行星齿轮传动参数选择论文

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1、http://www.paper.edu.cn基于行星轮相位调谐理论的行星齿轮传动基本参数*选择王世宇，张策，宋轶民，刘建平天津大学机械工程学院，天津（300072）E-mail：wangshiyu@tju.edu.cn摘要：本文以2K-H直齿行星传动为典型传动型式，围绕中心轮齿数和行星轮个数的选择问题开展了理论分析、仿真验证和对比实验研究。首先指出了国内各机械设计手册普遍引用的参数互质原则的不妥之处，并解释了齿数与行星轮个数互质不能提高行星传动动态性能的原因。然后研究了与参数选择相关的相位调谐问题，揭示了几种典型振型，还揭示了考虑奇偶性的参数与动态特性之间的映射关系，仿真结

2、果证明了该映射关系的正确性。之后提出了一种依据相位调谐和声振原理的降噪方法，对比实验结果表明，该方法的降噪幅度可达2~8分贝，同时还证明了参数互质非但不能使行星传动运转平稳，反而增强了箱体的噪声辐射。因此，现有设计手册依据参数互质原则设计的传动方案不利于降噪。最后，提出了一种基于相位调谐的以降噪为主要目的的参数选择新方法，并据此设计了具有降噪效果的2K-H直齿行星齿轮减速器的基本参数系列。关键词：行星齿轮传动相位调谐参数修改1从参数互质角度揭示了基本参数与动态特0引言性之间的关系，它要求相互啮合的齿轮的齿行星齿轮传动具有传动比大、效率高、数互质，并尽量使中心轮齿数与行星轮个数

3、体积小和结构紧凑等优点，广泛应用于飞互质，以“增强齿轮耐磨性，提高运转平稳机、舰船、汽车以及其它领域。在某些重要性”。前苏联和我国近20年来的设计手册在应用场合，振动和噪声是影响系统的可靠阐述高速行星传动的参数选择时，一般都提性、使用寿命和操作环境的关键因素。例如到了这个原则，而且均认可并将其作为参数在直升飞机中，仅由行星传动产生的噪声就选择的主要依据之一。至于该原则能否实现[1]已经超过100dB，成为主要的噪声源。为系统的平稳运转，现有文献没有给出任何解行星传动减振降噪具有重要的工程实际意释，同时也未提供动力学方面的理论和实验义。依据。而“相位调谐”从谐波分析角度揭示了从

4、设计角度改善行星传动的动态特性基本参数与系统的动态特性之间的映射关的方法主要包括结构修改方法和参数修改系。它是美国机械工程领域用来阐述基本参方法。其中，前者包括浮动中心构件和附加数与动态特性关系的一种新理论。近20年均载机构等；后者主要是指齿数和行星轮个来，美国有一批文献研究了这一新理论，其数的选择以及刚度、质量和惯量等参数的调中以文献[1]和文献[17]的研究最为深入。但整。在参数修改方法中，中心轮齿数和行星是，文献[1]在分析行星传动的振动规律时采轮个数是显著影响动态特性的基本参数，在用了归纳方法，归纳不完全可能漏掉某些重设计行星传动时，应当首先考虑这两个参数要特性；文献

5、[17]在推导相位调谐规律时，的合理选择。迄今为止，涉及传动参数对动未考虑基本参数的奇偶性对动态特性的影态特性影响的理论主要为“参数互质原响，因而所得结论不完善。而且应当指出的[2~13]则”和“行星轮相位调谐理论（以下简称是，目前的相位调谐研究仍然停留在理论分[1,14~17]相位调谐）”。其中，“参数互质原则”析层面，还未应用到工程实际中。综上所述，本文将围绕行星传动的基本1本课题得到国家自然科学基金（50205062）；教育参数选择问题开展相关的研究工作。首先对部高校博士点基金资助项目(20040056018)的资助。-1-http://www.paper.edu.cn

6、手册中的参数选择依据进行理论分析；然后本参数选择时，除了要求应满足渐开线圆柱研究相位调谐所揭示的参数与动态特性之齿轮齿数的选择原则以及轮齿强度等条件间的映射关系，并对其进行仿真验证和实验之外，还特别强调中心轮齿数和行星轮个数研究；最后给出了该理论在行星传动的基本应当满足四个条件，即传动比条件、装配条参数选择上的应用。件、邻接条件和同心条件。除此之外，各设计手册还几乎无一例外地要求基本参数应1设计手册中的基本参数选满足互质条件，即满足所谓的“参数互质原择方法则”，以“增强齿轮耐磨性，提高运转平稳依据给定的传动比确定基本参数是设计性”。为了方便工程应用，还给出了许多配行星传动的基

7、本任务之一。其中，中心轮齿数齿方案。表1给出了名义传动比为2.8的部和行星轮个数是显著影响动态特性的两个基分传动方案[3,8,9]。简单分析可知，该参数选本参数，需要精心选取。在选择这两个参数时，择方案主要有两个特点：⑴均考虑了传动应当考虑各种不同的参数组合方案，并根据某比条件、装配条件和邻接条件的满足，而且种原则从中择优，以设计性能最优的行星传可以用标准齿轮满足同心条件；⑵非常注动。现有机械设计手册已给出了上述两参数的意“参数互质”条件的满足，即保证相互啮合选择原则，还提供了具体的参数备选方案。的齿轮