【《摆线针轮减速器研究过程分析》4500字】

摆线针轮减速器研究过程分析目录TOC\o"1-3"\h\u2191摆线针轮减速器研究过程分析 1105801.1摆线针轮减速器的传动原理与结构特点 1149371.1.1摆线针轮行星传动的传动原理 1220741.1.4摆线轮的齿廓曲线与齿廓方程 7232891.2摆线针轮传动的受力分析 9133181.1.1针齿与摆线轮齿啮合时的作用力 9250041.1.2输出机构的柱销（套）作用于摆线轮上的力 1187751.3摆线针轮减速器主要零件的计算 12266281.3.1齿面接触强度计算 1250101.3.2针齿抗弯曲强度计算及刚度计算 1282631.3.3转臂轴承选择 13314831.3.4输出机构柱销强度计算 131.1摆线针轮减速器的传动原理与结构特点1.1.1摆线针轮行星传动的传动原理从图中我们可以看到摆线针轮行星传动的具体结构流程。表示针轮，表示摆线行星轮，两者之间互相配对，H表示系杆，V表示输出轴。在整体运动过程中，从H进行输入，随后经过W机构之后，从V完成输出，与传统的渐开线齿轮传动模式一致，均为K－H－V型。不过它们不是一样的，在进行摆线针轮传动的时候，行星轮所对应的齿廓曲线并非为渐开线，而具有摆线特征，且中心内齿属于针齿结构。同渐开线少齿差行星传动一样，其传动比为.图2摆线针轮减速器原理图因为，所以，在这里“－”代表了输入以及输出间有转向相反的特点，而这则代表了在进行摆线针轮传动的时候可以得到的传栋比数值比较大。1.1.2摆线针轮减速器的结构特点它的组件大体来说有四大部分，具体如下：①行星架，它有两部分构成，分别是偏心轮9和输入轴10，其中前者所对应的偏心方向是180°。②行星轮，它在图中是用摆线轮6所表示，通常情况下，对应齿廓跟短幅外摆线相关的等距曲线，如此就可以保证输入轴处于静平衡状态，且承载水平得到提升，一般同时布置2个一致的摆线轮，错开角度为180度。在整体结构设计中，摆线轮、偏心套间布置滚动轴承。近些年，在新产品中往往将偏心套、轴承设置为整体。③中心轮b，从针齿壳3上在中心圆位置均匀分布针齿销5,在一些针齿销上也可以布置专用针套。④输出机构W，该组件为销轴式。图2－2摆线针轮减速器基本结构图1.输出轴1.机座3.针齿壳4.针齿套5.针齿销6.摆线轮7.销轴套8.销轴9.偏心轮10.输入轴1.1.3摆线针轮传动的啮合原理为了能够更好的描述摆线是如何形成的以及有哪些类别，能够使用圆内外域的概念进行基础介绍。其中圆内域主要是指圆内所包括的范围，圆外域是指内域之外的其他范围。根据此概念定义，外摆线能够用下面方式进行界定：外摆线：在具体构造当中，滚圆与基圆相切，且以基圆为基础进行纯滚动，这个时候滚圆点所对应的轨迹就是外摆线。外切外摆线：在具体构造当中，滚圆处在基圆外面并且跟其相切。内切外摆线：在结构中，滚圆在基圆外域位置与基圆进行内切。短幅外摆线：当内、外切外摆线形成的时候，前者是滚圆外域，后者是滚圆内域跟滚圆某点不会有相对位置变化的轨迹。长幅外摆线:它正好是跟短幅外摆线的情况相反。这两种外摆线则一起称作是变幅外摆线。其变幅情况如何则是用变幅系数进行描述,依次为短幅系数以及长幅系数。对于外切外摆线来说，其变幅系数大小是指摆杆长度以及滚圆半径两者间的比值。具体公式如下：（1.1—1）式中不过对于内切外摆线来说，其变幅系数则是滚圆半径和摆杆长度两者间的比值。具体表示公式如下：（1.1—2）式中根据变幅系数值的大小从而能够对外摆线进行分成以下几类：当的情况下，则是属于短幅外摆线。当的情况下，则是属于标准外摆线。当的情况下，则是属于长幅外摆线。在某些情况下，变幅外切外摆线能够与变幅内切外摆线一致，此时内切外摆线滚圆与基圆之间的中心距跟外切外摆线对应的摆杆长度大小一样，而外切外摆滚圆与基圆之间的中心距尺寸大小，与内切外摆线对应的摆杆长度尺寸一致，此时能够完成参数关系分析。两者的参数关系见图2-3。在公式中，：通过公式1，我们就能够得到摆杆长度以及中心距。由于也代表了内切外摆线对应的摆杆长度，所以就能得到内外摆线的;而两种外摆线的参数换算关系归纳如表1参数名称主要参数代号变幅外切外摆线变幅内切外摆线基圆半径r1r1’滚圆半径r2r2’滚圆与基圆中心距Aa摆杆长度aA表1从以上计算可以发现，我们能够用下面的公式去表示两种外摆线对应的基圆半径关系：（1.1—3）在进行相应的研究我们能得到，基圆的圆形情况能够使用短幅外摆线的原点进行反映，而这个时候我们已经知道了两种外摆线对应中心距，且短幅系数也属于一项已知参数，在方程构建过程中，将滚圆转角作为变量，即：后续分析过程中，滚圆转角可以用进行表述,并把其称为相位角。（1）直角坐标参数方程通过图1,摆线上任意点的坐标为图2－3短幅外摆线原理图根据纯滚动原理我们能够得到，因此，同时，这表明，，在计算中将所获得的、γ代入方程中，（1.1—4）（1.1—5）上述两个公式为变幅外摆线对应的直角坐标方程。设K1数值为1，这个时候我们就能够得到标准外摆线所对应的参数方程，然后用它去求解外切外摆线，也就是说能够进行求解，而且在这个时候a跟r2大小是一样的。而对于内切外摆线来说,则有公式A=r2′-r1′。而在具体计算的时候，我们能够把极轴视为Y轴，而正方向跟顺时针方向一致，所以就能够得到以下方程（见图2-3）：（1.1—6）（1.1—7）设K1数值为1，这个时候就能够得到标准外摆线所对应的极坐标方程，然后把a、A两者加以变换。在动圆沿着顺时针进行纯滚动的过程中，达到动圆周长2时，点B则在能够基圆上产生整个外摆线。此时动圆周长数值与基圆周长数值之间的差值为，在圆中的B点再次在动圆上滚动超过周长并和圆接触，则可以在圆上形成，此时的数值为，可用p表示，计算公式如下（1.1—8）上面公式就能够得到摆线轮的齿数公式如下（1.1—9）针轮齿数为（1.1—10）1.1.4摆线轮的齿廓曲线与齿廓方程从上节论述中可以了解到，可将摆线轮对应的几何中心设定成原点，将原点所在且能够与摆线轮齿槽对称轴完成有效重合的相关轴线定义为轴，如图3-4所示，、分别代表了针齿中心圆、以及套外圆半径尺寸数值。图2-4摆线轮参数方程图则摆线轮的直角坐标参数方程式如下：（1.1—11）实际齿廓方程（1.1—12）在上面的公式当中，所代表的是啮合相位角，所代表的是针齿数目。1.1.5摆线轮齿廓曲率半径变幅外摆线曲率半径参数方程的一般表达式为（1.1—13）式中对的一阶、二阶导数分别是、对的一阶、二阶导数分别是、如此我们就能够对公式对应的对取一阶，对应的y对取二阶。把上述所得的的数值代入到公式当中就有（1.1—14）设K1数值为1，并代入该公式中，即标准外摆线对应的曲率半径公式如下：=-[4A·a/(A+a)]sin(/2)在此公式当中或者是或a=r2′-r1′从该公式可以了解到，不超过0，此时曲线保持外凸状，因此并不满足传动曲线需要。设K1数值大于1，则小于0，此时长幅外摆线保持外凸状，因此也并不满足传动曲线需要。设K1数值小于1，则曲率半径从正值至负值之间存在多元变化。摆线轮实际齿廓曲线的曲率半径为＝+（1.1—15）在小于0的情况下，存在外凸现象，若大于，则理论齿廓在此处无法存在等距曲线，此时会影响啮合稳定性，因此不满足使用需要；若等于，即为0，此时摆线轮处在尖角位置，也应避免，而大于0，无论数值多少，均不会产生这些情况。摆线轮在何处以及有没有不合理的情况发生，它跟以下两方面的因素有关，首先是理论外凸齿廓的最小曲率半径，其次则是针齿齿形半径大小。即（1.1—16）1.2摆线针轮传动的受力分析摆线轮在实际作业阶段所面临的力可以分为3种：其一，针轮跟其在啮合过程当中所产生的作用力，用加以表示；其二，柱销对摆其所产生的作用力，用加以表示；其三，转臂轴对其所产生的作用力，用加以表示。1.1.1针齿与摆线轮齿啮合时的作用力（1）确定初始啮合侧隙在进行相应的设计，然后就得到了如下结论，标准摆线轮和仅通过转角修形的专项摆线轮，能够在结构布置中与标准针轮完成啮合，从理论角度而言，能够满足同时啮合的具体齿数均可通过针轮齿数的50%进行计算，但摆线轮在使用过程中若不考虑由于零件变形而需要的补偿，则无法形成多齿啮合，如果当摆线轮齿跟其配对的针轮在接触的过程当中，那么剩下一些轮齿就会出现相应的间隙，而且大小各一，它们就被叫做是初始侧隙（如图2-5所示）。此时对第i对轮齿啮合点法线方向的初始侧隙可按下式表计算：图2—5修形引起的初始啮合侧隙图2—6轮齿啮合力（1.2—1）式中，为第i个针齿相对转臂的转角，所表示的短幅系数。在这里如果，那么就能够得到，也就是说该解可以反映出初始侧隙数值为0时的对应角度，在空载状态下，仅时存在一对啮合，在为0至180°范围中对应的初始侧隙数值分布曲线可见图2-7。图2—7与的分布曲线1.1.2输出机构的柱销（套）作用于摆线轮上的力假如柱销孔跟柱销套紧密接触在一起，通过相应的理论我们就能够得到柱销对摆线轮所产生的作用力如下：式中，（1）判断同时传递转矩的柱销数目如果站在分配不均匀层面上进行分析，假定摆线轮对应的传递转矩为0.55倍的摆线轮输出转矩时，的数值为90度时的力臂最大，因此会首先被接触，而且所承受的力也是最大，那么这个时候所产生的弹性变形就最明显，如果使用代表此位置柱销受力所对应的弹性变形，而且因为变形跟力臂之间存在正相关关系，所以：，由于所以通过以下原则进行评判柱销是不是会传递转矩：假如，那么就不会；假如，那么就会。（2）输出机构的柱销作用于摆线轮上的力由于柱销跟传力有一定的联系，所以就要让初始间隙不会对其产生影响，其中柱销和柱销孔存在的作用力用表示，且与存在正相关关系。设最大受力为，因此就能够得到根据摆线轮力矩平衡条件，我们就能够得到1.3摆线针轮减速器主要零件的计算为进一步提升承载效果，且使得结构能够保持高度紧凑，摆线轮以及其他零配组件一般均选择GCr15材质，热处理硬度范围为58至62HRC。1.3.1齿面接触强度计算为了能够降低点蚀所产生的影响以及胶合概率，我们就要计算出齿面之间的接触强度。其计算公式如下：式中－，－，由于摆线轮跟针齿都是轴承钢，所以－，，－。1.3.2针齿抗弯曲强度计算及刚度计算而在具体生产加工的时候，由于摆线齿轮会对针齿销产生一定压力从而使其变形，如果变形情况比较严重，那么就会造成针齿销、套之间接触效果下降，整体转动也缺乏灵活性，从而引发针齿销、套出现胶合，对针齿作用造成影响。这就需要对针齿销对应风度作出计算，也就是要知道转角数值，如何计算强度。如果针齿中心圆直径不超过390mm的情况下，那么就使用二支点针齿，如果超过了390毫米，为提升针齿销抗弯曲能力，并满足刚度要求，需选用三支点针齿，确保生产加工进行。如果我们把针齿销对应跨距假设其一半受到了均布载荷，那么计算二支点针齿进行弯曲应力、转角公式如下。而三支点的计算公式如下：式中，按式计算（N）；，其单位为mm，一般二支点L长度为3.5倍。如果实际结构已经确定，则可直接选用L值。——针齿销的直径表示针齿销对应的许用弯曲应力，材质为GCr15，则范围为150至200MPa表示许用转角，＝（0.001～0.003）1.3.3转臂轴承选择因为摆线轮