The Influence of Eccentricity Changes on Power Losses in Cycloidal Gearing

• Autorzy: Bednarczyk Sławomir , Jankowski Ludomir , Krawczyk Justyna

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.5430

Warianty tytułu

PL

Wpływ zmian mimośrodowości na straty mocy w zazębieniu cykloidalnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Gearing is one of the most important rolling nodes in a cycloidal planetary transmission. It consists of gears whose outlines are created according to cycloidal curves and the rollers cooperating with them. The epicycloidal and hypocycloidal gearing can be distinguished. There are power losses during the transmission operation, due to the transmitted load and friction in the gearing. The paper presents an analytical method for determining losses in cycloidal gearing, taking into account the manufacturing deviations of the elements making this gearing. The analysis allowed determining the distribution of intertooth clearances and forces at the points of contact between the profiles and the rollers, and consequently the distribution of power losses in gearing. The distribution of intertooth forces was verified by elastooptic tests of the gears set with cycloidal gearing. The results of the calculations indicate that the influence of eccentricity changes on the distribution of intertooth forces is significant and also that the distribution of power losses in gearing is closely related to the distribution of intertooth forces and has a very similar character.

PL

Zazębienie jest jednym z ważniejszych węzłów tocznych w obiegowej przekładni cykloidalnej. Składa się ono z kół, których zarysy utworzone są wg krzywych cykloidalnych, oraz ze współpracujących z nimi rolek. Rozróżnia się zazębienie epicykloidalne i hipocykloidalne. Podczas pracy przekładni na skutek przenoszonego obciążenia oraz tarcia w zazębieniu występują straty mocy. W pracy przedstawiono metodę analityczną wyznaczania strat w zazębieniu cykloidalnym z uwzględnieniem odchyłek wykonawczych elementów tworzących to zazębienie. Przeprowadzona analiza pozwoliła na wyznaczenie rozkładu luzów międzyzębnych oraz sił w miejscach styku zarysów z rolkami, a w konsekwencji rozkładu strat mocy w zazębieniu. Rozkład sił międzyzębnych zweryfikowano poprzez badania elastooptyczne zespołu kół z zazębieniem cykloidalnym. Wyniki przeprowadzonych obliczeń wskazują, że wpływ zmian mimośrodowości na rozkład sił międzyzębnych jest istotny. A także, że rozkład strat mocy w zazębieniu ma ścisły związek z rozkładem sił międzyzębnych i ma bardzo podobny charakter.

Słowa kluczowe

EN

cycloidal gearing; power losses; clearance

PL

zazębienie cykloidalne; straty mocy; luz

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 3
• Strony: 19--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Bednarczyk Sławomir

• Wrocław University of Science and Technology, Department of Fundamentals Machine Design and Tribology, I. Łukasiewicza 5 Street, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Jankowski Ludomir

• Wrocław University of Science and Technology, Department of Biomedical Engineering, Mechatronics and Theory of Mechanisms, I. Łukasiewicza 5 Street, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Krawczyk Justyna

• Wrocław University of Science and Technology, Department of Fundamentals Machine Design and Tribology, I. Łukasiewicza 5 Street, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Hwang Y. W., Hsieh C. F.: Geometry Design and Analysis for Trochoidal·Type Speed Reducers: with Conjugate Envelopes. Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, vol. 30, No. 2, 2006, pp. 261÷278.
• 2. Warda B., Duda H.: A Method for Determining the Distribution of Loads in Rolling Pairs in Cycloidal Planetary Gear, Tribologia 1/2017, pp. 105–111.
• 3. Chmurawa M., John A.: Numerical analysis of forces, stress and strain in planetary wheel of cycloidal gear using FEM, Numer. Methods Contin. Mech. Liptovsky Jan. Slovak Repub., 2000.
• 4. Biernacki K., Stryczek J.: Analysis of stress and deformation in plastic gears used in gerotor pump, The journals of Strain Analysis for Engineering Design, vol. 45, issue 7, 2010, pp. 465–479.
• 5. Blanche J. G., Yang D. C. H.: Cycloid Drives with Machining Tolerances. ASME Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, vol. 111, No. 3, 1989, pp. 337–344.
• 6. Yang D. C. H., Blanche J. G.: Design and Application Guidelines for Cycloid Drives with Machining Tolerances. Mechanism and Machine Theory, vol. 25, No. 5, 1990, pp. 487–501.
• 7. Ivanovic L., Devedzic G., Cukovic S., Miric N.: Modeling of the Meshing of Trochoidal Profiles with Clearances. Journal of Mechanical Design, vol. 134, 2012, pp. 041003-1–041003-9.
• 8. Dudek A., Sendyka B.: Siły międzyzębne w przekładni obiegowej z zazębieniem cykloidalnym. Przegląd Mechaniczny, 1986, Nr 14, s. 3–6.
• 9. Xu L. X., Chen B. K., Li Ch..: Dynamic modelling and contact analysis of bearing-cycloid-pinwheel transmission mechanisms used in joint rotate vector reducers. Tolerances. Mechanism and Machine Theory, vol. 137, 2019, pp. 432–458.
• 10. Gorla C., Davoli P., Rosa F., Longoni C., Chiozzi F., Samarini A.: Theoretical and experimental analysis of a cycloidal speed reducer. ASME Journal of Mechanical Design, 2008, 130.
• 11. Mackic T., Blagojevic M., Babic Z., Kostic N.: Influence of design parameters on cyclo drive efficiency, Journal of the Balkan Tribological Association, vol. 19, No. 4, 2013, pp. 497–507.
• 12. Sensinger J.: Unified Approach to Cycloid Drive Profile, Stress, and Efficiency Optimization. ASME Journal of Mechanical Design, vol. 132, 2010, pp. 024503-01–024503-05.
• 13. Cichocki W.: Tarcie i opory ruchu w wybranych parach kinematycznych przekładni typu CYCLO. Prace Komisji Mechaniki Stosowanej, Mechanika, Nr 14/1990. Wyd. PAN – Oddział w Krakowie, Kraków 1990, s. 7–23.
• 14. Stryczek J.: Projektieren der Zykloidenverzahnungen hydraulischer Verdrangermaschinen, Mechanism and Machine Theory, vol. 25, No. 6, 1990, pp. 597–610.
• 15. Blagojevic M.: Analysis of Clearances and deformations at Cycloid Disc. Machine Design, vol.6, No.3, 2014, pp. 79–84.
• 16. Sun Y., Guan T.: The Modeling and Simulation Method to Calculate Force in the Equivalent Substitution Flank Profile Two Tooth Difference Cycloid Pin Gear Reducer Cycloid Gear, International Conference on Digital Manufacturing & Automation, 2010, Changcha, Hunan China, pp. 729–733.
• 17. Guangwu Z., at al.: Mixed lubrication analysis of modified cycloidal gear used in the RV reducer, Journal of Engineering Tribology, vol. 230, No. 2, 2016, pp. 121–134.
• 18. Bednarczyk S.: Designing the Hypocycloidal Gearing in the Planetary Transmission. Machine Dynamics Research, Vol. 39, No. 3, 2015, pp. 5–23.
• 19. Bednarczyk S.: Analysis of the Possibility of Applying Epi- and Hypocycloid in Planetary Transmissions. Machine Dynamics Research, Vol. 41, No. 1, 2017, pp. 113–128.
• 20. Orłoś Z.: Doświadczalna analiza odkształceń i naprężeń, PWN, Warszawa, 1977.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).