三轴式内齿行星齿轮减速器动力学特性的研究

摘要

三轴式内齿行星齿轮减速器是一种新型的少齿差内齿行星齿轮传动装置，其优点是传动效率高，承载能力强，体积小，结构简单，传动比大，但由于内齿板特殊的平动的运动方式，使它同时也具有振动大、噪音高的缺点。如何提高三轴式内齿行星齿轮减速器的使用性能，需要对其进行动力学分析。 在以前研究的基础上，建立了三轴式内齿行星齿轮减速器的弹性动力学模型。在建立其动力学模型之前，对三轴式内齿行星齿轮减速器进行了一些假设，①内齿板为刚体；②忽略轴承间隙，滚动轴承的刚度为常数，忽略轴承的阻尼；③忽略齿轮齿侧间隙，齿轮啮合刚度和啮合阻尼保持恒定不变。 三轴式内齿行星齿轮减速器属于过约束机构，在建立其动力学模型时，需要建立弹性变形之间的协调关系。通过研究系统在输入轴，支承轴1，支承轴2，输出轴和齿轮啮合副处的弹性变形，建立弹性变形的矢量封闭方程。用集总参数法，对各个传动轴进行离散，每个节点取5个自由度，不考虑轴向振动，分别建立输入轴子系统、支承轴1子系统、支承轴2子系统、输出轴子系统、内齿板子系统的动力学方程。最后，通过变形协调方程将其组装成整个系统的弹性动力学方程。 为了使分析结果更具一般性，同时避免计算过程中产生奇异问题，对系统方程式，进行了无量纲处理。 从固有频率，特殊点的动力学响应，动载系数等方面，比较了三种具有不同内齿板结构的三轴式内齿行星齿轮减速器的动力学特性。结果表明三种不同结构的三轴式内齿行星齿轮减速器的固有频率很接近，但都远离工作转速。不平衡质量激振力不但会引起弯曲振动，还会引起扭转振动。具有三相内齿板结构的三轴式内齿行星齿轮减器的性能最为优越。具有三相内齿板的三轴式内齿行星齿轮减速器可以用在高速场合，而具有一相和二相内齿板的三轴式内齿行星齿轮减速器由于在高速情况下振动较为明显，因此只能在低速场合下使用。 针对具有三相内齿板结构的三轴式内齿行星齿轮减速器，分析了不同位置上行星轴承处的动力学响应情况，分析了不同位置上支承轴承处的动力学响应情况以及每相内齿板的动力学响应情况。针对具有三相内齿板结构的三轴式内齿行星齿轮减速器，分析了结构参数(主要包括轴承刚度，几何尺寸，啮合角，齿轮平均啮合刚度，内齿板质量)对其动力学响应的影响，提出了通过改变某些结构参数值来改善三轴式内齿行星齿轮减速器的运动性能的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1前言

1.2少齿差内齿行星齿轮传动的介绍

1.3三环减速器的研究现状

1.3.1动力学模型

1.3.2动力学特性

1.3.3有限元分析

1.3.4多齿啮合及其啮合刚度

1.3.5误差分析

1.4三轴式内齿行星齿轮减速器的研究现状

1.5国外研究现状

1.6论文选题

1.7本文的主要工作

1.8章节安排

第2章参数的计算

2.1引言

2.2滚动轴承刚度的计算

2.3齿轮啮合刚度的计算

2.4 小结

第3章三轴式内齿行星齿轮减速器动力学模型的建立

3.1引言

3.2基本假设

3.3弹性变形协调条件

3.3.1输入轴

3.3.2支承轴1

3.3.3支承轴2

3.3.4齿轮啮合处

3.3.5内齿板系统

3.4动力学模型

3.4.1轴的离散

3.4.2集总参数法

3.4.3单元弯曲运动方程

3.4.4无量纲化

3.4.5系统弯曲振动方程

3.4.6系统扭转振动方程

3.4.7系统总的运动方程

3.4模型分析

3.4.1系统固有振动分析

3.4.2系统的强迫振动分析

3.5小结

第4章三轴式内齿行星齿轮减速器的动力学特性分析

4.1引言

4.2三轴式内齿行星齿轮减速器的参数

4.3不同内齿板结构形式下系统的动力学特性分析

4.3.1系统的固有频率分析

4.3.2系统的响应分析

4.3.3系统的动载系数分析

4.4三相内齿板结构的减速器的动力学特性分析

4.4.1三相内齿板结构的三轴式内齿行星齿轮减速器的响应分析

4.4.2各种参数对三相内齿板结构的三轴式内齿行星齿轮减速器响应的影响

4.5小结

第5章全文总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文