【正文】 進(jìn)行齒數(shù)計(jì)算、齒形分析、效率計(jì)算、強(qiáng)度驗(yàn)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繪制減速器裝配圖及零件圖。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 擺線輪減速器傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)方法第二章 擺線針輪減速器傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)方法 擺線針輪減速器的傳動(dòng)原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 擺線針輪行星傳動(dòng)的傳動(dòng)原理圖所示為擺線針輪行星傳動(dòng)示意圖。運(yùn)動(dòng)由系桿H輸入，通過(guò)W機(jī)構(gòu)由V軸輸出。兩者的區(qū)別在于：擺線針輪傳動(dòng)中，行星輪的齒廓曲線不是漸開(kāi)線，而是變態(tài)擺線，中心內(nèi)齒采用了針齒，以稱針輪，擺線針輪傳動(dòng)因此而得名。 擺線針輪減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 它主要由四部分組成：（1） 行星架H，又稱轉(zhuǎn)臂，由輸入軸10和偏心輪9組成，偏心輪在兩個(gè)偏心方向互成。近幾年來(lái),優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)常將偏心套與軸承做成一個(gè)整體,稱為整體式雙偏心軸承。(4)輸出機(jī)構(gòu)W, 與漸開(kāi)線少齒差行星齒輪傳動(dòng)一樣,通常采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)。所謂圓的內(nèi)域是指圓弧線包容的內(nèi)部范圍,而圓的外域是包容區(qū)域以外的范圍。外切外擺線:滾圓在基圓外域與基圓外切形成的外擺線(此時(shí)基圓也在滾圓的外域)。短幅外擺線:外切外擺線形成過(guò)程中,滾圓內(nèi)域上與滾圓相對(duì)固定的某點(diǎn)的軌跡。長(zhǎng)幅外擺線:與短幅外擺線相反,對(duì)外切外擺線而言相對(duì)固定的某點(diǎn)在滾圓的外域。短幅外擺線與長(zhǎng)幅外擺線通稱為變幅外擺線。外切外擺線的變幅系數(shù)定義為擺桿長(zhǎng)度與滾圓半徑的比值。 （——1）式中　——變幅系數(shù)。 （——2）式中　K1———變幅系數(shù)r2′———內(nèi)切外擺線滾圓半徑A———內(nèi)切外擺線擺桿長(zhǎng)度根據(jù)變幅系數(shù)K1值的不同范圍,將外擺線劃分為3類:短幅外擺線0K11。長(zhǎng)幅外擺線K11。這個(gè)等同的條件是,內(nèi)切外擺線滾圓與基圓的中心距等于外切外擺線的擺桿長(zhǎng)度a,相應(yīng)地外切外擺線滾圓與基圓的中心距等于內(nèi)切外擺線的擺桿長(zhǎng)度A。它們的參數(shù)關(guān)系參看圖3－3。根據(jù)等同條件,中心距A=r1+r2。內(nèi)切外擺線的基圓半徑為 兩種外擺線的參數(shù)換算關(guān)系歸納如表2－1表2－1參 數(shù) 名 稱主 要 參 數(shù) 代 號(hào)變幅外切外擺線變幅內(nèi)切外擺線基圓半徑滾圓半徑滾圓與基圓中心距Aa擺桿長(zhǎng)度aA根據(jù)上述結(jié)果,很容易推導(dǎo)出等同的兩種外擺線基圓半徑的相互關(guān)系為 （——3）短幅外擺線以基圓圓心為原點(diǎn),以兩種外擺線的中心距和短幅系數(shù)為已知參數(shù),以滾圓轉(zhuǎn)角為變量的參數(shù)方程建立如下：在以后的敘述中將滾圓轉(zhuǎn)角律記為,并稱之為相位角。若令上兩式中的K1=1,即可得標(biāo)準(zhǔn)外擺線的參數(shù)方程。對(duì)于內(nèi)切外擺線,式中的A=r2′,A=r2′r1′。當(dāng)動(dòng)圓繞基圓順時(shí)針?lè)较蜃骷儩L動(dòng)時(shí)，每滾過(guò)動(dòng)圓的周長(zhǎng)2時(shí)，動(dòng)圓上的一點(diǎn)B在基圓上就形成一整條外擺線。圖24 擺線輪參數(shù)方程圖則擺線輪的直角坐標(biāo)參數(shù)方程式如下： （——11）實(shí)際齒廓方程 （——12）——針齒中心圓半徑 ——針齒套外圓半徑 ——轉(zhuǎn)臂相對(duì)某一中心矢徑的轉(zhuǎn)角，即嚙合相位角（） ——針齒數(shù)目 擺線輪齒廓曲率半徑 變幅外擺線曲率半徑參數(shù)方程的一般表達(dá)式為 （——13）式中　———變幅外擺線的曲率半徑———x對(duì)的一階導(dǎo)數(shù), ———y對(duì)的一階導(dǎo)數(shù), 　　　———x對(duì)的二階導(dǎo)數(shù), 　 ———y對(duì)的二階導(dǎo)數(shù), 將式(——4)和式(——5)中x和y分別對(duì)取一階和二階導(dǎo)數(shù)后代入的表達(dá)式得 （——14）以K1=——14),得標(biāo)準(zhǔn)外擺線的曲率半徑為=[4A以K1——14)進(jìn)行運(yùn)算表明,0,故長(zhǎng)幅外擺線也永遠(yuǎn)呈外凸形狀,故它也不適合于用作傳動(dòng)曲線。擺線輪實(shí)際齒廓曲線的曲率半徑為＝+ （——15）對(duì)于外凸的理論齒廓（0），當(dāng)時(shí)，理論齒廓在該處的等距曲線就不能實(shí)現(xiàn)，這種情況稱為擺線齒廓的“頂切”，嚴(yán)重的頂切會(huì)破壞連續(xù)平穩(wěn)的嚙合，顯然是不允許的。擺線輪是否發(fā)生頂切，不僅取決于理論外凸齒廓的最小曲率半徑，而且與針齒齒形半徑（帶針齒套的為套的半徑）有關(guān)。輸出機(jī)構(gòu)柱銷對(duì)擺線輪的作用力，轉(zhuǎn)臂軸承對(duì)擺線輪作用力。對(duì)第i對(duì)輪齒嚙合點(diǎn)法線方向的初始側(cè)隙可按下式表計(jì)算：（—1）式中，為第i個(gè)針齒相對(duì)轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角，為短幅系數(shù)。從到的初始側(cè)隙分布曲線如圖2—7所示圖2—7 與的分布曲線 設(shè)傳遞載荷時(shí)，對(duì)擺線輪所加的力矩為，在的作用下由于擺線輪與針齒輪的接觸變形W及針齒銷的彎曲變形f，擺線輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角，若擺線輪體、安裝針齒銷的針齒殼和轉(zhuǎn)臂的變形影響較小，可以忽略不計(jì)，則在擺線輪各嚙合點(diǎn)公法線方向的總變形W+f或在待嚙合點(diǎn)法線方向的位移為 （i=1，2，……）式中 ——加載后，由于傳力零件變形所引起的擺線輪的轉(zhuǎn)角； ——第i個(gè)齒嚙合點(diǎn)公法線或待嚙合點(diǎn)的法線至擺線輪中心的距離——擺線輪節(jié)圓半徑 ——第i個(gè)齒嚙合點(diǎn)的公法線或待嚙合點(diǎn)的法線與轉(zhuǎn)臂之間的夾角。由于這一假設(shè)科學(xué)考慮了初始側(cè)隙及受力零件彈性變形的影響，已被實(shí)踐證明有足夠的準(zhǔn)確性。設(shè)擺線輪上的轉(zhuǎn)矩為由i＝m至i=n的個(gè)齒傳遞，由力矩平衡條件可得 得最大所受力（N）為＝ T——輸出軸上作用的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)針齒銷為兩支點(diǎn)時(shí)，當(dāng)針齒銷為三支點(diǎn)時(shí)，（套）作用于擺線輪上的力若柱銷孔與柱銷套之間沒(méi)有間隙，根據(jù)理論推導(dǎo)，各柱銷對(duì)擺線輪作用力總和為式中，——輸出機(jī)構(gòu)柱銷數(shù)目 判斷同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩的柱銷數(shù)目 考慮到分配不均勻，設(shè)每片擺線輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為，（T——為擺線輪上輸出轉(zhuǎn)矩）傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，＝處力臂最大，必先接觸，受力最大，彈性變形也最大，設(shè)處于某任意位置的柱銷受力后彈性變形為，則因變形與力臂成正比，可得下述關(guān)系： ，又因 故 柱銷是否傳遞轉(zhuǎn)矩應(yīng)按下述原則判定：如果，則此處柱銷不可能傳遞轉(zhuǎn)矩；如果，則此處柱銷傳遞轉(zhuǎn)矩。設(shè)最大受力為，按上述原則可得由擺線輪力矩平衡條件，整理得 轉(zhuǎn)臂軸承的作用力轉(zhuǎn)臂軸承對(duì)擺線輪的作用力必須與嚙合的作用力及輸出機(jī)構(gòu)柱銷數(shù)目的作用力平衡。熱處理硬度常取58～62HRC。根據(jù)赫茲公式，齒面接觸強(qiáng)度按下式計(jì)算式中 －針齒與擺線輪嚙合的作用力， －當(dāng)量彈性模量，因擺線輪與針齒為軸承鋼，＝－擺線輪寬度，＝（～），－當(dāng)量曲率半徑。因此，要進(jìn)行針齒銷的風(fēng)度計(jì)算，即校核其轉(zhuǎn)角值。 針齒中心圓直徑390mm時(shí)，通常采用二支點(diǎn)的針齒；時(shí)，為提高針齒銷的彎曲應(yīng)力及剛度，改善銷、套之間的潤(rùn)滑，采用兩支點(diǎn)針齒。650mm時(shí)，可選用帶外座圈的單列向心短圓柱滾子軸承。 輸出機(jī)構(gòu)柱銷強(qiáng)度計(jì)算 輸出機(jī)構(gòu)柱銷的受力情況（），相當(dāng)一懸臂梁，在作用下，柱銷的彎曲應(yīng)力為設(shè)計(jì)時(shí)，上式可化為式中 ——間隔環(huán)的厚度，針齒為二支點(diǎn)時(shí)，三支點(diǎn)時(shí)，若實(shí)際結(jié)構(gòu)已定，按實(shí)際結(jié)構(gòu)確定。已知功率為，輸入軸轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)矩,傳動(dòng)比，使用年限不少于5年，單班制工作，載荷平穩(wěn)。以確定擺線輪的相關(guān)具體數(shù)據(jù)。 擺線針輪齒數(shù)的確定，由設(shè)計(jì)的具體要求可知該擺線針輪減速器的傳動(dòng)比為，所以根據(jù)擺線針輪減速的的傳動(dòng)比可知：＝11為使擺線輪齒廓和銷軸孔能正好重疊加工,以提高生產(chǎn)率和精度,齒數(shù)盡可能取奇數(shù),即也應(yīng)盡可能取奇數(shù),在平穩(wěn)載荷下選材料為GCr15,硬度為60HRC以上。針齒中心圓半徑取取材料為軸承鋼58~62HRC時(shí),=1000~1200Mpa偏心距：由文獻(xiàn)查得A＝6mm，取偏心距： ＝6mm初選短幅系數(shù)：＝由文獻(xiàn)查得, =~ 實(shí)際短幅系數(shù)：擺線輪滾動(dòng)軸承裝在輸入軸上，工作轉(zhuǎn)速較高；承受嚙合作用力和W機(jī)構(gòu)孔銷作用力的合力，工作載荷甚大；尺寸因要求傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊而不能過(guò)大（通常不用外圈而直接以擺線輪內(nèi)孔作為外滾道）。轉(zhuǎn)臂軸承徑向負(fù)載：＝＝16988N轉(zhuǎn)臂軸承當(dāng)量負(fù)載＝＝17837N時(shí)，=時(shí)，＝。＝260（～）＝104～130由文獻(xiàn)查得GB/T28394，選N2213軸承，d=65mm,B=31mm,=142kN,D=(去掉外圈)。（1）初選針徑系數(shù)：，由文獻(xiàn)查得：（2）針齒中心圓半徑：取取材料為軸承鋼58~62HRC時(shí),=1000~1200Mpa。（5）針齒銷半徑：?。?mm針齒套壁厚一般為2～6mm。（7）齒形修正：＝， ＝考慮合理修形，建立優(yōu)化模型，由計(jì)算機(jī)求出。（9）擺線輪嚙與針齒最大接觸應(yīng)力：＝__m~n齒中的最大值。（11）針齒銷抗彎強(qiáng)度：選用兩支點(diǎn)，材料為軸承鋼時(shí)＝150～200Mpa（12）針齒銷轉(zhuǎn)角： ＝＝材料為軸承鋼時(shí)＝～。（6）柱銷孔中心園直徑：取，選取時(shí)考慮了同一機(jī)型輸出機(jī)構(gòu)的通用性。（8）間隔環(huán)：＝15mm、柱銷套和柱銷空的直徑（1）柱銷直徑：＝取＝22mm由文獻(xiàn)[1]—7，?。?2mm。、針齒、柱銷的數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果如下：項(xiàng)目代號(hào)單位計(jì)算、結(jié)果及說(shuō)明功率22跟據(jù)使用條件,確定為針輪固定的臥式減速器,不帶電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速r/min1450傳動(dòng)比11擺線輪齒數(shù)的確定＝11針輪齒數(shù)輸出轉(zhuǎn)矩T初選短幅系數(shù)＝初選針徑系數(shù)針齒中心圓半徑mm擺線輪齒寬bcmm偏心距amm6實(shí)際短幅系數(shù)針徑套半徑mm＝12mm針齒銷半徑mm＝7mm實(shí)際針徑系數(shù)齒面最大接觸壓力N擺線輪嚙與針齒最大接觸應(yīng)力