擺線針輪行星減速器的設(shè)計(jì)

擺線針輪行星減速器的設(shè)計(jì),擺線,行星減速器,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 題目：擺線針輪行星減速器的設(shè)計(jì) 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1.1題目背景 近幾年，小型及微型機(jī)械作為一種節(jié)能、低耗能和技術(shù)密集型的高新技術(shù)，已成為人們?cè)谛⌒图拔⑿头秶鷥?nèi)認(rèn)識(shí)和改造普通機(jī)械傳動(dòng)的一種新型工具。而小型的擺線針輪行星傳動(dòng)減速器的使用空間也拓展到家用和商用的廣闊領(lǐng)域。 減速器是各種機(jī)械設(shè)備中最常見(jiàn)的部件，是連接動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)的應(yīng)用的通用傳動(dòng)機(jī)械。它的作用是將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減少或者增加到機(jī)械設(shè)備所需的轉(zhuǎn)速。擺線針輪行星減速器是利用擺線針輪行星傳動(dòng)原理制成的減速器。行星擺線減速機(jī)全部傳動(dòng)裝置可分為三個(gè)部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。目前市場(chǎng)上生產(chǎn)的產(chǎn)品有X系列行星擺線針輪減速器、B系列（化工部標(biāo)準(zhǔn)）行星擺線針輪減速器、行星擺線針輪減速機(jī)、BJXJ系列行星擺線針輪減速機(jī)等。擺線針輪行星減速器在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的地位，它在礦山、冶金、化工、國(guó)防、起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、輕工機(jī)械，機(jī)床、機(jī)器人、汽車、飛機(jī)等各方面得到廣泛的應(yīng)用。 1.2研究意義 小型擺線針輪減速器不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比范圍大、傳動(dòng)平穩(wěn)、傳遞效率高、承載能力大、工作可靠，而且具有體積小、重量輕、震動(dòng)噪聲低、使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉以及外表美觀等諸多優(yōu)點(diǎn)。在許多情況下可代替二級(jí)、三級(jí)的普通齒輪減速器和渦輪減速器，所以使用的越來(lái)越普及，為世界各國(guó)所重視。 本設(shè)計(jì)在全面考慮多齒嚙合、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輪齒均載等運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的要求，實(shí)現(xiàn)高承載能力、高傳遞效率、高可靠性和優(yōu)良動(dòng)力學(xué)性能等指標(biāo)，而且要便于制造、裝配和檢修，設(shè)計(jì)了該具有合理結(jié)構(gòu)的擺線針輪行星減速器。 1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 20世紀(jì)20年代德國(guó)人發(fā)明了擺線針齒行星齒輪加速器，起初由于擺線齒輪工藝復(fù)雜，發(fā)展十分緩慢。隨著生產(chǎn)的需要，漸開(kāi)線內(nèi)齒輪難以進(jìn)行齒面硬化的精加工，阻礙了其承載能力和傳動(dòng)精度的提高，而擺線針輪嚙合的內(nèi)齒輪是由針齒銷，套組裝而成的，比漸開(kāi)線內(nèi)齒輪加工工藝簡(jiǎn)單，使這種傳動(dòng)有了發(fā)展的機(jī)遇，并在中等功率傳動(dòng)中獲得了可靠的應(yīng)用。由于擺線針輪行星傳動(dòng)的主要傳動(dòng)零件均采用軸承鋼并經(jīng)磨削加工，傳動(dòng)時(shí)又是多齒嚙合，故承載能力高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、效率高、壽命長(zhǎng)，但其加工難度大，精度要求較高，成本較高。 普通齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)笨重、體積龐大、并且使用壽命短：蝸桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)緊 湊、傳動(dòng)比大、但傳動(dòng)效率低。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，擺線齒輪行星傳動(dòng)以其外 廓尺寸小、傳動(dòng)比大、承載能力強(qiáng)和傳動(dòng)效率高等眾多優(yōu)點(diǎn)，取代了一些笨重龐 大的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。例如，在很多情況下擺線針輪行星減速器已代替了兩級(jí)、三級(jí)普 通圓柱齒輪減速器及圓柱蝸桿減速器，因此擺線針輪行星傳動(dòng)受到了國(guó)內(nèi)外的廣 泛重視。這種傳動(dòng)型式，國(guó)外是在20世紀(jì)30年代出現(xiàn)的，我國(guó)約在1964年開(kāi)始試制這種減速器，目前也有許多工廠進(jìn)行成批生產(chǎn)，已日益廣泛地應(yīng)用于礦山、 冶金、化工、紡織、船舶、石油、輕工、食品、印染、起重運(yùn)輸以及軍工等很多 部門(mén)的各種機(jī)械設(shè)背中。在國(guó)防工業(yè)方面，如火炮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、通訊設(shè)備的伺服系 統(tǒng)及各種兵工機(jī)械裝置中都獲得了較為廣泛的應(yīng)用：現(xiàn)代的鐘表、儀表也廣泛采 用擺線齒輪行星傳動(dòng)。 擺線針輪減速技術(shù)至今，雖在品種、規(guī)格等方面做了不少改進(jìn)，但再?zèng)]有作本質(zhì)、原理上的創(chuàng)新?，F(xiàn)今擺線針輪減速器，其原理和結(jié)構(gòu)還是1926年德國(guó)的原型。 目前，擺線針輪的研究在國(guó)內(nèi)外都在積極發(fā)展，日本住友重機(jī)械株式會(huì)社的“80系列”極大提高了性能，從1990年開(kāi)始，住友機(jī)械株式會(huì)社在“80系列”的基礎(chǔ)上推出最新“90樣本”的擺線針輪減速器，它的機(jī)型由15種擴(kuò)大為21種，傳動(dòng)比由8種擴(kuò)大為16種。我國(guó)對(duì)日本提高擺線針輪減速器性能的主要技術(shù)措施已進(jìn)行較深入的分析，而且在趕超世界水平方面也有自己的創(chuàng)新成果，如符合工程實(shí)際的對(duì)擺線輪與輸出機(jī)構(gòu)受力進(jìn)行分析及擺線輪齒形的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。 這些年國(guó)內(nèi)對(duì)擺線針輪行星傳動(dòng)的研究一直在不斷發(fā)展，也取得了一些成果。主要如下： (1) 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)何勝勇對(duì)行星擺線針輪減速機(jī)虛擬樣機(jī)的建造與有限元分析進(jìn)行了研究； (2) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)于影，于波，陳建新對(duì)擺線針輪行星減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； (3) 大連交通大學(xué)何衛(wèi)東教授主持承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目《高承載能力高傳動(dòng)效率高可靠性新型針擺行星傳動(dòng)的研究》的科研成果《雙曲柄四環(huán)板針擺行星傳動(dòng)》于2005年4月通過(guò)成果鑒定； (4) 浙江大學(xué)呂方研究開(kāi)發(fā)一種新型的傳動(dòng)機(jī)械——長(zhǎng)幅外擺線針輪行星傳動(dòng)減速機(jī)； (5) 大連鐵道學(xué)院張動(dòng)生采用國(guó)際上通用的非線性有限元分析軟件MSCMARC建立了擺線輪與各受力齒接觸計(jì)算模型；首次對(duì)針齒與擺線輪齒面接觸狀態(tài)進(jìn)行靜態(tài)有限元分析，得出了擺線輪與針齒之間的接觸狀態(tài)等。 近年來(lái)出現(xiàn)了數(shù)種基于擺線針輪行星傳動(dòng)的新型傳動(dòng)型式，使其能夠適應(yīng)高 精度的運(yùn)動(dòng)傳遞與控制，用于機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)、雷達(dá)天線、精密機(jī)床等高精度擺線傳動(dòng)技術(shù)的研究及幾種新型精密擺線減速器產(chǎn)品，其中常用的有以下幾種： (1) TWINSPFN減速器是最近由斯洛伐克的一家公司推出，這種軸承式減速器能同時(shí)承受非常大的徑向力和軸向力，使用壽命及傳動(dòng)效率也有所提高。 (2) RV減速器。RV減速器是日本帝人公司近年來(lái)推出的一種擺線傳動(dòng)，它是由第一級(jí)普通漸開(kāi)線直齒輪(斜齒輪)減速器部分和第二級(jí)擺線針輪減速器部分組合而成的兩級(jí)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 (3) 三片擺線輪減速器，它是日本最著名的住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社的產(chǎn)品， 在這種傳動(dòng)中采用了三片呈120。布置的擺線輪的新結(jié)構(gòu)，增加了一片擺線輪提高了傳動(dòng)效率。 (4) Dojen減速器，它是由美國(guó)Mectrol公司生產(chǎn)，傳動(dòng)采用機(jī)芯式設(shè)計(jì)，每個(gè)針齒采用懸臂方式，并在針齒另一端加工有錐度，與機(jī)殼上的錐空相配合，能自動(dòng)定心，既保證了順利裝配又可消除全部間隙。 2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1本課題研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)完成擺線針輪行星減速器的工作原理圖的設(shè)計(jì)，以及工作原理的分析說(shuō)明。選擇AutoCAD為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具，完成擺線針輪減速器功能結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)和零部件的設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)擺線針輪減速器的傳動(dòng)比為i=11，功率為22kw，輸入轉(zhuǎn)速為1450r/min。有余力可完成零部件的三維實(shí)體建模和運(yùn)動(dòng)仿真。 2.2擬采用的研究方案、研究方法或措施 （1）擺線針輪減速器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：收集、查閱典型的減速器機(jī)械結(jié)構(gòu)，到工廠進(jìn)行參觀記錄，根據(jù)已知的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行類比設(shè)計(jì)。 （2）擺線針輪減速器系統(tǒng)設(shè)計(jì)：通過(guò)收集資料、查閱熟悉通用減速器的原理及結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)要求初步擬定設(shè)計(jì)方案，通過(guò)使用相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)來(lái)計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)，最終完成原理圖。 2.3研究的方法或措施 如下圖所示為擺線針輪行星傳動(dòng)示意圖。其中為針輪，為擺線行星輪，H為系桿，V為輸出軸。運(yùn)動(dòng)由系桿H輸入，通過(guò)W機(jī)構(gòu)由V軸輸出。 圖2.1擺線針輪減速器原理圖 3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作 擺線針輪減速器以傳動(dòng)控制為主，要求傳動(dòng)比范圍大，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊等。既要滿足系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)的要求，要注意提高系統(tǒng)效率，更重要的是系統(tǒng)要安全可靠，防止誤操作、元件意外損壞因素所導(dǎo)致的安全隱患。故本次課題研究的重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)合理機(jī)械結(jié)構(gòu)和符合設(shè)計(jì)要求的減速器，難點(diǎn)在于如何提高減速器工作效率及保證減速器工作的安全可靠。 前期除已查閱各類資料對(duì)擺線針輪減速器及其減速器原理有了初步的認(rèn)知和了解，還加強(qiáng)了對(duì)機(jī)械制圖和AUTO-CAD的訓(xùn)練，即便后期制圖的順利進(jìn)行。 4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)） 第1～2周 調(diào)研、收集擺線針輪行星減速器相關(guān)資料，熟悉課題內(nèi)容，了 解課題研究的背景和依據(jù)，以及本課題的研究意義和發(fā)展趨勢(shì)，完成開(kāi)題報(bào)告。 第3周 了解擺線針輪行星減速器的傳動(dòng)原理和機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 第4周 擺線針輪減速器傳動(dòng)的受力分析和主要強(qiáng)度件的計(jì)算 第5～6周 進(jìn)行擺線針輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算。擺線輪、針齒、柱銷的計(jì)算以及輸出軸和輸入軸的計(jì)算 第7～9周 用AutoCAD繪制擺線輪、輸出軸、針齒殼等主要零部件的二維圖 第10周 中期檢查，填寫(xiě)中期檢查表 第11～12周 繪制擺線針輪減速器的裝配圖 第13～14周 用AutoCAD畫(huà)出完成減速器主體功能結(jié)構(gòu)總裝設(shè)計(jì) 第15周 提交初稿、修改、定稿及打印、答辯前準(zhǔn)備 第16周 畢業(yè)答辯 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見(jiàn)： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 齒輪手冊(cè)編委會(huì).齒輪手冊(cè)（上、下）冊(cè) .[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004：126-137. 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