【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文） 擺線針輪減速器的設(shè)計 擺線針輪減速器的設(shè)計 學(xué) 生 姓 名 xxxxx 學(xué) 生 學(xué) 號 xxxxxxxxxx 院 系 機(jī)電工程學(xué)院 年 級 專 業(yè) 2021 級機(jī)械設(shè)計制造 及其自動化 1 班 指 導(dǎo) 教 師 xxxxx 副教授 二〇一一年五月二十三日 摘要 擺線針輪行星減速器作為重要的機(jī)械傳動部件具有體積小重量輕傳動效率高的特點本設(shè)計 在全面考慮多齒嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)輪齒均載等運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的要求實現(xiàn)高承載能力高傳遞效率高可靠性和優(yōu)良動力學(xué)性能等指標(biāo)而且要便于制造裝配和檢修設(shè)計了該具有合理結(jié)構(gòu)的擺線針輪行星減速器 本論文所涉及的科研項目主要通過對針擺行星傳動減速器傳動特點和工作原理進(jìn)行分析對針輪輸出針擺行星傳動這種新型傳動方式進(jìn)行分析以獲得其設(shè)計理論和方法主要從針擺行星傳動的共同點出發(fā)提出針輪輸出針擺行星傳動形式的設(shè)計計算方法 本文主要從以下幾個方面對針輪輸出針擺行星傳動進(jìn)行了研究首先參照傳統(tǒng)針擺行星傳動基本參數(shù)設(shè)計計算方法對針輪輸出針擺行星傳 動主要零部件的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算并對傳動系統(tǒng)進(jìn)行受力分析并計算包括轉(zhuǎn)臂軸承和各支撐軸承的載荷大小完成包括擺線輪柱銷等主要零件強(qiáng)度校核計算和軸承的壽命計算然后利用 CAD 畫出了主要零件的草圖和最后的裝配圖 關(guān)鍵詞擺線傳動 The cycloidgear reducer is one of the most important transmission ponents of the pumping unit by its smaller volumelighter 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 By analyzing characteristics and working principle of cycloid drive and the output pin wheel cycloid drives working principle we obtion the design theory and method of this new kind of reduce This paper mainly plete works include that provide the design method and plete the prototype design and dynamics analysis of virtual prototype This paper researches the following aspects of the output pin wheel cycloid drive First the basic parameters and dimensions of main parts of the output pin wheel cycloid drive are designed referring to design and calculation methods of the traditional cycloid drive and mechanical analysis of the transmission system and the load condition and life of rotary arm bearings and steady bearings of each shafts are calculated and at the same time the calculations including the strength of cycloid wheel pins and other major parts are pletes Then using CAD to draw sketches of the main ponents and final assembly drawing KeywordsPlacycloid Reducer Cycloid force analysis 目 錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 11 課題研究的背景和依據(jù) 1 概述 1 結(jié)構(gòu)及特點 3 擺線針輪傳動嚙合原理簡介 3 13 本課題的研究意義 4 14 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨 勢 4 第二章 擺線針輪減速器傳動理論與設(shè)計方法 7 21 擺線針輪減速器的傳動原理及其結(jié)構(gòu)特點 7 擺線針輪行星傳動的傳動原理 7 擺線針輪減速器的結(jié)構(gòu)特點 7 擺線針輪傳動的嚙合原理 8 擺線輪的齒廓曲線與齒廓方程 11 擺線輪齒廓的曲率半徑 12 22 擺線針輪傳動的受力分析 13 針齒與擺線輪齒嚙合時的作用力 14 輸出機(jī)構(gòu)的柱銷套作用于擺線輪上的力 16 轉(zhuǎn)臂軸承的作用力 17 23 擺線針輪行星減速器主要強(qiáng)度件的計算 18 齒面接觸強(qiáng)度計算 18 針齒抗彎曲強(qiáng) 度計算及剛度計算 18 轉(zhuǎn)臂軸承選擇 19 輸出機(jī)構(gòu)柱銷強(qiáng)度計算 19 第三章 擺線針輪減速器的設(shè)計計算 20 31 擺線輪針齒柱銷的計算 20 32 輸出軸的計算 23 33 輸入軸的計算 27 34 潤滑與密封 31 第四章 主要零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 32 41 擺線輪的加工工藝路線 32 42 針齒殼的加工工藝路線 34 43 輸出軸加工工藝 34 44 偏心套加工工藝 35 第五章 繪出主要零件圖及裝配圖 37 5． 1 二維零件圖 37 擺線輪 37 針齒殼 37 輸出軸 38 大端蓋 39 裝配圖 39 5． 2 三維零件圖 40 三維輸出軸 40 三維輸入軸 40 三維擺線輪 41 三維裝配圖 41 結(jié)論 42 參考文獻(xiàn) 43 致謝 44 第一章 緒論 11 課題研究的背景和依據(jù) 減速器是連接動力機(jī)和工作機(jī)的應(yīng)用廣泛的通用傳動機(jī)械齒輪減速器對傳動齒輪的齒廓曲線的基本要求是確保瞬時傳動比為常數(shù)目前滿足這一要求常用于齒輪傳動齒廓曲線主要有漸開線和擺線 1926 年德國人 LBraren 發(fā)明了擺線針輪減速器他是在少齒差行星傳動結(jié)構(gòu)上首先將變幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線用 于行星輪廓曲線而把圓弧作為中心輪齒廓曲線和漸開線少齒差行星傳動模式一樣保留 ZXF類 N型行星齒輪傳動該發(fā)明專利 1938 年被日本住友公司買斷當(dāng)時日本人執(zhí)行的是引進(jìn)消化創(chuàng)新技術(shù)路線即所謂買青苗的國家技術(shù)路線 擺線針輪傳動較之普通漸開線齒輪或蝸輪傳動的優(yōu)點是高傳動比和高效率一級減速時傳動比范圍是 11～ 87 兩級減速時的傳動比范圍是 20～ 128 同軸輸出機(jī)構(gòu)體積小和重量輕傳動平穩(wěn)和噪音低由于擺線針輪傳動同時嚙合的齒數(shù)要比漸開線外齒輪傳動同時嚙合的齒數(shù)多因此承載能力較大嚙合效率較高 12 擺線針輪行星傳動簡介 概述 擺線針輪行星傳動和漸開線少齒差行星齒輪傳動同屬 KHV 行星齒輪傳動其工作原理和結(jié)構(gòu)基本相同不同之處在于擺線針輪行星傳動的行星齒輪的齒廓曲線不是漸開線而是采用短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線中心輪齒廓是與上述曲線共軛的圓 20世紀(jì) 20年代德國人發(fā)明了擺線針齒行星齒輪加速器起初由于擺線齒輪工藝復(fù)雜發(fā)展十分緩慢隨著生產(chǎn)的需要漸開線內(nèi)齒輪難以進(jìn)行齒面硬化的精加工阻礙了其承載能力和傳動精度的提高而擺線針輪嚙合的內(nèi)齒輪是由針齒銷套組裝而成的比漸開線內(nèi)齒輪加工工藝簡單使這種傳動有了發(fā)展的機(jī)遇并在中等功率傳動中獲得了可靠的應(yīng)用由于 擺線針輪行星傳動的主要傳動零件均采用軸承鋼并經(jīng)磨削加工傳動時又是多齒嚙合故承載能力高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)效率高壽命長但其加工難度大精度要求較高成本較高 普通齒輪傳動的結(jié)構(gòu)笨重體積龐大并且使用壽命短蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)緊 湊傳動比大但傳動效率低隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展擺線齒輪行星傳動以其外 廓尺寸小傳動比大承載能力強(qiáng)和傳動效率高等眾多優(yōu)點取代了一些笨重龐 大的傳動機(jī)構(gòu)例如在很多情況下擺線針輪行星減速器已代替了兩級三級普 通圓柱齒輪減速器及圓柱蝸桿減速器因此擺線針輪行星傳動受到了國內(nèi)外的廣 泛重視這種傳動型式國外是在 20 世紀(jì) 30 年代出 現(xiàn)的我國約在 1964 年開始試制這種減速器目前也有許多工廠進(jìn)行成批生產(chǎn)已日益廣泛地應(yīng)用于礦山 冶金化工紡織船舶石油輕工食品印染起重運(yùn)輸以及軍工等很多 部門的各種機(jī)械設(shè)背中在國防工業(yè)方面如火炮傳動機(jī)構(gòu)通訊設(shè)備的伺服系 統(tǒng)及各種兵工機(jī)械裝置中都獲得了較為廣泛的應(yīng)用現(xiàn)代的鐘表儀表也廣泛采 用擺線齒輪行星傳動擺線針輪行星傳動應(yīng)用廣結(jié)構(gòu)型式繁多這里僅就其在 幾個領(lǐng)域中的應(yīng)用情況簡述如下 1 在船舶領(lǐng)域中的應(yīng)用 舵機(jī)和錨機(jī)作為艦艇的重要設(shè)備對艦船的性能和安全有密切的聯(lián)系國內(nèi) 外對其的研究已歷時幾十余年總體上凡使用蝸桿蝸輪 傳動和一般齒輪傳動的 錨機(jī)結(jié)構(gòu)均笨重龐大安裝困難維護(hù)工作量大壽命較短技術(shù)性能指標(biāo)不 高 20世紀(jì) 90年代以來舵機(jī)和錨機(jī)在技術(shù)上得到了新的發(fā)展尤其是在小型艦艇的甲板機(jī)械方面得到了快速發(fā)展七五八五這十年中小型錨機(jī)引入了用擺線針輪減速器替代原來的蝸輪減速器開創(chuàng)了錨機(jī)的新結(jié)構(gòu)引起了造船業(yè)很大的關(guān)心和興趣 隨著擺線針輪減速器技術(shù)和理論的發(fā)展硬齒面高負(fù)荷擺線針輪減速器產(chǎn)品 的市場商品化繼而采用擺線針輪減速器的電動起錨絞盤也就問世了由于擺線 針輪減速器傳動效率較球面副蝸桿傳動效率至少高 10 個百分點加之尺寸體積又有減小重量也 隨之下降采用擺線針輪減速器的電動起錨絞盤功耗一般可節(jié)省 20％以上尺寸也小重量一般可減輕 30％另外由于錨絞盤減速器立式電機(jī)垂直組裝在一起使得該型錨機(jī)在艦艇上安裝非常方便采用整體式一次吊裝而不需拆裝重新調(diào)試安裝工時只及原來的幾分之一與此同時配套的錨機(jī)電控部分也采用了主令和電控制箱合一的新穎結(jié)構(gòu)這一先進(jìn)的傳動機(jī)構(gòu)已被設(shè)計用于起錨絞盤系纜絞盤起錨機(jī)和系泊絞車等設(shè)備上徹底改變了目前國內(nèi)尚大量使用粗笨重的錨機(jī)的面貌它的優(yōu)越性已使這類錨機(jī)在船舶市場上具有強(qiáng)大競爭力 國外除前蘇聯(lián)船用錨泊機(jī)械仍有相當(dāng)數(shù)量采用蝸桿蝸輪傳動外大 多數(shù)國 家均采用傳動效率較高的擺線針輪行星傳動機(jī)構(gòu)和齒輪傳動機(jī)構(gòu)日本在絞盤上 采用擺線針輪減速器德國法國等國也都開始使用擺線針輪減速器或行星減速 器等傳動形式 2 在機(jī)器人研制中的應(yīng)用