2043 BWD型擺線針輪減速器設(shè)計及虛擬裝配研究(含全套畢業(yè)說明書和機械CAD圖紙)

1、2043 BWD型擺線針輪減速器設(shè)計及虛擬裝配研究(含全套畢業(yè)說明書和機械CAD圖紙) 緒 論 擺線針輪行星傳動屬于K-H-V型的一種比較新型的傳動。它與漸開線少齒差行星傳動的區(qū)別，在于嚙合齒廓的不同，它是一種以針齒齒輪與擺線齒輪為共軛齒廓的內(nèi)嚙合行星傳動。這種傳動形式，國外是在30年代出現(xiàn)的，我國在60年代已開始生產(chǎn)這種減速器。 自20世紀(jì)60年代以來，我國先后制訂了JB1130-70圓柱齒輪減速器等一批通用減速器的標(biāo)淮，除主機廠自制配套使用外，還形成了一批減速器專業(yè)生產(chǎn)廠。目前，全國生產(chǎn)減速器的企業(yè)有數(shù)百家，年產(chǎn)通用減速器25萬臺左右，對發(fā)展我國的機械產(chǎn)品做出了貢獻(xiàn)。 20世紀(jì)60年代的減

2、速器大多是參照蘇聯(lián)20世紀(jì)40-50年代的技術(shù)制造的，后來雖有所發(fā)展，但限于當(dāng)時的設(shè)計、工藝水平及裝備條件，其總體水平與國際水平有較大差距。 改革開放以來，我國引進一批先進加工裝備，通過引進、消化、吸收國外先進技術(shù)和科研攻關(guān)，逐步掌握了各種高速和低 速重載齒輪裝置的設(shè)計制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度均有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從JB179-60的8-9級提高到GB10095-88的6級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在4-5級。部分減速器采用硬齒面后，體積和質(zhì)量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率有了較大的提高，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到很大的作用。 我國自行設(shè)計制造的高速

3、齒輪減(增)速器的功率已達(dá)42000kW ，齒輪圓周速度達(dá)150m/s以上。但是，我國大多數(shù)減速器的技術(shù)水平還不高，老產(chǎn)品不可能立即被取代，新老產(chǎn)品并存過渡會經(jīng)歷一段較長的時間。 通用減速器的發(fā)展趨勢如下： 高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 積木式組合設(shè)計。基本參數(shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用 性和互換性強，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 型式多樣化，變型設(shè)計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增 添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯(lián)接，多方位 安裝面等不同型式，擴大使

4、用范圍。 促使減速器水平提高的主要因素有： 理論知識的日趨完善，更接近實際(如齒輪強度計算方法、修形技 術(shù)、變形計算、優(yōu)化設(shè)計方法、齒根圓滑過渡、新結(jié)構(gòu)等)。 采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量 控制水平提高。 結(jié)構(gòu)設(shè)計更合理。 加工精度提高到ISO5-6級。 軸承質(zhì)量和壽命提高。 潤滑油質(zhì)量提高。 現(xiàn)有的各類減速器多存在著消耗材料和能源較多，對于大傳動比的減 速器，該問題更為突出。由于減速裝置在各部門中使用廣泛，因此，人們 都十分重視研究這個基礎(chǔ)部件。不論在減小體積、減輕重量、提高效率、 改善工藝、延長使用壽命和提高承載能力以及降低成本等等方面，有所改 進的話，都將會

5、促進資源(包括人力、材料和動力)的節(jié)省。 可以預(yù)見， 新型減速器在國內(nèi)外市場中的潛力是很大的，特別是我國超大型減速器 (如水泥生產(chǎn)行業(yè)，冶金，礦山行業(yè)都需要超大型減速器)大多依靠進口， 而本減速器的一個巨大優(yōu)勢就是可以做超大型的減速器，完全可以填補國 內(nèi)市場的空白，并將具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。 第一章 減速器的工作原理、特點、功能 1.1 工作原理 在輸入軸上裝有一個錯位180的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個稱為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成H機構(gòu)、兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機構(gòu)，（為了減小摩擦，在速比小的

6、減速機中，針齒上帶有針齒套）。 當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動一周時，由于擺線輪上齒廓曲線的特點及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運動成為既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運動，在輸入軸正轉(zhuǎn)周時，偏心套亦轉(zhuǎn)動一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過一個齒從而得到減速，再借助W輸出機構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運動通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。 1.2 特點 a) 體積小、重量輕 由于采用了行星傳動結(jié)構(gòu)與緊湊的W輸出機構(gòu)，使整個擺線針輪減速器裝置結(jié)構(gòu)十分緊湊，因此縮小了體積，減輕了重量，與同功率的定軸輪系圖同減速器相比，擺線針減速器的體積可減小1/22/3；重量約減輕1/31/2. b) 傳動比范圍大。單級傳動為6

7、119,兩級傳動比為1217569；三級傳動比可達(dá)658503 c) 效率高。一般單級效率為0.90.95. d) 運行平穩(wěn)，噪聲低 擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，重迭系數(shù)大以及具有機械平衡的原理，使振動和噪聲限制在最小程度。 e) 使用可靠，壽命長 由于擺線針輪行星減速器裝置是多齒嚙合，每個齒的承載相應(yīng)減小，并且使部分滑動摩擦改善為滾動摩擦，有加上制造精度高，因此使用壽命比一般的減速裝置提高12倍。 1.3 功能 減速器是一種動力傳達(dá)機構(gòu)，將電動機輸出的較高轉(zhuǎn)速通過直徑、模數(shù)不同的齒輪傳動，將回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所需要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。減速器用來降低轉(zhuǎn)速增大扭矩和降低負(fù)載/電機的轉(zhuǎn)動慣量比。

8、第二章Pro/e簡介 1985年，PTC公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經(jīng)過10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER2000i2。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。下面就Pro/ENGINEER的特點及主要模塊進行簡單的介紹。 ProEngineer Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，

9、它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色實體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會自動

10、修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持Postscript格式的彩色打印機。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計能力，組裝能力(人工)和工程制圖能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn))，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖 儀(HP，HPGL)和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。Pr

11、o/Engineer功能如下： 1）特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）； 2）參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； 3）通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進行設(shè)計。 4）支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(規(guī)則排列的系列組件，交替排列，ProPROGRAM的各種能用零件設(shè)計的程序化方法等)。 5）貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性(任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個地方變動)。其它輔助模塊將進一步提高擴展 ProENGINEER的基本功能。 ProDETAIL Pro/ENGINEER提供了一個很寬的生成工程圖的能力，包括：自動尺寸標(biāo)注、參數(shù)

12、特征生成，全尺寸修飾，自動生成投影面，輔助面，截面和局部視圖，Pro/DETAIL擴展了Pro/ENGINEER這些基本功能，允許直接從Pro/ENGINEER的實體造型產(chǎn)品。 第三章 擺線針輪減速器傳動理論與設(shè)計方法 3.1 擺線針輪減速器的傳動原理與結(jié)構(gòu)特點 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，Zb為擺線行星 輪，H為系桿，V為輸出軸。運動由系桿H輸入，通過W機構(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KHV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，

13、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 iHV=iH2=-Zb Zz-Zb . 圖31 擺線針輪減速器原理圖 由于Zz-Zb1，故iHVZb，“”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 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,

14、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構(gòu)。 圖32 擺線針輪減速器基本結(jié)構(gòu)圖 1.輸出軸 2.機座 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32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,我們引進圓

15、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,滾圓上定點的軌跡是外擺線。 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在滾圓的外域;對內(nèi)切外擺線

16、而言相對固定的某點在滾圓的內(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至滾圓圓心的距離。 K1? 式中 K1變幅系數(shù)。 a外切外擺線擺桿長度 a （3.11） r2 r2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。 K1? 式中 K1變幅系數(shù) r2 （3.12） A 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

17、0<K1<1; 標(biāo)準(zhǔn)外擺線K1=1; 長幅外擺線K1>1。 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33。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

18、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 r1?r2?a 兩種外擺線的參數(shù)換算關(guān)系歸納如表31 表31 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 r1?k1r1 （3.13） 短幅外擺線以基圓圓心為原點,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Mi的坐標(biāo)為 x?Asin?1?asin? y?Asin?1?asin? 圖33 短幅外擺線原理圖 根據(jù)純滾動原理可知r1?2

19、?r2?，故?1?r2?/r1，又?(?1?)，于是有?1?KA?a?，?1 ， 將?1與的結(jié)果代入上述方程, K1A?aK1A?a KA?a? （3.14） ?asin1 K1A?aK1A?a KA?a? （3.15） ?acos1 K1A?aK1A?a x?Asiny?Acos 式(3.14)與式(3.15)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

20、下(參看圖33)： ?A2?q2?2Aacos? （3.16） ? a?asin? （3.17） ?K1A?aA?acos? 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,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?r2時，動圓上的一點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 當(dāng)r2圓上的B點在動圓滾過周長2?r1再次與r12?r1長p=2?r2-2?r12?a， 圓接觸時，應(yīng)是在r圓上的另一點B1，而BB12?a，這也就是擺線輪基 1? 圓r1上的一個基節(jié)p，即 p?2?(r2?r1)?2?a （3.18） 由此可得擺線

21、輪的齒數(shù)為 zc?2?r12?r1r1? （3.19） p2?aa 針輪齒數(shù)為 zp?2?r22?r2r2r1?a ?zc?1 （3.110）p2?aaa 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，通過原點并與擺線輪齒槽對稱軸重合的軸線作為yc軸，見圖3-4，針齒中心圓半徑為rp，針齒套外圓半徑為rrp 。 圖3-4 擺線輪參數(shù)方程圖 則擺線輪的直角坐標(biāo)參數(shù)方程式如下： K1?sin(zpf)?zp? y （3.111） ?K1y0=rpcosf-cos(zpf)?zp?tx0=rpsinf- 實際齒廓方程 x=x0+rrpcosg?K1y （3.11

22、2） y=y0-cos(zpf)?zp?t rp針齒中心圓半徑 rrp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） zp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 r=(x+y)3/2 (xy-xy).2.2 （3.113） 式中 ?變幅外擺線的曲率半徑 xx對?的一階導(dǎo)數(shù), x? .dx d?dy d?yy對?的一階導(dǎo)數(shù), y? .d2x xx對?的二階導(dǎo)數(shù), x= 2df. d2x yy對?的二階導(dǎo)數(shù), y= 2df. 將式(3.14)和式(3.15)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 A(1+K12-2K1co

23、sf)3/2 r= （3.114） K1(1+K1A/a)cosf-(1+K13A/a) 以K1=1代入式(3.114),得標(biāo)準(zhǔn)外擺線的曲率半徑為?=-4Aa/(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K1>1代入式(3.114)進行運算表明,?<0,故長幅外擺線也永遠(yuǎn)呈外凸形狀,故它也不適合于用作傳動曲線。以K1<1代入式(3.1 14)進行運算表明,曲率半徑呈現(xiàn)出由正值經(jīng)過拐點到負(fù)值的多樣性變化。 擺線輪實際齒廓曲線的曲率半徑為 A(1+K12-2K1cos

24、f)3/2rrrp+r=rrp+（3.115） K1(1+K1A/a)cosf-(1+K13A/a) 對于外凸的理論齒廓（?<0），當(dāng)rrp>?時，理論齒廓在該處的等距曲線就不能實現(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)rrp?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rrp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 rrp?min （3.116） 3.2 擺線針輪傳動的受力分析 擺

25、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?F;輸出機構(gòu)柱銷對擺線輪的作用力?Q，轉(zhuǎn)臂軸承對擺線輪作用力ii Fr。 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，移距或等距加移距修形，如果不考慮零件變形補償作用，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35 修形引起的初始嚙合側(cè)隙 圖36 輪齒嚙合力 存在大小不等的初始側(cè)隙，見圖35。對第i對輪齒嚙合點法線方向的初始側(cè)

26、隙?(?)i可按下式表計算： D(f)i=Drrp(1-（3.21） 式中，?i為第i個針齒相對轉(zhuǎn)臂opoc的轉(zhuǎn)角，K1為短幅系數(shù)。 令?i?0，由上式解得cos?i?K1，即 ?i?0?arccosK1 這個解是使初始側(cè)隙為零的角度，空載時，只有在?i?0?arccosK1處的一對嚙合。從?i?00到?i?1800的初始側(cè)隙分布曲線如圖37所示 _ 圖37 D(fi)與di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Tc，在Tc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

27、變形影響較小，可以忽略不計，則在擺線輪各嚙合點公法線方向的總變形W+f或在待嚙合點法線方向的位移為 di=lib （i=1，2，?zp/2） 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； li第i個齒嚙合點公法線或待嚙合點的法線至擺線輪中心oc的距離 li=rcsinqi=rc rc擺線輪節(jié)圓半徑 ?i 第i個齒嚙合點的公法線或待嚙合點的法線與轉(zhuǎn)臂opoc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Fi正比于該嚙合點處擺線輪齒實際彈性變形?i?(?)i。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響，已被實踐證明有足夠的準(zhǔn)確性。 按此

28、假設(shè)，在同時嚙合傳力的zT個齒中的第i對齒受力Fi(N)可表示為 Fi=di-D(j)iFmax dmax- Fmax0.55T=i=nZTTc=liD(j)i(-)li?dmaxi=mrc?i=nFliiji=j0=arccosK1處i=m 亦即在或接近于li=lmax=rc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Fmax表示該對齒的受力。 設(shè)擺線輪上的轉(zhuǎn)矩為Tc由im至i=n的ZT個齒傳遞，由力矩平衡條件可得 Tc=?i=n Flii i=m 得最大所受力Fmax（N）為 Fmax=Tc0.55T i=ni=nlD(j)ilD(j)i(i-)li(i-)li?dma

29、xdmaxi=mrci=mrc T輸出軸上作用的轉(zhuǎn)矩; Tc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Tc0.55T；?max受力最大的一對嚙合齒 在最大力的作用下接觸點方向的總接觸變形， ?max?Wmax?fmax fmax針齒銷在最大力作用下，在力作用點處的彎曲變形。 當(dāng)針齒銷為兩支點時，fmaxFmaxL331? 48EJ64 FmaxL37? 48EJ128當(dāng)針齒銷為三支點時，fmax J?4Tc RwZw 3.2.2 輸出機構(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 ?Qi?4Tc ?Rw 式中，Zw輸出機

30、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Tc?0.55T，（T 為擺線輪上輸出轉(zhuǎn)矩）傳遞轉(zhuǎn)矩時，?i90o處力臂lmax?Rw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li成正比，可得下述關(guān)系： ?i li?maxRw， 又因 li?Rwsin? 故 ?i?maxsin? 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

31、孔之間的作用力Qi大小應(yīng)與?i?W成正比。 設(shè)最大受力為Qmax，按上述原則可得 QiQ?max ?i?Wi?max 由擺線輪力矩平衡條件，整理得 Qmax?0.55T i?n?WiRw?sin?i?maxi?m?sin?i? 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P，則可得 TcZpTc x方向的分力總和為 ?Fix?rKrZi?mc1pci?n Y方向的分力總和為 ?Fiy?Ftsin?i i?mi?mi?ni?n 3.3 擺線針輪行星減速器主要強度件的計算 為了提高承載能力，并使結(jié)構(gòu)緊湊，

32、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5862HRC。 3.3.1 齒面接觸強度計算 為防止點蝕和減少產(chǎn)生膠合的可能性，應(yīng)進行擺線輪齒與針齒間的接觸強度計算。 根據(jù)赫茲公式，齒面接觸強度按下式計算 ?H?式中 Fi針齒與擺線輪嚙合的作用力， ?H? ? Ec當(dāng)量彈性模量，因擺線輪與針齒為軸承鋼，Ec2.06?105MPa bc擺線輪寬度，bc（0.10.15）rp，?ei當(dāng)量曲率半徑。 3.3.2 針齒抗彎曲強度計算及剛度計算 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

33、針齒銷與針齒套接觸面發(fā)生膠合，并導(dǎo)致擺線輪與針齒膠合。因此，要進行針齒銷的風(fēng)度計算， 即校核其轉(zhuǎn)角?值。另外，還必須滿足強度的要求。 針齒中心圓直徑dp<390mm時，通常采用二支點的針齒；dp?390mm時，為提高針齒銷的彎曲應(yīng)力及剛度，改善銷、套之間的潤滑，必須采用三支點針齒。 二支點針齒計算簡圖，假定在針齒銷跨距的一半受均布載荷，則針齒銷的彎曲強應(yīng)力?bb（Mpa）和轉(zhuǎn)角?（rad）為 ?bb?1.41FmaxL dsp3?bb ?4.44?10?6FmaxL2 dsp4?p 三支點的針齒計算，針齒銷的彎曲應(yīng)力?bb和支點處的轉(zhuǎn)角?為 ?bb?0.48FmaxL dsp3?bb ?

34、 式中 0.47?10?6FmaxL2dsp4?p ； Fmax針齒上作用之最大壓力，按式計算（N） L針齒銷的跨度（mm）,通常二支點L=3.5bc.若實際結(jié)構(gòu)已定，應(yīng)按實際之L值代入； dsp針齒銷的直徑 ?bb?針齒銷許用彎曲應(yīng)力，針齒銷材料為 200MPa GCr15時，?bb?150 ?P許用轉(zhuǎn)角，?P（0.0010.003） 3.3.3 轉(zhuǎn)臂軸承選擇 因為擺線輪作用于轉(zhuǎn)臂軸承的Fr較大，轉(zhuǎn)臂軸承內(nèi)外座圈相對轉(zhuǎn)速要高于入軸轉(zhuǎn)速，所以它是擺線針輪傳動的薄弱環(huán)節(jié)。dp>650mm時，可選用帶外座圈的單列向心短圓柱滾子軸承。軸承外徑D1=（0.40.5）dp，軸承寬度B應(yīng)大于擺線輪的

35、寬度bc。 3.3.4 輸出機構(gòu)柱銷強度計算 輸出機構(gòu)柱銷的受力情況（見圖2.7-31），相當(dāng)一懸臂梁，在Qmax作用下，柱銷的彎曲應(yīng)力為 ?bb?KwQmaxL ?KWQmax(1.5bc?c) 0.1dSW332 設(shè)計時，上式可化為 dSW3?bb dSW?KWQmax(1.5bc?c) 0.1?bb 式中 ?c間隔環(huán)的厚度，針齒為二支點時，?c?B?bc，三支點時?c?bc，若實際結(jié)構(gòu)已定，按實際結(jié)構(gòu)確定。 B轉(zhuǎn)臂軸承寬度 Kw制造和安裝誤差對柱銷載荷影響系數(shù)，一般情況下取Kw 1.351.5 第四章 擺線針輪減速器的設(shè)計計算 4.1擺線輪、針齒、柱銷的計算 設(shè)計計算如下： 4.2 輸出

36、軸的計算 結(jié)構(gòu)圖如圖4-1， 圖4-1 輸出軸結(jié)構(gòu)裝配圖 設(shè)計計算如下： 4.3輸入軸的計算 其結(jié)構(gòu)裝配圖如圖4-2 圖4-2 輸入軸結(jié)構(gòu)裝配圖 第五章 關(guān)鍵零件三維設(shè)計 下面將介紹輸出軸、輸入軸、箱體的三維設(shè)計： 5.1 輸出軸的設(shè)計 如圖5.1所示。 圖5.1 傳動軸 一、打開pro/e，新建零件： （1）單擊按鈕，打開新建對話框如圖5.2所示。 圖5.2 （2）選擇零件類型及子類型。在名稱欄中輸入名稱。 （3）單擊確定按鈕，進入零件設(shè)計工作環(huán)境。 二、使用拉伸、旋轉(zhuǎn)工具，建立模型： （1）單擊 按鈕，打開拉伸操控板如圖5.3所示。 圖5.3 （2）單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框

37、。 （3）繪制草繪平面如圖5.4所示。 圖3.4 （4）單擊 （5）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入40.00，單擊按鈕。如圖5.5所示。 圖5.5 （6）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （7）繪制草繪平面如圖5.6所示。 圖5.6 （8）單擊 （9）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入40.00，單擊按鈕。如圖5.7所示。 圖5.7 （10 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （11）繪制草繪平面如圖5.8所示。 圖5.8 （12）單擊 （13）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入110.00，單擊按鈕。如圖5.9所示。 圖5.9 （14 ）單擊

38、按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （15）繪制草繪平面如圖5.10所示。 圖5.10 （16）單擊 （17）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入50.00，單擊按鈕。 （18）單擊【陣列】按鈕，選取軸線，輸入項目10，輸入角度36，單擊【完成】按鈕。如圖5.11所示。 圖5.11 （19 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （20）繪制草繪平面如圖5.12所示。 圖5.12 （21）單擊 （22）單擊 所示。 按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入15.00 ，選擇除料，單擊按鈕。如圖5.13 圖5.13 （23 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話

39、框。 （24）繪制草繪平面如圖5.14所示。 圖5.14 （25）單擊 （26）單擊 所示。 按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入30.00 ，選擇除料，單擊按鈕。如圖5.15 圖5.15 （27 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （28）繪制草繪平面如圖5.16所示。 圖5.16 （29）單擊 （30）單擊 所示。 按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入10.00 ，選擇除料，單擊按鈕。如圖5.17 圖5.17 （31 ）單擊按鈕，打開拉伸操控板如圖。 （32）單擊實體，旋轉(zhuǎn)角度為360度。 （33）單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （34）繪制草繪平面如圖5.18所示

40、。 圖5.18 （35）單擊 （36）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，旋轉(zhuǎn)完成如圖5.19所示。 圖5.19 （37 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （38）繪制草繪平面如圖5.20所示。 圖5.20 （39）單擊 （40）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入16.00，單擊按鈕。如圖5.21所示。 圖5.21 （41 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （42）繪制草繪平面如圖5.22所示。 圖5.22 （43）單擊 （44）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入159.00，單擊按鈕，所得到是輸出軸。如圖5.23所示。 圖5.23 5.2 輸入軸的

41、設(shè)計 參照輸出軸的設(shè)計步驟，建好的模型如圖5.24所示。 如圖5.24 5.3 箱體的設(shè)計 如圖5.25所示。 圖5.25 一、打開pro/e，新建零件： （1）單擊按鈕，打開新建對話框。 （2）選擇零件類型及子類型。在名稱欄中輸入名稱，大箱體。 （3）單擊確定按鈕，進入零件設(shè)計工作環(huán)境。 二、使用拉伸工具，建立模型： （1）用鼠標(biāo)在圖形區(qū)選擇TOP標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)面，然后在點擊【草繪】選項。 （2）繪制草繪平面如圖5.26所示。 圖5.26 （3）單擊 （4）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入26.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.27所示。 圖5.27 （5）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打

42、開草繪對話框。 （6）繪制草繪平面如圖5.28所示。 圖5.28 （7）單擊 （8）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入160.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.29所示。 圖5.29 （9）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （10） 繪制草繪平面如圖5.30所示。 圖5.30 （11）單擊 （12）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入26.00，單擊按鈕。 （13）單擊【陣列】按鈕，選取軸線，輸入項目12，輸入角度30，單擊【完成】按鈕。如圖5.31所示。 圖5.31 （14 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （15）繪制草繪平面如圖5.32所示。 圖

43、5.32 （16）單擊 （17 ）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （18）繪制草繪平面如圖5.33所示。 圖5.33 （19）單擊 （20 ）單擊 按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入7.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.34所示。 圖5.34 （21 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （22） 繪制草繪平面如圖5.35所示。 圖5.35 （23）單擊 （24 ）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （25） 繪制草繪平面如圖5.36所示。 圖5.36 （26）單擊 （27 ）單擊按鈕，退出草繪界

44、面。 按鈕，輸入7.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.37所示。 圖5.37 （28 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （29） 繪制草繪平面如圖5.38所示。 圖5.38 （30）單擊 （31） 單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入40.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.39所示。 圖5.39 （32 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （33） 繪制草繪平面如圖5.40所示。 圖5.40 （34）單擊 （35 ）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （36） 繪制草繪平面如圖5.41所示。 圖5.41 （37）單擊

45、按鈕，輸入10.00，單擊按鈕。 （38）單擊【陣列】按鈕，選取軸線，輸入項目4，輸入角度90，單擊【完成】按鈕。如圖5.42所示。 圖5.42 （39 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （40） 繪制草繪平面如圖5.43所示。 圖5.43 （41） 單擊按鈕，輸入40.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.44所示。 圖5.44 （42 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （43）繪制草繪平面如圖5.45所示。 圖5.45 （44）單擊 （45 ）單擊 示。 按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入148.93, 單擊按鈕，完成。如圖5.46所 圖5.46 （46

46、 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （47）繪制草繪平面如圖5.47所示。 圖5.47 （48）單擊 （49 ）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （50）繪制草繪平面如圖5.48所示。 圖5.48 （51）單擊 （52） 單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入20.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.49所示。 圖5.49 （53 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （54）繪制草繪平面如圖5.50所示。 圖5.50 （55）單擊 （56 ）單擊 示。 按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入150.56, 單擊按鈕，完成。

47、如圖5.51所 圖5.51 （57 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （58）繪制草繪平面如圖5.52所示。 圖5.52 （59）單擊 （60）單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入50.00，單擊按鈕。 （61）單擊【陣列】按鈕，選取軸線，輸入項目6，輸入角度60，單擊【完成】按鈕。如圖5.53所示。 圖5.53 （62）單擊按鈕，輸入2.00，倒角.如圖5.54所示。 圖5.54 （63 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （64）繪制草繪平面如圖5.55所示。 圖5.55 （65）單擊 （66） 單擊按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入26.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.56所示。 圖5.56 （67 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話框。 （68）繪制草繪平面如圖5.57所示。 圖5.57 （69）單擊 （70 ）單擊 示。 按鈕，退出草繪界面。 按鈕，輸入100.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.58所 圖5.58 （71 ）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項，打開草繪對話