?应用研究?施洪生滕健SolidWorks中行星齿轮传动的快速装配71SolidWorks中行星齿轮传动的快速装配施洪生1,滕2健(21北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044)(11北京交通大学电气工程学院,北京100044)摘要:风力发电系统中广泛采用行星齿轮传动。在CAD软件中很难实现行星齿轮快速、精确的装配。基于齿轮啮合原理,讨论了行星齿轮传动的均布安装条件,确定了各行星轮的位置和方向。并利用SolidWorks中方程式的功能,制作了适用于快速完成行星齿轮传动装配的模板。该方法也可适用于其他CAD软件,具有容易实现、方便实用的优点。关键词:行星齿轮传动;SolidWorks;装配;风力发电中图分类号:TH117.1文献标识码:A文章编号:1672-1616(2006)11-0071-03行星齿轮传动由于其结构紧凑、承载能力强以及较低的轴承载荷而广泛应用于航空、、、船舶汽车军事、冶金等各个领域[1]。特别在风力发电行业中由于其特殊的高空环境,采用行星齿轮变速箱传动系统仍占据现有产品的主导地位[2]。随着行业需求的不断发展,国内急需研究开发大功率、多级传动的行星齿轮变速箱。目前,普遍采用CAD、CAE软件进行产品设计和分析,SolidWorks作为CAD领域的典型代表,由于其强大的功能和丰富准确、快速的虚拟装配。如图1所示,设在太阳轮1和内齿轮3之间均匀装入np个行星轮2,即相邻两行星轮之间相隔中心角φ=360°np。/设先装入第一个行星轮于O2,当装好后,太阳轮1与内齿轮3的轮齿之间的相对位置已通过该行星轮而产生了联系。为了在相φ处装入第二个行星轮,可以设想把内齿轮3固隔定起来,而转动太阳轮1,使第一个行星轮的位置由O2转到O′,并使∠O2OO′=φ。这时,太阳轮221上的点A转到A′位置,转过的角度为θ,根据啮合原理的传动关系,角度φ与θ的关系为[4]θφ=ω1/ωH=i1H=1+z3/z1/故得θ=(1+z3/z1)φ=(1+z3/z1)360°np。/的插件已被广泛应用在各设计领域。然而,由于行星齿轮传动结构较复杂,行星轮同时具有内啮合和外啮合,在进行虚拟装配时需要精确确定多个行星轮和中心轮的位置和方向,靠SolidWorks本身提供的常用配合难以胜任复杂的齿轮装配任务。笔者经过实践摸索出一套基于齿轮啮合原理和SolidWorks中方程式约束的快速行星齿轮装配方法,与同行设计者分享。1行星齿轮装配原理1.1均布安装条件为使各个行星轮都能够均布地装入太阳轮和内齿圈之间,行星轮的数目与各轮齿数之间必须满足一定的关系,否则将会产生干涉而不能均布装配。具体装配条件关系参考文献[3]。本文假定设计的行星轮系的设计参数如模数相等、齿数已经满足装配条件:两中心轮的齿数之和为行星轮数目的整数倍[3],只讨论如何在SolidWorks软件中实现收稿日期:2006-04-28图1行星齿轮装配示意图如果这时太阳轮1恰好转过整数个齿,轮1与轮3的齿的相对位置又恢复到与开始装第一个行作者简介:施洪生(1975-),男,江苏南通人,北京交通大学讲师,机械工程博士,主要研究方向为机械CAD、CAE和电机设计等。?1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net722006年6月中国制造业信息化35卷11期第第(4)行星架顺时针转过φ=-360°np,行星/星轮时相同的位置,故在原来装第一个行星轮的位置O2处一定能装入第二个行星轮。同样的过程,可以装入其他的行星轮。轮相对行星架的转角为zr/zp×360°np,此时,/φ2=(1-zr/zp)×360°np+φ1。/(5)以此类推,行星架每顺时针转过φ,装配1.2SolidWorks中实现方法实现准确的装配关系即确定每个齿轮的轴心位置和方向。为简单起见,假定太阳轮与内齿轮同心,np个行星轮围绕轴心O均布安装,其中轴心位置相对于O均布,距离由中心距确定,下面仅讨论行星轮的方向确定。a.齿轮建模约定。在SolidWorks中,约定“右视(Right)”平面为第一个切除的齿和键槽的中心面(如图2所示),其余齿通过圆周阵列实现。下文涉及的角度均相对于此中心面且以逆时针为正。上一个行星轮,此时,φ1=(i-1)×(1-zr/zp)×360°np+φ1,i=2～5。/有了各个行星轮、太阳轮的角度关系就可以针对具有np个行星轮的传动系统建立一个快速装配的参数化模板,利用SolidWorks中方程式功能提供的约束关系确定各齿轮的位置和方向。需要注意的是,所有角度计算的结果都要限定在0