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克维斯减速机:内啮合换位减速机运行研讨
作者:无锡市克维斯传动机械有限公司    发布于:2013-06-14 08:42:52    文字:【】【】【
摘要:克维斯减速机:内啮合换位减速机运行研讨

  一、机构的改进

  根据现场的工作要求,用原驱动油缸的油路来驱动液压马达,因内啮合齿轮传动具有中心距小的优点,能满足实际中心距 350 400mm 的要求,所以靠液压马达带动内啮合齿轮传动,以完成回转机构的动作要求,采用机械装置来锁紧液压马达,使机构停在工作位置和非工作位置,如图 2 所示。

  该机构结构简单、工作可靠、传动平稳、维修方便、制造安装要求的精度低、重量轻,内啮合齿轮传动采用润滑脂润滑,对环境无污染。改进后经现场使用效果良好。

  二、内啮合齿轮传动的设计

  (一)内齿圈的选用

  为了降低成本,缩短制造工期,内齿圈采用了某回转支承厂生产的 013.40.1120 JB2300D84 产品,即单排四点接触球型回转支承。

  它由两个座圈组成,内座圈是一个带有球类回转支承的直齿内座圈,外座圈具有圆弧滚道,其特点为结构紧凑、重量轻、钢球与圆弧滚道四点接触,能同时承受轴向力、径向力和倾翻力矩。齿轮参数为齿宽 b=80mm, 变位系数 X=0.5, 模数 m=10mm, 齿顶圆直径 De=944mm, 齿数 Z=95, 径向间隙系数 C*=0.2,齿顶高系数 ha*=0.8, 压力角α=20°。

  (二)外齿轮的设计

  为了满足工作要求,需要配制一个与内齿圈啮合的外齿轮,要求安装中心距在 350 400mm 之间,工作情况为低速 (2r.p.m), 高温,多尘,近似为半开式齿轮传动。根据上述情况来确定外齿轮齿数 Z 和变位系数 X.

  1. 外齿轮齿数 Z 的选择

  (1)选择齿数时,应使外齿轮齿数 Z 大于不发生根切的最少齿数 Zmin.

  (2)一对内啮合齿轮传动时,如果一个齿轮的齿顶与另一个齿轮的齿根的非渐开线部分啮合,则产生过渡曲线干涉。对于外齿轮,过渡曲线干涉的可能性随外齿轮齿数 Z 的增多而增大,故外齿轮齿数 Z不能过大。

  (3)一对内啮合齿轮传动时,如果齿数差较小时,可能产生不在啮合区域的齿廓相互重叠的现象,即产生齿廓重叠干涉。当两个齿轮的齿数差越小时,产生齿廓重叠干涉的可能性越大,故外齿轮齿数 Z不能过大。

  (4)在满足传动要求的前提下,应尽量使两个齿轮的齿数互质,以便分散和消除齿轮制造误差对传动的影响。

  综上所述,选外齿轮齿数 Z=22.

  2.变位系数 X 的优化设计

  (1)优化准则

  由于中心距不限定,现场环境接近于开式齿轮传动,故工作环境属于润滑不良的半开式齿轮传动,其主要失效形式为磨损,为提高齿面耐磨性,力求降低齿面滑动率,其设计原则为两轮齿根的最大滑动率相等或接近的原则优化外齿轮的变位系数 X.

  (2)设计变量和目标函数

  设计变量:外齿轮的变位系数 X目标函数。

  (3)约束条件

  保证一定重合度,因转动速度低,取许用重合度 <ε>≥1正变位时,如果变位系数较大会导致齿顶变尖,削弱齿顶强度,因此要保证许用齿顶厚内啮合时可能发生内齿轮的齿顶与外齿轮的齿根过渡曲线相交,破坏正确啮合,甚至产生“卡死”现象,为避免过渡曲线干涉,当外齿轮用齿条刀具加工时应满足下列条件:

  内啮合齿轮传动要保证正确啮合,除了要求基圆齿距相等外,应使外齿轮的基圆和内齿轮的基圆相交。

  (4)优化方法

  此问题属于约束一维优化,采用直接一维搜索方法中的黄金分割法进行优化设计。即通过分割点函数值的直接比较,逐次删除无极小点的区段而收缩区间,直至逼近极小点来求优。每次求优均检验约束条件。确定搜索区间:不发生根切的最小变位系数为避免齿廓重叠干涉和过渡曲线干涉,应采用X∑> 0的正传动,即X < 05.

  故搜索区间为 <-0.46 , 0.5>函数精度( )f X = < =η ηε1 2 06.

  程序框图:

  开始输入:x 1,x 2,εN f 3 <f 4 Y N Y N是否满足Y(5)优化结果及分析处理

  经过优化得最优解为 x = 0.2, f (x) = 0.561 .根据 x = 0.2, 利用无侧隙啮合方程得啮合角′α= 21°13′,计算出中心距 a′ = 367.93 mm ,为便于安装取实际中心距 a′ = 368 mm ,则实际啮合角′α= 21°15′,根据无侧隙啮合方程得 x = 0.19 .

  三、结语

  内啮合齿轮传动由于中心距较小,所以结构紧凑、重量轻。其设计除根据要求确定齿数和变位系数外,还要考虑各种干涉的影响,以保证内齿轮副的正常运行。

脚注信息
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