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连载 | 行星齿轮减速器的相关计算(完结)

 Jason_Cheng3hi 2023-08-24 发布于江苏
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2.4.2 简单典型修形参考

      行星轮采用齿顶修缘及齿端修形;太阳轮及内齿圈采用齿顶修缘。

      齿顶修缘量为齿廓角度误差(f)的2~3倍,修形长度按在齿高方向上0.2~0.25倍的模数确定。

       行星轮齿向修形长度按模数的2~2.2倍确定,修形量为齿廓角度误差的1.5~2.5倍。

2.5 承载能力的计算

     行星齿轮传动都可以分解为两对齿轮副的啮合传动(外啮合齿轮副和内啮合齿轮副),因此,其齿轮强度可分别采用定轴线齿轮传动的公式,但需要考虑行星传动的特点(多个行星齿轮啮合,对于NGW型传动,行星齿轮的轮齿既参与外啮合又参与内啮合)和运动特点(行星齿轮既自转又公转)。在一般情况下,NGW型行星齿轮传动的承载能力主要取决于外啮合齿轮副,因而要计算外啮合齿轮副的强度。但是,对于太阳轮和行星齿轮的轮齿为渗碳淬火、磨削加工,而内齿圈为调质处理、插齿加工的行星传动,且速比较小时ibaH≤4,内齿轮的强度则为薄弱环节,也应进行强度校核。

2.5.1 行星齿轮传动的受力分析

        行星齿轮传动的主要受力构件有中心轮(太阳轮、内齿轮)、行星齿轮、行星轮轴及轴承、行星架等。为了进行齿轮、输入轴、输出轴、行星轮轴及轴承的强度计算,需分析行星齿轮传动中各构件受力状况。在分析中先假定行星齿轮受载均匀并略去摩擦力和自重的影响,因此,各构件在输入转矩作用下处于平衡状态,构件间的作用力等于反作用力。但是,在实际上由于各种误差的存在使各行星轮受载不均匀,因而在对其中任意一对行星齿轮与中心轮组合的受力状况分析时,应引入不均载系数Kp。表2.5-1至表2.5-3分别列出NGW型、NW型和NGWN型直齿或人字齿行星齿轮传动的受力情况。

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      对行星传动,内外啮合可均可按转化定轴轮系计算。遵循原则:1)力矩平衡、能量守恒  力及力矩保持恒定(输入、输出转矩不变);2)同一齿轮各啮合点的啮合速度始终相同;3)与啮合速度相关的量值全部为相对值(包括转速、功率等)。

         上述3)意味着啮合功率可能是输入功率的一部分,也有可能大于输入功率(如NGWN等型式的大传动行星传动,这也是该类传动啮合损耗大的原因所在)。

2.5.2计算依据

2.5.2.1 强度计算相关标准

     1.强度计算相关基础标准

   GB/T 3480-1997渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法

   GB/T 3480.5-2008直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第5部分:材料的强度和质量

   GB/T 10062.1-2003锥齿轮承载能力计算方法 第1部分:概述和通用影响系数

   GB/T 10062.2-2003锥齿轮承载能力计算方法 第2部分:齿面接触疲劳(点蚀)强度计算

   GB/T 10062.3-2003锥齿轮承载能力计算方法 第3部分:齿根弯曲强度计算

     2. 其它相关计算标准

   GB/T 19406-2003 渐开线直齿和斜齿圆柱齿轮承载能力计算方法 工业齿轮应用

   GB/Z 6413-1-2003 圆柱齿轮、锥齿和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法 第1部分: 闪温法

   GB/Z 6413-2-2003圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮 胶合承载能力计算方法 第2部分:积分温度法

2.5.2.2 通常强度计算方法及计算简化

      通常只进行接触及弯曲强度计算,胶合承载能力仅在必要时校核。

      国标齿轮强度计算标准中,均把节点处的名义赫兹应力作为齿面接触应力的计算基础。

      一对渐开线圆柱齿轮在节点啮合时,其齿面接触状况可近似认为与两圆柱体的接触状况相当。其啮合应力变化示意见图2.5-1,内外啮合示意图见图2.5-2。轮齿弯曲应力示意见图2.5-3。

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2.6 传动效率的计算(NGW型)

         减速器的功率损耗包括啮合损耗、轴承损耗、润滑油搅拌损耗等。对低速重载传动润滑油搅拌损耗通常较小,大部分情况下可以予以忽略。

         减速器的功率损耗可以用试验的方法得到准确的数据。通过空载、部分下载荷损耗测定也可以按特定的规律推算出满载情况下的功率损耗数据。当实验条件不具备时可以通过计算近似确定减速器的功率损耗(或机械效率)。

2.6.1 啮合损耗

         减速器的齿轮啮合损耗与齿轮副参数、齿面状况、工作速度、润滑油的类型等有关。普通闭式传动齿轮的啮合损耗可以按下式近似确定:

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2.6.2 轴承损耗

2.6.2.1 经验法

          对于重载工业齿轮传动,按实际工业应用中的经验,滚动轴承的功率损耗可以按每个轴承的功率损耗占传动功率的0.1%左右估算,轻微负荷的轴承(如惰轮轴轴承等)功率损耗忽略不计。

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