基于等強度的起重機行星減速機傳動方案研究

摘要：本文主要基于等強度原則，對起重機行星減速機傳動方案進行了簡單分析與研究。

關鍵詞：等強度；起重機行星減速機；傳動方案

在各類機械產品中，行星減速機是廣泛應用的傳動裝置，其產品設計的優劣與機械設備的傳動性能有著直接關系，并且決定著產品的經濟效益和市場競爭力。因此，對基于等強度的起重機行星減速機傳動方案研究有其必要性。

1.研究背景

從19世紀開始，由于工程機械行業的迅速崛起與發展，行星傳動的使用范圍得到擴大，尤其伴隨著目前工程機械行業的現代化推進，對起重機的要求越來越高，與此同時，對行星減速機的市場需求量也在不斷加大，因此，世界各國都已經投入大量人力、物力、財力大力發展此技術，但是相對其國外發達國家而言，我國的起重機用行星減速機的生產廠家卻相對較少，在設計研究方面技術力量較為薄弱，手段相對落后，為此，迫切需要在該技術的研發、產品試驗、可靠性、使用壽命、材料檢測等方面有所突破，并在此基礎上，進一步實現產品的集成化、系列化以及高科技化，設計出適應于我國起重機的行星減速機，生產出高性價比、高可靠度的行星減速機，并結合有限元分析法、行星傳動技術等，順應國內外行星減速機發展大方向。另外，隨著現代產品設計與制造水平的承載能力和精密化程度的不斷提高，各種產品模塊化互換程度也不斷加強，從而為產品的大批量生產提供了便利。

2.方案分析

行星減速機傳動方案主要采用內外嚙合，實現了空間體積的充分利用，在相同的傳動比條件和相同功率下，其重量和外形尺寸只有普通齒輪傳動的1/6-1/2，而且行星減速機傳統多采用多級傳動，加上各齒輪參數關系較為復雜，為此，在研究其方案時，必須要對各級傳動比和相關的齒輪參數進行合理分配，從而把握優化行星減速機傳動性能的關鍵。

1.傳動結構

行星減速機傳動又被稱之為封閉式周轉輪系，根據其基礎結構的不同，其在實際設計時的工作機特點、用途、傳動比求、傳動效率以及傳遞范圍等，其具體的傳動簡圖如圖1所示：

圖中，齒輪a、b為中心輪，齒輪c為行星輪，H為行星架。另外，該傳動方案的結構簡圖則分別為行星輪、太陽輪、行星架和內齒圈等相關部件組成，同時各級傳動主要采用漸開線變位齒圓柱齒輪傳動設計，不僅方便于其他結構部件的設計，加上沒有軸向附加載荷，而且有得盱軸承的選型，具體的結構簡圖如圖2所示：

2.傳動比約束條件

在設計行星齒輪傳動設計時，需要根據相關的已知條件，確定各級傳動齒輪參數，而在分配傳動比的過程中，需要明確各齒輪參數間的相互關系，合理確定其約束條件，并對整個減速機性能及其相關影響因素進行周密分析。

首先是配齒原則。以行星傳動特點，明確行星輪個數，進而實現準確傳動，具體的傳動組織觀念計算公式如：

其次是裝配條件。為了全面提升行星傳動承載能力，必須要對其裝配條件進行分析，將安裝于行星架軸上，具體的中心輪齒數滿足以下條件：

3.關鍵部件結構設計

在確定其結構類型、計算出基本參數后，方可進行關鍵部件結構設計，具體從以下方面入手：

首先，要對各個零件加工調整誤差進行分析，明確載荷不均勻分布，控制不均勻系數對行星傳動優勢的影響，一般情況下，其載荷分布主要有2種方案，一是均載機構結構形式，需要對各個構件的自動補償誤差進行分析，從而實現機械受載均衡，一是增加行星架、嚙合齒輪的加工精度，以優化裝配精度，并且考慮到工藝、設備、成本等各種條件的限制，從而增強設計方案的經濟性。

其次，內齒圈結構設計，在設計時，一定要考慮到其加工工藝以及熱處理工藝，尤其是在減小鍛件的質量，使得成本降低，并且在此基礎上，優化減速機的外輪尺寸，采用外部加工齒形結構，齒圈支承結構采用鋼絲繩拉力、履帶式行走阻力等配合運用，從而達到降低軸承損傷的效果。

4.程序設計

本傳動系統方案在設計時，主要有4個程序化模塊，即變位系數模塊、校核計算模塊、選擇模塊以及配齒模塊，要求每個模塊在設計時，一定要保證參數的協調應用，比如在進行配齒計算模塊，其相應的方案需要一步一步篩選，從而得到相應的配齒結果，另外，一些參數需要直接給出，并結合相應的約束條件，優化齒形基本參數。

3.方案優化

為了進一步保證行星傳動方案的可行性、可靠性以及經濟性，為此，需要考慮到以下方面的問題，具體如下：

1.明確初定各項工藝方法以及相關的參數值，采用合理的精加工方法和熱處理工藝，選擇質量較好的機件材料，明確機件性能水平，并且結合相關的潤滑方法及潤滑油品，減小各個零部件之間的磨擦。

2.需要確定相關的傳動級數，通常情況下，需要按照總傳動比，確定傳動的級數和各級的傳動比，進一步再進行其他方面的常規設計，從而提升方案設計水平。

3.要明確初定幾何參數，具體包括初算齒輪傳動中心距（或節圓直徑）、模數及其他幾何參數，根據整體方案設計要求，進一步確定減速器的結構、軸的尺寸、跨距及軸承型號等。

結語：

總而言之，基于等強度的起重機行星減速機傳動方案設計，需要在明確已知設計參數要求的前提條件下，對系統方案的相關設計進行計算，從而對所有方案進行綜合評價，最終得到較為理想的方案，提升起重機行星減速機傳動方案的災用性、科學性。

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