行星齒輪減速器介紹及其優(yōu)化方法

1、第一部分：減速器歷史發(fā)展介紹減速器技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，成熟于20世紀(jì)80年代。在減速器發(fā)展初期，產(chǎn)品以高可靠性，高速化， 低噪聲和小型化為目標(biāo)，開發(fā)出一系列技術(shù)：功率分支技術(shù)、硬齒面技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)等等。在80年代，各項(xiàng)技術(shù)在國外都逐漸成熟，硬齒面技術(shù)使得硬齒面齒輪的綜合承載能力達(dá)到普通齒輪的35倍，精度不低于6級(jí)，且重量有所減輕，傳動(dòng)噪聲低等目標(biāo)也得到較好的實(shí)現(xiàn)。功率分支技術(shù)主要應(yīng)用于行星齒輪減速器中，該技術(shù)的核心是均載。在通用的減速器中，普遍采用的技術(shù)主要是硬齒面技術(shù)和模塊化技術(shù)。模塊化技術(shù)主要是針對(duì)規(guī)模效益而制定的，在保證高性能的前提下，減少零件的種類，從而達(dá)到批量生產(chǎn)的

2、目的。在基本規(guī)格的零件種類上可以進(jìn)行變型設(shè)計(jì)，從通用的系列中派生出一些專用系列，擴(kuò)大使用范圍。減速器發(fā)展的促進(jìn)因素主要有：齒輪材料和熱處理技術(shù)的水平提高、箱體的剛度和加工精度提高、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、軸承的壽命和質(zhì)量的提高、理論知識(shí)完善、潤滑油的質(zhì)量提高等等。在國內(nèi)，改革開放后，積極汲取國外的先進(jìn)技術(shù)并引進(jìn)加工設(shè)備，使得我國在齒輪加工方面有了大幅度的進(jìn)步，得到了高精度，高速并可用于大功率裝置的齒輪，這為我國的減速器的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。自20世紀(jì)80年代末開始，我國在減速器方面大幅度發(fā)展，完成了許多減速器標(biāo)準(zhǔn)的制定，并同時(shí)自主研制了許多新型的減速器，直到20世紀(jì)90年代中后期，我國基本上實(shí)現(xiàn)了通用

3、減速器的革新。硬齒面技術(shù)也逐漸應(yīng)用于部分減速器，使得減速器的體積和質(zhì)量有明顯的減小，在可靠性、使用壽命等各項(xiàng)性能方面都有了大幅度的提高，使得主機(jī)的水平也有所提高，對(duì)機(jī)械行業(yè)起了促進(jìn)發(fā)展的作用。 在20世紀(jì)90年代中后期，國外在減速器方面有有所創(chuàng)新，在模塊化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了在外觀質(zhì)量、承載能力、總體水平各方面的提高。我國在應(yīng)對(duì)技術(shù)差距時(shí)，采用了以下對(duì)策：1.國內(nèi)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)向國際最先進(jìn)的水平看齊，盡快研發(fā)適應(yīng)21世紀(jì)的新時(shí)代產(chǎn)品，完成技術(shù)上的突破2.在新齒形和新結(jié)構(gòu)的研發(fā)、推廣上發(fā)力，爭取研制出成本較低，承載能力又好的產(chǎn)品3.大力發(fā)展行星齒輪減速器技術(shù)4.控制好減速器的質(zhì)量問題，在材料熱處理

4、，裝配試驗(yàn)等各加工環(huán)節(jié)入手，提高現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量5.在外觀設(shè)計(jì)和涂漆水平上進(jìn)行提高6.在配套裝置的質(zhì)量上進(jìn)行加強(qiáng)第二部分：減速器現(xiàn)狀介紹國外減速器發(fā)展現(xiàn)狀：在新技術(shù)革命的促進(jìn)下，國外的減速器技術(shù)在20世紀(jì)70-80年代的得到了大幅度的發(fā)展，目前主要丹麥、德國和日本的減速器處于領(lǐng)先，其減速器在制造工藝和材料方面有很大的優(yōu)勢。當(dāng)今國外的減速器發(fā)展方向主要是：小體積、大功率、大傳動(dòng)比、高使用壽命和高機(jī)械效率。這就要求在提高工藝水平和材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和原理上不斷進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新，平動(dòng)傳動(dòng)原理就是成果之一。另一個(gè)重要的發(fā)展方向是減速機(jī)與電動(dòng)機(jī)的一體化，該方向的研究成果已經(jīng)成功投入產(chǎn)品生產(chǎn)。減速器在我

5、國的發(fā)展趨勢:減速器技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其設(shè)計(jì)與制造技術(shù)目前在一定程度上可以代表一個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展水平。我國有必要繼續(xù)大力發(fā)展減速器及其基礎(chǔ)件齒輪技術(shù)，并且在改革開放的基礎(chǔ)上，越來越多的跨國公司進(jìn)入中國市場，這必然會(huì)促進(jìn)中國的零部件結(jié)構(gòu)的調(diào)整。目前世界范圍內(nèi)減速器的普遍發(fā)展趨勢為：六高、二低、二化。六高即：高可靠性、高速度、高傳動(dòng)效率、高齒面硬度、高承載能力和高精度；二低即：低成本、低噪聲；二化即多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化。第三部分：減速器現(xiàn)狀分析針對(duì)齒輪減速機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的分析:齒輪減速器是減速器中最為重要的一種，也是制約我國機(jī)械作業(yè)的基礎(chǔ)件之一。我國制造車輛齒輪和工業(yè)齒輪的骨干企業(yè)有200多家，專家

6、預(yù)測2020年中國的機(jī)械有望超越一部分發(fā)達(dá)國家，所以在齒輪工業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)的制定上必須立足于21世紀(jì)國際先進(jìn)，從而適應(yīng)全球性的工業(yè)競賽。目前我國的減速器發(fā)展不是很顯著，主要是生產(chǎn)制造模式?jīng)]有發(fā)生較大改變，應(yīng)該向國外的同行學(xué)習(xí)，更多的依靠技術(shù)、資金、管理等，從而力爭與國外產(chǎn)品抗衡。國外的減速器一些知名的廠商已經(jīng)擁有一百多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，目前最大的供應(yīng)商就是西門子公司的FLENDER減速機(jī)，其在制造和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有很深的研究。包括我國的硬齒面減速機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)都來自西門子公司。國外的減速器應(yīng)用廣泛，并且制造生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)也比國內(nèi)高，國內(nèi)目前的通用標(biāo)準(zhǔn)系列有數(shù)百個(gè)，但是和國外相比仍有較大差距，其突出問題就是管理

7、水平低、工藝創(chuàng)新少喝開發(fā)能力弱。目前在重型機(jī)械裝備市場，減速機(jī)的需求量很大，主要用途是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。第四部分：行星齒輪減速器的相關(guān)介紹齒輪減速機(jī)是應(yīng)用數(shù)量最多的一類減速機(jī)，而行星齒輪減速機(jī)又是其中較為普遍的一類產(chǎn)品。行星齒輪傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞功率大、承載能力高；（2）傳動(dòng)比大，可以達(dá)到幾千，不過傳動(dòng)效率會(huì)變低；（3）傳動(dòng)效率高；（4）傳動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)；正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，所以行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)在我國得到了快速的發(fā)展，得到了廣泛的應(yīng)用，目前其產(chǎn)品種類豐富，承載能力等性能也基本都達(dá)到了國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。不過目前大多的廠家是仿制國外同類產(chǎn)品

8、，我國仍應(yīng)大力進(jìn)行齒輪減速機(jī)的改革創(chuàng)新，早日完成高新技術(shù)的轉(zhuǎn)型。行星減速機(jī)（planetary reducer）是一種用途廣泛的工業(yè)產(chǎn)品，其性能優(yōu)良，可與其它軍品級(jí)減速機(jī)產(chǎn)品相媲美，但它卻有著工業(yè)級(jí)產(chǎn)品的價(jià)格，行星減速機(jī)目前廣泛在華東地區(qū)、華北地區(qū)，被應(yīng)用于廣泛的工業(yè)場合。其中行星齒輪減速器中的行星齒輪的套數(shù)和回程間隙是兩個(gè)非常重要的參數(shù)。行星齒輪的套數(shù)。因 一套行星齒輪往往無法滿足所需求的較大的傳動(dòng)比，經(jīng)常需要2套或者3套來滿足工作所需的較大的傳動(dòng)比的要求.這就增加了行星齒輪的數(shù)量，因此2級(jí)、3級(jí)減速機(jī)的長度增加，傳動(dòng)效率會(huì)下降?；爻涕g隙：輸出端被固定， 輸入端進(jìn)行順時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，輸

9、入端將產(chǎn)生額定扭矩+-2%的扭矩，此時(shí)減速機(jī)輸入端會(huì)有一個(gè)微小的角位移，該角位移就是回程間隙.單位是"分"。也可稱之為背隙。行星齒輪結(jié)構(gòu)隨著減速機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，減速機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，行星減速機(jī)作為其中的一種工業(yè)產(chǎn)品，并且是比較重要的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)是由一個(gè)內(nèi)齒環(huán)緊密結(jié)合于箱體上，在環(huán)齒中心處是一個(gè)使用外部動(dòng)力所驅(qū)動(dòng)的太陽齒輪，兩者之間是一組由三顆齒輪等分組合于托盤上的行星齒輪組，該組行星齒輪由出力軸、內(nèi)齒環(huán)及太陽齒支撐著；當(dāng)外界動(dòng)力驅(qū)動(dòng)太陽齒時(shí)，行星齒輪依循著內(nèi)齒環(huán)之軌跡沿著中心公轉(zhuǎn)，且本身自轉(zhuǎn)，行星齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)出力軸旋轉(zhuǎn)從而輸出動(dòng)力。利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，可減速電

10、機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大輸出轉(zhuǎn)矩。行星減速機(jī)在通用的傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的減速機(jī)機(jī)構(gòu)中，屬精密型減速機(jī)，其減速比可以精確到0.1轉(zhuǎn)-0.5轉(zhuǎn)/分鐘。行星減速器的內(nèi)部齒輪采用20CrMnTi滲碳淬火并且磨齒具有使用壽命長、體積小、承載能力高、重量輕、性能安全、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低、速比大、輸出扭矩大、效率高的特點(diǎn)。兼具功率分流和多齒嚙合獨(dú)用的特性。行星齒輪減速器是一種具有廣泛通用性的新型減速機(jī)，其最大輸入功率可達(dá)104kW?？梢詮V泛適用于醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、起重運(yùn) 輸、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、輕工紡織、冶金、礦山、石油化工、兵器和航空航天等方面。第五部分:關(guān)于行星齒輪減速器的優(yōu)化方法：

11、在以往的行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)過程中，其優(yōu)化方法多種多樣，下面就其中主要的幾種加以介紹：一可以采用UG針對(duì)減速器進(jìn)行三維建模，得到行星齒輪減速器的實(shí)體模型，然后將模型導(dǎo)入ADAMS軟件中進(jìn)行分析，在重力因素不同的條件下得到不同的運(yùn)動(dòng)仿真分析結(jié)果，比較不同情況下齒輪嚙合力的大小，從而進(jìn)行分析得到所需的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，此仿真過程中齒輪的轉(zhuǎn)速也是也是自變量之一，在不同的轉(zhuǎn)速下要分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。UG強(qiáng)大的建模能力和ADAMS專業(yè)的仿真能力，還有UG和ADAMS的接口的完美配合，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性得到保證。在用UG繪制零件并裝配后，需要對(duì)減速器整體進(jìn)行間隙干涉檢查，保證解雇設(shè)計(jì)的合理

12、性。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，轉(zhuǎn)速相同的情況下，重力越大則齒輪嚙合力幅值越大。最后可以得到結(jié)論：行星齒輪減速器在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，重力影響因素對(duì)齒輪嚙合力的影響較大。二行星齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)：對(duì)于行星齒輪減速器，最關(guān)鍵的就是其傳動(dòng)比的分配，所以優(yōu)化行星齒輪減速器可以主要針對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行優(yōu)化分配。齒輪減速器的應(yīng)用十分廣泛，其傳動(dòng)效率高，輸出的扭矩、減速比較大，可靠性優(yōu)良。針對(duì)多級(jí)行星齒輪減速器，一般主要的設(shè)計(jì)參數(shù)有：模數(shù)，螺旋角，齒數(shù)，齒寬，各級(jí)傳動(dòng)比。（一）確定設(shè)計(jì)要求（二）建立目標(biāo)函數(shù)，并確定設(shè)計(jì)變量以齒輪的失效形式為目標(biāo)函數(shù)的結(jié)果針對(duì)行星齒輪減速器建立相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，經(jīng)過試驗(yàn)可得，內(nèi)齒輪的齒面先于外齒

13、輪齒面出現(xiàn)點(diǎn)蝕破壞現(xiàn)象，故選擇內(nèi)齒輪的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。行星齒輪減速器傳動(dòng)比優(yōu)化分配的原則是在滿足各級(jí)傳動(dòng)強(qiáng)度的前提下，齒輪的外輪廓尺寸達(dá)到最小。根據(jù)這一分配原則，我們可以用各級(jí)齒輪的內(nèi)齒輪體積之和建立所需的目標(biāo)函數(shù)。體積之和最小的設(shè)計(jì)參數(shù)就是所需的最優(yōu)傳動(dòng)比。約束條件的確立：考慮到總傳動(dòng)比要求、低級(jí)傳動(dòng)比要求、齒輪承載能力的要求、裝配條件的要求，分別建立對(duì)應(yīng)的約束函數(shù)，聯(lián)立接觸所需解。同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)齒輪間的平穩(wěn)傳動(dòng)，所以還要有各級(jí)齒數(shù)互質(zhì)的要求。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速增加后，齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性變差，所以選擇各級(jí)內(nèi)齒輪的齒數(shù)時(shí)，所選質(zhì)數(shù)盡量不要大于100，大于100以后對(duì)機(jī)床的調(diào)整將會(huì)變得困難。（三）數(shù)學(xué)模型的建

14、立及其優(yōu)化的結(jié)果應(yīng)用以上條件可以得到七個(gè)不等式以及三個(gè)等式，對(duì)于這幾個(gè)方程求解可以得出優(yōu)化解，經(jīng)最后核對(duì)，傳動(dòng)比誤差滿足規(guī)定的齒輪傳動(dòng)誤差要求，計(jì)算得到優(yōu)化方案比原來的相關(guān)參數(shù)體積減少了14.28% 結(jié)論：通過內(nèi)齒輪體積之和為目標(biāo)函數(shù)的方法，可以建立行星齒輪減速器的數(shù)學(xué)模型，從而進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)獲得最小外輪廓的行星齒輪減速器的優(yōu)化分配傳動(dòng)比方案。三以減速器體積最小為優(yōu)化目標(biāo)，通過齒輪強(qiáng)度要求及其他條件作為約束，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立模型。齒數(shù)，模數(shù)都是均勻離散變量；變位系數(shù)及齒寬都是連續(xù)型變量，所以針對(duì)行的提出適用于兩者的均勻離散化數(shù)學(xué)方法，進(jìn)行對(duì)優(yōu)化過程的處理。同時(shí)可以采用搜索優(yōu)化的方法，

15、在此基礎(chǔ)上通過探討，并運(yùn)用混合離散復(fù)合形方法。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明此方法可以較為方便的獲得所需的優(yōu)化結(jié)果。優(yōu)化設(shè)計(jì)的首要問題是建立數(shù)學(xué)模型，在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上對(duì)其分析并不斷地迭代處理，從而最終得到最優(yōu)解。一次一個(gè)優(yōu)秀的數(shù)學(xué)模型至關(guān)重要，他需要能正確及時(shí)的反應(yīng)實(shí)際附加條件下的實(shí)際物體的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。對(duì)于行星齒輪減速器常規(guī)的計(jì)算可以得到普遍可行的方案，但是在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要的不只是運(yùn)行的可靠性，還有其他諸多要求需要滿足。對(duì)于行星齒輪減速器應(yīng)用的方方面面而言，其主要應(yīng)用領(lǐng)域在汽車、航空、工程器械等領(lǐng)域，其體積是其應(yīng)用過程中不可避免的一個(gè)重要因素，往往我們想要得到更小的體積。這樣可以達(dá)到節(jié)約材料、節(jié)省

16、空間、減小質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。建立目標(biāo)函數(shù)：行星齒輪減速器整體的尺寸由其各部分體積共同決定，所以想要得到行星齒輪減速器整體的尺寸，計(jì)算太陽輪及各行星輪的體積之和就可以得到。所以選擇太陽輪及各行星輪的體積之和為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行分析建模。建模過程中設(shè)計(jì)變量的選擇：一般齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)由齒寬、模數(shù)、變位系數(shù)、齒數(shù)等組:成，由配齒條件和工藝要求分析得到行星齒輪的個(gè)數(shù)，不作為變量進(jìn)行分析。約束條件的選擇：齒面接觸強(qiáng)度：以外嚙合的齒輪副的接觸強(qiáng)度條件用作為太陽輪及各行星輪的體積之和的設(shè)計(jì)約束條件之一。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：參照相同的材料和熱處理工藝，可以得到齒根彎曲強(qiáng)度最弱的齒輪，針對(duì)該齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，構(gòu)成約束條件。 重

17、合度建立約束條件 通過控制重合度，可以使得齒輪的傳動(dòng)保證連續(xù)、平穩(wěn)，同時(shí)可以避免沖擊過大，所以重合度可以作為約束條件之一，成為建立模型的約束條件。其他條件還有：最小齒頂厚度約束條件、齒輪嚙合角的約束、變位系數(shù)的約束等條件，分別有對(duì)應(yīng)的太陽輪與行星輪、行星輪與內(nèi)齒圈的嚙合角、變位系數(shù)可以得到約束方程。數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化根據(jù)相關(guān)的機(jī)械理論和對(duì)應(yīng)的優(yōu)化方法，結(jié)合已有的約束條件建立行星齒輪減速器的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。該數(shù)學(xué)模型根據(jù)已知共有21個(gè)參數(shù)約束條件，圍繞5個(gè)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行約束，最終確定一個(gè)目標(biāo)函數(shù)。優(yōu)化方法介紹：通過前面的計(jì)算可以知道，本行星齒輪減速器的數(shù)學(xué)模型建立過程是通過多個(gè)約束條件和離散、連續(xù)變量確

18、立的目標(biāo)函數(shù)，最重要求解的還是一個(gè)離散變量優(yōu)化的過程，這里采用離散復(fù)合形方法、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)搜索方法等方法相互借鑒結(jié)合，最終形成了混合離散復(fù)合形方法，應(yīng)用此方法對(duì)原模型進(jìn)行優(yōu)化，從而得到最優(yōu)的數(shù)學(xué)模型，解出最優(yōu)解。該方法是使用給定一些初始點(diǎn)的情況下，通過比較迭代的方法，移動(dòng)給出的離散點(diǎn)，使得各點(diǎn)想最優(yōu)點(diǎn)的位置移動(dòng)，最后得到滿足一定收斂條件的一組最優(yōu)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，建立最優(yōu)數(shù)學(xué)模型。最后，通過具體的實(shí)驗(yàn)操作，采取一組具體的齒輪參數(shù)進(jìn)行建立模型，同時(shí)得到最終的設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)過計(jì)算可知進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后的體積比原來減少了46. 4%。實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明該優(yōu)化設(shè)計(jì)可靠可行。四行星齒輪減速器管飯應(yīng)用于化工、采油、紡織、冶金等工

19、程機(jī)械上。其使用工況往往復(fù)雜惡劣，所以針對(duì)其工作條件，需要減速器本身具有高可靠性，高壽命，大功率，體積小等特點(diǎn)。一般可以得到三個(gè)條件，作為構(gòu)建優(yōu)化模型的約束：傳動(dòng)比條件、鄰接條件、同心條件、裝配條件。傳動(dòng)比條件：行星齒輪減速器傳動(dòng)比可以根據(jù)各級(jí)齒輪參數(shù)表示出來。鄰接條件：為起提高機(jī)構(gòu)承載能力作用，需在太陽輪和內(nèi)齒圈之間添加多個(gè)均勻布置的行星輪，這樣可同時(shí)減小機(jī)構(gòu)的尺寸，并同時(shí)可以通過均勻布置行星輪達(dá)到力學(xué)的平衡。這里存在一個(gè)問題就是如何保證相鄰的兩個(gè)行星輪之間不能發(fā)生碰撞。兩行星輪之間的最小距離就是所謂的鄰接條件，兩行星輪之間的最小間隙值取決于行星齒輪減速器運(yùn)行期間的冷卻條件，還有就是在齒輪間

20、相互嚙合時(shí)，齒間潤滑油的攪動(dòng)損失。同心條件：在行星齒輪減速器的工作過程中，其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是輸入的軸線和輸出的軸線是同一軸線。各行星輪的旋轉(zhuǎn)軸線和中心輪的軸線重合可以保證各級(jí)齒輪之間的正確嚙合，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的可靠性。其幾何表示就是中心輪和所有各個(gè)行星輪之間的中心距都相等。裝配條件：裝配條件是在有多個(gè)行星輪的時(shí)候需要滿足的一個(gè)幾何關(guān)系，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)行星輪與中心輪的裝配關(guān)系確定以后，其他的行星輪和中心輪之間必須滿足一定的裝配關(guān)系才能讓行星齒輪減速器正常準(zhǔn)確的運(yùn)行，即第一個(gè)行星齒輪和中心輪的中心距固定下來以后，其他的行星輪和中心輪的中心距也就確定下來了，和第一個(gè)中心距相等。還有就是兩相鄰行星齒輪所夾的中心角

21、在第一個(gè)行星輪確定以后轉(zhuǎn)配過程就可以直接計(jì)算得到并應(yīng)用于裝配過程，來保證裝配的可靠性。建立行星齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)變量的確定：行星齒輪個(gè)數(shù)確定，各輪的齒數(shù)，齒寬，模數(shù)等待定，這些變量決定了行星齒輪減速器的體積。這里太陽輪的齒數(shù)是獨(dú)立的變量。目標(biāo)函數(shù)的確定：優(yōu)化目標(biāo)是使得行星齒輪減速器在承受相同載荷的情況下，達(dá)到體積最小。其中載荷、工作條件、齒輪材料都已知的前提下，進(jìn)行太陽輪和行星輪的體積之和的計(jì)算。建立約束條件：齒面接觸強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度、模數(shù)大于 2 mm等。優(yōu)化方法的選擇：采用離散變量的組合型法，因?yàn)樾枰獌?yōu)化的變量是離散的變量。最后經(jīng)過優(yōu)化計(jì)算可以得到所需要的結(jié)論。五行星齒輪減速

22、器系統(tǒng)傳動(dòng)精度的分析與研究行星齒輪減速器在傳動(dòng)精度方面必須得到保證，如果不能保證傳動(dòng)精度，那么齒輪的輸出就不能保證，得到的運(yùn)動(dòng)就并不是我們想要的。齒輪傳動(dòng)的精度影響因素主要有側(cè)隙和裝配、制造、彈性變形、溫度變化引起的變形等之間數(shù)學(xué)關(guān)系等兩個(gè)方面。這里針對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行數(shù)學(xué)上的定量分析，得到一個(gè)解決方案，根據(jù)所得結(jié)果可以在設(shè)計(jì)行星齒輪減速器確定設(shè)計(jì)參數(shù)過程中，提供一個(gè)可供參考的衡量標(biāo)準(zhǔn)。行星齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)配合緊湊、工作載荷較大，在艦船、汽車、自行火炮、航空等工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，我國之前一直處于運(yùn)動(dòng)和仿形設(shè)計(jì)階段，目前應(yīng)對(duì)我國航空的高端機(jī)械工程領(lǐng)域的大力發(fā)展趨勢，這些已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)制

23、造上的需要。在精度控制上，必須加快進(jìn)入動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的研究方法階段，從而實(shí)現(xiàn)在加工精度上的提高。系統(tǒng)精度的分析:影響傳動(dòng)精度的誤差主要有兩種，一種是回程誤差，另一種是傳動(dòng)誤差（單向）。目前在行星齒輪減速器的制造過程中主要是針對(duì)回程誤差進(jìn)行改進(jìn)，這里重點(diǎn)研究回程誤差。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言，回程誤差是各級(jí)齒輪傳動(dòng)的回程誤差疊加得到，因此研究回程誤差要從各級(jí)齒輪的回程誤差來進(jìn)行。各級(jí)齒輪副的回程誤差主要有三種：（1）固有誤差:齒輪加工過程中的誤差，是齒輪回程誤差的主要來源，具體有齒輪的齒寬，齒厚等，這個(gè)誤差是不可避免的，所有的齒輪中都會(huì)存在。（2）裝置誤差：在行星齒輪減速器裝配過程中產(chǎn)生的誤差，主要有齒輪與軸

24、，軸與軸承，箱體之間的裝配誤差，這些誤差中最大的就是中心距偏差，此誤差在在精密齒輪傳動(dòng)要重點(diǎn)考慮（3）其他誤差：這類誤差是在行星齒輪減速器的運(yùn)行過程中，由于溫升和彈性變形引起的的，這類誤差在采取措施后可避免?；爻陶`差的定量分析回程誤差主要包含兩個(gè)方面：（1）齒輪圓周側(cè)隙和回程誤差之間的聯(lián)系：圓周的側(cè)隙為線性值，回程誤差為角度值，兩者前者為固定值， 后者隨著分度圓的半徑改變，所以當(dāng)圓周側(cè)隙換算到各軸的回程誤差值不同，所以一般規(guī)定選擇換算到從動(dòng)軸。（2）行星齒輪側(cè)隙與回程誤差的聯(lián)系：行星齒輪減速器由多個(gè)行星齒輪、太陽輪、內(nèi)齒圈和傳動(dòng)軸組成，其中將各級(jí)行星齒輪的回程誤差折算到太陽輪上，然后統(tǒng)一計(jì)算。

25、回程誤差的計(jì)算主要可以總結(jié)為兩個(gè)綜合式的計(jì)算：（1）行星齒輪回程誤差的綜合式：在太陽輪作為輸出，內(nèi)齒圈被固定，行星齒輪作為輸出的情況下，一般先將回程誤差折算到太陽輪的回程誤差上，求出太陽輪的回程誤差后，在考慮溫升，州的受扭矩變形情況。（2）行星齒輪傳動(dòng)鏈的回程誤差的綜合式：該回程誤差其實(shí)就是各級(jí)行星齒輪的回程誤差之和，在計(jì)算的過程中要考慮各級(jí)行星齒輪的實(shí)際情況，根據(jù)其固有參數(shù)，計(jì)算分配相應(yīng)的修正系數(shù)，通過修正系數(shù)把各級(jí)的行星齒輪的回程誤差累加起來，疊加到一根傳動(dòng)軸上，然后針對(duì)這一根傳動(dòng)軸進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，最后得到傳動(dòng)鏈的回程誤差。減小回程誤差的相關(guān)措施：（1）針對(duì)行星齒輪減速器的某些零部件進(jìn)行精

26、密加工，使其達(dá)到較高的精度，或者對(duì)直接的整個(gè)傳動(dòng)鏈進(jìn)行高精度加工。（2）針對(duì)回程誤差的計(jì)算綜合式可得，應(yīng)用優(yōu)化辦法合理的分配各級(jí)行星齒輪的回程誤差，達(dá)到整體回程誤差最小的效果。這種辦法，不會(huì)使得生產(chǎn)成本增加，故應(yīng)用該方法。使用該方法就是按照修正系數(shù)的大小，調(diào)整各部分的行星齒輪的回程誤差，在這里末級(jí)的行星齒輪回程誤差所占的比例較大，所以一般要優(yōu)先調(diào)節(jié)末級(jí)齒輪副的回程誤差，使其減小，其它級(jí)數(shù)按此依次進(jìn)行。結(jié)論：對(duì)齒輪的精度有所影響的誤差來源中，主要是來源于兩大類誤差：固有誤差和裝置誤差。其中固有誤差來自于齒輪本身，這類誤差不可避免。另外一種誤差裝置誤差來源于安裝過程中的各個(gè)構(gòu)件之間的位置安裝不合理

27、，主要有間隙誤差、偏心誤差和箱體誤差。對(duì)于這三種誤差，間隙誤差可以使得回程誤差變大或變小，但是安裝完畢后，間隙誤差對(duì)于回程誤差的影響就完全確定；偏心誤差主要是指安裝中軸和齒輪之間軸線不一致引起的，不易消除，只能通過嚴(yán)格控制各配合處的安裝來控制；箱體誤差和偏心誤差相似也要嚴(yán)格控制安裝過程。此外還有因溫度變化和彈性變形引起的變形誤差，不過此類誤差對(duì)回程誤差的影響比較小，此種誤差可以通過增加齒輪軸的剛度來減小對(duì)回程誤差的影響。各級(jí)行星齒輪對(duì)回程誤差的影響大小不同，一般是末級(jí)最大，直到輸入級(jí)逐級(jí)減小，所以減小回程誤差的有效辦法就是優(yōu)先控制末級(jí)及其臨級(jí)的回程誤差，可以最大化的調(diào)節(jié)減小回程誤差。傳動(dòng)比則是

28、對(duì)傳動(dòng)鏈回程誤差影響較大，且傳動(dòng)比對(duì)傳動(dòng)鏈的回程誤差的影響在某一值后開始減弱，可以通過增大各級(jí)傳動(dòng)比和減小傳動(dòng)鏈的級(jí)數(shù)來減小傳動(dòng)鏈回程誤差，傳動(dòng)比不可大，受到體積的限制。六2K -H型行星齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)及其 CAD系統(tǒng)建立行星齒輪減速器的優(yōu)化模型，從而依據(jù)所定的目標(biāo)函數(shù)，討論設(shè)計(jì)新參數(shù)所涉及的模糊化因素，在研究過程中采取CAD這個(gè)有效的工具，利用其為特征產(chǎn)品所提供的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和裝配圖消隱技術(shù)。我國在CAD應(yīng)用的方面還有很大的提升空間，和國外同類技術(shù)相比還有一定的差距，尤其是在航天機(jī)器人、車輛物流系統(tǒng)等方面不斷的對(duì)機(jī)械產(chǎn)品提出更高要求的前提下，我們更是要加快CAD系統(tǒng)的研制和減速器的優(yōu)化課題。應(yīng)該結(jié)合我國國情加快建設(shè)參數(shù)化繪圖系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)用其實(shí)現(xiàn)對(duì)行星齒輪減速器的機(jī)構(gòu)優(yōu)化問題。CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)行星齒輪減速器的步驟是：總體設(shè)計(jì)：行星齒輪減速器的類型的確定，各部分傳動(dòng)比的分配等工作優(yōu)化部分的設(shè)計(jì)：對(duì)行星齒輪減速器進(jìn)行的模糊化的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并確定目標(biāo)函數(shù)為行星齒輪減速器的最小體積結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：根據(jù)應(yīng)用場合確定輸入輸出相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行各部分零件的形狀和尺寸的設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)模擬：利用CAD系統(tǒng)利用設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，得到行星齒輪減速器能不能正常工作，判斷是否會(huì)發(fā)生干涉和各部分的齒輪嚙合