考虑误差因素的渐开线少齿差行星传动优化设计

摘要

针对目前渐开线少齿差行星齿轮副在几何设计时未考虑误差因素的问题，以理论齿侧间隙计算为基础，开展综合偏心量、相邻齿距差与实际齿侧间隙的关联性研究，明确了误差因素影响下实际中心距、啮合角、变位系数及实际齿侧间隙的关系，进而提出以误差影响下的最小啮合角为优化目标、变位系数为优化变量的齿轮副设计方法，并通过对比试验验证遗传算法优化设计方式的可行性与优越性。在不考虑误差的理想状态下，正常工作的少齿差齿轮副中，啮合齿对前后非工作齿对的齿侧间隙极小，其间隙与齿轮副的设计参数及与啮合齿对的距离相关，啮合角越小齿侧间隙越小。综合偏心量和相邻齿距差的影响，实际中心距的上下波动对实际齿侧间隙的影响十分显著。在精度等级不变的情况下，综合偏心量为公差范围内的定值，将其影响等效到中心距后，建立实际中心距的波动方程，进而得到实际中心距与实际齿侧间隙的数学模型。通过分析实际齿侧间隙与相邻齿距差的关系，得到避免齿轮副啮合干涉的最小中心距。基于遗传算法建立以最小啮合角为优化目标、变位系数为优化变量、最小中心距为约束条件之一的优化设计模型。设计搭载优化前后齿轮副的星轮减速器，开展空载传动误差试验，验证了所提遗传算法的可行性和优越性，对少齿差行星机构的精密设计与制造具有参考及指导意义。

关键词

少齿差 / 误差因素 / 齿侧间隙 / 优化设计