王馨饒 石成江 劉淑晶 王殿君 李鑫磊
摘 要:隨著當(dāng)代科技的飛速發(fā)展,對機(jī)械傳動(dòng)部件的性能提出了越來越高的要求。擺線針輪減速器作為一種重要的機(jī)械傳動(dòng)部件,具有傳動(dòng)比范圍大、體積小、傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)在綜合考慮擺線針輪減速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功用的同時(shí),巧妙地融入了多偏心軸輸入設(shè)計(jì)理念,提出了更加合理的擺線針輪減速器結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞:二級擺線針輪減速器;多偏心軸輸入;可靠性;合理性
中圖分類號:TH122 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
0 概述
減速器作為一種獨(dú)立部件,將驅(qū)動(dòng)機(jī)較高轉(zhuǎn)速減少至工作機(jī)械設(shè)備所要求的較低轉(zhuǎn)速,同時(shí)得到較大轉(zhuǎn)矩。減速器應(yīng)用范圍十分廣泛,從交通工具、重型機(jī)具、加工機(jī)具、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備,到日常生活使用的家電等,幾乎存在于各類機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中。近年來,隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,微型及小型機(jī)械越來越多,對結(jié)構(gòu)尺寸小、傳遞功率大的特殊減速器需求量越來越大。目前應(yīng)用最多的有行星輪系減速器、少齒差齒輪減速器和諧波滾針齒輪減速器等。這些減速器雖然質(zhì)量很好,但價(jià)格較高。為了降低成本,可采用擺線針輪減速器,且擺線針輪傳動(dòng)較其他齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)為:高傳動(dòng)比、高效率、體積小、質(zhì)量小、承載能力大,與同功率同速比的普通漸開線齒輪減速器相比較,其體積可減少1/2~2/3,重量可減輕1/2~1/3。
擺線針輪減速器作為驅(qū)動(dòng)或減速裝置,其獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)在許多情況下可替代普通圓柱齒輪減速器及蝸輪蝸桿減速器,得到了各個(gè)國家的重視。該文主要闡述了一種二級擺線針輪減速器的設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)中,齒輪傳動(dòng)嚙合平穩(wěn)、承受載荷均勻,具有較高的承載能力、較高的傳動(dòng)效率及較高的可靠性,并且動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)良。通過對其關(guān)鍵部件進(jìn)行受力分析、校核計(jì)算,工作空間及干涉檢查采用UG仿真實(shí)現(xiàn)。驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可靠性與合理性。
1 二級擺線針輪減速器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
減速器全部傳動(dòng)裝置可分為輸入、減速和輸出3部分。該文的二級擺線針輪減速器詳細(xì)工作原理圖如圖1所示。圖1中箭頭表示各軸的旋轉(zhuǎn)方向,角速度與旋轉(zhuǎn)方向相反,其中,ω1為輸入角速度,ω2為偏心擺線軸自轉(zhuǎn)角速度,ω3為輸出角速度。
運(yùn)動(dòng)由角速度ω1輸入,通過裝配在輸入軸上的齒輪1與齒輪2嚙合,達(dá)到第一級減速,其傳動(dòng)比為i1=2。為了使減速器傳動(dòng)平穩(wěn),設(shè)計(jì)中特別采取了3個(gè)相同的齒輪(齒輪2)均勻分布,并同時(shí)與齒輪1做嚙合運(yùn)動(dòng),此時(shí)齒輪2的角速度為ω2。齒輪2與曲軸連接,曲軸上安裝有擺線齒輪。為使二級輸入軸達(dá)到靜平衡,從而提高承載能力,采用2個(gè)相同的擺線齒輪裝配在雙偏心套上,且兩者位置相差1 800,擺線輪和偏心套之間的設(shè)計(jì)稱為轉(zhuǎn)臂軸承的滾針軸承。擺線齒輪與針齒嚙合,擺線輪在曲軸的帶動(dòng)下做偏心運(yùn)動(dòng),同時(shí),由于受到針齒的阻礙,在以角速度ω2公轉(zhuǎn)的同時(shí)以ω3向反方向自轉(zhuǎn),其傳動(dòng)比i2=40。擺線齒輪套在輸出機(jī)構(gòu)的銷釘上以ω3的速度帶動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)完成減速運(yùn)動(dòng)。
3 機(jī)械結(jié)構(gòu)建模
利用目前應(yīng)用較廣泛的UG NX6.0對所涉及的二級擺線針輪減速器進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模。通過實(shí)體建模,可以及時(shí)檢驗(yàn)零件之間是否存在著干涉現(xiàn)象,并能及時(shí)修改。下面給出幾個(gè)主要部分圖,如圖3~圖6所示。
4 結(jié)論與展望
該文對一種規(guī)格參數(shù)的擺線針輪減速器進(jìn)行了具體設(shè)計(jì),完成了減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和若干個(gè)主要零件的強(qiáng)度及剛度校核。結(jié)果表明,該減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,零件強(qiáng)度和剛度均滿足要求。該文使用了三維建模軟件,應(yīng)用電腦虛擬技術(shù),繪制了減速器三維圖,降低了成本、節(jié)約了時(shí)間,提高了裝配質(zhì)量,使產(chǎn)品在較短時(shí)間完成了從計(jì)算、設(shè)計(jì)到樣機(jī)制造。
該文中的二級擺線針輪減速器,雖然在一定程度上做了理論研究與仿真分析,取得了一些有價(jià)值的結(jié)論成果,但仍有許多方面需要進(jìn)一步研究與完善。在今后研究中,還應(yīng)該注意:二級擺線針輪減速器的廣泛應(yīng)用需要更深厚的理論支持,對運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的算法也有待進(jìn)一步提高。
擺線針輪減速器的研究在國內(nèi)外日益引起重視,表明了其應(yīng)用會(huì)愈加廣泛,產(chǎn)品會(huì)更加豐富。
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