摘要 文章介紹的非圓齒輪輪系是一種新型低速大扭矩液壓馬達(dá)的動(dòng)力部分。是一種性能良好的低速大扭矩液壓馬達(dá)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作壓力高、排量大、噪聲低、對(duì)污染敏感性低等特點(diǎn)。對(duì)輪系節(jié)曲線參數(shù)的確定、加工中的問題和解決方法以及實(shí)物試驗(yàn)等作了全面的說明。
關(guān)鍵詞：非圓齒輪輪系 節(jié)曲線 加工 試驗(yàn)
低速大扭矩液壓馬達(dá)具有轉(zhuǎn)速低輸出扭矩大的特點(diǎn)。這類液壓馬達(dá)的輸出扭矩一般都大于1000Nm,大排量馬達(dá)的扭矩可達(dá)105N·m以上，其穩(wěn)定工作車速可低至每分鐘數(shù)轉(zhuǎn)。由于它的低速大扭矩特點(diǎn)，使用時(shí)可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，一般不用減速裝置。采用低速成大乞求矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，具有低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、啟動(dòng)效率高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、加速和制動(dòng)時(shí)間短、結(jié)構(gòu)緊湊、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。但一般情況下由于輸出扭矩大，需要安裝尺寸較大的制動(dòng)器。較為多見的低速大扭矩液壓馬達(dá)，主要是柱塞式、擺線齒輪式和葉片式，一般齒輪式液壓馬達(dá)則多為高速和中速。
1 結(jié)構(gòu)
此種新型的低速大扭矩液壓馬達(dá)采用的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由帶齒的非圓轉(zhuǎn)子1、行星齒輪2、內(nèi)側(cè)帶齒的定手齒圈4、前端蓋3、后端蓋6及轉(zhuǎn)軸8組成。非圓轉(zhuǎn)子周圍是行星齒輪，它們相互嚙合。前、后端蓋分別于裝置的前、后端。轉(zhuǎn)軸位于裝置的中部，垂直穿過前、后端蓋和其中的非圓轉(zhuǎn)子，并與非圓轉(zhuǎn)子固結(jié)在一起。前、后端蓋與非圓轉(zhuǎn)子、行星齒輪和定子齒圈之間形成密封空間。圖1中的結(jié)構(gòu)在通入液壓油后，行星齒輪在高壓油的作用下一方面繞自身轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)，一方面在密封空間中移動(dòng)，與行星齒輪嚙合的非圓轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，通過轉(zhuǎn)軸輸出扭矩。行星齒輪的移動(dòng)及非圓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致內(nèi)部密封空間的容積隨著變化，這樣有些密封容積變大，需要輸入液壓油；有些密封容積變小，需要排出液壓油；因此我們?cè)诤蠖松w上合適的位置設(shè)置進(jìn)油孔、出油孔可以使正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
非圓齒輪輪系液壓馬達(dá)最重要的就是其能量轉(zhuǎn)換部件；非圓齒輪輪系如圖2（圖中的齒輪以節(jié)曲線表示）所示，圖中節(jié)曲線為三角形的齒輪為圖1中的帶齒非圓轉(zhuǎn)子，節(jié)曲線為四方形的齒輪為內(nèi)側(cè)帶齒的定子齙 圈，7個(gè)圓柱齒輪為行星輪，1、3、5、7為進(jìn)油孔，2、4、6、8為出油孔。
2 輪系節(jié)曲線參數(shù)的確定
液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)尺寸、輸出扭矩、排量要求來選擇合適的模數(shù)和齒數(shù)。模數(shù)在可能的情況下選取最大的，有利于提高齒輪的強(qiáng)度，但同時(shí)應(yīng)考慮行星輪的齒數(shù)，模數(shù)過大，在相同尺寸的要求下，齒數(shù)太少則行星輪承受載荷能力受到影響；根據(jù)行星輪齒數(shù)得到輪系的變位系數(shù)，三角輪、四方輪節(jié)曲線的曲率較大，一般不考慮根切問題，然后得到三角輪、四方輪節(jié)曲線；輪系的壓力角過大影響傳動(dòng)效率，但可以提高輪齒的強(qiáng)度，而且與機(jī)械退刀不會(huì)發(fā)生干涉。
下面我們具體設(shè)計(jì)一種此類型的低速大扭矩液壓馬達(dá)。它的性能要求如下：最大工作壓力為18MPa，輸出扭矩為5000N·m；排量為1.75L/r；輪系尺寸要求：長(zhǎng)度和寬度均小于200mm，高度為80mm。
設(shè)計(jì)出如下的非圓齒輪輪系，輪系中各齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
模數(shù)=2；輪系高度=80mm；
三角輪：齒數(shù)=78；齒頂高系數(shù)=0.8；齒根高系數(shù)=1.25；變位系數(shù)=0.4；負(fù)變位；長(zhǎng)軸=85.656;短軸=65.998。
四方輪：齒數(shù)=104；齒頂高系數(shù)=0.8；齒根高系數(shù)=1.25；變位系數(shù)=0.4；正變位；長(zhǎng)軸=109.656;短軸=89.998。
行星輪：個(gè)數(shù)=7；齒數(shù)=12；變位系數(shù)=0.4；正變位。
3 加工中的問題及解決
三角輪和四方輪是在數(shù)控插齒機(jī)上加的，機(jī)床一共有三個(gè)軸：Y、B、C。Y軸平行于機(jī)床導(dǎo)軌。刀具在Y軸上直線移動(dòng)，B軸是刀具旋轉(zhuǎn)軸；C軸是工件旋轉(zhuǎn)軸，如圖3所示。
在實(shí)際加工過程中 |
