三片擺線輪針擺傳動減速機擺線輪強度計算
摘要:采用了三片偏心方向相距120°擺線輪新型傳動結(jié)構(gòu)的三片擺線輪針擺傳動減速機,可增加轉(zhuǎn)臂軸承的尺寸,也使該減速機傳遞的功率比同種機型兩片擺線減速機傳遞功率增大。文中主要是利用解析法對三片擺線減速機的受力進行分析,再利用力學(xué)計算結(jié)果對三片擺線輪針擺傳動減速機齒輪強度進行計算。并與同種機型兩片輪擺線減速機的擺線輪受力進行比較。
1 三片擺線輪針擺傳動原理
在傳統(tǒng)的兩片擺線輪針擺傳動減速機結(jié)構(gòu)中[1,2],采用兩片相同的擺線輪以偏心相差180°布置,這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂軸承受力大,且其內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)速高于輸入軸的轉(zhuǎn)速,使得擺線輪與雙偏心套之間的轉(zhuǎn)臂軸承成為整個結(jié)構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié)。另一方面,轉(zhuǎn)臂軸承的尺寸受輸出結(jié)構(gòu)大小的影響,而同類機型轉(zhuǎn)臂軸承的尺寸不能增加,使減速機傳遞的功率受到限制。文中研究采用三片偏心方向相距120°的擺線輪的新型傳動結(jié)構(gòu),以克服轉(zhuǎn)臂軸承的上述缺陷,如圖1所示。這樣在其它基本尺寸不變的情況下,通過對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行修形量優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化,使軸向尺寸增加一片擺線輪的寬度,經(jīng)過對兩種機型計算比較,三片擺線輪減速機可使傳遞轉(zhuǎn)矩增加50%左右,從而實現(xiàn)小機型大容量的目標(biāo)。三片擺線輪結(jié)構(gòu)適用于速比較大的場合,常用的大傳動比分別為i=29,59,89,119共4種。
三片擺線輪新型傳動屬于K-H-V行星齒輪傳動,擺線輪與針齒在理論上相差1。采用的是短幅外擺線等距曲線的齒廓與圓柱型針齒嚙合。
新型針擺傳動適用范圍:新型針擺傳動由于采用偏心相距120°均布的擺線輪新結(jié)構(gòu),為使受力更加均衡對稱,生產(chǎn)制造簡單,其傳動比i應(yīng)選取在一定范圍內(nèi),以保證在120°范圍內(nèi)針齒數(shù)為整數(shù)。即令:
在通常情況下,傳動比一般取為奇數(shù),所以令k=2n,即:i=6n -1(n為自然數(shù)),則可取為11,17,23,29,35,41,47,53,59,65,71,77,83,89,95,101,107,113,119。為使針齒便于分度,最后取得傳動比為11,17,23,29,35,59,71,89,119。值得注意的是,兩片擺線輪傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)常用的傳動比系列中的43,87不在上述傳動比中。
這樣,在進行受力分析時,對于每片擺線輪來說其相對起始、終止位置都相同,在每片擺線輪上,同序號的針齒與起始位置的夾角也相同,而且在制造時分度也簡便。
2 初始嚙合間隙
標(biāo)準(zhǔn)的擺線輪及只經(jīng)過轉(zhuǎn)角修形的擺線輪與標(biāo)準(zhǔn)的針輪嚙合,理論上都可達到同時嚙合的齒數(shù)約為擺線輪齒數(shù)的一半,但擺線輪齒形只要經(jīng)過等距、移距或等距加移距修形,如果不考慮零件彈性變形的補償作用,則多齒同時嚙合的條件便不存在,而變?yōu)楫?dāng)某一個擺線輪齒與針輪接觸時,其余的擺線輪齒與針齒間存在著大小各不相同的初始間隙,第i對輪齒沿待嚙合點(待嚙合點是指齒形未修形前本應(yīng)嚙合,但由于齒形修形產(chǎn)生初始間隙而未嚙合的點)法線方向的初始間隙Δφi對稱分布于擺線輪偏心向徑的左右兩側(cè),其計算式為:
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