[发明专利]一种正角度变位行星轮系修形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种行星轮系修形方法，特别是一种正角度变位行星轮系修形方法，用于正角度变位行星轮系修形设计及制造，属于齿轮设计制造技术领域。

背景技术

在航天器驱动组件中常用的动力源为步进电机和直流伺服电机，常用的减速器多为行星齿轮和谐波减速器，常用的传动机构多为中心轴传动。随着大型桁架、机械臂及伸展臂等承担的载荷越来越大，负载转动惯量越来越大，常用的谐波减速器的减速比、输出力矩等以无法满足要求，因此需要行星齿轮减速器结合谐波减速器一同使用，达到减小减速器体积、提高减速器输出力矩的目的。

正角度变位行星轮系应用于卫星太阳翼展开驱动机构。角度变位能够提高在不改变行星齿轮传动包络尺寸的条件下，提高行星齿轮的输出精度、输出刚度和输出力矩，从而整体提高行星齿轮传动的性能。角度变位行星齿轮的精密加工制造和修形技术是保证行星齿轮传动获得最大承载能力和传动精度的重要条件，对其发展具有推动作用。目前，还没有出现针对正角度变位行星轮系的修形方法的发明创造。

现有的齿轮修形方法仅针对单对齿轮进行，修形方法分为齿廓修形及齿向修形，具体的修形参数多数都停留在理论计算及经验公式基础上，对于复杂行星轮系的研究，没有现成的计算公式及虚拟仿真辅助设计方法指导修形加工。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种正角度变位行星轮系修形方法，实现了复杂行星轮形的修形加工，减少齿轮的啮入、啮出冲击，改善载荷分布，减少振动和噪音。提高齿轮的承载能力和使用寿命。

本发明的技术解决方案是：一种正角度变位行星轮系修形方法，所述正角度变位行星轮系包括1个太阳轮、n个行星轮、1个输出内齿轮和1个固定内齿轮，每种齿轮均为正角度变位齿轮，太阳轮、输出内齿轮和固定内齿轮均与行星轮啮合，太阳轮、输出内齿轮和固定内齿轮之间不存在啮合关系，所述n大于等于3，步骤如下：

(1)利用三维设计软件对正角度变位行星轮系进行三维建模，得到正角度变位行星轮系的理论模型；

(2)利用有限元分析软件步骤(1)中得到的理论模型，将正角度变位行星轮系运行时的输入转速和输入力矩作为有限元分析软件计算的输入参数，计算正角度变位行星轮系中存在啮合关系的齿轮之间的接触应力及每个齿轮的载荷分布情况；具体为：

将每个行星轮沿齿向方向分为两部分，行星轮的一部分与输出内齿轮啮合，构成第一啮合组件，行星轮的另一部分与太阳轮和固定内齿轮啮合，构成第二啮合组件，计算第一啮合组件中行星轮与输出内齿轮之间的接触应力以及行星轮与输出内齿轮的载荷分布情况，并计算第二啮合组件中行星轮与太阳轮以及行星轮与固定内齿轮之间的接触应力，同时计算行星轮、太阳轮和固定内齿轮的载荷分布情况；

(3)选取行星轮为修形对象，采用齿向修形的方法设计正角度变位行星轮系修形方案，所述修形方案包括第一啮合组件修形方案和第二啮合组件修行方案，所述修行方案由修行曲线、修行长度和修行量确定；

将第一啮合组件修形方案和第二啮合组件修行方案的修形曲线均设定为抛物线形，修形长度均设定为行星轮半齿宽长度，修形量的初始值均为经验值，经验值的取值范围为：2um～20um；

(4)利用步骤(3)中确定的正角度变位行星轮系修形方案对第一啮合组件和第二啮合组件中的行星轮进行模拟修形，并计算修行后的第一啮合组件和第二啮合组件中存在啮合关系的齿轮之间的接触应力及每个齿轮的载荷分布情况；

若计算得到的第一啮合组件和第二啮合组件中存在啮合关系的齿轮之间的接触应力及每个齿轮的载荷与步骤(2)中计算得到的第一啮合组件和第二啮合组件中存在啮合关系的齿轮之间的接触应力及每个齿轮的载荷相比均降低10％或以上，则步骤(3)中确定的正角度变位行星轮系修形方案为最终修形方案，进入步骤(5)；

否则步骤(3)中确定的正角度变位行星轮系修形方案不是最终修形方案，分别调整第一啮合组件修行方案和第二啮合组件修行方案中的修形量，重复步骤(3)～步骤(4)，直至计算得到的第一啮合组件和第二啮合组件中存在啮合关系的齿轮之间的接触应力及每个齿轮的载荷与步骤(2)中计算得到的第一啮合组件和第二啮合组件中存在啮合关系的齿轮之间的接触应力及每个齿轮的载荷相比均降低10％或以上；此时步骤(3)中确定的正角度变位行星轮系修形方案为最终修形方案；

(5)根据步骤(4)中确定的正角度变位行星轮系修形方案，确定磨齿砂轮的运动曲线，并利用磨齿砂轮及机床对行星轮进行修形，所述磨齿砂轮与设计行星轮的齿形轮廓互补；