naf355行星减速器输入轴及行星架强度分析

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1、NAF355行星减速器输入轴及行星架强度分析张河1董小庆2张刚刚3（1.大庆油田有限责任公司井下作业分公司，黑龙江大庆163453；2.中石化石油工程机械有限公司第四机械厂，湖北荆州434024；3.中国石油长庆油田分公司技术监测中心，陕西西安710000）摘要：以NAF355行星减速器的输入轴及行星架为研究对象，基于CAD/CAM/CAE一体化三维软件Pro/E进行了三维实体建模，并在此基础上对其进行有限元静力学分析，分别得到了NAF355行星减速器输入轴和行星架的变形图、应力云图。通过分析可知，输入轴和行星架的最大变形分别为0.075mm和0.017mm，满足刚度要求；输入轴和行

2、星架的最大应力分别为510MPa和100.7MPa，二者均小于材料许用应力，说明输入轴和行星架的强度也满足安全要求，设计合理。.jyqk，键槽所在的轴径为d=85mm，键槽深度为l=9mm，所以键槽所受的力为：将此推力作为静载荷按法向施加于键槽的一个面上，模拟键槽受力。根据输入轴安装及运行实际工况，在轴上安装两个轴承处施加“销钉约束”，以保证轴运转时的稳定性。对输入轴的两个侧面加一个位移约束，将其X、Y、Z的分量均设为0。2.2行星架行星架在工作中，左右壁上的6个行星轮轴孔承受法向推力，产生输出扭矩。已知该减速器的额定输出扭矩为25000N·m，行星轮轴孔半径为r=0.144m。该行

3、星减速器采用的均载方式为太阳轮浮动，据此取载荷不均匀系数Kp=1.15［4］，则每个轴孔所承受的推力为：在Pro/E的有限元模块中，将该推力施加于各行星轮孔的半圆柱面上，需要注意的是各半圆柱面的方向不同，应提前分割圆柱面。根据行星架安装及运转方式，在行星架左右侧外圆柱面施加“销钉约束”，对左边的行星架键槽一侧工作平面施加位移约束，X、Y、Z的位移分量均为0。3结果分析在设置好边界条件的有限元模型基础上，进一步选择输入轴和行星架的材质后，执行有限元静力分析过程，并对结果进行分析。3.1输入轴输入轴的变形图如图3所示，应力图如图4所示。从图3可以看出，最大位移发生在键槽的边缘上，键槽的右

4、侧相对左侧发生了一个较小的变形。其最大位移为0.075mm，基本符合实际情况。从输入轴的应力云图中可以看出，最大应力发生在键槽加载一侧根部的尖角处，应力值为510MPa，但大部分区域的应力低于104MPa，该轴材料为40Cr，属于中等塑性材料，按静强度校核时取安全系数n=1.5。许用应力［σ］=653.3MPa，可知最大应力小于许用应力，说明该轴能满足实际工作要求。3.2行星架行星架的变形图如图5所示，应力图如图6所示。从变形图可以看出，最大位移发生在右边行星架的圆面上，位移变形比例为1∶100，左侧的行星架臂相对右侧发生了一个较小的变形，其位移最大值为0.017mm，属于小变形范畴

5、，故行星架的刚度足够。从行星架的应力云图可以看出，应力最大值发生在左侧行星架臂的内侧，最大值为100.7MPa，其材料为ZG310-570，屈服强度310MPa，对于此类承受动载的结构，安全系数通常取1.7，则材料许用应力为182.4MPa，故其强度足够，能够确保安全工作。4结论（1）通过对行星减速器的输入轴及行星架实体模型的有限元静力学分析，输入轴的最大变形值为0.075mm，行星架的最大变形值为0.017mm，说明在该工况下输入轴与行星架的刚度均能满足工作要求。（2）在此种工况下，行星减速器的输入轴最大应力为510MPa，小于输入轴材料40Cr的许用应力653.3MPa；行星架的

6、最大应力为100.7MPa，小于行星架材料为ZG310-570的许用应力182.4MPa，因此，输入轴和行星架的强度也能满足工作要求。［.jyqkOS］.北京：机械工业出版社，2005.收稿日期：2015-08-17简介：张河（1979—），男，湖北荆州人，工程师，从事设备管理工作。