液压绞车行星齿轮传动的优化设计.pdf

z 盈 螂 No．1 帆 铺设 计 研 究 l996 ． 液压绞车行星齿 触 ～f 一 江 汉 石油 学 院 堕 宏 丛 盖 韪 李 鸿 涛 丁 。 Z 摘要在 满 足传 动 条 件 和 装配 条件 下 缩 小 体 一 旦 f 1 7 积 ． 是奉 文确定 的优 化 目标 。 根据 液 压行 星绞 车的制 。 3 m硪 ＼ ‘ 。 - ／ ” t 造与装配特点 ， 得出了 目标函数及约束条件 ． 并对传 式中的 F ⋯ F 分别 为行星齿轮 2 和 6 的切向受力 动部分进行了优化。液压行星绞车的设计验证 了所 这里我们假设行皇齿轮数为 3 埘 、 拼。 分别为第一、 采用的优化设计方法的有效性 。 。 二级齿轮的模数} 为输 入扭矩 美■调行墨齿轮传动优化设计蝗车 计 在液压小绞车中 有小 中心轮、 行星轮、 大小心 ’一． 1 轮、 行星架， 还有大量不被任何部件占据的空同。由 液压行星小绞车是由液压马达驱动 ， 两级 星 于滚筒是行星减速器的外壳- 因此 ， 以滚筒包匿的总 齿轮减速驱 动滚筒工作的。 为了减小尺寸， 行星齿轮 的体积作为 目标函数 。 减速部分装在滚筒内部 ， 整个绞车的结构紧凑， 体积 取第一级行星齿轮的模数 辨t 中心轮齿数 小。 要进一步减小液压绞车的尺寸和重量， 必须进一 行 星轮齿数 ， 齿 宽 6 l 和第 二缓 行 基齿轮的模数 步对两级行星齿轮传动作为一个整体进行优化。 中心轮齿熬 s 齿宽 为设计变量。 一 、优化设计 的 目标 函数 液 压行 星绞 车 的两级 行星齿 轮 传动 的传动 简图 如图 1所示 。输入轴将动力传到第一级行星齿轮的 太 阳轮上． 第一级行星齿轮的行星轮与第二级行星 齿轮的太阳轮相连。第一级行星齿轮的齿罔与滚筒 相连． 第二级行星齿轮的行星轮固定在机架上， 齿圈 与滚 筒相连 。 暑 _ Ⅱ 疑 I 扭 图 1 两 级行 星齿 轮 传动示 意霸 根据分析 ， 可得两级行星齿轮传动的总传动化 一 詈 一 詈 詈 詈 t ， 式 中 主 动输 入轴 的转速r ／ mi n 。 输 出轴 e p 滚 筒 的转速r ／ rai n 各 齿轮 的齿 数 忽略摩擦力以后 ． 可以通过茼单分析得 出各传 动尉 的切 向力 F2一 2 一 2 8 一 X [ ． ⋯ ] r [ I ． 埘2 ， ， 2 ， ． ， 6 ￡ ] r 4 第二级行星轮 的齿数 t可以从 - 、 、 s 和总传动 比计 算 出来 ． 一 一 詈 ㈣ 一 l ‘ 广 一 一 J 干 j 一 辨 1 2 州 l 6 2 2 8 - 2 以 f 6 式中 行星齿轮外田厚度加上滚筒厚度， 可根 据特定绞车而定． 本文倒中取 5 0 r a m 第一级行星架壁厚． 为了保证 行星架 的 喇度 ， 一O ． 2 5 mI ／ 2 岛第 二级行星架壁厚 0 ． 2 5 m2 ／ 2 r 轴向长度的附加量 ，包括间隙 ． 轴承位 置等， 根据结构确定 ， 奉文取 7 0 ram 二 、 约 柬 条件 1 ．餐向尺寸妁采 ． 由于两缓行星齿轮减速装置都在菠饽 内郝， 为 了加工和装配方便， 应保证碱遮装量的两级行 星轮 系中大中心靶的径向尺寸接近相等。 。 令 詈 则 l l 0 2 一 0 1 9 三、 优化及计算结果 根据上述建立的优化数学模型 ． 采用外点罚函 数法 进行 优化 。 本文中的倒子有以下参数 ； i一 一 1 5 ． 7 2 T 一 8 8 ． ％ N m 设计变量的优化结果为 1 1 ． 51 3 1 2 2 ． 5 8 8 8 1 4 3． ／ 8 4 2 4 6 ． 2 3 4 5 2 5 ． 4 -7 6 2 2 ． 1 7 8 一3 2 ． 9 8 5 上 述 的最 优 解是 连 续 型变 量的 最优 解 。 还 必 须 进行 暇整 处理 1 ， ， I 、 m 为 标准 系列 I 2 齿 数 2 、 z 、 2 必须 为整 数 I 3 和 和 必须满 足安装条件。 由于行 星轮数 目为 3 ． 安装条件为 华为 整 数。 华为 整 敷} d J 4 行星轮齿数和小中心轮齿数最好互质 ． 以使 各齿 轮磨 掼均 匀 } 5 结果应满足惜动比要求盈径向尺寸的要求． 经过综合考虑 t I 1 ． 5 } 4 3 I 4 7 } 6 1 2 5 小z2 ． 5} 5 2 4I 2 7} 6 2 3 5 与用传统设计方法估算出来的一蛆值相 比， 小1 2 ． 5 } 一 3 4 I 3 7 } 6 1 3 0 小z3。 ≈ 2 3． 4 0 体积可碱小 3 6 ． 6 9 。由此可见。 优化方法与传统设 计方 法相 比 ． 能选 到较 好 的效 果 。 参考文献 略 一 2 口 一 维普资讯