徐杨超-基于proe的RV减速器的设计 - 图文

青岛黄海学院2016届毕业设计（论文）

1—左端盖；2—油封；3—.轴承架；4—行星大齿轮；5—中心小齿轮；6—双向圆柱滚子； 7—中间端盖；8—机壳；9—摆线轮Ⅰ；10—中间支撑；11—右端盖；12—.塑料支撑盘Ⅰ； 13—输出盘Ⅱ；14—摆线轮Ⅱ；15—输出盘Ⅰ；16—圆柱销；17—针齿壳；18—圆柱滚子；

在4行星大齿轮与5小齿轮之间的啮合处，除了具有能逆时针方向自动转动，主要是因为行星具有反向公转作用。4大齿轮的为一端是一体加工的曲柄偏心轴。偏心轴与偏心距是位于垂直的正下方。同时偏心轴加工为无保持架18圆柱滚子轴承的内圈。在4行星大齿轮的公转作用下，动能传递到9摆线轮Ⅰ和17针齿壳，通过齿轮的啮合接触，从而推动摆线轮的自转。在一级传动后，摆线轮Ⅰ开始转动，15输出盘Ⅰ收到转到的动力，然后再传递给下个零件，最后实现摆线针轮的转动[3]。

2.3 采用RA16013轴承

由于机体内外具有相对转速，为了支撑机体内部所有零部件、承受螺栓的紧固作用固定输出盘的轴向位置并降低轴与轴，齿轮与齿轮的啮合产生的摩擦因素的干扰，同时，对于机体整体的构造，耗材支出，尺寸的约束，节能环保的基本要求，于是轴承将在机体的中间内部连接一切的零部件，起到稳定部件作用。同时要求具有良好的韧性和承受来自其他部位的挤压应力、接触应力，能实现自定位的能力[4]。

在这里，为了更为简便的设计。在设计制造时，使用THK交叉滚子轴承设计方案，型号RA16013。见图3，为RA16013轴承的结构示意图(图示为外圈与整体分离)。

图3 RA16013轴承的三维图

在结构上，考虑到RV减速器中，17针齿壳与11右端盖固定不动，而13输出盘与11右端盖旋转以及径向载荷较大，因此采用了内外圈相对转动、以圆

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柱滚子作为传动主体的轴承。见图3，RV减速器机构采用了120个独立的圆柱滚子，相互间呈十字交叉分布[5]。

第三章 RV减速器的结构设计

3.1 设计要求

机械手用减速器设计要求：体积小，高精度，高刚度，该减速器的主要技术指标如下，见表1：

表1 电机的主要参数 系统输出转矩 额定输入转速 空载输入转速 传动比 输出精度 连续工作时间 额定电压 重量 体积 安装形式 工作温度 15N?m 100/?S（500r/min） 120/?S（6000r/min） 300 6 3h 28.5V 0.4Kg 97mmx46mmx45mm 轴输入-轴输出 -40℃~55℃ 3.2 二级减速器的传动比

图4 传动比示意图

见图4，图中数字意义同图2。在差动轮系求解传动比基本方法就是转化轮系法，在WH代表行星架的前提下，再给整个轮系加一个公共角速度WH的方案，使得机构转化为定轴传动后分析，然后第二级摆线针轮传动部分作为输入为定轴转动的偏心轴，可以分开计算后再合并。一级渐开线行星齿轮主要是由3曲柄轴

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Ⅰ作为系杆H，在系统里添加一个公共角速度，在此同时，渐开线圆柱齿轮行星减速机构将成为一个整体，被称作为一个定轴轮系[6]。第一级渐开线中心齿轮与行星齿轮对行星架H的传动比为：

HI12?W1?WHZ??2 (3.1)

W2?WHZ1式中Z1——渐开线中心齿轮齿数；

Z2——渐开线行星齿轮齿数； W1——渐开线中心齿轮角速度； W2——渐开线行星齿轮角速度。

一个差动轮系主要是在以整个齿轮加上一个公共角速度WH的前提下，一级摆线针轮行星机构转化所得到的。于是得到针轮I角速度W5H?W5?WH。在此过程中，可以计算出摆线轮I在渐开线行星齿轮的自转角速度为W5H?W5?WH，物体在这种情况下只能做水平的运动，故W4H?0，得出是在其以轮心为中心，以曲柄偏心距为半径做的圆周运动，其角速度为W2H?W2?WH。同时，摆轮中心

2被当作为一个假设的角速度WH?W2?WH，它的动力主要来自的系杆H带动。

按照差动轮系求解传动比的计算公式：

W4H?(W2?WH)Z5 I?H?? (3.2)

W5?WH,W5H??W2?WH?Z4H45,W4H?WH,式中Z4——摆线轮Ⅰ齿数；

Z5——针轮Ⅰ齿数，且 Z5?Z4?1。

因W4H?0，W5H?W5?WH?0?WH??WH，代入式得：

?Z0?(W2?WH)?5 (3.3)

WH?(W2?WH)Z4 Z4?(W2?WH)?Z5?WH (3.4) ?Z4?WH??Z5?Z4??W2 (3.5)

即

W2??Z4?WH (3.6) 上式所得：

W?WHZ 1??2 (3.7) ?WH?Z5Z1得出：

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W1Z?1?2?Z5 (3.8) WHZ15因为WH?W6，而且针轮固定，即W5?0，故RV传动比I16为：

5I16?I16?W1?W6W1Z2??Z5?1 (3.9)

W6?W5WHZ1在这个过程中，需要对二级摆线齿轮进行传动比运算。二级摆线针轮传动的系杆为11曲柄轴Ⅱ，在传动轴加上一个反向角速度，此时经过转化后的少齿差行星运动转化为定轴传动，则

HHW10?WHHW10?WHHZ9?HH?? (3.10) W9?WHHW9?WHHZ10 IHH10，9式中Z9——摆线轮Ⅱ齿数；

Z5——针轮Ⅱ齿数，而且Z10?Z9?1。

同样针轮Ⅱ固定，因此W9?0，将其代入(3.1)中即可求得，HH(即偏心曲柄轴Ⅱ)与摆线轮Ⅱ的传动比为：

9 IHH,10?I11，12?Z10WHH????Z10 (3.11) W10Z9?Z10出于加工的方便性考虑，摆线轮Ⅰ与摆线轮Ⅱ的齿数相同，同时针齿Ⅰ和针齿Ⅱ的齿数也相同，因此Z4?Z10，Z5?Z9。又因为在实际设计中，构件9与构

95件5都在统一针齿壳8上，而针齿壳固定为机架，因此 I11，12?I11，12，此外由于构

件6与Ⅱ实际上为一体，因此传动比相乘[7]。综合以上，RV二级减速传动的传动比为：

559 (1?I1I11，12?I16?，12?? Z2 (3.12) ?Z5)?Z4 Z1当传动比为300时，数学约束条件：Z5?Z4?1，凡为合适范围内的单数，Z1必须满足不根切，Z1>l7。同时为了中心轮与两个行星轮能同步啮合，则中心轮齿数Z1为3的倍数。

优选的摆线齿轮数为Z4?15，Z1?21，Z2?25，则

?25?5 ??1??16 I?I1???15??300.714 ，12?21?负号表示减速器输出与输入方向相反，因此误差可以接受[8]。

3.3 摆线齿轮的计算

针摆传动是使用齿差结构设计，是针轮齿数与摆线轮齿数之间的相差为1。

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