封闭行星齿轮传动的设计分析

何名基

摘 要：本文结合可靠性设计和Savage，以封闭行星齿轮传动系统为模型， 对系统的可靠性进行了分析研究，为有效提高行星齿轮传动系统可靠性提供了相关参考意见。

关键词：行星齿轮 可靠性 功率分配系数 分析研究

1 监理封闭行星齿轮传动系统模型

本文以传统典型的封闭行星齿轮传动系统为模型分析。具体如图1所示，该系统内部主要通过两个太阳轮所组成，并且太阳轮通过S1和S2之间进行衔接，主要功能是作为系统的输入端;第一排齿轮作为r1和系统内部的箱体之间直接进行衔接，作为固定构件;第一排转臂c1和第二排齿圈直接进行链接。二者相互之间保持相同的转速;第二排的转臂c2是系统内部的输出构件，输出的功率保持在S1和S2 的分流部分，然后再C2的区域进行汇流和输出。

在针对该系统齿轮在传统过程中的可靠性进行分析之前，我们假设每一排进行星轮的P1和P2的参数数值保持相同，同时每一个行星轮在传递过程中保持着相同的荷载，同时忽略轴向荷载以及轴承对可靠性系统所产生的影响（图1）。

2 實例及图解分析

针对上述的封闭行星齿轮传动系统，通过具体案例，对该系统的负载大小、有效齿宽变化、以及功率分配系数等相关参数来进行研究，该齿轮传动系统的第一排和第二排的行星齿轮总数量为4，输入转矩大小为20，为了有效实现传动比以及尺寸条件的约束，在本次设计中提出了几种不同的设计方案，各个方案的齿轮数量以及所对应的功率荷载大小都有着明显差异。各方案的构件和动载荷计算数据，如表1所示。

以传动齿轮运动当量寿命作为横坐标，可靠度作为纵坐标来进行计算太阳轮的可靠度分布曲线，如图2所示，随着功率分配系数的不断上涨，传动系统的可靠度影响不是非常明显，从图2的分析可以看出，尽管在各个功率的分配系统上保持相同，但是方案4和方案5所构成的系统可靠度所存在的差异仍然非常明显。因此，在封闭行星齿轮传动系统的设计工作中，必须要对齿轮的数量进行有效的设计，通过图3当中的相关信息分析可以得出，随着齿轮传动系统的整体负载量不断加大，系统的可靠性程度会不断降低，系统过载问题，直接影响齿轮传动系统的工作稳定性，加剧齿轮相互之间的磨损和轴承性能的急剧下降。构架的形变和装配误差也会造成荷载分部的不稳定性，沿着齿宽方向出现应力分布不均衡问题，相关数据也同样印证了随着传动齿轮的齿宽不断减小，整个齿轮传动系统的可靠性也在不断下降。在整个验证过程中，通过一系列的数据分析，可以看出功率分配系数不断加大，对可靠度的影响相对较小，同时可靠度收到齿轮数量的影响也相对较小基于封闭行星齿轮传动系统的设计分析，有效结合了相关动力学问题，提出了单级行星齿轮传动工作的可靠性工作模型，有效建立起了典型的封闭形成齿轮传动工作系统，结合了具体的汽车使用案例，对行星齿轮传动系统的工作可靠度进行分析，重点研究出了功率分配、系数负载量以及有效使宽度大小等，对系统构架的可靠度进行深度研究和分析从中得出了封闭行星齿轮传统系统设计的优化方案，为相关设计人员提供有力的数据借鉴。

3 结束语

通过对封闭行星齿轮传动系统进行分析，重点验证了功率分配系数、负载量以及有效齿宽等因素变化，对系统构件可靠性的影响。为提高行星齿轮传动系统的可靠性，应该根据实际使用情况，在功率分配系数，负荷变化、齿轮参数上找出一个平衡点。

参考文献：

[1]王均刚，杨士男.行星齿轮主要设计理论与分析方法及均载特性综述[J].华东交通大学学报，2019，36（02）：111-118.

[2]夏炀志强，秦大同.基于低耗齿轮的大速比行星齿轮传动固有特性及振动分析[J].振动与冲击，2018，37（02）：242-247+260.

[3]张霖霖，朱如鹏.啮合相位对人字齿行星齿轮传动系统均载的影响[J].机械工程学报，2018，54（11）：129-140.

[4]周雅湘.行星齿轮减速器的设计与运动学分析[J].科技创新与生产力，2017（06）：80-82.

[5]涂乐，李伟，林勇刚.功率分流在混合传动型风力发电机上的应用及仿真分析[J].太阳能学报，2017，38（03）：640-647.

[6]朱增宝，朱如鹏.封闭差动行星齿轮传动系统啮合刚度振动不稳定性[J].机械工程学报，2016，52（19）：25-33.