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三环减速器有限元分析

范佳  
【摘要】: 三环减速器是中国科技人员发明的一种少齿差内啮合行星齿轮传动装置,其传动原理新颖,具有传动比大、承载能力强、结构紧凑、成本低廉和适应性广等诸多优点,在很多领域已得到广泛应用。 三环传动在足够大的载荷作用下,实际啮合齿数会大于理论啮合齿数,使得三环减速器中齿轮副的承载能力大大提高。我们将齿轮啮合过程中因多齿啮合而导致齿轮副承载能力提高的现象称为多齿啮合效应。但是目前的各减速器制造厂家在这一设计阶段尚未考虑这一效应,其产品设计表中公布的减速器承载能力远低于实际承载能力,造成浪费。因此,考虑三环传动中的多齿啮合效应对于揭示三环减速器大承载能力的本质、提高三环减速器的承载能力、缩小设计尺寸、降低制造成本具有重要的意义。 另外,三环减速器属于过约束机构,其受力情况比较复杂,各个构件尤其是连接部件内齿板的变形对系统的力学性能会产生较大的影响。到目前为止,对三环减速器受力特性的研究尚不深入,对三环减速器力学特性的认识也不够深刻,许多学者在对三环减速器进行理论研究时都做了一些假设,甚至是不合理的假设,这就导致了研究结果与实际情况相差较大,得出的结论也不尽相同。 针对三环减速器以上两点的不足之处,本文将对以下两方面进行分析: 首先,本文以三环减速器齿轮副有限元模型为研究对象,利用有限单元法对三环减速器多齿啮合效应进行分析,得到三环减速器传动时的实际接触齿数、啮合齿载荷分配以及Von Mises应力变化规律。 其次,本文计及三环减速器整机所有构件的弹性,建立三环减速器整体的有限元模型,并利用该模型进行三环减速器整机静力学分析。计算了三环减速器一个传动周期内各构件的应力、变形,并与试验结果进行了对比,验证了有限元模型的正确性。


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