大速比NN型行星齿轮减速器的设计.docx

图 1 nn 型齿轮传动的机构简图 fig.1 the mechanism diagram of the nn type gear transmission大速比 nn 型行星齿轮减速器的设计林 鹏， 冯晓宁， 王彬权， 李 敏， 陈罗凯， 陈涛涛（嘉兴学院 机电工程学院， 浙江 嘉兴314001）摘 要： 介绍了 nn 型渐开线少齿差行星齿轮减速器的主要设计方法， 以传动比为 200 的情况为例， 介绍了减速器的配齿计算、 齿轮副计算和平衡结构设计的方法和结果。 本文提供的配齿计算方法 可以快捷方便地找到合适的齿数， 本文提出的新型平衡结构具有明显的实用价值。关键词： 少齿差行星齿轮传动； 配齿计算； 平衡结构设计中图分类号： tb47文献标识码： adoi:10.3969 / j .issn.1002-6673.2011.05.075the design of nn planetary gear reducer with large transmission ratiolin peng， feng xiao-ning， wang bin-quan， li min， chen luo-kai， chen tao-tao（mechanical & electrical engineering college ， jiaxing university， jiaxing zhejiang 314001， china）abstract: this article describes the main design method of nn-type involute planetary gear reducer with small tooth number difference, to transmission ratio equal to 200 as an example, introduces methods and results of the tooth number distribution,internal meshing gear pairs calculations and balance structural design.in this paper the method of tooth number distribution is provided so that fast and convenient to find the right gear numbers, the proposed new balance structure has the obvious practical value.key words: planetary gear drive with small teeth difference ； tooth number distribution； balance structural design联外齿轮的轮 1 与内齿轮 2 啮合， 双联外齿轮的轮 3 和内齿轮 4 啮合， 组成的两对内齿轮副。 内齿轮 4 固定不 动， 偏心轴 h 输入运动和扭矩时， 双联齿轮既作公转又 作自转， 带动内齿轮 2 输出运动和扭矩， 实现减速传动。要确定 4 个齿轮的 合理齿数， 需要根据减 速比进行配齿 计 算1，2。 使用转化机构法可以求 得传动比计算公式为：0 引言目前数控传动系统中广泛使用伺服电机， 为降低转 速和增加扭矩， 需要与体积小、 速比大的减速器配套使 用， nn 型渐开线少齿差行星齿轮减速器是一种合适的 配套减速器形式 ， 具有传动比范围大 、 体 积 小 、 重 量 轻、 传动效率和承载能力高的特点。 作者设计了传动比 系列化的 nn 型行星减速器， 传动比范围为 10200， 传 动 比 系 列 为 10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80、 100、150 和 200， 充 分 发 挥 了 其 传 动 比 大 、 体 积 小 的 特 点 ，本文以减速比为 200 为例， 介绍大速比 nn 型渐开线少 齿差行星齿轮减速器的主要设计方法。ih2= nh n2z2z3=（1）z2z3-z1z4设： 两个内啮合齿轮 副 的 齿 数 差 为 k， 齿 数 差 k =z2 -z1 =z4 -z3， 总 为 正 值 。双联行星轮的两个齿轮的齿轮数差为 j， 为区别起见称1 齿轮传动的配齿计算nn 型渐开线少齿差行星齿轮减速器的机构简图如图 1 所示。 由两对内啮合齿轮副和一个偏心轴组成。双为错齿数，时， 则有：错齿数 j=z3-z1=z4-z2，其值可正可负。已知 z1收稿日期： 20110515基金项目： 浙江省大学生科技创新活动计划项目资助（2010r417014） 作者简介：林鹏（1991- ），男，本科生。 主要研究方向：机电一体 化；冯晓宁（1950-），男，教授。 主要研究方向：行星齿轮传动、 机械 cad/cam。z =z +k8 z =z +j8 z =z +k+j（2）2 13 14 1将式（2）代入式（1）式可得：z2z3（z1+k）（z1+j）ih2=z2z3-z1z4 （z1+k）（z1+j）-z1（z1+k+j）183数控机床世界= （z1+k）（z1+j）表 1 配齿计算结果tab.1 the calculation re s ult in ge ar pairs（3）kj变换和整理式（3）可得 z1 为自变量的一元二次方程：z1 +（k+j）z1+kj（1-ih2）02（4）根据一元二次方程的求根公式， 可得齿数 z1 的估算公式为 （舍去数值较小的解）：z1= 1 -（k+j）+ 姨（k+j）2-4kj（1-ih2）（5）2利用式（5）可以求出齿数。 注意：（1） 为整数 z1 时， 令 z1=z1， ih2 有精确解。 z1 为小数时， 因为 z1 只能取整数， ih2 只有近似解。 此时应该按 四舍五入原则取整确定 z1， 可使传动比误差为最小。 确 定 z1 后， 其它齿数为 z2=z1+k， z3=z1+j， z4=z1+k+j， 最后 可以利用式（1）计算实际传动比。（2） 如果要求 ih20， 即输入轴和输出轴转向相同， 因 为 k 只 能 取正 值 ， 此 时 j 也 只 能 取 正 值 ， 如 果 取 负 值， 式（5）无解。 如果要求 ih20。 分别取齿数差 k=14， 错 齿数 j=110， 按式（5）计算的 z1 数据列于表 1 中。 可以两个内啮合齿轮副的计算公式相同， 只是参数下标不同， 下面以内啮合齿轮副 1 为例， 说明内啮合齿轮副 的主要计算公式：（1）齿顶圆计算公式：d =d +2h *+2x ，d =d -2h *+2x 。a1 1a1 a2 2a1（2）齿根圆计算公式： 外齿轮齿根圆直径取决于滚齿还是插齿， 内齿轮采用插齿加工， 齿根圆直径与插齿刀 参数有关， 限于篇幅， 计算略。（3）啮合角 的计算公式： 由无侧隙啮合方程 inv =122 （x -x ）tan+inv 可求得 12。2 1z2-z1（4） 中心距 a 计算公式： a = acos 12cos12发现没有整数解，表明在 k=14，j=110 的范围内没有1ih2=200 的精确解。 其中， k=2、j=4 或 k=4、j=2 时， 具有与相邻整数的误差为最小的解 ： z1=37.012， 与 整 数 37 的误差为 0.012。 取 z1=37， 对应的 ih2=199.875 为传动比 误差最小的解， 误差为（200-199.875）/200=0.625%。如果取 ih2=-200， 即 ih21.05 和齿廓重叠干涉 gs0.1 的要求， 根据文献3， 内啮合齿轮副为二齿差时， 选用3 减速器的平衡结构设计减速器存在偏心重量， 运转时的离心力会产生周期 性振动， 故必须采取平衡措施以消除或减少。 本设计采 用双偏心轴， 一个偏心轴上安装双联齿轮， 另一个偏心 轴上安装一个与双联齿轮的形状及重 （下转第 173 页）齿顶高系数 ha =0.8， 顶隙系数 c =0.25， 压 力 角 =20 ，*变位系数 差要等于或大于 0.38， 因 此 取 x2 -x1 =x4 -x3 =0.38。 选取外齿轮变位系数 x1=x3=0.62， 内齿轮 变 位 系 数x2-x4=1。184名称齿轮 1齿轮 2齿轮 3齿轮 4齿数z3=37z4=39z1=41z2=43啮合角12=40.96334=40.963齿顶圆直径da1=39.84da2=39.40da3=43.84da4=43.40变位系数x1=0.62x2=1x3=0.62x4=1变位系数差x2-x1=0.38x4-x3=0.38实际中心距a12=1.244a34=1.244重合度条件检验12=1.121.0534=1.141.05齿廓重叠干涉条件检验gs12=0.250.1gs34=0.240.1z1 （ih2=200）z1 （ih2=-200）113.14218.50622.51525.824-114.17719.55623.57626.895218.50626.28432.14537.012-220.55628.35534.23139.112322.51532.14539.42645.492-325.57635.23142.53248.615425.82437.01245.49252.569-429.89541.11249.61556.71528.68641.24750.78158.748-533.76546.35855.91863.905631.23145.03155.51964.289-637.31751.15361.66970.462733.53748.47459.83869.348-740.6355.6066776.535835.65351.64863.82774.025-843.75259.7897282.225937.61554.60267.54678.39-946.7263.75276.72987.6011039.44757.37271.03982.493-1049.55867.5381.23292.716+24d1+5r13 1501r7 3k tp41gpio62 s8550 led 报警伺服 on3+24valm+d2r14 150coin+/s-on s-rdy+led2p-oncoin定位完成s-rdy-tp5 1/aln-onalm-d3r15 150m-rstgpio8 r8 3k 2s8550 led3正转驱动禁止 3伺服准备完毕伺服驱动器 cn1gnd tp6 1gpio10 r9 3k 2 s8550反转驱动禁止 3警报复位图 5 辅助电路接线图fig.5 connecting circuit of auxiliary signals图 2 减速器的机构简图 图 3 减速器的结构简图fig.2 the mechanismfig.3 the structure diagram of the geardiagram of the gear reducerreducer数控机床世界驱动器和伺服电机的有效控制， 完成位置控制要求。3 结论本文详细论述了 tms320f28335 dsc 芯片和安川伺 服器驱动器 sgdm-04ada 的硬件电路接法 ， 并通过实 验证明了这种接法的有效性， 根据这种接线方法， 可以 实现高性能 dsc 芯片通过伺服驱动器对伺服电机的进 行灵活控制， 完成各种伺服驱动， 并能达到准确定位的 目的。参考文献：1 绳伟光，蒋剑飞，何卫锋.高性能 dsp 的发展现状与未来趋势j.中国集成电路，2011，4.2 tms320f28335 digital signal controllersz.2007.3 安川电机驱动器 sgm 系列设计维护手册z.安川电机.株式会社，2007.4 余第喜.dsp 永磁同步电机数字交流伺服系统硬件设计的研究j.阜阳师范学院学报(自然科学版)，2008，9.电机转动到预定位置完成定位时， 点亮 led2。实验将以上电路组合成伺服电机控制系统 ， 实验证明 ，这种接口方法能够实现 tms320f28335 dsc 芯片对伺服25（上接第 184 页） 量相同的配重，配重的一端没有轮齿，4 结束语本文以减速比 200 为例子， 介绍了大速比 nn 型渐 开线少齿差行星齿轮减 速器的主要设 计 方 法 。 本文提供的配齿计算 方法可 以 快 捷 方 便 地 找 到合 适 的 齿 数 ， 本 文 提 出 的 新 型 的 平衡结构具有明显的实用价值。另一端加工出轮齿并与宽齿内齿轮 2 相啮合，保证旋转过程中， 配重始终保持与工作的双联齿轮为对称结构 。减速器的机构简图如图 2 所示， 结构简图如图 3 所示。参考文献：1 冯晓宁nn 型传动的传动比计算与特点分析j机械 传动，1995，22 冯晓宁nn 型行星传动的配齿计算方法j煤矿机 械，1994，53 冯晓宁渐开线少齿差传动设计参数的选择j机 械传动，1995，1（上接第 200 页） 期末综合考核等教学 的 各个 环 节 当 中去， 并淡化或取消对数学定理、 公式的证明与推导方面 的考核， 侧重考核学生的运算能力和解决实际问题的能 力。 笔者在高职数学考核方法改革尝试 4一文中介绍的 “六一三” 成绩考核法则， 在数学教学实践中取得了积探索永无止境。 只要我们采取以人