NGW行星减速器介绍及其参数化建模分析

摘要：NGW行星减速器对保证传动系统的顺利完成具有重要的意义，本文在分析NGW型行星齿轮减速器适用范围及特点的基础上，给出了NGW型行星齿轮减速器的参数化建模的设计步骤以及设计过程，为进一步的参数优化奠定基础。

关键词：行星减速机；参数化；建模

减速器正朝着高速、重载和高性能的方向发展，但其运行工况往往比较恶劣、连续运转时间长、常常受到各种冲击载荷的作用，导致减速器是极易出现损坏的煤矿机械装置之一。因此，减速器的工作性能直接影响着整个机械系统的工作性能，确保减速器良好的运行状况是保证机械设备安全高效工作的关键部分。。当前，随着科学技术水平的不断提高，在不断改革和谋取更好的发展，各类机械设备的综合性能不断得到改善，为煤矿行业高效和可持续发展产生了重要影响。同时，也对矿用减速器提出了较高的要求，如高效率、低振动和低噪声等。

齿轮传动系统的动态特性分析一直都是减速器设计中需要考虑的核心问题。齿轮传动系统和其他一般的机械系统相同，也会受到外界的振动激励，但齿轮传动系统也与一般的机械系统存在着差异，齿轮系统内部会产生随时间变化的内部激励，包括刚度激励、误差激励和啮合冲击激励。齿轮系统的内部激励对整个减速器的动态特性有着重要的影响，因此，齿轮系统的内部激励问题是齿轮系统动力学研究的重点内容之一，也是进行系统动态分析的前提条件。同时，齿轮传动系统由于弹性变形、安装误差、加工误差等的存在，使齿轮系统变得更加复杂，因此，开展减速器齿轮传动系统的动力学特性研究，并对齿轮系统动态特性进行参数优化，对提高减速器承载能力、改善运行状况、降低振动和噪声，具有重要意义。

1 NGW型行星齿轮减速器适用范围及特点

NGW型行星齿轮减速器包括单级（NGW11～NGW121）、两（NGW42～NGW122）、三级（NGW73～NGW123）三个卧式系列，主要用于冶金、矿山、起重运输等机械设备减速。其工作条件为：工作环境温度为-40～45℃；高速轴的最高转速不得超过1500r/min；齿轮的圆周速度不得超过10m/s；并且可以两方向正反运转。

NGW型行星齿轮减速器主要构件有太阳轮、行星轮、内齿圈、行星架。

要达到三个行星轮载荷的均匀分配，利用了齿式浮动的机构，即太阳轮、行星架两者同时浮动或者太阳轮、行星架单独浮动，减速器中的齿轮为直齿渐开线圆柱齿轮。

2 NGW型行星齿轮减速器的參数化建模

2.1 减速器参数化设计步骤

基于PRO/E的参数化设计开发一般有3个步骤（1）利用PRO/E的实体造型及参数驱动功能，进行零件的建模；（2）对所建立的模型进行参数、以及参数间关系设定，从而满足参数驱动的需要；（3）利用PRO/E提供的工具进行参数化设计开发。

PRO/ERomax Designer 能够进行齿轮传动系统的设计开发，主要有平行轴齿轮传动系统、相交轴齿轮传动系统和行星齿轮传动系统，其包括了初期的概念设计、部件刚度和强度、可靠性等、再到系统NVH 分析等一系列设计分析流程。其主要设计分析功能主要包括：对重要零部件进行稳态分析和疲劳寿命计算，如齿轮、传动轴、轴承等；对轮齿进行微观修形设计与分析；时变啮合刚度和传动误差计算；对临界速度谱、阻尼固有频率谱、非平衡响应等进行分析和计算；对系统进行谐响应分析和瞬态动力学分析；以及对整个传动系统进行振动噪声分析、参数优化设计等。在设计与分析的过程中，Romax 可以考虑结构的柔性，如轴、轴承等的变形对系统的影响，还可以对工程实际加以考虑，如制造安装误差、预载等。

本文将通过对单级行星齿轮减速器建立三维模型实体，将特征生成的参数进行编辑修改就可以生成新的模型实体。

2.2 减速器的参数轮齿刚度定义

轮齿刚度定义为使一对或几对同时啮合的精确轮齿在1mm 齿宽上产生1μm 挠度所需的啮合线上的载荷。在直齿轮啮合过程中，单齿啮合和双齿啮合交替进行。单齿啮合区间只有一对轮齿承受载荷，对应的轮齿啮合刚度也就比较小，而双齿啮合区间有两对轮齿同时参与承受载荷，对应的轮齿啮合刚度也就比较大。在单齿啮合区域和双齿啮合区域交替时，啮合刚度会发生突变，进而使得齿轮系统产生振动。不同于直齿轮啮合传动，斜齿轮传动过程的啮合齿对数目不是突变的，各斜齿轮轮齿是逐渐进入啮合，之后又逐渐退出啮合的，啮合刚度不会发生突变，变化趋势较平稳。

轮齿啮合刚度是指参与啮合的各对轮齿的综合效应，主要与单齿弹性变形、单对齿综合弹性变形和重合度有关。单对轮齿综合弹性变形是一对轮齿在啮合过程中在载荷作用下的弹性变形之和。

3 结论

随着现代工业的发展，机械化和自动化水平不断的提高，各工业部门需要大量的减速器，而其中行星齿轮减速器具有传动效率高、结构紧凑等优点，在各种车辆、工程机械和其它传动系中得到了广泛的应用。本文在分析NGW型行星齿轮减速器适用范围及特点的基础上，给出了GW型行星齿轮减速器的参数化建模的设计步骤以及设计过程。

参考文献：

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[3]李金玉，勾志践，李媛.基于ADAMS的齿轮啮合过程中齿轮力的动态仿真[J].机械工程学报，2005.（3）：15-17.

作者简介：陶刚（1977-），男，汉族，工程师，主要研究方向：车辆设计。