非H封闭式周转轮系效率曲线图的应用分析

摘要：研究了非H封闭式周转轮系中传动比之间的关系，得到了根据总传动比合理确定基础机构传动比和封闭传动链传动比的方法，最后，形成了集效率曲线、传动比关系曲线于一体的曲线图，提出了根据总传动比按许用效率确定非H封闭式周转轮有关运动参数的曲线图法。

关键词：周转轮系 matlab 效率曲线图

1、非H封闭式周转轮系效率计算的统一公式

封闭式周转轮系是一类重要的复合轮系，具有结构紧凑，速比范围宽，能在较高效率下实现大速比、大功率传动等优点，应用日益广泛，具有重要的工程地位。封闭式周转轮系是以一个双自由度2K-H型差动轮系为基础，将差动轮系的三个基本构件（两个中心轮a、b和一个系杆H）中的两个通过另一单自由度传动系统连接而成的混合轮系。它结构紧凑，传动比大，体积小，有更大的增矩性能和广阔的传动比范围，常被用作减速器、增速器、差速器和换向机构以及其它特殊用途。在各种车辆、矿山机械、航空发动机、火炮变速装置、建筑机械和机器人中都有广泛的应用。但由于其组合方式各异，传动路线多样，致使效率计算公式繁多，须根据具体结构型式选用，应用上不够便捷。因此，对封闭周转轮系的效率影响因素和效率公式等进行研究，探讨其与运动参数之间的内在关系，对于揭示封闭周转轮系设计规律具有重要的意义。

根据对非H封闭式周转轮系的效率研究，可将非H封闭周转轮系的效率计算公式统一写成下面的形式：

（1）

式中，β由非封闭件（系杆H）是输入件还是输出件决定，当系杆H是输入件时，β=+1，当系杆H是输出件时，β=-1；

2、满足效率许用值η0的基础传动比边界曲线

下面，根据式（1）设计当系杆H为主动件时，在满足效率许用值η0的条件下，基础传动比 和总传动比 之间的关系。

1）系杆H为主动件时，此时，β=+1，由式（1）可知，当η≥η0时，有

（2）

3、综合曲线图法应用示例

例：设计一非H封闭式周转轮系，已知总传动比 = -20，效率许用值η0≥0.8，系杆H为主动件，试确定基础机构传动比 与封闭传动链传动比 的范围。

首先在图5.15的横轴上找到 =-20的坐标点，作纵坐标线交η0=0.8的上边界曲线于F1点和下边界曲线于F2点，F1点的坐标（-20，8.3），F2点的坐标为（-20，-8.4），由于F1点在 =12的曲线的上方不远，F2点在 =-5和 =-7两条曲线之间。所以由图估算得，F1点的 值应为 =13、F2点的值应为 =-5.7，综合考虑，取F2点较好，即 =-8.4、 =-5.7

图2 非H输入式 关系综合曲线图

这种在给定总传动比 与许用效率η0情况下，利用综合曲线图进行非H封闭式周转轮系类型判定的方法定义为按许用效率确定非H封闭式周转轮系运动参数的曲线图法。因为在效率与运动参数的关系曲线图中涉及参数 、 、 及许用效率η0，因此，可以根据给定的许用效率以及总传动比很方便的利用曲线图法在曲线图中找到相应的点，确定运动参数的值。

4、结论

反映非H封闭式周转轮系中总传动比 、效率许用值η0、基础机构传动比 、封闭传动链 之间关系的综合曲线图如图2所示，当已知总传动比 ，给定效率许用值η0时，根据综合曲线图能方便确定基础机构传动比 、封闭传动链 ，从而确定轮系的结构型式。