新型少齿差减速器动态特性分析及试验研究-中国管理科学.PDFVIP

新型少齿差减速器动态特性分析及实验研究 刘文， 林腾蛟， 李润方， 王家序 （重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400030 ） 摘 要 针对某新型少齿差行星减速器，进行了不同啮合位置时的多体接触有限元分析，求得轮齿时变啮合 刚度，采用动力接触有限元法计算齿轮啮合冲击激励，得出包括时变刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的齿轮啮 合内部动态激励。建立减速器的有限元动力分析模型，在综合考虑内部激励和外部激励的情况下计算了减速器的时 域和频域响应及加速度级 1/3 倍频程结构噪声。利用振动测试分析仪对新型少齿差内啮合减速器进行测试分析，并 与有限元计算结果进行对比，二者较为吻合。 关键词：少齿差行星传动，多体接触分析，动态激励，结构噪声 中图分类号:TH132.4 文献标识码:A 0 前言 1 减速器多体接触分析 少齿差内啮合传动具有传动比范围大、结构紧 图1为新型少齿差减速器的结构简图。减速器由 凑、体积小、重量轻、功率密度大等优点，因而应 偏心轮10通过滚柱6带动双联齿轮3 既作自转又作 用广泛，同时少齿差内啮合传动的接触特性及振动 公转，同时与固定的内齿圈5及输出内齿圈1啮合， 特性也已成为学者的关注重点。陆志华等通过虚功 利用两级少齿差内啮合实现大减速比。 原理提出了弹性接触问题的一种新的力学模型，应 1 2 3 4 5 6 用于内啮合少齿差行星齿轮多齿啮合问题的研究， 7 得出行星齿轮传动中有多对轮齿相互接触，并分析 8 了轮齿接触应力分布状态[1] 。牟林分析了二齿差行星 9 减速器在一齿啮合和多齿啮合时齿轮承载能力的差 别[2] 。对于少齿差内啮合传动的动力学性能，张锁怀 [3] 等 在考虑齿轮啮合刚度、啮合阻尼以及轴承刚度的 10 情况下，利用集中参数法，求解了三轴式内齿行星 齿轮减速器的固有频率及动力学响应。卢琦等[4]利用 集中参数法对环式减速器振动进行了分析。 本文针对某新型少齿差内啮合齿轮减速器[5][6] ， 不仅考虑啮合齿轮副，而且考虑减速器其它部分对 齿轮接触特性的影响。借助I-DEAS软件，将减速器 各主要部件装配在一起进行多体接触有限元分析， 1.输出内齿圈 2,8.滚动轴承 3.双联齿轮 4,6.滚柱 获得各部件的接触力、接触应力、等效应力及接触 5.固定齿轮 7.轴承座 9.弹簧挡圈 10.偏心轮 变形，得出轮齿啮合刚度，进而获得减速器内部动 图 1 新型少齿差减速器结构简图 态激励。对整个系统进行了有限元模态分析，并用 1.1 多体接触有限元分析模型 振型叠加法对内部激励及不平衡惯性力等动态载荷 新型少齿差减速器的输入转速为3 000 r/min ， 下减速器表面的振动进行了计算。建立有限元模型 输出扭矩为215 N•m ，齿轮参数如表1所示。 时，根据轮齿啮合综合刚度，在啮合轮齿间建立弹 表 1 减速器齿轮参数 簧单元以模拟齿轮副的啮合关系，同时根据轴承刚 模数 压力角 螺旋角 齿数 齿顶高 度在轴与轴承座间建立弹簧单元以模拟轴承的支撑 (mm) ( º)