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隧道挖掘机、矿用联合开采机、截煤机、涡轮式钻机

发布日期:2017-04-01 作者:DAL 点击:

       封闭式卫星齿轮传动,适合较大功率大传动比工况,并能获得较小的轴向尺寸。国外已在隧道挖掘机、矿用联合开采机、截煤机、涡轮式钻机等方面得到应用。目前减速机的优化设计方法有许多种,传统的优化设计方法主要是针对质量最轻化进行优化设计,而对其动力特性未作分析,由此设计出的减速机在体积方面是最优的,但其动力特性却未必是最优的。
  因此无法满足重型机械或测量机械中需要频繁起动,且高速运转的工况,例如冶金设备中的飞剪机的传动部分及“轧制行程”的传动部分。
  基于此,本文针对封闭式卫星齿轮传动,在分析其基本特性及配齿计算的基础上,提出一种简便实用的优化设计方法,以解决这方面的问题。该方法以转动惯量为目标函数建立其优化设计模型,对其优化设计作了一些初步的探讨和研究。
  1封闭卫星齿轮传动的传动原理
  2优化设计模型的建立
  2. 1基本理论对于一个机构运动体系,若将各个构件的转动惯量折算成输入轴的当量转动惯量,则可得:式中I ref输入轴的当量转动惯量n活动构件数目j第j个构件的角加速度I j A构件j对轴A的折算转动惯量A输入构件的角加速度2. 2封闭式卫星齿轮传动系统的转动惯量计算由理论力学知系统各活动构件对输入轴A的转动惯量:式中材质密度t齿宽m模数式中x分别为e′,k, k′,f , e齿轮。同理可推导齿轮q, a, b对输入轴A的转动惯量。又由运动学可知:其中行星架H、卫星架h的转动惯量可按初定设计尺寸参见文献< 6>方法计算。并由此对式( 2)进行计算得出系统转动惯量目标函数,可针对其值最小进行优化设计。
  2. 3封闭式卫星齿轮传动系统的配齿计算由封闭式传动理论知,齿数比选定将导致封闭机构功率流的流向变化及传动效率降低。
  一般而言,封闭式卫星传动的总传动比应大于80才能体现其传动的优越性。考虑结构尺寸紧凑和传动效率,一般一对齿轮齿数比在2~4范围内比较合适,关于封闭式总传动比的上限值,应针对封闭功率流和结构对传动效率的影响来综合考虑而定,应作专题论述。在此仅就其结构紧凑及润滑条件来考虑其齿数比的分配。由可知,为达到结构紧凑,加工经济,齿轮模数按卫星轮求出,采用统一模数,M= Z k + Z e′N q =整数式中N q卫星轮q的个数最后两式用以调整协调1、2、3、k之间的关系以满足要求。用此方法确定各齿数比后,再进行传动效率的计算以验算其值是否满意;否则应重新调整齿数比以满足要求。下面给出了由配齿计算程序模块单独运行时的部分配齿组。
  2. 4齿轮模数的计算及齿轮接触疲劳强度的计算可按轮齿的弯曲强度初步计算齿轮的模数。为满足设计要求,可试算齿轮对a-e, f -b, e′-q.三对齿轮模数取其最大值为统一模数,同时可对齿轮的接触强度进行计算。
  3优化方法及算例
  3. 1优化方法由于封闭式卫星齿轮传动系统的配齿及封闭式卫星齿轮传动系统的转动惯量计算的复杂性,宜采用穷举法对其进行优化设计。具体步骤是:先依据给定的总传动比进行配齿计算,然后以这些合理的配齿方案逐一计算其系统的转动惯量,从中找到转动惯量最小的配齿方案,该方案即为具有最小转动惯量的设计方案。由此应用T URBO C 2. 0语言编写了优化程序,采用C语言是因其不仅具有与FORT RAN语言一样的计算功能,且具有较强的图形处理功能,为便于实现一个完整的优化系统,故采用C语言较合适。其程序已形成一封装精美、界面良好的初步系统,并在486DX2- 66型微机上运行通过。
  3. 2算例现需设计一封闭式卫星齿轮传动减速机,要求: i= 100, N = 30kN, n= 960r/ min,试设计该减速机。

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