少齿差内齿行星齿轮传动的研究现状.

2007年第26卷12月第12期机械科学与技术

Mechanical Science and Technol ogy for Aer os pace Engineering Deve mber Vol .262007No .12

收稿日期:2005-11-30

作者简介

:张锁怀(1962-,男(汉,陕西,教授,博士,zhangsuohuai@

少齿差内齿行星齿轮传动的研究现状

张锁怀1

,张江峰2

,李磊

2

(1上海应用技术学院机械与自动化工程学院,上海200235;2陕西科技大学机电工程学院,咸阳712081

摘要:评述了少齿差内齿行星齿轮传动的研究现状、存在的问题和将来的研究方向。作为一种新

型的齿轮传动机构,内齿行星齿轮减速器具有其自身的许多优点,但对其动力学性能的研究还不成熟。因此,需要在以下几个方面开展研究工作:符合实际的动力学特性研究、不平衡质量引起的动载问题、加工误差对其性能的影响等。关键词:内齿行星齿轮传动;动力学特性;内齿行星齿轮中图分类号:TH133.1;T H132.41

文献标识码:A 文章编号:100328728(20071221560206

A Revi ew on the I nner Pl anet ary Gear Trans m issi on

with S mall Tooth Nu mber D i fference

Zhang Suohuai 1,Zhang J iangfeng 2,L i Lei

2

(1School of M echanical and Aut omati on Engineering,Shanghai I nstitute of Technol ogy,Shanghai 200235;2

College ofM echanical and Electrical Engineering,Shaanxi University of Science and Technol ogy,Xianyang 712081

Abstract:W e revie w the existing p r oble m s,the p resent and future of the research on inner p lanetary gears with s mall t ooth number differences .A s a ne w type of gear trans m issi on,the inner p lanetary gear decelerat or has many str ong points,but the study of its dyna m ic characteristics lags behind .Therefore it is necessary t o do research in the foll owing areas:dyna m ic characteristics,dyna m ic l oad caused by unbalance mass and influence of machining err ors on the perf or mance of the inner p lanetary gears.

Key words:inner p lanetary gear trans m issi on;dynam ics characteristics;inner p lanetary gear

少齿差内齿行星齿轮传动是最近十几年出现的一种新型齿轮传动方式,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,其中典型的结构型式是

三环减速器。三环减速器是重庆钢铁设计研究院于80年代末在国内首先研制出的一种特殊

的少齿差内齿行星齿轮传动减速器[1]

,其结构主要有两种型式。图1所示,为对称型三环减速器;图2所示,为偏置型三环减速器。其实这两种结构本质上是一致的,但对称型的三环减速器动力学性能比

偏置型三环减速器动力学性能要好[2,3]

。

三环减速器主要由输入轴、支承轴、输出轴、内齿板(见图3和偏心套(见图4

组成。三环减速器的3

个内齿板互成120°布置,这主要是为了克服内

齿板在0和180°位置的运动不确定问题[4]

。偏心图1对称型三环减速嚣

图2偏置型三环减速嚣

套则是用来实现输入轴和支承轴的曲柄功能。

第12期张锁怀等:

少齿差内齿行星齿轮传动的研究现状

图3三环减速器内齿板

图4三环减速器偏心

由于三环减速器问

世时间不长,在使用过程中存在振动、发热、冲击、轴承早期损坏甚至齿板

断裂等问题[5]

,对此不少学者对三环减速器的传动理论、功率分配、受力、均载、动力学特性、弹性啮合、误差影响等方面做了很多研究。

1三环减速器的研究现状1.1动力学模型

最早研究三环减速器的受力分析时认为,三环

减速器的啮合力是按一定规律变化的[6,7]

,文献[6]将其假设为梯形运动规律,如图5所示,而文献[7]将其假设为正弦运动规律

。

图5齿轮的啮合规律

但是,这些文献在对三环减速器进行受力分析时,没有考虑到过约束和机构的弹性变形问题,啮合力的模型也过于简单,因此与实际的情况相差比较大。

文献[2]针对三环减速器中存在的虚约束问题,提出了以运动副接触变形为基础的变形协调条件,建立了含有虚约束的多项并列平行曲柄受力模型。但在受力分析时,其平衡方程完全是静力学平衡方程。

后来,文献[8]考虑了机构的约束、行星轴承的弹性、啮合齿轮副的弹性、内齿板的刚性惯性力等因素,根据齿板的受力平衡方程,求出了机构在不同位