第1章 緒論
1.1引言
機(jī)器的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程，人類(lèi)為滿足生產(chǎn)及生活的需要，設(shè)計(jì)和制造出了種類(lèi)繁多、功能各異的機(jī)器。機(jī)器類(lèi)型多種多樣，基本結(jié)構(gòu)可以歸結(jié)為如圖1-l所示。機(jī)器的功能各異，所要求的運(yùn)動(dòng)形式千變?nèi)f化，并且需要克服的阻力、阻力矩也因機(jī)器工作情況而異。一般說(shuō)來(lái)，原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)都是有限的，而且是確定的。這樣必須解決把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的問(wèn)題。這就必須靠機(jī)器的傳動(dòng)部分來(lái)完成，即機(jī)器中的傳動(dòng)部分是機(jī)器為完成各種功能所必需的基本構(gòu)成。
作為機(jī)器傳動(dòng)部分主體的機(jī)械傳動(dòng)由于具有恒功率輸出、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)器中。由此可見(jiàn)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響著機(jī)器性能的發(fā)揮，因此有必要對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全面、深入的研究。
本文所研究的三環(huán)減速機(jī)是在漸開(kāi)線少齒差行星齒輪傳動(dòng)原理工作的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)提出的新要求而開(kāi)發(fā)的一種新型傳動(dòng)裝置。三環(huán)減速機(jī)是將少齒差減速機(jī)的機(jī)架轉(zhuǎn)化為行星輪而成的，從而使行星輪支承軸承不象少齒差傳動(dòng)那樣，其行星輪支承軸承是薄弱環(huán)節(jié)而易失效；由于是中心輪直接輸出，故而省略了少齒差傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)。三環(huán)減速機(jī)因其具有傳動(dòng)比大、承載能力大、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，已成為多級(jí)圓柱齒輪減速機(jī)、多級(jí)圓錐齒輪減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、擺線針輪減速機(jī)的替代產(chǎn)品，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、石油、化工、起重運(yùn)輸、紡織印染、制藥、造船和食品等諸多領(lǐng)域，發(fā)展前景廣闊，具有推廣使用價(jià)值。
對(duì)一種新型傳動(dòng)形式的研究涉及到諸多領(lǐng)域的知識(shí)，本文對(duì)提出的新型三環(huán)減速機(jī)慣性力的完全平衡、均載和減振的研究涉及到少齒差傳動(dòng)理論、行星傳動(dòng)的均載和減振理論、非電量電測(cè)量技術(shù)及應(yīng)力、振動(dòng)和噪聲測(cè)試與分析理論等各個(gè)領(lǐng)域，為此有必要對(duì)這些相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展概況進(jìn)行回顧和展望。
1.2少齒差行星傳動(dòng)技術(shù)
齒輪是機(jī)器和儀器中廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械傳動(dòng)元件，它可以傳動(dòng)平行軸、相交軸和交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于齒輪和齒輪裝置應(yīng)用量大、涉及面廣、品種繁多，直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命和性能。因此齒輪技術(shù)是機(jī)械工程技術(shù)的重要組成部分，在一定程度上標(biāo)志著機(jī)械工程技術(shù)的水平，因此，齒輪被公認(rèn)為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機(jī)器的承載能力和傳動(dòng)效率、減小外形尺寸、質(zhì)量及增大減速器傳動(dòng)比等，行星齒輪傳動(dòng)便在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。而且隨著齒輪傳動(dòng)技術(shù)和其它相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展而逐漸完善起來(lái)。行星齒輪傳動(dòng)以其適應(yīng)于一切功率、速度范圍和一切工作條件，受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，成為世界各國(guó)在機(jī)械傳動(dòng)方面的重點(diǎn)研究方向之一。
少齒差行星傳動(dòng)是行星齒輪傳動(dòng)的一種，而且代表著行星齒輪傳動(dòng)的一個(gè)發(fā)展方向，所謂少齒差行星齒輪傳動(dòng)，就是指內(nèi)、外齒輪齒數(shù)差很小的內(nèi)嚙合變位齒輪傳動(dòng)。少齒差傳動(dòng)類(lèi)型很多，若按行星輪齒區(qū)分，一般可歸納為擺線少齒差傳動(dòng)、漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)、圓弧少齒差傳動(dòng)、活齒少齒差傳動(dòng)和錐齒少齒差傳動(dòng)五類(lèi)。德國(guó)人首先提出以外擺線為齒廓曲線，而且其中的一個(gè)齒輪采用針輪的擺線針輪少齒差行星傳動(dòng)原理，并于30年代后期在日本研制生產(chǎn)。60年代擺線磨床的出現(xiàn)，更加促進(jìn)了這種傳動(dòng)的發(fā)展。中國(guó)從1958年開(kāi)始研制擺線針輪減速器，60年代投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前已形成系列，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并被廣泛地應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)械設(shè)備中。擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)由于其主要零件皆采用軸承鋼并且經(jīng)過(guò)磨削加工制成，傳動(dòng)時(shí)又是多齒嚙合，故其承載能力高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、效率高、壽命長(zhǎng)，但其加工精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)的原理與擺線針輪少齒差傳動(dòng)的原理基本相同，其區(qū)別在于：漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)的內(nèi)、外齒輪的齒廓曲線采用漸開(kāi)線，而擺線針輪少齒差傳動(dòng)的內(nèi)、外齒輪的齒廓曲線采用外擺線。1949年，前蘇聯(lián)學(xué)者Skvolzova從理論上解決了實(shí)現(xiàn)一齒差傳動(dòng)的幾何計(jì)算問(wèn)題，60年代以后，隨著計(jì)算機(jī)的普及運(yùn)用，漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)得到了迅速的發(fā)展。中國(guó)50年代開(kāi)始在太原等地研制漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)，并于1960年制成第一臺(tái)二齒差漸開(kāi)線行星齒輪減速器，傳動(dòng)比為37.5，輸入功率為16kW，用于橋式起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)中。漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)的特點(diǎn)是齒輪用普通的漸開(kāi)線齒輪刀具和齒輪機(jī)床就可以進(jìn)行加工，不需要特殊的刀具與專(zhuān)用設(shè)備，齒輪材料也采用普通材料，因而加工方便，制造成本低，但其傳動(dòng)效率不如擺線針輪少齒差傳動(dòng)高。
圓弧少齒差行星傳動(dòng)就是以凸、凹圓弧為內(nèi)、外齒輪的齒廓曲線傳動(dòng)。國(guó)外從60年代開(kāi)始進(jìn)行圓弧少齒差行星齒輪傳動(dòng)研究，日本在70年代中期以后開(kāi)始進(jìn)行圓弧少齒差行星減速器的系列化生產(chǎn)。圓弧少齒差行星傳動(dòng)的輪齒與輪齒在嚙合點(diǎn)的曲率方向相同，形成兩段凹凸圓弧的內(nèi)嚙合，從而提高了輪齒的接觸強(qiáng)度和嚙合效率。圓弧形輪齒加工無(wú)需專(zhuān)用設(shè)備，精度也易保證，而且裝配方便、修理容易，這種傳動(dòng)目前在國(guó)內(nèi)也有研究。
近十幾年來(lái)，相繼出現(xiàn)了一些新的少齒差傳動(dòng)形式，其中發(fā)展較快的有活齒少齒差傳動(dòng)、錐齒少齒差傳動(dòng)、雙曲柄輸入式少齒差傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)。實(shí)踐表明：少齒差傳動(dòng)具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于礦山、冶金、飛機(jī)、輪船、汽車(chē)、機(jī)床、起重運(yùn)輸、電工機(jī)械、儀表、化工、輕工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域，少齒差傳動(dòng)能夠取代圓柱齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，少齒差傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。
本文所研究的三環(huán)減速機(jī)傳動(dòng)屬于漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)，故有必要對(duì)漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)進(jìn)行深入的探討。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線內(nèi)嚙合行星齒輪傳動(dòng)，當(dāng)其中心內(nèi)齒輪2和行星外齒輪l的齒數(shù)差小于8時(shí)，即zp=z2-z1＜8（z2=78～200），則該內(nèi)嚙合齒輪副就會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡曲線干涉和齒廓重迭干涉。為了避免內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)的各種干涉，可以采取變位的內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)，但是采取變位齒輪傳動(dòng)要保證內(nèi)、外齒輪的齒頂不得變尖，要有足夠的厚度。漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)，就是由齒數(shù)差很�。ㄒ话銁p=1～4）的漸開(kāi)線內(nèi)嚙合變位齒輪副組成的K-H-V(N）型傳動(dòng)或ZK-H（NN）型傳動(dòng)。中心輪代號(hào)K，轉(zhuǎn)臂代號(hào)H，輸出構(gòu)件代號(hào)V。N型少齒差傳動(dòng)示意圖如圖1-2所示，圖中1為行星外齒輪，2為中心內(nèi)齒輪，H為輸入軸，又稱(chēng)為轉(zhuǎn)臂。行星輪1裝在有偏心距a′的輸入軸上，當(dāng)輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星輪不僅繞其安裝在H上的軸線O1轉(zhuǎn)動(dòng)，且同時(shí)隨著H繞著固定的軸線OH回轉(zhuǎn)，即行星輪的軸線O1在半徑等于偏心距的a′一個(gè)圓周上運(yùn)動(dòng)；NN型少齒差行星傳動(dòng)示意圖如圖1-3所示，內(nèi)齒輪2固定不動(dòng)，H為輸入軸，又是轉(zhuǎn)臂，行星輪1和3是一個(gè)整體，裝在有偏心距a′的輸入軸H上，當(dāng)輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星輪不僅繞其安裝在H上的軸線O1轉(zhuǎn)動(dòng)，并且同時(shí)隨H繞著固定的軸線OH回轉(zhuǎn)，然后通過(guò)齒輪3帶動(dòng)齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，而齒輪4與輸出軸固定在一起，把運(yùn)動(dòng)輸出。
漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕；
2.傳動(dòng)比大；
3.傳動(dòng)效率較高，N型一級(jí)減速機(jī)傳動(dòng)效率可達(dá)80～94%；
4.運(yùn)載平穩(wěn)、噪音小、承載能力大；
5.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、成本低；
6.輸入軸與輸出軸在同一根軸線上，安裝和使用方便。
7．運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、使用壽命長(zhǎng)。
但是，少齒差減速機(jī)還存在以下缺點(diǎn)：
1.計(jì)算復(fù)雜；
2.轉(zhuǎn)臂軸承受力較大，壽命較短；
3.必要的結(jié)構(gòu)需加平衡塊。
隨著對(duì)少齒差傳動(dòng)認(rèn)識(shí)的深入，這些缺點(diǎn)是會(huì)逐漸被克服的，少齒差行星減速機(jī)會(huì)日益廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備中。本文所研究的就是應(yīng)用少齒差傳動(dòng)原理工作的一種新型傳動(dòng)裝置一三環(huán)減速機(jī)。
1.3行星傳動(dòng)的均載與減振技術(shù)
機(jī)器中的傳動(dòng)部分是機(jī)器的基本組成部分，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響著機(jī)器性能的發(fā)揮。隨著機(jī)械傳動(dòng)速度的提高，機(jī)械振動(dòng)和平衡問(wèn)題已經(jīng)成為某些機(jī)械設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題。各種機(jī)械在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的振動(dòng)，可使它們的動(dòng)態(tài)性能?chē)?yán)重惡化，從而降低其傳動(dòng)精度、生產(chǎn)效率和機(jī)械零件的壽命，甚至引起機(jī)械零件的破壞。同時(shí)，由于機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的噪音，又可污染生產(chǎn)環(huán)境，影響人們健康。因此，行星傳動(dòng)的振動(dòng)分析和減振措施的研究已經(jīng)成為行星傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)的必要手段。
行星傳動(dòng)均載和減振問(wèn)題的研究，首先應(yīng)該研究行星傳動(dòng)中載荷分配的問(wèn)題。如果行星傳動(dòng)中載荷分配均勻，即使引起振動(dòng)，振動(dòng)幅值也必定很小。只有當(dāng)載荷分配不均勻時(shí)，載荷的振蕩幅值加大，機(jī)器的振動(dòng)加劇。齒輪傳動(dòng)中的動(dòng)態(tài)載荷是決定傳動(dòng)性能優(yōu)劣的最重要要素，對(duì)影響齒輪動(dòng)態(tài)載荷因素的研究可以追溯到十九世紀(jì)，研究歷史深遠(yuǎn)，文獻(xiàn)提出傳動(dòng)系統(tǒng)的速度影響瞬時(shí)輪齒動(dòng)態(tài)載荷；文獻(xiàn)建立了直齒輪動(dòng)態(tài)載荷的數(shù)學(xué)模型，用來(lái)分析靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的直齒輪系統(tǒng)，結(jié)果表明：齒輪嚙合剛度極有可能是齒輪鏈動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵因素，齒輪及其驅(qū)動(dòng)和載荷系統(tǒng)可以按照最小允許動(dòng)態(tài)載荷設(shè)計(jì)，從而獲得最優(yōu)性能和較大范圍的運(yùn)動(dòng)速度；文獻(xiàn)開(kāi)發(fā)了一種齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)載荷響應(yīng)算法，他們得出：動(dòng)態(tài)載荷取決于運(yùn)動(dòng)速度；文獻(xiàn)認(rèn)為接觸點(diǎn)沿著漸開(kāi)線齒廓移動(dòng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)應(yīng)該考慮為運(yùn)動(dòng)載荷位置和速度的函數(shù)；文獻(xiàn)給出了綜合詳盡的傳動(dòng)誤差分析，考慮了嚙合彈性和嚙合力，開(kāi)發(fā)了一種預(yù)測(cè)振動(dòng)響應(yīng)的通用方法；文獻(xiàn)探討了動(dòng)態(tài)應(yīng)力的影響因素，提出了輪齒承載點(diǎn)的總偏移量是由作為懸臂梁的基本齒的彎曲偏移量、齒根圓角處和齒根的偏移量和輪齒的局部接觸及受壓變形量三部分組成的；文獻(xiàn)作了高精度直齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能影響的實(shí)驗(yàn)研究。文獻(xiàn)提出加工及安裝精度對(duì)行星齒輪的均載系數(shù)影響明顯，研究了加工及安裝誤差造成的側(cè)隙對(duì)行星齒輪均載系數(shù)的影響，給出了行星齒輪傳動(dòng)均載系數(shù)與側(cè)隙方差的關(guān)系表達(dá)式；文獻(xiàn)提出了用經(jīng)典的彈性理論計(jì)算輪齒的變形：文獻(xiàn)提出運(yùn)用二維彈性理論和映射函數(shù)法計(jì)算齒根圓角處齒面應(yīng)力值。文獻(xiàn)應(yīng)用動(dòng)力學(xué)、彈性理論和共軛曲面理論，考慮由于齒形誤差和彈性變形而引起的共軛接觸點(diǎn)切向位置變化的影響，從而得到確定齒輪動(dòng)載的方程，借助于計(jì)算機(jī)或有限元方法求解。文獻(xiàn)提出影響齒輪動(dòng)態(tài)載荷的因素包括軸的剛度和慣性力、周期性波動(dòng)的載荷和動(dòng)力源、輪齒誤差和輪齒剛度等。文獻(xiàn)提出動(dòng)態(tài)載荷在系統(tǒng)固有頻率范圍內(nèi)，隨著輸入轉(zhuǎn)速的增加而增加，而在超過(guò)系統(tǒng)固有頻率時(shí)，則隨著輸入轉(zhuǎn)速的增加而急劇降低；系統(tǒng)阻尼和摩擦減低動(dòng)態(tài)載荷；輪齒剛度越大，動(dòng)態(tài)載荷越小。
此外，眾多學(xué)者對(duì)齒輪系統(tǒng)簡(jiǎn)化振動(dòng)模型進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)建立了直齒輪動(dòng)態(tài)載荷的簡(jiǎn)化模型；文獻(xiàn)提出了一自由度齒輪系統(tǒng)的簡(jiǎn)化振動(dòng)模型；文獻(xiàn)建立了一個(gè)復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)的簡(jiǎn)化振動(dòng)模型，它包含4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副、2個(gè)移動(dòng)副。在考慮激勵(lì)源是嚙合剛度的變化、節(jié)距誤差和齒形偏差的情況下，獲得系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)，而且對(duì)慣性力、彈性力和阻尼力的影響進(jìn)行討論。
行星傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力高、重量輕、體積小和效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)主要來(lái)源于“功率分流”一功率由幾個(gè)行星輪分擔(dān)傳遞。由于傳遞功率時(shí)零件的變形，尤其是制造與裝配誤差的不可避免，各行星輪之間的載荷分配不可能完全均勻，嚴(yán)重地影響著上述優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。所以各行星輪之間的均載問(wèn)題成了研究行星傳動(dòng)的關(guān)鍵課題之一。為了使行星傳動(dòng)中載荷分配均勻，起初人們只是一味提高齒輪加工精度，后來(lái)采用各種形式的均載機(jī)構(gòu)來(lái)達(dá)到行星傳動(dòng)中載荷分布均勻的目的。從而有效地降低了行星齒輪傳動(dòng)的制造精度和裝配難度，且使行星傳動(dòng)輸入的功率能通過(guò)所有的行星輪進(jìn)行傳遞。
無(wú)論何種形式的均載裝置，都是補(bǔ)償行星傳動(dòng)中的制造安裝誤差以實(shí)現(xiàn)均載和減振，行星傳動(dòng)中制造安裝誤差的確定、基本構(gòu)件的浮動(dòng)量的分析和計(jì)算為均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和載荷分配不均勻系數(shù)的理論計(jì)算提供依據(jù)，行星傳動(dòng)中基本構(gòu)件的最大浮動(dòng)量可以根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)原理進(jìn)行估算。當(dāng)行星輪數(shù)目大于3時(shí)，齒輪的制造安裝誤差造成的側(cè)隙對(duì)行星齒輪均載系數(shù)的影響明顯。文獻(xiàn)提出所謂“浮動(dòng)輪”載荷的概率模型，并由此決定行星傳動(dòng)中行星輪載荷的概率分布。
均載方法多種多樣，機(jī)械均載機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為如下兩種：
1.靜定系統(tǒng)：靜定系統(tǒng)的均載原理是通過(guò)系統(tǒng)中附加的自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)行星輪之間的均載。具有浮動(dòng)基本構(gòu)件的系統(tǒng)、采用基本構(gòu)件自動(dòng)調(diào)位的均載機(jī)構(gòu)就屬于靜定系統(tǒng)。
2.靜不定系統(tǒng)：完全剛性構(gòu)件的系統(tǒng)、采用低剛性結(jié)構(gòu)的均載系統(tǒng)就屬于靜不定系統(tǒng)。完全剛性構(gòu)件的系統(tǒng)，是完全依靠構(gòu)件的高精度來(lái)實(shí)現(xiàn)均載；采用彈性結(jié)構(gòu)的均載系統(tǒng)，主要是利用彈性構(gòu)件在作用力下的彈性變形使各行星輪均勻分擔(dān)載荷。
目前，在行星傳動(dòng)中廣泛采用的均載機(jī)構(gòu)主要有低剛性彈性支承機(jī)構(gòu)和擠壓油膜阻尼器（Squeeze Film Damper Bearing縮寫(xiě)為SFD、SFDB、SFB）機(jī)構(gòu)。低剛性彈性支承均載機(jī)構(gòu)屬于靜不定系統(tǒng)，它是將彈性波紋均載環(huán)加裝在行星輪支承軸或行星傳動(dòng)的輸出軸（或輸入軸）的軸承座孔和軸承外圈之間，利用零件的彈性變形來(lái)補(bǔ)償制造安裝誤差，從而實(shí)現(xiàn)行星傳動(dòng)的均載和減振。金屬?gòu)椥跃d環(huán)不僅適用于齒輪減速機(jī)的均載和減振，還廣泛應(yīng)用于機(jī)床、汽輪機(jī)、飛機(jī)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備上。文獻(xiàn)提出一種用于多行星輪傳動(dòng)中行星輪上的彈性環(huán)均載機(jī)構(gòu)，利用零件的變形來(lái)補(bǔ)償行星輪的浮動(dòng)量，可以在不增加機(jī)構(gòu)尺寸和重量的條件下達(dá)到行星輪間均載的目的。通過(guò)對(duì)六行星輪彈性環(huán)均載機(jī)構(gòu)的載荷均衡實(shí)驗(yàn)研究，得到其載荷分配不均勻系數(shù)的實(shí)測(cè)值為1.29；文獻(xiàn)提出適用于多行星輪行星傳動(dòng)的等強(qiáng)度環(huán)均載機(jī)構(gòu)，利用彈性構(gòu)件或油膜在行星輪載荷增量作用下的彈性變形來(lái)補(bǔ)償制造裝配誤差對(duì)行星輪心浮動(dòng)量的要求，從而使行星輪間的載荷分配趨于均勻。其均載效果主要取決于彈性件或油膜的剛度，但是過(guò)分降低剛度必然受強(qiáng)度條件的制約，故設(shè)計(jì)該均載機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵是在保證彈性構(gòu)件強(qiáng)度的前提下使機(jī)構(gòu)具有最大的柔度。通過(guò)對(duì)六行星輪等強(qiáng)度環(huán)均載機(jī)構(gòu)的載荷均衡實(shí)驗(yàn)研究，得到其載荷分配不均勻系數(shù)的實(shí)測(cè)值小于1.29；文獻(xiàn)從實(shí)際出發(fā)認(rèn)為該類(lèi)機(jī)構(gòu)的載荷分配在±30%以?xún)?nèi)時(shí)都是可用的，當(dāng)然這同時(shí)也取決于制造精度。文獻(xiàn)對(duì)重型機(jī)械上新型行星傳動(dòng)均載機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究。
擠壓油膜均載機(jī)構(gòu)屬于靜定系統(tǒng)，它是行星輪調(diào)位均載方法中的最佳方法，1961年奧斯卡·平卡斯（Oscar Pinkus）在他的《動(dòng)壓潤(rùn)滑原理》一書(shū)中，提到了濟(jì)壓油膜的概念。1963年英國(guó)羅耳斯，羅伊斯（Rolls Royce）公司的S.庫(kù)拍（Cooper）在擠壓油膜的實(shí)驗(yàn)研究方面取得了成就。在庫(kù)拍的文章發(fā)表不久，擠壓油膜阻尼器就在英國(guó)的康維（Conway）發(fā)動(dòng)機(jī)上成功地得到了應(yīng)用，起到了良好的減振作用，可使振動(dòng)減小約60%。在此之后，擠壓油膜阻尼器的研究和應(yīng)用得到了飛速的發(fā)展。1967年日本東洋精密造機(jī)公司（IMT）高橋崇在日本和歐美各國(guó)取得油膜浮動(dòng)均載的專(zhuān)利權(quán)，而且用于各種行星傳動(dòng)減速機(jī)上。油膜均載的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，在行星輪與行星軸承之間裝置一浮動(dòng)的中間輪，中間輪與行星輪孔之間留有徑向間隙，并向其中注入油液。傳動(dòng)裝置工作時(shí)，行星輪與中間輪以同向同速轉(zhuǎn)動(dòng)，而且承受方向相同的載荷。兩輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在它們的徑向間隙中形成厚油膜，油膜厚度比普通滑動(dòng)軸承的油膜厚度大得多。借助油膜的彈性使各行星輪均載。此外，由于行星輪可以軸向竄動(dòng)，故也能補(bǔ)償誤差而實(shí)現(xiàn)均載。在實(shí)際工況下厚油膜均載的設(shè)計(jì)計(jì)算是真正實(shí)現(xiàn)厚油膜均載的關(guān)鍵，文獻(xiàn)推導(dǎo)出厚油膜均載的設(shè)計(jì)計(jì)算式，從而使厚油膜的均載設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單易行。油膜均載與減振技術(shù)研究的前沿在于進(jìn)一步考慮油膜實(shí)際的流動(dòng)狀態(tài)和開(kāi)發(fā)新型結(jié)構(gòu)的擠壓油膜阻尼器（SFD）。
本文提出一種新型彈性均載環(huán)，將彈性均載環(huán)加裝在輸出軸和一級(jí)輸入軸的軸承座孔和軸承外圈之間，利用均載環(huán)的彈性變形來(lái)補(bǔ)償制造安裝誤差，從而實(shí)現(xiàn)三環(huán)減速機(jī)的均載和減振。
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