RPG行星减速器齿面应力均化分析.pdf

2015年3月
机械设计与制造工程
第44卷第3期
Machine Design and Manufacturing Engineering
Vol 44 No.3
DOI:10.3969/j.issn.2095-509X.2015.03.018
RPG行星减速器齿面应力均化分析
孔霞,蔡云龙
(江苏泰隆减速机股份有限公司,江苏泰兴225400)
摘要:为避免RPG行星减速器因齿面应力分布不均导致的齿面接触应カ增加、齿根弯曲强度下
降、行星轮轴承受力不均等问题,以RPG39-50型行星减速器为例,利用有限元方法,构建该型减
速器的系统柔性模型,依托行星排框架、行星轮销轴、行星轮轴承及输出排齿轮等关鞬结构件的
变形分析,进行了针对性的齿面优化修形,从而实现了齿面应力均化,有效提高了该齿轮系统的
寿命与可靠性
关键词:RPG;行星减速器;应力均化;齿面修形;有限元法
中图分类号:TH132.4
文献标识码:A
文章编号:2095-509X(2015)03-0079-04
RPG行星减速器是一种大功率、低速、大扭矩
输出的专用减速器,该减速器传递功率可达
3150kW,峰值输岀扭矩可达3800kN?m1。该
减速器的结构,采用了一级定轴齿纶串联两级行星
行星排
齿轮的传动形式2。由于RPG行星减速器的输出
级为标准的NGW行星传动,在输出大扭矩时,行
行星排2
星排框架、行星轮销轴、行星轮轴承及输出排齿轮
等结构件容易产生变形,不可避免地造成齿面偏
斜齿轮组
载、齿面接触应力增加、齿根弯曲强度下降、行星轮
轴承受力不均等不利因素3-,因此对齿面进行优
化修形,实现齿面应力均化,就成为提高齿轮系统
图1RPG行星减速器结构图
寿命与可靠性的可行性。
表1RPG39-50行星减速器疲劳分析结果
1基本强度分析
疲劳安全系数
静载安全系数
RPG行星减速器的结构如图1所示。造成
部件名称
弯曲强度接触强度弯曲强度接触强度
RPG行星传动系统疲劳失效的主要诱因为扭矩载
太阳轮3.16771.73597.39282.1475
荷值和疲劳循环次数,而转速对疲劳失效的影响则
行星轮12.43181.99816.81402.2014
可以忽略不计。为实现RPG行星减速器高可靠
行星轮22.44221.98236.843
2.1840
性的设计,应首先对其疲劳强度进行初步分析。不
行星轮32.46181.95876.89792.1580
失一般性,本文以RPG39-50型减速器为分析对
行星轮42.46331.95966.90202.1590
象,利用有限元方法对其输出排齿轮系统进行疲劳
行星轮52.44611,98436.85382.1862
强度分析?。分析中以峰值扭矩作为载荷边界条
齿
4.12273.33438.53823.8111
件,其数值取3800kN?m,以无限寿命作为齿轮循
环条件,其数值取107次,分析结果见表
2系统变形分析
从初步分析结果可知,输出排齿轮系统有足够
表1给出的疲劳分析结果是在忽略系统各
的承载能力,满足减速器功率、扭矩等功能需求。结构件变形的基础上得到的。由于输出级的NGW
收稿日期:2015-01-29
作者简介:孔霞(1971-),女,江苏泰兴人,江苏泰隆减速机股份有限公司高级工程师,主要研究方向为现代机械传动设计与创新。
2015年第44卷
机械设计与制造工程
型行星传动中各结构件变形使输出排齿轮副产生
表3行星排框架连接节点扭转变形mrad
错位量,严重影响齿轮系统的寿命、可靠性与传动
节点
X
性能。因此,要进一步对系统各结构件进行变形分
行星轮1前端孔
0.03
0.10
析,明确各结构件的实际位移分布状态与影响因
行星轮1后端孔
0.07
素
行星轮2前端孔
-0.10
0.00
由图1中RPG行星减速器结构可知,对输出
000
行星轮2后端孔
0.07
0.01
排齿轮错位量有直接影响的变形结构件包括行星
行星轮3前端孔
0.04-0.10-0.39
排框架、行星轮销轴、行星轮轴承等。通过分析上
行星轮3后端孔
0.03
0.06
述3类基本结构件的变形,进而结合输出级的空间
行星轮4前端孔
0.08
0.06-0.39
结构得到输出排齿轮副的啮合错位量,可为齿轮的
行星轮4后端孔
0.050.05
0.69
精细化分析与齿面结构优化提供参考。
行星轮5前端孔
0.08
0.06
2.1行星排框架变形分析
行星轮5后端孔
0.06
-0.04
0.69
仍以RPG39-50型减速器为分析对象,借助
ANYSYS和 MASTA软件为分析手段,建立减速器2.2行星轮销轴变形分析
输出级的有限元模型,计算得到输出级行星排框架
利用相同的同理,得到的行星轮销轴线位移分
的综合位移分布状态,如图2所示。
析结果如图3所示。
MOUAD AOLUETOW
AN
pin Shaft
201
g:5:51
大绘
n Deflection
In New Design State
Linear Displacement
335537
555
odel 2009
图2行星排框架的综合位移分布状态
50100150200250300350400450500550600650700
轴向距离/mm
行星排框架与行星轮销轴连接节点处的变形
图3行星轮销轴线位移状态
计算结果见表2、表3。
3行星轮轴承变形分析
表2行星排框架连接节点线性变形pm
输出级行星排中含有10个型号为23244C/
节点
y
W33的行星轮轴承,以及型号为NCF29/1000V
行星轮1前端孔
203.12
67,31
0.39
NCF28/800V的2个框架轴承”,相关轴承的寿命
行星轮1后端孔
392.67-130.480.32
分析结果如图4所示。
行星轮2前端孔
-0.82-214.85
0.37
2.4输出排齿轮错位量计算
行星轮2后端孔
-0.12
416.10
综合行星排框架、行星轮销轴、行星轮轴承的
行星轮3前端孔
202.10
68.22
1.37
变形计算结果,求得输出排齿轮副的错位量计算结
行星轮3后端孔
392.69
130.99-1.39
果(表4)。通过分析数据可知,输出排齿轮错位量
行星轮4前端f
169.97
-1,17
依行星轮位置、变形及载荷分布而变化。
行星轮4后端孔