CN105605192A - 两级直齿行星轮的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的两级直齿行星轮的优化方法，包括a.建立静传递误差模型，b.获取直齿行星轮传动箱的齿轮修形的载荷值，c.根据静传递误差模型获取最佳的齿轮修形量；本发明提供的两级直齿行星轮的优化方法，可以在不提高齿轮加工精度和尽量节省材料的前提下，行星传动的振动及噪声得到了有效的降低，极大的减小了行星齿轮啮合的偏载现象，进而改善了齿轮的传动平稳性，提高了齿轮的承载能力，延长了齿轮的使用寿命，不仅节约了成本，另一方面还减少了噪声对人体身心健康的伤害。

Description

两级直齿行星轮的优化方法

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种两级直齿行星轮的优化方法。

背景技术

行星齿轮箱是多个行星齿轮围绕一个太阳轮转动的机构，也是将传动速比降低，同时又将电机扭力成比例增大的机构。相比同类普通齿物理学箱，其具有传递平稳、承载力大、小的空间有大的传动比，特别是寿命，而且体积小巧，外观美观。

行星齿轮箱是机械传动中广泛应用的重要部件，一对齿轮啮合时，由于不可避免地存在着齿距、齿形等误差，在运转过程中会产生啮合冲击而发生与齿轮啮合频率相对应的噪声，齿面之间由于相对滑动也发生摩擦噪声。由于齿轮是齿轮箱传动中的基础零件，降低齿轮噪声对控制齿轮箱噪声十分必要。一般来说，齿轮***噪声发生的原因主要有以下几个方面：

1.齿轮设计方面。参数选择不当，重合度过小，齿廓修形不当或没有修形，齿轮箱结构不合理等。齿轮加工方面基节误差和齿形误差过大，齿侧间隙过大，表面粗糙度过大等。

2.齿轮系及齿轮箱方面。装配偏心，接触精度低，轴的平行度差，轴，轴承、支承的刚度不足，轴承的回转精度不高及间隙不当等。

3.其他方面输入扭矩。负载扭矩的波动，轴系的扭振，电动机及其它传动副的平衡情况等。

传统行星齿轮箱的设计思路一般按照简化的理论与经验相结合的计算方法，齿轮齿面设计成标准的渐开线齿面，这样理论上可以使齿轮进行较好的啮合，但是由于加工和装配误差的存在，加之载荷作用下由于齿轮本体和齿轮的支撑部件将产生弹性变形使啮合面偏离理论渐开线且还会使齿轮啮合区域沿齿宽方向产生一定的偏载现象，这样一方面使齿轮箱产生较大的振动和噪声；另一方面使齿面受力不均而加速齿轮的疲劳破坏。为了改变以上不足，传统方法是提高整个齿轮箱的制造精度等级和增加齿轮的支撑刚度。但是这样一方面增加了制造难度和加工成本，同时降低了齿轮箱的工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种两级直齿行星轮的优化方法，以解决上述问题。

本发明提供的两级直齿行星轮的优化方法，包括

a.建立静传递误差模型，

b.获取直齿行星轮传动箱的齿轮修形的载荷值，

c.根据静传递误差模型获取最佳的齿轮修形量。

进一步，所述静传递误差模型为：

TE＝θ₂r_b2-θ₁r_b1

其中，TE为静传递误差，θ₁为主动齿轮实际转角，θ₂为被动齿轮实际转角，r_b1为主动齿轮基圆半径、r_b2为被动齿轮基圆半径。

进一步，所述静传递误差为在静态条件下由齿轮变形和齿轮误差所产生的运动误差。

进一步，步骤b中所述载荷值为两级直齿行星轮传动箱的额定载荷。

进一步，步骤c中所述齿轮修形量包括齿廓修形和齿向修形。

进一步，选取静传递误差函数值的最小值为最佳齿轮修形量。

本发明的有益效果：本发明提供的两级直齿行星轮的优化方法，可以在不提高齿轮加工精度和尽量节省材料的前提下，行星传动的振动及噪声得到了有效的降低，极大的减小了行星齿轮啮合的偏载现象，进而改善了齿轮的传动平稳性，提高了齿轮的承载能力，延长了齿轮的使用寿命，不仅节约了成本，另一方面还减少了噪声对人体身心健康的伤害。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的原理示意图。

图2是本发明的齿廓修形参数示意图。

图3是本发明的传动误差峰峰值示意图。

图4是本发明的齿向修形参数示意图。

图5是本发明的齿面接触时单位长度的法向载荷峰值示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的原理示意图，图2是本发明的齿廓修形参数示意图，图3是本发明的传动误差峰峰值示意图，图4是本发明的齿向修形参数示意图，图5是本发明的齿面接触时单位长度的法向载荷峰值示意图。

如图1、2、3、4、5所示，本发明的两级直齿行星轮的优化方法，包括

a.建立静传递误差模型，

b.获取直齿行星轮传动箱的齿轮修形的载荷值，

c.根据静传递误差模型获取最佳的齿轮修形量。

在本实施例中，如图2所示，行星齿轮两个齿面的齿廓修形曲线都包括：齿顶修形起始点(右接触面为点3，左接触面为点1)与齿根修形起始点(右接触面为点4，左接触面为点2)以及齿顶修形量(右接触面为Δ₃，左接触面为Δ₁)与齿根修形量(右接触面为Δ₄，左接触面为Δ₂)。由于两个齿轮啮合时，其在齿顶和齿根的啮合情况基本相同，所以采用齿顶修形量与齿根修形量相等的原则，即Δ₁＝Δ₂和Δ₃＝Δ₄，以修形量为设计变量，传动误差的峰值为函数值，通过多次运算得到一系列值。对于位移型的激励，将载荷作用下的轮齿的变形和齿轮误差两者相结合，表示成为静传递误差，即在静态条件下由齿轮变形和齿轮误差所产生的运动误差，定义为主动齿轮旋转一定的角度时，被动齿轮实际位置(旋转角度)与理论位置间的偏差，

$\mathrm{TE}={\mathrm{\θ}}_2-\frac{{\mathrm{\θ}}_1}{i}$ 式(1)

沿啮合线方向的公式表示为

TE＝θ₂r_b2-θ₁r_b1式(2)

其中，TE为静传递误差，θ₁、θ₂分别为主被动齿轮实际转角，i为齿轮的传动比，r_b1、r_b2分别为主被动齿轮基圆半径。

在本实施例中，如图3中a、b所示，找到函数值最小所对应的修形量即为最佳的齿廓修形量。第二级行星传动齿廓修形亦采用与第一级行星传动相同的方法确定，其传动误差的函数如图3中c、d所示。

在本实施例中，采用鼓形修形的方法，分别对两个不同的接触面进行鼓形修形。如图4所示，两个不同的齿面鼓形修形曲线包括：鼓形中心和鼓形量(右接触面为h，左接触面为g)。鼓形中心选择在齿宽的中间。鼓形量的确定，即采用都以鼓形量为设计变量，齿面单位长度的法向载荷峰值为函数值，通过多次运算得到一系列值，如图5中a、b所示，找到函数值较小的一些值，再综合考虑载荷应尽量分布在齿面的中间位置，找到最佳的鼓形量。如图5中c、d所示第二级行星传动齿向修形亦采用与第一级行星传动相同的方法确定，其单位长度的载荷峰值函数。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种两级直齿行星轮的优化方法，其特征在于：包括

a.建立静传递误差模型，

b.获取直齿行星轮传动箱的齿轮修形的载荷值，

c.根据静传递误差模型获取最佳的齿轮修形量。

2.根据权利要求1所述的两级直齿行星轮的优化方法，其特征在于：所述静传递误差模型为：

TE＝θ₂r_b2-θ₁r_b1

其中，TE为静传递误差，θ₁为主动齿轮实际转角，θ₂为被动齿轮实际转角，r_b1为主动齿轮基圆半径、r_b2为被动齿轮基圆半径。

3.根据权利要求2所述的两级直齿行星轮的优化方法，其特征在于：所述静传递误差为在静态条件下由齿轮变形和齿轮误差所产生的运动误差。

4.根据权利要求1所述的两级直齿行星轮的优化方法，其特征在于：步骤b中所述载荷值为两级直齿行星轮传动箱的额定载荷。

5.根据权利要求1所述的两级直齿行星轮的优化方法，其特征在于：步骤c中所述齿轮修形量包括齿廓修形和齿向修形。

6.根据权利要求5所述的两级直齿行星轮的优化方法，其特征在于：选取静传递误差函数值的最小值为最佳齿轮修形量。