RV减速器摆线齿轮热分析

发布时间：2019-11-06 22:07

【摘要】：为了提高RV(Rotate Vector)减速器的传动能力及传动精度,本文分析了RV减速器中摆线针轮传动部分的传动原理和齿廓形成,计算了摆线轮接触齿面摩擦热流量所需的各种参数,得出啮合接触区域的摩擦热流量及对流边界条件。通过三维建模,并运用有限元软件Ansys Workbench进行分析,得出了摆线轮齿在实际传动过程中的稳态温度场分布,考虑了不同输入功率和接触区条形区域划分数量对实际结果精度产生的影响,得出了最佳的条形区域划分数量为32。为提高机构整体传动精度、避免轮齿胶合、指导轮齿修形等更深入的研究奠定了基础。
【图文】：

摆线针轮传动,机构,摆线轮齿,针齿

第10期李威，等:RV减速器摆线齿轮热分析1摆线针轮传动原理及摆线轮齿廓的形成RV减速器中摆线针轮传动机构的传动原理如图1所示，摆线轮安装在有一定偏心距的输入轴上。当输入轴转动时，摆线轮不仅绕其自身自转，同时还会随着输入轴一起绕着针齿轮中心公转。所以在行星轮系中，把摆线轮称为行星轮，而把相对固定的针齿轮称为中心轮或太阳轮。针齿轮是由若干个针齿销均匀分布固定在半径为rp的圆周上，针齿销上套有针齿套共同组成了针齿，摆线轮齿数比针齿数少一个，图中针齿数为18个。图1摆线针轮传动机构Fig．1Thetransmissionofpin-cycloidplanetarygearing以摆线轮的几何中心为原点，通过原点并以摆线轮齿槽的对称轴所在直线为x轴，建立坐标系，可得摆线轮齿廓(即:短幅外摆线齿廓)的标准齿形方程式为［7］x=rp－rrps－()12cos［(1－i)j］－arprp－zprrps－()12cos(ij)y=rp－rrps－()12sin［(1－i)j］+arprp－zprrps－()12sin(ij)(1)式中:i为摆线轮和针齿的相对传动比，i=zpzc(zc为摆线轮齿数);φ为转臂相对于针齿中心矢径的转角，即啮合相位角(单位:rad);rp为针齿中心圆半径;rrp为针齿套外圆半径;a为偏心距;zp为针齿齿数。s=1+K21－2K1cosj，K1=azprp(K1为短幅系数)。由此方程建立的摆线轮齿廓曲线如图2所示，显然此为短幅外摆线齿廓。图2短幅外摆线齿廓Fig．2Thecurtateepicycloidtoothprofile2摩擦热流量的计算在摆线轮与针齿啮合传动中，它们的啮合面处会产生大量的摩擦热，这会导致摆线轮齿的温度逐渐升高;然而又由于齿面润滑油和空气

曲线,短幅外摆线,齿廓,摆线轮齿

?arprp－zprrps－()12cos(ij)y=rp－rrps－()12sin［(1－i)j］+arprp－zprrps－()12sin(ij)(1)式中:i为摆线轮和针齿的相对传动比，i=zpzc(zc为摆线轮齿数);φ为转臂相对于针齿中心矢径的转角，即啮合相位角(单位:rad);rp为针齿中心圆半径;rrp为针齿套外圆半径;a为偏心距;zp为针齿齿数。s=1+K21－2K1cosj，K1=azprp(K1为短幅系数)。由此方程建立的摆线轮齿廓曲线如图2所示，显然此为短幅外摆线齿廓。图2短幅外摆线齿廓Fig．2Thecurtateepicycloidtoothprofile2摩擦热流量的计算在摆线轮与针齿啮合传动中，它们的啮合面处会产生大量的摩擦热，这会导致摆线轮齿的温度逐渐升高;然而又由于齿面润滑油和空气等其他因素，使摆线轮齿同时会散失热量。最终，传动中的摆线轮齿会达到一个热平衡状态，此时的温度将不再发生剧烈的变化，称为摆线轮齿的稳态温度(也叫本体温度)。本文将通过有限元的方法模拟三维摆线轮在传动过程中，轮齿啮合处摩擦热的产生及传递过程，并在相应位置施加对流边界条件，进而求解计算获得整个摆线轮齿的稳态温度场分布。所选取的摆线针轮传动模型参数如表1所示。表1模型主要参数Table1Mainparametersofthemodel模型参数数值摆线轮齿数zc17针齿齿数zp18偏心距a/m0.004短幅系数K10.5625针齿中心圆半径rp/m0.128针齿套外圆半径rrp/m0.0085摆线轮齿宽B/m0.016输入轴转速nH/(r·min－1)1500由于在传动过程中，摆线轮齿每个齿的受载和传热、散热情况基本相同，，因此各个齿的稳态温度场分布差别不大，所以可以建立

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