[發明專利]一種2K-H型封閉式周轉輪系傳動效率的計算方法

有效

• 申請號: 201810408114.8
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108561526B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 王成;王守仁
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: F16H48/11
• 分類號: F16H48/11;F16H35/16
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 高強

1.一種2K-H型封閉式周轉輪系傳動效率的計算方法，所述2K-H型封閉式周轉輪系的結構包括機架、差動輪系和定軸輪系，所述差動輪系包括1個中心輪、2個行星輪、1個內齒中心輪和1個行星架，所述定軸輪系包括1個小齒輪、1個大齒輪和1個內齒輪，2個行星輪固連在同一軸上，內齒中心輪與小齒輪固連在同一軸上，行星架與內齒輪固連在一起，其特征是，所述計算方法包括以下步驟：

S1，獲取2K-H型封閉式周轉輪系的計算數據；

在步驟S1中，所述2K-H型封閉式周轉輪系的計算數據包括：中心輪齒數Z₁、行星輪一齒數Z₂、行星輪二齒數Z₃、內齒中心輪齒數Z₄、內齒輪齒數Z₅、小齒輪齒數Z₆、輸入功率P、中心輪與行星輪一組成的齒輪副的嚙合效率η₁、行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副的嚙合效率η₂、小齒輪與大齒輪組成的齒輪副的嚙合效率η₃、大齒輪與內齒輪組成的齒輪副的嚙合效率η₄；

S2，繪制2K-H型封閉式周轉輪系和轉化輪系的功率流圖；

所述步驟S2的具體過程包括以下步驟：

S21，給2K-H型封閉式周轉輪系加上一個與行星架角速度大小相等方向相反的附加轉動得到轉化輪系，原2K-H型封閉式周轉輪系中的機架成為轉化輪系的活動構件，原2K-H型封閉式周轉輪系中的行星架成為轉化輪系的機架；

S22，繪制2K-H型封閉式周轉輪系的功率流圖：2K-H型封閉式周轉輪系中的構件用阿拉伯數字表示，輸入功率用△符號表示，輸出功率用◎符號表示，齒輪副用和符號表示，機架和與機架通過運動副連接的構件之間的功率流用虛線表示，功率值為0，其它構件之間的功率流方向用帶箭頭的實線表示，功率流值在實線或虛線上進行標注，輸入功率經過中心輪，經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副，經過行星輪一和行星輪二，在行星輪一和行星輪二處分流，一路功率流經過行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副，經過內齒中心輪和小齒輪，經過小齒輪與大齒輪組成的齒輪副，經過大齒輪，另一路功率流經過行星架和內齒輪，經過內齒輪與大齒輪組成的齒輪副，經過大齒輪，經過大齒輪的兩路功率匯流，輸出2K-H型封閉式周轉輪系，最終形成2K-H型封閉式周轉輪系的功率流；

S23，繪制轉化輪系的功率流圖：轉化輪系中的構件用阿拉伯數字表示，輸入功率用△符號表示，輸出功率用◎符號表示，齒輪副用和符號表示，功率流方向用帶箭頭的實線表示，機架和與機架通過運動副連接的構件之間的功率流用虛線表示，功率值為0，其它構件之間的功率流方向用帶箭頭的實線表示，功率流值在實線或虛線上進行標注，輸入功率分流，一路功率流經過轉化輪系的活動構件，輸出轉化輪系，另一路功率流經過中心輪，經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副，經過行星輪一和行星輪二，經過行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副，經過內齒中心輪和小齒輪，經過小齒輪與大齒輪組成的齒輪副，經過大齒輪，在大齒輪處分流，一路功率流經過內齒輪與大齒輪組成的齒輪副，另一路功率輸出轉化輪系，最終形成轉化輪系的功率流；

在步驟S2中，繪制2K-H型封閉式周轉輪系功率流圖的具體過程為：

2K-H型封閉式周轉輪系中的構件用阿拉伯數字表示，輸入功率用△符號表示，輸出功率用◎符號表示，齒輪副用和符號表示，機架和與機架通過運動副連接的構件之間的功率流用虛線表示，功率值為0，其它構件之間的功率流方向用帶箭頭的實線表示，功率流值在實線或虛線上進行標注，輸入功率經過中心輪，經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副，經過行星輪一和行星輪二，在行星輪一和行星輪二處分流，一路功率流經過行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副，經過內齒中心輪和小齒輪，經過小齒輪與大齒輪組成的齒輪副，經過大齒輪，另一路功率流經過行星架和內齒輪，經過內齒輪與大齒輪組成的齒輪副，經過大齒輪，經過大齒輪的兩路功率匯流，輸出2K-H型封閉式周轉輪系，最終形成2K-H型封閉式周轉輪系的功率流；

在步驟S2中，繪制轉化輪系功率流圖的具體過程為：

給2K-H型封閉式周轉輪系加上一個與行星架角速度大小相等方向相反的附加轉動得到轉化輪系，原2K-H型封閉式周轉輪系中的機架成為轉化輪系的活動構件，原2K-H型封閉式周轉輪系中的行星架成為轉化輪系的機架；

轉化輪系中的構件用阿拉伯數字表示，輸入功率用△符號表示，輸出功率用◎符號表示，齒輪副用和符號表示，功率流方向用帶箭頭的實線表示，機架和與機架通過運動副連接的構件之間的功率流用虛線表示，功率值為0，其它構件之間的功率流方向用帶箭頭的實線表示，功率流值在實線或虛線上進行標注，輸入功率分流，一路功率流經過轉化輪系的活動構件，輸出轉化輪系，另一路功率流經過中心輪，經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副，經過行星輪一和行星輪二，經過行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副，經過內齒中心輪和小齒輪，經過小齒輪與大齒輪組成的齒輪副，經過大齒輪，在大齒輪處分流，一路功率流經過內齒輪與大齒輪組成的齒輪副，另一路功率輸出轉化輪系，最終形成轉化輪系的功率流；

S3，計算不考慮齒輪副嚙合功率損失時2K-H型封閉式周轉輪系和轉化輪系的分流功率；

所述步驟S3的具體過程包括以下步驟：

S31，通過不考慮齒輪副嚙合功率損失時2K-H型封閉式周轉輪系的分流功率計算公式計算得到不考慮齒輪副嚙合功率損失時2K-H型封閉式周轉輪系的分流功率V；

S32，通過不考慮齒輪副嚙合功率損失時轉化輪系的分流功率計算公式計算得到不考慮齒輪副嚙合功率損失時轉化輪系的分流功率U；

所述不考慮齒輪副嚙合功率損失時2K-H型封閉式周轉輪系的分流功率計算公式為：

式中，V為不考慮齒輪副嚙合功率損失時2K-H型封閉式周轉輪系的分流功率，P為輸入功率，Z₁為中心輪齒數，Z₂為行星輪一齒數，Z₃行星輪二齒數，Z₄為內齒中心輪齒數，Z₅為內齒輪齒數，Z₆為小齒輪齒數；

所述不考慮齒輪副嚙合功率損失時轉化輪系的分流功率計算公式為：

式中，U為不考慮齒輪副嚙合功率損失時轉化輪系的分流功率，Z₅為內齒輪齒數，Z₆為小齒輪齒數，V為不考慮齒輪副嚙合功率損失時2K-H型封閉式周轉輪系的分流功率，P為輸入功率；

S4，計算功率流經過齒輪副的功率損失；

所述步驟S4的具體過程包括以下步驟：

S41，通過第一級齒輪副功率損失計算公式計算得到功率流經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副的功率損失L₁；

S42，通過第二級齒輪副功率損失計算公式計算得到功率流經過行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副的功率損失L₂；

S43，通過第三級齒輪副功率損失計算公式計算得到功率流經過小齒輪與大齒輪組成的齒輪副的功率損失L₃；

S44，通過第四級齒輪副功率損失計算公式計算得到功率流經過內齒輪與大齒輪組成的齒輪副的功率損失L₄；

所述第一級齒輪副功率損失計算公式為：

L₁＝(P-U)(1-η₁) (3)；

式中，L₁為功率流經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副的功率損失，P為輸入功率，U為不考慮齒輪副嚙合功率損失時轉化輪系的分流功率，η₁為中心輪與行星輪一組成的齒輪副的嚙合效率；

所述第二級齒輪副功率損失計算公式為：

L₂＝(P-U-L₁)(1-η₂) (4)；

式中，L₂為功率流經過行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副的功率損失，P為輸入功率，U為不考慮齒輪副嚙合功率損失時轉化輪系的分流功率，L₁為功率流經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副的功率損失，η₂為行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副的嚙合效率；

所述第三級齒輪副功率損失計算公式為：

L₃＝(P-V-L₁-L₂)(1-η₃) (5)；

式中，L₃為功率流經過小齒輪與大齒輪組成的齒輪副的功率損失，P為輸入功率，V為不考慮齒輪副嚙合功率損失時2K-H型封閉式周轉輪系的分流功率，L₁為功率流經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副的功率損失，L₂為功率流經過行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副的功率損失，η₃為小齒輪與大齒輪組成的齒輪副的嚙合效率；

所述第四級齒輪副功率損失計算公式為：

L₄＝V(1-η₄) (6)；

式中，L₄為功率流經過內齒輪與大齒輪組成的齒輪副的功率損失，V為不考慮齒輪副嚙合功率損失時2K-H型封閉式周轉輪系的分流功率，η₄為內齒輪與大齒輪組成的齒輪副的嚙合效率；

S5，計算2K-H型封閉式周轉輪系傳動效率；

所述步驟S5的具體過程為：

通過式(7)所示的2K-H型封閉式周轉輪系傳動效率計算公式計算得到2K-H型封閉式周轉輪系傳動效率η，

式中，η為2K-H型封閉式周轉輪系傳動效率，P為輸入功率，L₁為功率流經過中心輪與行星輪一組成的齒輪副的功率損失，L₂為功率流經過行星輪二與內齒中心輪組成的齒輪副的功率損失，L₃為功率流經過小齒輪與大齒輪組成的齒輪副的功率損失，L₄為功率流經過內齒輪與大齒輪組成的齒輪副的功率損失。