圓形活齒行星齒輪減速器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 06:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 形的齒輪與給定針輪的基本嚙合方程。為系統(tǒng)、精確地研究這類傳動(dòng)奠定了基礎(chǔ)。齒輪與針輪的基本嚙合方程建立坐標(biāo)系如圖 所示，為固定坐標(biāo)系，為與齒輪固連的轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)系，兩坐標(biāo)原點(diǎn)與重合。為與針輪固連的轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)在固定坐標(biāo)系軸上，齒輪中心與針輪中心的距離為。設(shè)齒輪1的齒廓曲線L的方程為 （3—1）式中—齒廓曲線自變參數(shù)。齒廓曲線L的起點(diǎn)在軸上，曲線是光滑的，存在連續(xù)的一階導(dǎo)數(shù)，切線斜率為 （3—2）齒輪齒廓的位置由確定，為齒輪齒廓曲線起始點(diǎn)位置角，即軸與軸的夾角。針輪針齒中心為，在軸上，針齒廓半徑為，針齒中心圓半徑為，針齒中心位置角為，即軸與軸的夾角。齒輪齒廓與針輪齒廓在接觸區(qū)域內(nèi)滿足處處相切接觸。如果在圖示位置時(shí)輪齒與針齒嚙合，則嚙合點(diǎn)的公法線為的延長(zhǎng)線，此公法線與軸相交于點(diǎn)—節(jié)點(diǎn)，與軸交與點(diǎn)。嚙合點(diǎn)法線角為，嚙合點(diǎn)公法線與軸所夾的銳角為。連接與兩點(diǎn)，令： （3—3）在中有 （3—4）因?yàn)楫?dāng)針齒與針輪嚙合時(shí)，針齒中心在坐標(biāo)系中的軌跡是齒輪齒廓曲線L的等距曲線l。l在坐標(biāo)中的方程為： （3—5） （3—6） （3—7）與軸的夾角 （3—9）因?yàn)樗? （3—9）上式為任意齒形的齒輪與針輪的基本嚙合方程。由上述基本嚙合方程可推導(dǎo)出輪齒與針齒嚙合時(shí)，位置角、和嚙合位置參數(shù)的關(guān)系式：（3—10）設(shè)式（3—10）的函數(shù)關(guān)系為 （3—11） （3—12）則+（3—13）嚙合點(diǎn)法線角 （3—14）嚙合節(jié)點(diǎn)到齒輪中心的距離 （3—15）瞬時(shí)傳動(dòng)比 （3—16）聯(lián)立式（3—1）～（3—16）得 （3—17）根據(jù)嚙合原理導(dǎo)出內(nèi)齒圈齒廓曲線方程為 （3—18）式中—針齒數(shù)目；—內(nèi)齒圈擺線輪齒數(shù)；—變幅系數(shù)；—針齒中心圓半徑； —偏心距； 文中提出的針齒傳動(dòng)基本嚙合方程具有普遍意義。它確定了任意齒形的輪齒與針齒嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)位置、節(jié)點(diǎn)位置及兩共軛齒廓相互位置關(guān)系。擺線針齒無隙嚙合方程是上述基本方程的一個(gè)特例。一般地，經(jīng)修形或有誤差的擺線針齒傳動(dòng)，其嚙合節(jié)點(diǎn)及瞬時(shí)傳動(dòng)比都是變化的。 性能特點(diǎn)分析圓形活齒少齒齒差傳動(dòng)除了具有其他少齒差傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕等以外，本身還存在獨(dú)自的一些特點(diǎn)： 在結(jié)構(gòu)方面由于將一般少齒差傳動(dòng)中的輸出機(jī)構(gòu)與輪齒部分合并為一，因此可獲得行星齒輪傳動(dòng)中最簡(jiǎn)單的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。 在工藝方面齒圈的齒形可在插齒機(jī)上加工切制，改裝磨頭后可進(jìn)行磨削，從而解決內(nèi)齒輪硬齒面的精加工問題。至于其它零件多為圓柱狀，皆可在通用機(jī)床上加工，故此，這種傳動(dòng)的工藝性能是很好的。 在運(yùn)轉(zhuǎn)性能方面這種傳動(dòng)除與其他少齒差傳動(dòng)一樣具有多齒同時(shí)嚙合的優(yōu)點(diǎn)外，由于此時(shí)套筒為活齒，它與作為輸出元件的柱銷以及內(nèi)外齒圈的相應(yīng)輪齒同時(shí)嚙合，如果適當(dāng)選擇設(shè)計(jì)參數(shù)與結(jié)構(gòu)，則可實(shí)現(xiàn)使所有嚙合副在受載傳動(dòng)過程中均處于凸凹接觸的內(nèi)嚙合狀態(tài)下，這樣，輪齒可以承受很大的載荷而產(chǎn)生的應(yīng)力卻很小，另外此時(shí)各嚙合受載元件皆作滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且彼此的曲率半徑相差不大，這容易形成油膜，潤(rùn)滑條件好，可獲得較高的傳動(dòng)效率。與輸入軸盤固結(jié)的各柱銷沿軸向兩端支撐，中間尚可通過間隔環(huán)增強(qiáng)各柱銷的支撐與均載作用，這樣柱銷的強(qiáng)度與剛度都較大，而且軸向尺寸的自由選取范圍也大，因此可通過增大輪齒寬度來提高傳遞功率，并能在優(yōu)化設(shè)計(jì)中使整個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的徑向尺寸和軸向尺寸合理匹配。所以，這種傳動(dòng)形式具有潤(rùn)滑好、高效、承載力大、能傳遞大功率等優(yōu)點(diǎn)。由于這種傳動(dòng)中各零件受載皆處于內(nèi)嚙合狀態(tài)，產(chǎn)生的應(yīng)力小，因而有可能采用普通鋼材，甚至粉末冶金或工程塑料來制造。加工方便，使整個(gè)傳動(dòng)裝置的價(jià)格更為低廉。綜上所述可以看出，套筒活齒少齒差傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高，傳遞大功率、大速比，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工藝性好及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的新型傳動(dòng)。 與其他行星齒輪傳動(dòng)比較簡(jiǎn)述在使用工況要求及其它性能基本相同的情況下：、最有代表性的擺線減速機(jī)相比較，套筒活齒少齒差傳動(dòng)有明顯的優(yōu)越性，這主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，齒形加工無需專用機(jī)床，輪齒嚙合及轉(zhuǎn)臂軸承的承載能力顯著提高，從而能傳遞更大的功率。，雖然結(jié)構(gòu)與性能基本相同，但套筒活齒少齒差傳動(dòng)能夠?qū)⑵渌鼈鲃?dòng)中受載元件嚙合時(shí)存在的往復(fù)滑動(dòng)變換為轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改善了潤(rùn)滑條件，提高效率，同時(shí)整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)與加工工藝更為簡(jiǎn)化。－H型行星齒輪傳動(dòng)相比較，2K－H型行星傳動(dòng)除了結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜外，單級(jí)傳動(dòng)的速比范圍一般僅為i=3～7，傳遞較大速比時(shí)需要2～3級(jí)傳動(dòng)串聯(lián)，另外，其內(nèi)齒輪齒形由于精加工困難，而通常只作表面硬化處理或采用軟齒面，因而這就限制了承載能力的提高。相比之下，套筒活齒少齒差傳動(dòng)，由于傳遞速比大，采用單級(jí)傳動(dòng)即能代替二級(jí)2K－H型行星傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)可大大簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)多齒嚙合也無需考慮均載問題，而且所有受載嚙合傳動(dòng)元件（包括內(nèi)齒圈）皆可制成硬齒面，因此，它具有明顯的先進(jìn)性。行星齒輪傳動(dòng)與其他齒輪傳動(dòng)相比較，由于具有體積小、承載能力大、高效、緊湊等一系列優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為機(jī)械傳動(dòng)更新?lián)Q代的一種先進(jìn)的傳動(dòng)型式而受到普遍的重視和廣泛的應(yīng)用，此中少齒差行星傳動(dòng)因其適應(yīng)生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化的更高需求，故發(fā)展尤為迅速。然而現(xiàn)有的各類少齒差傳動(dòng)存在的問題主要是傳動(dòng)功率受限制，而且結(jié)構(gòu)性能尚有待進(jìn)一步改善，因此，研制開發(fā)套筒活齒少齒差傳動(dòng)等新的傳動(dòng)形式以滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，是一項(xiàng)急待開展、而又很有意義的工作。4 圓形活齒行星傳動(dòng)的參數(shù)選擇和幾何計(jì)算 圓形活齒行星傳動(dòng)的參數(shù)選擇 針齒中心圓半徑針輪的針齒中心圓半徑?jīng)Q定著整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸和承載能力，由擺線輪和針輪間的接觸強(qiáng)度條件式≥524確定。 傳動(dòng)比和齒數(shù)、 傳動(dòng)比為已知，由于少齒差行星傳動(dòng)＝，并且內(nèi)齒圈齒數(shù)比針齒數(shù)多一個(gè)，所以＝1，傳動(dòng)比公式＝，即：＝28 ＝+1＝29 （4—1） 短幅系數(shù)短幅系數(shù)的選擇直接影響擺線輪的齒廓形狀和承載能力，并與輸出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)密切相關(guān)。理論上，當(dāng)短幅系數(shù)在0～1之間均可，但實(shí)踐證明，～。這時(shí)候擺線齒廓的承載能力較高，輸出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也比較合理。根據(jù)系列化的設(shè)計(jì)要求，～。根據(jù)表4—1選得＝。表4—1 短幅系數(shù)取值范圍擺線輪齒數(shù)≤1113～2325～3537～5961～87短幅系數(shù)～～～～～ 針徑系數(shù) 針輪上相鄰兩針齒中心之間的弦長(zhǎng)與針齒套直徑的比值稱為針徑系數(shù)。顯然針徑系數(shù)的大小表明針齒在針輪上分布的密集程度，有 （4—2）由上式可知，當(dāng)＝1時(shí)，表明針齒在針輪半徑的圓周布滿，相鄰針齒間沒有間隔，甚至發(fā)生干涉，針齒殼的強(qiáng)度也受到極大的削弱。為了避免針刺相碰和保證針齒與針齒殼的強(qiáng)度，可取14，取＝～，～。根據(jù)表4—2選得＝表4—2 針齒系數(shù)取值范圍針齒數(shù)目12
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