工学博士学位论文

金属弹性环均载的两级三环减速机的研究

博 士 研究生：梁永生

导    师：李华敏教授

       李瑰贤教授

申请学位级别：工学博士

学 科、专 业；机械设计及理论

所 在 单 位；机电工程学院机械工程及自动化系

答 辩 日 期：1999年12月 日

授予学位单位：哈尔滨工业大学

摘  要

三环减速机是在渐开线少齿差行星传动的基础上，为了适应现代机械对传动技术的新要求而开发的一种新型传动装置。由于其独特的原理和优越的性能，三环减速机相关问题的研究得到了普遍重视。本文对三环减速机的研究文献进行分析和综述，提出了一种新型的利用金属弹性环均载的两级三环减速机TGTRGR(Two-Stage Three-Ring Gear Reducer)，并对其惯性力的完全平衡、均载减振等问题进行了理论研究和实验研究。

本文对三环减速机受力性能进行了研究，比较了现有的三环减速机在结构、受力分析方面的优缺点；在三环减速机传动变形分析的基础上，提出了三环减速机考虑一级输出二级输入轴的弯曲变形和内齿环板的拉压变形的变形协调方程；建立了三环减速机传动系统过约束超静定机构一多相并列平行双曲柄机构的受力分析模型；计算分析了对称A型、对称B型和偏置型三环减速机和星型少齿差减速机内齿环板转臂偏心轴承的受力情况。对比分析得出：在相同的传动技术参数条件下：对称A型三环减速机的受力性能最佳；环板偏心之间的相位差为180°的三环减速机的受力性能优于相位差为120°的三环减速机。

在三环减速机均载减振机构的研究中，分析了三环减速机的制造安装误差及其对载荷分配的影响，结合三环减速机的实际工况，提出了一种新型的均载机构—金属弹性均载环；分别用弹性力学和有限元方法对输入轴和输出轴弹性均载环进行刚度计算和强度校核，并且用有限元方法对输入轴和输出轴弹性均载环进行了动力学分析，得到其前六阶固有频率、模态振型和瞬态激励频率响应特性曲线。表明输入轴和输出轴弹性均载环具有适宜的刚度、足够的强度，能够满足位移均载的要求且具有良好的动态特性。

提出了一种应用间隙单元法计算三环减速机载荷分配不均匀系数KP的理论方法，利用I-DEAS，考虑三环减速机的等效制造安装误差，对环板偏心之间的相位差分别为120°和180°的两种三环减速机进行实例计算。结果表明：后者的载荷分配不均匀系数KP明显小于前者。

推导了用插齿刀加工的少齿差内啮合变位系数的牛顿迭代公式，与实际加工情况一致，保证了给定的重合度和齿廓不重迭干涉系数的要求，保证了标准顶隙，而且迭代计算得到的啮合角较小。

利用I-DEAS，对三环减速机的两个关键零部件—内齿环板和偏心套进行有限元分析；对三环减速机内啮合副多齿啮合的载荷分配进行定量分析；对三环减速机的装配条件进行分析，指导结构设计。

对两级三环减速机HITSH145样机进行传动性能、载荷均衡和振动的实验研究。实验结果表明：样机具有较高的传动效率；均载机构载荷均衡效果明显，且使箱体振动明显降低。实验还验证了载荷分配不均匀系数KP的理论计算方法的正确性及对齿啮合问题。

关键词 三环减速机；均载减振；弹性均载环

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