CN109681594A - 一种提高行星排寿命的设计方法 - Google Patents

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李洪武
许晋
何融
张强
张玉东
李亮
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
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Abstract

本发明公开了一种提高行星排寿命的设计方法，所述行星排包括太阳轮、多个行星轮和对应的行星轮轴、齿圈、行星排框架、滚针轴承、行星轮挡圈和滚动体轴承；行星排框架上有径向布置的行星轮轴孔，多个行星轮轴安装在行星轮轴孔内并固定在行星排框架上，滚针轴承和行星轮由里向外依次安装在行星轮轴上，行星轮轴向两端各有一个行星轮挡圈；太阳轮、齿圈、行星排框架和滚动体轴承共用相同回转中心轴，太阳轮与行星轮啮合，行星轮与齿圈啮合，滚动体轴承安装在行星排框架上，支撑行星排框架工作；行星排框架上安装行星轮轴的左、右壁上行星轮轴孔在沿中心轴线旋转方向位移差≤0.03mm。本发明能够大幅度提高行星排的寿命，满足传动系统和车辆的使用要求。

Description

一种提高行星排寿命的设计方法
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种提高行星排寿命的设计方法。
背景技术
行星排是行星变速传动系统的基础部件，分为简单三元件行星机构和复杂多构件复合行星机构，太阳轮、齿圈、行星排框架是行星排的基本元件，行星轮起内部联系作用而不向行星排外部传递功率，行星轮是构成行星排的内在核心。行星变速传动系统工作中，通过不同操纵元件的组合实现行星排基本元件不同的传递功率的关系形成，从而实现变速和变矩。数台份实车试验和台架试验的结果表明，行星排出现的故障主要有：行星轮滚针轴承烧毁、齿轮啮合失效、以及齿轮啸叫等，导致行星排寿命降低，从而制约传动装置的寿命和可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种提高行星排寿命的设计方法，能够大幅度提高行星排的寿命，满足传动系统和车辆的使用要求。
一种提高行星排寿命的设计方法，所述行星排包括太阳轮、多个行星轮和对应的行星轮轴、齿圈、行星排框架、滚针轴承、行星轮挡圈和滚动体轴承；
行星排框架上有周向布置的行星轮轴孔，多个行星轮轴安装在行星轮轴孔内并固定在行星排框架上，滚针轴承和行星轮由里向外依次安装在行星轮轴上，行星轮轴向两端各有一个行星轮挡圈；太阳轮、齿圈、行星排框架和滚动体轴承共用相同回转中心轴，太阳轮与行星轮啮合，行星轮与齿圈啮合，滚动体轴承安装在行星排框架上，支撑行星排框架工作；
所述行星排框架上安装行星轮轴的左、右壁上行星轮轴孔在沿中心轴线旋转方向位移差≤0.03mm。
进一步地，所述支撑行星排框架的滚动体轴承的径向支撑刚度为1e3～1e5N/mm。
进一步地，所述安装行星轮轴的行星排框架上的行星轮轴内孔尺寸公差取N6，行星轮轴上与行星排框架上行星轮轴孔配合处的外径尺寸公差取h6。
进一步地，所述行星轮轴外圆圆柱度公差≤0.004，所述的行星排框架上行星轮轴孔圆柱度公差≤0.004。
进一步地，所述行星轮和行星轮轴的表面硬度≥60HRC，芯部硬度为35～49HRC。
进一步地，所述行星排框架在圆周方向有安装行星轮的槽，槽的数量与行星轮数量一致，沿圆周方向均匀布置，每个槽内行星轮与行星排框架之间安装的行星轮挡圈，材料选用耐高温、耐腐蚀和耐磨材料。
进一步地，所述行星排框架内孔沿回转中心轴均匀布置径向润滑油路，润滑油路数量与行星轮数量一致，行星轮轴上有沿行星轮中心轴的主油道，还有通向主油道的入口油道和通向滚针轴承中间位置的出口油道，行星排框架上的径向油路与行星轮轴的入口润滑油路相通。
进一步地，所述行星排框架槽内安装行星轮和两侧的行星轮挡圈后，槽内行星轮和行星轮挡圈的轴向间隙为0.30mm～0.50mm。
有益效果：
1、本发明采用等刚度原则设计行星排框架左、右壁，左、右壁上行星轮轴孔在沿中心轴线旋转方向位移差≤0.03mm，从而减小行星轮滚针轴承、行星轮的错位量，改善行星轮滚针轴承和行星轮的啮合状态。
2、行星排框架径向支撑刚度1e3～1e5N/mm，均衡行星排上各个行星轮的不均匀量，提高行星齿轮的寿命。
3、行星轮轴外圆和行星排框架上行星轮轴孔圆柱度公差≤0.004，减小行星轮滚针轴承的滚子在运转过程中扭转度，从而提高轴承的寿命。
4、热处理行星轮和行星轮轴，使得表面硬度≥60HRC、芯部硬度35～49HRC，提高齿轮的弯曲和接触强度。
5、行星排框架槽内安装行星轮和两侧的行星轮挡圈，行星轮挡圈材料选用耐高温、耐腐蚀和耐磨材料，槽内行星轮和行星轮挡圈的轴向间隙为0.30mm～0.50mm，克服行星轮与行星排框架的相对摩擦力和行星轮运转时产生的轴向力。
附图说明
图1为本发明提供的行星排二维剖视示意图；
图2为本发明提供的行星排三维结构示意图；
图3为本发明提供的采用等刚度原则设计行星排框架左、右壁在运转工况下行星轮轴在径向方向位移示意图；
图4为本发明提供的提高行星排寿命行星轮轴和行星排框架上行星轮轴孔配合公差和圆柱度公差要求示意图；
图5为本发明提供的提高行星排寿命的润滑油路示意图；
图6为本发明提供的提高行星排寿命的行星轮挡环，以及行星轮挡环、行星轮及安装处框架宽度示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种提高行星排寿命的设计方法，行星排包括太阳轮1、n1个行星轮2、齿圈3、行星排框架4、n1个行星轮轴5、滚针轴承6、行星轮挡圈7和滚动体轴承8。
行星排框架4上有周向布置的行星轮轴孔(个数：n1)，n1个行星轮轴5安装在行星轮轴孔内，并固定在行星排框架上，滚针轴承6和行星轮2由里向外依次安装在行星轮轴5上，行星轮6轴向两端各有一个行星轮挡圈7；太阳轮1、齿圈3、行星排框架)和滚动体轴承8共用相同回转中心轴9，太阳轮1与行星轮2拟合，行星轮2与齿圈)啮合，滚动体轴承8安装在行星排框架，支撑行星排框架工作。
其中，行星排框架4安装行星轮轴5的左、右壁采用等刚度设计方法，通过有限元计算，左、右壁上行星轮轴孔在沿中心轴线9旋转方向位移差≤0.03mm，如图3所示。
如图1所示，支撑行星排框架的滚动体轴承8的径向支撑刚度为1e3～1e5N/mm。
如图4所示，安装行星轮轴5的行星排框架4上的行星轮轴内孔尺寸公差取N6，行星轮轴5上与行星排框架4上行星轮轴孔配合处的外径尺寸公差取h6；行星轮轴5外圆圆柱度公差≤0.004，行星排框架4上行星轮轴孔圆柱度公差≤0.004。
如图1所示，行星轮2和行星轮轴5的表面硬度≥60HRC，芯部硬度35～49HRC。
如图5所示，行星排框架内孔沿回转中心轴9均匀布置径向润滑油路(润滑油路数量为n1)，行星轮轴5上有沿行星轮中心轴的主油道，还有通向主油道的入口油道和通向滚针轴承中间位置的出口油道(如果一根行星轮轴5上的安装n2个滚针轴承，则出口油道也为n2个，每个出口油道轴向位置正对滚针轴承中间位置，周向方向均匀布置)，行星排框架4上的径向油路与行星轮轴的入口润滑油路相通。
如图6所示，行星排框架4在圆周方向有安装行星轮2的槽，槽的数量为n1，沿圆周方向均匀布置，每个槽内行星轮2与行星排框架4之间安装的行星轮挡圈7，材料选用耐高温、耐腐蚀和耐磨材料；行星排框架槽内安装行星轮和两侧的行星轮挡圈后，槽内行星轮和行星轮挡圈的轴向间隙为0.30mm～0.50mm。
行星排可以是单星、双星和双联行星(又称复星)三种，均可采用该方法提高行星排寿命。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高行星排寿命的设计方法，所述行星排包括太阳轮、多个行星轮和对应的行星轮轴、齿圈、行星排框架、滚针轴承、行星轮挡圈和滚动体轴承；
行星排框架上有周向布置的行星轮轴孔，多个行星轮轴安装在行星轮轴孔内并固定在行星排框架上，滚针轴承和行星轮由里向外依次安装在行星轮轴上，行星轮轴向两端各有一个行星轮挡圈；太阳轮、齿圈、行星排框架和滚动体轴承共用相同回转中心轴，太阳轮与行星轮啮合，行星轮与齿圈啮合，滚动体轴承安装在行星排框架上，支撑行星排框架工作；
其特征在于，所述行星排框架上安装行星轮轴的左、右壁上行星轮轴孔在沿中心轴线旋转方向位移差≤0.03mm。
2.如权利要求1所述的提高行星排寿命的设计方法，其特征在于，所述支撑行星排框架的滚动体轴承的径向支撑刚度为1e3～1e5N/mm。
3.如权利要求1或2所述的提高行星排寿命的设计方法，其特征在于，所述安装行星轮轴的行星排框架上的行星轮轴内孔尺寸公差取N6，行星轮轴上与行星排框架上行星轮轴孔配合处的外径尺寸公差取h6。
4.如权利要求3所述的提高行星排寿命的设计方法，其特征在于，所述行星轮轴外圆圆柱度公差≤0.004，所述的行星排框架上行星轮轴孔圆柱度公差≤0.004。
5.如权利要求4所述的提高行星排寿命的设计方法，其特征在于，所述行星轮和行星轮轴的表面硬度≥60HRC，芯部硬度为35～49HRC。
6.如权利要求5所述的提高行星排寿命的设计方法，其特征在于，所述行星排框架在圆周方向有安装行星轮的槽，槽的数量与行星轮数量一致，沿圆周方向均匀布置，每个槽内行星轮与行星排框架之间安装的行星轮挡圈，选用耐高温、耐腐蚀和耐磨材料。
7.如权利要求6所述的提高行星排寿命的设计方法，其特征在于，所述行星排框架内孔沿回转中心轴均匀布置径向润滑油路，润滑油路数量与行星轮数量一致，行星轮轴上有沿行星轮中心轴的主油道，还有通向主油道的入口油道和通向滚针轴承中间位置的出口油道，行星排框架上的径向油路与行星轮轴的入口润滑油路相通。
8.如权利要求7所述的提高行星排寿命的设计方法，其特征在于，所述行星排框架槽内安装行星轮和两侧的行星轮挡圈后，槽内行星轮和行星轮挡圈的轴向间隙为0.30mm～0.50mm。
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