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1、周转轮系的内力矩、功率流与自锁杨实如,段钦华(成都大学机械系,成都610106)杨实如摘要:应用离散方法,深入分析了两种2K2H型行星轮系的内力矩和功率流,发现2K2H型行星轮系属于封闭差动轮系;其中,正号机构存在循环功率流。循环功率流不仅降低了正号机构的效率,而且在某种情况下还会使轮系自锁。同时,分析了3K型行星轮系的内力矩、功率流和自锁问题。关键词:行星轮系;内力矩;功率流;循环功率流;自锁中图分类号:TH132.425文献标识码:AAStudyonInnerTorque,Power2FlowandSelf2Loc
2、kingofEpicyclicGearTrainsYANGShi2ru,DUANQin2hua(DepartmentofMachinery,ChengduUniversity,Chengdu610106)Abstract:Thispaperusedthediscretizationmethodandthoroughlyanalyzedtheinnertorqueandpower2flowoftwokindsof2K2Hplanetarygeartrain.Wefindthat2K2Hplanetarygeartrain
3、belongstotheplanetarydiffer2entialgeartrain,andthepositivesignmechanismhascirculatingpowerload.Thecirculatingpowerloadre2ducedtheefficiencyofthepositivesignmechanism,andthegearsystemwillbeself2lockedinsomeconditions.Moreover,theproblemsontheinnertorque,power2flo
4、wandself2lockingof3Kplanetarygeartrainwereana2lyzed.Keywords:Planetarygeartrain;Innertorque;Power2flow;Circulatingpowerload;Self2locking为什么2K2H正号行星轮系的啮合效率通常要比负号轮系低?而且当系杆为从动件时还可能发生自锁1?一般根据效率公式来进行分析2。本文用力学中的截面法分析构件所受的内力矩、画出了反映轮系内部功率流向的离散图,从功率流和内力矩平衡的角度回答了以上问题。并据此对
5、3K型行星轮系的功率流和自锁进行了分析。Σm=Ma+Mb+MH=0在转化机构中,按啮合功率平衡条件1(1)有MωHηβωH=0()2aa0+Mbb1理论基础图1a为常见的2K2H型负号机构。但它不是最简单的周转轮系。当轮系以匀角速度工作时,轮系处于平衡状态。如果将图1a画成图1b形式,再根据截面法从中断开,得到图1c和图1d所示的两个K2H型周转轮系,这两个轮系也应当是平衡的,只是断开截面上应有内力矩的作用。现分析图1c所示轮系的受力平衡问题。图1e为图1c轮系的受力图。其中,Ma为外力偶矩,MH和Mb为断开截面上的内
6、力矩。根据力偶系平衡条件有图12K2H型与K2H型基本轮系收稿日期:20021212将式(2)代入式(1),并根据iab=ωa/ωb,可得HHH基金项目:四川省教育厅自然科学基金项目(2002A112)资助作者简介:杨实如(1945-),女(汉),四川,副教授MaMbMH式中:η0为转化机构的效率;β为反映转化机构中啮合功率图3中,三角形表示K2H型轮系单元,构件依序标在图形顶点上,单元之间固定在一起的构件用细实线连接。流向的指数,当啮合功率MaωH>0时,β=+1;当啮合功率aH可见,单元1为K2H型负号(iag1<
7、0)差动轮系,单元2为MaωH<0时,β=-1。aK2H型正号(iHg2b>1)行星轮系,整个轮系属于K2H型封闭显然,对图1d所示K2H型正号机构或整个2K2H型轮系,式(3)也适用。若不计啮合摩擦损失(η0=1),则式(3)变为式周转轮系。图3中的箭头表示功率流向,因轮a为主动件,系杆为从动件,故可先画出轮a和系杆外伸端联轴节P处的箭头,表示出轮系总体的功率流向。需注意的是,被细实线连结的构件的角速度应相同,而细实线还成了功率流的流道,便于功率流向分析。设轮a的角速度ωa和所受力偶矩Ma皆为正向(顺时针),在图3中
8、标“ωa(+),Ma(+)”。以此为基础,分析其它构件的角速度和所受力偶矩的方向,从而确定轮系内部的功率流向。(1)确定构件的角速度方向MaMbMH(4)1==1-iHiH-abab对轮b固定的2K2H型或K2H型行星轮系有1iHiaH=1-(5)ab22K2H行星轮系的内力矩、功率流与自锁2.12K2H型平面行星轮系的类型图2为
