擺動(dòng)活齒減速機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

38頁(yè) 11000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書(shū)+任務(wù)書(shū)+7張CAD圖紙【詳情如下】

SolidWorks三維圖.zip

任務(wù)書(shū).doc

總裝圖.DWG

擺動(dòng)活齒減速機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

機(jī)座.DWG

裝配圖.DWG

006.DWG

007.DWG

008.DWG

011.DWG

擺動(dòng)活齒減速機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 目錄

1緒論 4

1.1概述 4

1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 4

1.3 Solid Works介紹 5

2擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)方法 7

2.1  擺動(dòng)活齒減速機(jī)的傳動(dòng)原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 7

2.1.1  擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)的傳動(dòng)原理 7

2.1.2  擺動(dòng)活齒減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 8

2.1.3  擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的嚙合原理 9

2.14擺線輪的齒廓曲線與齒廓方程 12

2.1.5 擺線輪齒廓曲率半徑 13

2.2擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的受力分析 14

2.2.1針齒與擺線輪齒嚙合時(shí)的作用力 14

2.2.2  輸出機(jī)構(gòu)的柱銷(xiāo)（套）作用于擺線輪上的力 17

2.2.3  轉(zhuǎn)臂軸承的作用力 18

2.3擺動(dòng)活齒減速機(jī)主要強(qiáng)度件的計(jì)算 19

2.3.1  齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 19

2.3.2  針齒抗彎曲強(qiáng)度計(jì)算及剛度計(jì)算 19

2.3.4   輸出機(jī)構(gòu)柱銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算 20

3擺動(dòng)活齒減速機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 22

3.1擺線輪、針齒、柱銷(xiāo)的計(jì)算 22

3.2 輸出軸的計(jì)算 26

3.3 其它零件的設(shè)計(jì) 30

3.4 潤(rùn)滑與密封 31

4 零件的三維圖 32

4.1擺線輪 32

4.2箱體 32

4.3針齒殼 33

4.4輸出軸與主要部件裝配爆炸圖 34

4.5擺線輪與輸出軸 35

4.6裝配最終效果圖 35

5結(jié)束語(yǔ) 37

6致謝 38

7參考文獻(xiàn) 39

摘要

擺動(dòng)活齒減速機(jī)作為重要的機(jī)械傳動(dòng)部件具有體積小、重量輕、傳動(dòng)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(dòng)學(xué)和動(dòng)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(dòng)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)的擺動(dòng)活齒減速機(jī)。

本設(shè)計(jì)建立了合理的動(dòng)力分析，對(duì)擺動(dòng)活齒傳動(dòng)中的擺線輪、轉(zhuǎn)臂軸承、柱銷(xiāo)及軸進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，計(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solidworks2010軟件對(duì)擺動(dòng)活齒減速機(jī)各零件建立幾何三維模型、擺動(dòng)活齒減速機(jī)虛擬裝配及工程圖生成。用本文的方法設(shè)計(jì)擺動(dòng)活齒減速機(jī)，具有設(shè)計(jì)快捷、方便等特點(diǎn)。研究結(jié)果對(duì)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(dòng)    擺線輪   SolidWorks2010

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 Planet—cycloid 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

1緒論

1.1概述

近幾年，小型及微型機(jī)械作為一種節(jié)能、低耗和技術(shù)密集型的高新技術(shù)，已成為人們?cè)谛⌒图拔⑿头秶鷥?nèi)認(rèn)識(shí)和改造普通機(jī)械傳動(dòng)的一種新型工具，由于小型及微型機(jī)械具有超小外形、操作尺度極小和傳動(dòng)精度高的特點(diǎn)，所以，小型及微型機(jī)械現(xiàn)已被列入”今后十年工業(yè)科技大改觀的關(guān)鍵技術(shù)之一”，現(xiàn)今已收到工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家及發(fā)展中國(guó)家科技界、產(chǎn)業(yè)界及政府部門(mén)的廣泛重視，并已投入了大量的人力和財(cái)力進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家政府為了滿足未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，利用軍事技術(shù)等方面的優(yōu)勢(shì)，已將小型及微型機(jī)電系統(tǒng)作為戰(zhàn)略性的研究領(lǐng)域之一，紛紛投入巨資進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研究。

美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金。先進(jìn)研究計(jì)劃中心。國(guó)防部等投資1.4億美元進(jìn)行小型及微型機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)研究，美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)預(yù)言：小型及微型機(jī)械將成為新興的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，將能引起一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命。美國(guó)的大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和公司已有大量的MEMS研究小組，并有幾種實(shí)用化的MEMS產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。歐共體為了加強(qiáng)各國(guó)之間的組織和合作，成立了多功能小型及微型系統(tǒng)研究合作機(jī)構(gòu)（NEXUS）組織。德國(guó)制定微機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)計(jì)劃，并發(fā)展了一種用于小型及細(xì)微加工的LIGA技術(shù)。

我國(guó)小型及微型系統(tǒng)研究起步也不晚，已經(jīng)建立了一些較為先進(jìn)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，并在基礎(chǔ)研究和相關(guān)技術(shù)方面取得了一些有特色的成果，有些已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。2002年，國(guó)家投入數(shù)億元人民幣進(jìn)行MEMS研究與開(kāi)發(fā)，逐步建立起我國(guó)MEMS研發(fā)體系和產(chǎn)業(yè)化基地，提高我國(guó)在MEMS領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為推動(dòng)MEMS的可持續(xù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎(chǔ)，并在某些方面進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先水平，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在航天小型及微型技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域，比如：微型傳感器、小型及微型執(zhí)行機(jī)構(gòu)、超小動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、手術(shù)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛在家電產(chǎn)品、汽車(chē)附件、辦公設(shè)備、住宅設(shè)備、高級(jí)玩具等自動(dòng)化、智能化等方面的要求也日趨提高，功率為幾瓦到幾十瓦的減速器應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越多。在日本，住友重機(jī)株式會(huì)社每年生產(chǎn)大量的小型擺動(dòng)活齒減速機(jī)用于如復(fù)印機(jī)、銀幕卷動(dòng)機(jī)、窗簾自動(dòng)收放機(jī)以及高級(jí)電動(dòng)玩具等小型及微型場(chǎng)合。可以預(yù)見(jiàn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，隨著人口老齡化趨勢(shì)對(duì)自動(dòng)化、智能化要求的加強(qiáng)，家用的小型及微型減速器的應(yīng)用也將會(huì)大為提高。小型擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)減速器，不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比范圍大、壽命長(zhǎng)等擺線傳動(dòng)的特點(diǎn)，而且具有重量輕、震動(dòng)噪聲低、價(jià)格低廉以及外表美觀等特點(diǎn)，可以把小型擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)減速器的使用空間拓寬到家用和商用的廣闊領(lǐng)域。

目前已獲得日益廣泛使用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)之一，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用了多個(gè)輪來(lái)進(jìn)行功率分流，從而有效地提高了其承載能力，同時(shí)還具有良好的同軸性。多年來(lái)，人們一直把傳動(dòng)機(jī)構(gòu)看作是一種結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小，且能傳遞較大扭矩的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)然，這是將它與普通的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比較而言。近幾年，隨著細(xì)微加工技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，這方面的研制工作已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。5結(jié)束語(yǔ)

   研究完本課題，通過(guò)理論學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)計(jì)算，可得到如下結(jié)論：

（1）擺動(dòng)活齒傳動(dòng)同漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)一樣，具有減速比大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于冶金機(jī)械、食品工業(yè)、軍工、礦山等領(lǐng)域。此外，與漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)相比，由于它有近半數(shù)的齒同時(shí)嚙合，因此，它的承載能力更大，使用壽命更長(zhǎng)；同時(shí)，它無(wú)齒頂相碰和齒廓重疊干涉等問(wèn)題，具有更大的適應(yīng)性，越來(lái)越受世界各國(guó)重視。它的主要弱點(diǎn)是工藝復(fù)雜，加工成本較高。

（2）在擺動(dòng)活齒減速機(jī)裝置的設(shè)計(jì)中：為使擺線輪的承載能力最大，用計(jì)算機(jī)求解，選擇了最優(yōu)的齒頂修形參數(shù);在針齒殼的設(shè)計(jì)中，采用了三支點(diǎn)式的齒銷(xiāo)，控制了針齒的彎曲變形;在裝置的布置中，兩片擺線輪成 布置，這樣能使軸的受力平衡，減少W機(jī)構(gòu)中軸承的受力，提高該軸承的壽命。

6致謝

在順利完成設(shè)計(jì)“擺動(dòng)活齒減速機(jī)的設(shè)計(jì)”之際：

首先向辛勤指導(dǎo)我的老師老師致以衷心的感謝和崇高的敬意。老師豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的指導(dǎo)方法使我終身受益，讓我學(xué)到很多科學(xué)的設(shè)計(jì)研究的方法。治學(xué)之外，教授也在生活中給予無(wú)微不至的關(guān)心，教我很多有益的人生道理。在此表示感謝！

通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我把我大學(xué)四年所學(xué)到的所有知識(shí)整合到了一起，并結(jié)合到實(shí)踐之中，使我對(duì)自己的能力有更好的認(rèn)識(shí)，使我對(duì)一些應(yīng)用軟件有了更熟練地操作。對(duì)我日后的工作有莫大的幫助。

感謝機(jī)械工程系各領(lǐng)導(dǎo)、各老師在這四年中的教導(dǎo)與關(guān)懷！

感謝家長(zhǎng)的關(guān)懷與支持，感謝同學(xué)的支持與幫助！

7參考文獻(xiàn)

[1]現(xiàn)代傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).現(xiàn)代傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（3）（新版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005　　

[3]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（1-2）第三版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

[4]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002

[5]付本國(guó)、徐巖、許小鈞.UG NX 4.0機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006

[6]《寶鋼減速器圖冊(cè)》編寫(xiě)組. 寶鋼減速器圖冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995

[7]劉鴻文主編.材料力學(xué)[M].北京: 高等教育出版社, 1992.9

[8]胡仁喜、徐東升、陽(yáng)平華.UGNX3.0零件設(shè)計(jì)實(shí)務(wù)[M].北京：電子工業(yè)出版社2005

[9]鄒慧君主編.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 高等教育出版社, 1998

 [10]孫恒、陳作模主編.機(jī)械原理[M].北京: 高等教育出版社，2001

[11]濮良貴、紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京: 高等教育出版社, 1996

[12]成大仙.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第1、2、3卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002

[13]夏正權(quán). 新型擺動(dòng)活齒減速機(jī)[J].實(shí)用機(jī)械,10(2004)

[14]侯沂，鄧艇.基于Solidworks的擺動(dòng)活齒減速機(jī)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械5（2006）

[15] L. P_ust.Weak and strong nonlinearities in magnetic bearings　[J]. Mechanism and Machine Theory， 39 (2004) 779–795

[16] Li Lixing etc.The computer aided design of cycloid drive.CHINESE JOURNAL of MECHANICAL ENGIN

大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書(shū) 題 目 擺動(dòng)活齒減速機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 起訖日期 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 副教授 /講師 所在單位 2011 年 3 月 18 日 任務(wù)及要求： 究）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究?jī)?nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求） （ 1）完成活齒傳 動(dòng)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展的調(diào)研，針對(duì)活齒傳動(dòng)中擺桿活齒傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì) 一種適合于壓裝機(jī)械中減速比為 12、傳動(dòng)功率為 設(shè)計(jì)方案要合理，有一定的特色和見(jiàn)解。 （ 2）現(xiàn)場(chǎng)要求減速裝置的短期過(guò)載能力強(qiáng) ， 結(jié)構(gòu)緊湊，適合頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合 。 （ 3）完成擺桿活齒傳動(dòng)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，受力分析及關(guān)鍵部件的強(qiáng)度校核計(jì)算。 （ 4）利用 e 軟件完成三維建模并繪制減速機(jī)的設(shè)計(jì)圖紙，合約 3 張。 （ 5） 按畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)的要求完成外文文獻(xiàn)（英文）的翻譯。 （ 6） 按照格式要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的編寫(xiě)，要求文字通 順，語(yǔ)言簡(jiǎn)練，圖示清晰。 （ 7）按照設(shè)計(jì)時(shí)間進(jìn)度，獨(dú)立地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等） （ 1）目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)活齒傳動(dòng)已進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，分析及試驗(yàn)情況較深入，可作為本次設(shè)計(jì)的參考。我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)也將該新型傳動(dòng)列入其中。 （ 2）查閱與本題目有關(guān)的中外文獻(xiàn)資料，并分析綜合，合理分析與應(yīng)用。 （ 3）熟練掌握 e 等常用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖。 [1] 孫桓 ,陳作模 第六版 )[M]高等教育出版社 ,2001. [2] 曲繼方 M]機(jī)械工業(yè)出版社 ,1991. [3] 成大先 M]化學(xué)工業(yè)出版社 ,1993. [4] 曲繼方 P]1990. [5] 齒輪手冊(cè)編委會(huì) 上冊(cè) )[M]機(jī)械工業(yè)出版社 ,2001. [6] 張春林，曲繼方等 M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1999,4. [7] 梁尚明，徐禮鉅，楊忠富．?dāng)[動(dòng)活齒 傳動(dòng)嚙合剛度的研究 [J]．機(jī)械傳動(dòng)， 2000，24(3)： 20 [8] 張華弟，張樂(lè)樂(lè)． 術(shù)在活齒傳動(dòng)重合度計(jì)算中的應(yīng)用 [J]．機(jī)械設(shè)計(jì)， 2002，18(57)： 57 指導(dǎo)教師簽字： 教研室主任簽字： 年 月 日 I 擺動(dòng)活齒減速機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目錄 1 緒論 ......................................................................................................................................... 4 述 .............................................................................................................................. 4 內(nèi) 外發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................................................... 4 紹 .......................................................................................................... 5 2 擺動(dòng)活齒減速機(jī) 傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)方法 ................................................................................. 7 擺動(dòng)活齒減速機(jī) 的傳動(dòng)原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ................................................................ 7 擺動(dòng)活齒減速機(jī) 傳動(dòng)的傳動(dòng)原理 ......................................................................... 7 擺動(dòng)活齒減速機(jī) 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .......................................................................... 8 擺動(dòng)活齒 傳動(dòng)的嚙合原理 .............................................................................. 9 線輪的齒廓曲線與齒廓方程 ........................................................................ 12 線輪齒廓曲率半徑 ...................................................................................... 13 動(dòng)活齒 傳動(dòng)的受力分析 ......................................................................................... 14 齒與擺線輪齒嚙合時(shí)的作用力 ................................................................... 15 輸出機(jī)構(gòu)的柱銷(xiāo)（套）作用于擺線輪上的力 ............................................ 17 轉(zhuǎn)臂軸承的作用力 ........................................................................................ 18 動(dòng)活齒減速機(jī) 主要強(qiáng)度件的計(jì)算 ......................................................................... 19 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 ........................................................................................ 19 針齒抗彎曲強(qiáng)度計(jì)算及剛度計(jì)算 ................................................................ 19 輸出機(jī)構(gòu)柱銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算 .............................................................................. 20 3 擺動(dòng)活齒減速機(jī) 的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................... 22 線輪、針齒、柱銷(xiāo)的計(jì)算 ..................................................................................... 22 出軸的計(jì)算 ............................................................................................................ 26 它零件的設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 30 滑與密封 ................................................................................................................ 30 4 零件的三維圖 ...................................................................................................................... 31 線輪 ......................................................................................................................... 31 體 ............................................................................................................................. 31 齒殼 ......................................................................................................................... 32 出軸與主要部件裝配爆炸圖 ................................................................................. 33 線輪與輸出軸 ......................................................................................................... 34 配最終效果圖 ......................................................................................................... 34 5 結(jié)束語(yǔ) ................................................................................................................................... 35 6 致謝 ....................................................................................................................................... 36 7 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 37 2 摘要 擺動(dòng)活齒減速機(jī)作為重要的機(jī)械傳動(dòng)部件具有體積小、重量輕、傳動(dòng)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(dòng)學(xué)和動(dòng)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(dòng)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)的擺動(dòng)活齒減速機(jī)。 本設(shè)計(jì)建立了合理的動(dòng)力分析，對(duì)擺動(dòng)活齒傳動(dòng)中的擺線輪、轉(zhuǎn)臂軸承、柱銷(xiāo)及軸進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，計(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 動(dòng)活齒減速機(jī)虛擬裝配及工程圖生成。用本文的方法設(shè)計(jì)擺動(dòng)活齒減速機(jī)，具有設(shè)計(jì)快捷、 方便等特點(diǎn)。研究結(jié)果對(duì)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(dòng) 擺線輪 he is of of by In to of it we in In we of by of We of in of we we of G， on of to of 1 緒論 述 近幾年，小型及 微型機(jī)械作為一種節(jié)能、低耗和技術(shù)密集型的高新技術(shù)，已成為人們?cè)谛⌒图拔⑿头秶鷥?nèi)認(rèn)識(shí)和改造普通機(jī)械傳動(dòng)的一種新型工具，由于小型及微型機(jī)械具有超小外形、操作尺度極小和傳動(dòng)精度高的特點(diǎn)，所以，小型及微型機(jī)械現(xiàn)已被列入 ”今后十年工業(yè)科技大改觀的關(guān)鍵技術(shù)之一 ” ，現(xiàn)今已收到工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家及發(fā)展中國(guó)家科技界、產(chǎn)業(yè)界及政府部門(mén)的廣泛重視，并已投入了大量的人力和財(cái)力進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。 內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家政府為了滿足未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，利用軍事技術(shù)等方面的優(yōu)勢(shì)，已將小型及微型機(jī)電 系統(tǒng)作為戰(zhàn)略性的研究領(lǐng)域之一，紛紛投入巨資進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研究。 美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金。先進(jìn)研究計(jì)劃中心。國(guó)防部等投資 美元進(jìn)行小型及微型機(jī)電系統(tǒng)（ 術(shù)研究，美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)預(yù)言：小型及微型機(jī)械將成為新興的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，將能引起一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命。美國(guó)的大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和公司已有大量的 有幾種實(shí)用化的 共體為了加強(qiáng)各國(guó)之間的組織和合作，成立了多功能小型及微型系統(tǒng)研究合作機(jī)構(gòu)（ 織。德國(guó)制定微機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)計(jì)劃，并發(fā)展了一種用于小型及細(xì)微加工的 我國(guó)小型及微型系統(tǒng)研究起步也不晚，已經(jīng)建立了一些較為先進(jìn)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，并在基礎(chǔ)研究和相關(guān)技術(shù)方面取得了一些有特色的成果，有些已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。2002年，國(guó)家投入數(shù)億元人民幣進(jìn)行 步建立起我國(guó) 高我國(guó)在 推動(dòng) 在某些方面進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先水平，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在航天小型及微型技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域，比如：微型傳感器、小型及微型執(zhí)行機(jī)構(gòu)、5 超小動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、手術(shù)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū) 動(dòng)等系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛在家電產(chǎn)品、汽車(chē)附件、辦公設(shè)備、住宅設(shè)備、高級(jí)玩具等自動(dòng)化、智能化等方面的要求也日趨提高，功率為幾瓦到幾十瓦的減速器應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越多。在日本，住友重機(jī)株式會(huì)社每年生產(chǎn)大量的小型擺動(dòng)活齒減速機(jī)用于如復(fù)印機(jī)、銀幕卷動(dòng)機(jī)、窗簾自動(dòng)收放機(jī)以及高級(jí)電動(dòng)玩具等小型及微型場(chǎng)合?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，隨著人口老齡化趨勢(shì)對(duì)自動(dòng)化、智能化要求的加強(qiáng)，家用的小型及微型減速器的應(yīng)用也將會(huì)大為提高。小型擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)減速器，不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比范圍大、壽命長(zhǎng)等擺線傳動(dòng)的特點(diǎn)， 而且具有重量輕、震動(dòng)噪聲低、價(jià)格低廉以及外表美觀等特點(diǎn)，可以把小型擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)減速器的使用空間拓寬到家用和商用的廣闊領(lǐng)域。 目前已獲得日益廣泛使用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)之一，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用了多個(gè)輪來(lái)進(jìn)行功率分流，從而有效地提高了其承載能力，同時(shí)還具有良好的同軸性。多年來(lái)，人們一直把傳動(dòng)機(jī)構(gòu)看作是一種結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小，且能傳遞較大扭矩的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)然，這是將它與普通的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比較而言。近幾年，隨著細(xì)微加工技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，這方面的研制工作已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 紹 今為止最大型的發(fā)布包括市場(chǎng)領(lǐng)先的 3250項(xiàng)新特性 。 著名的三維 件開(kāi)發(fā)供應(yīng)商 司今天發(fā)布新版的領(lǐng)先市場(chǎng)的 3備 250 多項(xiàng)根據(jù)用戶要求加強(qiáng)的新特性，比相當(dāng)?shù)闹行蛙浖?15倍的性能。通過(guò)大大改進(jìn)大型裝配處理和使得數(shù)以百計(jì)的繁雜工作自動(dòng)化， 他們只需花費(fèi)同類(lèi)軟件所需時(shí)間的一小部分即可設(shè)計(jì)出更好、更有吸引力、在市場(chǎng)上更受歡迎的產(chǎn)品。 例如，強(qiáng)大的繪圖自動(dòng)化強(qiáng)化性 能使得設(shè)計(jì)師能夠以前所未有的速度從大型裝配件創(chuàng)造產(chǎn)品級(jí)的工程圖。新的輕化制圖工具使得用戶無(wú)需加載每一個(gè)部件到內(nèi)存就能創(chuàng)建裝配圖。只需拖拽并釋放一個(gè)裝配件到工程圖中，用戶就能夠在 10秒鐘左右生成包括10,000個(gè)組件的裝配件 2多系統(tǒng)不能創(chuàng)建這樣一個(gè)大型裝配視圖。 005 還使得設(shè)計(jì)工程師第一次能夠?yàn)榱慵N類(lèi)多、數(shù)量龐大和配置復(fù)雜的多個(gè)項(xiàng)目生成一個(gè)單一的材料清單，這是加速設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其他重要的新的制圖自動(dòng)化包括自動(dòng)序號(hào)標(biāo)注、孔匯總表和修訂跟蹤表。省時(shí)、提高生產(chǎn)力這樣的 特性使得產(chǎn)6 品看起來(lái)更好，性能更佳，在市場(chǎng)上也更受歡迎。沒(méi)有任何其他軟件能夠與 夠比與之競(jìng)爭(zhēng)的 20倍地生成工程圖注釋 ——也是吸引 2 維機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng) 學(xué)易用的三維 統(tǒng) 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是 三大特點(diǎn)，使得 為領(lǐng)先的、主流的三維 夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的 錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。 僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 如果你熟悉微軟的 你基本上就可以用 搞設(shè)計(jì)了。源管理器一樣的 它可以方便地管理 用 你能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 在目前 市場(chǎng)上所見(jiàn)到的三維 計(jì)過(guò)程最簡(jiǎn)便、最方便的莫過(guò)于象美國(guó)著名咨詢公司 評(píng)論的那樣： “ 在基于 市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。 ” 在無(wú)與倫比的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括 放、點(diǎn) /擊、剪切/粘帖），使用 整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。 “ 全動(dòng)感的 ” 用戶界面 ★ 只有 提供了一整套完整的動(dòng)態(tài)界面和鼠標(biāo)拖動(dòng)控制。 “ 全動(dòng)感的 ”的用戶界面減少設(shè)計(jì)步驟，減少了多余的對(duì)話框，從而避免了了界面的零亂。 ★ 嶄新的屬性管理員用來(lái)高效地管理整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和步驟的。屬性管理員包含所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和參數(shù)，而且操作方便、界面直觀。 ★ 用 源管理器可以方便地管理 件。 源管理器是唯一一個(gè)同源器類(lèi)似的 件管理器。 ★ 特征模版為標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)特征，提供了良好的環(huán)境。用戶可以直接從特征模版上調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的零件和特征，并與同事共享 7 2 擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)方法 擺動(dòng)活齒減速機(jī)的傳動(dòng)原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)的傳動(dòng)原理 圖所示為擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)示意圖。其中H 為系桿， 動(dòng)由系桿 過(guò) 軸輸出。同漸開(kāi)線一齒差傳動(dòng)一樣，擺動(dòng)活齒傳動(dòng)也是一種 K－ H－ 者的區(qū)別在于：擺動(dòng)活齒傳動(dòng)中，輪的齒廓曲線不是漸開(kāi)線，而是變態(tài)擺線，中心內(nèi)齒采用了針齒，以 稱(chēng)針輪，擺動(dòng)活齒傳動(dòng)因此而得名。 同漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)一樣，其傳動(dòng)比為 2 H Z= = - - . 圖 擺動(dòng)活齒減速機(jī)原理圖 由于1，故－”表示輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反，即利用擺動(dòng)活齒減速機(jī)傳動(dòng)可獲得大傳動(dòng)比。 8 擺動(dòng)活齒減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 它主要由四部分組成： （ 1） 架 H， 又稱(chēng)轉(zhuǎn)臂，由輸入軸 10和偏心輪 9組成，偏心輪在兩個(gè)偏心方向互成 180o 。 （ 2） 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 通采用兩個(gè)相同的奇數(shù)齒擺線輪 ,裝在雙偏心套上 ,兩位置錯(cuò)開(kāi)180o ,擺線輪和偏心套之間裝有滾動(dòng)軸承 ,稱(chēng)為轉(zhuǎn)臂軸承 ,通常采用無(wú)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(lái) ,優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)常將偏心套與軸承做成一個(gè)整體 ,稱(chēng)為整體式雙偏心軸承 。 (3) 中心輪 b,又稱(chēng)針輪 ,由針齒殼 3上沿針齒中心圓圓周上均布一組針齒銷(xiāo) 5(通常針齒銷(xiāo)上還裝有針套 7)組成。 (4)輸出機(jī)構(gòu) W, 與漸開(kāi)線少齒差齒輪傳動(dòng)一樣 ,通常采用銷(xiāo)軸式輸出機(jī)構(gòu)。 圖 擺動(dòng)活齒減速機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖 9 擺動(dòng)活齒傳動(dòng)的嚙合原理 為了準(zhǔn)確描述擺線形成及其分類(lèi) ,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(duì)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(dòng) ,滾圓上定點(diǎn)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(shí)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(shí)基圓在滾圓的內(nèi)域 )。 短幅外擺線 :外切外擺線形成過(guò)程中 ,滾圓內(nèi)域上與滾圓相對(duì)固定的某點(diǎn)的軌跡 ;或內(nèi)切外擺線形成過(guò)程中 ,滾圓外域上與滾圓相對(duì)固定的某點(diǎn)的軌跡。 長(zhǎng)幅外擺線 :與短幅外擺線相反 ,對(duì)外切外擺線而言相對(duì)固定的某點(diǎn)在滾圓的外 域 ;對(duì)內(nèi)切外擺線而言相對(duì)固定的某點(diǎn)在滾圓的內(nèi)域。 短幅外擺線與長(zhǎng)幅外擺線通稱(chēng)為變幅外擺線。變幅外擺線變幅的程度用變幅系數(shù)來(lái)描述 ,分別稱(chēng)之為短幅系數(shù)或長(zhǎng)幅系數(shù)。 外切外擺線的變幅系數(shù)定義為擺桿長(zhǎng)度與滾圓半徑的比值。所謂擺桿長(zhǎng)度是指滾圓內(nèi)域或滾圓外域上某相對(duì)固定的定點(diǎn)至滾圓圓心的距離。 21 （ ??????） 式中 1K—— 變幅 系數(shù)。 a——— 外切外擺線擺桿長(zhǎng)度 2r——— 外切外擺線滾圓半徑 對(duì)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(zhǎng)度的比值。 21 ?（ 2） 式中 — 變幅系數(shù) ——— 內(nèi)切外擺線滾圓半徑 A——— 內(nèi)切外擺線擺桿長(zhǎng)度 10 根據(jù)變幅系數(shù) 將外 擺線劃分為 3類(lèi) : 短幅外擺線 01。 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(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)應(yīng)參數(shù)。它們的參數(shù)關(guān)系參看圖 2短幅外切外擺線基圓半徑代號(hào)為 圓半徑為 幅系數(shù)為 外切外擺線的擺桿長(zhǎng)度和中心距可分別表示如下 (長(zhǎng)幅外擺線的 表示形式完全相同 ): 根據(jù)式 (1),擺桿長(zhǎng)度 a=根據(jù)等同條件 ,中心距 A=r1+ 按等同條件 ,上述 A 又是內(nèi)切外擺線的擺桿長(zhǎng)度 ,故推算出內(nèi)外擺線的滾圓半徑為=切外擺線的基圓半徑為 ? '' 21 兩種外擺線的參數(shù)換算關(guān)系歸納如表 2－ 1 表 2－ 1 參 數(shù) 名 稱(chēng) 主 要 參 數(shù) 代 號(hào) 變幅外切外擺線 變幅內(nèi)切外擺線 基圓半徑 1r'12r'2A a 擺桿長(zhǎng)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' （ 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(chēng)之為相位角。 （ 1）直角坐標(biāo)參數(shù)方程 11 根據(jù)圖 1,擺線上任意點(diǎn)????s ? ?? ?圖 短幅外擺線原理圖 根據(jù)純滾動(dòng)原理可知 ?? 221 ，故 121 / ? ，又 )( 1 ???? ??? ，于是有a ?? 11 ??，? 1 1??? ， 將 1? 與γ的結(jié)果代入上述方程 , ??? 1 11 s ?（ 4） ??? 1 11 c o sc o s ??（ 5） 式 ( 4)與式 ( 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 ,即可得標(biāo)準(zhǔn)外擺線的參數(shù)方程。對(duì)于外切外擺 線 ,式中的????????????。 對(duì)于內(nèi)切外擺線 ,式中的 ???????????????。 為了與直角坐標(biāo)表示的曲線相一致 ,將 將極角沿順時(shí)針?lè)较虻慕嵌纫?guī)定為正方向 ,方程表述如下 (參看圖 2 ?? c o ?? （ 6） 12 ???? c o ss r ct a n1 aA a ????（ 7） 同理 , 時(shí) ,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) 的變換同上。 當(dāng)動(dòng)圓繞基圓順時(shí)針?lè)较蜃骷儩L動(dòng)時(shí)，每滾過(guò)動(dòng)圓的周長(zhǎng) 2 '2r? 時(shí)，動(dòng)圓上的一點(diǎn) 圓的周長(zhǎng)比基圓的周長(zhǎng) '12r? 長(zhǎng) p=2 '2r? - '12r? ＝ a?2 ，當(dāng) '2r 圓上的 12r? 再次與 '1r 圓接觸時(shí)，應(yīng)是在 '1r 圓上的另一點(diǎn) 1B ，而?1a?2 ， 這 也 就 是 擺 線 輪 基 圓 '1r 上 的 一 個(gè) 基 節(jié) p ，即 ? 2)''(2 12 ??? （ 8） 由此可得擺線輪的齒數(shù)為 ???'2'2 111 ?????? ?? （ 9） 針輪齒數(shù)為 ? 1''2'2'2 1222 ???????cp ? ?? （ 10） 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(guò)原點(diǎn)并與擺線輪齒槽對(duì)稱(chēng)軸重合的軸線作為圖 2齒中心圓半徑為齒套外圓半徑為 圖 擺線輪參數(shù)方程圖 13 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 ( ) ]r r ????y??=- ????t????????????????????????????????????????????????????（ ???????） ?實(shí)際齒廓方程 ????????????????????????????????????????????????????? 010c o sc o s ( )x y ????y?=- ???t????????????????????????????????????????????（ ???????） ? 針齒中心圓半徑 針齒套外圓半徑 f —— 轉(zhuǎn)臂相對(duì)某一中心矢徑的轉(zhuǎn)角，即嚙合相位角（ o ） 針齒數(shù)目 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. 2. .. .. .()()y x =-?????????????????????????????????????????????????????????（ ???????） ?式中 ? ——— 變幅外擺線的曲率半徑 —— 的一階導(dǎo)數(shù) , ? —— 的一階導(dǎo)數(shù) , ? .—— 的二階導(dǎo)數(shù) , 2.4 .—— 的二階導(dǎo)數(shù) , 2.式 ( 4)和式 ( 5)中 x和 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 A a K A =+ - +???????????????????????????????????????（ ???????） ? 以 代入式 ( 14),得標(biāo)準(zhǔn)外擺線的曲率半徑為 ? =-[4A· a/(A+a)] /2) 式中 A=r1+= a=a= 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(dòng)曲線。以 代入式 ( 14)進(jìn)行運(yùn)算表明 ,? ? 時(shí)，理論齒廓在該處的等距曲線就不能實(shí)現(xiàn)，這種情況稱(chēng)為擺線齒廓的“頂切”，嚴(yán)重的頂切會(huì)破壞連續(xù)平穩(wěn)的嚙合，顯然是不允許的。當(dāng)? 時(shí)， '? ＝ 0，即擺線輪在該處出現(xiàn)尖角，也應(yīng)防止，若 ? 為正值，不論不會(huì)發(fā)生類(lèi)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 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????（ ???????） ?動(dòng)活齒傳動(dòng)的受力分析 擺線輪在工作過(guò)程中主要受三種力：針輪與擺線輪嚙合時(shí)的作用力 ?出機(jī)構(gòu)柱銷(xiāo)對(duì)擺線輪的作用力 ?臂軸承對(duì)擺線輪作用力 15 齒與擺線輪齒嚙合時(shí)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(guò)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(shí)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(guò)等距，移距或等距加移距修形，如果不考慮零件變形補(bǔ)償作用，則多齒同時(shí)嚙合的條件便不存在，而變?yōu)楫?dāng)某一個(gè)擺線輪齒和針輪齒接觸時(shí)，其余的擺線輪齒與 針輪齒之間都 圖 修形引起的初始嚙合側(cè)隙 圖 輪齒嚙合力 存在大小不等的初始側(cè)隙，見(jiàn)圖 第 i 對(duì)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 r k - D - -+ - + 1） 式中，i?為第 轉(zhuǎn)角， 1K 為短幅系數(shù)。 令 0??i?，由上式解得1i??，即 10 s ? ??這個(gè)解是使初始側(cè)隙為零的角度，空載時(shí)，只有在10 s ? ??處的一對(duì)嚙合。從00?i? 到 0180?i? 的初始側(cè)隙分布曲線如圖 圖 ()（ 2）判定 擺線輪與針輪同時(shí)嚙合齒數(shù)的基本原理 設(shè)傳遞載荷時(shí)，對(duì)擺線輪所加的力矩為 及針齒銷(xiāo)的彎曲變形 f，擺線輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè) ? 角，若擺線輪體、安裝針齒銷(xiāo)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+ i=1， 2， ?? 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； 第 ??????????211s i n' s i n '1 2 c o c i r r kK fq f== +-?'— 擺線輪節(jié)圓半徑 i? —— 第 i 個(gè)齒嚙合點(diǎn)的公法線或待嚙合點(diǎn)的法線與轉(zhuǎn)臂p 間的夾角。 （ 3） 針齒與擺線輪齒嚙合的作用力 假設(shè)第 i 對(duì)輪齒嚙合的作用力(?? ??。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(shí)踐證明有足夠的準(zhǔn)確性。 17 按此假設(shè)，在同時(shí)嚙合傳力的 齒 中的第 i 對(duì)齒受力 )(m a xm a x()?? m a xm a 5 5()()'c i T F ll ====1a r c c o 處亦即在或接近于l r==的針齒處最先受力，顯然在同時(shí)受力的諸齒中， 這對(duì)齒受力最大，故以 設(shè)擺線輪上的轉(zhuǎn)矩為i＝ m 至 i=n 的力矩平衡條件可得 i l=== ? 得最大所受力N）為 m a xm a x()()'= m a 5 5()' 輸出軸上作用的轉(zhuǎn)矩 ; 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— 受力最大的一對(duì)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 ?? 針齒銷(xiāo)在最大力作用下，在力作用點(diǎn)處的彎曲變形。 當(dāng)針齒銷(xiāo)為兩支點(diǎn)時(shí)， 3m a xm a 6 4J? 當(dāng)針 齒銷(xiāo)為三支點(diǎn)時(shí)， 3m a xm a 1 2 8J? 4 Z? 輸出機(jī)構(gòu)的柱銷(xiāo)（套）作用于擺線輪上的力 若柱銷(xiāo)孔與柱銷(xiāo)套之間沒(méi)有間隙，根據(jù)理論推導(dǎo)，各柱銷(xiāo)對(duì)擺線輪作用力總和為 18 ??? 4??? ?式中， 輸出機(jī)構(gòu)柱銷(xiāo)數(shù)目 （ 1） 判斷同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩的柱銷(xiāo)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 （ T—— 為擺線輪上輸出轉(zhuǎn)矩）傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，i?＝ 90o 處力臂大，必先接觸，受力最大，彈性變形最大，設(shè)處于某任意位置的柱銷(xiāo)受力后彈性變形為i?，則因變形與力臂可得下述關(guān)系： ? ， 又因 故 m ax ? ??柱銷(xiāo)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(xiāo)不可能傳遞轉(zhuǎn)矩； 如果i W? ??，則此處柱銷(xiāo)傳遞轉(zhuǎn)矩。 （ 2）輸出機(jī)構(gòu)的柱銷(xiāo)作用于擺線輪上的力 由于柱銷(xiāo)要參與傳力，必須先消除初始間隙；因此柱銷(xiāo)與柱銷(xiāo)孔之間的作用力? ??成正比。 設(shè)最大受力為上述原則可得 m a xm a ???由擺線輪力矩平衡條件，整理得 m a xm a 5 5s i n s i i ????? ?????????轉(zhuǎn)臂軸承的作用力 轉(zhuǎn)臂軸承對(duì)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(xiāo)數(shù)目的作用力平19 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 1'in p r Z????? ?＝ ???轉(zhuǎn)臂軸承對(duì)擺線輪的作用力為 22i n i n i nr i x i i yi m i m i Q F? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?動(dòng)活齒減速機(jī)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 齒銷(xiāo)、針齒套、柱銷(xiāo)、套采用 處理硬度常取 58～ 62 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 e ? ??????式中 齒與擺線輪嚙合的作用力， 量彈性模量，因擺線輪與針齒為軸承鋼，105線輪寬度， pr，當(dāng)量曲率半徑。 針齒抗彎曲 強(qiáng)度計(jì)算及剛度計(jì)算 針齒銷(xiāo)承受擺線輪齒的壓力后，產(chǎn)生彎曲變形，彎曲變形過(guò)大，易引起針齒銷(xiāo)與針齒套接觸不好，轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，易引起針齒銷(xiāo)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(jìn)行針齒銷(xiāo)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。 20 針齒中心圓直徑，可選用帶外座圈的單列向心短圓柱滾子軸承。軸承外徑 1D =（ 0.5）承寬度 8 輸出機(jī)構(gòu)柱銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算 輸出機(jī)構(gòu)柱銷(xiāo)的受力情況（見(jiàn)圖 相當(dāng)一懸臂梁，在銷(xiāo)的彎曲應(yīng)力為 21 ][23m a a ??? ???? 設(shè)計(jì)時(shí)，上式可化為 3 m a x ][5.1( ??? 式中 c?—— 間隔環(huán)的厚 度，針齒為二支點(diǎn)時(shí)，cc ??，三支點(diǎn)時(shí)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 制造和安裝誤差對(duì)柱銷(xiāo)載荷影響系數(shù)，一般情況下取2 3 擺動(dòng)活齒減速機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 線輪、針齒、柱銷(xiāo)的計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 項(xiàng)目 代號(hào) 單位 計(jì)算、結(jié)果及說(shuō)明 功率 p 22 輸入轉(zhuǎn)速 n r/450 傳動(dòng)比 i 11 擺線輪齒數(shù)的確定 11 為使擺線輪齒廓和銷(xiāo)軸孔能正好重疊加工 ,以提高生產(chǎn)率和精度 ,齒數(shù)即 i 也應(yīng)盡可能取奇數(shù) ,在平穩(wěn)載荷下選材料為 度為 60上 針輪齒數(shù) 度為 60輸出轉(zhuǎn)矩 T 4 6 6 3 5 39 5 5 0 0 0 0 ?? ?由文獻(xiàn) [1]表 i =選短幅系數(shù) 1K 1K ＝ 文獻(xiàn) [1]表 1K =選針徑系數(shù) 2K K ，由文獻(xiàn) [1]表 K 23 針齒中心圓半徑 ?取 ??? 30?材料為軸承鋼 58~62 , ][ H? =1000~1200線輪齒寬 bc mm pc 取 18?a ??? 由文獻(xiàn) [3]表 得a ＝ 6a ＝ 6際短幅系數(shù) 1K??pp 1 26 ??針徑套半徑 218 0s ，取 12證齒廓不產(chǎn)生頂切或尖角 (121m ??? ＝ ??3]表 ，由計(jì)算結(jié)果知，擺線齒廓不產(chǎn)生頂切或尖角。 針齒銷(xiāo)半徑 7齒套壁厚一般為 2～ 6 實(shí)際針徑系數(shù) 2K ?若針徑系數(shù)小于 考慮抽齒一半。 齒形修正 pr?mm 慮合理修形，建立優(yōu)化模型，由計(jì)算機(jī)求出。 24 齒面最大接觸壓力 ????? ('(a xm a x?? 其中?c o 21 ???整個(gè)結(jié)果由計(jì)算機(jī)求出。 傳力齒號(hào) m n m=2， n=4 參看上一章介紹，由計(jì)算機(jī)求出。 擺線輪嚙與針齒最大接觸應(yīng)力 H? b ? m a xm a x ＝ _m~ 轉(zhuǎn)臂軸承徑向負(fù)載 N 22i n i n i nr i x i i yi m i m i Q F? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?＝ 7 2 1 5 3 2 5 72 1 6 4 5 9 7 7 2 ? ＝ 16988 轉(zhuǎn)臂軸承當(dāng)量負(fù)載 P N ＝ 16988＝ 17837 p 390? 時(shí)， x =p 390? 時(shí)， x ＝ 選擇圓柱滾子軸承 mm ＝ 260? （ 104～ 130 由文獻(xiàn) [13 ］ 283選 承，d=66,B=24, 142? 310 ,D= 轉(zhuǎn)臂軸承內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)速 n r/114 5014 50 ???? VH 1582 25 轉(zhuǎn)臂軸承壽命 ???????? h 15 6060 10 6 ＝3/1061698812 40 0015606010 ???????＝ 10613 ? — 壽命指數(shù)，球軸承 ? ＝ 3，滾子軸承 ? ＝ 10/3。 針齒銷(xiāo)跨距 L 結(jié)構(gòu)及前面的擺線輪寬度，得 L＝ 68 采用三支點(diǎn)型式。 針齒銷(xiāo)抗彎強(qiáng)度 ? 3m a 06 5 4 ??? 550? ＝ 出軸的計(jì)算 結(jié)構(gòu)圖如圖 圖 出軸結(jié)構(gòu)裝配圖 設(shè)計(jì)計(jì)算 如下： 項(xiàng)目 代號(hào) 單位 設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)果及說(shuō)明 轉(zhuǎn)矩 T N· 面已經(jīng)算出， T＝ 1466353 輸出轉(zhuǎn)速 ?? 材為#45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn) [12]表 15 110， 30m i n ????出軸最小直徑顯然安裝聯(lián)軸器與其配合的部分27 初步確定軸的最小直徑 21?d ，為了使所選直徑 21?d 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，須選取聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩由文獻(xiàn)[12］表 14 0 6 2 5 81 4 6 6 3 5 ?? 由文獻(xiàn) [13]表 8 性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，軸孔徑為 d=55,半聯(lián)軸器 L＝ 142 21?L ＝ 112 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 其裝配結(jié)構(gòu)圖如圖 44d?上選用滾動(dòng)深溝球軸承6214 ，由文獻(xiàn) [13] 表 6— 1 查得，d=70,D=125,B=24,9則可知34d?=7023d?=65；45d?上選用深溝球軸承 6215， 75d? D=130 B=25 4所以，45d?=75所以，12l?=2223l?=2745l?=120套筒長(zhǎng)93外圈直徑 84軸承端蓋由減速器結(jié)構(gòu)定，總寬度為 33軸上聯(lián)軸器定位采用平鍵聯(lián)接，由文獻(xiàn) [13]1095