功率分流式輪轂減速器嚙合特性分析與優化

摘要：【目的】針對輪轂減速器的嚙合特性問題，運用KISSsoft傳動系統分析軟件對其進行分析，并通過優化手段，以期改善其嚙合質量?！痉椒ā渴紫龋肒ISSsoft軟件建立輪轂減速器嚙合分析模型，深入分析額定工況下減速器的接觸性能、齒根應力、嚙合剛度等嚙合參數；然后，在前述分析基礎上，通過優化減速器各級壓力角以及對輪轂減速器進行微觀修形的方式，分析壓力角優化對最大接觸應力以及嚙合剛度的影響，研究輪齒修形對輪轂減速器嚙合特性參數的影響?！窘Y論】結果表明，輪轂減速器在額定工況下在齒廓方向上存在偏載現象，且部分嚙合副最大接觸應力偏大。通過優化壓力角和輪齒修形等手段，可達到輪轂減速器嚙合特性優化，消除應力尖峰，改善嚙合質量的目的。

關鍵詞：輪轂減速器；嚙合特性；輪齒修形

中圖分類號：TH132. 41 DOI：10. 16578/j. issn. 1004. 2539. 2025. 04. 014

0 引言

隨著生產自動化程度的提高，自動導引車（Auto?mated Guided Vehicle， AGV）的應用日趨普及。作為承載運輸工具，AGV選用的減速器不僅承載高，而且相比其他場景傳動裝置，其啟停更為頻繁，承受沖擊載荷多，需要減速器有更好的承載特性與抵御沖擊的能力。由于配對齒輪的嚙合特性直接影響到減速器的性能，因此，對其進行嚙合特性分析與優化尤為重要。

輪轂減速器作為AGV多自由度運行的關鍵配套設備，主要用于單個車輪的驅動。其傳動構型多采用功率分流方式，結構形式選用多級行星逆向串聯、殼體輸出結構。減速器內部齒輪的嚙合特性主要受宏觀設計參數與微觀修形兩部分因素影響。其中，齒輪的承載強度、嚙合剛度等主要與宏觀設計參數有關[1]；相同設計參數齒輪的嚙合平穩性、傳動噪聲主要與微觀修形有關。進行微觀層面的修形有利于減少應力集中、改善齒輪嘯叫等問題。

齒輪修形最早由WALKER[2]提出。方宗德等[3]通過對一對斜齒輪修形前后的傳動誤差波形進行對比，表明齒廓修形對降低齒輪振動噪聲起到了積極作用。唐進元等[4]通過分析實例，給出設計公式并提出齒輪修緣量的設計原則來減小嚙入沖擊。王炎等[5]對某重載車輛齒輪進行修形分析，既控制了系統傳動誤差，又降低了應力峰值。施全等[6]通過修形，對重合度與側隙進行調整，改善了變速器的嘯叫問題?；贙ISSsoft軟件，許建忠等[7]對某干熄焦提升齒輪箱薄弱環節進行改進設計，提升了設備性能。邱水才等[8]使用多種修形方式組合的形式對吊車臂架的回轉機構齒輪副進行改進，以延長其使用壽命。李海青等[9]針對某專用取力裝置輪系的接觸性能進行優化，使其在可靠性及減振降噪方面提升顯著。

本文以某型輪轂減速器為研究對象，介紹了其結構形式和運行原理，分析了額定工況下各級太陽輪、行星輪和內齒圈之間的嚙合特性；針對嚙合特性存在的缺陷，從宏觀參數壓力角優化和微觀齒廓修形兩個方面進行傳動系統的優化，以改善行星齒輪的嚙合特性。

1 輪轂減速器簡介

1. 1 基本結構

該輪轂減速器（圖1）具有三級行星傳動結構，各級之間共用1個內齒圈。其中，減速器輸入端（第一級行星）在最外側，內齒圈作為輸出端驅動車輪轉動。