二齿差行星减速器齿轮承载能力的计算

摘要：在少齿差行星减速器内啮合传动中，存在多对接近啮合的小间隙齿面于理论啮合点左右，轮齿受力产生的微小变形使得某些对齿面相互接触进入啮合状态。多对轮齿同时啮合，使得传动能力明显提高，而它的力学计算属于超静定问题。本文介绍利用有限元分析软件COSMOSDesignSTAR分别计算一对齿啮合和多对齿啮合的承载差别，来说明二齿差行星减速器的承载能力比起常规算法所得到的承载能力的提高量。关键词：少齿差行星减速器 内啮合 接触应力 弯曲应力 多对轮齿啮合 承载能力 超静定有限元方法引言 渐开线少齿差行星减速器与普通圆柱齿轮减速器、蜗轮减速器相比，具有体积小、重量轻、传动比大、效率高、承载能力大、运行可靠和寿命长等优点；与摆线针轮行星减速器相比，除具有上述优点以外，在加工方面，可利用通用刀具在通用齿轮加工机床上加工．因而具有成本较低等优点。而在承载能力方面是怎样呢?本文就利用有限元法对二齿差行星减速器齿轮承载能力进行分析讨论。 少齿差行星减速器是内啮合传动。一般认为，它的一对啮合齿面分别为凸齿面和凹齿面，两者的曲率中心在齿面同一侧，齿面凹向相同，曲率半径差很小，接触变形致使接触面积较大。因此，使得轮齿接触应力大大减小，接触强度相应提高。同时，还可以通过减小齿顶高来降低弯曲应力，从而提高弯曲强度。此外，由于齿差数小，在理论啮合点左右，具有多对接近啮合的小间隙齿面，轮齿受力产生的微小变形使得这些小间隙消失，导致这些对齿面相互接触，因而也进入啮合状态：如果这种判断符合实际情况，那么就会出现多对轮齿同时啮合，显然可以大大降低传动冲击，使得运转更加平稳、噪音更小。此外，当模数相同时，传动能力与普通外啮合圆柱齿轮减速器相比应当有明显提高：在工程实际中已有应用实例证实了该判断。 较小的模数传递较大的功率，这就是渐开线少齿差行星减速器的价值所在。然而，确定多齿啮合与一齿啮合相比究竟能提高多大承载能力便成为关键。如上所述，承载能力的提高，主要是由于多对轮齿参与啮合。而各对齿的受力是怎样分配的，是一个超静定问题，不可能找出解析解。因此，传统的算法只得还是按照一对齿啮合进行计算。尽管充分考虑了齿形等诸多因素，但无法考虑多对齿啮合带来的变化，因而这样的计算结果大大地偏于保守，开发不出多齿啮合所具有的承载潜力。利用有限元分析软件COSMOSDesign—STAR进行计算，可以很好地解决这一问题：本文介绍用有限元方法，通过比较当最大应力相等时，一对齿啮合和多对齿啮合的承载大小，来说明二齿差行星减速器分别按一对齿啮合计算和按多对齿啮合计算的承载能力的差别。1所计算的减速器基本参数[b]详细内容请点击：二齿差行星减速器齿轮承载能力的计算[/b]