外文翻譯--三環(huán)減速器的振動控制和試驗 中文版

1、<p>　　三環(huán)減速器的振動控制和試驗</p><p><b>　　摘要 </b></p><p>　　本文在理論和實驗中對三環(huán)減速器進行了研究。為了提高動態(tài)特性和減少振動和噪聲，在動態(tài)特性設計參數的靈敏度分析的基礎上，優(yōu)化系統(tǒng)幾何參數，通過優(yōu)化結果使減速器的結構進一步改進，然后設計和制造減速器的樣本。通過振動測試，比較初始的和改進的減速器，使結構改進的效

2、果得到驗證。</p><p>　　關鍵詞：三環(huán)減速器，動態(tài)分析，振動控制</p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　三環(huán)減速器是一種新型齒輪傳動裝置，它在過去十年中得到了很大發(fā)展。它采用了多個機構的平行軸的概念。這種齒輪傳動裝置有很多特點，比如結構簡單、緊湊，效率高，并且能通過單軸或兩平行輸入軸來傳遞能量。作為內嚙合的漸開線

3、齒輪，形成了多齒嚙合，所以齒輪傳動的承載能力很高。和硬齒相比較，三環(huán)減速器的軟齒嚙合的花費更低。三環(huán)減速器的標準被引入到冶金工業(yè)部門中，并且它在工業(yè)中被廣泛的使用，產生了巨大的經濟效益。</p><p>　　三環(huán)減速器問世只有十年，直到現在三環(huán)減速器齒輪傳動裝置的設計仍采用模擬方法，還沒有一套完整的設計理論，特別是通過最基本的單軸輸入來傳遞能量，在傳遞過程中仍然存在嚴重的振動和噪聲，在高速和加載的情況下這些問題尤

4、為突出，使得它在工業(yè)中的廣泛應用受到限制。所以在理論和實驗中對齒輪傳動的分析是必要的，目的是為了提高動態(tài)特性和減少振動和噪聲。</p><p><b>　　三環(huán)減速器傳動原理</b></p><p>　　三環(huán)減速器是一種典型的內嚙合少齒差行星齒輪傳動裝置?；窘Y構如圖一所示。輸出軸上的外齒輪與三個內齒輪同時嚙合。齒輪嚙合的相位差為。傳動原理為：當輸入軸轉動時，行星齒輪

5、同時運動，它們不是作曲線擺動，而是通過雙曲柄機構作平行圓周運動，使力矩通過輸出軸輸出，并且使減速機的結構得到簡化，獲得大傳動比和高效率。</p><p>　　三環(huán)減速器動態(tài)分析的目的是為了理解它的傳動原理、動態(tài)特性、軸承承載力和嚙合力的分配、動態(tài)特性的幾何參數的影響等等。通過以上分析，我們能正確的設計三環(huán)減速器，提高動態(tài)特性和減少振動。當減速器的轉速很低時，各運動副的摩擦很小，作為一個傳動系統(tǒng)，各軸和齒輪的彈性變

6、形很小。所以為了簡化分析過程，在我們建立動態(tài)分析模型之前，給出一些假設。 </p><p>　　1）所有運動副中的摩擦忽略不計，行星 </p><p>　　齒輪的相位差為； 圖一 三環(huán)減速器基本結構 </p>

7、<p>　　2）各部分變形很小，只有齒輪的接觸變 1.輸出軸 2.輸入軸 3.行星齒</p><p>　　形、齒環(huán)板和軸的整體變形被考慮，軸和齒輪 4.齒輪箱 5.行星軸承</p><p>　　的彈性變形忽略不計。每個行星軸承的剛度一 6.箱體軸承 7.外齒輪</p><p>　　樣，并且嚙合剛度也一樣。</p&

8、gt;<p>　　3）偏心套軸承的受力點被認為在軸承孔的中心線上。</p><p><b>　　分析動態(tài)特性</b></p><p>　　三環(huán)減速器是一種典型的內嚙合少齒差行星齒輪傳動裝置，并且在三相上有雙輸入曲柄機構作平行運動。由于相位差為，在一個運動周期中每相的各部分加載條件是相同的。所以我們能只分析一塊齒環(huán)板，齒環(huán)板的受力分析如圖二所示。通過動態(tài)和

9、靜態(tài)平衡的方法，基本動態(tài)分析方 圖二 分析受力模型</p><p><b>　　程被表示為</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：——輸入軸的轉角；</p><p>　　——外齒輪的基圓半徑；</p><p>　　——內

10、齒輪的基圓半徑；</p><p><b>　　——齒輪的嚙合角；</b></p><p><b>　　——環(huán)板的重力；</b></p><p><b>　　——環(huán)板的慣性力；</b></p><p>　　——環(huán)板的質量中心到軸的距離；</p><p>　

11、　——環(huán)板的質量中心到軸的距離；</p><p>　　——支承軸和輸入軸間的距離；</p><p>　　——輸出軸和輸入軸間的距離；</p><p>　　——內齒環(huán)板上的平均嚙合力</p><p>　　其它一些內容如圖2所示。</p><p>　　對于每塊環(huán)板，我們得出：</p><p>　　其

12、中——外齒輪的齒數；</p><p><b>　　——內齒輪的齒數；</b></p><p><b>　　——模數；</b></p><p><b>　　——輸入軸的轉速；</b></p><p><b>　　——壓力角；</b></p>&

13、lt;p><b>　　——偏心距；</b></p><p>　　——輸入軸的角速度；</p><p><b>　　——重力加速度；</b></p><p><b>　　——齒環(huán)板的質量</b></p><p>　　通過輸出軸和支承軸的平衡條件，得出下面方程：</p&

14、gt;<p><b>　　（2）</b></p><p><b>　　式中：——輸出扭矩</b></p><p>　　在方程（1）和（2）中，有18個未知量，但是機構的平衡方程數量只有個，所以系統(tǒng)存在過約束，并且方程無法得到解，所以必須采用位移協(xié)調原理來解決。</p><p>　　假設輸入軸在一定轉角下被固定

15、，在外力作用下，每塊環(huán)板移動很小的距離，，很小的角度，支承軸和輸出軸相對于它們的理論位置轉過很小的角度，，我們認為軸的受力點在中心線上，則</p><p><b>　?。?） </b></p><p><b>　　我們得到：</b></p><p>　?。?）式中：——行星軸承的剛度；</p><p&

16、gt;<b>　　——嚙合剛度</b></p><p>　　根據位移協(xié)調原理，我們得到對應的三環(huán)減速器動態(tài)方程為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中位移矢量和力矢量被定義為：</p><p>　　系數矩陣是系統(tǒng)幾何參數和位置的函數，通過解非線性方程，我們能夠分析動

17、態(tài)特性。圖（3）至圖（5）是型號為SHQ40的三環(huán)減速器的計算結果。</p><p>　　圖三 改變嚙合力 圖四 齒環(huán)板中心加速度</p><p><b>　　它的參數為：</b></p><p>　　在圖中實線代表水平方向的結果，虛線代表垂直方向的的結果。</p><p>　?。?/p>

18、a）輸入軸行星軸承 （b）支承軸行星軸承</p><p>　　圖五 行星軸承所承受的負荷</p><p><b>　　結構改進</b></p><p>　　當分析傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性時，我們發(fā)現在一定程度上系統(tǒng)參數對動態(tài)特性有影響，所以這些參數能夠被優(yōu)化，以提高驅動系統(tǒng)的動態(tài)特性。從幾何參數對動態(tài)特性的影響，可

19、看出幾何參數如對動態(tài)特性有很大的影響。為了優(yōu)化幾何參數，我們選擇作為設計參數，來使所有軸承的最大動態(tài)載荷在一個周期內最低，同時減速器的性能、幾何邊界、強度和干擾的限制都因相同的加載、傳動比和中心距而得到滿足。</p><p>　　通過SHQ40三環(huán)減速器的最佳結果，并且考慮到減速器的實際結構特征，以不過載為先決條件，改變SHQ40三環(huán)減速器的設計參數如下：</p><p>　　1）在到間改

20、變，且實際中心距從6.392mm變成6.800mm；</p><p>　　2）輸入軸、支承軸和偏心套的內孔直徑從45mm變成50mm；</p><p>　　3）在輸出軸箱體軸承的外面套上一個mm的彈性套筒，它的材料是聚四氟乙烯；</p><p>　　4）根據各軸的不同尺寸，各行星軸承、偏心套和箱體軸承的軸孔都改變。</p><p>　　通過上

21、述方法來設計和制造SHQ40三環(huán)減速器的樣本。</p><p><b>　　實驗研究</b></p><p>　　為了驗證上述提到的理論分析和設計改進的效果，比較改進和原先的減速器，在齒輪傳動測試中進行振動實驗。減速器上分配的測試點如圖6所示。在實驗中，使用了B&K振動測試和放大系統(tǒng)、MR30磁帶記錄儀CF—355頻譜分析儀。圖7和圖8顯示了輸入軸和輸出軸在，

22、時箱體軸承的加速度分布。</p><p>　　這些振動信號顯示了頻譜范圍和結構共振的周期性沖擊激勵。從圖7中我們得出改進后減速器振動的振幅明顯減少了，從圖八中可以得出改進后減速器高頻振動的影響減少了很多。軸承的振動速度有效值和振動加速度的振幅列在測試點的分布表1和表2中。從這些表中很清楚看到改進后箱體 圖六</p><p>　　軸承的最大振動加速度減少了41

23、.9%，并且最大振動速度有效植也減少了41.1%。</p><p>　　（a）原先的減速器 （b）改進后的減速器</p><p>　　圖7 輸入軸的垂直角速度</p><p>　?。╝）原先的減速器 （b）改進后的減速器</p><p>　　圖8 輸入軸在垂直方向上的

24、頻率分析</p><p>　　表1 箱體軸承的振動加速度 </p><p>　　表2 振動速度的有效值 </p><p><b>　　結論</b></p><p>　　該論文利用了剛體力學的方法，通過位移協(xié)調原理來確定機構中的各部分受力，然后利用結構力學

25、的方法來建立和計算系統(tǒng)動態(tài)模型。在動態(tài)特性設計參數的靈敏度分析的基礎上，系統(tǒng)幾何參數得到優(yōu)化，通過優(yōu)化減速器的結構，使結構設計得到發(fā)展，該文設計和制造了SHQ40三環(huán)減速器的樣本，通過比較原先的和改進后的減速器，采用理論分析和實驗測試，得出系統(tǒng)參數對動態(tài)特性有一定影響。通過調整嚙合角和系統(tǒng)剛度，減速器的振動和噪聲明顯減小了。</p><p>　　該論文中提到的方法對各類型的少齒差平行軸減速器的設計和分析很有用，例