理论教育 优化设计:摆线轮齿形的优化

优化设计:摆线轮齿形的优化

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:正等距修形磨削摆线轮时,是将磨轮的圆弧半径由标准的rrp加大为rrp+Δrrp。这种理想的摆线轮齿形的优化设计方法如下:1)根据给定的主要参数rp、zp、ze,以整机承载能力最大为目标,优选a与rrp。4)摆线轮齿形工作部分所需与之吻合的转角修形齿形的转角修形量δc的取值范围,按Δc的取值范围确定。

优化设计:摆线轮齿形的优化

合理的摆线轮齿形的修形应满足以下要求:

1)能形成合理的啮合间隙,既能补偿实际的制造安装误差,又能保证足够的同时啮合齿数;

2)齿形的工作部分应最大限度逼近共轭齿形使传动平稳;

3)磨削工艺简单。

理论与实践均已证明,采用正等距与数值稍小一点的正移距优化组合的修形方法,可得到上述理想齿形。

正等距修形磨削摆线轮时,是将磨轮的圆弧半径(相当于针齿齿形半径)由标准的rrp加大为rrprrp

正移距修形,与通常的负移距修形磨削摆线轮的情况相反,是将磨轮背离工作台中心移动一个微小距离Δrp。这就是说,在磨削时相当于针齿中心圆半径rp增大为rprp

正等距与正移距优化组合的摆线轮齿形修形方法,是用正的等距修形与数值稍小一点的正的移距修形优化组合,使齿形的工作部分与转角修形齿形,最大限度地逼近,从而具有共轭齿形传动平稳,且同时啮合齿数多的优点,并可得到所需的侧隙和径向间隙,能够补偿制造安装误差和满足润滑要求。这种理想的摆线轮齿形的优化设计方法如下:

1)根据给定的主要参数rpzpze,以整机承载能力最大为目标,优选arrp

2)按制造及使用条件,确定为补偿制造误差、保证润滑条件,所需的侧隙Δc与径向间隙Δj

3)取Δrrprp=Δj(式中Δrrp>0,Δrp>0)。

4)摆线轮齿形工作部分所需与之吻合的转角修形齿形的转角修形量δc的取值范围,按Δc的取值范围确定。

5)按已定的rprrpazp,并令δ=δc,用式(11-76)求转角修形摆线轮齿形坐标

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式中 zp——针轮齿数,对于二齿差则应代以zp/2;

iH——摆线轮和针轮的相对传动比iH=zp/zc

δ——转角修形量(°)。

ϕ-1K1φ)=(1+K21-2K1cosφ)-21

其余符号同前。

6)等距修形与移距修形组合的摆线轮齿形的坐标按式(11-77)计算(www.daowen.com)

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式中 K1——有移距修形时齿形的短幅系数K1=azp/(rprp);

Δrrp——等距修形量(mm),要求Δrrp>0;

Δrp——移距修形量(mm),要求Δrp>0,且Δrrprp=Δj

其余符号同前。

7)按同时啮合传力齿数z>4的要求,初定与δ=δc的转角修形齿形吻合的摆线轮齿形工作部分的两界限点BC处(图11-39)的φBφC值,并在此区间按φ值分为m-1等分,得φ1=φBφ2、…、φm-1φm=φC,将此mφii=1,…,m)值代入式(11-76),可得δ=δc转角修形齿形曲线上m个点的坐标(xciyci)(i=1,…,m)。

8)正等距修形与正移距修形组合的摆线轮齿形坐标由式(11-77)知,决定于rprrpazp,Δrrp、Δrp共6个参数,当rprrpazp给定,则齿形坐标只决定于Δrrp与Δrp。转角修形的摆线轮齿形坐标由式(11-76)可知,取决于rprrpazpδ。当rprrpazp给定,则齿形坐标只决定于δ。很明显,随便给定一组Δrrp、Δrp(Δrrp>0,Δrp>0,Δrrprp=Δj),由式(11-77)所确定的曲线L′不会与δ=δc的转角修形齿形曲线LBC段吻合,而当令yci=ycii=1,…,m),则xcixcii=1,…,m)均有差距xci-xci≠0(i=1,…,m),曲线L′与曲线LBC段偏离的指标可以用m个点偏差绝对值的平均值来衡量,记为

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如果适当地选择Δr*p与Δr*p使得

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求得的Δr*rp与Δr*p就是使等距加移距修形的齿形曲线L′,与转角修正的齿形曲线BC段,能最大限度相吻合的等距修形量、移距修形量数值。这实质上是以F=F(Δrrp,Δrp)为目标函数求极小值,以Δrrp>0,Δrp>0,Δrrprpj为约束条件来搜寻设计变量Δrrp与Δrp的最优化求解问题。

9)用计算机绘图检验齿形曲线L′与齿形曲线LBC段吻合的情况,绘图时可将尺寸放大检验。

图11-39是按上述方法,通过计算机辅助设计,获得的用正的等距修形与正的移距修形合理组合,磨出的理想修形齿形的实例。它用于一台二齿差摆线针轮行星减速器rp=275mm,rrp=18mm,a=11mm,zp=27,i=12.5),由图11-39明显看出修形齿形十分理想,具有三项重要优点:

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图11-39 正的等距修形与正的移距修形组合所获得的摆线轮修形齿形

①连续光滑齿面上的BC段与有均匀侧隙的转角修正量δ=0.1400°的转角修正齿形基本吻合,用这一段齿面工作时,接近理论共轭齿面的啮合,可保证传动比恒定、运转平稳。摆线轮有四对齿同时啮合传力保证接近理论上的多齿啮合条件;

②齿面上的AB段由B点开始,逐渐离开转角修正齿形,这一段与虚线所示的标准理论齿形有较均匀的间隙,而且在A点的径向间隙大小Δjrrprp=(1.26-1.06)mm=0.2mm。可用选定Δrrprp数值控制,利用这一点,就可按实际需要来补偿制造中径向尺寸链的误差,满足润滑对顶隙的要求;

③只需用正的等距修形Δrrp=1.26 mm、正的移距修形Δrp=1.06mm组合,即可获得上述理想齿形。磨削工艺,比转角加等距修形,或转角加移距修形简单得多。

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