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°擺線輪新型傳動結構的三片擺線輪針擺傳動減速機,可增加轉臂軸承的尺寸,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,再利用力學計算結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
在傳統的兩片擺線輪針擺傳動減速機結構中[1,2],采用兩片相同的擺線輪以偏心相差180°布置,這種結構的轉臂軸承受力大,且其內外圈相對轉速高于輸入軸的轉速,使得擺線輪與雙偏心套之間的轉臂軸承成為整個結構的最薄弱環節。另一方面,轉臂軸承的尺寸受輸出結構大小的影響,而同類機型轉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構,以克服轉臂軸承的上述缺陷,如圖1所示。這樣在其它基本尺寸不變的情況下,通過對傳統結構進行修形量優化和參數優化,使軸向尺寸增加一片擺線輪的寬度,經過對兩種機型計算比較,三片擺線輪減速機可使傳遞轉矩增加50%左右,從而實現小機型大容量的目標。三片擺線輪結構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°均布的擺線輪新結構,為使受力更加均衡對稱,生產制造簡單,其傳動比i應選取在一定范圍內,以保證在120°范圍內針齒數為整數。即令:
在通常情況下,傳動比一般取為奇數,所以令k=2n,即:i=6n -1(n為自然數),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,兩片擺線輪傳統結構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
標準的擺線輪及只經過轉角修形的擺線輪與標準的針輪嚙合,理論上都可達到同時嚙合的齒數約為擺線輪齒數的一半,但擺線輪齒形只要經過等距、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,而變為當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嚙合,但由于齒形修形產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,其計算式為:
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