RPG行星减速器齿面应力均化分析

孔霞，蔡云龙

(江苏泰隆减速机股份有限公司，江苏 泰兴225400)

    为避免RPG行星减速器因齿面应力分布不均导致的齿面接触应力增加、齿根弯曲强度下降、行星轮轴承受力不均等问题，以RPG39-50型行星减速器为例，利用有限元方法，构建该型减速器的系统柔性模型，依托行星排框架、行星轮销轴、行星轮轴承及输出排齿轮等关键结构件的变形分析，进行了针对性的齿面优化修形，从而实现了齿面应力均化，有效提高了该齿轮系统的寿命与可靠性。

    RPG行星减速器是一种大功率、低速、大扭矩输出的专用减速器，该减速器传递功率可达3150kW，峰值输出扭矩可达3 800kN·m［1］。该减速器的结构，采用了一级定轴齿轮串联两级行星齿轮的传动形式［2］。由于RPG行星减速器的输出级为标准的NGW行星传动，在输出大扭矩时，行星排框架、行星轮销轴、行星轮轴承及输出排齿轮等结构件容易产生变形，不可避免地造成齿面偏载、齿面接触应力增加、齿根弯曲强度下降、行星轮轴承受力不均等不利因素［3-4］，因此对齿面进行优化修形，实现齿面应力均化，就成为提高齿轮系统寿命与可靠性的可行性。

1基本强度分析

    RPG行星减速器的结构如图1所示。造成RPG行星传动系统疲劳失效的主要诱因为扭矩载荷值和疲劳循环次数，而转速对疲劳失效的影响则可以忽略不计［5］。为实现RPG行星减速器高可靠性的设计，应首先对其疲劳强度进行初步分析。不失一般性，本文以RPG39-50型减速器为分析对象，利用有限元方法对其输出排齿轮系统进行疲劳强度分析［6］。分析中以峰值扭矩作为载荷边界条件，其数值取3 800kN·m，以无限寿命作为齿轮循环条件，其数值取107次，分析结果见表1。

    从初步分析结果可知，输出排齿轮系统有足够的承载能力,满足减速器功率、扭矩等功能需求。

图1RPG行星减速器结构图

表1RPG39-50行星减速器疲劳分析结果

部件名称      疲劳安全系数           静载安全系数

          弯曲强度    接触强度   弯曲强度    接触强度  

太阳轮     3.167 7     1.735 9   7.392 8      2.147 5

行星轮1    2.431 8     1.998 1   6.814 0      2.201 4

行星轮2    2.442 2     1.982 3   6.843 1      2.184 0

行星轮3    2.461 8     1.958 7   6.897 9      2.158 0

行星轮4    2.463 3     1.959 6   6.902 0      2.159 0

行星轮5    2.446 1     1.984 3   6.853 8      2.186 2

齿圈       4.122 7      3.334 3   8.538 2      3.811 1

2系统变形分析

    表1给出的疲劳分析结果是在忽略系统各结构件变形的基础上得到的。由于输出级的NGW......

作者简介：孔霞（1971—），女，江苏泰兴人，江苏泰隆减速机股份有限公司高级工程师，主要研究方向为现代机械传动设计与创新。
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