徐楊超-基于proe的RV減速器的設計

1、青島黃海學院本 科 畢 業(yè) 設 計（論 文）中文題目：基于Pro/E的RV減速器的設計英文題目：The Design of RV Reducer Based on Pro/E學 院：機電工程學院專業(yè)班級：機械設計制造及其自動化1班學生姓名：徐楊超學 號：1201111163指導教師：宋慧職 稱：講師二一六年六月 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果

2、由本人承擔。本人簽名：_ 日期：_畢業(yè)設計（論文）使用授權聲明本人完全了解青島黃海學院有關保留、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，允許被查閱和借閱；學?？梢怨既炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存該畢業(yè)設計（論文）。保密的畢業(yè)設計（論文）在解密后遵守此規(guī)定。本人簽名：_導師簽名：_日期：_摘 要基于擺線針輪行星傳動的RV傳動的研究，設計出應用于工業(yè)機器人關節(jié)的RV減速器。該減速器采用一級漸開線行星齒輪和二級擺線針齒輪的組合設計，其傳動主要是通過一級漸開線行星齒輪傳動來帶動二級擺線齒輪的傳動。這樣的傳動設計有著提高傳動的可靠性，精度及強度的特性。該減速器具有結(jié)構緊湊，傳動比大，以及在一

3、定條件下具有自鎖功能，且振動小，噪音低，能耗低等特點。闡述了國內(nèi)外的RV減速器的現(xiàn)狀，以及國內(nèi)在技術方面存在的缺陷。在了解RV減速器的原理上，確定RV減速器的結(jié)構方案。在傳動比的計算過程中，計算出擺線齒輪與行星齒輪的主要參數(shù)，并對相關零件進行了受力分析和強度校核。另外，采用了三維Pro/E軟件進行了實體的造型設計，運用到軟件中的約束條件與參數(shù)化設計，使得設計更加便捷。對后續(xù)的RV減速器的研究，提供相關的數(shù)據(jù)參考。關鍵詞：RV傳動；兩片擺線輪；差齒；Pro/EAbstractBased on the research of the RV drive of the planetary gear t

4、ransmission, the RV reducer should be used in the joint of the industrial robot is designed. The reducer adopts the combination of the first stage of involute planetary gear and the two stage gear, the transmission is mainly through the first level of involute planetary gear transmission to drive th

5、e two level gear transmission. Such drive design has the characteristic of improving the reliability, precision and strength of the transmission. The gear reducer has the advantages of compact structure, large transmission ratio, and has the characteristics of small vibration, low noise, low energy

6、consumption and low noise, and the like, and has the advantages of small vibration, low noise and low power consumption. This paper describes the present situation of RV reducer at home and abroad, as well as the defects of domestic technology. In understanding the principle of RV reducer, determine

7、 the structure of the RV reducer. In the calculation of the transmission ratio, the main parameters of the gear and the planetary gear are calculated, and the stress analysis and strength check of the relevant parts are carried out. In addition, three dimensional Pro/E software is used to carry out

8、the modeling design of the entity, and the constraint conditions and parametric design of the software are used to make the design more convenient. For the follow-up study of RV reducer, to provide relevant data reference.Key words: RV Drive; Two Piece of the Gear; Differential Gear; Pro/E目 錄第一章 緒論1

9、1.1 國內(nèi)外RV減速器的發(fā)展史11.2 課題研究目的21.3 實際應用價值21.4 將取得的進展和突破2第二章 RV減速器的方案的設計22.1 減速器的理論22.2 減速器的結(jié)構方案32.3 采用RA16013軸承4第三章 RV減速器的結(jié)構設計53.1 設計要求53.2 二級減速器的傳動比53.3 擺線齒輪的計算73.4 一級行星齒輪的結(jié)構設計9第四章 零件的分析和校核94.1 零件的受力分析94.2 零件的校核114.2.1 擺線的齒輪面接觸勉強強度計算114.2.2 中心齒輪軸強度校核12第五章 RV減速器的Pro/E的設計125.1 三維Pro/E軟件的介紹125.2 三維Pro/E設

10、計特點135.2.1 參數(shù)化設計和特征功能135.2.2 單一數(shù)據(jù)庫135.3 三維實體造型135.3.1 參數(shù)化直齒圓柱齒輪造型135.3.2 參數(shù)化擺線齒輪造型145.3.3 曲柄軸與行星大齒輪的組裝155.3.4 總體三維圖17第六章 結(jié)論17參考文獻18致 謝19青島黃海學院2016屆畢業(yè)設計（論文）第一章 緒論1.1 國內(nèi)外RV減速器的發(fā)展史1926年，行星傳動在德國率先起步，并提出少差齒的行星傳動機構。在這種機構里，是由一個外擺線和兩個嚙合齒輪組成的。以后的推廣中，業(yè)界普遍將此稱為擺線針輪行星齒輪傳動。1931年，德國人率先創(chuàng)建了RV減速器的公司，這是第一家主要從事擺線減速器的制造

11、和銷售方面的公司。后期日本看中這項技術，并將擺線減速器技術引進日本國內(nèi)。1939年日本國內(nèi)對減速器傳動有了一定規(guī)模化的生產(chǎn)與制造。由于生產(chǎn)制造裝備的落后，基本的知識儲備不足，勞動的環(huán)境大大制約了生產(chǎn)。1940至1950年期間，日本向德國購買先進的制造技術，在具備一定的技術制造后，公司有能力提供更好的擺線減速器，這為以后日本的發(fā)展提供了有利的條件。1950年后期，技術的積累和制造裝備的升級，從而整體提升了整個裝備制造的便捷，高效性，擺線減速器的制造推升到了一個新臺階。1990年，日本推出了“90系列”的產(chǎn)品，不僅使擺線針輪減速器的機型數(shù)目發(fā)生了巨大的變化，由此前的15種變成了21種，同時傳動比從

12、8種變成了16種，這大大促進了產(chǎn)品的規(guī)模，而且該公司從內(nèi)部結(jié)構改造，傳遞功率也有所提高1。對于歐洲，針擺減速器的設計和加工制造取得更大的發(fā)展。1986年，法國專利局提出RV減速器的基本構造，即是擺線和漸開線兩種齒形的行星減速器的設計。1980年后，日本帝人株式會社率先提出了RV傳動的概念。由于日本在技術，制造上的領先性，以及在這么多年的知識積累，使日本出現(xiàn)了一批批具有影響力的企業(yè)，他們占據(jù)了全球大部分市場，以其高的品質(zhì)獲得市場贊揚，例如日本住友。直到現(xiàn)在，日本的住友重機公司作為國際上制造擺線針輪減速器的最大規(guī)模的企業(yè)之一，基本上已經(jīng)壟斷了國外擺線減速器的市場，使得日本在RV減速器方面的技術領先

13、全球。在國外社會的減速器取得巨大的成功后，國內(nèi)也開始積極布局RV減速器的產(chǎn)業(yè)鏈。1950年后，我國啟動了研究行星齒輪傳動裝置計劃。1960年代，我國開始從國外引進技術，為我國的制造基礎和技術儲備打下基礎。1960年后期，鄭州工學院率先從國外引入了擺線針輪行星傳動的相關基礎知識。1978年，二齒差擺線針輪減速器首次由遼陽制藥機械廠研制成功。在“九五”時期，RV傳動就已被我國列為了關鍵技術攻關項目，1990年，上海減速器廠成功研制了汽車專用的2K-V型擺線針輪行星齒輪減速器。何衛(wèi)東等人借助于1997年的國家863項目“機器人用新結(jié)構高精度擺線針輪傳動設計理論與方法研究”，2002年，姚文席等人分析

14、了擺線輪的精度問題。2005年，關天民等人提出擺線輪“反弓”齒廓的概念并進行了齒廓的優(yōu)化設計。1.2 課題研究目的1通過本次的課程研究，對機械手RV減速器有了深刻的了解和認識，在以前產(chǎn)品的基礎上開拓創(chuàng)新，制作出新的產(chǎn)品，從而為工廠等提供一個更加高效，經(jīng)濟的方法，來達到節(jié)約成本、易維護的目的，從而創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。1.3 實際應用價值隨著現(xiàn)代化加工技術的發(fā)展，人口密集型的加工車間越來越少，機械化、現(xiàn)代化的加工車間逐漸的被廣泛應用。中國的制造業(yè)正在拋棄傳統(tǒng)的人密集型的車間，中國制造業(yè)的升級不斷的加速。機械手，在現(xiàn)代化加工的過程起到了重要的作用。告別了長久以來的大量人力工作，低效率的生產(chǎn)的現(xiàn)狀。從

15、而更好的提高企業(yè)的盈利，減輕工作人員的壓力，獲得更好的市場需求，滿足客戶和消費者的需求。希望從而改變整個社會的現(xiàn)狀，一種新生產(chǎn)力誕生。1.4 將取得的進展和突破對于目前的市場上，工業(yè)生產(chǎn)使用的減速器主要分為RV減速器、諧波減速器兩種。其中，由于減速器的復雜性，技術研發(fā)成本高，市場知識儲備不足等因素，工業(yè)化的發(fā)展在我國取得進度比較慢。工業(yè)機器人的核心技術在產(chǎn)業(yè)中起到重要的作用，對于目前國內(nèi)關鍵部件嚴重依賴進口的現(xiàn)狀，對于產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展是極為不利的，必須結(jié)合自身實際尋求突破。在國家開發(fā)的高度支持下，以及中國高校積極加入的研發(fā)，在以技術創(chuàng)新，人才升級的大環(huán)境中，機器人的產(chǎn)業(yè)將得到更高的發(fā)展，同時將推

16、動高精度RV減速器的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化研究方面將取得偉大的進步。第二章 RV減速器的方案的設計2.1 減速器的理論RV減速器分別是由一級漸開線行星齒輪傳動、一級擺線針輪傳動兩個傳動機構而構成。在傳動的過程中，輸入主動軸和被安裝在曲軸上的從動軸主要通過齒輪嚙合傳動，稱為一級傳動。通過曲軸動作來驅(qū)動擺線輪的運動被稱作是行星運動。為了使個個物件間受力均衡，在整個設計上用二排擺線輪方案。擺線輪和針齒銷相嚙合時起到減速運動效果，通過曲軸帶動輸出盤轉(zhuǎn)動。見圖1，RV減速器主要是一級RV結(jié)構和二級擺線結(jié)構相嚙合。行星齒輪和曲柄軸I一個整體部分，同時，輸出盤I和曲柄軸也作為一個整體，這兩個部分構成了兩級擺線針輪傳

17、動輸入。在傳動時，要是中心輪按著順時針方向旋轉(zhuǎn)，而行星齒輪不僅可以實現(xiàn)公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向，還可以實現(xiàn)逆時針角度的自轉(zhuǎn)功能，曲柄軸主要帶動擺線輪作平面運動。此時，擺線擺動因與針輪之間的嚙合抑制，軸線繞針輪軸線不僅能實現(xiàn)自身的公轉(zhuǎn)，而且還能達到反方向自轉(zhuǎn)的功能，在兩級減速實現(xiàn)后，此時減速器的輸出盤與輸出軸相連接并逆時針方向轉(zhuǎn)動2。2圖1 減速器的結(jié)構簡圖1中心輪；2行星輪；3曲柄軸；4擺線輪；5針齒；6輸出盤；7中間支撐；8針齒殼；9針齒；10擺線輪；11曲柄軸；12輸出盤；2.2 減速器的結(jié)構方案見圖2，所示的結(jié)構圖中，具體描述RV減速器的傳動原理：5中心小齒輪與電機使用聯(lián)軸器作為傳動軸，傳遞出順時針扭

18、矩。5中心小齒輪轉(zhuǎn)動將動力傳遞給嚙合的二個4行星大齒輪上。在此，小齒輪軸作為連接所有部件的核心部分，并將物體安裝在機殼中心。4大齒輪的一端固定在3軸承架上，使整個大齒輪保持穩(wěn)定。通過將6雙向圓柱滾子、3軸承架、1左端蓋、8中間端蓋幾個部件相組合，使其構成雙向滾道，使4大齒輪連同3軸承架是可以繞著機構回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。圖2 RV減速器簡圖1左端蓋；2油封；3.軸承架；4行星大齒輪；5中心小齒輪；6雙向圓柱滾子；7中間端蓋；8機殼；9擺線輪；10中間支撐；11右端蓋；12.塑料支撐盤；13輸出盤；14擺線輪；15輸出盤；16圓柱銷；17針齒殼；18圓柱滾子；在4行星大齒輪與5小齒輪之間的嚙合處，除了具

19、有能逆時針方向自動轉(zhuǎn)動，主要是因為行星具有反向公轉(zhuǎn)作用。4大齒輪的為一端是一體加工的曲柄偏心軸。偏心軸與偏心距是位于垂直的正下方。同時偏心軸加工為無保持架18圓柱滾子軸承的內(nèi)圈。在4行星大齒輪的公轉(zhuǎn)作用下，動能傳遞到9擺線輪和17針齒殼，通過齒輪的嚙合接觸，從而推動擺線輪的自轉(zhuǎn)。在一級傳動后，擺線輪開始轉(zhuǎn)動，15輸出盤收到轉(zhuǎn)到的動力，然后再傳遞給下個零件，最后實現(xiàn)擺線針輪的轉(zhuǎn)動3。2.3 采用RA16013軸承由于機體內(nèi)外具有相對轉(zhuǎn)速，為了支撐機體內(nèi)部所有零部件、承受螺栓的緊固作用固定輸出盤的軸向位置并降低軸與軸，齒輪與齒輪的嚙合產(chǎn)生的摩擦因素的干擾，同時，對于機體整體的構造，耗材支出，尺寸的

20、約束，節(jié)能環(huán)保的基本要求，于是軸承將在機體的中間內(nèi)部連接一切的零部件，起到穩(wěn)定部件作用。同時要求具有良好的韌性和承受來自其他部位的擠壓應力、接觸應力，能實現(xiàn)自定位的能力4。在這里，為了更為簡便的設計。在設計制造時，使用THK交叉滾子軸承設計方案，型號RA16013。見圖3，為RA16013軸承的結(jié)構示意圖(圖示為外圈與整體分離)。圖3 RA16013軸承的三維圖在結(jié)構上，考慮到RV減速器中，17針齒殼與11右端蓋固定不動，而13輸出盤與11右端蓋旋轉(zhuǎn)以及徑向載荷較大，因此采用了內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)動、以圓柱滾子作為傳動主體的軸承。見圖3，RV減速器機構采用了120個獨立的圓柱滾子，相互間呈十字交叉分布

21、5。第三章 RV減速器的結(jié)構設計43.1 設計要求機械手用減速器設計要求：體積小，高精度，高剛度，該減速器的主要技術指標如下，見表1：表1 電機的主要參數(shù)系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩15Nm額定輸入轉(zhuǎn)速100/（500r/min）空載輸入轉(zhuǎn)速120/（6000r/min）傳動比300輸出精度6連續(xù)工作時間3h額定電壓28.5V重量0.4Kg體積97mmx46mmx45mm安裝形式軸輸入-軸輸出工作溫度-4013.2 二級減速器的傳動比圖4 傳動比示意圖見圖4，圖中數(shù)字意義同圖2。在差動輪系求解傳動比基本方法就是轉(zhuǎn)化輪系法，在代表行星架的前提下，再給整個輪系加一個公共角速度的方案，使得機構轉(zhuǎn)化為定軸傳動后分析，

22、然后第二級擺線針輪傳動部分作為輸入為定軸轉(zhuǎn)動的偏心軸，可以分開計算后再合并。一級漸開線行星齒輪主要是由3曲柄軸作為系桿H，在系統(tǒng)里添加一個公共角速度，在此同時，漸開線圓柱齒輪行星減速機構將成為一個整體，被稱作為一個定軸輪系6。第一級漸開線中心齒輪與行星齒輪對行星架H的傳動比為： (3.1)式中漸開線中心齒輪齒數(shù)；漸開線行星齒輪齒數(shù)；漸開線中心齒輪角速度；漸開線行星齒輪角速度。一個差動輪系主要是在以整個齒輪加上一個公共角速度的前提下，一級擺線針輪行星機構轉(zhuǎn)化所得到的。于是得到針輪I角速度。在此過程中，可以計算出擺線輪I在漸開線行星齒輪的自轉(zhuǎn)角速度為，物體在這種情況下只能做水平的運動，故，得出是在

23、其以輪心為中心，以曲柄偏心距為半徑做的圓周運動，其角速度為。同時，擺輪中心被當作為一個假設的角速度，它的動力主要來自的系桿H帶動。按照差動輪系求解傳動比的計算公式： (3.2)式中擺線輪齒數(shù)；針輪齒數(shù)，且。因，代入式得： (3.3) (3.4) (3.5)即 (3.6)上式所得： (3.7)得出： (3.8)因為，而且針輪固定，即，故RV傳動比為： (3.9)在這個過程中，需要對二級擺線齒輪進行傳動比運算。二級擺線針輪傳動的系桿為11曲柄軸，在傳動軸加上一個反向角速度，此時經(jīng)過轉(zhuǎn)化后的少齒差行星運動轉(zhuǎn)化為定軸傳動，則 (3.10)式中擺線輪齒數(shù)；針輪齒數(shù)，而且。同樣針輪固定，因此，將其代入(3

24、.1)中即可求得，HH(即偏心曲柄軸)與擺線輪的傳動比為： (3.11)出于加工的方便性考慮，擺線輪與擺線輪的齒數(shù)相同，同時針齒和針齒的齒數(shù)也相同，因此，。又因為在實際設計中，構件9與構件5都在統(tǒng)一針齒殼8上，而針齒殼固定為機架，因此，此外由于構件6與實際上為一體，因此傳動比相乘7。綜合以上，RV二級減速傳動的傳動比為： (3.12)當傳動比為300時，數(shù)學約束條件：，凡為合適范圍內(nèi)的單數(shù)，必須滿足不根切，l7。同時為了中心輪與兩個行星輪能同步嚙合，則中心輪齒數(shù)為3的倍數(shù)。優(yōu)選的擺線齒輪數(shù)為，則 負號表示減速器輸出與輸入方向相反，因此誤差可以接受8。3.3 擺線齒輪的計算針擺傳動是使用齒差結(jié)構

25、設計，是針輪齒數(shù)與擺線輪齒數(shù)之間的相差為1。在先前的設計中的傳動效率低時，擺線齒輪在接觸面的磨損，強烈的受力不均衡，易發(fā)生針齒斷裂，磨損等現(xiàn)象。在這種情況下，二齒差針擺傳動能夠有效的解決這些問題，避免了齒面的磨損斷裂，提高了整機的傳動轉(zhuǎn)矩，有著良好的應用前景9。擺線輪齒曲線方程為： (3.13)其中 (3.14) (3.15)其中是針輪中心圓半徑，是針齒半徑，是擺線輪齒數(shù)，是針齒數(shù)目，為短幅系數(shù)，為s相位角。根據(jù)3.2節(jié)對小型RV二級傳動的分析可知，RV結(jié)構與第二級擺線針輪結(jié)構均采用的是針輪固定形式。同時擺線輪齒數(shù)相等，此處統(tǒng)一用擺線齒數(shù)=15表示。則針齒齒數(shù)=+l=16，于是，又 Mv=15

26、N則 =0.1023kgm合理的選擇，當擺線輪針齒數(shù)和針輪直徑己定時，最理想的由于設計，初取。則偏心距mm所以a取值為0.5。則由公式： (3.16)8計算得出，易得當時，針齒在針輪中心圓的圓周上布滿，沒有間隙。為了保證針齒安裝的可靠與針齒殼的強度，推薦值在1.5與2.0之間。又當針徑在12與24之間時，的薦用值在2.0-2.8左右。又因為小型二級RV減速器采用無針齒擺線齒廓設計，因此針齒不承受彎曲應力，只存在接觸應力，因此推薦值可以減小。綜合以上考慮：在合適范圍內(nèi)設計針齒半徑。此時1.6258，同時由該，因此不會產(chǎn)生根切與尖角10。根據(jù)計算得出，見表2。表2 為擺線輪廓線的關鍵參數(shù) (mm)

27、a(mm)151516151.80.53331.62580.5考慮到要在第一片擺線輪上加工圓柱滾子軸承的外圈，以及第二片擺線輪上需要加工型面孔用以傳遞一定的扭矩，秉著兩個擺線輪參數(shù)盡量一樣的標準選取擺線輪厚度=4mm。3.4 一級行星齒輪的結(jié)構設計作為小型RV減速器傳遞的第一級，行星齒輪結(jié)構設計顯得尤其重要。由3.2節(jié)可知行星小齒輪齒數(shù)為=21，行星大齒輪齒數(shù)為=25。設齒輪模數(shù)為m，則行星齒輪機構的整體半徑為(/2+)m，由于針輪中心圓半徑，因此希望(/2+)m的大小在15mm附近即可。則模數(shù)在0.3、0.4、0.5之間考慮。易得當模數(shù)為0.5時，行星齒輪的占用空間過大，同時給機殼剩余的空間

28、過小，因此不予采用；而模數(shù)為0.3雖然使得結(jié)構非常緊湊，但因為齒輪直徑整體縮小，加工的曲柄軸中心即是擺線齒輪上的相應的孔的中心，且非?？拷鼨C架中心。在此過程中，需要比較大的轉(zhuǎn)矩，而且轉(zhuǎn)矩是與模數(shù)呈現(xiàn)正比的，模數(shù)越大，強度也會增強11。由上可知，m=0.4mm，是合理有效的。不僅能保持行星齒輪固定在機械上，而且不影響這個機構的整體架構設計，齒輪與齒輪的嚙合更高效，增加了機器的使用壽命。第四章 零件的分析和校核4.1 零件的受力分析見圖5，所示的結(jié)構圖中，針齒與擺線輪之間存在著壓力，且每個針齒的力為P1，P2，P3，通過延長力的作用線，可以得到力的效果作用在同一點上為P。9圖5 擺線輪上的作用力針

29、輪與擺線輪的連接主要方式是齒輪嚙合，在各個齒輪以及傳輸結(jié)構之間的銜接都是極難處理的。在已有的接觸面壓力，還有著誤差嚙合間隙、柱銷孔的誤差尺寸以及物體的整體壓力等多種因素。為了更好的完成設計的需求，以及個個環(huán)節(jié)設計便捷性的安排，在此，對其中的一些誤差因素不計入計算。根據(jù)對擺線齒輪的嚙合原理分析得知，擺線齒廓在擺線輪上的接觸應力為P1，P2，P3等，它們作用力的延長線，相聚于P處。在整個傳動時期，接觸面的應力大小的變化與其嚙合處齒輪的變化，是相關聯(lián)的。當嚙合點的法線與(擺線輪中心與針輪節(jié)圓中心的連線)間的夾稱為法線角)時，圓弧齒廓作用在擺線輪上的作用力效果最大12，最大力為： (4.1)式中擺線傳

30、動輸出軸上的阻力矩(Nm)。在一片式擺線針輪傳動中。本設計僅采用了兩個擺線輪，不存在兩個擺線輪間載荷分配不均的情況，故。計算得 =0.026Ikw=26.lw易得，當一級擺線傳動輸出軸轉(zhuǎn)速為：=5000/300=333.3(rpm)該輸出軸轉(zhuǎn)矩為=0.75(Nm)，二級擺線傳動輸出軸轉(zhuǎn)速則為減速比300之后的轉(zhuǎn)速，一級輸出軸即整機輸出軸轉(zhuǎn)矩為=15Nm。這里下角標1、2分別示一級擺線針輪傳動與二級擺線針輪傳動中的數(shù)值。即 (4.2)式中第i個嚙合點的法線與的夾角。 (4.3)因此，一級擺線傳動的最大力，二級擺線的傳動的最大力為=0.500N。4.2 零件的校核4.2.1 擺線的齒輪面接觸勉強強

31、度計算疲勞點蝕和膠合是擺線齒輪失效的兩種主要形式。在此過程中，個個因數(shù)的的影響點存在的隱患，為計算便捷性,將所有的誤差不計其中。同時，把齒輪與齒輪之間的壓力看做是兩圓柱體的擠壓應力，不計其他的力間的影響。其擠壓應力的公式13： (4.4)式中最大接觸應力的位置系數(shù)。為材料的許用接觸應力，單位為Mpa。本設計選擇用GCr15作為制造擺線線輪和擺線齒廊針齒殼的材料14，見表3。表3 GCr15性能指標性能指標數(shù)值性能指標數(shù)值密度（g/）7.85熱膨脹系11.8接觸強度(Mpa) 44005000電阻率1抗彎曲強度(Mpa)2400使用溫度()300斷裂韌性(Mpa)25尺寸穩(wěn)定性高彈性模量(Gpa

32、)208剪切疲勞極限(Mpa)5060硬度(HV)700淬火后硬度HRC5862由上知，GCr15的許用接觸應力為=44005000Mpa。如是，將已知數(shù)據(jù)代入計算公式(4.4)：由此，可以知道擺線齒輪與擺線齒廊的齒面接觸強度遠遠小于接觸面強度，校核安全。4.2.2 中心齒輪軸強度校核中心齒輪軸的薄弱端是直徑軸端，由于中心齒輪軸穿越了機體內(nèi)部，但并沒有與其他零件有受力接觸，因此理論上不承受彎曲應力，而主要校核其扭轉(zhuǎn)強度： (4.5) (4.6)式中截面系數(shù)； d圓截面半徑，d=2mm；T扭矩；許用應力。對于該中心輪軸的最薄弱端是直徑軸端承受的為整機輸入轉(zhuǎn)矩，即T=0.05。對于GCr15，則=

33、5060Mpa，將數(shù)值代入公式，計算得出0.0318Mpa?？梢詽M足強度需求。因此，齒輪軸強度校核合格。第五章 RV減速器的Pro/E的設計5.1 三維Pro/E軟件的介紹Pro/E在是一款主要以三維立體設計為主的軟件，它將整個產(chǎn)品從設計面再到生產(chǎn)面有機的結(jié)合在一起，是一個根據(jù)特征的參數(shù)化實現(xiàn)實體造型系統(tǒng)，除了具備制造外形，裝配部件，管理功能之外，還可以制造機構運動仿真，有限元仿真，制造數(shù)據(jù)管理，工程圖管理等滿足設計多樣化的完整的系統(tǒng)15。在投入市場推廣后得到了使用者廣泛的認可，經(jīng)過十幾余年的創(chuàng)新和發(fā)展，逐漸的成為了三維建模軟件領域的領頭羊。5.2 三維Pro/E設計特點5.2.1 參數(shù)化設計

34、和特征功能Pro/E軟件是一款能實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)化，模塊化高級制圖軟件，由其強大的功能，獲得制圖工作人員喜愛。有著基本的制圖的特性和靈活的操作，比如有拉伸、倒圓角、旋轉(zhuǎn)等不同基本特征功能。設計者根據(jù)自己的設計想法勾畫出草圖，通過不同約束以及尺寸條件來更改設計模型，已達到自己的最大要求。這一功能的特性使工程設計者在設計上更簡易和靈活。5.2.2 單一數(shù)據(jù)庫Pro/E軟件是以在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫，在設計過程中，設計者可以對其中的任意一個零件的任意特征參數(shù)進行修改，可以在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)進行局部的修改而得到新的零件，從而避免了大量的工作。例如：修改某個零件的寬度尺寸，在裝配關系不發(fā)生改變，且物體的

35、本身結(jié)構不發(fā)生變化的前提下，裝配件的尺寸也發(fā)生相應的變化，并且在其之后裝配的零件也會適應變化16。5.3 三維實體造型5.3.1 參數(shù)化直齒圓柱齒輪造型在以行星大齒輪造型的過程為例，打開Pro/E，新建一個零件，然后將系統(tǒng)單位設為mm、kg、s(毫米、千克、秒)，其余采用默認值。在菜單欄的工具選項里創(chuàng)建實數(shù)類型參數(shù)：Z為齒輪齒數(shù)，新建M為齒輪模數(shù)，ALPHA為壓力角，HAX為齒頂高系數(shù)，B為齒輪厚度，X為變位系數(shù)，CX為頂隙系數(shù)，見圖6。圖中標記為鎖定的參數(shù)不是用戶給定的，而是由參數(shù)之間的關系計算出來的。根據(jù)漸開線方程設置關系，創(chuàng)建參數(shù)關系17。圖6 齒輪的參數(shù)與公式13關系對話框中的公式如下

36、：p33=Z，d30=360/Z，d28=0-38*M，d23=B，D5=B，D6=360/4Z，D3=DA，D2=D，D1=DB，D0=DF，DF=D-2HF，DB=D*cos(ALPHA)，DA=D+2HA，D=M*Z，HF=(HAX+CX-X)*M，HA=(HAX+X)*M。其中包含已經(jīng)設定的參數(shù)與由用戶設定的參數(shù)通過數(shù)學運算建立起的齒輪新參數(shù)，以及在創(chuàng)建Pro/E模型過程中數(shù)字尺寸字母化，這需要在創(chuàng)建第一個參數(shù)齒輪時對應選擇。按照該參數(shù)與關系創(chuàng)建好了一個標準的漸開線直齒圓柱齒輪后可以再其上進行其他的特征創(chuàng)建，例如拉伸、打孔、旋轉(zhuǎn)等。再需要創(chuàng)建其他參數(shù)的齒輪，針對本設計，只需要更改齒數(shù)以

37、及齒輪厚度就可以新建一個小齒輪的模型，再在其上做其他的特征創(chuàng)建，十分方便。見圖7，圖8，這兩張顯示了利用參數(shù)化造型創(chuàng)建的中心小齒輪與大齒輪18。圖7 中心小齒輪 圖8 大齒輪5.3.2 參數(shù)化擺線齒輪造型擺線齒輪造型最關鍵的部分為擺線齒廓。通過對擺線齒廓的參數(shù)化造型實現(xiàn)對擺線齒廓的動態(tài)建模與控制。打開Pro/E新建一個零件，設置單位，然后創(chuàng)建參數(shù)，見圖9。BAICHI為擺線齒輪的齒數(shù)，ZHENGCHI為針輪齒數(shù)，DUANXI為短幅系數(shù)，ZHENBAN為針輪半徑，ZHENBAN為針齒半徑，XICHIBI為短幅系數(shù)與針輪齒數(shù)的比。其中，XICHIBI=DUANXI/ZHENCHI。圖9 擺線齒輪的

38、參數(shù)與方程選擇創(chuàng)建基準曲線曲線選項從方程定義坐標系(選擇默認系統(tǒng)坐標系)定義坐標系類型(選擇笛卡爾坐標系)方程，按照彈出的文本文件提示輸入方程，見圖10。關系對話框中輸入擺線方程19。X=zhenban*(sin(t*360)+xichibi*sin(zhenchi*t*360)-zhenban*(duanxi*sin(zhenchi*t*360)+sin(t*360)/sqrt(1+duanxi*duanxi+2*duanxi*cos(baichi*t*360)；Y=zhenban*(cos(t*360)+xichibi*cos(zhenchi*t*360)-zhenban*(duanxi*

39、cos(zhenchi*t*360)+cos(t*360)/sqrt(1+duanxi*duanxi+2*duanxi*cos(baichi*t*360)；Z=0；14輸入后選擇完成，創(chuàng)建好一條完整的擺線。再將曲線實體化后拉伸創(chuàng)建出擺線齒輪本體。然后再在擺線齒輪本體上創(chuàng)建其余特征。圖10 擺線齒輪5.3.3 曲柄軸與行星大齒輪的組裝曲柄軸是RV減速器的重要組成部分。它的傳動是通過軸承的凹凸體與擺線齒輪相接觸，帶動擺線齒輪的轉(zhuǎn)動。在期間，它們的傳遞的速度比是1:1。圖11 曲柄軸打開Pro/E新建一個組圖，命名為曲柄軸組裝。將先前設計好的曲柄軸（見圖11）和大齒輪（見圖8），先打開曲柄軸部件，在

40、把你第一個要裝配的零件放進去后，在左上角的約束類型里選擇缺省。在Pro/E里添加大齒輪零件圖，選擇約束條件，如對齊，對正等，依照零件圖的組態(tài)來決定選擇的約束條件。之后按需要對零件逐個進行裝配。其中配件1，配件2，見圖12，圖13。15圖12 配件1 圖13 配件2最后生成的三維圖，見圖14。圖14 行星齒輪與曲柄軸的組裝圖5.3.4 總體三維圖下面是組成的三維立體圖，見圖15，RV減速器的爆炸圖，見圖16。圖15 三維RV減速器 圖16 三維RV減速器爆炸圖16第六章 結(jié)論RV減速器在工業(yè)生產(chǎn)中起到了舉足輕重的地位，因其高精度，高傳動比，強度高，小體積等優(yōu)良特點而被廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)加工領域。

41、本文主要從三個角度出發(fā)，分別是RV減速器的發(fā)展史、RV減速器的傳動設計和零件的校核以及用Pro/E設計。從本次課題設計中，從RV減速器的發(fā)展史來了解到RV發(fā)展的過程，以及它對整個工業(yè)化發(fā)展作用。同時，也知道自己國家在這方面的缺陷，與國外的市場相比任有很長的一段路要走。因此，學好個人本領，積極為國家作貢獻。從RV減速器的設計中，體會出了基本知識的運用具有很大的作用。在解決問題時，學會從基本面出發(fā)，找到問題的本質(zhì)，來探索解決。機械設計的基本知識都被廣泛的運用到這次設計中。在整個的設計過程中，要有條例，系統(tǒng)化的對每個原件進行設計。首先，RV二級減速機構進行了理論分析，推導了傳動比和部分零件的主要參數(shù)

42、，還對關鍵零件的強度進行校核。最后，運用Pro/E軟件進行RV減速器的設計。同樣的也存在著許多的不足，例如：RV二級傳動機構的設計過程中，沒有對于齒輪的精密度進行細膩研究；沒有進行回差設計，解決齒輪的間隙嚙合問題。由于時間問題沒能加工樣機，希望能在樣機加工后，結(jié)合實驗對其性能進行檢測和研究，提出不足和改進方案。結(jié)合虛擬樣機的試驗結(jié)果考慮，從而得到更加優(yōu)化的設計方案。17參考文獻1陳振宇.RV減速器的誤差建模與擺線齒廓修形D.天津:天津大學,2014.2鄭紅.基于MATLAB的RV減速器優(yōu)化設計J.價值工程,2015,(25):85-87.3趙韓,梁錦華,江擒虎.機器人用減速器的發(fā)展近況及方向J.合肥工業(yè)大學學報(自然科學版),2008,(S1):96-99.4趙錚.工業(yè)機器人減速器RV320的修形參數(shù)優(yōu)化與工藝性研究D.天津:天津大學,2013.5范大義.基于行星滾柱絲杠的機器人精密減速器的研究D.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2014.6肖君君.RV減速器的動態(tài)特性理論分析D.大連:大連交通大學,2009.7段欽