【正文】 個自由度 W=1的組合式諧波齒輪機構(gòu)，稱為封閉諧波齒輪機構(gòu)。、按輪齒的嚙合類型可分為a. 徑向嚙合式諧波齒輪傳動 其特點是：嚙合齒輪副的輪齒是沿著圓柱形柔輪和剛輪的母線方向分布，即其輪齒方向與傳動的回轉(zhuǎn)軸線相平行，因此，該諧波傳動屬于平面嚙合的齒輪機構(gòu)。該諧波傳動的特點是徑向力較小，內(nèi)力較平衡，對中性能好；偏心誤差較小。在軍事裝備方面，可用作火炮瞄準機的減速裝置、坦克和自行火炮炮塔回轉(zhuǎn)機的減速器、無線電通訊天線的傳動機構(gòu)、雷達天線驅(qū)動系統(tǒng)的傳動機構(gòu)、飛機螺旋槳的強力諧波傳動機構(gòu)。一般情況是：傳動比 i值越大，采用諧max波齒輪機構(gòu)的傳動效果越好。e第 7 頁 共 23 頁j. 可實現(xiàn)向密封空間傳遞運動或動力。g. 空回量小，并可實現(xiàn)無側(cè)隙傳動。當正確選擇嚙合參數(shù)時，柔輪的輪齒相對于剛輪的輪齒將沿著一條滑動路徑很短的軌跡移動。在承受載荷情況下，雙波傳動同時嚙合齒數(shù)可達總齒數(shù)的30%～50%；采用三波傳動則更多。正因為中線上各點的起始相位角不同，才使得柔輪的各個輪齒處于不同的嚙合狀態(tài)。?對于雙波傳動（u=2） ，? ( )是以 為周期的函數(shù)關(guān)系。在旋轉(zhuǎn)波發(fā)生器迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形的過程中，對于柔輪上各點的運動情況簡述如下：根據(jù)柔輪的結(jié)構(gòu)特點，可將柔輪筒體視為一個圓柱彈性殼體來進行分析。波發(fā)生器的橢圓長軸比未變形柔輪的內(nèi)圓直徑略大/當撥發(fā)生器裝入柔輪的內(nèi)圓時，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形，而使其變?yōu)闄E圓形。當變形波數(shù) u=2，而齒數(shù)差 Z =Z Z =0 (零齒差)時,這種零齒差的齒pbg,諧波齒輪減速器便轉(zhuǎn)化為諧波齒輪連軸器。第 3 頁 共 22 頁諧波齒輪傳動諧波齒輪機構(gòu)通常由波發(fā)生器 H、柔輪 g和剛輪 b（采用具有剛性齒輪的行星機構(gòu)相類似的符號來表示）三個基本構(gòu)件所組成。選擇更適合諧波齒輪傳動的柔輪形態(tài)，可以有效的提高諧波齒輪傳動的精度，延長諧波齒輪使用壽命，并為以后進行的諧波齒輪傳動的科研工作和生產(chǎn)實踐提供理論依據(jù)。但利用已有的方法類似，邊界條件不易確定，建立模型時要經(jīng)過較多的簡化。因此諧波齒輪傳動的研究有很廣闊的市場前景。它們可以將反應(yīng)堆或加速器外部的高速回轉(zhuǎn)運動,轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部的慢速直線運動,無需采用隔膜、波紋管和其它類型的密封結(jié)構(gòu),就能簡便可靠地保證有毒、有放射性和其它有害物質(zhì)或高溫高壓下的液體、氣體與外界隔離。例如,國外在自動生產(chǎn)線的精密設(shè)備中,利用傳動比為 12的諧波齒輪傳動裝置來自動改變精密鍵磨機的鎖磨頭直徑。如航天飛行器中用太陽能天線陣驅(qū)動系統(tǒng)的諧波齒輪裝置。諧波齒輪傳動是20 世紀 50 年代中期開始以其獨特的優(yōu)勢在航空航天等對機械傳動精度要求較高的場合得到了廣泛的應(yīng)用，但在其使用過程中也逐漸暴露出其不足之處。新的運動轉(zhuǎn)換原理、新的嚙合特性，具有撓性構(gòu)件乃是開發(fā)這種傳動需要專門理論的原因。由于制造誤差和裝配誤差,普通傳動裝置中存在的回差,將造成控制系統(tǒng)對位置的過度修正甚至可能產(chǎn)生振蕩,因此對雷達系統(tǒng)驅(qū)動裝置的要求:體積小、重量輕、減速比大、零回差等,因此具有這些特點以及較高位置精度和重復(fù)精度的諧波齒輪傳動裝置被大量地應(yīng)用于雷達系統(tǒng)中,其傳動精度比漸開線齒輪驅(qū)動裝置提高了 4倍之多。其終端驅(qū)動裝置采用了直流伺服電機驅(qū)動的諧波齒輪傳動裝置。礦山隧道運輸用的井下轉(zhuǎn)轍機和醫(yī)療器械高速靈巧的修牙機。甚至這種機構(gòu)被一些國家作為直升機的標準設(shè)備。它的主要特點是將要分析的連續(xù)體變換成離散結(jié)構(gòu)。在三維建模軟件 Pro/ENGINEER中建立柔輪的幾何模型并根據(jù)實際情況進行簡化，然后導(dǎo)入到有限元分析軟件 ANSYS中，生成有限元模型。畫機械設(shè)計圖，在根據(jù)要求查找資料，翻閱 pre有關(guān)書籍，進行三維建模，對柔輪進行分析。柔輪的變形波數(shù) u和剛輪 b與柔輪 g的齒數(shù)差 Z =Z Z 的選擇應(yīng)按p柔輪的強度條件和傳動比的大小確定。它屬于行星少齒差派生機構(gòu)。正是由于存在著這種相互的錯齒運動，才能把輸入運動變成為輸出運動。如下圖所示： 圖 諧波齒輪傳動漸開線在彈性力學(xué)理論中，通常應(yīng)研究殼體中面上點的位移，即圓周切向的位移 v、徑向方向的位移w和軸向位移 u。而固連于 A點的柔輪的齒將隨 A點一起運動，e第 6 頁 共 23 頁從而，推動剛輪沿著與波發(fā)生器相同的方向旋轉(zhuǎn)。一般單級諧波齒輪機構(gòu)的傳動比為 i=60～100。由于諧波機構(gòu)同時嚙合的齒數(shù)較多，其輪齒誤差能相互補償一部分。諧波齒輪機構(gòu)的傳動效率與其結(jié)構(gòu)、加工精度、表面粗糙度和潤滑有關(guān)。而且，柔輪的嚙入和嚙出是隨著其本身的變形而逐漸進入和退出剛輪齒槽間的，因此，其運動平穩(wěn)，無沖擊現(xiàn)象。它的缺點如下： a. 諧波齒輪傳動的傳動比下限值較高，當采用剛制柔輪時，其單級傳動比不得小于 60。由上述可見，諧波齒輪傳動與普通齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動等比較，具有許多獨特的優(yōu)點，而且日益得到人們的重視和廣泛應(yīng)用。該諧波傳動的特點是柔輪產(chǎn)生彈性變形時，其表面應(yīng)力較小，易獲得大的傳動比，結(jié)構(gòu)較簡單、傳動效率較高。因此，一般大都采用內(nèi)波發(fā)生器的諧波傳動。 b. 雙級諧波齒輪傳動 在諧波齒輪傳動中，由兩個簡單諧波齒輪傳動串聯(lián)而成的組合式諧波齒輪機構(gòu)，稱為雙級諧波齒輪傳動。、 輪的結(jié)構(gòu)形式剛輪的結(jié)構(gòu)形式，主要有環(huán)行內(nèi)齒剛輪和帶凸緣內(nèi)齒剛輪兩種。W。?d選用同步轉(zhuǎn)速 1460r/min ；4 級 ；型號 11kW 確定電動機轉(zhuǎn)速取滾筒直徑 mD50?in/???（1）總傳動比 ?wmni(2)分配動裝置各級傳動比取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動比e第 2 頁 共 23 頁?ii則低速級的傳動比 電機端蓋組裝 CAD 截圖 圖 電機端蓋 運動和動力參數(shù)計算 電動機軸 mNrkWnPTpmd?? 高速軸 mNrkWnpTmd ?????e第 3 頁 共 23 頁 中間軸 mNrr kWnpTi ????????? 低速軸 mNrkWnpTi ????????? 滾筒軸 mNr kWnpTi ???????e第 4 頁 共 23 頁 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1按傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。?hz（3）由《機械設(shè)計》第八版圖 1026 查得 ， ，??70?。已知使用系數(shù) 根據(jù) v= m/s,7 級精度，由 《機械設(shè)計》第八版圖 108,A查得動載系數(shù) 。?SaSa（6）由《機械設(shè)計》第八版圖 1024c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲強度極限 ；MPaFE01??MPFE3802?（7）由《機械設(shè)計》第八版圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，?KFN；（8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。2低速級取 m=3。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度ml854?? ，故取 h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑 。其尺寸為 d D*T=35mm 72mm ，故??， ；6521??（2）取安裝低速級小齒輪處的軸段 23 段的直徑 ；齒md4532???輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。按 查表查得平鍵截面d54?b*h=22mm 14mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 l=30mm，故取 。e第 19 頁 共 23 頁2在對話框中單擊 按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，具體內(nèi)容如圖54所示，完成齒輪參數(shù)添加后，單擊“確定 ”按鈕，關(guān)閉對話框。然后在記事本窗中選取“文件” “保存”選項保存設(shè)置。圖 518鏡像齒廓曲線（6）創(chuàng)建齒根圓實體特征1在右工具箱中單擊 按鈕打開設(shè)計圖標版。圖 524依次選取的 菜單2選取“平移”方式，并選取基準平面 FRONT作為平移參照，設(shè)置平移距離為“B”，將曲線平移到齒坯的另一側(cè)。2在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊“參照”按鈕，系統(tǒng)彈出“參照”上滑面板，如圖 630所示。圖 536 旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置 圖 537復(fù)制生成的第二個輪齒2單擊復(fù)制特征工具欄中的“變換” ，在“設(shè)置”下拉菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”選項，“方向參照”選取軸 A_1，可在模型數(shù)中選取，也可以直接單擊選擇。不僅使我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標、掌握了基本的研究方法， ，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。.[7][M]. 北京。在此，謹向 e 老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。最后單擊 按鈕，完成輪齒的復(fù)制，生成如圖 637所示的第 2個輪齒。4在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影線作為掃描混合的掃引線，如圖 531示。最后生成如圖 526所示的另一端齒廓曲線。2在右工具箱中單擊 按鈕打開“類型”對話框，選擇其中的“環(huán)”單選e第 24 頁 共 23 頁按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖 519中的曲線 1作為草繪剖面。參照設(shè)置如圖 510所示。選擇 FRONT 基準平面作為草繪平面，繪制如圖 54所示的任意尺寸的四個圓。按 查表查得平鍵截面d54?b*h=14mm*9mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 L=45mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，67nH選用平鍵為 14mm 9mm 70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為 m6。齒輪的右端采用l90軸肩定位，軸肩高度 ，故取 h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。ml565??4）軸承端蓋的總寬度為 20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定） 。30z由 ?i ?874???bd9013??圓整后取 mB5,34?e第 9 頁 共 23 頁表 1 高速級齒輪：計 算 公 式名　　稱代號 　　　小齒輪 大齒輪模數(shù) m 2 2壓力角 ?20 20分度圓直徑d =2 27=54zm1??=2 109=218zdm2??齒頂高 ha 12?haa齒根高 f )()(1 ??cff齒全高 h a*2??齒頂圓直徑 da*1()aamz??mhzdaa)2(*2?表 2 低速級齒輪：計 算 公 式名　　稱代號 　　　小齒輪 大齒輪模數(shù) m 3 3壓力角 ?20 20分度圓直徑d =3 27=54zm1??=2 109=218zdm2??齒頂高 ha 21aah?齒根高 f )()(1 ??cff齒全高 h a*2??齒頂圓直徑 da*1()aamz??mhzdaa)2(*2?e第 10 頁 共 23 頁4.　軸的設(shè)計 低速軸 求輸出軸上的功率 轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩p3n3T3 若取每級齒輪的傳動的效率,則 mNrkWnpTi ????????? 求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 mmzd4014???NNFTtantrt ????????圓周力 ,徑向力 及軸向力 的t rFa 初步確定軸的最小直徑 45鋼,《機械設(shè)計》第八版表 153,取 ,于是得120? ????輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 .為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸d12器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號.聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 , 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則:TKAca3? ?KAmNmNTAca ????按照計算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準 GB/T 50142022或手冊,cae第 11 頁 共 23 頁選用 LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為 2500000 .半聯(lián)軸器的孔徑mN? ,故取 ,半聯(lián)軸器長度 L=112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔md51?md5021??長度 .L84 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案 圖 41（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度