制造误差对行星齿轮系统动态特性的影响[外文翻译].doc

原文来自KSME国际期刊,第18卷,第4期,2004年10月1日~ 621 606
制造误差对行星齿轮系统动态特性的影响
运用混合有限元方法对行星齿轮系统中一系列制造误差进行动力学分析，找出其对行星系统轴承力和轮齿应力的影响因素。一些允许误差可以从标准轴承力和轮齿应力中推断出来，行星轮譆@傻某萑ξ蟛詈托行锹痔蟛钍羌跎傩行锹窒低承行锹种岢辛妥畲蟾涸氐墓丶蛩兀彩羌跎倭俳缬αΦ墓丶蛩亍Ⅻbr>关键词：行星轮，制造误差，厚度误差，跳动误差，位置偏差。
1 引言
一个由多种部件构成的行星轮系统要比传统的类似系统复杂的多，整个系统的性能受到位置偏差、形状误差等个别因素的影响。在现实的系统中，一些制造误差如齿轮跳动、轮齿厚度误差及齿圈安装孔位置偏差等是不可避免的。
因为在设计阶段这些允许误差是很重要的因素，所以Bodas和Kahraman(2001)在制造误差会对静态行星轮产生那些性能影响这方面的研究一直没有停止过。他们主要集中于系统中位置偏差、跳动误差及厚度误差对行星轮负载共享这些方面。詹姆斯和哈里斯（2002）主要集中于行星轮轴承径向内部间隙及轴销位置偏差会影响行星轮载荷不均等这块，但是他们仅仅局限在和行星轮载荷不均等相关的误差方面。造成行星轮系统最大的失败在与行星轮和轴承（汤森，1991），他们与轮齿临界应力（最大）和轴承反作用力直接相关。
这项研究的目的在与找出这些误差影响行星齿轮系统的那些动态特性，研究内容包括太阳轮、齿圈及行星轮上的误差对轴承受力，轮齿临界应力和载荷均衡的影响。尽管在平常的齿轮系统中也涉及到这些制造误差，但是轮齿厚度误差，跳动误差及位置偏差等仍都包含在这项研究中。这些误差决定了轴承力，轮齿应力和载荷均衡的大小。
2 模型计算
行星齿轮系统运动学决定了系统中刚体的运动形式（Cheon et al., 1999 ; Kahraman,1994; Lin and Parker, 1999; Youn and Cheon,2003）。这个计算模型不但能计算出运动部件的变形量（静态传动错误），而且可以计算出轮齿的变形量/轮齿应力，轴承压力。这个混合有限元方法被用来计算二维平面的变形量及齿轮部件的压力。为了避免产生极大量连续不断的动态模型点，他们将系统分为两部分。在接近轮齿表面的部位（内部），Bousinesq的解决方案是将载荷整合集中在接触面上的某一点，然后计算出相对位移，尽管由于轮齿根部弯曲而使绝对位移不准确。接触区以外的部分（外部），利用有限元分析计算弹性体的变形两，包括与轮齿弯曲相关的总的变形量。这两个解决方案结合起来正好解决了接触区的内部和外部，但也限制了接触表面之间线性不等式的本质，一个改进的简单算法有效的解决了迭代大量次数仍计算不出载荷的问题，分别给每一个构成元件附加一个坐标系，则所有的可能啮合面接触点都会被解决掉。齿轮旋转中一个周期内任何时间点的接触刚度和接触力都可以计算出来，详细资料会在这些参考文献中找到（ANSOL,2003;Kahraman和Vijayakar,2001;帕克等，2000b；Vijayakar，1991）。
在行星齿轮系统中，按照运动学每个齿轮都要经受大量的旋转运动，作用在旋转刚体上的弹性变形要尽量少。为了通过坐标系在个别运动的齿轮i上测量有