三環(huán)減速機為重慶鋼鐵設計研究院開發(fā)的一種新型傳動裝置 ,它突破了傳統(tǒng)減速器構思原理 ,結(jié)合了傳統(tǒng)的動軸傳動減速器與定軸傳動減速器的優(yōu)點 ,是一種新型高效的傳動裝置。該項目 1995年被聯(lián)合國世界知識產(chǎn)權組織與中國專利局聯(lián)合授予“中國專利金獎” ,國家科委將其列為“國家科技成果重點推廣計劃”項目。目前該設備已在冶金、水利、建筑等重型傳動機構上逐步采用 ,處于廣泛推廣的應用時期
三環(huán)減速器是中國科技人員發(fā)明的一種少齒差內(nèi)嚙合行星齒輪傳動裝置,其傳動原理新穎,具有傳動比大、承載能力強、結(jié)構緊湊、成本低廉和適應性廣等諸多優(yōu)點,在很多領域已得到廣泛應用。 三環(huán)傳動在足夠大的載荷作用下,實際嚙合齒數(shù)會大于理論嚙合齒數(shù),使得三環(huán)減速器中齒輪副的承載能力大大提高。我們將齒輪嚙合過程中因多齒嚙合而導致齒輪副承載能力提高的現(xiàn)象稱為多齒嚙合效應。但是目前的各減速器制造廠家在這一設計階段尚未考慮這一效應,其產(chǎn)品設計表中公布的減速器承載能力遠低于實際承載能力,造成浪費。因此,考慮三環(huán)傳動中的多齒嚙合效應對于揭示三環(huán)減速器大承載能力的本質(zhì)、提高三環(huán)減速器的承載能力、縮小設計尺寸、降低制造成本具有重要的意義。 另外,三環(huán)減速器屬于過約束機構,其受力情況比較復雜,各個構件尤其是連接部件內(nèi)齒板的變形對系統(tǒng)的力學性能會產(chǎn)生較大的影響。到目前為止,對三環(huán)減速器受力特性的研究尚不深入,對三環(huán)蝸輪蝸桿減速機力學特性的認識也不夠深刻,許多學者在對三環(huán)減速器進行理論研究時都做了一些假設,甚至是不合理的假設,這就導致了研究結(jié)果與實際情況相差較大,得出的結(jié)論也不盡相同。 針對三環(huán)減速器以上兩點的不足之處,本文將對以下兩方面進行分析: 首先,本文以三環(huán)減速器齒輪副有限元模型為研究對象,利用有限單元法對三環(huán)減速器多齒嚙合效應進行分析,得到三環(huán)減速器傳動時的實際接觸齒數(shù)、嚙合齒載荷分配以及Von Mises應力變化規(guī)律。 其次,本文計及三環(huán)減速器整機所有構件的彈性,建立三環(huán)減速器整體的有限元模型,并利用該模型進行三環(huán)減速器整機靜力學分析。計算了三環(huán)減速器一個傳動周期內(nèi)各構件的應力、變形,并與試驗結(jié)果進行了對比,驗證了有限元模型的正確性。
以單級圓柱直齒輪減速器為研究對象,運用優(yōu)化設計軟件MATLAB優(yōu)化設計了減速器,運用有限元分析軟件ANSYS對設計的主動齒輪進行了動力學模態(tài)分析,設計了滿足工作要求且體積相對較小的齒輪減速器,為齒輪傳動系統(tǒng)的最優(yōu)化設計奠定了基礎.
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