兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及機(jī)械領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 行星齒輪箱是多個(gè)行星齒輪圍繞一個(gè)太陽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，也是將傳動(dòng)速比降低， 同時(shí)又將電機(jī)扭力成比例增大的機(jī)構(gòu)。相比同類普通齒物理學(xué)箱，其具有傳遞平穩(wěn)、承載力 大、小的空間有大的傳動(dòng)比，特別是壽命，而且體積小巧，外觀美觀。
[0003] 行星齒輪箱是機(jī)械傳動(dòng)中廣泛應(yīng)用的重要部件，一對(duì)齒輪曬合時(shí)，由于不可避免 地存在著齒距、齒形等誤差，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生曬合沖擊而發(fā)生與齒輪曬合頻率相對(duì)應(yīng) 的噪聲，齒面之間由于相對(duì)滑動(dòng)也發(fā)生摩擦噪聲。由于齒輪是齒輪箱傳動(dòng)中的基礎(chǔ)零件，降 低齒輪噪聲對(duì)控制齒輪箱噪聲十分必要。一般來說，齒輪系統(tǒng)噪聲發(fā)生的原因主要有W下 幾個(gè)方面：
[0004] 1.齒輪設(shè)計(jì)方面。參數(shù)選擇不當(dāng)，重合度過小，齒廓修形不當(dāng)或沒有修形，齒輪箱 結(jié)構(gòu)不合理等。齒輪加工方面基節(jié)誤差和齒形誤差過大，齒側(cè)間隙過大，表面粗糖度過大 等。 陽00引 2.齒輪系及齒輪箱方面。裝配偏心接觸精度低，軸的平行度差，軸，軸承、支承的 剛度不足，軸承的回轉(zhuǎn)精度不高及間隙不當(dāng)?shù)取?br>[0006] 3.其他方面輸入扭矩。負(fù)載扭矩的波動(dòng)，軸系的扭振，電動(dòng)機(jī)及其它傳動(dòng)副的平衡 情況等。
[0007] 傳統(tǒng)行星齒輪箱的設(shè)計(jì)思路一般按照簡(jiǎn)化的理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的計(jì)算方法，齒輪 齒面設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)的漸開線齒面，運(yùn)樣理論上可W使齒輪進(jìn)行較好的曬合，但是由于加工和 裝配誤差的存在，加之載荷作用下由于齒輪本體和齒輪的支撐部件將產(chǎn)生彈性變形使曬合 面偏離理論漸開線且還會(huì)使齒輪曬合區(qū)域沿齒寬方向產(chǎn)生一定的偏載現(xiàn)象，運(yùn)樣一方面使 齒輪箱產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲；另一方面使齒面受力不均而加速齒輪的疲勞破壞。為了改 變W上不足，傳統(tǒng)方法是提高整個(gè)齒輪箱的制造精度等級(jí)和增加齒輪的支撐剛度。但是運(yùn) 樣一方面增加了制造難度和加工成本，同時(shí)降低了齒輪箱的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，W解決上述問題。
[0009] 本發(fā)明提供的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，包括
[0010] a.建立靜傳遞誤差模型，
[0011] b.獲取直齒行星輪傳動(dòng)箱的齒輪修形的載荷值，
[0012] C.根據(jù)靜傳遞誤差模型獲取最佳的齒輪修形量。
[0013] 進(jìn)一步，所述靜傳遞誤差模型為：
[0014] TE =白 2?-白江" 陽015] 其中，TE為靜傳遞誤差，0 1為主動(dòng)齒輪實(shí)際轉(zhuǎn)角，0 2為被動(dòng)齒輪實(shí)際轉(zhuǎn)角，r U為 主動(dòng)齒輪基圓半徑、rb2為被動(dòng)齒輪基圓半徑。
[0016] 進(jìn)一步，所述靜傳遞誤差為在靜態(tài)條件下由齒輪變形和齒輪誤差所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)誤 差D
[0017] 進(jìn)一步，步驟b中所述載荷值為兩級(jí)直齒行星輪傳動(dòng)箱的額定載荷。
[0018] 進(jìn)一步，步驟C中所述齒輪修形量包括齒廓修形和齒向修形。
[0019] 進(jìn)一步，選取靜傳遞誤差函數(shù)值的最小值為最佳齒輪修形量。
[0020] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，可W在不提高齒 輪加工精度和盡量節(jié)省材料的前提下，行星傳動(dòng)的振動(dòng)及噪聲得到了有效的降低，極大的 減小了行星齒輪曬合的偏載現(xiàn)象，進(jìn)而改善了齒輪的傳動(dòng)平穩(wěn)性，提高了齒輪的承載能力， 延長(zhǎng)了齒輪的使用壽命，不僅節(jié)約了成本，另一方面還減少了噪聲對(duì)人體身屯、健康的傷害。
【附圖說明】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0022] 圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明的齒廓修形參數(shù)示意圖。
[0024] 圖3是本發(fā)明的傳動(dòng)誤差峰峰值示意圖。 陽0巧]圖4是本發(fā)明的齒向修形參數(shù)示意圖。
[00%]圖5是本發(fā)明的齒面接觸時(shí)單位長(zhǎng)度的法向載荷峰值示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：圖1是本發(fā)明的原理示意圖，圖2 是本發(fā)明的齒廓修形參數(shù)示意圖，圖3是本發(fā)明的傳動(dòng)誤差峰峰值示意圖，圖4是本發(fā)明的 齒向修形參數(shù)示意圖，圖5是本發(fā)明的齒面接觸時(shí)單位長(zhǎng)度的法向載荷峰值示意圖。
[0028] 如圖1、2、3、4、5所示，本發(fā)明的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，包括
[0029] a.建立靜傳遞誤差模型，
[0030] b.獲取直齒行星輪傳動(dòng)箱的齒輪修形的載荷值，
[0031] C.根據(jù)靜傳遞誤差模型獲取最佳的齒輪修形量。
[0032] 在本實(shí)施例中，如圖2所示，行星齒輪兩個(gè)齒面的齒廓修形曲線都包括：齒頂修形 起始點(diǎn)（右接觸面為點(diǎn)3,左接觸面為點(diǎn)1)與齒根修形起始點(diǎn)（右接觸面為點(diǎn)4,左接觸 面為點(diǎn)2) W及齒頂修形量（右接觸面為A 3,左接觸面為Al)與齒根修形量（右接觸面為 A 4,左接觸面為A 2)。由于兩個(gè)齒輪曬合時(shí)，其在齒頂和齒根的曬合情況基本相同，所W采 用齒頂修形量與齒根修形量相等的原則，即A 1= A 2和A 3= A 4, W修形量為設(shè)計(jì)變量，傳 動(dòng)誤差的峰值為函數(shù)值，通過多次運(yùn)算得到一系列值。對(duì)于位移型的激勵(lì)，將載荷作用下的 輪齒的變形和齒輪誤差兩者相結(jié)合，表示成為靜傳遞誤差，即在靜態(tài)條件下由齒輪變形和 齒輪誤差所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)誤差，定義為主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)一定的角度時(shí)，被動(dòng)齒輪實(shí)際位置（旋 轉(zhuǎn)角度）與理論位置間的偏差，
式（1)
[0034] 沿曬合線方向的公式表示為 陽03引 TE = 0 2?- 0恥 式似 陽036] 其中，TE為靜傳遞誤差，0 1、0 2分別為主被動(dòng)齒輪實(shí)際轉(zhuǎn)角，i為齒輪的傳動(dòng)比， Tbi、rb2分別為主被動(dòng)齒輪基圓半徑。
[0037] 在本實(shí)施例中，如圖3中a、b所示，找到函數(shù)值最小所對(duì)應(yīng)的修形量即為最佳的齒 廓修形量。第二級(jí)行星傳動(dòng)齒廓修形亦采用與第一級(jí)行星傳動(dòng)相同的方法確定，其傳動(dòng)誤 差的函數(shù)如圖3中c、d所示。
[0038] 在本實(shí)施例中，采用鼓形修形的方法，分別對(duì)兩個(gè)不同的接觸面進(jìn)行鼓形修形。如 圖4所示，兩個(gè)不同的齒面鼓形修形曲線包括：鼓形中屯、和鼓形量（右接觸面為h，左接觸 面為g)。鼓形中屯、選擇在齒寬的中間。鼓形量的確定，即采用都W鼓形量為設(shè)計(jì)變量，齒面 單位長(zhǎng)度的法向載荷峰值為函數(shù)值，通過多次運(yùn)算得到一系列值，如圖5中a、b所示，找到 函數(shù)值較小的一些值，再綜合考慮載荷應(yīng)盡量分布在齒面的中間位置，找到最佳的鼓形量。 如圖5中C、d所示第二級(jí)行星傳動(dòng)齒向修形亦采用與第一級(jí)行星傳動(dòng)相同的方法確定，其 單位長(zhǎng)度的載荷峰值函數(shù)。
[0039] 最后說明的是，W上實(shí)施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可W對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，其特征在于：包括 a. 建立靜傳遞誤差模型， b. 獲取直齒行星輪傳動(dòng)箱的齒輪修形的載荷值， c. 根據(jù)靜傳遞誤差模型獲取最佳的齒輪修形量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，其特征在于：所述靜傳遞誤差 模型為： TE = Θ 2rb2- θ ιΓμ 其中，ΤΕ為靜傳遞誤差，主動(dòng)齒輪實(shí)際轉(zhuǎn)角，θ 2為被動(dòng)齒輪實(shí)際轉(zhuǎn)角，rbl為主動(dòng) 齒輪基圓半徑、:rb2為被動(dòng)齒輪基圓半徑。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，其特征在于：所述靜傳遞誤差 為在靜態(tài)條件下由齒輪變形和齒輪誤差所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)誤差。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，其特征在于：步驟b中所述載 荷值為兩級(jí)直齒行星輪傳動(dòng)箱的額定載荷。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，其特征在于：步驟c中所述齒 輪修形量包括齒廓修形和齒向修形。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，其特征在于：選取靜傳遞誤差 函數(shù)值的最小值為最佳齒輪修形量。
【專利摘要】本發(fā)明提供的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，包括a.建立靜傳遞誤差模型，b.獲取直齒行星輪傳動(dòng)箱的齒輪修形的載荷值，c.根據(jù)靜傳遞誤差模型獲取最佳的齒輪修形量；本發(fā)明提供的兩級(jí)直齒行星輪的優(yōu)化方法，可以在不提高齒輪加工精度和盡量節(jié)省材料的前提下，行星傳動(dòng)的振動(dòng)及噪聲得到了有效的降低，極大的減小了行星齒輪嚙合的偏載現(xiàn)象，進(jìn)而改善了齒輪的傳動(dòng)平穩(wěn)性，提高了齒輪的承載能力，延長(zhǎng)了齒輪的使用壽命，不僅節(jié)約了成本，另一方面還減少了噪聲對(duì)人體身心健康的傷害。
【IPC分類】F16H55/17
【公開號(hào)】CN105605192
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510304099
【發(fā)明人】楊為, 李成, 杜飛
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年6月4日