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三环减速器是我国首创的一种新型齿轮传动装置,具有传动比大、承载能力强、成本低等优点,已经应用到很多领域。由于三环减速器应用时间不长,目前的设计及系列化工作只能靠简单的类比方法进行,缺乏可靠的理论依据,在使用过程中普遍存在严重的振动和噪声,尤其在重载、高速、大传动比的情况下问题更为突出,影响了三环减速器的推广进程。
全文对三环减速器的振动原因进行了系统分析,提出三环减速器产生剧烈振动的主要原因是由于三环减速器平行四边形机构的传动特性和环板结构特点造成的。三环减速器属于过约束机构,环板是受载荷最多且结构最复杂的构件,环板的变形对传动系统的运动、动力学性能会产生很大的影响。由于环板的结构特点,使得环板沿内齿圈的刚度是变化的,这就造成三相环板在传动过程中受力的不均匀,会出现在某一瞬时一相环板所传递的功率比另两相传递功率的总和还要大,这种现象的出现进一步加剧了平行四边形机构在止点位置的冲击问题。这也是造成三环减速器环板断裂和行星轴承烧伤的主要原因。
针对三环减速器存在的问题,采取对环板的结构进行优化,改善三相环板受力不均问题,可以同时从两个方面减小平行四边形机构止点位置的冲击力幅值。一是通过在三相环板在传动过程中载荷的均匀分配来减小冲击力的幅值。二是提高平行四边形连杆(环板)的柔性来减小冲击力的幅值。本文采用了在环板上开孔的方式,在不明显降低环板一阶模态的同时,优化环板的开孔参数实现在载荷作用下沿内齿圈各个位置啮合时,环板各点位移值的差距最小。最后得到的结果是,优化前位移的最大点的位移值与位移最小点的位移值的比值是5.43倍,优化以后比值只有2.13倍,有效地改善了环板的受力不均的问题。使得环板在止点冲击力的幅值减小了近一半。