機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)70設(shè)計(jì)說明書25

基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 1 摘要 擺線針輪 行星 減速器作為重要的機(jī)械傳動部件具有體積小、重量輕、傳動效率高的特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì) 在全面考慮多齒嚙合、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、 輪齒均載等運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的 要求，實(shí)現(xiàn)高承載能力、高傳遞效率、高可靠性和優(yōu)良動力學(xué)性能等指標(biāo)，而且要便于制造、裝配和檢修 ， 設(shè)計(jì)了 該具有 合理結(jié)構(gòu) 的擺線針輪行星減速器。 本設(shè)計(jì) 建立了合理的動力分析數(shù)學(xué)模型，對擺線針輪傳動中的擺線輪、轉(zhuǎn)臂軸承、 柱銷及軸進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，并用 MATLAB語言編制計(jì)算機(jī)程序?qū)ζ淝蠼?。?jì)算并校核主要件的強(qiáng)度及轉(zhuǎn)臂軸承、各支承軸承的壽命，分析結(jié)果可以看到，各軸承性能指標(biāo) 均符合要求。 利用 UG軟件對擺線針輪減速器各零件建立幾何三維模型、 擺線針輪減 速器虛擬裝配及工程圖生成。用本文的方法設(shè)計(jì)擺線針輪減速器，具有設(shè)計(jì)快捷、方便等特點(diǎn)。 研究結(jié)果對 提高 設(shè)計(jì)的速度、質(zhì)量具有重要意義。 關(guān)鍵詞 ： 擺線傳動 擺線 輪 UG 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 2 Abstract The cycloid gear reducer is one of the most important transmission components of the pumping unit by its smaller volume， lighter weight and effective transmission. In order to realize four targets which include high transmission efficiency, high reliability and the excellent dynamics performance and guarantee credible lubricate ability, receive high efficiency of transmission, and make it easy for manufacture, assembly and inspection, we thought over all the requests in the round and design the rational structure cycloid gear reducer. In this design， we built the exact force analysis mathematical model of the cycloid gear reducer, analyzed the forces born by the cycloid-gear, the bearings and the shaft, and produce the Matlab language software analyze of the forces analysis. We analyzed the forces of parts in the cycloid gear reducer and calculated the intensity and the life of parts. From analyzed the results, we found the parts are our requests. When we establish the three dimensional structure of the Planetcycloid Reducer model with the software UG， Carry on visual design and virtual assemble and drawing paper The result of study have the guide meaning to accelerate design speed and quantities of the Planet cycloid Reducer Keywords： Planet cycloid Reducer; Cycloid ; UG 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 3 第一章 緒論 在科技飛速發(fā)展的 今天 ,產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入了一種全新的三維虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)環(huán)境中 ,以往的那種以二維平面設(shè)計(jì)模式為代表的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)逐漸 退 出 “ 歷史舞臺 ” ,取而代之的是各種先進(jìn)數(shù)字化的三維設(shè)計(jì)技術(shù) 。 它的應(yīng)用和發(fā)展引起全了社會和生產(chǎn)的巨大變革 。 減速器是各種機(jī)械設(shè)備中最常見的部件 ,它的作用是將電動機(jī)轉(zhuǎn)速減少或增加到機(jī)械設(shè)備所需要的轉(zhuǎn)速 , 擺線針輪行星減速器由于具有減速比大、體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在許多情況下可代替二級、三級的普通齒輪減速器和渦輪減速器，所以使用越來越普及，為世界各國所重視。 本文運(yùn)用 UG NX 軟件建立擺線針輪 減速器結(jié)構(gòu)三維模型 ，研究了擺線針輪減速器可視化設(shè)計(jì)方法和虛擬裝配，研究的結(jié)果對提高擺線針輪減速器設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量具有指導(dǎo)意義。 1.1 基本概念 計(jì)算輔助設(shè)計(jì) (Computer Aided Design,CAD),是指工程技術(shù)人員在人和計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)中以計(jì)算機(jī)為工具 ,輔助人類完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì) ,分析 ,繪圖等工作 ,并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量 ,縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 ,降低產(chǎn)品成本的目的 。 一般認(rèn)為CAD 系統(tǒng)的功能包括 :(1)概念設(shè)計(jì)； (2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； (3)裝配設(shè)計(jì)； (4)復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)； (5)工程圖樣繪制； (6)工程分析； (7)真實(shí)感染及渲染； (8)數(shù)據(jù)交換接口等 。 擺線針輪行星傳動 ,簡稱擺線針輪傳動。它與漸開線少齒差行星傳動一樣，同屬于 K-H-V型行星齒輪傳動。擺線針輪傳動的主要特征是：行星輪齒廓為變幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線，中心輪齒廓為圓形。 擺線針輪減速器 ,利用擺線針輪行星傳動原理制成的一種減速器 ,它的優(yōu)點(diǎn)是減速比大、體積小、重量輕、效率高等 。 1.2 UG 的發(fā)展 UG(Unigraphics)軟件是 EDS 公司 (Unigraphics Solutions 公司 ,后成為其中的 UGS部門 )推出的集 CAD/CAE/CAM為一體的三維 參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件之一 ,也是當(dāng)今世界先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ,分析和制造軟件中的一員 ,成為了 UGS 產(chǎn)品家族基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 4 中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)計(jì)軟件 。 其最新版本的 UG NX 不但繼承了原有 UG 軟件的各種強(qiáng)大功能 ,而且與該公司的另一拳頭產(chǎn)品 I-deas 軟件的功能相互結(jié)合 ,共同構(gòu)建了功能更加全面的輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用環(huán)境 。 2001年 9月 ,EDS公司宣布成立其第五業(yè)務(wù)部 -PLM Solutions 由 EDS公司先前收購的 SDRC公司與 UGS部門合并組成 ,來自原 SDRC公司的 I_DEAS軟件和原UGS公司的 Unigeaphics軟件都有著廣泛的 用戶基礎(chǔ) ,它們是技術(shù)先進(jìn) ,功能全面 ,且有很強(qiáng)互補(bǔ)產(chǎn)品 .作為對廣大用戶的承諾 ,EDS 公司宣布將推出結(jié)合兩產(chǎn)品優(yōu)勢 ,具有業(yè)界領(lǐng)先水平的開放式 ,基于標(biāo)準(zhǔn)框架的 CAD/CAE/CAM 解快方案平臺 ,現(xiàn)有的用戶 ,不論是 I-Deas 用戶還是 Unigeaphics 用戶 ,都可以通過升級轉(zhuǎn)移到新的解快方案平臺 。 2002 年 9 月份 ,全新版本的 UG NX 在美國上市 。 從 2002 年 10月開始 ,EDS公司在世界各地舉辦專題研討會 ,介紹 UG NX 的開發(fā)方針和內(nèi)容 。 UG 系列軟件在發(fā)展過程中不斷推出新版本 ,但是設(shè)計(jì) ,繪圖 ,加工部分仍是UG 軟 件的核心 ,基本功能變化不大 ,僅是用戶界面有一定的改變 ,以及功能上有一些擴(kuò)充 ,改進(jìn)和細(xì)化 。 1.3 擺線針輪減速器的發(fā)展 1926年德國人 L Braren發(fā)明了擺線針輪減速器，他是在少齒差行星傳動結(jié)構(gòu)上，首先將變幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線用作行星輪齒廓曲線而把圓形作為中心輪齒廓曲線，和漸開線少齒差行星傳動模式一樣，保留 z X F類 N型行星齒輪傳動。擺線針輪傳動較之普通漸開線齒輪或蝸輪傳動的優(yōu)點(diǎn)是：高傳動比和高效率；同軸輸出，結(jié)構(gòu)體積小和重量輕；傳動平穩(wěn)和噪聲低。由于擺線針輪傳動同時嚙合的齒數(shù)要比漸開線外 齒輪傳動同時嚙合的齒數(shù)多，因而承載能力較大，嚙合效率要高；還由于擺線輪和針輪的輪齒均可淬硬、精磨，較漸開線少齒差傳動中內(nèi)齒輪的被加工性能要好，齒面硬度更高，因而使用壽命要長；加上擺線輪的加工技術(shù)已經(jīng)過關(guān)，專業(yè)加工設(shè)備齊全，擺線輪已納入專業(yè)通用件，在國內(nèi)已做到通用化批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本下降，因此擺線針輪傳動的減速器當(dāng)前廣為應(yīng)用。擺線針輪減速技術(shù)至今，雖在品種、規(guī)格等方面做了不少改進(jìn)，但再沒有作本質(zhì)、原理上的創(chuàng)新。現(xiàn)今擺線針輪減速器，其原理和結(jié)構(gòu)還是 1926年德國的原型。 目前，擺線針輪的研究在國內(nèi)外都在積極 發(fā)展，日本住友重機(jī)械株式會社的“ 80系列”極大提高了性能，從 1990年開始，住友機(jī)械株式會社在“ 80系列”的基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 5 基礎(chǔ)上推出最新“ 90樣本”的擺線針輪減速器，它的機(jī)型由 15種擴(kuò)大為 21種，傳動比由 8種擴(kuò)大為 16種。我國對日本提高擺線針輪減速器性能的主要技術(shù)措施已進(jìn)行較深入的分析，而且在趕超世界水平方面也有自己的創(chuàng)新成果，如符合工程實(shí)際的對擺線輪與輸出機(jī)構(gòu)受力進(jìn)行分析及擺線輪齒形的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。 擺線針輪減速器所傳遞的最大功率為 132KW，輸入軸最高轉(zhuǎn)速為 1800r/min。美國在研究直升飛機(jī)傳動裝置時所做的擺線 針輪傳動試驗(yàn)樣機(jī)，采用四片擺線輪，可以保證輸入軸動平衡的新結(jié)構(gòu)，輸入轉(zhuǎn)速達(dá) 2000r/min，傳動功率達(dá) 205KW。 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 6 第二章 UG 的 功能與 特點(diǎn) 分析 2.1 參數(shù)化與模塊化設(shè)計(jì) 2.1.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)和變量化設(shè)計(jì) 早期的 CAD 系統(tǒng)中其設(shè)計(jì)結(jié)果僅僅實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備出圖 ,就產(chǎn)品圖形而言 ,不過是幾何圖素 (點(diǎn) ,線 ,圓 ,弧 )的拼接 ,是產(chǎn)品的可視形狀 ,并不包含產(chǎn)品圖開有內(nèi)在的拓?fù)潢P(guān)系和尺寸約束 .因此 ,當(dāng)需要改變圖形中哪怕任一微小的部分 ,都要擦除重畫 .這不僅使設(shè)計(jì)者 投入相當(dāng)?shù)木τ糜谥刂貏趧?,而且 ,這種重復(fù)勞動的結(jié)果并不能充分反映 設(shè)計(jì)者對產(chǎn)品的本質(zhì)構(gòu)思和意圖 .一個機(jī)械產(chǎn)品 ,從設(shè)計(jì)到定型 ,其間經(jīng)歷了反復(fù)的修改和優(yōu)化 ;定型之后 ,還要針對用戶不同的規(guī)格系列的變而自動生成 .如何將只有幾何圖素的 “ 死圖 ” 變?yōu)楹性O(shè)計(jì)構(gòu)思 ,設(shè)計(jì)信息的產(chǎn)品幾何模型 ,這是研究參數(shù)化設(shè)計(jì)和變量化設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn) 。 參數(shù)化和變量化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是尺寸驅(qū)動幾何模型 。 與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同 ,尺寸驅(qū)動的幾何模型可以通過改變尺寸達(dá)到更改設(shè)計(jì)的目的 。 這意味著 ,設(shè)計(jì)人員一開始可以設(shè)計(jì)一個草圖 ,稍后再通過精確的尺寸完成設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié) 。 參數(shù)化設(shè)計(jì)一般指圖形的拓?fù)潢P(guān)系不變 ,尺寸形狀由一組參數(shù)進(jìn)行約束 。 參數(shù)與圖形的控制尺寸有顯式的對應(yīng) ,不同的參數(shù)值驅(qū)動產(chǎn)生不同大小的幾何圖形 。 可見 ,參數(shù)化設(shè)計(jì)的規(guī)格化 ,系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一簡單 ,高效 ,優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方法 。 變量化設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)圖開有修改自由度不僅是尺寸形狀參數(shù) ,而且包括拜年結(jié)構(gòu)關(guān)系 ,甚至工程計(jì)算條件 ,修改余地大 ,可變 元 素多 ,設(shè)計(jì)結(jié)果受到一組約束方程的控制和驅(qū)動 .這種方法為設(shè)計(jì)方法為設(shè)計(jì)者提供了更加靈活的修改空間 。 無論參數(shù)化設(shè)計(jì)還是變量化設(shè)計(jì) ,其本質(zhì)是相同的 ,即在約束的基礎(chǔ)上驅(qū)動產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)結(jié)果 ,所不 同的是約束自由度的范圍 ,在參數(shù)化設(shè)計(jì)方法中要嚴(yán)格的逐個連續(xù)求解參數(shù)；而在變量設(shè)計(jì)方法中則是方程聯(lián)立求解 。 2.1.2 模塊化設(shè)計(jì) 模塊化的概念由來已久 ， 人類的語言無論其表達(dá)能力多么豐富 ,都是由有限的音節(jié)構(gòu)成的；再用有限的字符刻錄下來就構(gòu)成了描述 不同對象的文字系統(tǒng) 。 這里音節(jié)和字符就是基本?？?， 通過基本模型 的排列組合就構(gòu)成了豐富萬千的不同系統(tǒng)； 26 個英文字母可以表達(dá)任何意思； 10 個阿拉伯?dāng)?shù)字字符可以表達(dá)任何數(shù)基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 7 字；一組兒童積木可以拼搭不同的玩具造型；相同的建筑材料可以蓋成不同式樣的樓宇 。 到 20 世紀(jì) 50 年代 ,歐 美一些國家正式提 出 “ 模塊化設(shè)計(jì) ” 概念 ,把模塊化設(shè)計(jì)提到理論高度來分 。 目前 ,模塊 化設(shè)計(jì)的思想已涌到許多領(lǐng)域 ,例如機(jī)床 ,減速器 ,家電 ,計(jì)算機(jī)等等 .在每個領(lǐng)域 ,模塊 及模塊化 化設(shè)計(jì) 都其特定的含義 。 所謂模塊化設(shè)計(jì) ,即在對產(chǎn)品進(jìn)行功能分 析的基礎(chǔ)上 ,劃分并設(shè)計(jì)出一系列相對通用的功能?？?,通過模塊 的選擇和組合可以構(gòu)成不同功能或相同功能不同性能 ,不同規(guī)格的產(chǎn)品 ,以滿足市場的不同需求 。 2.2 UG 的 功能與 特點(diǎn) 目前 ,隨著信息技術(shù)的發(fā)展 ,市場上 已出現(xiàn)了許多不同的 CAD/CAPP/CAM 軟件 ,如 CAD、 UG 、 PRO/E、 CAXA、 Solidworks 等等 ,其中 ,猶以 PRO/E 和 UG 為典型代表 。 PRO/E是基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的典型軟件 ,UG是基于模塊化設(shè)計(jì)的典型軟件 。 UG NX主要 應(yīng)用于數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、數(shù)字化仿真和數(shù)字化產(chǎn)品制造等 3大領(lǐng)域。 （ 1） 數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì) 數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)又稱全面設(shè)計(jì)技術(shù)。作為通向整個產(chǎn)品工程的一個主要的部分， Unigraphics產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)涉及了絕大部分設(shè)計(jì)方法，使概念設(shè)計(jì)與詳細(xì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)無縫組合。裝配設(shè)計(jì)被提升為基于系統(tǒng)的建模，它提高了工程師對整個產(chǎn)品和生產(chǎn)過程進(jìn)行評估的能力。評估過程中，工程師可以 無限制地修改設(shè)計(jì)尺寸、零件或者整個部件。 UG NX附加的開發(fā)設(shè)計(jì)工具還可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，并且促進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)協(xié)作。 （ 2） 數(shù)字化仿真 UG NX 軟件具有強(qiáng)大的根據(jù)產(chǎn)品特性進(jìn)行虛擬仿真的功能。傳統(tǒng)的虛擬仿真往往意味著需要專門訓(xùn)練的工程師和昂貴的物理原型，盡管隨著高級仿真工具的出現(xiàn)省掉了一些物理原型，但對產(chǎn)品而言，這些工具往往顯得笨拙而不易操作，而且還要求操作人員經(jīng)過高級的專門培訓(xùn)。而 UG NX 軟件提供了專業(yè)的產(chǎn)品仿真應(yīng)用模塊，能夠進(jìn)行產(chǎn)品的運(yùn)動仿真、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析和產(chǎn)品模態(tài)分析。隨著更多現(xiàn)代化的仿真工具的嵌如， UG NX的虛擬仿真更便于非專業(yè)的設(shè)計(jì)師和工程師使用，并且在最大程度上確保了產(chǎn)品的物理特性。 （ 3） 數(shù)字化產(chǎn)品制造 UG NX的數(shù)字化制造應(yīng)用模塊為生成、模擬和驗(yàn)證數(shù)控加工路徑提供了一套基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 8 全面、易用的方法，以應(yīng)對制造業(yè)越來越昂貴的費(fèi)用開支，它是一個可擴(kuò)展的解決方案，可以在單機(jī)和多 CDA或集成環(huán)境下有效地實(shí)施。在與機(jī)床和傳感器產(chǎn)品的結(jié)合方面， UG NX 倡導(dǎo)抓住和再利用加工過程中面向知識驅(qū)動的解決方案，以提高精密加工的技術(shù)和含量。 UG每次升級 的最新版本都代表了最先進(jìn)的制造技術(shù)，很多現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和理論都能較快地在其新版本 中找到。例如在并行工程中強(qiáng)調(diào)的幾何關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)等都是這些先進(jìn)方法的體現(xiàn)。 UG NX 的主要特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了知識驅(qū)動型自動化和利用知識庫進(jìn)行建模，同時能自上而下進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確定子系統(tǒng)和接口，實(shí)現(xiàn)完整的系統(tǒng)庫建模。知識驅(qū)動型自動化就是終端用戶能夠利用系統(tǒng)向?qū)нM(jìn)行操作，由于有制作向?qū)У墓ぞ?，因此用戶可以添加設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)庫建模使用的是先前版本中被稱為“ WAVE”的設(shè)計(jì)技術(shù)。 同時 UG NX還是 Unigraqhics與 I-deas進(jìn)行整合的版本，實(shí)現(xiàn)了它們之間的互操作性。在一個系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)計(jì)，而在另一個系統(tǒng) 中可以對該設(shè)計(jì)進(jìn)行分析或加工。用戶可以充分利用兩套 軟件的優(yōu)勢來優(yōu)化產(chǎn)品的研發(fā)流程，以獲取更高價值。兩套系統(tǒng)之間保證雙向變更的相關(guān)通知及更新，實(shí)現(xiàn)對歷程樹等智能跟蹤。按照不同設(shè)計(jì)階段，兩套系統(tǒng)將逐步實(shí)現(xiàn)對幾何參數(shù)，模型文件，產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交互操作功能。比如，在繪制產(chǎn)品的二維圖形時，可以將 I-deas數(shù)據(jù)自動讀入 UG NX中，在草圖設(shè)計(jì)中追加約束條件。 UG NX還具有 UG系列軟件通用性 集成的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境 產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)性 產(chǎn)品設(shè)計(jì)并行協(xié)作 基于知識的工程管理 設(shè)計(jì)客戶化 2.3 UG NX 產(chǎn)品設(shè)計(jì)概 述 2.3.1 UG NX的工作流程 UG NX 軟件在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程中，體現(xiàn)了并行工程的思想，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期，它的下游應(yīng)用部門（如工藝部門、加工部門、分析部門等）就已經(jīng)介入基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 9 設(shè)計(jì)階段，所以設(shè)計(jì)過程是一個可反饋、修改的過程。 UG NX 強(qiáng)大的參數(shù)化功能能夠支持模型的實(shí)時修改，系統(tǒng)能自動刷新模型，以滿足設(shè)計(jì)要求。由此，這種設(shè)計(jì)過程不必等產(chǎn)品全部設(shè)計(jì)完，才進(jìn)行下游工作，而是在產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)后，進(jìn)可進(jìn)行方案評審，并不斷修改設(shè)計(jì)，直 到 達(dá)到設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用 UG NX 軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作流程如圖 2-1所示。 圖 2-1 UG NX 的工作流程 2.3.2 UG產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般過程 （ 1） 先做 準(zhǔn)備工作 閱讀有關(guān)設(shè)計(jì)的初始文檔， 了解設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)資源。 收集可重復(fù)使用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 定義關(guān)鍵參數(shù)的結(jié)構(gòu)草圖 了解產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)的定義 編寫設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)說明書 建立文件目錄 （ 2） 再 應(yīng)用 UG進(jìn)行 設(shè)計(jì) 建立主要的產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu) 在裝配設(shè)計(jì)的頂層定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要控制參數(shù)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)描述 將這些參數(shù)和結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù) 保存整個產(chǎn) 品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 10 對不同了部件和零件進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) 隨時進(jìn)行裝配層上的檢查 2.3.3 三維造型 的步驟 （ 1）理想模型 的設(shè)計(jì) 這里 應(yīng)該了解主要的設(shè)計(jì)參數(shù)、關(guān)鍵的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)約束等設(shè)計(jì)情況。 （ 2）主體結(jié)構(gòu)造型 找出模型的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，如主要輪廓和關(guān)鍵定位孔等結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的確定會對造型過程起到關(guān)鍵性作用。 對于復(fù)雜模型而言，模型的分解是造型的關(guān)鍵。如果一個結(jié)構(gòu)不能直接用三維特征造型來完成，就需要找到該結(jié)構(gòu)的某個二維輪廓特征。然后用拉伸、旋轉(zhuǎn)或掃描的方法，還可以用曲面造型 的方法來建立該模型。 UG 允許用戶在一個實(shí)體設(shè)計(jì)上使用多個特征，這樣就可以分別建立多個主結(jié)構(gòu)，然后在設(shè)計(jì)后期將它們用布爾運(yùn)算連接在一起。對于能夠確定的設(shè)計(jì)模型，應(yīng)該先造型，而那些不能確定的設(shè)計(jì)部分應(yīng)該放在造型后期來完成。 在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)造型時，要注意設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的確定。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)常將決定設(shè)計(jì)的思路，好的基準(zhǔn)會幫助簡化造型過程，并方便后期的設(shè)計(jì)工作。 （ 3）零件 的 相關(guān) 性 設(shè)計(jì) UG 允許用戶在建模完成之后，再建立零件之間的參數(shù)關(guān)系。但更直接的方法是在造型中就直接引用相關(guān)參數(shù)。 （ 4）細(xì)節(jié)特征 設(shè)計(jì) 細(xì)節(jié)特征 設(shè)計(jì) 一般放在造型的后期階段，一般不要在早期階段進(jìn)行這些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，這樣會大大加長設(shè)計(jì)周期。 2.3.4 UG NX 基本操作流程 UG NX 的功能操作都是在零部件文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行的， UG的文件是以“ xxxxx.prt”格式保存的。下面介紹 UG NX 基本的操作流程。 （ 1） 啟動 UG NX 。 （ 2） 如果是新的設(shè)計(jì)，應(yīng)該先建立一個新的文件 名 。如果是修改一個已有的零件，可以打開已經(jīng)存在的文件。 （ 3） 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)計(jì)功能模塊，如建模、制圖、裝配和結(jié)構(gòu)基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 11 分析等模塊。 （ 4） 進(jìn)行相關(guān)的準(zhǔn)備工作：如坐標(biāo)系、層和參數(shù)的預(yù)設(shè)置，為具體的設(shè) 計(jì)指定相應(yīng)的參數(shù)，它們會影響用戶的后續(xù)操作。 （ 5） 開始 做 具體的設(shè)計(jì)操作。 （ 6） 檢查零部件模型的正確性，如果有必要，對模型進(jìn)行相應(yīng)的修改。 （ 7） 保存 需要保存 文件后，退出系統(tǒng)。 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 12 第三章 擺線針輪 減速器 傳動理論與 設(shè)計(jì) 方法 3.1 擺線針輪減速器的傳動原理 與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3.1.1 擺線針輪行星傳動的傳動原理 圖所示為擺線針輪行星傳動示意圖。其中zZ為針輪，bZ為擺線行星輪， H為系桿， V為輸出 軸。運(yùn)動由系桿 H輸入，通過 W機(jī)構(gòu)由 V軸輸出。同漸開線一齒差行星傳動一樣，擺線針輪傳動也是一種 K H V型一齒差行星傳動。兩者的區(qū)別在于：擺線針輪傳動中，行星輪的齒廓曲線不是漸開線，而是變態(tài)擺線，中心內(nèi)齒采用了針齒，以稱針輪，擺線針輪傳動因此而得名。 同漸開線少齒差行星傳動一樣，其傳動比為 2 bH V H zbZii ZZ= = - - . 圖 3 1 擺線針輪減速器原理圖 由于zbZZ- 1，故HVi bZ，“”表示輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反， 即利用擺線針輪行星傳動可獲得大傳動比。 3.1.2 擺線針輪減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 它主要由四部分組成 ： （ 1） 行星架 H，又稱轉(zhuǎn)臂，由輸入軸 10 和偏心輪 9 組成，偏心輪在兩個偏心方向互成 180o 。 （ 2） 行星輪 C， 即擺線輪 6，其 齒廓通常為短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線 .為使輸基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 13 入軸達(dá)到靜平衡和提高承載能力 ,通采用兩個相同的奇數(shù)齒擺線輪 ,裝在雙偏心套上 ,兩位置錯開 180o ,擺線輪和偏心套之間裝有滾動軸承 ,稱為轉(zhuǎn)臂軸承 ,通常采用無外座圈的滾子軸承 ,而以擺線輪的內(nèi)表面直接作為滾道 。 近幾年來 ,優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)常將偏心套與軸承做成一個整體 ,稱為整體式雙偏心軸承。 (3) 中心輪 b,又稱針輪 ,由針齒殼 3上沿針齒中心圓圓周上均布一組針齒銷 5(通常針齒銷上還裝有針套 7)組成。 (4)輸出機(jī)構(gòu) W, 與漸開線少齒差行星齒輪傳動一樣 ,通常采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu) 。 圖 3 2 擺線針輪減速器基本結(jié)構(gòu)圖 1.輸出軸 2.機(jī)座 3.針齒 殼 4.針齒套 5.針齒銷 6.擺線輪 7.銷軸套 8.銷軸 9.偏心輪 10.主動軸 圖 3 2為擺線 針輪傳動的典型結(jié)構(gòu) 3.1.3 擺線針輪 傳動 的 嚙合 原理 為了準(zhǔn)確描述擺線形成及其分類 ,我們引進(jìn)圓的內(nèi)域和圓的外域這一概念。所謂圓的內(nèi)域是指圓弧線包容的內(nèi)部范圍 ,而圓的外域是包容區(qū)域以外的范圍。 按照上述對內(nèi)域外域的劃分 ,則外擺線的定義如下 : 外擺線 :滾圓在基圓外域與基圓相切并沿基圓作純滾動 ,滾圓上定點(diǎn)的軌跡基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 14 是外擺線。 外切外擺線 :滾圓在基圓外域與基圓外切形成的外擺線 (此時基圓也在 滾圓的外域 )。 內(nèi)切外擺線 :滾圓在基圓外域與基圓內(nèi)切形成的外擺線 (此時基圓在滾圓的內(nèi)域 )。 短幅外擺線 :外切外擺線形成過程中 ,滾圓內(nèi)域上與滾圓相對固定的某點(diǎn)的軌跡 ;或內(nèi)切外擺線形成過程中 ,滾圓外域上與滾圓相對固定的某點(diǎn)的軌跡。 長幅外擺線 :與短幅外擺線相反 ,對外切外擺線而言相對固定的某點(diǎn)在滾圓的外域 ;對內(nèi)切外擺線而言相對固定的某點(diǎn)在滾圓的內(nèi)域。 短幅外擺線與長幅外擺線通稱為變幅外擺線。變幅外擺線變幅的程度用變幅系數(shù)來描述 ,分別稱之為短幅系數(shù)或長幅系數(shù)。 外切外擺線的變幅系數(shù)定義為擺桿長度與滾圓半徑的比值。所 謂擺桿長度是指滾圓內(nèi)域或滾圓外域上某相對固定的定點(diǎn)至滾圓圓心的距離。 21 raK （ 3.1 1） 式中 1K 變幅系數(shù)。 a 外切外擺線擺桿長度 2r 外切外擺線滾圓半徑 對于內(nèi)切外擺線而言 ,變幅系數(shù)則相反 ,它表示為滾圓半徑與擺桿長度的比值。 ArK 21 （ 3.1 2） 式中 K1 變幅系數(shù) r2 內(nèi)切外擺線滾圓半徑 A 內(nèi)切外擺線擺桿長度 根據(jù)變幅系數(shù) K1值的不同范圍 ,將外擺線劃分為 3類 : 短幅外擺線 01。 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 15 變幅外切外擺線與變幅內(nèi)切外擺線在一定的條件下完全等同。這個等同的條件是 ,內(nèi)切外擺線滾圓與基圓的中心距等于外切外擺線的擺桿長度 a,相應(yīng)地外切外擺線滾圓與基圓的中心距等于內(nèi)切外擺 線的擺桿長度 A。根據(jù)這一等同條件 ,就可以由外切外擺線的有關(guān)參數(shù)推算出等同的內(nèi)切外擺線的對應(yīng)參數(shù)。它們的參數(shù)關(guān)系參看圖 3 3。令短幅外切外擺線基圓半徑代號為 r1,滾圓半徑為 r2,短幅系數(shù)為 K1,則外切外擺線的擺桿長度和中心距可分別表示如下 (長幅外擺線的表示形式完全相同 ): 根據(jù)式 (1),擺桿長度 a=K1r2; 根據(jù)等同條件 ,中心距 A=r1+r2。 按等同條件 ,上述 A 又是內(nèi)切外擺線的擺桿長度 ,故推算出內(nèi)外擺線的滾圓半徑為 r2 =k1A;內(nèi)切 外擺線的基圓半徑為 arr 21 兩種外擺線的參數(shù)換算關(guān)系歸納如表 3 1 表 3 1 參 數(shù) 名 稱 主 要 參 數(shù) 代 號 變幅外切外擺線 變幅內(nèi)切外擺線 基圓半徑 1r1r滾圓半徑 2r2r滾圓與基圓中心距 A a 擺桿長度 a A 根據(jù)上述結(jié)果 ,很容易推導(dǎo)出等同的兩 種外擺線基圓半徑的相互關(guān)系為111 rkr （ 3.1 3） 短幅外擺線以基圓圓心為原點(diǎn) ,以兩種外擺線的中心距和短幅系數(shù)為已知參數(shù) ,以滾圓轉(zhuǎn)角為變量的參數(shù)方程建立如下： 在以后的敘述中將滾圓轉(zhuǎn)角 2 律記為 ,并稱之為相位角。 （ 1）直角坐標(biāo)參數(shù)方程 根據(jù)圖 1,擺線上任意點(diǎn)iM的坐標(biāo)為 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 16 s ins ins ins in11 aAy aAx 圖 3 3 短幅外擺線原理圖 根據(jù)純滾動原理可知 221 rr ，故 121 /rr ，又 )( 1 ，于是有aAK a 11 ，aAKAK 1 1 ， 將 1 與的結(jié)果代入上述方程 , aAK AKaaAK aAx 1 11 s ins in （ 3.1 4） aAK AKaaAK aAy 1 11 c o sc o s （ 3.1 5） 式 (3.1 4)與式 (3.1 5)是變幅外擺線通用直角坐標(biāo)參數(shù)方程。 若令上兩式中的 K1=1,即可得標(biāo)準(zhǔn)外擺線的參數(shù)方程。對于外切外擺線 ,式中的 A=r1+r2,a=r2。 對于內(nèi)切外擺線 ,式中的 A=r2 ,A=r2 -r1 。 為了與直角坐標(biāo)表示的曲線相一致 ,將 Y 軸規(guī)定為極軸 ,將極角沿順時針方向的角度規(guī)定為正方向 ,方程表述如下 (參看圖 3 3)： c o s222 AaqA （ 3.1 6） c o ss ina r c t a n1 aA aaAK a （ 3.1 7） 同理 ,K1=1 時 ,變幅外擺線通用極坐標(biāo)參數(shù)方程變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)外擺線極坐標(biāo)方程 ,基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 17 參數(shù) a和 A的變換同上。 當(dāng)動 圓繞基圓順時針方向作純滾動時，每滾過動圓的周長 2 2r 時， 動圓上的一點(diǎn) B 在基圓上就形成一整條外擺線。動圓的周長比基圓的周長 12r 長p=2 2r - 12r a2 ，當(dāng) 2r 圓上的 B點(diǎn)在動圓滾過周長 12r 再次與 1r 圓接觸時 ，應(yīng)是在 1r 圓上的另一點(diǎn) 1B ， 而 1BB a2 ，這 也就是擺線輪基圓 1r 上的一個基節(jié) p，即 arrp 2)(2 12 （ 3.1 8） 由此可得擺線輪的齒數(shù)為 ararprzc222 111 （ 3.1 9） 針輪齒數(shù)為 1222 1222 cp zaarararprz （ 3.1 10） 3.1.4 擺線輪的齒廓曲線 與齒 廓方程 由上一節(jié)分析， 選擇擺線輪的幾何中心作為原點(diǎn)，通過原點(diǎn)并與擺線輪齒槽 對稱軸重合的軸線作為cy軸，見圖 3-4， 針齒中心圓半徑為pr，針齒套外圓半徑為rpr。 圖 3-4 擺線輪參數(shù)方程圖 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 18 則擺線輪的直角坐標(biāo)參數(shù)方程式如下： 1010 s i n s i n ( ) c o s c o s ( ) ppppppKx r zzKy r zzffff=- =- （ 3.1 11） 實(shí)際齒廓方程 010c o sc o s ( )rpppx x rKy y zzgf=+ =- （ 3.1 12） pr 針齒中心圓半徑 rpr 針齒套外圓半徑 f 轉(zhuǎn)臂相對某一中心矢徑的轉(zhuǎn)角，即嚙合相位角（ o ） pz 針齒數(shù)目 3.1.5 擺線輪齒廓曲率半徑 變幅外擺線曲率半徑參數(shù)方程的一般表達(dá)式為 22.3 / 2. . . .()()xyx y x yr +=-（ 3.1 13） 式中 變幅外擺線的曲率半徑 .x x對 的一階導(dǎo)數(shù) , ddxx. .y y對 的一階導(dǎo)數(shù) , ddyy. .x x對 的二階導(dǎo)數(shù) , 2.2dxxdf=.y y 對 的二階導(dǎo)數(shù) , 2.2dxydf=將式 (3.1 4)和式 (3.1 5)中 x和 y分別對 取一階和二階 導(dǎo)數(shù)后代入 的表達(dá)式得 2 3 / 21131 1 1(1 2 c o s )(1 / ) c o s (1 / )A K KK K A a K A afrf+-=+ - +（ 3.1 14） 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 19 以 K1=1 代 入 式 (3.1 14), 得 標(biāo) 準(zhǔn) 外 擺 線 的 曲 率 半 徑 為 =-4A a/(A+a)sin( /2) 式中 A=r1+r2或 A=r2 a=r2或 a=r2 -r1 由本式可知 ,標(biāo)準(zhǔn)外擺線 0,曲線永遠(yuǎn)呈外凸形狀 ,故它不適于作傳動曲線。以 K11代入式 (3.1 14)進(jìn)行運(yùn)算表明 , 時，理論齒廓在該處的等距曲線就不能實(shí)現(xiàn)，這種情況稱為擺線齒廓的“頂切”，嚴(yán)重的頂切會破壞連續(xù)平穩(wěn)的嚙合，顯然是不允許的。當(dāng)rpr 時， 0，即擺線輪 在該處出現(xiàn)尖角，也應(yīng)防止，若 為正值，不論rpr取多大的值，都不會發(fā)生類似現(xiàn)象。 擺線輪是否發(fā)生頂切，不僅取決于理論外凸齒廓的最小曲率半徑，而且與針齒齒形半徑（帶針齒套的為套的半徑）有關(guān)。擺線輪齒廓不產(chǎn)生頂切或尖角的條件可表示為 minrpr（ 3.1 16） 3.2 擺線針輪傳動的受力分析 擺線輪在工作過程中主要受三種力：針輪與擺線輪嚙合時的作用力 iF;輸出機(jī)構(gòu)柱銷對擺線輪的作用力 iQ，轉(zhuǎn)臂軸承對擺線輪作用力 rF 。 3.2.1 針齒 與擺線輪齒嚙合時的作用力 （ 1）確定 初始嚙合側(cè)隙 標(biāo)準(zhǔn)的擺線輪以及只經(jīng)過轉(zhuǎn)角修形的擺線輪與標(biāo)準(zhǔn)針輪嚙合，在理論上都可達(dá)到同時嚙合的齒數(shù)約為針輪齒數(shù)的一半，但擺線輪齒形只要經(jīng)過等距，移距或基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 20 等距加移距修形，如果不考慮零件變形補(bǔ)償作用， 則多齒同時嚙合的條件便不存在，而變?yōu)楫?dāng)某一個擺線輪齒和針輪齒接觸時，其余的擺線輪 齒與針輪齒之間都 圖 3 5 修形引起的初始嚙合側(cè)隙 圖 3 6 輪齒嚙合力 存在大小不等的初始側(cè)隙，見圖 3 5。對第 i 對 輪齒嚙合點(diǎn)法線方向的初始側(cè)隙i)(可按下式表計(jì)算： 211221 1 1 1(1 c o s 1 s i n )s i n( ) (1 )1 2 c o s 1 2 c o sp i iii r piir K KrK K k KffffffD - - -D = D - -+ - + -（ 3.2 1） 式中，i為第 i個針齒相對轉(zhuǎn)臂 cpoo_ 的轉(zhuǎn)角， 1K 為短幅系數(shù)。 令 0i，由上式解得1cos Ki，即 10 arccos Ki 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 21 這個解是使初始側(cè)隙為零的角度，空載時，只有在10 arccos Ki 處的一對嚙合。從 00i到 0180i的初始側(cè)隙分布曲線如圖 3 7所示 圖 3 7 ()ifD與id的分布曲線 （ 2） 判定擺線輪與針輪同時嚙合齒數(shù)的基本原理 設(shè)傳遞載荷時，對擺線輪所加的力矩為cT，在cT的作用下由于擺線輪與針齒輪的接觸變形 W 及針齒銷的彎曲變形 f，擺線輪轉(zhuǎn)過一個 角，若擺線輪體、安裝針齒銷的針齒殼和轉(zhuǎn)臂的變形影響較小，可以忽略不計(jì)，則在擺線輪各嚙合點(diǎn)公法線方向的總變形 W+f或 在待嚙合點(diǎn)法線方向的位移為 iildb=（ i=1， 2， 2/pz） 式中 b 加載后，由于傳力零件變形所引起的擺線輪的轉(zhuǎn)角； il 第 i個齒嚙合點(diǎn)公法線或待嚙合點(diǎn)的法線至擺線輪中心co的距離 211s i n s i n 1 2 c o sii c i cil r r kK fq f= +-cr 擺線輪節(jié)圓半徑 i 第 i個齒嚙合點(diǎn)的公法線 或待嚙合點(diǎn)的法線與轉(zhuǎn)臂p coo- 之間的夾角 。 （ 3） 針齒與擺線輪齒嚙合的作用力 假設(shè)第 i 對輪齒嚙合的作用力iF正比于該嚙合點(diǎn)處擺線輪齒實(shí)際彈性變形ii )( 。由于這一假設(shè)科學(xué)考慮了初始側(cè)隙i)(及受力零件彈性變形的影基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 22 響，已被實(shí)踐證明有足夠的準(zhǔn)確性。 按此假設(shè)，在同時嚙合傳力的 Tz 個齒中的第 i 對齒受力 )(NFi可表示為 m a xm a x()iiiFFdjd-D= 式中maxF 在m a xm a x0 . 5 5()()inT c i iinimiiiim cTF Z T F ll lrjd=D- 01a r c c o si Kjj= 處亦即在或接近于m ax icl l r=的針齒處最先受力，顯然在同時受力的諸齒中， 這對齒受力最大，故以maxF表示該對齒 的受力。 設(shè)擺線輪上的轉(zhuǎn)矩為cT由 i m 至 i=n 的TZ個齒傳遞，由力矩平衡條件可得 inc i iimT F l= 得最大所受力maxF（ N）為 m a xm a x()()ciniiiim cTFl lrjd= D-m a x0 . 5 5()iniiiim cTl lrjd=D-T 輸出軸上作用的轉(zhuǎn)矩 ; cT 一片擺線輪上作用的轉(zhuǎn)矩，由于制造誤差和結(jié)構(gòu)原因，建議取cT 0.55T；max 受力最大的一對嚙合齒在最大力的作用下接觸點(diǎn)方向的總接觸變形， m a x m a x m a xWf maxf 針齒銷在最大力作用下，在力作用點(diǎn)處的彎曲變形。 當(dāng)針齒銷為兩支點(diǎn)時， 3m a xm a x314 8 6 4FLf EJ 當(dāng)針齒銷為三支點(diǎn)時， 3m a xm a x74 8 1 2 8FLf EJ 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 23 4 cwwTJ RZ 3.2.2 輸出機(jī)構(gòu)的柱銷 （套） 作用于擺線輪上的力 若 柱銷孔與柱銷套之間沒有間隙，根據(jù)理論推導(dǎo)，各柱銷對擺線輪作用力總和為 4ciwTQ R 式中，wZ 輸出機(jī)構(gòu)柱銷數(shù)目 （ 1） 判斷同時傳遞轉(zhuǎn)矩的柱銷數(shù)目 考慮到分配不均勻，設(shè)每片擺線輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 0.55cTT，（ T 為擺線輪上輸出轉(zhuǎn)矩 ） 傳遞轉(zhuǎn)矩時，i 90o 處力臂max wlR最大，必先接觸，受力最大，彈性變形max也最大，設(shè)處于某任意位置的柱銷受力后彈性變形為i，則因變形與力 臂il成正比，可得下述關(guān)系： maxiiwlR ， 又因 siniwlR故 m ax sini 柱銷是否傳遞轉(zhuǎn)矩應(yīng)按下述原則判定： 如果i W ，則此 處柱銷不可能傳遞轉(zhuǎn)矩 ； 如果i W ，則此處柱銷傳遞轉(zhuǎn)矩。 （ 2）輸出機(jī)構(gòu)的柱銷作用于擺線輪上的力 由于柱銷要參與傳力，必須先消除初始間隙；因此柱銷與柱銷孔之間的作用力iQ大小應(yīng)與i W 成正比。 設(shè)最大受力為maxQ，按上述原則可得 m a xm a xiiiQQW由擺線輪力矩平衡條件，整理得 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 24 m a xm a x0 . 5 5s i n s i niniw i iimTQWR 3.2.3 轉(zhuǎn)臂軸承的作用力 轉(zhuǎn) 臂軸承對擺線輪的作用力必須與嚙合的作用力及輸出機(jī)構(gòu)柱銷數(shù)目的作用力平衡。將各嚙合的作用力沿作用線移到節(jié)點(diǎn) P，則可得 x 方向的分力總和為 1in cpciximc p cTZTFr K r Z Y方向的分力總和為 iniyimF sinintiimF 轉(zhuǎn)臂軸承對擺線輪的作用力為 22i n i n i nr i x i i yi m i m i mF F Q F= = = = =驏驏鼢瓏= + -鼢瓏鼢瓏 鼢桫桫邋 ?3.3 擺線針輪行星 減速器 主要強(qiáng)度件的 計(jì)算 為 了提高承載能力，并使結(jié)構(gòu)緊湊，擺線輪常用軸承鋼 GCr15、 GCr15siMn,針齒銷、針齒套、柱銷、套采用 GCr15。熱處理硬度常取 58 62HRC。 3.3.1 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 為防止點(diǎn)蝕和減少產(chǎn)生膠合的可能性，應(yīng)進(jìn)行擺線輪齒與針齒間的接觸強(qiáng)度計(jì)算。 根據(jù)赫茲公式，齒面接觸強(qiáng)度按下式計(jì)算 0 . 4 1 8 ciHHc e iEFb 式中 iF針齒與擺線輪嚙合的作用力， cE當(dāng)量彈性模量，因擺線輪與針齒為軸承鋼，cE 2.06 105MPa cb擺線輪寬度，cb（ 0.1 0.15）pr，ei當(dāng)量曲率半徑。 3.3.2 針齒抗彎曲強(qiáng)度計(jì)算及剛度計(jì)算 針 齒銷承受擺線輪齒的壓力后，產(chǎn)生彎曲變形，彎曲變形過大，易引起針齒銷與針齒套接觸不好，轉(zhuǎn)動不靈活，易引起針齒銷與針齒套接觸面發(fā)生膠合，并基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 25 導(dǎo)致擺線輪與針齒膠合。因此，要進(jìn)行針齒銷的風(fēng)度計(jì)算，即校核其轉(zhuǎn)角 值。另外，還必須滿足強(qiáng)度的要求。 針齒中心圓直徑pd650mm 時，可選用帶外座圈的單列向心短圓柱滾子軸 承。軸承外徑 1D =（ 0.4 0.5）pd，軸承寬度 B應(yīng)大于基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 26 擺線輪的寬度cb。 3.3.4 輸出機(jī)構(gòu)柱銷強(qiáng)度計(jì)算 輸出機(jī)構(gòu)柱銷的受力情況（見圖 2.7-31），相當(dāng)一懸臂梁， 在maxQ作用下，柱銷的彎曲應(yīng)力為 1.0 )5.1(323m a x3m a xbbSWccWSWwbb dbQKdLQK 設(shè)計(jì)時，上式可化為 3 m a x 1.0 )5.1(bbccWSW bQKd 式中 c 間隔環(huán)的厚度，針齒為二支點(diǎn)時，cc bB，三支點(diǎn)時cc b，若實(shí)際結(jié)構(gòu)已定，按實(shí)際結(jié)構(gòu)確定。 B 轉(zhuǎn)臂軸承寬度 wK 制造和安裝誤差對柱銷載荷影響系數(shù)，一般情況下取wK 1.351.5 基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 27 第四章 擺線針輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 擺線輪 、 針齒 、 柱銷 的計(jì)算 設(shè)計(jì) 計(jì)算如下 ： 項(xiàng)目 代號 單位 計(jì)算、結(jié)果及說明 功率 p KW 22 跟據(jù)使用條件 ,確定為針輪固定的 臥式 減速器 ,不帶電機(jī) 輸入轉(zhuǎn)速 n r/min 1450 傳動比 i 11 擺線輪齒數(shù)的確定 cZcZ 11 為使擺線輪齒廓和銷軸孔能正好重疊加工 ,以提高生產(chǎn)率和精度 ,齒數(shù)cZ盡可能取奇數(shù) ,即 i 也應(yīng)盡可能取奇數(shù) ,在平穩(wěn)載荷下選材料為 GCr15,硬度為 60HRC 以上 針輪齒數(shù) pZ1cp ZZ選材為 GCr15,硬度為 60HRC以上 輸出轉(zhuǎn)矩 T mmN1 4 6 6 3 5 39 5 5 0 0 0 0 inPT H由文獻(xiàn) 1表 2.7-8,取 i =0.92 初選短幅系數(shù) 1K 1K 0.5 由文獻(xiàn) 1表 2.7-2, 1K =0.420.55 初選針徑系數(shù) 2K 8.22 K ，由文獻(xiàn) 1表 2.7-3, 8.20.22 K 針齒中心圓半徑 prmm 33.185.0 Trp 取 9.12915.1 3 Trp取 mmrp 130材料為軸承鋼 5862HRC 時 , H =10001200MPa 擺線輪齒 bc mm pc rb )15.01.0(取 15cb基于 UG的擺線針輪減速器設(shè)計(jì) 28 寬 偏心距 a mm 42.512 1305.01 ppZ rKa 由 文獻(xiàn) 3表 2.7-5 查得a 6mm取 a 6mm 實(shí)際短幅系數(shù) 1Kpp raZK /1 554.0130/126 針徑套半徑 rprmm mmZKrrpoprp 12180s in2 ，取 rpr 12mm 驗(yàn)證齒廓不產(chǎn)生頂切或尖角 6.74025.2)1(121m in pprKZ K 47.32 min12 rpr由 文獻(xiàn) 3表 2.7-1及公式 2.7-17算得，由計(jì)算結(jié)