一种NGWN行星齿轮配齿方法与流程

一种ngwn行星齿轮配齿方法
技术领域
1.本发明属于机械装配技术领域，具体涉及ngwn型行星齿轮传动配齿设计方法。


背景技术：

2.ngwn型行星齿轮传动机构是一种传递运动或动力的机械装置，该装置具有传动比大、效率高、体积小和结构紧凑等优点，广泛应用于飞机、舰船、汽车以及其它领域的齿轮旋转作动器。
3.我国近20年来的有关机械设计手册中，在谈到行星齿轮传动的基本参数选择时，除了要求应满足渐开线圆柱齿轮齿数的选择原则和轮齿强度等条件之外，还特别强调了中心轮齿数和行星轮个数应当满足四个基本条件，即传动比条件、装配条件、邻接条件和同心条件。
4.在行星齿轮传动设计时，为了得到较大的传动比，通常选择少齿差的ngwn行星齿轮传动设计，由于第一级和第二级的行星齿轮、齿圈齿数差通常为1～2个齿，特殊应用场景可能更多，这就导致当第一级满足装配条件和邻接条件时，第二级只有极少数甚至没有合适的配齿参数，配齿困难。
5.现航空旋转作动器中，大都选择ngwn型行星齿轮传动设计，关于该种复杂型行星齿轮的配齿方法较少，目前大多数配齿专利针对ngw型行星齿轮设计，针对ngwn型行星齿轮设计方法多局限于太阳轮与齿圈齿数和为行星轮个数的整数倍，且部分配齿方法操作较难，页并未编制成软件界面；ngwn型行星齿轮相对于ngw型行星齿轮，在相同的结构空间内，其传动比更大、承载能力更强，相应的配齿难度更大。
6.在公开的配齿技术中，专利cn101216090公开了一种用于行星齿轮传动的配齿方法，从而解决现有行星齿轮传动配齿技术中所存在的配齿困难、依据不尽充分合理及振动和噪声较大等问题。该专利配齿方法包括以下步骤：(1)按照设计条件拟定理论传动比；(2)确定中心齿轮的齿数和行星轮个数；(3)判断是否满足基本装配条件；(4)根据传动系统应用场合的不同要求修正中心轮的齿数；(5)根据上述中心轮的齿数，进一步修正行星轮的齿数，并得出拟算传动比；(6)判断所述拟算传动比是否满足设计要求，若满足要求，执行下一步，否则，返回步骤(2)；(7)进行系统的振动特性分析，判断在给定转速下是否存在谐波共振，若产生谐波共振，则返回步骤(2)；否则，将上述配齿方案作为最终结果。该专利属于行星齿轮传动的配齿方法，仅适用于ngw行星齿轮的配齿。
7.专利cn103246775a，公开了一种分扭传动齿轮系的配齿设计方法，用于解决现有设计方法操作性差的技术问题。技术方案是首先建立统一的配齿条件；再根据配齿公式给出所有的齿数组合及安装角度列表；然后根据初定各级齿轮的传动比确定齿数组合及安装角度；然后根据强度校核及几何约束确定各级齿轮的模数；最后通过配齿条件的公式检验设计结果的正确性，通过精确作图检查轮齿和轮体有无干涉，操作性强。该专利技术通过已知齿轮参数，判断其是否满足设计装配条件及强度；其不适用于ngwn行星齿轮的齿轮结构形式。


技术实现要素：

8.本发明的目的：设计一种适用于ngwn行星齿轮配齿方法，减小配齿难度、提高配齿效率。
9.本发明的技术解决方案是：一种ngwn行星齿轮配齿方法，所述方法先根据尺寸和重量需求，设计第一级行星齿轮参数，判断是否满足邻接和安装条件，计算得到两级行星轮均布的均布错位角和双联行星轮的齿错位角，判断第二级行星齿轮是否满足邻接条件、同心条件和安装条件，进而确定设计的ngwn型行星齿轮是否满足传动比条件。
10.优选的，两级行星轮均布的均布错位角和双联行星轮的齿错位角的计算方法是，根据公式计算得到，计算公式如下：
11.行星轮均布错位角α
均布
＝1/n*δ*(360/zc)
12.行星轮齿数错位角α
齿数
＝(1/z
c-1/zd)*360
13.式中，n为行星轮个数，δ为行星齿轮前后级齿数差，zc为第一级行星轮齿数，zd为第二级行星轮齿数。
14.优选的，上述配齿方法中，判断第二级行星齿轮是否满足邻接条件、同心条件和安装条件时，事先设定任意的行星齿轮前后级齿数差δ，通过计算匹配得到满足配齿条件的配齿方案，其判断/计算过程是，首先判断行星齿轮前后级齿数差为δ时，均布错位角是否为齿错位角的整数倍，若是，再判断第二级行星齿轮参数是否满足同心、邻接、装配条件，否则继续判断行星齿轮前后级齿数差为δ-1时是否满足同心、邻接、装配条件，直至δ＝1；若均不满足条件，则需要修改第一级齿轮设计参数。
15.优选的，判断第一级ngw行星齿轮是否满足邻接条件和安装条件，判断标准为：
16.邻接条件：2
×rac
《lc17.d
ac
《2
×aac
sin(π/n)
18.安装条件：(za zb)/n＝c1
19.c1为整数。
20.优选的，本方法通过对ngwn型行星齿轮装配原理进行了解，提出的配齿方法可代码化实现，编制成配齿软件，软件内计算双联齿行星轮在齿圈装配时的均布错位角以及双联行星齿轮的齿错位角，判定行星轮是否满足配齿条件，并输出配齿结果。
21.优选的，可计算ngwn型行星齿轮传动比，进一步判定配齿的ngwn型行星齿轮是否满足传动比条件；ngwn行星齿轮传动比为(第二级齿圈输出)：
[0022][0023]
优选的，所述配齿方法还可配齿(za ze)/n不为整数的情况。
[0024]
本发明的有益效果：1、理论依据充分，本发明配齿方法完全满足齿轮传动设计手册中要求的同心条件、安装条件、邻接条件以及传动比条件，计算结果准确；2、本发明配齿方法易于软件实现，利用设计的软件只需自行设计出第一级行星齿轮参数，输入到软件中，自行计算五齿差以内满足条件的行星齿轮参数并输出结果。3、本发明配齿效率高，相较于传统的手工配齿方法，提高效率50％以上。4、本发明提出的方法可通过编程软件实现，采用对应的设计软件可配齿ngwn型行星齿轮某一级太阳轮与行星轮齿数和除以行星轮个数不为整数的情况；最后通过精确作图检查轮齿和轮体有无干涉，操作性强。
附图说明
[0025]
图1为本发明配齿设计流程示意图；
[0026]
图2为本发明ngwn型行星齿轮邻接条件示意图；
[0027]
图3为本发明ngwn型行星齿轮配齿方法结果干涉检查图。
具体实施方式
[0028]
下面结合图1～图3详细说明本配齿方法的具体实施过程。
[0029]
一种ngwn行星齿轮配齿方法，本发明配齿方法包括以下步骤：(1)按照行星齿轮尺寸和重量要求，确定第一级ngw行星齿轮参数及行星轮个数并输入软件；(2)判断第一级ngw行星齿轮是否满足邻接条件和安装条件；(3)在行星轮齿数差5齿范围内，根据公式计算得到两级行星轮均布的均布错位角和双联行星轮的齿错位角；(4)判断均布错位角是否为齿错位角的整数倍，若不满足，返回第一步重新设计；(5)判断第二级行星齿轮是否满足邻接条件、同心条件和安装条件，若不满足，返回第一步重新设计；(6)判断ngwn行星齿轮传动比是否满足要求，若满足，输出结果；若不满足，返回第一步重新设计；最后通过精确作图检查轮齿和轮体有无干涉，操作性强。
[0030]
具体的，两级行星轮均布的均布错位角和双联行星轮的齿错位角的计算方法是，根据公式计算得到，计算公式如下：
[0031]
行星轮均布错位角α
均布
＝1/n*δ*(360/zc)
[0032]
行星轮齿数错位角α
齿数
＝(1/z
c-1/zd)*360
[0033]
式中，n为行星轮个数，δ为行星齿轮前后级齿数差，zc为第一级行星轮齿数，zd为第二级行星轮齿数。
[0034]
具体的，上述配齿方法中，判断第二级行星齿轮是否满足邻接条件、同心条件和安装条件时，事先设定任意的行星齿轮前后级齿数差δ，通过计算匹配得到满足配齿条件的配齿方案，其判断/计算过程是，首先判断行星齿轮前后级齿数差为δ时，均布错位角是否为齿错位角的整数倍，若是，再判断第二级行星齿轮参数是否满足同心、邻接、装配条件，否则继续判断行星齿轮前后级齿数差为δ-1时是否满足同心、邻接、装配条件，直至δ＝1；若均不满足条件，则需要修改第一级齿轮设计参数。
[0035]
具体的，判断第一级ngw行星齿轮是否满足邻接条件和安装条件，判断标准为：
[0036]
邻接条件：2
×rac
《lc[0037]dac
《2
×aac
sin(π/n)
[0038]
安装条件：(za zb)/n＝c1
[0039]
c1为整数。
[0040]
本方法通过对ngwn型行星齿轮装配原理进行了解，提出的配齿方法可代码化实现，编制成配齿软件，软件内计算双联齿行星轮在齿圈装配时的均布错位角以及双联行星齿轮的齿错位角，判定行星轮是否满足配齿条件，并输出配齿结果。
[0041]
一下结合某以型ngwn型行星齿轮的配齿设计为例，基于如上设计思想编制成配齿软件；具体执行过程如下：
[0042]
1)启动软件；
[0043]
2)按照尺寸和重量需求，自行设计ngwn型行星齿轮第一级齿数za＝46、zb＝90、zc
＝22，模数m＝1.25，行星轮个数n＝8，齿轮齿顶高系数ha＝1，按图2所示判定第一级行星齿轮是否满足邻接条件和安装条件；
[0044]
3)软件内部可自行循环计算在第二级行星齿轮zd齿数与第一级行星齿轮zc齿数差在5以内，计算第一级与第二级行星齿轮的行星轮均布错位角、行星轮zc与zd的齿错位角；
[0045]
行星轮均布错位角α
均布
＝1/n*(丨zc-zd丨)*(360/zc)
[0046]
行星轮齿数错位角α
齿数
＝(1/z
c-1/zd)*360
[0047]
4)若行星轮均布错位角为行星轮zc与zd的齿错位角的整数倍，进一步判断第二级行星齿轮是否满足邻接条件、同心条件和安装条件；
[0048]
5)计算此次设计的ngwn行星齿轮传动比；
[0049]
该型ngwn行星齿轮传动比为(第二级齿圈输出)：
[0050][0051]
6)若传动比也满足要求，本次配齿结束，输出齿数za、zb、zc、zd、ze、模数m，行星轮个数n。
[0052]
7)在二维软件中绘制装配图，检查本次配齿方案是否干涉。
[0053]
需要说明的是，以上所述的仅是本发明优选实施例；未详尽之处均视为现有技术或常规实现手段；还需要说明的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，也应视为属于本发明的保护范围。