擺線針輪減速器的設計答辯實用教案

1、目錄(ml)CONTENTSCONTENTS01020304課題(kt)背景構造(guzo)及原理優(yōu)化設計研究內(nèi)容第1頁/共38頁第一頁，共39頁。01課題(kt)背景課題背景：傳統(tǒng)的齒輪減速器應用廣泛，但已經(jīng)跟不上當代工業(yè)傳動的高級要求，而擺線針輪減速器作為一種擁有更小體積，更大傳動比，更輕重量，而且精度更高的傳動裝置，廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)機械中。這幾年該類減速器開始(kish)向工業(yè)機器人領域發(fā)展，從2013年開始(kish)，中國成為全球最大的機器人市場，在當時，我們國家機器人零件自產(chǎn)自足的比例只占到5%左右，而在2015工博會上，秦川機床展示了機器人基礎關鍵件“機器人關節(jié)”，國產(chǎn)化率已達

2、70%。秦川機床不僅研發(fā)出機器人關節(jié)，而且能夠制造生產(chǎn)機器人關節(jié)的機床。在這種勢頭之下，機器人用擺線針輪減速器的研究和優(yōu)化迫在眉睫，對工業(yè)機器人國產(chǎn)化的推動起著重要作用。第2頁/共38頁第二頁，共39頁。02構造(guzo)及原理第3頁/共38頁第三頁，共39頁。原理(yunl)雖然之前對減速器有一定的接觸，但是拿到課題的時候，對擺線傳動這種原理是一無所知的，然后經(jīng)過較長時間的資料查詢，和自己的學習理解，終于搞懂了其中的原理。擺線針輪減速器，首先顧名思義我們明確(mngqu)一個擺線的概念，擺線就是一個圓沿著一條直線作純滾動，那么圓上一個固定點經(jīng)過的軌跡就稱為擺線。外切外擺線是滾圓在基圓外域與

3、基圓外切形成的外擺線(此時基圓在滾圓的外域)。短幅外擺線是指外切外擺線形成過程中,滾圓內(nèi)域上與滾圓相對固定的某點的軌跡， 而短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線的傳動齒廓就是我們需要的擺線齒廓。第4頁/共38頁第四頁，共39頁。傳動(chundng)機構簡圖第5頁/共38頁第五頁，共39頁。構造(guzo)第6頁/共38頁第六頁，共39頁。構造(guzo)（1）轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂是擺線針輪減速器的輸入構件，它一般由輸入軸、偏心套和轉(zhuǎn)臂軸承組成。其中，輸入軸與電機軸相連；偏心套有兩個，徑向?qū)ΨQ地安裝于輸入軸上，分別用于安裝相位相差 180的兩個擺線輪；偏心套與擺線輪之間通過滾動軸承連接，該組軸承稱為轉(zhuǎn)臂軸承。近年來，

4、轉(zhuǎn)臂軸的結(jié)構常與偏心套制作為一個整體，成為整體式雙偏心軸承，它是擺線輪的旋轉(zhuǎn)軸。（2）擺線輪擺線輪是以短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線作為傳動齒廓的傳動齒輪，它是擺線針輪減速器的核心構件。分析該減速器的傳動原理(yunl)可知，理論上一個擺線輪就能實現(xiàn)運動的傳遞。但實際機構一般采用兩個相同的擺線輪沿徑向?qū)ΨQ安裝，以使擺線輪在與針輪嚙合過程中實現(xiàn)靜力平衡，減輕振動，提高減速器的承載能力。（3）針輪針輪是擺線針輪減速器的關鍵部件之一。它主要由針齒殼、針齒銷和針齒套組成。當擺線輪與針齒套相嚙合時，針齒套可繞針齒銷轉(zhuǎn)動，因而將其與擺線輪嚙合中的相對滑移運動轉(zhuǎn)化為純滾動，以減少嚙合摩擦損失。（4）W 輸出機構擺

5、線針輪減速器中，擺線輪作既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面一般運動，要將其自轉(zhuǎn)運動輸出為輸出軸的定軸轉(zhuǎn)動，需通過 W 輸出機構實現(xiàn)。W輸出機構主要由法蘭盤、若干柱銷和擺線輪上開有的柱銷孔組成。其中，柱銷的一端固定在輸出軸的法蘭盤上，另一端插入兩擺線行星輪端面的等分孔中，在柱銷的懸臂上裝有可移動的柱銷套以減少摩擦損失。經(jīng)過 W 輸出機構傳遞后，擺線輪的自轉(zhuǎn)運動可 1:1 地傳遞到輸出軸上，帶動輸出軸轉(zhuǎn)動。第7頁/共38頁第七頁，共39頁。03優(yōu)化設計(shj)第8頁/共38頁第八頁，共39頁。優(yōu)化方案(fng n)國內(nèi)主要生產(chǎn)使用的擺線針輪減速器結(jié)構存在一些問題，影響減速器整體性能的主要設計原理上的根本問題

6、在于擺線輪與固定(gdng)針齒銷之間因相對滑動而導致效率損失、噪聲、發(fā)熱等問題,也是長久以來困擾國內(nèi)企業(yè)， 最難克服的問題,本文的解決思路呢是：通過增大針齒銷的直徑,并給針齒銷加上針齒套,同時依靠對擺線輪的齒廓修形使擺線輪與針齒之間變?yōu)闈L動摩擦。以減少嚙合和相對滑動造成的摩擦損失，但是當針齒套半徑大于理論擺線齒廓的最小曲率半徑時,就會使得在生成實際擺線齒廓時產(chǎn)生頂切現(xiàn)象,在實際齒廓上出現(xiàn)尖點。所以要進行相關計算驗證。第9頁/共38頁第九頁，共39頁。具體(jt)設計查詢工業(yè)機器人相關資料(zlio)，從常用大小的機器人出發(fā)，取30kw為功率，1500r/min為轉(zhuǎn)速，25為傳動比， 進行了擺

7、線輪齒數(shù)，針齒數(shù)，輸出轉(zhuǎn)矩的一系列確定，和一系列計算：第10頁/共38頁第十頁，共39頁。第11頁/共38頁第十一頁，共39頁。第12頁/共38頁第十二頁，共39頁。第13頁/共38頁第十三頁，共39頁。第14頁/共38頁第十四頁，共39頁。第15頁/共38頁第十五頁，共39頁。第16頁/共38頁第十六頁，共39頁。第17頁/共38頁第十七頁，共39頁。以上是主要的設計(shj)計算，論文中還有輸入軸和輸出軸的計算以及密封輪滑設計(shj)。第18頁/共38頁第十八頁，共39頁。04研究(ynji)內(nèi)容第19頁/共38頁第十九頁，共39頁。研究(ynji)內(nèi)容根據(jù)得到的公式數(shù)據(jù)利用solidw

8、orks進行了三維繪圖，這里重點講一下擺線輪的繪制，因為擺線齒廓的復雜程度，不可能直接畫出來，具體方法呢是把計算得到的擺線輪齒廓曲線數(shù)據(jù)記下來，把程序得到的720個點坐標保存為txt格式，然后(rnhu)在solidworks3014中采用插入-曲線-通過xyz點的曲線，再瀏覽導入數(shù)據(jù)來生成齒廓曲線，就得到了擺線齒廓曲線，最后進行拉伸，和柱銷孔的切除和陣列命令就得到了我們需要的擺線輪。第20頁/共38頁第二十頁，共39頁。零件圖第21頁/共38頁第二十一頁，共39頁。我的具體(jt)繪圖擺線(bi xin)輪第22頁/共38頁第二十二頁，共39頁。我的具體(jt)繪圖輸入(shr)軸第23頁/

9、共38頁第二十三頁，共39頁。我的具體(jt)繪圖偏心(pinxn)的轉(zhuǎn)臂軸承第24頁/共38頁第二十四頁，共39頁。我的具體(jt)繪圖針齒殼第25頁/共38頁第二十五頁，共39頁。我的具體(jt)繪圖針齒銷和針齒套第26頁/共38頁第二十六頁，共39頁。我的具體(jt)繪圖法蘭盤第27頁/共38頁第二十七頁，共39頁。零件圖第28頁/共38頁第二十八頁，共39頁。爆炸(bozh)圖爆炸(bozh)圖視頻第29頁/共38頁第二十九頁，共39頁。2D圖裝配圖2D第30頁/共38頁第三十頁，共39頁。2D圖擺線(bi xin)輪2D第31頁/共38頁第三十一頁，共39頁。2D圖端蓋圖2D第32頁/共38頁第三十二頁，共39頁。2D圖法蘭盤2D第33頁/共38頁第三十三頁，共39頁。2D圖偏心(pinxn)轉(zhuǎn)臂軸承2D第34頁/共38頁第三十四頁，共39頁。2D圖輸入(shr)軸2D第35頁/共38頁第三十五頁，共39頁。2D圖針齒殼2D第36頁/共38頁第三十六頁，共39頁。感謝(gnxi)各位老師指導老師：姜少杰第37頁/共38頁第三十七頁，共39頁。感謝您的觀看(gunkn)！第38頁/共38頁第三十八頁，共39頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)目錄。秦川機床不僅研發(fā)出機器人關節(jié)，而且能夠制造生產(chǎn)機器人關節(jié)的機床。轉(zhuǎn)臂是擺線針輪減速器的輸入構件，它一般由