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提升摆线针轮减速机承载能力分析

发布日期:2017-06-30 来源: 本网 查看次数: 135 

核心提示:  46:A文章编号:1001近年来,由于硬齿面齿轮减速机的迅猛发展,市场竞争日趋激烈。减速机的发展方向是:“六高、三化、二低”,即:高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高传动效率;标准

  46:A文章编号:1001近年来,由于硬齿面齿轮减速机的迅猛发展,市场竞争日趋激烈。减速机的发展方向是:“六高、三化、二低”,即:高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高传动效率;标准化、多样化、小型化;低噪声、低成本。如何在现有产品的基础上提升摆线针轮减速机的承载能力,值得进一步探讨。

  通过对比中外大量的减速机产品及设计理论,发现国外的减速机更注重在基础工艺、加工及材质方面做更深入的研究与改进,如硬齿面技术等,而产品大部分却采用最传统的结构加以高水平的模块化设计与严格、成熟的企业管理,凭借先进的齿轮设计与制造技术及稳定的材料性能组合成高品质的产品牢牢地占领着我国减速机的高端市场,如SE,FIENDER等著名公司。国内的大部分减速机企业只是仿造,在品质上很难超越。但在中低端市场,这些企业却凭借价格优势,具有很好的市场占有率。此外,国内也有一些产、学、研相结合的减速机厂家生产的新产品,如星轮减速机、RV减速机、三环减速机等,虽然在提升减速机承载能力上各有所长,但都存在一个共同的弱点,即过于注重理论和结构的创新而导致工艺性复杂、加工困难,缺乏良好的性价比和最佳选用性,有些产品甚至存在理论上的先天不足,产品优势不是非常突出。这也是这些产品形式虽然新颖却长期不能被市场广泛认同,得不到较大发展和推广的主要原因。目前发现大部分“发明”均处在理论研究层面,缺乏可操作性。目前国内有些中小型企业处于产品品牌、质量、价格的市场中间位置,企业产品的竞争力大大降低。它的前提是在明显提升产品性能的同时,尽量不打乱现有的生产工艺、尽量减少现有零件的变动、尽量保持现有主打产品的批量化生产以节约成本。这就需要从现有产品的设计中寻找不足。首先是在现有理论上进行了分析、提出传统摆线针轮减速机采用的孔销式W机构,由于其柱销为悬臂结构,造成左右摆线轮传递功率严重不均衡,导致减速机效率较低,并极大限制了输出转矩的提高的论点。在中,根据柱销的悬臂结构,从左右柱销受力变形和变形协调条件出发,全部导出并建立了各柱销受力、左右摆线轮传递转矩的计算方法,并计算出了传递转矩不均衡的准确值。

  1均载机构的结构设计和受力分析1.1均载机构的结构均载机构(如所示)是在传统孔销式W机构的右侧加了一均载环而构成的。均载环上环形布置的孔与柱销右端的轴台一一对应,紧密配合,将全部柱销连接成整体。因此理论上均载环将与输出轴做同步刚f作塍介拽谦(-、男,天津人间级工程师主要i从(事减速机设计和制造Allrightsreserved,h邱://www体平面运动。

  为(人输入轴端看)左右摆线轮对柱销传动原理图。图中,当摆线轮沿顺时针方向转动时,W机构在反时针方向作用于摆线轮上一个阻力矩此时,左摆线轮在轴右边及右摆线轮在轴左边的柱销孔与柱销)有离开的趋势,所以在它们之间没有作用力存在;左摆线轮在轴左边及右摆线轮在轴右边的柱销孔与柱销(套)间有作用力和反作用力存在。左摆线轮的柱销孔作用于粒置柱销的力Qi必然是接触点的法线方向,即y向。在仅考虑传动负载转矩时,各柱销变形相当于输出轴相对于摆线轮产生了逆时针旋转了一个微小的的角位移(此时不考虑均载环作用)其y向变形最大值在=90°时,即水平位值,为凡AA(凡为柱销中心分布圆半径)。并有:上式即处于不同位置各柱销在y向的变形协调条件。可见处于水平位置的柱销y向变形最大,因此受力也最大。

  左右摆线轮对柱销传动原理图的y向分量将等于0即不受垂直方向的力,因此不传动输出转矩。

  由此可见,均载环的作用就是将各柱销相对固定,其在y向的刚度将产生反作用力于柱销端点3(见表1),通过均载环,使受力较小的柱销帮助受力较大(变形也应较大赚删、变形,使端点支承作用,因此受力趋于均衡。这就是均载环起到均载作用的理论基础。

  但是由于结构中每一柱销已不是悬臂梁结构,使求解的未知数大大增加,计算将极为复杂;另一方面,由于制造和装配误差不可忽视的影响,将使理论计算与实际产生较大误差,因此,文中仅做理论分析,探讨求解方法。

  1.2均载环作用下各柱销受力分析1.21各柱销端点的位移由于均载环相对于输出轴并不是刚性结构,因此在输出轴负载作用下,由于柱销传力变形,各柱销右端点3也将产生相应挠度。处于不同a角的柱销受力大小不同,因此均载环(假设为刚体,由于两端面受约束,因此仅做刚体平面位移)相对于摆线轮将产生相对位移。均载环中心点理论上将有3个位移分量:AyAyAa(设为顺时针)。由于均载环强制使各柱销右端变形后仍在均载环的相应配合孔内,因此各柱销端点的4‘必然是该3个位移分量的函数。对第i个柱销,端点位移为:由于柱销在端点3受均载环的强制变形,必然在该点上对柱销产生QlxSQlyi的作用力。

  1.22各柱销受力和变形立通用计算模型,在此取柱销数为8由于柱销剪切变形均小一数量级,故本计算仅考虑弯曲变形。表1为计算图,分析步骤如下:23点分别作用一单位力,求出其在1,23点上的变形量。这由材料力学可直接导出:(功能互等定理)的力学意义为:在i点作用一单位力是在点引起的变形量。

  顺序求出各梁在图示载荷作用下,在1,2因为在弹性力学范围内,载荷对任一点引起的变左右摆线轮约束的对称性,使处于对称位置(如2与8全部柱销在123点的受力和变形计算图形与该载荷成比例;各载荷对同一点引起的总变形也可叠加。故根据每一柱销的图形,即可方便地写出在各点的变形方程(见表1)找出与全部未知载荷数量相等的变形协调条件,以便联立求解。

  该算例的8个柱销共有29个未知载荷,因此需要29个独立的变形协调条件。因为各柱销变形受左右摆线轮和均载环约束;同时通过全部柱销的受力形成输出转矩,故其变形协调条件并不难求出,其中:左右摆线轮对柱销15在向有=故可得到5个方程。

  3与74与6)的左柱销和右柱销在2点的向变形相等,因此可得到3个方程。

  柱销15各y向变形由式(2)可得到4个方程。

  各柱销右端,即第3点在,y向受均载环约束,即式(3)和式(4)可得到16个方程。注意:这些方程中都有均载环中心点的3个未知数,它们可用任选柱销变形的3个分量方程代入(例如:“,y8,4)即可转换成相应力的函数。

  最后一个变形协调条件可由Q1Qd形成的力矩等于减速机输出力矩得到。

  柱销编号计算图各柱销在123点变形方程公式编号f1 =人11Q1一人21Q6十人通过以上步骤,将得到29个方程。全部方程均为柱销直径4销孔分布圆半径氏,以及减速机输入功率QiQs的线性方程可用矩阵表示为:N转速n和速比i的函数,均为已知,因此可以求解。

  求解的方法分为两步:(1)消元,将矩阵消元为上三角矩阵;然后迭代:将Q代回i=28行求出,然后再代入上一行求Q27如此继续可将全部载荷求出。这一过程工e矩阵中各系数和Ki均为结和sh作量太大不可能用手工完碟页计算机程序求解。

  高速切削时刀屑摩擦区的熵产生邵芳,刘战强,万熠(1.山东大学机械工程学院,山东济南25⑴61)寿命己成为切削领域研宄的重要课题之一。文中用热力学的方法推导了高速切削时刀屑摩擦区的熵产生模型,对熵产生的特点进行了分类探讨。结果表明:切削速度的变化对熵产生的影响最大,但该函数模型无极值,无法预测效率最高时的最佳切削用量,研宄结果可对切削过程的优化和刀具材料的选择提供。

  金属切削的过程本质上就是被切削的金属层受前刀面挤压作用而剪切滑移的过程,同时工件对刀具也存在强烈作用,造成刀具变形、摩擦、磨损和破损等1.刀具承受的切削力可以高达2~3GP3切削温度可达700~800C乃至1 000而切削速度又通常在几十米~几百米的数量级。这样的高压、高速和高温环境,使切削刀具的工作条件比一般机械零件的工作条件要严酷得多,因而使切削过程中的摩擦问题具有显著的特性,刀具磨损更为剧烈。刀具磨损是受多种非线性、强耦合因素作用的过程,热力学提供了对多因素非线性相互作用的系统分析方法。因此,用热力学的理论和方法来研究摩擦、磨损过程是合理可行的12.文中用热力学的理论和方法建立刀屑摩擦区的熵产生模型,以期对切削过程的优化和刀具材料的选择提供。

  2均载机构对提升摆线针轮减速机承载能力的实际效果经过大量的加载试验,以及大批用户对该产品的实际使用,证明带均载环结构的摆线针轮减速机可提升承载能力20%以上、降低温升20%以上。对提升摆线针轮减速机的承载能力有明显的效果,是一个成功的改进。所以在提升摆线针轮减速机的承载能力的解决方法中力推均载机构,并非认为它是最好的方案,而是认为它是目前最适合现有摆线针轮减速机产品的方案。该结构的实用性是:工艺性、经济性好,仅对减速机的输入法兰盘、销轴、输出轴等结构进行了简单改动以腾出均载环的安放空间,未牵扯其标准木型、铸件的改动。成本加极少,减速机的外形及安装尺寸丝毫未变,却能明显地提升承载能力。达到了企业对老产品升级改造的初衷与要求。

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