【正文】 對(duì)于雙波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng)，當(dāng)波發(fā)生器順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 1/8 周時(shí)，柔輪齒 與剛輪齒就由原來(lái)的嚙入狀態(tài)而成嚙合狀態(tài)，而原來(lái)脫開(kāi)狀態(tài)就成為嚙入狀態(tài)。 波發(fā)生器在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生連續(xù)的彈性變形，此時(shí)波發(fā)生器的 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就使柔輪齒的嚙入 — 嚙合 — 嚙出 — 脫開(kāi)這四種狀態(tài)循環(huán)往復(fù)不斷地改 變各自原來(lái)的嚙合狀態(tài)。此時(shí)柔輪由原來(lái)的圓形而變成橢圓形，橢圓長(zhǎng)軸兩端的柔輪與之配合的剛輪 齒則處于完全嚙合狀態(tài)，即柔輪的外齒與剛輪的內(nèi)齒沿齒高嚙合。一般波數(shù) n 可寫成： n=Z2一 Z1 式中： Z2— 剛輪齒數(shù) Z1— 柔輪齒數(shù) 對(duì)于剛輪固定的諧波傳動(dòng)的減速比 i 為： i ??? Z1 Z 2 ??Z1 圖 諧波減 速器原理圖 當(dāng)波發(fā)生器為主動(dòng)時(shí)，凸輪在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，就近使柔輪及薄壁軸承發(fā)生變形 （可控 的彈性變形），這時(shí)柔輪的齒就在變形的過(guò)程 中進(jìn)入（嚙合）或退出（嚙 離）剛輪的齒間，在波發(fā)生器的長(zhǎng)軸處處于完全嚙合，而短軸方向的齒就處在完 全的脫開(kāi)。波發(fā)生器的徑向 最大尺寸稍大于柔輪內(nèi)孔直徑，裝配時(shí)把它放人柔輪內(nèi)孔，使柔輪齒圈段變?yōu)闄E 圓形，并使橢圓長(zhǎng)軸處兩點(diǎn) 的輪齒和剛輪相嚙合，而短軸處的輪齒脫開(kāi)，若發(fā)生 器旋轉(zhuǎn)，則柔輪和剛輪嚙合區(qū)也隨著變化，輪齒依次助進(jìn)人嚙合和脫離。 多滾輪式： 柔輪變形全周被積極控制，承載能力較高，多用于不宜采用偏心盤式或凸輪 式波發(fā)生器的特大型傳動(dòng)。雙波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)型式主要有滾輪式、凸輪式、偏心盤式和 行星式，如圖 所示。 3．筒形銷軸聯(lián)接式： 軸向尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但載荷沿齒寬分布不均勻。 1．筒形底端聯(lián)接式： 29 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機(jī)器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，聯(lián)接方便，制造容易，剛性較大，應(yīng)用較普遍。 圖 諧波減速器主要組成部分 柔輪常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式 柔輪的結(jié)構(gòu)型式與諧波傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)類型選擇有關(guān)。廣泛應(yīng)用于航天、航空、航海、艦船、軍工、數(shù)控機(jī)床、加 工中心、機(jī)器人、機(jī)械臂、假肢、紡織機(jī)械、化纖機(jī)械、化工機(jī)械、石油機(jī)械、 冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、輕工機(jī)械、食品機(jī)械、印刷噴繪機(jī)械、紙箱包裝機(jī)械、橡 塑機(jī)械、能源機(jī)械、節(jié)能設(shè)備、農(nóng)林牧漁機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備、通訊設(shè)備、電子產(chǎn)品 制造設(shè)備、雷達(dá)設(shè)備、衛(wèi)星地面接收設(shè)備、氣象設(shè)備、真空制造設(shè)備、半導(dǎo)體制 造設(shè)備、玻璃制 造設(shè)備、晶體制造設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備、建材機(jī)械、電動(dòng)工具、 自動(dòng)焊接設(shè)備、電纜制造設(shè)備、電動(dòng)閥門、高級(jí)儀器儀表、計(jì)量?jī)x器、分析儀器、 電工工具、光學(xué)制造設(shè)備、核設(shè)施、高能物理實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備、空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)研究 設(shè)備等行業(yè) 。這一切將有益于進(jìn)一步推動(dòng)諧波傳 動(dòng)在我國(guó)的發(fā)展及應(yīng)用。目前正在研制中。并與機(jī)械工業(yè)部洛陽(yáng)軸承廠聯(lián)合研制為通用諧波減速器用的 標(biāo)準(zhǔn)化柔性軸承系列。近年來(lái)，隨著四化 建設(shè)需要，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門需要應(yīng)用這項(xiàng)新型傳動(dòng)技術(shù)越來(lái)越普遍，諧波傳動(dòng)技 術(shù)在我國(guó)有了較快的發(fā)展。 我國(guó)自一九六一年開(kāi)始從事了這項(xiàng)技術(shù)的研究。 據(jù)資料介紹，美國(guó)有大量研究中心從事諧波傳動(dòng)的研制工作，如國(guó)家航空、 宇航局，空軍，陸軍、海軍研究中心，尤其是著名的美國(guó)聯(lián)合制鞋機(jī)械公司（簡(jiǎn) 稱 ）等。諧波傳 動(dòng)時(shí)間里在薄殼彈性變形理論基礎(chǔ)上的一種新型傳動(dòng)，它的出現(xiàn)被認(rèn)為是機(jī)械傳 動(dòng)中的重大革命，諧波傳動(dòng)的發(fā)展必將推動(dòng)許多工業(yè)產(chǎn)品的革新和革命。一九六一年開(kāi)始介紹到 我國(guó)。 T 由計(jì)算公式 ???????????????式中 W 為抗扭截面系數(shù) 3 3 3 3 ?d bt(d ??t) ?18 6??(18 ??) W ???????????????????????????????????????????????? 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機(jī)器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章 諧波減速器 諧波減速器的發(fā)展 諧波傳動(dòng)的出現(xiàn)是隨著五十年代空間科學(xué)，宇航尖端技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。 （驅(qū)動(dòng)小臂旋轉(zhuǎn)處的軸） （ 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)如圖 所示，此軸主要承受扭矩，由電機(jī)參數(shù)可查出扭矩 T T＝ 圖 小臂手部旋轉(zhuǎn)軸 （ 4） 強(qiáng)度校核 經(jīng)分析可知，軸上有鍵槽處為危險(xiǎn)截面，以直徑較小的軸處來(lái)校核強(qiáng)度。 計(jì)算 FVa 和 FVb ： 2Ft1 ??FVa ??FVb Ft1 ??21 ??FVb ??66 ??Ft1 ??87 解得： FVa ?? FV 2 ?? 畫出剪力 Fs、彎矩 MH 圖，如圖 （ c）、 （ d） 圖 剪力彎矩圖 （ 2） 由第三強(qiáng)度理論進(jìn)行彎扭合成校核 由彎矩圖 M 可知由彎矩圖可知， ab 段為危險(xiǎn)截面，對(duì) ab 段截面進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì) 算。 圖 手腕仰擺軸 （ 2）受力分析，畫出彎矩、扭矩圖 將此軸簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，如圖 （ a）所示 圖 彎矩圖 25 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機(jī)器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由于腕部轉(zhuǎn)矩很小，因此忽略腕部對(duì)此軸的轉(zhuǎn)矩和力。 （手腕仰擺處軸） （ 1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)如圖 所示，選取圓錐滾子軸承支撐 ,為便于軸承的裝配 ,取裝軸承處 的直徑 d1=47mm。如圖 （ h） 扭矩 T 如圖 （ i）所示 圖 總彎矩圖 （ 3）．由第三強(qiáng)度理論進(jìn)行彎扭合成校核 由彎矩圖 M 可知 e 處為危險(xiǎn)截面，對(duì) e 截面進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算 。水平方 ??Fa1 ?? ， 圖 水平方向受力分析圖 計(jì)算分析得軸各截面所受得剪切力和彎 矩，分別畫出水平方向受剪力 Fs 圖和彎 矩 MH 圖，如圖 （ c）和圖 （ d）所示。材料選 45 鋼。取圓錐齒輪得機(jī)械效率為 ， 鏈傳動(dòng)的機(jī)械效率為 ，由于機(jī)械磨損，取機(jī)械效率為 。 20 2 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機(jī)器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由公式 ? ca ? ? 2 ? 4? 2 ? M 2 ? W ?T 2 由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱 循環(huán)應(yīng)力取 ????1， W 為抗彎截面系數(shù)，由抗彎截面系數(shù) 32 由軸的常用力學(xué)性能表查得 ????1 ????170 ~ 217 所以由計(jì)算可知 ??ca ??????1 ??，滿足強(qiáng) 度要求。結(jié)構(gòu)如圖 ： o o [ 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 17 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機(jī)器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 圓錐齒輪軸 （ 2）．按彎扭合成 強(qiáng)度條件計(jì)算 一、圓錐齒輪受力分析及計(jì)算扭矩 T1＝ 9550 P nm ??9550 ? ?? 切向力 Ft ? ? 2T1 dm1 ? 2 ?? o ??2545N o F ??Ft tan????2545??tan 20 ? ?? （壓力角 ????20 ） 徑向力 Fr1 ??F cos??1?? N ? 軸向力 Fa1 ??F sin?1 Ft ?? 法向力 Fn ? cos? ?? 二、計(jì)算彎矩扭矩圖 由于軸承為圓錐滾子軸承，在受力分析時(shí)將軸簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁， 豎直方向受力分析如圖 （ a） 分別計(jì)算 Fb 和 Fc Fr ??Fb ??Fc 2 F d M ????????? Nm 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 18 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機(jī)器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) M a ?? ?? 解得 Fc ?? Fb ?? 分析畫出豎直方向所受剪切力 Fs 和彎矩 Mv 圖 ,如圖 （ b）、（ c） 圖 豎直方向所受剪切力和彎矩圖 水平方向受力分析：受力圖如圖 （ d） 計(jì)算 FHb 解得 和 Fhc Fr ??FHb ??FHc 32Fr ???48FHc FHb ?? FHc ??? 分析畫出水平方向所受剪切力 FHs 和彎矩 MH 圖 ,如圖 ）、（ f） 19 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機(jī)器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由公式 M ? M 2 H ? 圖 水平方向所受剪切力和彎矩圖 MV 計(jì)算總彎矩 M，并畫出總彎矩圖 M。 軸的強(qiáng)度校核 圓錐齒輪軸的強(qiáng)度校核 （ 1）．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知軸傳遞的功率 P=,轉(zhuǎn)速為 ,根據(jù)軸的受力分析選取圓錐滾 子軸 承 ,為便于軸承的裝配 ,取裝軸承處的直徑 d1=47mm,圓錐齒輪分度圓直徑 d1＝ 40 。 本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 ,采用了深溝球滾子軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承。 該類軸 承裝有圓臺(tái)形滾子（大端為球面），滾子由滾 道圈（軸圈、座圈）擋邊準(zhǔn) 確引導(dǎo) 設(shè)計(jì)上使得軸圈和座圈滾道面以及滾子滾動(dòng)面 的各圓錐面的頂點(diǎn)相交于 軸承中 心線上的一點(diǎn) ，單向軸承可承受單向軸向負(fù)荷 ，雙向軸承可承受雙向軸 向負(fù)荷 ，雙向軸承將中圈與軸配合，但由 于采用間隙 配合，因此必須用軸套等 使中圈軸向定位 主要適用的保持架：銅合金切制保持架。圓柱滾子采用凸 面加工，因此滾子與滾道面之間的壓力分布均勻 ,可承受單向軸向負(fù)荷 ,軸向負(fù) 荷能力大，軸向剛性也強(qiáng)。 由帶滾道的墊圈形滾道圈與球和保持架組件構(gòu)成 ,與軸配合的滾道圈稱做軸圈， 與外殼配合的滾道圈稱做座圈。 該類軸承在球面滾道外圈與雙滾道內(nèi)圈之間裝有球面滾子，按內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不 同，分為 R、 RH、 RHA 和 SR 四種型式 ,由于外圈滾道的圓弧中心與軸承中心一致， 具 有調(diào)心性 能，因此可 自動(dòng)調(diào)整 因軸或外 殼的撓曲或 不同心引 起的軸心不 正 , 可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷。 可 承受徑向 負(fù)荷與雙向 軸向負(fù)荷 ,單個(gè)軸承可代替正面組合或背面組合的角接 觸 球軸承 , 適用于承 受純軸向負(fù) 荷或軸向 負(fù)荷成份較 大的合成 負(fù)荷 ,該 類軸承 承受任 何方向的軸向負(fù)荷時(shí)都能形成其中的一個(gè)接觸 角（α），因此套圈與球總 在任一接觸線上的兩面三刀點(diǎn)接觸 ,主要適用的保持架：銅合金切制保持架 . 由于外圈滾道面呈球面，具有調(diào)心性能，因此可自動(dòng)調(diào)整因軸或外殼的撓曲或不 同 心引起的軸心不正 ,圓錐孔軸承通過(guò)使用緊固件可方便地安裝在軸上 . 圓柱滾子與滾道呈線接觸，徑向負(fù)荷能力大，即適用于承受重負(fù)荷與沖擊負(fù) 荷，大多用于機(jī)床主軸 主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架（ Z 形）、銅合金切 制保持架、銷式保持架、合成樹(shù)脂成形保持架。和 40176。 套圈與球之間有接觸角，標(biāo)準(zhǔn)的接觸角為 15176。 根據(jù)手冊(cè)查閱，選擇 GB1085589 型內(nèi)導(dǎo)式滾柱式齒形鏈，基本參數(shù)和主要 要求尺寸，選擇鏈的型號(hào)為 CL06 單排，節(jié)距 p＝ 。內(nèi)導(dǎo)板可以較為精確的 把鏈定位于適當(dāng)?shù)奈恢?，所以?dǎo)向性好，工作可靠，適用于高速及重載傳動(dòng)，外 導(dǎo)板齒形鏈，沒(méi)有開(kāi)導(dǎo)向槽，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)向性差，外導(dǎo)板容易在銷軸連結(jié)處出 現(xiàn)松動(dòng)。無(wú)級(jí)變速鏈由于其高強(qiáng)度、低噪音、耐磨損、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)級(jí)變速的 應(yīng)用中正越來(lái)越多地?cái)U(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。 無(wú)級(jí)變速鏈包括滑片鏈、擺銷鏈、滾柱鏈、套環(huán)鏈等四個(gè)種類，其中以滑片 式無(wú)級(jí)變速鏈?zhǔn)褂幂^為廣泛，應(yīng)用在各種型式的鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器內(nèi)。用于高速、低 噪聲等工 況，按導(dǎo)向形式分內(nèi)導(dǎo)式和外導(dǎo)式，按接觸方式分內(nèi)接觸式和外接觸式 兩種。由于鑄件疲勞壽命較短，這種鏈條逐漸 地被重載彎板滾子鏈取代。加上特殊附件，也可作輸送鏈用。銷合鏈鏈節(jié)由可鍛鑄鐵鑄成并用銷軸連 接起來(lái)，沒(méi)有內(nèi)外鏈節(jié)之分，易于拆裝。由于這種鏈條工作于重載工況下，多為大節(jié)距鏈。節(jié)距從 ～ 101. 60mm 不等，傳動(dòng)鏈加上不同的附件可作為輸送鏈用，并 且這種傳動(dòng)鏈正越 來(lái)越多地被運(yùn)用在輸送設(shè)備上。傳動(dòng)用雙節(jié)距滾子鏈鏈板多為 ∞形，應(yīng)用在中小載荷、中 低速和中心距較大的傳動(dòng)裝置中。用在發(fā)動(dòng)機(jī)里，又派生出摩托車傳動(dòng)