[0032] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0033] 图1是齿轮传动系统的总成图,可以看出系统主要有主动齿轮、主动轴承、主动轴、从动轴、从动轴承、从动齿轮和双频率减振总成组成。图2是系统的分解图,图中,主动轴承5、主动齿轮2和主动轴1组成驱动齿轮‑轴系统,从动轴承6、从动轴4和从动齿轮3组成从动齿轮‑轴系统。双频率减振模块通过螺栓安装在从动齿轮3的腹板上。
[0034] 图3是减振系统的总成图,主要由啮合频率减振总成、轴动转频减振总成和底座三部分组成。图4是减振系统的分解图。由图可以看出,第一压簧11、导杆12和质量块13安装在两个支撑架8组成的安装座上,构成一个啮合频率减振总成,为了达到更好的减振效果,系统总共由四个啮合频率减振总成构成。导杆12用来限制质量块13只能在导杆的轴心方向运动,第一压簧11安装在支撑架8和质量块13之间,用来限制质量块13的最大位移量。轴承15的内圈安装在底座7的轴承安装套19上,质量块16的内圈安装在轴承15的外圈上,此时质量块16只具有绕其轴心旋转的自由度。
[0035] 两个中压簧座9分别对称安装在底座7上,起到加强强度和提高第二压簧14的一个安装面的作用,底座7通过螺栓安装在从动齿轮3的腹板上。另外两个加强版10与中压簧座9交错对称安装在底座7上,只起到加强强度的作用。两个上压簧座17和两个下压簧座18分别组合对称安装在质量块的内圈上,即上压簧座17和下压簧座18组合安装在一侧,另外两个安装在对称位置。第二压簧14分别安装在上压簧座17和中压簧座9之间,以及中压簧座9和下压簧座18之间,另外两个压簧安装在对称位置。此时,质量块16绕其轴心方向上的旋转角度受到第二压簧14的限制。由质量块16、上压簧座17、下压簧座18、轴承15和中压簧座9组成了轴动频率动力减振总成。图5和图6为该减振总成的平面图和剖面图,由剖面图可以清晰看出轴动频率的安装结构和方法。
[0036] 双频率控制的动力减振器的核心原理在于将作用在齿轮和轴上的振动转移给减振模块中的质量块,即实现了振动能量的转移和消耗。第一压簧11和第二压簧14均采用高锰基高阻尼合金材料制作,这样减振块的振动能量将进一步由高阻尼压簧以热能形式耗散掉。
[0037] 该双频率动力减振模块的设计方法和过程如下:
[0038] (1)获取齿轮传动的额定工况转速n,单位为rpm,即每分钟的转数;
[0039] (2)获取齿轮的重量m1、齿数z和轴的重量m2
[0040] (3)计算得到系统的齿轮啮合频率f1和轴动频率f2,f1=n*z/60,f2=n/60;
[0041] (4)设计啮合频率减振质量块13的质量为m1,轴动频率减振质量块16的质量为m2,确保m1和m2的质量分别约等于齿轮重量M1和轴的重量M2的十分之一,即m1≈M1/10,m2≈M2/10;
[0042] (5)根据公式 和 由于f1、f2,m1和m2均为已知量,则可以通过公式计算出刚度k1和k2,此处刚度k1和k2即为第一压簧11和簧14所需要设计的刚度;
[0043] (6)假设系统输入负载扭矩为T,作用在轴上的力 其中r1为齿轮的半径,r2为轴的半径,从而可以得到第一压簧11和14的最大设计压缩量分别为
[0044] (7)至此,完成了爽频率动力减振模块中三大重要设计参数的计算:质量块的重量m、压簧刚度k和压簧的设计压缩量x。
[0045] 最后对该减振模块进行结构优化设计,以达到尺寸最小、空间最紧凑的目的。
[0046] 对于啮合频率减振模块,以啮合频率减振质量块11的半径和高度尺寸为设计变量,用[A]表示,同时以第一压簧11的长度L1、截面长宽尺寸、压簧的内径和外径尺寸和螺距为设计变量,用[B]表示。最后以第一压簧11的长度尺寸加上质量块的高度尺寸的总长度尺寸P的最小化为优化目标,并以压簧压缩量x1、刚度k1、高锰基高阻尼压簧材料的疲劳强度σf、原有齿轮箱内的轴承‑轴‑齿轮系统的内部可用空间尺寸R和质量块的重量m1为边界条件。
[0047] 对于转轴减振模块,以环形回转质量块16的内径、外径和厚度尺寸为设计变量,用[C]表示,同时以第二压簧14的长度L2、截面长宽尺寸、外径尺寸和螺距为设计变量,用[D]表示。最后以回转质量块16的外径为直径、厚度为高度构成的圆柱体积Q的最小化为优化目标,并以压簧的压缩量x2、刚度k2、压簧阻尼合金材料的疲劳强度σf、原有齿轮箱内的轴承‑轴‑齿轮系统的内部可用空间尺寸R和质量块的重量m2为边界条件。
[0048] 基于以上分析,通过优化设计,获得最优设计尺寸参数[P,Q]min。用公式可表示如下:
[0049] [P,Q]min=f([A],[B],[C],[D])
[0050] C1:L1≥x1,σ1≤σf,k1,m1
[0051] C2:L2≥x2,σ2≤σf,k2,m2
[0052] C3:R
[0053] 式中,C1、C2和C3分别表示该优化设计需要满足的条件1、条件2和条件3。
[0054] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。