機(jī)器人專用減速器設(shè)計(jì)與仿真說明書

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：機(jī)器人專用減速器設(shè)計(jì)與仿真摘要本文進(jìn)行了機(jī)器人專用減速器——RV減速器的設(shè)計(jì)，通過對RV減速器的了解，進(jìn)行了減速器傳動(dòng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)及減速比的計(jì)算，一級(jí)和二級(jí)減速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式、齒數(shù)及材料的設(shè)計(jì)與選擇，并對減速器相關(guān)軸承進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算選型，最后通過UG建模軟件進(jìn)行了三維模型的設(shè)計(jì)及曲柄軸的力學(xué)仿真分析。關(guān)鍵字：機(jī)器人，RV減速器，UG，力學(xué)仿真

AbstractInthispaper,thedesignoftheRVreducerforthespecialreducerforrobotsiscarriedout.ThroughtheunderstandingoftheRVreducer,thecharacteristicdesignofthereducerdriveandthecalculationofthereductionratioarecarriedout.Thestructureandnumberoftheprimaryandsecondaryreductionmechanisms,thenumberofteethandthematerialThedesignandselectionofthereducerrelatedbearingsweredesignedandselected.Finally,thedesignofthe3DmodelandthestaticmechanicalanalysisofthecrankshaftwerecarriedoutbyUGmodelingsoftware.Keywords:Robot,RVreducer,UG,Mechanicalsimulation

目錄摘要 2Abstract 31.緒論 51.1選題背景 51.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 51.3目的與意義 81.4本文主要內(nèi)容 82.RV減速器傳動(dòng)的簡介 102.1RV減速器的概念 102.2RV減速器的用途、使用說明及注意事項(xiàng) 112.3RV減速器的構(gòu)造 122.4齒廓曲線的形成及其嚙合原理 122.5RV減速器傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 153.RV減速器傳動(dòng)比計(jì)算和傳動(dòng)特點(diǎn)與設(shè)計(jì) 163.1RV減速器的傳動(dòng)比計(jì)算 163.2嚙合的齒廓形成原理 173.3各零件材料的選擇 183.4一級(jí)減速的設(shè)計(jì) 183.4.1選擇結(jié)構(gòu)形式、齒數(shù)及材料 183.4.2強(qiáng)度及幾何尺寸的計(jì)算 193.5二級(jí)減速的設(shè)計(jì) 223.5.1選擇結(jié)構(gòu)形式，齒數(shù)及材料 223.5.2強(qiáng)度及幾何尺寸計(jì)算 224.RV減速器各軸承的選擇 284.1一級(jí)減速機(jī)構(gòu) 284.2二級(jí)減速機(jī)構(gòu) 295.曲柄軸強(qiáng)剛度的有限元分析 325.1有限元模型的準(zhǔn)備 325.2有限元強(qiáng)度分析 356.總結(jié)與展望 37參考文獻(xiàn) 38致謝 39畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 40畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 41

緒論選題背景隨著人力成本的不斷上升，制造業(yè)特別是我國的制造業(yè)正在面臨著巨大考驗(yàn)，一呢，勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)中人工成本占據(jù)一大部分成本，企業(yè)利潤空間逐漸萎縮；二呢，企業(yè)對機(jī)器人的制造要盡量快、精、優(yōu)和低成本，這些要求通常都是為了滿足人們的需求，同時(shí)也會(huì)使機(jī)器人的制造技術(shù)得以提升，在高效的服務(wù)中進(jìn)步與成長，是我國現(xiàn)代工業(yè)的需要。這兩個(gè)原因，很大的改進(jìn)了機(jī)器人制造技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)上的機(jī)器人是一種具有很高技術(shù)的高科技產(chǎn)品，這個(gè)國民高科技技術(shù)產(chǎn)業(yè)正在逐步成長，而且有愈來愈多的人加入其中。從上世紀(jì)八十年代起步，中國的學(xué)術(shù)力量和機(jī)器人相關(guān)技術(shù)水平經(jīng)過快四十年的發(fā)展，如今已經(jīng)成為大多數(shù)企業(yè)改革的首要措施，生產(chǎn)了許多噴漆、埋弧焊、點(diǎn)焊、組裝、運(yùn)輸機(jī)器人的很多關(guān)鍵部件，《中國制造2025》曾提出我國要提倡并且大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)[1]。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀如今在世界工業(yè)或者其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)設(shè)備使用中，機(jī)器人式的減速器一般分為兩種。首先在比較復(fù)雜的工業(yè)機(jī)器人中會(huì)采用RV減速器內(nèi)置，其原因是它的轉(zhuǎn)動(dòng)精確度和韌性，剛度，強(qiáng)度也都比較好，一般來說，RV減速器在車架中布置，大臂和肩的載荷位置和諧波減少了放置在小臂、手腕上的次數(shù)。與手[3~5]相比，太高精度的機(jī)器人減少了，由于高精密的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，日本自然而然稱為機(jī)器人制造強(qiáng)國，比較高的精度設(shè)計(jì)是他們的優(yōu)勢，其中包括ABB、Fanuc、KukaRobotInternationalGeneralProReducer廠商。工業(yè)機(jī)器人公共區(qū)域和諧驅(qū)動(dòng)的公司占15%的市場占有率[6]。1.國外減速器現(xiàn)狀減速器是在生活中廣泛使用的，是必不可少的機(jī)械傳遞裝置。目前，大容量、重量、大透射率、低機(jī)械效率等減速機(jī)存在許多問題。海外的減速機(jī)主要在德國丶丹麥丶日本。德國在上個(gè)實(shí)際初期，就有人首次經(jīng)過試驗(yàn)和反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)了一種機(jī)械機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)在齒廓曲線設(shè)計(jì)上使用齒輪傳動(dòng)中的外擺線，將其稱作少齒差的行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。同時(shí)這種傳動(dòng)又稱擺線針輪行星傳動(dòng)，是因?yàn)閮蓚€(gè)嚙合齒輪的其中有一個(gè)為小齒輪。1931年，勞倫斯·布朗在德國慕尼黑成立了賽古爾有限公司。它首先開始生產(chǎn)和銷售擺線針輪減速器。之后，他的公司為了改進(jìn)和發(fā)展技術(shù)，又和住友公司達(dá)成協(xié)議，決定合作并且將擺線針輪減速器引進(jìn)日本。在上世紀(jì)三十年代末，日本應(yīng)用并且開始進(jìn)行生產(chǎn)。既然要生產(chǎn)，那就必須大量生產(chǎn)，才會(huì)有企業(yè)效益，但是技術(shù)還是受到制約，不能夠滿足要求，一直在上個(gè)世紀(jì)的中期，日本本土企業(yè)才決定大批量地生產(chǎn)這種減速器，并不是其自主研發(fā)成功，而是當(dāng)時(shí)德企把已有的技術(shù)專利賣給了他們，于是才能大力應(yīng)用并生產(chǎn)，尤其在上世紀(jì)六十年代的時(shí)候又問世了一種擺線式的磨床，這種機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)就是可以使得擺線齒精度提升，發(fā)展[7~9]。自從引進(jìn)環(huán)形還原器機(jī)械的制造和特殊加工設(shè)計(jì)以來，該公司經(jīng)歷了六次修改，設(shè)計(jì)、使用了新的技術(shù)，同時(shí)提高了還原器的傳輸功率，以提高其承載減速的承載能力。Grale，特別是使用中樞切削，大大提高了還原性松樹的產(chǎn)量。1980年，該公司推出了第一個(gè)稱為Pinwheel還原性旋風(fēng)“80系列”。1990年，該公司推出了“90系列”，這不僅是對80系列還原性松樹模型的更新。U模具從15年增加到21年，同時(shí)傳輸率也從8年增加到16年，并且旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器的傳輸功率超過60%的模型也略有增加。在產(chǎn)品中，可獲得運(yùn)動(dòng)精確性、傳輸性和更大的傳輸性[10,11]。在歐洲，鐘擺的發(fā)展也很快，銷軸減速器到西德20世紀(jì)70年代，一家生產(chǎn)雙曲柄和小齒差減速器的兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)的廠家計(jì)劃（1986年），辦公室已公布了法國專利和漸開線行星傳動(dòng)與CYC的裝置的結(jié)構(gòu)為V。與RV減速器相似。20世紀(jì)80年代初，日本帝國公司首次提出了無線電和電視傳輸?shù)母拍?，該公司開始開發(fā)一種減速機(jī)制，即無線電和電視傳輸，可以用來提高機(jī)器人的性能和運(yùn)動(dòng)精度。市場對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程準(zhǔn)確性的要求。根據(jù)庫勒行星變速器的分類，該變速器是K型）僅在1986年，該公司就取得了決定性的進(jìn)展，并很快取得了赤裸裸的成果，隨后進(jìn)行了商業(yè)化生產(chǎn)。自那以后，它一直致力于速度控制駝峰的研究，特別是近年來，重點(diǎn)是提高速度虛擬現(xiàn)實(shí)的傳輸精度和研究速度RV的動(dòng)態(tài)特性。住友重工公司是制造車輪速度所需的最大的國際公司之一。E在國外幾乎壟斷了線路速度的市場，尤其是從20世紀(jì)90年代開始，它推出了200系列、R/V、高速驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系列等減速車型，產(chǎn)品范圍至少6種，最高可達(dá)119種，應(yīng)用廣泛，既適用于一般驅(qū)動(dòng)，也適用于一般驅(qū)動(dòng)。r機(jī)器人專業(yè)。4月，住友開始系列）有38多種型號(hào)的機(jī)器。駝峰問題及增加車型，擴(kuò)大發(fā)動(dòng)機(jī)容量，為用戶提供更多選擇[12~14]。2.國內(nèi)減速器現(xiàn)狀我國減速器大多數(shù)為齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)，這些減速器一般都有著通病，那就是傳動(dòng)的效率較低，傳動(dòng)比較大，使用的壽命比較短等常見減速器傳動(dòng)問題，當(dāng)然，這些都是在和RV減速器等比較先進(jìn)的減速器相比的結(jié)果，但是中國的減速器還是在不斷改進(jìn)和發(fā)展，在發(fā)展中當(dāng)然會(huì)學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)，那就需要引進(jìn)一些機(jī)械發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品，然后逐漸改進(jìn)[15]。從上個(gè)世紀(jì)中其后，減速器發(fā)展了很多，其中有上面提到的擺線齒輪傳動(dòng)，諧波傳動(dòng)和一些技術(shù)精度較先進(jìn)的齒輪傳動(dòng)。但是，發(fā)展還是要從根部解決，沒有技術(shù)支撐，沒有先進(jìn)的理論研究，那么就不會(huì)有很好的改進(jìn)，大傳動(dòng)比、小尺寸、輕重量和高機(jī)械效率的基本要求就很難得到解決[16,17]。中國的行星式齒輪傳動(dòng)學(xué)術(shù)探索在上個(gè)世紀(jì)中期開始，經(jīng)過了十年，引進(jìn)了一些發(fā)達(dá)國家的比較好的機(jī)器和較為出色的研究理論，繼續(xù)進(jìn)行研究，再經(jīng)過長達(dá)十五年我國的此項(xiàng)技術(shù)得到了突破，到上世紀(jì)末，我國行星式齒輪傳動(dòng)已經(jīng)開始迅速發(fā)展，如今使用廣泛。上世紀(jì)七十年代前后，我國在機(jī)械領(lǐng)域較強(qiáng)的幾所學(xué)校聯(lián)合起來，開始研究和傳播了擺線針輪行星傳動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，通過對其加工原理與制造工藝等方面進(jìn)行探討和發(fā)掘。七十年代后期，遼陽一所制藥機(jī)械廠首開發(fā)了EETH差速技術(shù)。鄭州和大連一些高校又開始對擺線齒輪的一些固有屬性和其特性進(jìn)行研究，最后將擺線齒輪的嚙合相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，這極大地提高了我國的齒輪承載能力和技術(shù)要求，為以后的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)[18]。RV傳動(dòng)已經(jīng)在“九五”規(guī)劃中被列為中國的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目。1990年，上海減速器廠成立于20世紀(jì)60年代末，著名教授朱恒生創(chuàng)造出用于汽車2K-V的擺線針輪行星減速器，從而提高了傳動(dòng)效率和傳動(dòng)性能。之后，我們國家的技術(shù)人員沒有停止此項(xiàng)研究，屢次創(chuàng)造佳績，借助發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)來將此技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)在實(shí)際中應(yīng)用試驗(yàn)，不斷發(fā)展，不斷前進(jìn)[19~20]。日前，在國家的倡導(dǎo)支持下，RV減速器不斷發(fā)展，突破了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)瓶頸，甚至已經(jīng)與其他發(fā)達(dá)國家的技術(shù)可以相提并論，在很多方面做的更好，在這發(fā)展中，大連和鄭州一些高校首先提出了新齒廓優(yōu)化和擺線齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論，并研發(fā)出RV-250AⅡ型機(jī)器人減速器的實(shí)際產(chǎn)品。但是樣機(jī)雖然在很多方面已經(jīng)打到了世界先進(jìn)水平，和外國發(fā)達(dá)機(jī)械產(chǎn)業(yè)國家相比，我國的擺線針輪減速器在精、力、屬性、壽命和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展革新還是稍顯不足。所以，由此可見，我們?nèi)匀恍枰獙V傳動(dòng)減速器進(jìn)行深入和更詳細(xì)的研究。目的與意義在我國這個(gè)制造業(yè)大國，生活中隨處都會(huì)用到各種產(chǎn)品，使用繁多，浪費(fèi)也嚴(yán)重，發(fā)展一直是個(gè)問題，所以制造業(yè)全行業(yè)在技術(shù)等方面都需要突破，要想突破，就得用先進(jìn)技術(shù)，那么機(jī)器人的使用和發(fā)展自認(rèn)而然成為主流趨勢。伺服驅(qū)動(dòng)、控制工程和減速器的使用成為了機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用中的三大核心技術(shù)[2]。我國的工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)與制造技術(shù)雖然有了很大的提高，但是在這三個(gè)層次上和國外還是有很大的差距。普通減速機(jī)的齒輪回程間隙較大，且體積大，不利于進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此設(shè)計(jì)機(jī)器人專用減速機(jī)對保證機(jī)器人整體的性能有重要意義。本文主要內(nèi)容本文的主要內(nèi)容如下：第一章：緒論簡單表達(dá)了一下機(jī)器人專用減速器設(shè)計(jì)的背景和目的及意義，同時(shí)分析了其發(fā)展進(jìn)程和中外對比。第二章：RV減速器傳動(dòng)的簡介講述了RV減速器的基本概念，用途、使用方法及注意事項(xiàng)，RV減速器的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、RV齒輪齒廓的形成原理及RV減速器的傳動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用。第三章：RV減速器的傳動(dòng)比等參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算與相關(guān)特點(diǎn)通過設(shè)計(jì)測量和計(jì)算完成減速器的傳動(dòng)比分配，及嚙合的齒廓形成原理。對各零件的材料及減速器進(jìn)行減速設(shè)計(jì)，說明了一級(jí)減速和二級(jí)減速的結(jié)構(gòu)形式、齒數(shù)及材料。第四章：RV減速器各軸承的選擇通過設(shè)計(jì)計(jì)算各軸承位置的力與傳動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行了軸承的選型。第五章：曲柄軸強(qiáng)剛度的有限元分析通過UGNX對曲柄軸進(jìn)行了靜力學(xué)仿真，分析了位移響應(yīng)與應(yīng)力響應(yīng)，并對建模過程進(jìn)行了說明。第六章：總結(jié)與展望最后我們總結(jié)了在本次的課題設(shè)計(jì)中所學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識(shí)和遇到的問題以及最后得出的結(jié)論，并對設(shè)計(jì)過程中存在的相關(guān)問題進(jìn)行了反思。接下來寫明了參考文獻(xiàn)，致謝，最后表明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)的聲明和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性相關(guān)的聲明

RV減速器傳動(dòng)的簡介RV減速器的概念RV減速機(jī)由游星齒輪減速機(jī)的前段和旋翼螺旋減速器的后段構(gòu)成。RV調(diào)制器在一定條件下具有緊湊的結(jié)構(gòu)、大的傳輸比例和自我鎖定功能。是具有低振動(dòng)、低噪音、低能耗特征的最常用的減速器之一。RV-E型減速機(jī)是兩級(jí)減速機(jī)型。第1級(jí)減速部分：正齒輪減速機(jī)構(gòu)第一個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使得與之相連接的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)然后再傳到直齒輪，再進(jìn)行減速設(shè)計(jì)，減速設(shè)計(jì)要借助到不相同的齒輪的齒數(shù)比來進(jìn)行。第2級(jí)減速部分：差動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)經(jīng)過了第一級(jí)減速，第一級(jí)最后部分又和曲軸相互配合連接起來，這又成為了第二級(jí)減速部分的第一輸入部分。RV齒輪借助滾動(dòng)軸承在曲軸的偏心處進(jìn)行連接配合。和RV齒輪相互比較可見，殼體內(nèi)側(cè)只有一個(gè)或多個(gè)具有相同間距的銷齒。當(dāng)殼體固定且正齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，RV齒輪由于和曲軸連接配合，那么當(dāng)正齒輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)曲軸運(yùn)動(dòng)，接著RV齒輪也就會(huì)運(yùn)動(dòng)。此旋轉(zhuǎn)輸出到第二個(gè)減速器的軸。當(dāng)軸固定時(shí)，殼側(cè)成為輸出側(cè)。這兩個(gè)減速部分我們將其相互加起來，得到減速比i，最后再借助相關(guān)公式和原理可以得到軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一些情況。R：速比值Z1：輸入齒輪的齒數(shù)Z2：直齒輪的齒數(shù)Z3：RV齒輪的齒數(shù)Z4：針齒根數(shù)i：減速比減速原理RV減速器驅(qū)動(dòng)由一階圓柱仿真器和第二擺線軸減速機(jī)構(gòu)組成。如圖2.2所示，閉式差速車輪系統(tǒng)。當(dāng)漸開線式的中心輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)開始時(shí)，三個(gè)相距三分之一圓的行星輪環(huán)繞著太陽輪也進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，那么連接配合于行星輪之上的曲軸也會(huì)隨之運(yùn)動(dòng)。然后和之前固定好的齒輪嚙合的兩個(gè)半圓差的擺線輪配合著曲軸之上。軸的轉(zhuǎn)向是反向的。最后輸出機(jī)構(gòu)6由安裝在它上面的幾個(gè)軸承進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，車輪上的旋轉(zhuǎn)矢量以不同的速度進(jìn)行著傳動(dòng)。特點(diǎn)(l)傳動(dòng)比范圍大；(2)因?yàn)樽詈蟛糠譃槭孜粌商幍男行羌?，在其左部分?huì)設(shè)置剛性圓形的盤，在它與第一部分有螺栓用來配合，因此說它的扭轉(zhuǎn)剛度較大。同時(shí)由于最大的轉(zhuǎn)矩，那么它的彈性回差也比較小；(3)如果設(shè)計(jì)穩(wěn)定，保證裝配精度，可以得到小反差、高精度的峰值。(4)傳動(dòng)效率高；(5)在RV減速器中，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)使用三條線式的星形環(huán)，最重要的是第一級(jí)的第二部分。硬齒與硬齒嚙合，硬齒可由小體跟蹤，大扭矩可傳遞。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，為了讓裝置的整體尺寸減少，我們將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝配合于行星支承最主要的軸之上，使其軸向尺寸大大減小。所有這些因素都大大降低了總傳輸速率。RV減速器的用途、使用說明及注意事項(xiàng)工業(yè)機(jī)器人通常重復(fù)操作來完成相同的過程。為了使得制造和加工的精度、質(zhì)量得以提升，一般在生產(chǎn)中，企業(yè)客戶等會(huì)對工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)要求比較嚴(yán)格，尤其是它的重復(fù)操作步驟和這個(gè)過程中每一次的定位準(zhǔn)確度，在這點(diǎn)上要求較高，當(dāng)然是由于其重要性。所以，工業(yè)上只有使用高精密，高傳動(dòng)比，高質(zhì)量的減速器才可以實(shí)現(xiàn)，比如本文討論的RV減速器，還有經(jīng)常會(huì)用到的諧波減速器。此外，機(jī)器在工作時(shí)，長時(shí)間持續(xù)下，電機(jī)會(huì)很容易就產(chǎn)生很多熱量，設(shè)備在這種情況下一般是很難保證正常高效運(yùn)轉(zhuǎn)工作，那么生產(chǎn)出來的工業(yè)產(chǎn)品自然質(zhì)量就會(huì)達(dá)不到要求，所以還要用高精密，高傳動(dòng)比的減速器。由于精密減速器的存在，伺服電機(jī)以適當(dāng)?shù)乃俣冗\(yùn)行，工業(yè)機(jī)器人的速度精確地降低到工業(yè)機(jī)器人的各個(gè)部分，以增加機(jī)體的剛度，輸出較大的扭矩。和以往的減速器比較之下，機(jī)器人關(guān)節(jié)所使用的距離不遠(yuǎn)，其外形尺寸也不大，在使用和控制方面可為非常簡單方便。因此，RV減速器放置在普通座椅、手臂、肩部等重物上，諧波減速器放置在手臂、手臂或手上。正交坐標(biāo)機(jī)器人不同于一般機(jī)器人，它一般使用到行星類型的減速設(shè)備。最后，RV減速器在使用時(shí)它的疲勞強(qiáng)度、韌性與相關(guān)性能上都比別的傳動(dòng)高很多。因此，RV減速器在許多國家廣泛應(yīng)用于高精度機(jī)器人驅(qū)動(dòng)中。

RV減速器的構(gòu)造RV減速器主要部件有外殼、銷、RV齒輪、支撐的法蘭構(gòu)建、太陽輪、曲柄軸、正齒輪和輸入軸構(gòu)成，減速器的外殼內(nèi)部有與銷配合的齒槽，與銷配合另一齒槽在RV齒輪上，RV齒輪齒槽比外殼齒槽少一個(gè)，兩個(gè)錯(cuò)位180°的RV齒輪形成的H結(jié)構(gòu)在減速去工作時(shí)完成二級(jí)減速，RV齒輪由曲柄軸帶動(dòng)，在工作中始終保持了180°的錯(cuò)位，曲柄軸與支撐法蘭連接，支撐法蘭的轉(zhuǎn)動(dòng)由輸入軸帶動(dòng)，輸入軸小齒輪與中心齒輪完成減速器的一級(jí)減速，結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。輸入軸主軸承正齒輪中心齒輪支撐法蘭曲柄軸RV齒輪銷外殼輸入軸主軸承正齒輪中心齒輪支撐法蘭曲柄軸RV齒輪銷外殼圖2.1RV減速器的結(jié)構(gòu)圖齒廓曲線的形成及其嚙合原理RV減速器是由擺線行星齒輪開發(fā)的。具有雙級(jí)的減速設(shè)備通常是行星類型的齒輪。擺線齒輪的齒形曲線是短外框等距曲線。該曲線如圖所示，圓1稱為半徑R1的圓，圓2稱為半徑R2的圓。如果在基圓2上滾動(dòng)一組球體，且基圓2上沒有滑動(dòng)，則基圓2上p的軌跡ec為外線。在圓的外圓在基圓上的圓外的點(diǎn)上，用m表示的軌跡稱為短振幅外絲。圖2.2齒輪齒廓的嚙合原理上述兩個(gè)圓純滾動(dòng)生成的短外線屬于圓2，M點(diǎn)屬于圓1上的點(diǎn)。當(dāng)圓2和圓1被視為圓2和圓1的圓時(shí)，圓2和圓1被視為保持純滾動(dòng)的兩個(gè)圓，兩個(gè)車輪的固定傳動(dòng)比傳動(dòng)是通過曲線和m的兩個(gè)齒的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，而beca則利用曲線上的嚙合點(diǎn)作為mp。圓1上的點(diǎn)和實(shí)際的齒點(diǎn)。這兩顆牙齒是可以實(shí)現(xiàn)的。傳動(dòng)，圓心可為點(diǎn)m，半徑為r2的圓柱銷可代替c對應(yīng)的點(diǎn)m，圓2與圓1嚙合，圓2上的齒為上述短框架的等間距曲線c15。擺線輪傳動(dòng)是一種短振幅外擺線。等距線是行星2的一個(gè)齒，銷是固定中心內(nèi)齒1的齒。因?yàn)檩嘄X和輪齒之間的制約與擺線的曲線形狀，當(dāng)?shù)谝徊糠值妮S被偏心的套帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，其運(yùn)動(dòng)稱為平面轉(zhuǎn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一旦輸入軸旋轉(zhuǎn)一次，偏壓蓋也旋轉(zhuǎn)一圈。梭閥通過齒差反向減速，并通過W輸出機(jī)構(gòu)移動(dòng)梭閥。車輪的緩慢旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過銷傳遞到輸出軸，以獲得較低的輸出速度。圖2.3擺線行星輪齒廓曲線圖由圖中可以看出，在滾動(dòng)開始時(shí)，圓上的點(diǎn)P與基圓上方的點(diǎn)A接觸，點(diǎn)P遠(yuǎn)離基圓。當(dāng)滾動(dòng)圓時(shí)，圓上的點(diǎn)P再次接觸圓。接觸點(diǎn)到達(dá)基圓上的點(diǎn)B。從A點(diǎn)到B點(diǎn)是一個(gè)完整的圓，從M1點(diǎn)到M2點(diǎn)是一個(gè)完整的短振幅。在整個(gè)過程中，滾動(dòng)圓1的弧為2r1，底圓的弧為2+AB。由于是純滾動(dòng)，故有（2.1）即（2.2）式中a為兩輪的中心距又由于（2.3）故聯(lián)立（2.2）（2.3）兩式可解得行星輪的齒數(shù)（2.4）而針齒的齒數(shù)（2.5）從這可以看出，打捆針和行星齒輪之間的齒數(shù)只有一個(gè)差異。換句話說，只有一個(gè)齒差行星。由于是一齒差行星傳動(dòng)，故其傳動(dòng)比。RV減速器傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用綜上所述，RV減速器的傳動(dòng)一般都應(yīng)具有以下特征：（1）減速比大。第一級(jí)減速比是由輸入齒輪與直齒輪決定的，二級(jí)，有較大的減速比。（2）結(jié)構(gòu)緊湊。由于該結(jié)構(gòu)采用了內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)和RV齒輪的短線傳動(dòng)，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積和重量大大降低。（3）傳動(dòng)效率高。由于滾蓋安裝在RV齒輪和小齒輪的輸出機(jī)構(gòu)上，工作面相對滑動(dòng)相位小，降低了功率損失。同時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)角小，降低了承載力，提高了效率。效率一般可達(dá)到90-94%。（4）傳動(dòng)穩(wěn)定，載荷能力強(qiáng)。采用較短的外框作為行星齒輪的邊緣，使得齒輪輪齒的接觸疲勞強(qiáng)度增加得到了提高，同時(shí)齒輪輪齒的曲率半徑也得到提高，比輪齒差小的漸進(jìn)式直線傳動(dòng)，承受了過載和沖擊。（5）使用壽命長。RV齒輪和車輪采用優(yōu)質(zhì)材料制造，隨后進(jìn)行淬火處理，以提高機(jī)械性能，覆蓋針齒，減少銷齒和擺線輪的滾動(dòng)摩擦，減少磨損，壽命長。（6）和其他齒差行星相比，沒有了齒頂碰撞和嚙合重復(fù)的現(xiàn)象。其缺點(diǎn)在于：（1）制造成本高。優(yōu)質(zhì)的材料本身就是要求高，成本昂貴。（2）制造加工的技術(shù)要求高。因?yàn)榧庸ぶ圃霷V齒輪通常都需要用到專用的精密機(jī)床，對裝配工藝也有極其嚴(yán)格的要求。RV齒輪傳動(dòng)在許多方面被大型傳動(dòng)設(shè)備所取代，在機(jī)械傳動(dòng)中起著重要作用。因此，世界各國的重要性越來越受到重視，廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，極大的推動(dòng)了工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。

RV減速器傳動(dòng)比計(jì)算和傳動(dòng)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)RV減速器的傳動(dòng)比計(jì)算RV減速器的傳動(dòng)屬于一種K-H-V型行星傳動(dòng)，如圖3.1所示圖3.1RV減速器傳動(dòng)通常由減小速度的部分和最后輸出部分組成此種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)是由擺線、連接件與可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的桿臂組成的行星間嚙合裝置，輸出機(jī)構(gòu)是由循環(huán)系統(tǒng)之上的連接孔位與最后部分的連接件軸組成的孔銷機(jī)構(gòu)。擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為（3.1）式中-擺線輪C的齒數(shù)；-針輪P的齒數(shù)。由于帶入式（4.1）中得：（3.2）在輸出機(jī)構(gòu)中，擺線輪的銷孔直徑大于銷鑷直徑，使循環(huán)運(yùn)動(dòng)傳遞到輸出軸上應(yīng)有大的、通銷孔和直徑差分值設(shè)定在與梭子旋轉(zhuǎn)的連續(xù)接觸中，傳給輸出軸，銷孔V傳給銷旋轉(zhuǎn)蓋。心臟的連接總是有一個(gè)四邊形，平行于偏心的O1O2、針尖的中心、針尖的中心、針尖L的中心O1和輸出軸的中心O2。也就是說，⊥O1O2=a，O1⊥O2=。所以，不管擺線輪和輸出軸轉(zhuǎn)到任何位置，二者的角速度總是相等的，即（3.3）嚙合的齒廓形成原理圖3.2RV齒輪齒廓形成原理如圖，已經(jīng)經(jīng)過固定的圓1，圓2為它的滾動(dòng)套筒。這兩個(gè)圓的最中間相距尺寸大小為a=r2-r1。如果2的純滾動(dòng)與1的純滾動(dòng)相同的話，那么在滾動(dòng)圓上的任意點(diǎn)處跟蹤軌跡我們稱為外擺線。很明顯，當(dāng)固定圓1的周長滾動(dòng)到整個(gè)周長2r2時(shí)，圓2形成一條完整的外線。生成這樣一條外線的方法稱為傳輸方法。如果點(diǎn)位于圓的圓周上，則由點(diǎn)p1形成的外線p1p2p3p5稱為普通外線，如點(diǎn)p1所示。如果點(diǎn)在圓之外，則由M1點(diǎn)組成的外線M3M5被稱為短外線。另一方面，在行星齒的情況下，使用短寬度外徑M13M5作為合理齒，銷P作為合理齒固定。但是，實(shí)際的齒不能畫點(diǎn)，必須畫出圓柱體的半徑。因此，半徑的中心圍繞著凹痕齒的合理齒。這些圓的內(nèi)包絡(luò)c1c5稱為短距離偏差的真范圍偏差，梳齒的真齒為半徑圓。各零件材料的選擇為了降低傳動(dòng)速度，盤條、銷和銷應(yīng)采用高強(qiáng)度材料（GCR15等），以提高傳動(dòng)比零件的強(qiáng)度，此外還要對其硬度進(jìn)行提高，那就需要進(jìn)行熱處理等相關(guān)工藝。齒輪系統(tǒng)的重要構(gòu)件的材料和其許用應(yīng)力如4.1表所示表4.1輪系的主要零件的推薦材料和許用應(yīng)力零件名稱推薦材料硬度許用應(yīng)力RV齒輪GCr15HRC60～64--針齒輪GCr25SiMnHRC58～62=850～1200針齒形銷GCr15HRC58～62=850～1200柱銷GCr15HRC58～62=850～1200套銷GCr15HRC56～60--曲柄軸45輸入軸40CrHB260～290--輸出軸45HB220～250--針齒殼HT200HT300機(jī)座ZG25ZG25HT200根據(jù)此表，GCR15用于RV齒輪、銷（銷）和銷（套筒），45鋼用于套筒、輸入軸和輸出軸，而HT200用于銷殼。一級(jí)減速的設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)形式、齒數(shù)及材料第一個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使得與之相連接的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)然后再傳到直齒輪，再進(jìn)行減速設(shè)計(jì)，減速設(shè)計(jì)要借助到不相同的齒輪的齒數(shù)比來進(jìn)行。這是第一級(jí)的減速部分，它的結(jié)構(gòu)如圖4.1。正齒輪輸入齒輪正齒輪輸入齒輪圖4.1一級(jí)減速機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的開始進(jìn)入設(shè)備的功率為P=10千瓦，輸入的軸的齒輪轉(zhuǎn)速為N1=960r/min，設(shè)備的齒數(shù)之比為3.2，工作壽命為15年。那么：對齒輪的精度級(jí)別、齒輪代號(hào)、制作材料進(jìn)行選擇，再對齒輪的齒數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)：傳動(dòng)的方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，進(jìn)行減速的設(shè)備通常我們對它的速度和傳動(dòng)比，傳動(dòng)精度要求較高，那么初次選擇7級(jí)的精度（GB10095-88），其中首端的齒輪選調(diào)制40Cr材質(zhì)，硬度為280HBS，正齒輪選調(diào)制45鋼材質(zhì)，硬度為240HBS，這兩個(gè)齒輪的材質(zhì)硬度之間相差40HBS大小。強(qiáng)度及幾何尺寸的計(jì)算1.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：d（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：試選截面系數(shù)Kt=1.3計(jì)算輸入齒輪傳遞的扭矩：T取齒寬系數(shù)?d查取材料的彈性影響系數(shù)Z首端的齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為：σHlim1=600MPa，正齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：NN通過相關(guān)資料可知接觸疲勞的壽命系數(shù)大小可為KHN1=0.90，KHN2=0.95.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：S=1，由σ=σσ（2）計(jì)算試算輸入齒輪分度圓直徑d1t，帶入σd計(jì)算圓周速度：v=計(jì)算齒寬：b=計(jì)算齒寬與齒高比：模數(shù)：m齒高：h=2.25mtb計(jì)算載荷系數(shù)：由速度和精度，相關(guān)資料可知?jiǎng)虞d荷系數(shù)為Kv=1.12，直齒輪的KHα=KFα=再又插值法，首端的齒輪相對支承的非對稱分布式為KHβ=1.423，由bh=10.67，故載荷系數(shù)：K=按照實(shí)際計(jì)算的載荷系數(shù)校正得到分度圓直徑為：d計(jì)算模數(shù)：m=2.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：m≥（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值從相關(guān)材料可知首端齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為σFE1=500MPa，正齒輪的彎曲強(qiáng)度極限彎曲疲勞強(qiáng)度的壽命系數(shù)為KFN1=0.85計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞的安全系數(shù)為S=1.4，得：σσ計(jì)算載荷系數(shù)：K=查取齒形系數(shù)：YFa1=2.65查取應(yīng)力校正系數(shù)：YSa1=1.58計(jì)算輸入齒輪和正齒輪的YFa輸入齒輪：Y正齒輪：Y正齒輪較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：m≥齒面的接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算系數(shù)比齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算系數(shù)要大一些。齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算的模塊數(shù)得到是2.05大小，這個(gè)值并不能直接拿來用，通常要進(jìn)行取圓整可得m=2.5毫米，又可以得知分度圓直徑d1=69.995毫米大小，由此可以計(jì)算出首端的齒輪的齒數(shù)可為：Z正齒輪齒數(shù)：Z23.幾何尺寸計(jì)算：計(jì)算分度圓直徑：dd計(jì)算中心距：a=計(jì)算齒寬：b=取B1=70mm，B2=75mm。二級(jí)減速的設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)形式，齒數(shù)及材料二級(jí)減速機(jī)構(gòu)是采用RV齒輪傳動(dòng)的，RV齒輪傳動(dòng)為擺線輪傳動(dòng)，RV齒輪材料選擇GCr，硬度60～64HRC，齒數(shù)=67，則設(shè)計(jì)如下：強(qiáng)度及幾何尺寸計(jì)算1.強(qiáng)度計(jì)算：（1）輸出軸轉(zhuǎn)矩(4-18)(2)選擇短幅系數(shù)取=0.65表4-2短幅系數(shù)K1薦用值表《1113～2325～5961～87K10.42～0.550.45～0.650.55～0.740.54～0.67(3)選針齒系數(shù)4-3針齒系數(shù)K2薦用值表<1212～2424～3636～6060～88K23.85～2.852.8～2.02～1.151.5～1.01.5～0.99取=1.4(4)合位置系數(shù)=1.4(5)齒寬系數(shù)-為擺線輪齒寬系數(shù)大小，通常為0.1～0.2范圍內(nèi)取，這里取為0.15大小(6)許用接觸應(yīng)力查得=850MPa(7)針齒的半徑為(4-19)圓整后取=100mm2.計(jì)算擺線輪和針輪的幾何尺寸(1)偏心距a(4-20)(2)校正短幅系數(shù)K1(4-21)(3)擺線輪節(jié)圓半徑(4-22)(4)針輪節(jié)圓半徑(4-23)(5)滾圓半徑(4-24)(6)基圓半徑=(4-25)(7)嚙合齒距(4-26)(8)針齒套半徑(4-27)(9)針齒銷半徑(4-28)(10)擺線輪齒頂圓半徑(4-29)(11)擺線輪齒根圓半徑(4-30)(12)擺線輪寬度(4-31)圓整后取=18mm，校正后(13)擺線輪齒廓頂切驗(yàn)算(4-32)由相關(guān)的資料參數(shù)可以得知，我們所要設(shè)計(jì)計(jì)算的，但是<,因此，設(shè)計(jì)合理，因?yàn)閿[線的理論齒廓沒有頂切現(xiàn)象出現(xiàn)。3.轉(zhuǎn)臂軸承的選擇計(jì)算(1)估計(jì)擺線輪內(nèi)孔半徑=（0.4～0.5）=40～50mm(2)選擇軸承型號(hào)尺寸通過相關(guān)資料可以采用502310E，C=105000N，C0=71000ND1=97毫米，d=50毫米，da=60毫米，Da=89.6毫米，a=5毫米(3)名義上的徑向載荷可以為R(4-33)(4)當(dāng)量動(dòng)載荷P(4-34)-動(dòng)載荷系數(shù)，一般取=1.2～1.5。(6)軸承相對轉(zhuǎn)速n/min(4-35)(7)軸承壽命(4-36)由于軸承的壽命時(shí)間大小為>15000h,因此我們的設(shè)計(jì)合理。4.針齒銷彎曲強(qiáng)度計(jì)算針齒結(jié)構(gòu)如圖所示：圖4.1針齒結(jié)構(gòu)如果它的支承寬度不夠大的話，如圖針齒連接件我們可以看作雙簡支，計(jì)算可得為：（4-37）而：（4-38）針齒銷上作用的最大彎矩為（4-39）取得（4-40）而式中-擺線輪的寬度-間隔環(huán)的寬度-針齒殼內(nèi)側(cè)端面和擺線輪之間的間隙大小-針齒殼端部壁厚。一般取》》(1)針齒結(jié)構(gòu)尺寸=0.5×18+4+0.5×10=18mm=1.5×18+9+4+0.5×10=45mm(=27-18=9)(2)最大彎矩（4-41）=150MPa(3)校核彎曲應(yīng)力（4-42）因?yàn)?gt;[],所以滿足要求。5.輸出機(jī)構(gòu)銷軸彎曲強(qiáng)度計(jì)算(1)銷軸數(shù)目4-4W機(jī)構(gòu)柱銷數(shù)目參考表dp《100>100～200>200～300>300～400>400Zw681012》12因?yàn)閐p=200,所以，取=8；(2)銷軸中心圓半徑（4-43）(3)柱銷直徑（4-44）查表：4-5W機(jī)構(gòu)柱銷和銷套直徑參數(shù)表dzw121417222632354555drw172026323845506075取dsw=22，drw=32(4)柱銷套直徑=32mm(5)銷孔壁厚驗(yàn)算最小孔壁厚不小于[]，[]=0.03×200=6mm滿足要求

RV減速器各軸承的選擇根據(jù)RV減速器的工作特點(diǎn)，一級(jí)和二級(jí)減速結(jié)構(gòu)都選用滾動(dòng)軸承，通常我們在滾動(dòng)軸承里面選擇合理的軸承來滿足設(shè)計(jì)所需，因此最終的一級(jí)減速器用小錐角圓錐滾子軸承30000系列，二級(jí)減速采用徑向止推滾珠軸承51000系列。一級(jí)減速機(jī)構(gòu)第一個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使得與之相連接的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)然后再傳到直齒輪，再進(jìn)行減速設(shè)計(jì)，減速設(shè)計(jì)要借助到不相同的齒輪的齒數(shù)比來進(jìn)行，第一級(jí)減速部分就是這樣的，它的結(jié)構(gòu)如圖5.1。正齒輪輸入齒輪正齒輪輸入齒輪圖5.1一級(jí)減速機(jī)構(gòu)由于作業(yè)環(huán)境的特殊要求，我們在設(shè)計(jì)時(shí)選擇圓錐類的滾子軸承，它的軸徑向的力大小為Fr=5500牛，沿著軸的方向的力的大小為Fa=2700牛，轉(zhuǎn)速可得為n=1250r/min，安裝軸徑可在50毫米到60毫米大小的范圍內(nèi)提供選擇，Lh=5000h：1.求載荷比值：F從軸向的動(dòng)載荷系數(shù)Y與徑向的系數(shù)X表可以得知，最大的e得到為0.29大小，因此可得：F2.初步計(jì)算當(dāng)量載荷P，根據(jù)公式：P=按照動(dòng)載荷系數(shù)fp表，fp從軸向的動(dòng)載荷系數(shù)Y與徑向的系數(shù)X表可以得知，X=0.56，我們可以取得Y的值大小為1.5，那么可以設(shè)計(jì)計(jì)算得：P=3.求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值：C=4.通過有關(guān)軸承的相關(guān)資料可以取32007軸承，這個(gè)軸承基本的動(dòng)力的大小可為C0=43200牛，進(jìn)行校核設(shè)計(jì)計(jì)算。5.軸承選擇校核：（1）求相對軸承載荷對應(yīng)的e值與Y值，相對軸向載荷為F在表中在范圍0.07~0.14中間，那么可得到e為0.27~0.32，Y值為1.60~1.40.（2）用線性差值法求Y值Y=1.4+故X=0.56，Y=1.597.（3）求當(dāng)量動(dòng)載荷PP=1.2×（0.56×5500+1.597×2700）=8870.28N（5.8）（4）驗(yàn)算6310軸承的壽命L根據(jù)計(jì)算的低于預(yù)算壽命，故選用6311軸承。二級(jí)減速機(jī)構(gòu)經(jīng)過了第一級(jí)減速，第一級(jí)最后部分又和曲軸相互配合連接起來，這又成為了第二級(jí)減速部分的第一輸入部分。RV齒輪借助滾動(dòng)軸承在曲軸的偏心處進(jìn)行連接配合。和RV齒輪相互比較可見，殼體內(nèi)側(cè)只有一個(gè)或多個(gè)具有相同間距的銷齒，這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)然后再傳輸至下一個(gè)減速軸上面。當(dāng)軸固定時(shí),殼側(cè)成為輸出側(cè)。其結(jié)構(gòu)如圖5.2所示。外殼RV齒輪曲柄軸輸入軸外殼RV齒輪曲柄軸輸入軸圖5.2二級(jí)減速機(jī)構(gòu)根據(jù)工作條件選擇徑向止推滾珠軸承，齒輪我們都知道，它只能支持受到的軸向方向的力作用。在急速運(yùn)轉(zhuǎn)工作的時(shí)候，由于它產(chǎn)生的不能脫離的力比較大，因此會(huì)使得軸承的壽命減小。所以，極限轉(zhuǎn)速較低。為了防止?jié)L珠和滾子之間滑動(dòng)，在工作過程中必須增加一定的軸向載荷。軸必須垂直于軸承底部。荷載應(yīng)按軸線均勻分布在鋼球上。軸承載荷P1=2900N時(shí)，軸承轉(zhuǎn)速n1=6400r/min，20%的時(shí)間；P2=2700N時(shí)，軸承轉(zhuǎn)速n2=1075r/min，30%的時(shí)間；P3=700N時(shí)，軸承得轉(zhuǎn)速大小可以為n3=2000r/min；安裝軸承的地方的軸的直徑為50毫米至60毫米大小范圍內(nèi)，那么Lh=16000小時(shí)，我們選軸承的型號(hào)為：1.求一個(gè)周期內(nèi)軸承的總轉(zhuǎn)數(shù)：N=n1×20%+n2×30%+n3×50%=1451r(5.10)2.計(jì)算平均當(dāng)量載荷：Pm通過相關(guān)資料我們可得，它的沖擊載荷因數(shù)可為fd，速度因數(shù)可為fn，壽命因數(shù)可為fh，溫度因數(shù)也可以得知為ft，得：fn=0.284，fh=3.18，fm=fd=ft=1.3.計(jì)算額定載荷：C=f選用51109軸承，其中Ca=27000N>21174N，極限轉(zhuǎn)速n=3200r/min>2000r/min。4.計(jì)算最小軸向載荷：F查單向推力球軸承國標(biāo)，最小載荷常數(shù)A=0.024，則：F在正常的使用時(shí)，那么軸承所接受的最小力P3應(yīng)該大于Famin，因此所選的軸承我們可以省去預(yù)緊的過程

曲柄軸強(qiáng)剛度的有限元分析UGNX是設(shè)計(jì)行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的三維模型設(shè)計(jì)和有限元仿真工具軟件。根據(jù)設(shè)計(jì)的三維模型的靜態(tài)和模態(tài)分析結(jié)果，可以設(shè)計(jì)和制造出可靠的產(chǎn)品，以獲得更好的設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。Stran是UG高級(jí)仿真模塊結(jié)構(gòu)分析的核心模塊。利用UG軟件建立了三維實(shí)體模型，將實(shí)體模型劃分為網(wǎng)格，建立了先進(jìn)的有限元分析和求解方法。它可以隨時(shí)在仿真和建模之間進(jìn)行切換和同步，以提高設(shè)計(jì)分析的效率。有限元模型的準(zhǔn)備1.曲柄軸模型的建立RV減速器中各部件最薄弱環(huán)節(jié)也是最容易變形環(huán)節(jié)為曲柄軸，本章對曲柄軸進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析，通過UGNX8.0軟件建立的曲柄軸三維實(shí)體模型如圖6.1所示，曲柄軸是RV減速器重要的結(jié)構(gòu)功能件，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)通過曲柄軸將運(yùn)動(dòng)傳遞到二級(jí)減速機(jī)構(gòu)，通過曲柄軸帶動(dòng)RV齒輪進(jìn)行二級(jí)減速運(yùn)動(dòng)，故本章選擇曲柄軸進(jìn)行有限元靜態(tài)強(qiáng)度分析。圖6.1三維模型2.曲柄軸模型的簡化三維模型中的小特征影響了整個(gè)構(gòu)件的網(wǎng)格劃分，增加了網(wǎng)格單元的數(shù)量，使得有限元模型過于復(fù)雜。為了保證有限元分析的準(zhǔn)確性，為了提高有限元分析的效率，為了提高有限元分析的效率，在建模中適當(dāng)簡化了曲軸的結(jié)構(gòu)，將復(fù)雜的模型轉(zhuǎn)換為簡單的模型，并將其關(guān)鍵特性保持了模型的特征性，并保持了相應(yīng)的存在性。需要得到極限元分析結(jié)果。關(guān)鍵特性跟蹤分析結(jié)果。如圖6.2所示。簡化主要包括：（1）忽略曲柄軸部分非承載特征，如曲柄軸導(dǎo)向斜角、加工圓角等；（2）簡化齒輪齒廓的配合，齒輪的剛度和強(qiáng)度實(shí)在滿足接觸強(qiáng)度和彎曲剛度的條件下設(shè)計(jì)的，故簡化了齒輪的配合；圖6.2簡化模型在模擬導(dǎo)航中，可以通過簡化來激活曲線軸的理想組件文件，理想化的幾何工具可以自動(dòng)去除3mm或更小的坡度或圓角，以及建模模塊中的定位孔、導(dǎo)柱和漸變角，也可以通過抑制特征來實(shí)現(xiàn)。3.網(wǎng)格劃分網(wǎng)格生成是有限元分析的基礎(chǔ)。我們可以先激活有限元文件，創(chuàng)建三維網(wǎng)格，選擇高精度10節(jié)點(diǎn)四面體網(wǎng)格。在它通過自主配合完成，上端的支架設(shè)置自動(dòng)確定5毫米尺寸。模型分為41088個(gè)四面體單元和20702個(gè)節(jié)點(diǎn)。完成了這些，我們建立的曲柄軸有限元分析模型如圖6.3所示。圖6.3網(wǎng)格劃分4.設(shè)置材料屬性在曲線軸有限元文件的激活狀態(tài)下，選擇“材質(zhì)屬性”工具，在“對話框”對話框屏幕中選擇各向同性和塑性的材質(zhì)，構(gòu)造鋼材，將45種規(guī)格應(yīng)用于三維網(wǎng)格文件。密度大小為7.8kg/mm3，泊松比大小為0.3，屈服強(qiáng)度大小為355MPa。5.創(chuàng)建約束和載荷曲柄軸所受載荷為齒輪部分的扭矩和帶動(dòng)RV齒輪運(yùn)動(dòng)的扭矩，約束是曲柄軸兩端的軸承約束，施加載荷與約束如圖6.4所示。圖6.4有限元模型載荷與約束6.解算設(shè)置在分析時(shí)，我們選擇的分析類型確定為“結(jié)構(gòu)”，解算器我們選擇可以為MSC.NASTRAN，解決方案為“單一約束”。選擇自動(dòng)步驟或工作條件。默認(rèn)工作溫度為25C，選擇位移表、應(yīng)變表、應(yīng)力表和單位功率表。有限元強(qiáng)度分析UG軟件提供的高級(jí)仿真功能可以根據(jù)用戶的選擇以適當(dāng)?shù)男问奖硎居?jì)算結(jié)果。計(jì)算參數(shù)的最大值和最小值根據(jù)需要顯示。經(jīng)過處理后得到曲柄軸的變形云圖和應(yīng)力云圖，分別如圖6.5和圖6.6所示。圖6.5位移云圖圖6.6應(yīng)力云圖由圖6.5和圖6.6可見，在指定工況下，曲柄軸的最大變形1.321x10-3mm、最大應(yīng)力為3.866Mpa；從上述說明和相關(guān)資料的查閱我們可以得知，在一定的工作條件下，它的變形的移動(dòng)距離大小一般和應(yīng)力的極限值兩者都比曲軸的任性和相關(guān)特性更出色。通常與小的變形相反，比較大的都會(huì)在曲軸的邊上出現(xiàn)，最大應(yīng)力出現(xiàn)在軸與曲軸的連接的地方。曲柄軸的材料為45鋼，屈服強(qiáng)度為δs=355Mpa，減速器的曲軸在行駛過程中主要承受靜載荷。彎曲軸的最大應(yīng)力為δmax=3.866Mpa，安全系數(shù)大小我們可以知道為n=δs/δmax≥14。選用45號(hào)的鋼曲軸的靜強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)所要求的相關(guān)條件。彎曲軸的最大變形位移為0.0013mm，變形量小，曲率完全滿足整機(jī)的完成。

總結(jié)與展望在此次機(jī)器人專用減速器畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的理論學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)研究時(shí)，我學(xué)到了很多未曾接觸到的知識(shí)，得到了以下結(jié)論：以前的知識(shí)還不夠，要完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，就需要許多廣泛的系統(tǒng)知識(shí)。除了了解和加強(qiáng)我們過去所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)外，我們還將自己學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)，謙遜地向他人咨詢，廣泛查閱相關(guān)資料。使我明白要完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)是需要花費(fèi)許多功夫的。RV齒輪變速設(shè)備常用在工業(yè)冶金、飲食制造行業(yè)、兵器制造業(yè)、礦產(chǎn)資源領(lǐng)域等等。它從擺線式的行星齒輪轉(zhuǎn)變得到的，其特點(diǎn)是：外形尺寸較小，質(zhì)量不大，方便使用，傳動(dòng)比高，工作快等。另外，牙齒的干涉、牙齒重疊的干涉等都具有適應(yīng)性，是世界各國所特有的。其主要缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，加工成本高。在RV減速器裝置的設(shè)計(jì)中：為了達(dá)到令RV齒輪輪齒本身將所受到的力很容易的接受了，我們在設(shè)計(jì)中借助了計(jì)算機(jī)來輔助建模，求出最優(yōu)的結(jié)果和相關(guān)的數(shù)值，最后得到比較合適的，滿足要求的齒頂修形數(shù)值；在針齒殼的設(shè)計(jì)過程之中，我們選擇三支點(diǎn)齒銷來承受其彎曲變形，令它能夠正常工作；最后我們將兩片擺線輪分布為180°的方向，如此做可以讓軸所受到的載荷正常，減少W機(jī)構(gòu)中軸承的受力大小，最后達(dá)到提高壽命的目的。

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