摘要：NGW行星減速器對保證傳動系統(tǒng)的順利完成具有重要的意義，本文在分析NGW型行星齒輪減速器適用范圍及特點的基礎(chǔ)上，給出了NGW型行星齒輪減速器的參數(shù)化建模的設(shè)計步驟以及設(shè)計過程，為進(jìn)一步的參數(shù)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：行星減速機；參數(shù)化；建模

減速器正朝著高速、重載和高性能的方向發(fā)展，但其運行工況往往比較惡劣、連續(xù)運轉(zhuǎn)時間長、常常受到各種沖擊載荷的作用，導(dǎo)致減速器是極易出現(xiàn)損壞的煤礦機械裝置之一。因此，減速器的工作性能直接影響著整個機械系統(tǒng)的工作性能，確保減速器良好的運行狀況是保證機械設(shè)備安全高效工作的關(guān)鍵部分。。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，在不斷改革和謀取更好的發(fā)展，各類機械設(shè)備的綜合性能不斷得到改善，為煤礦行業(yè)高效和可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。同時，也對礦用減速器提出了較高的要求，如高效率、低振動和低噪聲等。

齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析一直都是減速器設(shè)計中需要考慮的核心問題。齒輪傳動系統(tǒng)和其他一般的機械系統(tǒng)相同，也會受到外界的振動激勵，但齒輪傳動系統(tǒng)也與一般的機械系統(tǒng)存在著差異，齒輪系統(tǒng)內(nèi)部會產(chǎn)生隨時間變化的內(nèi)部激勵，包括剛度激勵、誤差激勵和嚙合沖擊激勵。齒輪系統(tǒng)的內(nèi)部激勵對整個減速器的動態(tài)特性有著重要的影響，因此，齒輪系統(tǒng)的內(nèi)部激勵問題是齒輪系統(tǒng)動力學(xué)研究的重點內(nèi)容之一，也是進(jìn)行系統(tǒng)動態(tài)分析的前提條件。同時，齒輪傳動系統(tǒng)由于彈性變形、安裝誤差、加工誤差等的存在，使齒輪系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，因此，開展減速器齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)特性研究，并對齒輪系統(tǒng)動態(tài)特性進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，對提高減速器承載能力、改善運行狀況、降低振動和噪聲，具有重要意義。

1 NGW型行星齒輪減速器適用范圍及特點

NGW型行星齒輪減速器包括單級（NGW11～NGW121）、兩（NGW42～NGW122）、三級（NGW73～NGW123）三個臥式系列，主要用于冶金、礦山、起重運輸?shù)葯C械設(shè)備減速。其工作條件為：工作環(huán)境溫度為-40～45℃；高速軸的最高轉(zhuǎn)速不得超過1500r/min；齒輪的圓周速度不得超過10m/s；并且可以兩方向正反運轉(zhuǎn)。

NGW型行星齒輪減速器主要構(gòu)件有太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行星架。

要達(dá)到三個行星輪載荷的均勻分配，利用了齒式浮動的機構(gòu)，即太陽輪、行星架兩者同時浮動或者太陽輪、行星架單獨浮動，減速器中的齒輪為直齒漸開線圓柱齒輪。

2 NGW型行星齒輪減速器的參數(shù)化建模

2.1 減速器參數(shù)化設(shè)計步驟

基于PRO/E的參數(shù)化設(shè)計開發(fā)一般有3個步驟（1）利用PRO/E的實體造型及參數(shù)驅(qū)動功能，進(jìn)行零件的建模；（2）對所建立的模型進(jìn)行參數(shù)、以及參數(shù)間關(guān)系設(shè)定，從而滿足參數(shù)驅(qū)動的需要；（3）利用PRO/E提供的工具進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計開發(fā)。

PRO/ERomax Designer 能夠進(jìn)行齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，主要有平行軸齒輪傳動系統(tǒng)、相交軸齒輪傳動系統(tǒng)和行星齒輪傳動系統(tǒng)，其包括了初期的概念設(shè)計、部件剛度和強度、可靠性等、再到系統(tǒng)NVH 分析等一系列設(shè)計分析流程。其主要設(shè)計分析功能主要包括：對重要零部件進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析和疲勞壽命計算，如齒輪、傳動軸、軸承等；對輪齒進(jìn)行微觀修形設(shè)計與分析；時變嚙合剛度和傳動誤差計算；對臨界速度譜、阻尼固有頻率譜、非平衡響應(yīng)等進(jìn)行分析和計算；對系統(tǒng)進(jìn)行諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析；以及對整個傳動系統(tǒng)進(jìn)行振動噪聲分析、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計等。在設(shè)計與分析的過程中，Romax 可以考慮結(jié)構(gòu)的柔性，如軸、軸承等的變形對系統(tǒng)的影響，還可以對工程實際加以考慮，如制造安裝誤差、預(yù)載等。

本文將通過對單級行星齒輪減速器建立三維模型實體，將特征生成的參數(shù)進(jìn)行編輯修改就可以生成新的模型實體。

2.2 減速器的參數(shù)輪齒剛度定義

輪齒剛度定義為使一對或幾對同時嚙合的精確輪齒在1mm 齒寬上產(chǎn)生1μm 撓度所需的嚙合線上的載荷。在直齒輪嚙合過程中，單齒嚙合和雙齒嚙合交替進(jìn)行。單齒嚙合區(qū)間只有一對輪齒承受載荷，對應(yīng)的輪齒嚙合剛度也就比較小，而雙齒嚙合區(qū)間有兩對輪齒同時參與承受載荷，對應(yīng)的輪齒嚙合剛度也就比較大。在單齒嚙合區(qū)域和雙齒嚙合區(qū)域交替時，嚙合剛度會發(fā)生突變，進(jìn)而使得齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生振動。不同于直齒輪嚙合傳動，斜齒輪傳動過程的嚙合齒對數(shù)目不是突變的，各斜齒輪輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合，之后又逐漸退出嚙合的，嚙合剛度不會發(fā)生突變，變化趨勢較平穩(wěn)。

輪齒嚙合剛度是指參與嚙合的各對輪齒的綜合效應(yīng)，主要與單齒彈性變形、單對齒綜合彈性變形和重合度有關(guān)。單對輪齒綜合彈性變形是一對輪齒在嚙合過程中在載荷作用下的彈性變形之和。

3 結(jié)論

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，機械化和自動化水平不斷的提高，各工業(yè)部門需要大量的減速器，而其中行星齒輪減速器具有傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在各種車輛、工程機械和其它傳動系中得到了廣泛的應(yīng)用。本文在分析NGW型行星齒輪減速器適用范圍及特點的基礎(chǔ)上，給出了GW型行星齒輪減速器的參數(shù)化建模的設(shè)計步驟以及設(shè)計過程。

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作者簡介：陶剛（1977-），男，漢族，工程師，主要研究方向：車輛設(shè)計。