基于Romax的雙聯行星減速器的軸承設計驗證方法

陳培凱，劉勇

天津天海同步科技有限公司

雙聯螺旋行星排具有傳動比范圍大、傳動時接觸齒數多、傳動均勻及噪聲小等優點，非常適合用于新能源汽車減速器。但是，其復雜的設計以及裝配結構都決定了在設計及制造階段會有很大的困難和局限，軸承的壽命計算和選型就是其中一點。如軸承壽命過短，需要經常性地更換軸承，會降低減速器的綜合使用性能，增加客戶的維護成本。根據工作條件合理地選用軸承，使軸承既可滿足使用要求，又可避免過高的經濟成本，且還不影響其它零部件的選型設計模型建立。

建模

使用Romax分析軸承壽命時，若想使分析結果更加接近真實情況，使結果更加準確，需要把會影響到計算結果的模型軸齒參數、殼體參數、潤滑以及工況條件等盡量準確全面地輸入到軟件中。以一個NN型雙聯螺旋行星減速器為例（見圖1），需要考慮軸承尺寸、材料性能，各個軸齒的尺寸和材料種類，潤滑劑種類和潤滑方式、污染等級，軸承的預緊方式和預緊力及載荷譜等。

圖1 NN型雙聯螺旋行星減速器

本文所參考的為NN型行星減速器，軸齒的參數、殼體的參數和減速器潤滑情況已知。軸承的選型見表1，載荷譜見表2。

表1 減速器軸承選型

表2 減速器載荷譜設置

使用Romax軟件對載荷譜下所有工況進行計算，會得到在整個載荷譜下的軸承壽命，見表3。

表3 載荷譜下的軸承壽命

結果分析和優化

從表3的結果中可以得出，輸入軸的球軸承6005和輸出軸的錐軸承32008X的壽命大于要求的10000h，并且遠遠超過這個數值。這是因為輸入軸和輸出軸在徑向上的受力只有減速器本身的重力，行星輪傳遞到輸入軸和輸出軸上的力本身受力平衡相互抵消掉了。而行星輪軸上的圓柱滾子軸承NJ203的壽命并不滿足要求，并且可以得出，靠近減速器輸出端的軸承所受的載荷更大。

為了尋找問題原因，需要在單個極限工況下看NJ203的接觸應力大小。計算結果見表4，最大接觸應力已達4000MPa，超過了圓柱滾子軸承所能承受的極限應力。

表4 NJ203在極限工況（工況7）下的接觸應力

現在需要單獨對行星輪軸的軸承進行優化，其他輸入條件不變。我們使用滾針軸承K28×40×25H，并根據所選軸承修改行星輪模型。因為該滾針軸承額定動載荷45.5kN，額定靜載荷54kN，大于選擇的NJ203，在最高轉速上也會有所提升。重新導入Romax進行計算，得出K28×40×25H在載荷譜下的壽命，見表5。

表5 滾針軸承在載荷譜下的壽命

從新的計算結果可以看到，更換的滾針軸承K28×40×25H滿足減速器的使用要求，并且軸承的損傷降到了0.1%以下，可以確定以這套軸承配置作為該NN型減速器的軸承選型。

結語

雙聯行星減速器的軸承承載情況是根據雙聯行星排結構的不同而變化的，輸入輸出軸上的軸承在不受到汽車自重的情況下不會承受太大的壓力，一般壽命會很長。行星輪軸上的軸承受力受到齒輪參數和電動機輸入大小的影響，并且在減速器上呈現一種靠近輸出端承載更大的情況。如果采用的是大螺旋角的齒輪，還要考慮一定的軸向力。

所以，雙聯行星減速器的軸承選型是一個相對復雜的過程，需要關注到每一個重點。在減速器設計初期，利用Romax軟件基于標準計算軸承壽命，確定軸承損傷，驗證軸承選型的合理性，預先發現并解決潛在的問題，采用更加優化的設計，在很大程度上節省了設計師時間和人力上的成本。利用軟件現在成為了企業快速、準確應對市場的一種快捷有效的途徑。