 一 一 榴撮尉 鲑 田窨 扭矩 作甩在连接板移 b 上 在某些行星架的结构中上述因素的影响是很明 解 应利用现代数值分析法 例如有限元法 目 显的 但是 对于行星架的结构接近于所研究的 前近似求辩提出的问题 能保证足够的精确度 模型时 近似计算的结果与实验校核在相对的 对称的行星架可明显地筒比求解 参数 m 0 5 m 0 8 0 4 m 3 0 0 而且具有 良好 的弯 曲加工性和缺 口韧性 由于限制 了 C C r Mo B等有 损 可焊性 的元素 的含 量 所 以采 用 了与一般的淬火 回火概念不同的热处理条件 从而获得可焊性良好的耐磨钢板 夏至摘 译 自 特 许 公 报 昭 和 6 4 2 1 6 9 1 9 8 9 1 1 3 日 公 告 赵 秉 支校 上接第 3 l页 it l u 在相似方面的函数值