畢業(yè)論文二級(jí)擺動(dòng)活齒減速器虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)說明

1、PAGE31 / NUMPAGES32畢業(yè)設(shè)計(jì)題目二級(jí)擺動(dòng)活齒減速器虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械工程與自動(dòng)化目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294359193 摘要 PAGEREF _Toc294359193 h 錯(cuò)誤！未定義書簽。 HYPERLINK l _Toc294359194 ABSTRACT PAGEREF _Toc294359194 h 錯(cuò)誤！未定義書簽。 HYPERLINK l _Toc294359195 1前言 PAGEREF _Toc294359195 h 2 HYPERLINK l _Toc294359196 1.1 活齒傳動(dòng)研

2、究概況與發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc294359196 h 2 HYPERLINK l _Toc294359197 1.2 本課題研究的意義和預(yù)期目標(biāo) PAGEREF _Toc294359197 h 2 HYPERLINK l _Toc294359198 1.2.1 本課題研究意義 PAGEREF _Toc294359198 h 2 HYPERLINK l _Toc294359199 1.2.2本課題的研究目標(biāo) PAGEREF _Toc294359199 h 2 HYPERLINK l _Toc294359200 2活齒傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí) PAGEREF _Toc294359200 h 2 H

3、YPERLINK l _Toc294359201 2.1擺動(dòng)活齒傳動(dòng)原理 PAGEREF _Toc294359201 h 2 HYPERLINK l _Toc294359202 2.2二級(jí)擺動(dòng)活齒傳動(dòng)方式 PAGEREF _Toc294359202 h 2 HYPERLINK l _Toc294359203 2.3活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比 PAGEREF _Toc294359203 h 2 HYPERLINK l _Toc294359204 2.3.1相對角速度法確定傳動(dòng)比 PAGEREF _Toc294359204 h 2 HYPERLINK l _Toc294359205 2.4二級(jí)擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的

4、傳動(dòng)比計(jì)算 PAGEREF _Toc294359205 h 2 HYPERLINK l _Toc294359206 3二級(jí)擺動(dòng)活齒減速器設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294359206 h 2 HYPERLINK l _Toc294359207 3.1擺動(dòng)活齒減速器基本零部件結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc294359207 h 2 HYPERLINK l _Toc294359208 4擺動(dòng)活齒減速器幾何尺寸和基本參數(shù)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294359208 h 2 HYPERLINK l _Toc294359209 4.1傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 PAGEREF _Toc29435

5、9209 h 2 HYPERLINK l _Toc294359210 4.2減速器傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc294359210 h 2 HYPERLINK l _Toc294359211 4.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc294359211 h 2 HYPERLINK l _Toc294359212 4.3.1中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc294359212 h 2 HYPERLINK l _Toc294359213 4.3.2輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc294359213 h 2 HYPERLINK l _Toc294359214 4.3.3

6、輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc294359214 h 2 HYPERLINK l _Toc294359215 5在Solidworks環(huán)境中的實(shí)體建模 PAGEREF _Toc294359215 h 2 HYPERLINK l _Toc294359216 5.1擺動(dòng)活齒減速器的零件建模 PAGEREF _Toc294359216 h 2 HYPERLINK l _Toc294359217 5.2擺動(dòng)活齒減速器的虛擬裝配 PAGEREF _Toc294359217 h 2 HYPERLINK l _Toc294359218 6結(jié)論 PAGEREF _Toc294359218 h 2

7、HYPERLINK l _Toc294359219 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc294359219 h 錯(cuò)誤！未定義書簽。1前言1.1 活齒傳動(dòng)研究概況與發(fā)展趨勢活齒傳動(dòng)理論最開始是在上世紀(jì)30年代由德國的科技人員首先提出來的，一直到了40年代的時(shí)候，德國的科學(xué)家們就已經(jīng)把活齒傳動(dòng)技術(shù)成熟的在汽車上的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)用了。70年代初期的時(shí)候，美國和聯(lián)都積極的投入到了活齒傳動(dòng)的新型式的開發(fā)上，美國推出了“無齒齒輪傳動(dòng)技術(shù)”，聯(lián)也通過不斷的探索研究推出了“正弦滾珠傳動(dòng)”方式，這些研究對活齒傳動(dòng)的發(fā)展都具有非常重要的作用。在今后的時(shí)間里，各國對活齒傳動(dòng)的研究邁上了新的臺(tái)階，英國、日本、德國、保加利亞

8、等國通過其國學(xué)者的不斷攻關(guān)與研究，推出了一些有關(guān)活齒傳動(dòng)的專利和發(fā)明1。以上的種種跡象表明，活齒傳動(dòng)有很大的研究空間和應(yīng)用潛力，對它的研究和應(yīng)用，在國外已經(jīng)成為行星齒輪研究領(lǐng)域中相當(dāng)活躍的一部分了。從70年代開始，國外活齒傳動(dòng)理論研究發(fā)展日趨活躍的動(dòng)向也引起了我國科技工作者的關(guān)注，于是他們便在條件相當(dāng)?shù)钠D苦，即沒有參考資料，而且資金相當(dāng)缺乏的條件下對活齒傳動(dòng)技術(shù)研究攻關(guān)，在十幾年的不斷進(jìn)取之中，他們將以上困難一一解決，并在理論研究和產(chǎn)品研發(fā)方面都取得了累累碩果，顯示了我國科技工作者不畏艱難，勇于攻關(guān)的可貴精神。其中取得的累累碩果有：滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，活齒針輪減速器，變速傳動(dòng)軸承，旋轉(zhuǎn)活齒減速器

9、，擺動(dòng)活齒減速器，套筒活齒少齒差傳動(dòng)裝置等。在這些新型減速器中，有的已經(jīng)面向市場，推出了高性能的產(chǎn)品，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。有的還在國外獲得了各種嘉獎(jiǎng)；例如：航空航天大學(xué)的世賢教授通過積極探索，成功的推出了推桿活齒針齒減速器，其研究成果在1986年的日瓦國際發(fā)明博覽會(huì)上獲得了金獎(jiǎng)，對我國新型減速機(jī)的發(fā)展具有重要意義，并對其他相關(guān)科研工作者給予了極大的鼓舞。在1988年時(shí)，曲繼方教授提出了一種新穎的傳動(dòng)形式軸向活齒傳動(dòng)，并提出了另一種新型活齒傳動(dòng)裝置擺動(dòng)活齒減速器。另外，由曲繼方教授主編的活齒傳動(dòng)理論詳細(xì)介紹了活齒傳動(dòng)技術(shù)，為活齒傳動(dòng)的發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。擺動(dòng)活齒傳動(dòng)是活齒少齒差傳動(dòng)形式的新類型

10、。文獻(xiàn)2對研究擺動(dòng)活齒嚙合副的具體結(jié)構(gòu)，齒形綜合正反解，主要零部件的結(jié)構(gòu)，主要零部件尺寸綜合，傳動(dòng)性能和典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析。文獻(xiàn)3根據(jù)活齒傳動(dòng)理論，分析了擺動(dòng)活齒傳動(dòng)中嚙合副各構(gòu)件的主要特征結(jié)構(gòu)，受力情況和它們之間的相對運(yùn)動(dòng)的情況，提出了一種行之有效的擺動(dòng)活齒減速器的傳動(dòng)效率分析方法。文獻(xiàn)4中針對擺動(dòng)活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)建立了一個(gè)科學(xué)的動(dòng)力學(xué)模型，通過對模型的分析，推導(dǎo)了這個(gè)扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的一個(gè)動(dòng)力學(xué)控制方程，并且靈活運(yùn)用矩陣迭代攝動(dòng)的方法，分析了擺動(dòng)活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性特征，并進(jìn)行求解，作出了特征值譜曲線。文獻(xiàn)5對擺動(dòng)活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角進(jìn)行了詳細(xì)分析，找出了擺動(dòng)活齒嚙合副“運(yùn)動(dòng)倒置的”的原

11、因，并給予解決。在文獻(xiàn)6中，對擺動(dòng)活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的彎曲振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與其耦合效應(yīng)進(jìn)行了分析，在綜合考慮了多種彈性影響的情況下，建立了一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的模型，并根據(jù)此模型推導(dǎo)出了多自由度時(shí)變系數(shù)彈性動(dòng)力學(xué)方程，應(yīng)用矩陣迭代攝動(dòng)法，對擺動(dòng)活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率進(jìn)行了求解和分析?？傊捎趪鈱W(xué)者在活齒傳動(dòng)這一領(lǐng)域付出的巨大努力，如今已經(jīng)建立起很多重要理論，同時(shí)取得了重大實(shí)際意義的成果。1.2 本課題研究的意義和預(yù)期目標(biāo)擺動(dòng)活齒減速器虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)這一研究課題是在具體分析了擺動(dòng)活齒傳動(dòng)理論和國外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用Solidworks與CAD等軟件，通過先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想提出來的。1.2.1 本課題研究

12、意義此次選題的目的和意義在于現(xiàn)如今擺動(dòng)活齒減速器還是一種比較新型的減速器，對它的研究的實(shí)際意義是顯而易見的。擺動(dòng)活齒減速器是通用機(jī)械傳動(dòng)裝置的一種，它的主要用途是完成定傳動(dòng)比的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞，。擺動(dòng)活齒減速器與傳統(tǒng)的減速器相比，具有很多無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。其主要性能和特點(diǎn)有：1、可達(dá)到更大的減速比。舉個(gè)例子來說一級(jí)擺動(dòng)活齒減速器的傳動(dòng)比就能夠達(dá)到60。串聯(lián)式二級(jí)減速器的傳動(dòng)比則為兩個(gè)一級(jí)減速器傳動(dòng)比的乘積，因此，它能達(dá)到3600的傳動(dòng)比，這一卓越的性能是一般傳統(tǒng)減速器很難做到的。2、抗過載、抗沖擊性能強(qiáng)，承載能力高?！皠傂愿?dòng)”這種較先進(jìn)的技術(shù)成功的運(yùn)用到了擺動(dòng)活齒減速器的重要零件中心輪之中。這

13、種技術(shù)能夠使參加嚙合的活齒達(dá)到均載，這樣，施加在每對嚙合副上活齒的載荷就會(huì)減小很多。3、幾乎沒有摩擦損失、傳動(dòng)效率很高。，傳動(dòng)鏈大大縮短，因?yàn)樵跀[動(dòng)活齒減速器中已經(jīng)消除掉了傳統(tǒng)減速器中的W機(jī)構(gòu)；擺動(dòng)活齒減速器更是能夠達(dá)到94%以上的傳動(dòng)效率，這是因?yàn)樗捎昧司d技術(shù)，載荷合理的分布在多個(gè)處于嚙合狀態(tài)的活齒上，這樣便提高了傳動(dòng)效率3。目前，擺動(dòng)活齒減速器廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、起重運(yùn)輸、石油、造船、化工、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線、輕工機(jī)械、自動(dòng)化生產(chǎn)線、制藥、紡織、印刷等工業(yè)部門?？傊?，擺動(dòng)活齒減速器具有諸多優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用前景，本課題的研究具有一定的實(shí)際意義。1.2.2本課題的研究目標(biāo)基

14、于活齒傳動(dòng)原理，對擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和傳動(dòng)比進(jìn)行分析，對擺動(dòng)活齒減速器幾何尺寸和基本參數(shù)進(jìn)行定量設(shè)計(jì)。在擺動(dòng)活齒傳動(dòng)理論研究的基礎(chǔ)上，利用Solidworks軟件，對擺動(dòng)活齒減速器進(jìn)行虛擬樣機(jī)建模，實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)、裝配的研究。2活齒傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)2.1擺動(dòng)活齒傳動(dòng)原理擺動(dòng)活齒傳動(dòng)已經(jīng)完全突破了傳統(tǒng)減速器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，它是一種新型的活齒傳動(dòng)形式，這引起了減速器的研究與發(fā)展的新的革命。在它的嚙合副中用“擺動(dòng)活齒”代替了“移動(dòng)活齒”，這樣便完全消除了因移動(dòng)帶來的摩擦損失，從最根本的地方解決了移動(dòng)活齒嚙合副的磨損問題。激波器H、活齒輪G和中心輪K三個(gè)基本構(gòu)件擺是動(dòng)活齒傳動(dòng)中的最基本的零部件，由它

15、們組成了擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的嚙合副。擺動(dòng)活齒嚙合副的特點(diǎn)是很明顯的，即每兩個(gè)活齒安裝在同一個(gè)銷軸上，每個(gè)銷軸安裝在兩個(gè)虛支撐之間，構(gòu)成簡支梁結(jié)構(gòu)，且銷軸均布在虛支撐上。同時(shí)，活齒分別與激波器以與中心輪嚙合。圖2.1所示為擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的一個(gè)嚙合副。擺動(dòng)活齒傳動(dòng)中共有3個(gè)運(yùn)動(dòng)副，分別為高副A、B和轉(zhuǎn)動(dòng)副C。它們是由中心輪K、激波器H和活齒架G組成的。擺動(dòng)活齒嚙合副有四個(gè)活動(dòng)件：中心輪K、激波器H、活齒架G和擺動(dòng)活齒。在一個(gè)嚙合副中由于激波器的偏心作用，使得活齒可繞著銷軸實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)特征，且中心輪的特殊曲線形式可滿足其與活齒的完美嚙合，這是活齒傳動(dòng)的關(guān)鍵。圖2.1 擺動(dòng)活齒嚙合副激波器H是由偏心輪、激波軸

16、承與激波環(huán)組成的。(如果在設(shè)計(jì)時(shí),激波器的外徑是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)軸承的外徑設(shè)計(jì)的，則可省去激波環(huán)，這樣可以簡化結(jié)構(gòu))。活齒是安裝在銷軸上的，且兩個(gè)活齒安裝在同一個(gè)銷軸上。每一個(gè)銷軸安裝在兩個(gè)虛支撐之間，構(gòu)成簡支梁結(jié)構(gòu)，且為過盈配合?；铨X與中心輪和激波器共同組成嚙合副。活齒的結(jié)構(gòu)緊湊簡單，而中心輪為具有特殊包絡(luò)曲線的部件。在工作的時(shí)候，激波器由于與輸入軸固聯(lián)，故激波器與輸入軸一起周期轉(zhuǎn)動(dòng)，而激波器的偏心作用有使得活齒可以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的要求。而活齒與中心輪嚙合時(shí)發(fā)生的是“錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)”，這是因?yàn)榛铨X的數(shù)目與中心輪齒的數(shù)目是不同的，且兩者的齒距也不一樣。以上特點(diǎn)，導(dǎo)致了活齒傳動(dòng)的特殊傳動(dòng)形式。擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)

17、原理：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力輸入后，由于激波器H與輸入軸固聯(lián)，所以，激波器也是以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，激波器H與擺動(dòng)活齒之間組成了高副，這樣就使擺動(dòng)活齒繞著銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)擺動(dòng)活齒與中心輪的齒廓嚙合，而這時(shí)，如果活齒架是固定的，由于活齒與中心輪之間是嚙合的，中心輪K因此以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；如果中心輪是固定的，則在嚙合副工作時(shí)，活齒輪G以等角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的。1-中心輪 2-活齒 3-激波器圖2.2 擺動(dòng)活齒傳動(dòng)原理圖2.2二級(jí)擺動(dòng)活齒傳動(dòng)方式二級(jí)擺動(dòng)活齒傳動(dòng)是機(jī)械工業(yè)迅速發(fā)展的產(chǎn)物?，F(xiàn)代工業(yè)需要具有更大傳動(dòng)比的減速器，所以二級(jí)擺動(dòng)活齒減速器應(yīng)運(yùn)而生。二級(jí)活齒傳動(dòng)由串聯(lián)式和封閉式兩種類型。（1）串聯(lián)式二級(jí)活齒傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)兩

18、個(gè)基本活齒傳動(dòng)串聯(lián)在一起就組成了一個(gè)串聯(lián)式二級(jí)活齒傳動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)特征是：第一級(jí)基本活齒傳動(dòng)的從動(dòng)軸與第二級(jí)基本活齒傳動(dòng)的主動(dòng)軸固聯(lián)。圖2.3所示為串聯(lián)式二級(jí)活齒傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡圖。電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)輸入軸,而激波器H1與輸入軸固聯(lián)。然后第二級(jí)基本活齒傳動(dòng)中的主動(dòng)件激波器與第一級(jí)基本活齒傳動(dòng)的從動(dòng)件活齒輪固聯(lián)。圖2.3串聯(lián)式二級(jí)活齒傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)簡圖（2）封閉式二級(jí)活齒傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)圖2.4所示活齒傳動(dòng)H1G1K1是原始機(jī)構(gòu)，激波器H1是主動(dòng)件，活齒輪G1是從動(dòng)件，中心輪K1是另一個(gè)重要的基本件。基本活齒傳動(dòng)H2G2K2是封閉機(jī)構(gòu)，中心輪K2是固定的，激波器H2與激波器H1固聯(lián)，活齒輪G2與中心輪K1固聯(lián)，于是封

19、閉機(jī)構(gòu)H2G2K2封閉了原始機(jī)構(gòu)H1G1K1的兩個(gè)基本件主動(dòng)件激波器H1和另一個(gè)基本件中心輪K1。圖2.4 封閉式二級(jí)活齒傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡圖2.3活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比是中心輪K、活齒輪G和激波器H三者之間中任意兩者的角速度之比。傳動(dòng)比用字母i表示，兩者之間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由傳動(dòng)比i的上下標(biāo)來表示。2.3.1相對角速度法確定傳動(dòng)比相對角速度法是一種行之有效的求傳動(dòng)比的方法，它借助了相對運(yùn)動(dòng)原理，將嚙合副的各部分共同減去一個(gè)一樣的角速度，簡化運(yùn)動(dòng)形式，求出傳動(dòng)比。首先，給整個(gè)活齒傳動(dòng)加一個(gè)與激波器H角速度大小相等、方向相反的角速度（-H）。然后根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理我們可以知道，這樣并不會(huì)引起活齒傳動(dòng)

20、傳動(dòng)比的變化。此時(shí)，激波器H可視為是固定不動(dòng)的。在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，三個(gè)基本件相對激波器H的角速度為 QUOTE 、 QUOTE 、 QUOTE 。表2.1 基本件的角速度構(gòu)件名稱活齒傳動(dòng)中的角速度轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中的角速度激波器HH QUOTE 蠅HH蠅HH=HH=0活齒輪GG QUOTE 蠅GH蠅GH=GH中心輪KK QUOTE 蠅KH蠅KH=KH在這個(gè)已經(jīng)減去激波器H角速度的機(jī)構(gòu)中，可用定軸輪系傳動(dòng)比公式計(jì)算其中兩個(gè)零部件的傳動(dòng)比，所以活齒輪G和中心輪K的傳動(dòng)比可表示為 QUOTE iGKHiGKH= QUOTE = QUOTE ZKZGZKZG由上式得 QUOTE 蠅G蠅G= QUOTE + QUO

21、TE （1- QUOTE iGKHiGKH）（2.1）式（3.1）稱為活齒傳動(dòng)基本構(gòu)件角速度關(guān)系式，它表達(dá)了激波器H、活齒輪G、中心輪K三者之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。當(dāng)中心輪K固定（G=0）的時(shí)候，激波器H是主動(dòng)件，活齒輪G是從動(dòng)件，它們的傳動(dòng)比是 QUOTE iHGKiHGK QUOTE iHGKiHGK= QUOTE ZG(ZG-ZK)ZG(ZG-ZK); QUOTE iGHK iGHK= QUOTE (ZG-ZK)ZG(ZG-ZK)ZG(2.2)當(dāng)活齒輪G固定（ QUOTE =0）的時(shí)候，激波器H是主動(dòng)件，中心輪K是從動(dòng)件，它們的傳動(dòng)比是 QUOTE iHKGiHKG QUOTE iHKGiHKG

22、= QUOTE ZK(Zk-ZG)ZK(Zk-ZG); QUOTE iKHG iKHG= QUOTE (ZK-ZG)Zk(ZK-ZG)Zk(2.3)當(dāng)激波器H固定（H=0）的時(shí)候，活齒輪G是主動(dòng)件，中心輪K是從動(dòng)件，它們的傳動(dòng)比是 QUOTE iGKHiGKH QUOTE iGKHiGKH= QUOTE ZKZGZKZG; QUOTE iKGH iKGH= QUOTE ZGZKZGZK (2.4)2.4二級(jí)擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算二級(jí)擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比是通過“相對角速度法”來計(jì)算的。首先，通過“相對角速度法”對兩級(jí)活齒傳動(dòng)分別列出傳動(dòng)比的方程式，然后，將兩式聯(lián)立求解，這樣就可以求出串聯(lián)二級(jí)活

23、齒傳動(dòng)的總傳動(dòng)比。如圖2.3所示，在中間的點(diǎn)劃線處將串聯(lián)二級(jí)活齒傳動(dòng)分為兩個(gè)部分：第一級(jí)活齒傳動(dòng)中，中心輪K1是固定的，激波器H1是主動(dòng)件，活齒輪G1是從動(dòng)件，其傳動(dòng)比為 QUOTE iH1G1k1iH1G1k1= QUOTE ZG1ZG1-ZK1ZG1ZG1-ZK1 (2.5)第二級(jí)活齒傳動(dòng)中，活齒輪G2是固定的，激波器H2是主動(dòng)件，中心輪K2是從動(dòng)件，其傳動(dòng)比為 QUOTE iH2G2k2iH2G2k2= QUOTE ZG2ZG2-ZK2 ZG2ZG2-ZK2 (2.6)由于活齒輪G1和激波器H2是固聯(lián)在一起的，所以串聯(lián)二級(jí)活齒傳動(dòng)的總傳動(dòng)比為 QUOTE iH1K2K1G2iH1K2K1

24、G2= QUOTE iH1G1K1iH1G1K1 QUOTE iH2G2K2iH2G2K2(2.7)3二級(jí)擺動(dòng)活齒減速器設(shè)計(jì)3.1擺動(dòng)活齒減速器基本零部件結(jié)構(gòu)本文設(shè)計(jì)的二級(jí)擺動(dòng)活齒減速器中,為了達(dá)到平衡工作載荷和慣性力的目的,激波器采用了180 QUOTE 擄擄布置的雙排結(jié)構(gòu)（即兩個(gè)偏心套反向安裝在同一軸段上）。為簡化擺動(dòng)活齒的結(jié)構(gòu)，同時(shí)將兩個(gè)活齒安裝在一個(gè)銷軸上，并且銷軸采用簡支梁支撐方式（即每一個(gè)銷軸安裝在兩個(gè)虛支撐之間，并采用過盈配合）。在擺動(dòng)活齒傳動(dòng)嚙合副中，擺動(dòng)活齒繞著虛支撐上的均布柱銷擺動(dòng)。擺動(dòng)活齒上的三個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素分別與中心輪K、偏心輪激波器H和活齒架G組成了兩個(gè)高副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副

25、。擺動(dòng)活齒嚙合副一共有四個(gè)活動(dòng)件：帶有七個(gè)齒的中心輪、采用雙排結(jié)構(gòu)的激波器，活齒架和擺動(dòng)活齒。擺動(dòng)活齒嚙合副的結(jié)構(gòu)特征決定了擺動(dòng)活齒的傳動(dòng)性能，因此，為提高擺動(dòng)活齒的傳動(dòng)性能和效率，必須對其各個(gè)嚙合副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究。（1）擺動(dòng)活齒輪G擺動(dòng)活齒輪由活齒架和均布在活齒架上的一組擺動(dòng)活齒組成。擺動(dòng)活齒采用了整體簡單外廓曲線結(jié)構(gòu)，它不僅有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，而且具有組裝方便、工藝性好等優(yōu)點(diǎn)；活齒的設(shè)計(jì)是整個(gè)擺動(dòng)活齒嚙合副設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，活齒的直徑應(yīng)根據(jù)給定參數(shù)，并通過公式推導(dǎo)確定；其寬度應(yīng)根據(jù)激波器中的軸承的寬度確定。設(shè)計(jì)活齒時(shí)，應(yīng)注意其也應(yīng)該采用偏心形式，以滿足它繞銷軸擺動(dòng)的條件。在設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到

26、平衡慣性力和工作載荷的目的，擺動(dòng)活齒輪采用了雙排結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為了簡化擺動(dòng)活齒輪的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)活齒同時(shí)安裝在同一個(gè)銷軸上，銷軸的安裝采用了簡支梁支撐的方式，即采用了擺動(dòng)活齒的“雙排共支撐活齒結(jié)構(gòu)”。圖3.1 活齒（2）中心輪K中心輪K和活齒輪G之間需要形成共軛齒輪副，它們的結(jié)構(gòu)綜合是緊密聯(lián)系在一起的。當(dāng)擺動(dòng)活齒輪G已經(jīng)選定為雙排結(jié)構(gòu)時(shí)，中心輪K的結(jié)構(gòu)與其相對應(yīng)，也應(yīng)是雙排結(jié)構(gòu)的。為了達(dá)到平衡工作載荷和慣性力的目的，活齒輪G選用“雙排共支撐結(jié)構(gòu)”之后，與其相對應(yīng)，中心輪的齒個(gè)數(shù)應(yīng)該是一個(gè)奇數(shù)。它們的互相位置應(yīng)該是：一排中心輪的輪齒，對應(yīng)著另一排中心輪的齒間，也就是說雙排中心輪互相之間錯(cuò)開了半個(gè)齒距。

27、兩排中心輪這種固定的互相位置，靠中心輪與機(jī)殼之間的鍵連接來保證?；铨X輪的擺動(dòng)活齒能轉(zhuǎn)整周的，對應(yīng)的中心輪齒形是擺線等距線，齒形對稱；擺動(dòng)活齒不能整周轉(zhuǎn)動(dòng)的，對應(yīng)的中心輪齒形的復(fù)雜曲線，齒形不對稱。這時(shí)，中心輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注意齒形的方向性。圖3.2 中心輪（3）激波器H激波器H由激波環(huán)，偏心套和軸組成。偏心套與軸之間采用鍵連接。而且兩個(gè)偏心套反向套同一軸段上。正是激波器具有的額偏心作用，才使得活齒能在其連接的銷軸上擺動(dòng)。在活齒傳動(dòng)中，激波器H的結(jié)構(gòu)是與活齒輪G和中心輪K相對應(yīng)的，也是采用了典型的雙排結(jié)構(gòu)。雙排激波器之間的軸向距離在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量減小，因?yàn)榇硕尉嚯x的大小將直接影響到由工作載荷和慣性

28、力所引起的施加在軸上的彎矩和扭矩。在激波器外輪廓尺寸時(shí)，應(yīng)該注意按軸承的標(biāo)準(zhǔn)尺寸來設(shè)計(jì)；否則，在軸承外環(huán)上還要再加裝一個(gè)激波環(huán)，是結(jié)構(gòu)變得相對復(fù)雜。而且，偏心套的外徑尺寸也應(yīng)該參照軸承的環(huán)的尺寸來進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且滿足配合的要求。1-軸承 2-偏心套 3-輸入軸圖3.3 激波器4擺動(dòng)活齒減速器幾何尺寸和基本參數(shù)設(shè)計(jì)4.1傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算已知參數(shù)：額定功率P=10kw 輸入軸轉(zhuǎn)速n=1440r/min 傳動(dòng)比i=64(1)傳動(dòng)方案的確定根據(jù)要求采用擺動(dòng)活齒傳動(dòng)并采用串聯(lián)式二級(jí)活齒傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)。(2)電動(dòng)機(jī)的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)用途選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī),根據(jù)已知參數(shù),輸入軸轉(zhuǎn)速為14

29、40r/min,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也應(yīng)為1440r/min,故選用轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試算,其滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min,其型號(hào)為Y160M-4。（3）傳動(dòng)比的計(jì)算與分配分配傳動(dòng)比：由于兩級(jí)均為活齒傳動(dòng)，且采用串聯(lián)式二級(jí)活齒傳動(dòng)，故采用第一級(jí)與第二級(jí)一樣的傳動(dòng)比，即單級(jí)傳動(dòng)比i=8。（4）各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n0=1440r/min 輸入軸轉(zhuǎn)速n1=n0=1440r/min 中間軸轉(zhuǎn)速n2=180r/min 輸出軸轉(zhuǎn)速n3=22.5r/min nw=22.5r/min（5）各軸功率P1=P0聯(lián)=100.99kw=9.9（kw）（3.1）P2=P1軸承齒=9.90.990.97=9.5

30、1（kw）（3.2）P3= P2軸承齒=9.510.990.97=9.13（kw）（3.3）Pw= P3軸承聯(lián)=9.130.990.99=8.95（kw）（3.4）（6）各軸轉(zhuǎn)矩T0=9550 QUOTE P0n0P0n0=9550 QUOTE 101440101440=66.32（Nmm）（3.5）T1=9550 QUOTE P1n1P1n1=9550 QUOTE 9.914409.91440=65.66（Nmm）（3.6）T2=9550 QUOTE P2n2P2n2=9550 QUOTE 9.5114409.511440=504.56（Nmm）（3.7）T3=9550 QUOTE P3n3

31、P3n3=9550 QUOTE 9.1322.59.1322.5=3875.18（Nmm）（3.8）Tw=9550 QUOTE PwnwPwnw=9550 QUOTE 8.9522.58.9522.5=3798.78（Nmm）（3.9）4.2減速器傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算單級(jí)傳動(dòng)比i=8; 活齒數(shù)zh=i=8;中心輪齒數(shù)zg=i1=7；中心輪分度圓直徑初步取Dg=160mm；活齒滾柱的直徑dg和銷軸直徑 QUOTE ：dg=（0.40.6）Dgsin（ QUOTE 180Zk180Zk）=（0.40.6）160sin（ QUOTE 18071807）=27.7641.65(mm)，取值30mm；銷軸直徑

32、 QUOTE =（0.40.7）dg=（0.40.7）30=1221（mm），取值14mm；偏心量e=（0.150.24）dg=（0.150.24）30=4.57.2（mm），取值5mm。激波器激波盤外徑Dj=2（ QUOTE Dg2Dg2 QUOTE dg2dg2e）=2（ QUOTE =120（mm）；中心輪齒根圓直徑 QUOTE =Dg+dg=160+30=190（mm）；中心輪齒頂圓直徑 QUOTE = QUOTE 4e=19045=170（mm）；活齒滾輪寬度b=（0.61.2）dg=（0.61.2）30=1836（mm），取值20mm。4.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（

33、1）已知條件：中間軸傳遞的功率P2=9.51kw；轉(zhuǎn)速n2=180r/min；（2）選擇軸的材料：因傳遞的功率不大，并對重量與結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選擇常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。（3）處算軸徑：因?yàn)檫x用材料為45鋼，故C=106135，考慮軸端不承受轉(zhuǎn)矩，只承受少量彎矩，故取較小值C=110，則dmin=c QUOTE 3P2n23P2n2=110 QUOTE 39.5118039.51180=1100.375=41.276（mm）（3.10）（4）中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖圖4.1 中間軸軸承的選擇與軸段1的設(shè)計(jì)該段軸上安裝軸承，其設(shè)計(jì)應(yīng)與軸承的選擇同步進(jìn)行?？紤]齒輪有軸向力存在，選用

34、圓柱滾子軸承。暫取軸承為N209E,查表得，軸承徑d=45mm，外徑D=85mm，寬度B=25mm，定位軸肩直徑da=50mm。故取軸段1直徑d1=45，軸長L1=B+1=28mm。軸承的選擇與軸段2的設(shè)計(jì)選用深溝球軸承6213，軸承徑d=65mm，外徑D=120mm，寬度B=23mm。故取軸段2直徑d2=da=50mm，軸段長度L2=2B+2=22314=60mm。軸承的選擇與軸段3的設(shè)計(jì)選用深溝球軸承6014，軸承徑d=70mm，外徑D=110mm，寬度B=20mm。故虛支撐的外徑取70mm，暫取徑為54mm。故取軸段3直徑d3=54mm，軸段3長度L3=B+3=20+7=27mm。軸承的

35、選擇與軸段4的設(shè)計(jì)選用深溝球軸承6209，軸承徑d=45mm，外徑D=85mm，寬度B=25mm。故取軸段4直徑d4=45mm，軸段4長度L4=19mm。（5）鍵連接偏心套與軸間采用B型平頭普通平鍵連接，查表得其型號(hào)為鍵181122GB/T1096（6）軸的強(qiáng)度校核計(jì)算求軸上的載荷表4.1 中間軸的載荷分布載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=3330N,FNH2=1674NFNV1=1869N,FNV2=-40N彎矩MMH=234026NmmMV1=133170NmmMV2=-4120Nmm總彎矩M1=269263NmmM2=234062Nmm扭矩TT2=9550000 QUOTE P2n2

36、P2n2=9550000 QUOTE 9.511809.51180=504558Nmm按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為T= QUOTE TwTTwT QUOTE T （3.11）T= QUOTE =27.6845滿足條件。按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 QUOTE 偽偽=0.6 QUOTE =36.6(MPa) （3.12）前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查資料的 QUOTE =60MPa,因此, QUOTE ,故安全。（7）校核鍵連接的強(qiáng)度偏心套處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 QUOTE = QUOTE （3.13）取偏心套、中間軸的材料都為鋼，查表得 QUOTE 蟽蟽

37、p=125150MPa, QUOTE 蟽蟽p QUOTE 蟽蟽p,強(qiáng)度足夠。圖4.2 中間軸的載荷分析圖4.3.2輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）已知條件：高速軸傳遞的功率P1=9.9kw，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min。（2）選擇軸的材料：因傳遞的功率不大，并對重量與結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選擇常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。（3）初算最小軸徑：C=106135，考慮軸端既承受轉(zhuǎn)矩，又承受彎矩，故取中間值C=120，則dmin=c QUOTE 3P1n13P1n1=110 QUOTE 39.9144039.91440=22.82(mm) （3.14）軸與帶輪連接，有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大3%5%，軸端最細(xì)處直徑

38、為d122.82mm+22.85（0.030.05）mm=22.82+（0.68461.1425）mm=23.504623.9625mm，取d1=25mm（4）輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖圖4.3 輸入軸軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，該減速器發(fā)小、軸不長，故軸承采用兩端固定方式。按軸上零件的安裝順序，從軸的最細(xì)處開始設(shè)計(jì)軸段6的設(shè)計(jì) d6dmin，故取軸段6直徑d6=25mm，軸段6長度L6=45mm。軸段5的設(shè)計(jì)該軸段直徑應(yīng)大于軸承定位軸肩直徑，故取軸段5直徑d5=28mm，軸段5長度L5=10mm。軸承的選擇與軸段4的設(shè)計(jì)選取深溝球軸承6007，軸

39、承徑d=35mm，外徑D=62mm，寬度B=14mm，故取軸段4直徑d4=35mm，軸段4長度L4=B=14mm。軸承的選擇與軸段3的設(shè)計(jì)選深溝球軸承6011，軸承徑d=55mm，軸承外徑D=90mm，寬度B=18mm。故取軸段3直徑d3=40mm，軸段3長度L3=B+3=18+7=25mm。軸承的選擇與軸段2的設(shè)計(jì)取軸段2直徑d2=35mm，選用深溝球軸承6213，軸承徑d=65mm，外徑D=120mm，寬度B=23mm。故取軸段2長度L2=2B+2=60mm。軸承的選擇與軸段1的設(shè)計(jì)取軸段1直徑d1=30mm，選取圓柱滾子軸承N206E，軸承徑d=30mm，軸承外徑D=62mm，寬度=16

40、mm。故取軸段1長度L1=B+1=16+3=19mm。（5）鍵連接偏心套與輸入軸軸段1間采用平頭普通平鍵(B型)連接，查表得其型號(hào)為鍵10822 GB/T1096。聯(lián)軸器與輸入軸軸段1間采用單圓頭普通平鍵(C型)連接,查表得其型號(hào)為鍵8 QUOTE 脳7脳70脳7脳70 GB/T1096。（6）軸的強(qiáng)度校核計(jì)算求軸上的載荷表4.2 輸入軸的載荷分布載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=670N,FNH2=437NFNV1=456N,FNV2=-56N彎矩MMH=45613NmmMV1=17273NmmMV2=-394Nmm總彎矩M1=48751NmmM2=45615Nmm扭矩TT2=95500

41、00 QUOTE P1n1P1n1=9550000 QUOTE 9.914409.91440=65656Nmm按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為T= QUOTE TwTTwT QUOTE T （3.15）T= QUOTE =2.0945 滿足條件。按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通?？尚：溯S上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 QUOTE 偽偽=0.6 QUOTE = QUOTE =9.79(MPa) （3.16）前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查資料的 QUOTE =60MPa,因此, QUOTE ,故安全。（7）校核鍵連接的

42、強(qiáng)度偏心套與輸入軸軸段2處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 QUOTE = QUOTE （3.17）圖4.4 輸入軸的載荷分析圖取偏心套、輸入軸的材料都為鋼，查表得 QUOTE 蟽蟽p=125150MPa, QUOTE 蟽蟽p QUOTE 蟽蟽p,強(qiáng)度足夠帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 QUOTE = QUOTE （3.18）取帶輪、輸入軸的材料都為鋼，查表得 QUOTE 蟽蟽p=125150MPa, QUOTE 蟽蟽p QUOTE 蟽蟽p,強(qiáng)度足夠。4.3.3輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）已知條件：輸出軸傳遞的功率P3=9.13kw，轉(zhuǎn)速n3=22.5r/min。（2）選擇軸的材料：因傳遞的功率不大，并對重量與結(jié)構(gòu)尺寸

43、無特殊要求，故選擇常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。（3）初算最小軸徑：C=106135，考慮軸端只承受轉(zhuǎn)矩，故取中間值C=106，則dmin=c QUOTE 3P3n33P3n3=106 QUOTE 39.1322.539.1322.5=78.48（mm）（3.19）軸與聯(lián)軸器連接，有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大3%5%，軸端最細(xì)出直徑d178.48mm+78.48（0.030.05）mm=80.8382.4mm，取d1=84mm（4）輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖圖4.5 輸出軸軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該減速器輸出軸右端與中心輪固聯(lián)，故只需左端采用單軸承固定方式，按軸上零件的安裝順序，從最小軸徑出開始設(shè)計(jì)軸

44、段1的設(shè)計(jì)暫取軸段1直徑d1=84mm，L1=60mm。軸承的選擇與軸段2的設(shè)計(jì)取軸間高度h=3mm，故d2=90mm。選取深溝球軸承6018，軸承徑d=90mm，外徑D=140mm，寬度B=12mm。選擇密封圈，密封圈徑d=90mm，密封圈外徑D=120mm，寬度b=12mm。故取L2=B+b=36mm。（5）鍵連接聯(lián)軸器與軸段1采用單圓頭普通平鍵(C型),其型號(hào)為鍵22 QUOTE 脳14脳90脳14脳90 GB/T1096（6）軸的強(qiáng)度校核計(jì)算求軸上的載荷表4.3 輸出軸的載荷分布載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=6308N,FNH2=3337NFNV1=2456N,FNV2=-53

45、6N彎矩MMH=450137NmmMV1=97763NmmMV2=-2364Nmm總彎矩M1=460631NmmM2=450143Nmm扭矩TT3=9550000 QUOTE P3n3P3n3=9550000 QUOTE 9.1322.59.1322.5=3875180Nmm按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為T= QUOTE TwTTwT QUOTE 9550000=2脳Pn0.2d39550000=2脳Pn0.2d3T （3.20）T= QUOTE =3045 滿足條件。按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常可校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 QUOTE 偽偽=0.6 QUOTE = QUOTE =39.99MPa）（3.21）前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查資料的 QUOTE =60MPa,因此, QUOTE ,故安全。（7）校核鍵連接的強(qiáng)度聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 QUOTE = QUOTE （3.22）取聯(lián)軸器、輸出軸的材料都為鋼，查表得 QUOTE 蟽蟽p=125150MPa, QUOTE 蟽蟽p QUOTE 蟽蟽p,強(qiáng)度足夠。圖4.6 輸出軸載荷分析圖5在Solidworks環(huán)境中的實(shí)體建模在solidworks環(huán)境中，需要完成的最重要的工作是創(chuàng)建擺動(dòng)活齒減速器的實(shí)體模型。使用solid