【正文】 ee 連桿凸輪減速器的運動仿真 作者： ee （ ee） 指導老師： ee [摘要 ]： 連桿凸輪減速器主要借助于一齒差原理、擺線針輪減速器和漸開線三環(huán)減速器的部分結(jié)構(gòu)特點研制而成。此次畢業(yè)設(shè)計主要是熟悉連桿凸輪器的工作原理，分析該減速器的結(jié)構(gòu)特點；推導實現(xiàn)定傳動比、連續(xù)傳動的條件和凸輪廓線的數(shù)學方程；對連桿凸輪減速器進行簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成對給定參數(shù)下的減速器部分零部件建模及三維裝配工作，并進行仿真。 [關(guān)鍵詞 ]： 連桿凸輪減速器；凸輪；擺線針輪； PRO/E 三維建模；運動 仿真。 ee The virtual movement emulation of Camlinkage Reducer Author: ee (ee) Instructor:ee Abstract: The camlinkage reducer is mainly through the principle of one tooth difference, cycloid gear reducer and threering reducer from the development of structural characteristics. The graduation project is familiar with the working principle of the camlinkage reducer, analysis the structural characteristics of the camlinkage reducer。 derivation the set transmission ratio to achieve and continuous transmission of the conditions and profile of cam the mathematical equation。 camlinkage reducer on the structure of simple design, pletion to the given parameters of the reducer part and threedimensional modeling and motion simulation. Key words: camlinkage reducer, cam, Cycloidal gear, pro/e three dimension model building, simulation. ee I 目 錄 1 緒 論 ..................................................... 1 選題的背景及研究的意義 ................................... 1 本課題研究領(lǐng)域國內(nèi)外的研究動態(tài)及發(fā)展趨勢 ................. 2 國內(nèi)、外機械傳動科學與技術(shù)的研究現(xiàn)狀 .................. 2 國內(nèi)、外機構(gòu)學的研究現(xiàn)狀 .............................. 4 國內(nèi)、外減速器的研究現(xiàn)狀 ............................. 11 少齒差行星齒輪傳動技術(shù)研究現(xiàn)狀 ....................... 13 國內(nèi)三環(huán)傳動減速器的研究現(xiàn)狀 ......................... 14 2 連桿凸輪減速器的原理分析 ................... 錯誤 !未定義書簽。 機構(gòu)的傳動原理分析 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 機構(gòu)的組成 ........................... 錯誤 !未定義書簽。 機構(gòu)的傳動原理分析 ................... 錯誤 !未定義書簽。 機構(gòu)的傳動比計算 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 運動輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系 ...... 錯誤 !未定義書簽。 傳動比的計算 ......................... 錯誤 !未定義書簽。 凸輪理論廓線方程及性質(zhì) ................... 錯誤 !未定義書簽。 凸輪理論廓線方程 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 凸輪理論廓線的性質(zhì) ................... 錯誤 !未定義書簽。 凸輪壓力角與機構(gòu)中構(gòu)件的力關(guān)系 ........... 錯誤 !未定義書簽。 凸輪理論廓線壓力角 ................... 錯誤 !未定義書簽。 機構(gòu)中主從動構(gòu)件的力矩關(guān) 系式 .......... 錯誤 !未定義書簽。 由理論廓線方程推出實際廓線方程 ........ 錯誤 !未定義書簽。 ee II 連桿凸輪減速器工作原理 ................... 錯誤 !未定義書簽。 擺線針輪的設(shè)計 ........................... 錯誤 !未定義書簽。 擺線輪的建模方程 ......................... 錯誤 !未定義書簽。 3 連桿凸輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 連桿凸輪減速器的結(jié)構(gòu) ..................... 錯誤 !未定義書簽。 主動曲柄 ............................. 錯誤 !未定義書簽。 連桿推桿（帶滾子的環(huán)板） .............. 錯誤 !未定義書簽。 從動曲柄 ............................. 錯誤 !未定義書簽。 凸輪 ................................. 錯誤 !未定義書簽。 輸出軸 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 箱殼 ................................. 錯誤 !未定義書簽。 慣性力的自平衡結(jié)構(gòu) ................... 錯誤 !未定義書簽。 彈性均載環(huán)節(jié) ......................... 錯誤 !未定義書簽。 連桿凸輪減速器與漸開線三環(huán)式減速器相比的優(yōu)點 . 錯誤 !未定義書簽。 連桿凸輪減速器和傳統(tǒng)的擺線針輪行星傳動相比的優(yōu)點 錯誤 !未定義書簽。 4 連桿凸輪減速器的建模 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 減速器基本零件建模 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 凸輪模型的建立 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 連板模型的建立 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 其他零部件建模 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 5 連桿凸輪減速 器的裝配和仿真 ................. 錯誤 !未定義書簽。 減速器的裝配 ............................. 錯誤 !未定義書簽。 連板裝配 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 ee III 輸入軸的裝配 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 第三軸的裝配 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 輸出軸組件的裝配 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 三連板的裝配 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 減速器總裝 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 基本仿真過程 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 運動分析工作流程 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 致 謝： ..................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ..................................... 錯誤 !未定義書簽。 ee 1 1 緒 論 選題的背景及研究的意義 原動機、傳動機和工作機（執(zhí)行機）是機械系統(tǒng)的三大基本構(gòu)成。原動機提供基本的運動和動力，常見的原動機有蒸汽機、內(nèi)燃機、電動機等，風力、人力、水力、人畜動力機也屬于原動機。工作機是機械具體功能的執(zhí)行系統(tǒng)，隨機 械功能的不同，工作機的運動方式和結(jié)構(gòu)形式千差萬別。由于原動機運動的單一性、簡單性與工作機運動的多樣性、復雜性之間的矛盾，需用傳動機將原動機的運動和動力如速度、力或力矩的大小和方向等進行轉(zhuǎn)換并傳遞給工作機，以適應(yīng)工作機的需要。由此可見，只要原動機的運動和動力輸出不能滿足工作機的要求，傳動機的存在就是必然的 [1]。 機械系統(tǒng)中的傳動分為機械傳動、流體傳動和電傳動，機械傳動由于其恒功率輸出，傳遞運動的精度高，速度響應(yīng)快，傳動效率高等優(yōu)點，難于被其它傳動完全替代，因而在多數(shù)機械系統(tǒng)中仍然是主要的傳動形式。機械傳動的 類型也有多種，如各種齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、摩擦輪傳動等。各種機構(gòu)從廣義上也屬于機械傳動，但機構(gòu)由于自身的特點，在學科分類上已作為一獨立分支學科 — 機構(gòu)學 [14]。 隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息科學、材料科學、生命科學和現(xiàn)代控制科學不斷交叉融合，使傳統(tǒng)的機械科學發(fā)生了深刻的變革，機械傳動作為機械科學的基礎(chǔ)“硬件”，一方面要適應(yīng)學科交叉發(fā)展的變革，不斷產(chǎn)生新的研究內(nèi)涵，另一方面也要不斷提高性能質(zhì)量 [56]。機械傳動領(lǐng)域中國內(nèi)外廣泛采用的是漸開線齒輪傳動、擺線針輪行星傳動等，這些傳統(tǒng)傳動型式的理論與技術(shù)由于 經(jīng)歷了較長的發(fā)展歷史并進行了較為系統(tǒng)的研究，總體上已相對成熟 [711]。但其存在以下缺點： 在漸開線齒輪傳動中，由于嚙合原理與加工制造等方面的限制，普通漸開線齒輪傳動的重合度有限，即使在漸開線少齒差齒輪傳動中，重合度雖有所提高，但內(nèi)齒輪只能作成軟齒面，從而限制了其承載能力 [12]。 在擺線針輪傳動中，需要制造精度要求較高的輸出機構(gòu)，結(jié)構(gòu)復雜，且輸入、輸出軸只能布置成懸臂式結(jié)構(gòu)，支承剛性較差；轉(zhuǎn)臂軸承的徑向和軸向尺寸均受到嚴格的限制，成為該類傳動的薄弱環(huán)節(jié)，使嚙合副的承載能力不能充分發(fā)揮 [12]。 近年來國 內(nèi)部分研究單位相繼研制成功了一些新型傳動裝置，如重慶鋼鐵設(shè)計研究院研制的三環(huán)減速器、西安重型機械研究所和重鋼集團機械制造有限公司研制的 RH 二ee 2 環(huán)減速器，已形成機械行業(yè)標準逐漸推廣使用 [7]。以漸開線作為齒形的二、三環(huán)減速器，因傳動比大，比以前通用的漸開線少齒差減速器省去輸出機構(gòu)且輸出軸剛性好，此外轉(zhuǎn)臂軸承由在行星輪內(nèi)尺寸受限制變?yōu)檗D(zhuǎn)臂軸承在行星輪外，尺寸不受限制，能顯著提高傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而作為一種新型傳動出現(xiàn)在機械傳動領(lǐng)域。但遺憾的是，它仍然保留著通用漸開線少齒差減速器的一些本質(zhì)上的缺點。例如重合度過小，不僅 限制了其承載能力，而且影響傳動平穩(wěn)性；嚙合角過大，不僅使傳動效率降低，而且使轉(zhuǎn)臂軸承壽命顯著縮短；內(nèi)齒輪不能用硬齒面，使得整個減速器尺寸增大；絕大部分規(guī)格減速器的承載能力取決于熱功率（機械功率大于熱功率）等等。 為了克服上述減速傳動的缺點并保留其優(yōu)點，進一步實現(xiàn)機械傳動裝置的高性能、低成本和小型輕量化，本研究從傳動原理上創(chuàng)新地提出了一種新型的連桿凸輪減速器，這種減速器與近年來成功研制的高承載能力雙曲柄環(huán)板針擺行星減速器類似 [12]，不僅保留了環(huán)板式傳動可省去輸出機構(gòu)而輸出軸剛性好；轉(zhuǎn)臂軸承由行星輪內(nèi)移至行星 輪外，尺寸不再受限制，從而傳遞的轉(zhuǎn)矩可以較現(xiàn)有的擺線針輪減速器更大等優(yōu)點，而且又保留了原擺線針輪行星減速器同時嚙合齒數(shù)多，總法向力與總圓周力間夾角小、擺線輪與針輪齒均為硬齒面等本質(zhì)上的優(yōu)點，可以克服現(xiàn)有以漸開線為齒形的諸種環(huán)板式減速器難以避免的缺點。因此，連桿凸輪減速器是一種體積小、重量輕、傳動比范圍大、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、輸出軸剛性大、傳動轉(zhuǎn)矩范圍更大、并具有很高實用價值的新型減速器。本論文主要對連桿凸輪減速器的關(guān)鍵技術(shù)進行研究與開發(fā)，制定其系列化設(shè)計參數(shù)，使該項技術(shù)成果盡快轉(zhuǎn)化成系列化產(chǎn)品。 本課題研究領(lǐng)域國內(nèi)外的研究動態(tài)及發(fā)展趨勢 國內(nèi)、外機械傳動科學與技術(shù)的研究現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的機械傳動科學與技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了較長的時期，在世界范圍內(nèi)已達到較高水平。但隨著機械向高效、高速、精密、多功能方向發(fā)展、對傳動機的功能和性能的要求也越來越高，而機械的工作性能、使用壽命、能源消耗、振動噪聲等在很大程度上取決于傳動系統(tǒng)的性能，因此世界各國都非常重視對傳動系統(tǒng)的研究 [56]。 我國的實情仍和發(fā)達國家存在較大的差距，主要表現(xiàn)在傳動系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能（如使用壽命和振動噪聲等）、制造技術(shù)（高精度硬齒面滾齒 、輪齒數(shù)控三維修形、三維共軛曲面多坐標數(shù)控加工等）、材料及熱處理（高強度新材料的使用、表面改性、復