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双圆弧减速机轮齿各段弯曲应力的分布情况

编辑:正名机械发布时间:2019-06-25

      有限元计算结果的好坏,在很大程度上取决于所建立的有限元模型。双圆弧减速机轮齿的轮齿是一个空间螺旋体,按等距线描述(description)的双圆弧减速机轮齿数学模型在螺旋角不为零时存在着偏差,因而其分析(Analyse)结果也存在偏差,而任意转角位置的双圆弧减速机轮齿齿廓数学模型能准确、真实的描述双圆弧减速器轮齿齿廓曲线上的任一点。 
1构建双圆弧减速机(Retarder)轮齿模型
  有限元计算结果的好坏,在很大程度上取决于所建立的有限元模型。双圆弧轮齿的轮齿是一个空间螺旋体,按等距线描述(description)的双圆弧减速机(Retarder)轮齿数学模型在螺旋角不为零时存在着偏差,因而其分析(Analyse)结果也存在偏差,而任意转角位置的双圆弧减速机轮齿齿廓数学模型能准确、真实的描述双圆弧减速器轮齿齿廓曲线上的任一点。因此本文将参考文献<1>当中的各段齿廓曲线方程进行整理,统一形式将参考文献<2>当中的齿面方程进行整理,统一形式式中:θ为各段齿廓曲线的渐开线摆角;δ为减速机轮齿转角)2 0建立曲线
  ①草绘齿顶圆、基本刀具轮廓曲线(Curve);
  ②在关系中输入基本参数(parameter),再根据刀具基本尺寸得到其他参数;
  ③用方程在基准坐标系中分别建立减速器轮齿端面齿根、凹齿、齿腰、凸齿,各段齿廓曲线中,θ的取值范围(Value range)参见文献<1>。
  ④令θ值为定值,0≤t≤1.0,用方程建立齿顶或齿根沿z方向的脊线曲线。
  建立实体
  ①按减速器轮齿宽度用齿顶圆拉伸成减速器轮齿毛坯。在齿坯两端面分别捕捉各齿廓曲线,交截后形成端面单齿槽曲线。以端面单齿槽曲线为第一方向,脊线为第二方向,控制(control)设为按段,构成单齿边界曲面。
  ②将上述单齿边界曲面绕轴阵列形成全部齿面,用关系约束齿间角为360/z,阵列数量为z.
  以单齿边界曲面实体化切减,经参照阵列,完成齿制作。最后,只需修改基本参数(parameter)便可以迅速再生成所需的双圆弧减速器轮齿。
  2双圆弧减速机(Retarder)轮齿弯曲应力的有限元分析(Analyse)
  在GOOGLE PRo/E ;关系 ;中修改参数(parameter),构建一个齿数z=18、模数m=3、螺旋角=20°的双圆弧减速器轮齿模型,利用Pro/E中Mechaniea模块的有限元分析(Analyse)功能,对该模型进行有限元分析。行星齿轮减速机相对其他减速机,行星减速机具有高刚性,高精度(单级可做到1分以内),高传动效率(单级在97%-98%),高的 扭矩/体积比,终身免维护等特点。由于计算机容量及速度的限制(limit),仅取减速器轮齿的四个齿作为研究(research)对象。以刚性约束减速器轮齿模型内孔的六个自由度,忽略键槽对减速器轮齿应力的影响(influence),将载荷直接以压力方式方法加载到轮齿的一侧齿面上,载荷大小设为10Mpa.采用自动划分网格,使用MultiDPass Adaptive,将多项式的最高次数设为9,收敛精度设为5%。最后得到减速器轮齿的有限元分析模型如所示。
  3双圆弧减速器轮齿各段折叠应力的分布情况
  执行有限元分析(Analyse)后,可得到该双圆弧减速机(Retarder)轮齿的折叠应力云图。行星齿轮减速机又称为行星减速机,伺服减速机。在减速机家族中,行星减速机以其体积小,传动效率高,减速范围广,精度高等诸多优点,而被广泛应用于伺服电机、步进电机、直流电机等传动系统中。其作用就是在保证精密传动的前提下,主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。由双圆弧减速机轮齿在实际使用中常见的失效形式可知,双圆弧减速器轮齿的齿根和齿腰是它的危险区域,凹齿相对于凸齿来说,也算是脆弱部位,故本文从这三处着手,对齿根、凹齿和齿腰齿廓曲线(Curve)的弯曲应力进行研究(research)。将轮齿两侧的应力值输出到Excel中,再利用这些数据绘出图表,如3、4所示。
  由2弯曲应力云图的分布及3和4弯曲应力数值的大小可知,压应力比拉应力要大。齿轮减速电机1、R系列同轴式斜齿轮减速机结合国际技术要求制造,具有很高的科技含量2、节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达132KW; 3、能耗低,性能优越,减速机效率高达95%以上;4、振动小,噪音低,节能高;5、选用优质锻钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表面经过高频热处理;6、经过精密加工,确保轴平行度和定位轴承要求,形成斜齿轮传动总成的减速机配置了各种类电机,组合成机电一体化,完全保证了产品使用质量特性。
  再比较和,还可以得出如下结论:压应力与拉应力沿整个齿廓曲线的变化规律(rhythmical)是一致的;整个齿廓最大应力发生在齿根,其位置接近齿根与凹齿的交界处;凹齿最大应力发生在与齿根的交点处;齿腰最大应力虽然比凹齿、齿根的最大应力小,但其应力有突变现象,突变点在齿腰曲线长度的约2/3处;凹齿与齿腰的交点处应力最小。

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