翻译译文-双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动效率分析

外文翻译（译文）双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动效率分析李欣马里兰大学，美国何卫东大连铁道学院机械工程系，大连，116028LINDASCHMIDT马里兰大学，美国李力行大连铁道学院机械工程系，大连，116028摘要由行星齿轮传动装置的传动效率的一般公式，可以推算出双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动效率的公式。为了证明这个理论，作者进行了试验性的研究。从实验中得出的这种新型的传动装置的传动效率值与所估计的一致。这表明新型传动装置不仅承载能力高，而且传动效率相当高。关键字双曲柄环板式针摆行星传动装置啮合效率一、前言传统的KHV型摆线针轮行星传动装置，齿面硬，啮合齿数多，具有一系列的优点，例如，体积小，重量轻，传动比范围大，传动效率高，传动平稳等。另一方面，KHV型针摆行星传动装置具有一个本质的弱点，就是转臂轴承置于摆线轮内部，尺寸受到限制。正因为如此，承载能力也不能很好的发挥。为了克服传统的摆针轮行星传动装置的弱点，我们研制了新型的双曲柄环板式针摆行星传动装置。新型传动装置保留了上述的所有优点。因为转臂轴承置于摆线轮外，尺寸便不再受到任何限制。这样整个装置的承载能力就提高了。而且，这种装置不再像传统装置一样需要特殊的输出元件，这样输出轴的刚度就更大了。这表明双曲柄环板式针摆行星传动装置将为国民经济的各个工业部门提供一种体积小、重量轻、传动比范围大、传动效率高、传动平稳、输出轴刚度大、结构紧凑和传动能力高的新型装置。因为新型传动装置与传统装置不同，因此我们有必要证实新型传动装置的传动效率进行研究。在这一论文中，我们将通过理论与实验的研究对这种新型传动装置的传动效率进行分析。二、工作原理双曲柄环板式针摆行星传动装置的机构简图如图1所示。在平行四杆机构ABCD的连杆BC上装有针轮，针轮的中心位于连杆BC的中点。与针轮相啮PO合的摆线轮的中心位于固定连杆AD的中点。针轮与摆线轮的中心距（不COPCO正圆）的大小等于主、从动曲柄的长度。连杆随着传动装置的转动而转动。位于连杆或针轮上的一点，在以为半径的圆上运动。针轮的中点在以为圆心，PC以为半径的圆上运动。由于针轮的啮合上具有摆线轮，所以前者将使后者绕着固定轴旋转。CO图双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动机构简图传动比公式为（1）15BPZWI这里，是传动轴的角速度；1是摆线轮或输出轴的角速度；5是摆线轮的齿数；BZ是针数。P为了使构造达到静力平衡，两环板成180；要达到动力平衡，我们采用另外一对对称的环板。为确保平行四杆结构中的传动轴平稳的经过终点，我们采用齿形带（如图2）普通齿轮结构（将三个齿轮与两个曲柄连接）。在这种情况下，具有同等动力的发动机，驱动着各个曲柄（如图3）。当然，我们也不必控制这种构造范围的大小。三、由一般公式推算双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动效率公式大多数的行星传动装置都可以看作是由A、B、C三部分组成的基本构造（如图4）。我们设B固定，C为转臂轴承。用语计算基本构造的一般公式也适用于双曲柄环板式针摆行星传动装置。图2具有齿形带的双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动简图1输出轴2摆线轮3带针轮的环板3与3成的带针轮的环板4输入轴180（驱动曲柄的传动轴）5主动齿形带轮6齿形带7从动齿形带轮8从动曲柄图3由两个发动机驱动的双曲柄环板式针摆行星传动装置1输出轴2摆线轮3带针轮的环板3与3成的带针轮的环板4输入轴180（驱动曲柄的传动轴）5输入轴（驱动曲柄的传动轴）图4构造的三个组成部分我们来讨论以下四种情形（1）B固定，如果A是主动轮，双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动效率为BBCACAN如果A是从动轮，双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动效率为BBACCN这里，分别为在B固定的前提下，A，B的功率。BANC以上两个等式可以化为一个通式（2）BBBPBCCCAAAMNINA这里，分别为A，C的转矩；，分别为与B相关A，C的转速；AMCBC为与B相关C，A的传动比。CAI这种情况下，A为主动轮时，P1，否则，P1。（2）C固定，如果A是主动轮，双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动效率为CCBAN如果A是从动轮，双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动效率为CCABBN这里，分别为在C固定的前提下，A，B的功率。CA以上两个等式可以化为一个通式（3）CCCQCBBBAAAMNINA这里，分别为A，B的转矩；，分别为与C相关A，B的转速；ABCABN为与C相关B，A的传动比。CBAI这种情况下，A为主动轮时，Q1，否则，Q1。除此之外，A，B，C还有以下关系（4）0M结合（2），（3），（4）可以得到1BPACQCBI当P1，P1/P时，我们可以得到（5）BACQPCBI等式（5）是表示，之间关系的通式。这里是在B固定的前提下，行BC星传动装置的传动效率；为与C相关，假设所有轴固定的前提下，行星传动装置的传动效率。现在我们要解决另外一个问题。随着我们从固定B到固定C，A是怎样变化的，从主动轮到从动轮，还是从从动轮到主动轮。我们可以采用如下做法设与A相关，C，B的传动比我们可以将形式化为/AACBBINCACAABBMNI如果0,则和同号，A的情况不变化；0主动轮20从动轮40从动轮主动轮图5）图5双曲柄环板式针摆行星传动装置的传动简图H（输入）V固定B（摆线轮，输出）等式（5）中，如果AB，BV，CH，可以得到1VBHQPHBVBI这里，是在不考虑啮合内部摩擦力的情况下，一对针轮、摆线轮的啮合效VHB率10BAVBABZI这里，是针数，是摆线轮的齿数。因为B是从动轮，P1，Q1。因此可以得出双曲柄环板式针摆行星传动装置的啮合效率为VH11VBHBVBI（6）考虑到减速器中润滑油的损耗，这种带有齿形带的双曲柄环板式针摆行星传动装置的减速器的效率为123VHB（7）这里，是轴承的传动效率；1润滑油分溅后的效率；2是齿形带的传动效率。3五、计算示例实验所用传动装置的基本参数针轮中心所在圆的直径150MM偏心距35MM针束的半径7MM针的半径5MM传动比14针数15AZ摆线轮数14B功率6KW转矩720NMA双曲柄环板式针摆行星传动装置的啮合效率可以利用等式（6）得出VHB11VBHBVBI50970957这里，14BAHVZI我们设0997（摆线轮与针的相对运动齿面非常硬，没有摩擦力，所以传BI动效率非常高，通常为09970998）；我们设0985（滚动轴承效率通常为1098099），1（用润滑脂替代润滑油），0993（齿形带能量损耗小，因23为只有达到平行四杆机构终点时才会损耗能量，而此时两曲柄的转矩为零）。最后我们得到减速器的效率为1230957810936VHB六、实验研究我们已经成功研制了双曲柄环板式针摆行星传动装置的减速器（如图6），并且进行了实验性的研究。试验装置如图7所示。图6研制样机照片图7减速器试验装置减速器的输入轴和输出轴分别装有一台转矩转速传感器，并与机械效率仪联接。输入轴与直流电动机相连，输出轴与磁粉加载器相连。进行加载试验时，采用分级加载。载荷级分别为同样针齿中心圆直径的高性能通用摆线针轮行星减速器额定载荷360NM的A25，50，75，100，125，150，175，200。每级载荷分别加载H，并每隔30MIN纪录一次转速、转矩、效率、噪声和振动等数据，每级载荷测一次温升，试验结果见表所示。表2双曲柄环板式针摆行星减速器试验结果图8为减速器的传动效率与输出转矩的关系曲线。从图8可以看出，该减速器的传动效率随着转矩的增大而增大，开始时增加较快，随着转矩的不断增大而趋向平缓。图8传动效率与转矩的关系为了证明该新型双曲柄环板式针摆行星减速器的额定功率与转矩确能较同样针齿中心圆直径的通用高性能摆线针轮行星减速器提高一倍，我们又让该新型环板式针摆行星减速器，在最大载荷下（功率为6KW,转矩为720NM）下，连续运转A4H，其传动效率稳定在9394之间，高于同样针齿中心圆直径的高性能摆线针轮行星减速器，且齿面热平衡温度仅为75。C实验结果表明我们所研制的双曲柄环板式针摆行星减速器传递的转矩，可比同样针齿中心圆直径的通用高性能摆线针轮行星减速器的额定功率提高一倍。同时，其传动效率可达到938。七、结论（1）由计算行星传动装置的传动效率