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正文內(nèi)容

全套畢業(yè)設(shè)計工業(yè)機器人專用減速器的設(shè)計(編輯修改稿)

2024-11-28 10:57 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 —創(chuàng)新 ‖技術(shù)路線。 擺線針輪傳動 與 普通漸開線齒輪或蝸輪傳動 相比 的 主要 優(yōu)點 有 :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;同軸輸出機構(gòu)重量輕 和 體積小;傳動平穩(wěn) 且 噪 音低; 因為針擺 傳動同時嚙合的齒數(shù)要比漸開線齒輪傳動同時嚙合的齒數(shù)多, 所以 承載能力較大,嚙合效率較高。 本課題的研究意義 減速器是各種機械設(shè)備中最常見的部件 ,它的作用是將電動機轉(zhuǎn)速減少或增加到機械設(shè)備所需要的轉(zhuǎn)速 , 擺線針輪行星減速器由于具有減速比大、體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點,在許多情況下可代替二級、三級的普通齒輪減速器和渦輪減速器,所以使用越來越普及,為世界各國所重視。 擺線針輪行星減速器作為重要的機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、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輪齒均載等運 動學(xué)和動力學(xué)的要求,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,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。 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 針擺齒輪 傳動 與 普通漸開線齒輪或蝸輪傳動 相比 的優(yōu)點 有 :傳動比 高 和高效率 高 ;同軸輸出結(jié)構(gòu)體積小和重量輕;傳動平穩(wěn)和噪聲低。 因為 擺線針輪傳動同時嚙合的齒 對 數(shù)要比漸開線齒輪傳動同時嚙合的齒 對 數(shù)多, 所以 承載能力 更 大,嚙合效率 更 高;由于擺線輪以及 針輪輪齒均可精磨 、 淬硬, 比 漸開線少齒差傳動內(nèi)齒輪的被加工性好,齒面硬度 要 更高,因而使用壽命 更 長;擺線輪的加工技術(shù)已經(jīng) 成熟 ,專業(yè)加工設(shè)備齊全, 因此 擺線輪已納入通用件,在國內(nèi)已做到通用化 大 批量生產(chǎn),生產(chǎn)成本下降,因此擺線針輪 專用 減速器當前 得到廣泛 應(yīng)用。擺線針輪減速技術(shù) 到現(xiàn)在 ,雖在品種、規(guī)格等 許多 方面做了改進,但在 本質(zhì)、原理上 沒有 創(chuàng)新?,F(xiàn) 如 今擺線針輪減速 機 ,其原理和結(jié)構(gòu) 依然 是 1926 年德國的原型。 全套設(shè)計(圖紙)請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 擺線針輪減速器的應(yīng)用 目前,擺線針輪 減速器的 研究在國內(nèi)外都 得到了 積極發(fā)展,從 1990年開始,住友機械株式會社在 ―80系列 ‖的基礎(chǔ)上推出最新 ―90樣本 ‖的擺線針輪減速器,它的機型由 15種 擴大到 21種,傳動比由 8種擴大 到 16種。我國對日本提高擺線針輪減速器性能的主要措施已進行較深入的分析, 并 且在趕超世界水平 的同時 也有 了 自己的創(chuàng)新成果,如 與 工程實際 相符的擺線輪與輸出機構(gòu)受力分析 以 及 對 擺線輪齒形的優(yōu)化設(shè)計等。 擺線針輪減速器所 能 傳遞的最大功率為 132KW,輸入軸 的 最高轉(zhuǎn)速為 1800r/min。美國研 發(fā) 直升飛機傳動裝置所做的擺線針輪傳動 裝置 試驗樣機,采用 的是 四片擺線輪,可以達到 輸入軸動平衡的新結(jié)構(gòu),輸入轉(zhuǎn)速達 到 2020r/min,傳動功率達 到 205KW。 這些年 來 國內(nèi)對擺線針輪傳動的研究一直在不斷 發(fā)展, 并且 也取得了一些成果。主要如下: (1) 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)何勝勇對行星擺線針輪減速機虛擬樣機的建造與有限元分析進行了研究; (2) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)于影,于波,陳建新對擺線針輪行星減速器進行優(yōu)化設(shè)計; (3) 天津工程師范學(xué)院 的 戚厚軍建立 的 2K. v型擺線針輪 行星 減速器的動力學(xué)模型. 是以 2KV6 型擺線針輪 行星 減速器為研究對象,在不改變減速器的外形尺寸 及 結(jié)構(gòu)的情況下,分析了擺線輪修形和短幅系數(shù)對擺線輪 齒 嚙合剛度的影響規(guī)律, 和 傳動系統(tǒng)中的各種零件的 剛度 及 針徑系數(shù)對 機器 整機振動性能的影響; (4) 大連交通大學(xué) 何衛(wèi)東教授主持的國家自然科學(xué)基金資助 的 項目《高承載能力高傳動效率高可靠性新型針擺行星傳動的研究》的科研成果《雙曲柄四環(huán)板針擺行星傳動》于2020 年 4 月通過鑒定; (5) 浙江大學(xué)呂方 教授 開發(fā) 了 一種新型的傳動機械 ——長幅外擺線針輪行星傳動減速機; (6) 大連鐵道學(xué)院張動生采用非線性有限元分析軟件 MSCMARC 建立了擺線輪與各受力齒接觸模型;首次對針齒 和 擺線輪齒面接觸進行靜態(tài)有限元分析,得出了擺線輪 和 針齒間的接觸狀態(tài); (7) 四川大學(xué)張流俊在首次應(yīng)用有限元法取代傳統(tǒng)的經(jīng)驗法進行擺線針輪減速 器 的結(jié)構(gòu)設(shè)計, 并提供了一個通用的擺線針輪減速機結(jié)構(gòu)設(shè)計計算軟件包。 (8) 大連鐵道學(xué)院關(guān)天民 和 萬朝燕對新型 擺線針輪 傳動進行理論及受力分析; (9) 大連鐵道學(xué)院關(guān)天民 教授 提出了一種較 為 準確的 針擺 輪行星傳動銷孔式輸出機構(gòu)的受力分析理論,利用 此 理論可以 得到 整個工作過程中輸出機構(gòu)和柱銷的受力情況; (10) 鞍山鋼鐵學(xué)院高興蚊 、 黃秋波對具有雙面支撐輸出機構(gòu) 以及 多齒差齒形擺線針輪行星傳動的齒廓 曲線 形狀和嚙合特性進行了理論分析。擺線針輪減速器的發(fā)展趨勢是 達到 更高的運動精度,更 高 的傳遞功率 和 更廣的傳動范圍。 自 20 世紀 90 年代 以 來 來,在工業(yè) 專用 機器人回轉(zhuǎn)裝置選擇中。擺線 輪 傳動作為一種比較 理 想的傳動形式應(yīng)用其中。如 日 本住友重機械工業(yè)株式會社研發(fā)成功的機器人用 R. v列, FA 系列 及 FT 系列產(chǎn)品均采用了 擺線針輪 傳動結(jié)構(gòu)形式,由于 采 用了最新的設(shè)計理 論 。從而產(chǎn)品 外型 美 觀大方、結(jié)構(gòu)合理、傳遞功率 得到提高 。 全套設(shè)計(圖紙)請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 近年來出現(xiàn)了數(shù)種 在 擺線針輪行星傳動 基礎(chǔ)上 的新型傳動型式,使其能夠 更好 適應(yīng)高 精度的運動傳遞 和 控制,用于機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動、精密機床等高精度擺線 輪 傳動技術(shù)的研究 ,其中常用的有以下幾種: (1). TWINSPFN 減速器 近來 由斯洛伐克的一家公司推出 ,這種軸承式減速器 不僅 能承受非常大的徑向力 而且還能承受 軸向力, 并且 使用壽命 和 傳動效率也有所提高。 (2) .RV 減速器。 RV 減速器是 近年來由 日本帝人公司推出的一種擺線傳動,是由第一級普通漸開線直齒輪減速器部分和第二級 針擺 輪減速器部分組合成的兩級行星傳動機構(gòu)。 (3) .三片擺線輪減速器,是 由 日本著名的住友重機械工業(yè)株式會社 推出的 產(chǎn)品,在 此傳動中采用了三片 相互 呈 0120 角 布置的擺線輪結(jié)構(gòu),增加了擺線輪 的數(shù)量 提高了傳動效率。 (4). Dojen 減速器由美國 Mectrol 公司生產(chǎn),傳動 機構(gòu) 采用 了 機芯式設(shè)計,每個針齒都 采用懸臂方式,在針齒另一端加工有錐度, 和 機殼上的錐 孔 相配合,能自動定心, 不僅能 保證順利裝配又 能 消除全部間隙。 (5). 擺線球齒減速器,是 一種 將外擺線、內(nèi)擺線輪結(jié)合起來的雙擺線減速器, 既 將針輪改為鋼球齒輪, 又將 兩擺線輪改為擺線溝槽, 因而 是擺線針輪減速器的一種變形。 FA 高精度減速器是當今世界上最新的傳動裝置,它具有體積?。畟鲃颖确秶螅畨勖L、稽度保持穩(wěn)定、效率高等一系列的優(yōu)點.由于它 與 機器人中常用的諧波傳動 相比 有較高 的疲勞強度、 大的 剛度和 長的 壽命。兩且回差耪度高,因此 FA 減速機在工業(yè) 專用 機器人傳動中正在得到越來越 廣泛的 的應(yīng)用:它還 廣泛用于 測量裝置 , 微型大傳動比減速裝置、辦公設(shè)備 、 擺線傳動裝置,智能住宅傳動裝置等機械系統(tǒng)中.由于在這些精密傳動中 , 通常傳遞的載荷不大,但要求傳動 精度高 ,傳遞運動準確 ,因而 對其傳動鏈的設(shè)計要求較高。 全套設(shè)計(圖紙)請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 2 擺線針輪行星傳動的簡介 擺線針輪的概念 本課題研究的是工業(yè)機器三自由度手臂采用擺線針輪行星輪傳動的第二和第三臂。擺線針輪行星傳動的齒廓是一種 KHV 行星傳動。 行星的齒廓不是線而是擺線。中心內(nèi)齒采用了針輪。 圖 行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)簡圖 行星齒輪減速機:主要傳動結(jié)構(gòu)為:行星輪,太陽輪,外齒圈。行星減速機因為結(jié)構(gòu)原因單級減速最小為 3,最大一般不超過 10,常見減速比為 : 10,減速機級數(shù)一般不超過 3,膽有大部分減速機比定制減速機有 4 級減速。相對其他減速機,行星減速機具有高剛性,高精度,高傳動比,高的扭矩 /體積比,終身免維修等特點。因為這些特點,行星減速機是安裝在步進電機和伺服電機上,用來降低轉(zhuǎn)速,提升扭矩,匹配慣量。 擺線針輪減速機的用 途,使用說明和注意事項 用途 擺線針輪減速機采用擺線針齒嚙合,行星式傳動原理,所以通常也叫行星擺線減速機,行星擺線針輪減速機可以廣泛應(yīng)用于石油、環(huán)保、化工、水泥、輸送、紡織、制藥、食品 、印刷、起重、礦山、冶金、建筑、發(fā)電等行業(yè),作為驅(qū)動或減速裝置其獨特的平穩(wěn)結(jié)果在許多情況下可以替代普通圓柱齒輪減速機及蝸輪蝸桿減速機,因此行星擺線針輪減速機在各個行業(yè)和領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,受到廣大用戶的普遍歡迎。 使用條件 ( 1) 擺線針輪減速機允許使用在連續(xù)工作的場合,同時允許正反兩個方向運 轉(zhuǎn)。 ( 2) 輸入軸的轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)數(shù)為 1500 轉(zhuǎn) /分,在輸入功率大于 千瓦時建議采用 960轉(zhuǎn) /分的 6 級電機配套使用。 ( 3) 臥式安裝擺線針輪減速機的工作位置均為水平位置。在安裝是最大的水平傾斜角一般小于 015 ,在超過 015 時應(yīng)采用其他措施保證潤滑充足和防止漏油。 ( 4) 擺線針輪減速機的輸出軸不能受較大的軸向力和徑向力,在有較大軸向力 和徑向力時須采取其他措施。 潤滑 ( 1) 臥式擺線減速機在正常情況下采用油池潤滑,油面高度保持在視油窗的中部即全套設(shè)計(圖紙)請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 可,在工作條件惡劣,環(huán)境溫度處于高溫時可采用循環(huán)潤滑。 ( 2) 擺線針輪減速機在常溫下一般選用 40?;?50#機械潤滑油,為了提高減速機的性能、延長擺線針輪減速機的使用壽命,建議采用 70?;?90#極壓齒輪油,在高溫情況下高溫情況下工作時也可應(yīng)重新考慮潤滑油。 ( 3) 立式安裝行星擺線針輪減速機要嚴防油泵斷油,一避免減速機的部件損壞。 ( 4) 加油時可旋開幾座上 部的通氣帽即可加油。放油時旋開機座下部的油塞,即可放出油污,該減速機出廠時內(nèi)部無潤滑油。 ( 5) 第一次加油運轉(zhuǎn) 100 小時應(yīng)跟換新油,以后再連續(xù)工作,每半年跟換一次,如果工作條件惡劣可適當宿短換油時間,實踐證明減速機的經(jīng)常換油對于延 長減速機的壽命有著重要作用,在使用過程中應(yīng)經(jīng)常補充潤滑油。 安裝 ( 1) 在擺線針輪減速機的輸出軸上安裝聯(lián)軸器、皮帶輪、鏈輪等連接件時不允許采用直接錘擊方式,因為減速機的輸出軸結(jié)構(gòu)不能承受軸向的錘擊力,可用軸端螺孔旋入螺釘壓入聯(lián)結(jié)件。 ( 2) 輸出軸輸入軸的軸徑選用 GB156879 配合。 ( 3) 減速機上的吊環(huán)螺釘只限起吊減速機。 ( 4) 在基礎(chǔ)上安裝減速機時應(yīng)校準減速機的安裝中心線標準你高,水平度及其相連部分的相關(guān)尺寸。校準裝動軸的同心度不應(yīng)超過聯(lián)軸器所允許的范圍。 ( 5) 減速機校準時可用鋼制墊塊或鑄鐵墊塊進行,墊塊在高度方面不超過三塊,膽減速機校準后應(yīng)換入平墊塊。 擺線針輪行星減速器的構(gòu)造 行星擺線針輪減速機全部傳動裝置可分為三部分:輸入部分、輸出部分、減速部分。在輸出軸上安裝有一錯位 018 的雙偏心套,在偏心套上安裝有兩個滾珠軸承,形成 H 結(jié)構(gòu),兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道,并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的真齒輪相嚙合,以組成少齒差嚙合減速機構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上講,擺線針輪行星傳動由四部分組成,即針輪、擺線行星輪、系桿 H 和輸出機構(gòu) W。 全套設(shè)計(圖紙)請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 擺線針輪行星減速器的結(jié)構(gòu)圖 齒廓曲線的形成及其嚙合原理 擺線行星輪的齒廓曲線為短幅外擺線的等距曲線,這種曲線的形成如圖 所示。圖中圓 1 稱為滾圓,半徑為 r1;圓 2 稱為 基圓,半徑為 r2。將滾圓 1 套在基圓 2 上并相對于基圓 2 作無滑動的純滾動,則滾圓 1 上的 P 在基圓 2 上所形成的軌跡 ec 為一條外擺線。而在滾圓外與滾圓相固連的一點 M 在基圓上所描述的軌跡 39。ec 則稱為短幅外擺線。 圖 齒輪齒廓齒廓的嚙合原理 上述兩圓純滾動所產(chǎn)生的短幅外擺線 39。ec 是從屬于圓 2 的,而 M 點則是從屬于圓 1 上的點;如果將 39。ec 和 M 分別作為圓 2 與圓 1 上的齒廓,那么可將圓 圓 1 作為保持純滾動的兩個節(jié)圓,而用 39。ec 曲線和 M 兩齒廓的嚙合運動來實現(xiàn)兩輪的定傳動比傳動。但是由于全套設(shè)計(圖紙)請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 與 39。ec 曲線相嚙合的是圓 1 上的 M 點,而實際齒廓不可能做成一點,所以要實現(xiàn)兩齒廓的嚙合傳動,可以以 M 點位圓心,以 r2 為半徑的小圓柱針銷代替 M 點作為圓 1 上 的齒廓相應(yīng)與之嚙合的圓 2 上的齒廓將是上述短幅外擺線的等距曲線 幅外擺線的等距曲線作為行星 2 的齒廓,一針銷作為固定中心內(nèi)齒廓 1 的針齒而形成的一種行星傳動裝置。 當輸入軸帶著
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