外文翻譯--三環(huán)減速器的振動(dòng)控制和試驗(yàn) 中文版

1、<p>　　三環(huán)減速器的振動(dòng)控制和試驗(yàn)</p><p><b>　　摘要 </b></p><p>　　本文在理論和實(shí)驗(yàn)中對三環(huán)減速器進(jìn)行了研究。為了提高動(dòng)態(tài)特性和減少振動(dòng)和噪聲，在動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化系統(tǒng)幾何參數(shù)，通過優(yōu)化結(jié)果使減速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)，然后設(shè)計(jì)和制造減速器的樣本。通過振動(dòng)測試，比較初始的和改進(jìn)的減速器，使結(jié)構(gòu)改進(jìn)的效

2、果得到驗(yàn)證。</p><p>　　關(guān)鍵詞：三環(huán)減速器，動(dòng)態(tài)分析，振動(dòng)控制</p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　三環(huán)減速器是一種新型齒輪傳動(dòng)裝置，它在過去十年中得到了很大發(fā)展。它采用了多個(gè)機(jī)構(gòu)的平行軸的概念。這種齒輪傳動(dòng)裝置有很多特點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，效率高，并且能通過單軸或兩平行輸入軸來傳遞能量。作為內(nèi)嚙合的漸開線

3、齒輪，形成了多齒嚙合，所以齒輪傳動(dòng)的承載能力很高。和硬齒相比較，三環(huán)減速器的軟齒嚙合的花費(fèi)更低。三環(huán)減速器的標(biāo)準(zhǔn)被引入到冶金工業(yè)部門中，并且它在工業(yè)中被廣泛的使用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　三環(huán)減速器問世只有十年，直到現(xiàn)在三環(huán)減速器齒輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)仍采用模擬方法，還沒有一套完整的設(shè)計(jì)理論，特別是通過最基本的單軸輸入來傳遞能量，在傳遞過程中仍然存在嚴(yán)重的振動(dòng)和噪聲，在高速和加載的情況下這些問題尤

4、為突出，使得它在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用受到限制。所以在理論和實(shí)驗(yàn)中對齒輪傳動(dòng)的分析是必要的，目的是為了提高動(dòng)態(tài)特性和減少振動(dòng)和噪聲。</p><p><b>　　三環(huán)減速器傳動(dòng)原理</b></p><p>　　三環(huán)減速器是一種典型的內(nèi)嚙合少齒差行星齒輪傳動(dòng)裝置?；窘Y(jié)構(gòu)如圖一所示。輸出軸上的外齒輪與三個(gè)內(nèi)齒輪同時(shí)嚙合。齒輪嚙合的相位差為。傳動(dòng)原理為：當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，行星齒輪

5、同時(shí)運(yùn)動(dòng)，它們不是作曲線擺動(dòng)，而是通過雙曲柄機(jī)構(gòu)作平行圓周運(yùn)動(dòng)，使力矩通過輸出軸輸出，并且使減速機(jī)的結(jié)構(gòu)得到簡化，獲得大傳動(dòng)比和高效率。</p><p>　　三環(huán)減速器動(dòng)態(tài)分析的目的是為了理解它的傳動(dòng)原理、動(dòng)態(tài)特性、軸承承載力和嚙合力的分配、動(dòng)態(tài)特性的幾何參數(shù)的影響等等。通過以上分析，我們能正確的設(shè)計(jì)三環(huán)減速器，提高動(dòng)態(tài)特性和減少振動(dòng)。當(dāng)減速器的轉(zhuǎn)速很低時(shí)，各運(yùn)動(dòng)副的摩擦很小，作為一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，各軸和齒輪的彈性變

6、形很小。所以為了簡化分析過程，在我們建立動(dòng)態(tài)分析模型之前，給出一些假設(shè)。 </p><p>　　1）所有運(yùn)動(dòng)副中的摩擦忽略不計(jì)，行星 </p><p>　　齒輪的相位差為； 圖一 三環(huán)減速器基本結(jié)構(gòu) </p>

7、<p>　　2）各部分變形很小，只有齒輪的接觸變 1.輸出軸 2.輸入軸 3.行星齒</p><p>　　形、齒環(huán)板和軸的整體變形被考慮，軸和齒輪 4.齒輪箱 5.行星軸承</p><p>　　的彈性變形忽略不計(jì)。每個(gè)行星軸承的剛度一 6.箱體軸承 7.外齒輪</p><p>　　樣，并且嚙合剛度也一樣。</p&

8、gt;<p>　　3）偏心套軸承的受力點(diǎn)被認(rèn)為在軸承孔的中心線上。</p><p><b>　　分析動(dòng)態(tài)特性</b></p><p>　　三環(huán)減速器是一種典型的內(nèi)嚙合少齒差行星齒輪傳動(dòng)裝置，并且在三相上有雙輸入曲柄機(jī)構(gòu)作平行運(yùn)動(dòng)。由于相位差為，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中每相的各部分加載條件是相同的。所以我們能只分析一塊齒環(huán)板，齒環(huán)板的受力分析如圖二所示。通過動(dòng)態(tài)和

9、靜態(tài)平衡的方法，基本動(dòng)態(tài)分析方 圖二 分析受力模型</p><p><b>　　程被表示為</b></p><p><b>　　（1）</b></p><p>　　式中：——輸入軸的轉(zhuǎn)角；</p><p>　　——外齒輪的基圓半徑；</p><p>　　——內(nèi)

10、齒輪的基圓半徑；</p><p><b>　　——齒輪的嚙合角；</b></p><p><b>　　——環(huán)板的重力；</b></p><p><b>　　——環(huán)板的慣性力；</b></p><p>　　——環(huán)板的質(zhì)量中心到軸的距離；</p><p>　

11、　——環(huán)板的質(zhì)量中心到軸的距離；</p><p>　　——支承軸和輸入軸間的距離；</p><p>　　——輸出軸和輸入軸間的距離；</p><p>　　——內(nèi)齒環(huán)板上的平均嚙合力</p><p>　　其它一些內(nèi)容如圖2所示。</p><p>　　對于每塊環(huán)板，我們得出：</p><p>　　其

12、中——外齒輪的齒數(shù)；</p><p><b>　　——內(nèi)齒輪的齒數(shù)；</b></p><p><b>　　——模數(shù)；</b></p><p><b>　　——輸入軸的轉(zhuǎn)速；</b></p><p><b>　　——壓力角；</b></p>&

13、lt;p><b>　　——偏心距；</b></p><p>　　——輸入軸的角速度；</p><p><b>　　——重力加速度；</b></p><p><b>　　——齒環(huán)板的質(zhì)量</b></p><p>　　通過輸出軸和支承軸的平衡條件，得出下面方程：</p&

14、gt;<p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　式中：——輸出扭矩</b></p><p>　　在方程（1）和（2）中，有18個(gè)未知量，但是機(jī)構(gòu)的平衡方程數(shù)量只有個(gè)，所以系統(tǒng)存在過約束，并且方程無法得到解，所以必須采用位移協(xié)調(diào)原理來解決。</p><p>　　假設(shè)輸入軸在一定轉(zhuǎn)角下被固定

15、，在外力作用下，每塊環(huán)板移動(dòng)很小的距離，，很小的角度，支承軸和輸出軸相對于它們的理論位置轉(zhuǎn)過很小的角度，，我們認(rèn)為軸的受力點(diǎn)在中心線上，則</p><p><b>　　（3） </b></p><p><b>　　我們得到：</b></p><p>　?。?）式中：——行星軸承的剛度；</p><p&

16、gt;<b>　　——嚙合剛度</b></p><p>　　根據(jù)位移協(xié)調(diào)原理，我們得到對應(yīng)的三環(huán)減速器動(dòng)態(tài)方程為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中位移矢量和力矢量被定義為：</p><p>　　系數(shù)矩陣是系統(tǒng)幾何參數(shù)和位置的函數(shù)，通過解非線性方程，我們能夠分析動(dòng)

17、態(tài)特性。圖（3）至圖（5）是型號為SHQ40的三環(huán)減速器的計(jì)算結(jié)果。</p><p>　　圖三 改變嚙合力 圖四 齒環(huán)板中心加速度</p><p><b>　　它的參數(shù)為：</b></p><p>　　在圖中實(shí)線代表水平方向的結(jié)果，虛線代表垂直方向的的結(jié)果。</p><p>　?。?/p>

18、a）輸入軸行星軸承 （b）支承軸行星軸承</p><p>　　圖五 行星軸承所承受的負(fù)荷</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)改進(jìn)</b></p><p>　　當(dāng)分析傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在一定程度上系統(tǒng)參數(shù)對動(dòng)態(tài)特性有影響，所以這些參數(shù)能夠被優(yōu)化，以提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。從幾何參數(shù)對動(dòng)態(tài)特性的影響，可

19、看出幾何參數(shù)如對動(dòng)態(tài)特性有很大的影響。為了優(yōu)化幾何參數(shù)，我們選擇作為設(shè)計(jì)參數(shù)，來使所有軸承的最大動(dòng)態(tài)載荷在一個(gè)周期內(nèi)最低，同時(shí)減速器的性能、幾何邊界、強(qiáng)度和干擾的限制都因相同的加載、傳動(dòng)比和中心距而得到滿足。</p><p>　　通過SHQ40三環(huán)減速器的最佳結(jié)果，并且考慮到減速器的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征，以不過載為先決條件，改變SHQ40三環(huán)減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</p><p>　　1）在到間改

20、變，且實(shí)際中心距從6.392mm變成6.800mm；</p><p>　　2）輸入軸、支承軸和偏心套的內(nèi)孔直徑從45mm變成50mm；</p><p>　　3）在輸出軸箱體軸承的外面套上一個(gè)mm的彈性套筒，它的材料是聚四氟乙烯；</p><p>　　4）根據(jù)各軸的不同尺寸，各行星軸承、偏心套和箱體軸承的軸孔都改變。</p><p>　　通過上

21、述方法來設(shè)計(jì)和制造SHQ40三環(huán)減速器的樣本。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)研究</b></p><p>　　為了驗(yàn)證上述提到的理論分析和設(shè)計(jì)改進(jìn)的效果，比較改進(jìn)和原先的減速器，在齒輪傳動(dòng)測試中進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。減速器上分配的測試點(diǎn)如圖6所示。在實(shí)驗(yàn)中，使用了B&K振動(dòng)測試和放大系統(tǒng)、MR30磁帶記錄儀CF—355頻譜分析儀。圖7和圖8顯示了輸入軸和輸出軸在，

22、時(shí)箱體軸承的加速度分布。</p><p>　　這些振動(dòng)信號顯示了頻譜范圍和結(jié)構(gòu)共振的周期性沖擊激勵(lì)。從圖7中我們得出改進(jìn)后減速器振動(dòng)的振幅明顯減少了，從圖八中可以得出改進(jìn)后減速器高頻振動(dòng)的影響減少了很多。軸承的振動(dòng)速度有效值和振動(dòng)加速度的振幅列在測試點(diǎn)的分布表1和表2中。從這些表中很清楚看到改進(jìn)后箱體 圖六</p><p>　　軸承的最大振動(dòng)加速度減少了41

23、.9%，并且最大振動(dòng)速度有效植也減少了41.1%。</p><p>　　（a）原先的減速器 （b）改進(jìn)后的減速器</p><p>　　圖7 輸入軸的垂直角速度</p><p>　?。╝）原先的減速器 （b）改進(jìn)后的減速器</p><p>　　圖8 輸入軸在垂直方向上的

24、頻率分析</p><p>　　表1 箱體軸承的振動(dòng)加速度 </p><p>　　表2 振動(dòng)速度的有效值 </p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　該論文利用了剛體力學(xué)的方法，通過位移協(xié)調(diào)原理來確定機(jī)構(gòu)中的各部分受力，然后利用結(jié)構(gòu)力學(xué)

25、的方法來建立和計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型。在動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)幾何參數(shù)得到優(yōu)化，通過優(yōu)化減速器的結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到發(fā)展，該文設(shè)計(jì)和制造了SHQ40三環(huán)減速器的樣本，通過比較原先的和改進(jìn)后的減速器，采用理論分析和實(shí)驗(yàn)測試，得出系統(tǒng)參數(shù)對動(dòng)態(tài)特性有一定影響。通過調(diào)整嚙合角和系統(tǒng)剛度，減速器的振動(dòng)和噪聲明顯減小了。</p><p>　　該論文中提到的方法對各類型的少齒差平行軸減速器的設(shè)計(jì)和分析很有用，例