工學博士學位論文

金屬彈性環均載的兩級三環減速機的研究

博 士 研究生：梁永生

導    師：李華敏教授

       李瑰賢教授

申請學位級別：工學博士

學 科、專 業；機械設計及理論

所 在 單 位；機電工程學院機械工程及自動化系

答 辯 日 期：1999年12月 日

授予學位單位：哈爾濱工業大學

摘  要

三環減速機是在漸開線少齒差行星傳動的基礎上，為了適應現代機械對傳動技術的新要求而開發的一種新型傳動裝置。由于其獨特的原理和優越的性能，三環減速機相關問題的研究得到了普遍重視。本文對三環減速機的研究文獻進行分析和綜述，提出了一種新型的利用金屬彈性環均載的兩級三環減速機TGTRGR(Two-Stage Three-Ring Gear Reducer)，并對其慣性力的完全平衡、均載減振等問題進行了理論研究和實驗研究。

本文對三環減速機受力性能進行了研究，比較了現有的三環減速機在結構、受力分析方面的優缺點；在三環減速機傳動變形分析的基礎上，提出了三環減速機考慮一級輸出二級輸入軸的彎曲變形和內齒環板的拉壓變形的變形協調方程；建立了三環減速機傳動系統過約束超靜定機構一多相并列平行雙曲柄機構的受力分析模型；計算分析了對稱A型、對稱B型和偏置型三環減速機和星型少齒差減速機內齒環板轉臂偏心軸承的受力情況。對比分析得出：在相同的傳動技術參數條件下：對稱A型三環減速機的受力性能最佳；環板偏心之間的相位差為180°的三環減速機的受力性能優于相位差為120°的三環減速機。

在三環減速機均載減振機構的研究中，分析了三環減速機的制造安裝誤差及其對載荷分配的影響，結合三環減速機的實際工況，提出了一種新型的均載機構—金屬彈性均載環；分別用彈性力學和有限元方法對輸入軸和輸出軸彈性均載環進行剛度計算和強度校核，并且用有限元方法對輸入軸和輸出軸彈性均載環進行了動力學分析，得到其前六階固有頻率、模態振型和瞬態激勵頻率響應特性曲線。表明輸入軸和輸出軸彈性均載環具有適宜的剛度、足夠的強度，能夠滿足位移均載的要求且具有良好的動態特性。

提出了一種應用間隙單元法計算三環減速機載荷分配不均勻系數KP的理論方法，利用I-DEAS，考慮三環減速機的等效制造安裝誤差，對環板偏心之間的相位差分別為120°和180°的兩種三環減速機進行實例計算。結果表明：后者的載荷分配不均勻系數KP明顯小于前者。

推導了用插齒刀加工的少齒差內嚙合變位系數的牛頓迭代公式，與實際加工情況一致，保證了給定的重合度和齒廓不重迭干涉系數的要求，保證了標準頂隙，而且迭代計算得到的嚙合角較小。

利用I-DEAS，對三環減速機的兩個關鍵零部件—內齒環板和偏心套進行有限元分析；對三環減速機內嚙合副多齒嚙合的載荷分配進行定量分析；對三環減速機的裝配條件進行分析，指導結構設計。

對兩級三環減速機HITSH145樣機進行傳動性能、載荷均衡和振動的實驗研究。實驗結果表明：樣機具有較高的傳動效率；均載機構載荷均衡效果明顯，且使箱體振動明顯降低。實驗還驗證了載荷分配不均勻系數KP的理論計算方法的正確性及對齒嚙合問題。

關鍵詞 三環減速機；均載減振；彈性均載環

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