RV-450E(B型%2bP型)系列減速器設(shè)計(jì) 電氣工程專業(yè)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中文摘要 RV減速器在各行業(yè)中廣泛使用，是一種必不可少的傳動(dòng)裝置。由于南京康尼公司的一些發(fā)展需要，本次課題中主要深入分析RV減速器傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)原理、方式，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和精度等方面的影響因數(shù)，當(dāng)今社會(huì)主要研究功率大、傳動(dòng)比大、體積小、機(jī)械效率高和使用壽命長(zhǎng)的減速器發(fā)展方向。擺線輪行星減速器是重要的傳動(dòng)裝置具有體積小重量較輕和傳動(dòng)效率較高等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中全面考慮到齒輪嚙合運(yùn)作穩(wěn)等動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)的情況實(shí)現(xiàn)高傳遞效率和可靠性以及較好的動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)并且要能夠便于裝配和拆卸以及檢修。在本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)中優(yōu)化了上述所說(shuō)關(guān)鍵零件擺線輪的齒廓曲線，完成RV-450E系列減速器的設(shè)

2、計(jì)。通過(guò)分析計(jì)算和列數(shù)據(jù)表的方法:RV齒輪減速器綜合傳動(dòng)的回差率縮小在1.942內(nèi)，使RV-450E減速器的總傳動(dòng)效率要大于89%。課題中主要分析研究RV減速器零件精度和材料的選擇，對(duì)RV減速器的進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度校核，然后軸承進(jìn)行了合適的選擇。本次課題設(shè)計(jì)對(duì)南京康尼公司機(jī)器人的開發(fā)有很好的技術(shù)支持和發(fā)展需要。 關(guān)鍵詞 RV減速器；回差分析；擺線傳動(dòng)；傳動(dòng)效率 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）外文摘要 Title RV-450E (P type+ B type) series reducer design Abstract The RV reduce

3、r is widely used in various industries, is an essential part of a drive. Because nanjing Connie some of the company's development needs, this topic mainly analyzes in the RV reducer gear transmission principle, mode, and precision of the transmission structure factor, the influence of today'

4、s society research power, large transmission ratio, small volume, high mechanical efficiency and long service life gear reducer development direction. Cycloid gear planetary gear reducer is an important transmission device has small volume weight is lighter and the characteristics of high transmissi

5、on efficiency, fully considering the gear engagement in the design of operation stability and dynamics and kinematics of high transmission efficiency and reliability, and good dynamic performance index and to facilitate assembly and disassembly and maintenance. In this graduation project design opti

6、mization of the cycloid gear tooth profile curve of the key parts, complete the RV - 450 e series reducer design. Through the analysis of the method of calculation and data sheets: the RV reducer integrated drive back to within 1.942 rate reduces, the RV - 450 - e reducer is more than 89% of the tot

7、al transmission efficiency. Main subject in the analysis and study the RV reducer parts precision and material selection, stress analysis and strength check of the RV reducer, then bearing on the right choice. This topic design for nanjing coney company robot development has a good technical support

8、 and development needs. Keywords: RV drive； The RV reducer; Return difference analysis; Cycloid drive; Transmission efficiency 目 錄 前 言 1 第一章 緒 論； 3 1.1課題研究背景 3 1.2RV減速器在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀發(fā)展綜述及分析 4 1.3RV減速器課題的主要研究?jī)?nèi)容 6 第二章 RV減速器傳動(dòng)方案的分析比較和計(jì)算 7 2.1RV減速器設(shè)計(jì)的條件與技術(shù)要求 7 2.2RV減速器傳動(dòng)的基本工作原理以及構(gòu)成 8 2.

9、2.1RV傳動(dòng)原理及特點(diǎn) 8 2.2.2 RV-450E減速機(jī)的基本構(gòu)成 11 2.3RV齒輪傳動(dòng)的擺線輪齒廓曲線 12 2.3.1RV齒輪傳動(dòng)擺線輪的標(biāo)準(zhǔn)齒廓曲線 12 2.3.2RV傳動(dòng)擺線輪齒廓修形的方法 12 2.3.3擺線輪修形齒廓曲線一般方程式 13 2.3.4擺線輪齒廓的優(yōu)化方法 13 2.4 RV-450E減速器主要參數(shù)計(jì)算 14 2.4.1 RV-450E系列減速器配置齒數(shù)計(jì)算 14 2.4.2 RV-320E系列減速器核心參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 16 2.5本章小結(jié) 17 第三章 RV-450E系列減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 3.1 曲柄軸的設(shè)計(jì) 18 3.2 正

10、齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 3.3主軸承與針輪殼設(shè)計(jì)及分析 22 3.4軸與支撐法蘭分析與設(shè)計(jì) 24 3.5擺線輪的分析與設(shè)計(jì) 26 3.6 V-450ERV減速器總裝配圖 29 3.7 本章小結(jié) 30 第四章 RV-450E系列減速器傳動(dòng)回差分析 31 4.1 第一級(jí)漸開線直齒輪傳動(dòng)回差分析 31 4.1.1中心距誤差ΔFa導(dǎo)致的齒輪側(cè)隙 31 4.1.2齒輪徑向總的誤差引起的側(cè)隙 31 4.1.3公法線平均偏差產(chǎn)生的齒輪側(cè)隙 32 4.1.4漸開線行星傳動(dòng)回差綜合 32 4.2第二級(jí)擺線針輪傳動(dòng)部分回差的分析與計(jì)算 33 4.2.1影響回差的具體因素 33 4.2.

11、2擺線針輪傳動(dòng)部分回差的綜合 35 4.3曲柄軸的軸承間隙錯(cuò)誤!不能通過(guò)編輯域代碼創(chuàng)建對(duì)象。對(duì)回差的影響 36 4.4 RV系列傳動(dòng)總的幾何回差 36 4.5 RV-450E-129系列減速器幾何回差的計(jì)算 37 4.6 本章小結(jié) 39 第五章 RV減速器傳動(dòng)的效率 40 5.1RV系列傳動(dòng)嚙合的效率分析 40 5.2 RV-450E系列減速器傳動(dòng)效率的計(jì)算 41 5.3 本章小結(jié) 41 第六章 結(jié)論 42 致 謝 44 參考文獻(xiàn) 45 前 言 本次畢業(yè)設(shè)課題設(shè)計(jì)研究了RV-450E系列機(jī)器人轉(zhuǎn)臂關(guān)節(jié)的減速器，對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)擺線齒輪減速裝置進(jìn)行研發(fā)，由

12、于RV減速器具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如體積較小、剛度高、回差很小和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)在機(jī)器人得到廣泛的應(yīng)用。它是保證機(jī)器人關(guān)節(jié)正常運(yùn)作的重要組成部分，對(duì)其精度有很重要的影響。 在選擇RV減速器這個(gè)課題之后進(jìn)行系統(tǒng)的研究，帝人公司在世界上屬于前列，它最早研發(fā)了RV減速器在之后生產(chǎn)研發(fā)上取得了良好的成就，他們說(shuō)制造的RV減速器具有精度高效率高等優(yōu)點(diǎn)，遠(yuǎn)超于國(guó)內(nèi)的減速器，通過(guò)對(duì)比可以知道，目前國(guó)內(nèi)的發(fā)展比較落后，還需要不斷努力通過(guò)研究最終能夠使其得到完善。 在這次設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，它是機(jī)器人運(yùn)作的核心，而本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)主要對(duì)是RV-450E系減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。在選擇這個(gè)課題的時(shí)候，我思考了很

13、多，首要原因是我的導(dǎo)師是機(jī)械學(xué)院的院長(zhǎng)，我為了能夠?qū)W到更多的東西，也為了以后的工作，我選擇了RV減速器這項(xiàng)畢業(yè)課題設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中我們得到了導(dǎo)師的指導(dǎo)，讓我們有了很大的受益。院長(zhǎng)不僅為人可親而且對(duì)這個(gè)課題有著獨(dú)特的見解，同時(shí)能夠認(rèn)真仔細(xì)的幫我們解決設(shè)計(jì)中所遇到的難題，給了我們很大的啟發(fā)。其次這個(gè)課題是受了康尼公司的委托，我首先是康尼學(xué)院的學(xué)生，對(duì)康尼有著深厚的感情。還有就是機(jī)器人這個(gè)行業(yè)也逐漸的會(huì)應(yīng)用到市場(chǎng)，而所選的RV減速器是機(jī)器人運(yùn)作中的重要組成零件，以后在市場(chǎng)需求中占有著很大的比例。綜上所述，我選擇了這個(gè)課題。 選完RV減速器課題之后，我在網(wǎng)上查找了關(guān)于減速器一些方面的資料，并對(duì)國(guó)內(nèi)外一些

14、先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了一些比較。獲得一些關(guān)于機(jī)器人關(guān)節(jié)和減速器方面信的息。但是對(duì)它如何運(yùn)作怎么應(yīng)用還是比較懵懂，但是我通過(guò)了幾個(gè)月對(duì)其的學(xué)習(xí)，我了解他的原理運(yùn)作方式。 開學(xué)至今，通過(guò)幾個(gè)月的研究，我對(duì)RV減速器有了初步的了解，能過(guò)知道它們的原理和運(yùn)作方式并且完成了RV-450E減速器的設(shè)計(jì)，完成了導(dǎo)師所布置的任務(wù)，讓我受益頗多。 在設(shè)計(jì)說(shuō)明書中我分為了六個(gè)部分，第一部分是闡述了國(guó)內(nèi)外的課題背景以及研究現(xiàn)狀；第二部分是對(duì)減速器的傳動(dòng)原理和運(yùn)作方式以及結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)等進(jìn)行了深入研究，同時(shí)也分析了擺線輪的輪廓曲線外形尺寸；第三部分是對(duì)減速器零件的設(shè)計(jì)及材料進(jìn)行選擇；第四部分對(duì)減速器的的回差進(jìn)行了分析；第五

15、部分主要研究RV系列減速器機(jī)械傳動(dòng)的效率。 因?yàn)槲覍?duì)RV系列減速器方面知識(shí)不是很了解，不能夠?qū)p速器的運(yùn)轉(zhuǎn)方式有著模糊的認(rèn)知，對(duì)其有不足之處希望諒解，我會(huì)在以后工作生活中逐步完善自己。 第一章 緒 論； 1.1課題研究背景 目前，RV傳動(dòng)日新月異，它是在擺線傳動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展所得，它不僅有著體積小、壽命長(zhǎng)、適用范圍廣、效率高、運(yùn)作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，而且客服了擺線輪傳動(dòng)的不足之處，國(guó)內(nèi)外對(duì)其更加關(guān)注。日本FANUC公司是主要研發(fā)工業(yè)機(jī)器人這個(gè)項(xiàng)目，同時(shí)研究的公司還有瑞典的ABB機(jī)器人研究公司，德國(guó)的KUKA公司對(duì)其

16、也有一定的研究。日本帝人公司主要研究機(jī)器人的內(nèi)部關(guān)節(jié)，它所生產(chǎn)制造的RV減速器在世界上名列前茅。機(jī)器人中用RV減速器傳動(dòng)有很多優(yōu)點(diǎn)，所以研究減速器是解決工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)關(guān)鍵步驟。機(jī)器人在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中要有較高的精度，同時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中要保證回程間隙小回差小以及有剛度大和輸出轉(zhuǎn)矩高和大減速值。 在當(dāng)今社會(huì)，機(jī)器日益趨向于高精度、高效率、發(fā)展高自動(dòng)化，所以對(duì)機(jī)械的要求也更加嚴(yán)格，要求機(jī)械精密、高速也變得更加明顯。通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，解決了機(jī)械傳動(dòng)方面的平衡問(wèn)題。機(jī)械的高速、高精度受到動(dòng)力學(xué)因素方面的影響，為使機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要考慮零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和構(gòu)件的彈性因素的影響。所以要充分的考慮到靜力效應(yīng)和動(dòng)

17、力效應(yīng)。 目前中國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展技術(shù)的核心是高性能高精密控制傳動(dòng)，它在當(dāng)今社會(huì)的工業(yè)發(fā)展中有著較高重視和極大的關(guān)注。日本企業(yè)對(duì)近年高精度發(fā)展和新型傳動(dòng)裝置高的RV減速器傳動(dòng)有著很高的重視。同世紀(jì)八十年代， 2K-V擺線行星減速器被日本帝人公司成功的研發(fā)出來(lái)，同時(shí)命名此種傳動(dòng)方式為RV傳動(dòng)。在接下來(lái)里的一段時(shí)間，日本帝人公司一直研究RV減速器傳動(dòng)，同時(shí)獲得了一定的成就，為 RV減速器傳動(dòng)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。日本帝人公司的RV減速器在市場(chǎng)上受到了極大的關(guān)注和良好的評(píng)論因?yàn)樗木雀吆蛷?qiáng)度高?，F(xiàn)在日本帝人公司的RV產(chǎn)品在市場(chǎng)占有重要的角色。 與其它國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)還是有一些很不錯(cuò)的企業(yè)，

18、但是總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展水平還是比較落后的，但是經(jīng)歷國(guó)家一些政策改革和支持，同時(shí)為我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。不過(guò)相比較于一些國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)還是有待提高，僅僅相當(dāng)于國(guó)外九十年代中期的水平。國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)規(guī)模較小，大多數(shù)都是生產(chǎn)小部件，關(guān)鍵的零件還都要從國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家購(gòu)買，性價(jià)比不是很好。國(guó)內(nèi)還是有一些發(fā)展比較突出的企業(yè)例如山東帥克、南通的振康等，為了滿足RV減速器的發(fā)展，向其投入了大量的資金。在與南京康尼公司合作，在合作中進(jìn)行了深入的研究工作，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，最終完成了完成RV-20E系列減速器工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)。目前，為了滿足RV-E系列的產(chǎn)品研究和滿足市

19、場(chǎng)的需要。此次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)要求完成RV-450E系列的減速器設(shè)計(jì)。 1.2RV減速器在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀發(fā)展綜述及分析 迄今為止，RV-E系列機(jī)器人的擺線傳動(dòng)裝置中的產(chǎn)品研發(fā)都是要通過(guò)進(jìn)口，國(guó)內(nèi)的RV減速器和國(guó)外的一些先進(jìn)技術(shù)相比較還是有很大的差距，日本的住友重機(jī)公司在國(guó)際最大的機(jī)器人制造公司中是屬于前列的，在機(jī)器人中減速器的制造中占有較大的比例，同時(shí)它基本上壟斷了國(guó)際擺線齒輪減速器的大型市場(chǎng)。在五六十年代的時(shí)候，日本就開始研究了行星齒輪減速器的原理。八十年代之后，開始研究了2KV系列減速器的研究。很多國(guó)外的產(chǎn)品基本上都能夠體現(xiàn)出RV齒輪傳動(dòng)主要有三大特點(diǎn)，總的來(lái)說(shuō)就是：三大，二高以及一小。三大

20、指的是承載能力較大，剛度較大，傳動(dòng)比較大；二高指的是運(yùn)做時(shí)候的精度比較高，傳遞的效率高；一小指的是回差很小；這樣就能保證相應(yīng)的精度和效率等。與國(guó)內(nèi)相比，我國(guó)研發(fā)的產(chǎn)品中在這個(gè)反面上很少能夠做到這一點(diǎn)。但是就最近幾年來(lái)說(shuō)，機(jī)器人這個(gè)行業(yè)有了很好的發(fā)展，前景比較寬闊，我國(guó)的一些高校都在積極的參與研究開發(fā)和實(shí)驗(yàn)這方面技術(shù)，得到了良好的成績(jī)。 日本網(wǎng)友重機(jī)公司是世界上擺線齒輪減速器的生產(chǎn)規(guī)模上很少有公司和其相比。在1990后，一系列減速器產(chǎn)品的研究成果被住友重機(jī)公司推出，包括“90”系列的減速器最新樣本。RV系列的減速器和FA高精度傳動(dòng)系列的減速器的共同特點(diǎn)都是減速器的傳動(dòng)比的范圍都比較大，一級(jí)傳動(dòng)

21、比的范圍是6到 119。這些減速裝置在機(jī)器人中的應(yīng)用也非常普及，在機(jī)器人傳動(dòng)和通用傳動(dòng)中能夠得到廣泛的適用。在本世紀(jì)中，日本住友公司又推出的新產(chǎn)品是“6000系列”，單級(jí)機(jī)型有38種以上。在這同時(shí)，住友公司還增加了一系列減速器的型號(hào)，能夠使很多用戶有了多種的選擇目標(biāo)。 我國(guó)RV減速器傳動(dòng)的研究資料表明：我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)五十年代起就開始實(shí)施對(duì)行星齒輪傳動(dòng)裝置的研究工作。大約六十年的時(shí)候從國(guó)外引進(jìn)了一些優(yōu)秀行星傳動(dòng)技術(shù)，但是在上個(gè)世紀(jì)七十年代中期才初步進(jìn)入正軌，直至八九十年代時(shí)候才有了較快的發(fā)展。 在二十世紀(jì)六十年代，鄭州和東北工學(xué)院首次引進(jìn)了行星傳動(dòng)基礎(chǔ)方面的一些相關(guān)知識(shí)。在那以后，上海的交通

22、大學(xué)和東北工學(xué)院研究和開發(fā)了行星擺線齒輪的制造工藝手法和加工原理。之后，國(guó)內(nèi)對(duì)RV齒輪傳動(dòng)的研究有了較大的突破;大連的朱恒生教授在設(shè)計(jì)RV減速器的研究中獲得了擺線輪滾刀齒形外圍輪廓的計(jì)算公式。鞍山鋼鐵學(xué)院的研究計(jì)算出了相關(guān)擺線輪和針齒輪的行星傳動(dòng)膠合失效過(guò)程的計(jì)算準(zhǔn)則。鄭州的機(jī)械研究所把少齒嚙合傳動(dòng)成功的運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去。1978年，遼陽(yáng)制藥機(jī)械廠成功的研制出了二尺差擺線齒輪減速器，這對(duì)于中國(guó)減速器來(lái)說(shuō)是歷史上的一次重大突破，同時(shí)也相當(dāng)于是RV齒輪傳動(dòng)的一項(xiàng)里程碑。在1990年， “2K-V”型汽車專用的擺線齒輪行星減速器在上海減速器廠成功研發(fā)；1993年，楊錫和他們對(duì)RV齒輪傳動(dòng)做了實(shí)驗(yàn)并對(duì)

23、其進(jìn)行受力分析取得較好的成果；何衛(wèi)東等人通過(guò)對(duì)國(guó)家97年頒布的863項(xiàng)目的分析研究，通過(guò)對(duì)擺線齒輪和行星齒輪的傳動(dòng)展開了系統(tǒng)的研究，包括RV齒輪傳動(dòng)的受力分析、RV齒輪傳動(dòng)效率的分析以及RV齒輪傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析；劉繼巖等學(xué)士分析和研究了RV齒輪傳動(dòng)的所固有頻率進(jìn)行；在2002年，姚文席等人對(duì)擺線齒輪的精度進(jìn)行了系統(tǒng)的深入分析研究；2004年期間，嚴(yán)細(xì)海等對(duì)雙曲柄RV齒輪減速器傳動(dòng)的扭轉(zhuǎn)一階固有頻率進(jìn)行了分析研究,研究之后指出其中影響固有頻率的一些主要因素；在2005年，擺線齒輪“反弓”齒廓的概念被關(guān)天民等人研究所提出，并且對(duì)此概念進(jìn)行了初步的解釋和明確的定義，同時(shí)優(yōu)化和設(shè)計(jì)齒輪的輪廓。 通過(guò)上

24、面的一系列文件表明可以很好的得出：國(guó)外的一些大型公司尤其是日本，他們所研究的RV齒輪減速器有了系統(tǒng)化和穩(wěn)定的生產(chǎn)流水線。他們所生產(chǎn)出的RV減速器得到了國(guó)際上大部分人的認(rèn)可，因?yàn)槠錅p速器的精度和回差都比較高。通過(guò)對(duì)比得知，國(guó)內(nèi)的RV齒輪減速器系列的設(shè)計(jì)和日本帝人公司的產(chǎn)品相比較，還是有很大的差距。但是通過(guò)這些年的不斷積淀，我國(guó)減速器有了很大的進(jìn)步。國(guó)內(nèi)在擺線輪齒型的優(yōu)化、功率以及內(nèi)部力矩的分析等有著很深的研究，同時(shí)取得了較大的進(jìn)步，并向傳動(dòng)精度高和回差小的國(guó)際水平進(jìn)軍。國(guó)內(nèi)水平的不斷提升，更能彰顯了本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)有著深遠(yuǎn)的意義，同時(shí)為康尼公司的產(chǎn)品研發(fā)提供了方便。 1.3RV減速器課題的主要

25、研究?jī)?nèi)容 在對(duì)RV-450E系列的減速器的研究中，調(diào)研機(jī)器人轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的傳動(dòng)技術(shù)表明深入的研究RV齒輪行星減速器的工作原理。其中包括擺線輪的運(yùn)動(dòng)軌跡和對(duì)行星減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的了解。RV-450E行星齒輪減速器由兩部分組成。一是由一級(jí)漸開圓柱行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，二是由一級(jí)曲柄擺線輪減速機(jī)構(gòu)。在這個(gè)過(guò)程中，我們要繪制出RV減速器關(guān)鍵核心的零件，并選擇合適材料，通過(guò)用SolidWorks三維制圖軟件對(duì)RV減速器核心零部件以及總裝配圖的三維零件圖的設(shè)計(jì)。要能夠正確的設(shè)計(jì)繪制出擺線齒輪的外型輪廓，在繪制圖形的過(guò)程中，要盡可能保證尺寸誤差小。研究其RV齒輪傳動(dòng)的誤差，因?yàn)檎`差是國(guó)內(nèi)外間主要的差距，同時(shí)

26、深入探討研究了RV減速器的輸出齒輪軸的回差以及分析，與此同時(shí)得到相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)對(duì)RV-450E-129的減速器的回差進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后一步是對(duì)RV系列減速器使用的壽命和總的機(jī)械傳動(dòng)效率進(jìn)行計(jì)算并驗(yàn)證其合理性。 第2章 RV減速器傳動(dòng)方案的分析比較和計(jì)算 2.1RV減速器設(shè)計(jì)的條件與技術(shù)要求 參考了日本帝人公司的關(guān)于RV-450E型減速器的技術(shù)參數(shù)條件，考慮關(guān)于減速器的通用性和適應(yīng)性這兩個(gè)方面，決定擬定RV-450E型號(hào)的減速器相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下所示： ※RV減速器的額定功率P=6.135kw； ※RV減速器的速比值是R=129； ※RV減速器的輸出轉(zhuǎn)

27、速是n=5r/min； ※RV減速器的設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)3000小時(shí)； ※RV減速器結(jié)構(gòu)尺寸要求不超過(guò)￠370mm×140mm； ※RV傳動(dòng)的安裝的方式如下表2-1所示，總共有6種不同的安裝組合方式，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇是通過(guò)太陽(yáng)輪輸入，再由針輪固定轉(zhuǎn)臂輸出的方式； ※RV減速器效率的要求不能低于85%； ※輸出軸的幾何回差不能超過(guò)60arc sec； 參考了日本帝人公司RV減速器的一些設(shè)計(jì)資料，要求選用的潤(rùn)滑脂能夠非常充分的發(fā)揮出減速器的減速性能，選擇了MolywhiteRE00 表2-1 六種不同種類安裝方式組合構(gòu)件之間的關(guān)系及減速比 分類 減速傳動(dòng) 增速傳動(dòng)

28、 1（基準(zhǔn)型） 2 3 4 5 6 機(jī)架 針輪Zp 轉(zhuǎn)臂W 太陽(yáng)輪Za 針輪Zp 轉(zhuǎn)臂W 太陽(yáng)輪Za 輸入構(gòu)件 太陽(yáng)輪Za 太陽(yáng)輪Zp 針輪Zp 轉(zhuǎn)臂W 針輪Zp 轉(zhuǎn)臂W 輸出構(gòu)件 轉(zhuǎn)臂W 針輪Zp 轉(zhuǎn)臂W 太陽(yáng)輪Za 太陽(yáng)輪Za 針輪Zp 減速比 i=1/R i=1/(1-R) i=(R-1)/R i=R i=1-R i=R/(R-1) 與輸入轉(zhuǎn)向的關(guān)系 同向 反向 同向 同向 反向 同向 2.2RV減速器傳動(dòng)的基本工作原理以及構(gòu)成 2.2.1RV傳動(dòng)原理及特點(diǎn) RV齒輪傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)比范圍比較

29、大、體積小和重量較輕的等一系列優(yōu)點(diǎn)。這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是二級(jí)減速傳動(dòng)。一級(jí)曲柄擺線輪減速機(jī)構(gòu)和一級(jí)漸開線圓柱行星齒輪減速機(jī)構(gòu)組成二級(jí)減速傳動(dòng)。這種傳動(dòng)比與單純的行星擺線輪傳動(dòng)相比較來(lái)說(shuō)，它具有體積小、過(guò)載能力極強(qiáng)和輸出軸的剛度很大，不容易發(fā)生物理變形等優(yōu)點(diǎn)，從而受到了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注。日本在制造工業(yè)機(jī)器人的時(shí)候，他們所使用的關(guān)節(jié)傳動(dòng)目前來(lái)說(shuō)大多數(shù)都為RV傳動(dòng)，極少還能看到諧波傳動(dòng)和擺線針輪傳動(dòng)這兩種傳動(dòng)。下圖2-1所示的就是RV減速器機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器的傳動(dòng)原理圖。 圖2-1 RV減速器傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖 1-中心輪；2-行星輪；3-曲柄軸；4-擺線輪； 5-針齒；6-輸出軸；7-針齒

30、殼 這個(gè)RV減速器傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖包括漸開線圓柱行星齒輪以及擺線針行星減速機(jī)構(gòu)這兩個(gè)部分組成。漸開線中心輪1它與RV減速器的輸入軸相聯(lián)接、漸開線的行星齒輪2和上圖所示的曲柄軸3相連接組成了一個(gè)整體。以這個(gè)為整體把它作為擺線輪的輸入機(jī)構(gòu)，如果漸開線中心齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針，那么漸開線行星齒輪2將會(huì)在公轉(zhuǎn)的時(shí)候還會(huì)有逆時(shí)針的自轉(zhuǎn)。在這轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲柄軸就會(huì)被其所帶動(dòng)，并且曲柄軸設(shè)計(jì)的為偏心軸，從而曲柄軸就自然而然的做偏心運(yùn)動(dòng)，那么會(huì)與擺線輪一起做偏心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)擺線輪會(huì)受其固定針輪所嚙合的齒數(shù)約束影響。然而擺線輪在被曲柄軸帶動(dòng)做偏心運(yùn)動(dòng)并在其軸線公轉(zhuǎn)的同時(shí)，同時(shí)也會(huì)反方向的自轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)在做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

31、。這樣也就會(huì)通過(guò)曲柄軸來(lái)保證鋼架輸出機(jī)構(gòu)按照順時(shí)針的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。 把圖中中心輪1作為輸入構(gòu)件在這同時(shí)把圖中輸出軸6作為輸出構(gòu)件、再把途中針齒殼7固定作為機(jī)架情況下，RV系列減速器的速比值計(jì)算公式： 擺線輪傳動(dòng)的齒數(shù)比針齒數(shù)少一個(gè)，那么RV齒輪傳動(dòng)的速比值公式為： 上式中 Z1為漸開線中心輪齒數(shù); Z5為針輪齒數(shù)； Z2為漸開線行星輪齒數(shù); Z4為擺線輪齒數(shù)。 RV系列減速器的結(jié)構(gòu)如圖2-2，結(jié)構(gòu)上的基本特點(diǎn)可以由以下五點(diǎn)概括： 圖2-2RV減速器結(jié)構(gòu)圖 （1） 在主軸承內(nèi)置機(jī)構(gòu)中安裝軸承為徑向止推滾珠球軸承，承受載荷能力是外部所受，需要有較大的力

32、矩剛性同時(shí)還需要大的允許力矩。 （2） 在二級(jí)減速機(jī)構(gòu)中RV減速器的公轉(zhuǎn)速度也會(huì)變慢，振動(dòng)的幅度也會(huì)降低；這樣輸入機(jī)構(gòu)的慣性就會(huì)減小。 （3） 對(duì)于雙柱的支撐機(jī)構(gòu)，軸和支撐法蘭支撐著曲柄軸的減速器，它的振動(dòng)的幅度很小但是扭轉(zhuǎn)剛性非常大。 （4） 使用滾動(dòng)軸承時(shí)，要有良好的啟動(dòng)功率，可以使齒輪間隙減小且損耗變小同時(shí)壽命延長(zhǎng)。 （5） 在銷齒輪機(jī)構(gòu)中銷與RV齒輪同時(shí)咬合數(shù)會(huì)很多，它們間的齒輪間隙較小，抗沖擊的能力強(qiáng)。還有其它關(guān)于RV系列減速器的性能特點(diǎn)： RV減速器的傳動(dòng)比范圍較廣同時(shí)可以更多的實(shí)現(xiàn)減速級(jí)數(shù)：它的單級(jí)擺線的傳動(dòng)比就可以做到過(guò)百，此外還包括第一級(jí)，即使就算是擺線輪的齒數(shù)不做

33、變化，僅僅只是改變漸開線齒輪Z1與漸開線齒輪Z2的齒數(shù)，可以得到很多不同的速比值。要求RV系列減速器的速比值范圍控制在31到171之間。 RV減速器的傳動(dòng)效率高：η=85％~92％. RV減速器的運(yùn)動(dòng)精度:可以通過(guò)設(shè)計(jì)合理、制造起來(lái)夠規(guī)范，能夠使RV傳動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和減輕其噪聲。 回差小;RV系列減速器的回差較小。 2.2.2RV-450E減速機(jī)的基本構(gòu)成 從機(jī)構(gòu)的角度，RV-450E包括下面4個(gè)機(jī)構(gòu)： （1） 第一級(jí)傳動(dòng)是漸開線行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu) RV-450E-129減速機(jī)的第一級(jí)傳動(dòng)是由輸入齒輪太陽(yáng)輪Z1=15和三個(gè)行星輪Z2=48組成 （2） 平行四邊形機(jī)構(gòu) RV-450

34、E-129減速器的平行四邊形機(jī)構(gòu)包括三部分：一個(gè)轉(zhuǎn)臂、兩個(gè)擺線輪和三個(gè)曲柄構(gòu)件。兩個(gè)相位角在曲柄軸上是180°、偏心距e=2.8mm，兩和個(gè)擺線構(gòu)成如下圖2-3所示平行四邊形機(jī)構(gòu)。 圖2-3平行四邊形機(jī)構(gòu) （3）第二級(jí)傳動(dòng)擺線傳動(dòng)機(jī)構(gòu) RV-450E-129系列減速器的二級(jí)傳動(dòng)是由一個(gè)針輪Z5=40、兩個(gè)擺線輪Z4=39和三個(gè)曲柄構(gòu)件偏心距e=2.8mm組成。 （4）輸出機(jī)構(gòu) RV-450E-129系列減速機(jī)由三個(gè)部分組成，包括轉(zhuǎn)臂組件、針輪殼和兩個(gè)擺線輪。RV減速機(jī)的轉(zhuǎn)臂組件安裝在針輪殼的軸承孔內(nèi)是通過(guò)兩套向心軸承，中心輪Z1與轉(zhuǎn)臂的回轉(zhuǎn)中心同針輪Z5回轉(zhuǎn)中心

35、在同一軸線上。 2.3RV齒輪傳動(dòng)的擺線輪齒廓曲線 2.3.1RV齒輪傳動(dòng)擺線輪的標(biāo)準(zhǔn)齒廓曲線 通過(guò)參考文獻(xiàn)可以得到，標(biāo)準(zhǔn)擺線輪齒廓曲線的方程式如下： Xc=｛rp - rrp-?1(K1,φ)｝sin(1-iH)φ+{a-K 1rrp?-1(K,φ)}sin iHφ (2-3) Yc=｛rp - rrp?-1(K1,φ)｝cos(1-iH)φ -{a-K 1rrp?-1(K,φ)}cosiHφ (2-4) 式中： K1=az5 / rp ---------- 齒型變幅系數(shù)； iH = Z5 / Z4 ----------- 針輪與擺線輪齒數(shù)比值； ?

36、-1(K1,φ)=（1+K12-2K1cosφ)1/2------- 幅長(zhǎng)系數(shù)； ? ------- 轉(zhuǎn)臂相對(duì)于針齒心矢徑方向之間的轉(zhuǎn)角，其范圍是0°～ 360°，它是嚙合相位角φHP縮寫形式。 a -----偏心距； rrp-----針齒的半徑； rp -----針齒分布圓的半徑。 2.3.2RV傳動(dòng)擺線輪齒廓修形的方法 擺線輪輪廓曲線的形式是有標(biāo)準(zhǔn)，因此有很多的步驟沒辦法完成，例如：補(bǔ)償制造時(shí)產(chǎn)生的誤差，無(wú)法在長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑和擺線輪的安裝與拆卸不是很容易這樣的形式非常容易卡住，也會(huì)很危險(xiǎn)。因此在實(shí)際的生產(chǎn)中，我們要使擺線輪與針齒殼嚙合的時(shí)候不全部卡死，需

37、要有一定的間隙。資料表明擺線輪的齒廓修形方法有下面三種： （1）等距輪廓齒型修形方法：在加工擺線輪的時(shí)候與選擇與修整標(biāo)準(zhǔn)齒形機(jī)床運(yùn)動(dòng)是一樣的。它們所不同的是要將磨輪圓弧的半徑從標(biāo)準(zhǔn)rrp變?yōu)閞rp-Δrrp。 （2）轉(zhuǎn)角輪廓齒型修形方法：在擺線輪進(jìn)行制作的時(shí)候 ，加工標(biāo)準(zhǔn)齒形同機(jī)床的運(yùn)動(dòng)修整參數(shù)相同。但是它的齒頂與齒根所嚙合的部分無(wú)法良好的間隙接觸，這樣就不能夠滿足潤(rùn)滑需要和徑向尺寸鏈所產(chǎn)生的誤差，因此不能夠單獨(dú)去使用。 （3）移距輪廓齒型修形法：在制造擺線輪的時(shí)候，偏心距、磨輪齒形半徑rrp、標(biāo)準(zhǔn)齒形的加工和傳動(dòng)比要保持一致。磨輪遠(yuǎn)離工作臺(tái)中心方向移動(dòng)產(chǎn)生的距離，就叫做正移距 2.3

38、.3擺線輪修形齒廓曲線一般方程式 三種齒型輪廓的修形方法的其他兩種方法既能夠和別的方法相互配合使用也能夠獨(dú)自使用，除了與利用轉(zhuǎn)角修形的方法一起使用一起外。通過(guò)研究可以知道，現(xiàn)在很多都是以負(fù)等距和負(fù)移距配合而成的方法。 把擺線輪的標(biāo)準(zhǔn)齒形方程式里的rp+Δrrp替換rp、rrp+Δrrp替換rrp、再用K1′=azp/ (rp+△rp)替換K1、式中的（iHφ+δ）替換iHφ，從而我們得到三種擺線輪的齒廓曲線計(jì)算式如下： Xc=[rp+△rp-(rrp+△rrp) φ-1(K1′, φ)]×sin[(1-iH) φ-δ]+a/(rp+△rp)×[rp+△rp-zp（rr

39、p+△rrp）φ-1(K1′, φ)] ×sin(iHφ+δ) Yc=[rp+△rp-(rrp+△rrp) φ-1(K1′, φ)]×cos[(1-iH) φ-δ]+a/(rp+△rp)×[rp+△rp-zp（rrp+△rrp）φ-1(K1′, φ)] ×cos iHφ+δ) 式中：K1′= azp/( rp+△rp)----表示在移距修形的擺線輪齒形輪廓所產(chǎn)生的短幅系數(shù)；；它的中間計(jì)算值：￠-1(K1′, φ)=1/（1+ K1′2-2 K1′cosφ）1/2 2.3.4擺線輪齒廓的優(yōu)化方法 機(jī)器人對(duì)于RV傳動(dòng)的精度要求很高，總的來(lái)說(shuō)有以下三個(gè)

40、需要注意的事項(xiàng); 第一點(diǎn)是RV傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)精度非常高，其中鏈傳動(dòng)的誤差最大值是1； 第二點(diǎn)是間隙回差,由于RV系列減速器的型號(hào)規(guī)格是不一樣的，規(guī)定誤差的范圍在1～1.5。 第三點(diǎn)是當(dāng)RV減速器在做負(fù)載荷運(yùn)動(dòng)時(shí)候，包括在運(yùn)動(dòng)時(shí)物理彈性形變的總的回差要控制在6以內(nèi)。 因此RV減速器的傳動(dòng)對(duì)擺線輪的齒廓曲線要求十分嚴(yán)格，通常的擺線輪輪廓外形要滿足以下幾個(gè)要求： ⑴工作齒型要盡可能的接近共軛，為了確保平穩(wěn)傳動(dòng)； ⑵擺線輪和針輪嚙合在嚙合時(shí)的間隙，要滿足減速器在制造過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，同時(shí)，也要方便潤(rùn)滑脂的貯藏； ⑶能夠滿足多齒數(shù)的共軛嚙合（一般不能少于4個(gè)嚙合齒數(shù)）； ⑷盡量減小總綜合回差

41、； ⑸磨削等工藝簡(jiǎn)單，熱處理方便。 擺線輪齒廓對(duì)RV傳動(dòng)優(yōu)化修形的必要性： ⑴通過(guò)查閱資料可以看出，如果只是針齒殼上的標(biāo)準(zhǔn)針輪它與單獨(dú)轉(zhuǎn)角困難，很難實(shí)現(xiàn)。 ⑵在采用等距、移距或者是兩者并用的修行的方法可以簡(jiǎn)化工藝的復(fù)雜程度，同時(shí)也要考慮RV齒輪與針輪嚙合會(huì)時(shí)所發(fā)生的彈性形變，而這種形變具有補(bǔ)償作用。而這也就可能會(huì)出現(xiàn)多齒不能同時(shí)嚙合這種情況。我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮到嚙合處的彈性形變是如何用來(lái)增加嚙合齒數(shù)數(shù)量，這種變形帶來(lái)的效益還是十分有限的，所以要求等距和移距的變量將會(huì)更高。 所以在對(duì)擺線輪輪廓的優(yōu)化是很有必要的，不然很難實(shí)現(xiàn)RV擺線輪的修形要求。 為了實(shí)現(xiàn)修形齒廓的目標(biāo)，通過(guò)查

42、閱資料可以看出使用負(fù)移距大一點(diǎn)同負(fù)等距之間相互配合使用的情況下有良好的優(yōu)化齒廓曲線。這都要求△rrp和△rp都要小于零。所加工出來(lái)的擺線輪與針齒的配合軸徑方向就會(huì)存有間隙。相反，在使用正等距和正移距之間組合的時(shí)候，要使RV齒輪的轉(zhuǎn)角大于零，這會(huì)使兩輪嚙合能夠處產(chǎn)生很大的間隙。從而在使用RV減速器傳動(dòng)的時(shí)候，要求選擇負(fù)等距和負(fù)移距的絕對(duì)值大一點(diǎn)方式加工擺線輪會(huì)比較實(shí)用。 2.4 RV-450E減速器主要參數(shù)計(jì)算 2.4.1 RV-450E系列減速器配置齒數(shù)計(jì)算 RV-450E系列減速器的減速比值 R=81、101、118.5、129、154.8、171、192.4總共有7種規(guī)格。根據(jù)RV

43、傳動(dòng)的速比值計(jì)算公式為R=1+ZX×ZP/Za，同漸開線齒輪傳動(dòng)比的條件，通過(guò)過(guò)分析總結(jié)可以得到RV-450E系列減速機(jī)的實(shí)際配置齒數(shù)見下表2-2。 表2-2RV-450E減速機(jī)系列的構(gòu)成和行星傳動(dòng)配置的齒數(shù) 型 號(hào) 參 數(shù) R ZP Zx/Za Z∑ Za ZX a， mj m a ￠，（度） X∑ RV-450E-81 81 40 2 63 21 42 71 2.2539 2.25 71.5 18.86 0.559 RV-450E-101 101 40 2.5 63 18 45 71 2

44、.2539 2.25 71.5 18.86 0.559 RV-450E-118.5 118.5 40 2.938 63 16 47 71 2.2539 2.25 71.5 18.86 0.559 RV-450E-129 129 40 3.2 63 15 48 71 2.2539 2.25 71.5 18.86 0.559 RV-450E-154.8 154.8 40 3.845 63 13 50 71 2.2539 2.25 71.5 18.86 0.559 RV-320E-171 171 40 4.

45、25 63 12 51 71 2.2539 2.25 71.5 18.86 0.559 RV-320E-192.4 192.4 40 4.785 52 9 43 58.5 2.2539 2.25 71.5 18.86 0.559 符號(hào)含義 ZP---針齒數(shù)； ZX---行星輪齒數(shù)；R---速比值（針輪固定）； Za---齒輪軸齒數(shù)； Zx/Za---齒數(shù)比；Z∑---齒數(shù)和； mj----模計(jì)算值；m---標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)；a，---實(shí)際中心距； a---標(biāo)準(zhǔn)中心距； X∑---變位系數(shù)和a，（度）---嚙合角（°）； 結(jié)論：為了能夠有

46、不同的速比值，只需要改變第一級(jí)漸開線行星直齒輪的齒數(shù)。RV-450E系列有減速器7個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，公用了第二級(jí)擺線傳動(dòng)，不同規(guī)格的產(chǎn)品只需要變換一對(duì)行星齒輪。 2.4.2 RV-320E系列減速器核心參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 RV系列減速器核心參數(shù)就是關(guān)鍵零部件的核心尺寸參數(shù)，曲柄軸的設(shè)計(jì)包括軸端的花鍵、曲柄軸偏心距的計(jì)算和軸承的選用；針齒殼的參數(shù)包括針齒半徑和針齒數(shù)。通過(guò)查閱資料和康尼公司所提供的已有的20E,40E,80E,和優(yōu)秀論文中160E的參數(shù)，通過(guò)對(duì)比，對(duì)RV-450E系列的減速器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究設(shè)計(jì)，初步擬定核心零部件的關(guān)鍵尺寸。尺寸如下表2-3所示。 表2-3

47、RV-450E系列減速器核心的零件尺寸 關(guān)鍵零件核心尺寸 20E 40E 80E 160E 320E 曲柄軸偏心距（mm） 0.9 1.3 1.3 1.5 2.8 針齒數(shù) 40 40 40 40 40 擺線輪齒數(shù) 39 39 39 39 39 擺線輪齒寬（mm） 8.9 8.9 11.9 14.3 17 正齒輪齒寬（mm） 5 7.2 8.5 11.5 12 正齒輪個(gè)數(shù) 2 2 3 3 3 針輪分布圓半徑rp(mm) 52 64 76.5 97 140 針齒半徑rrp(mm) 2 3 3

48、4 7.3 短幅系數(shù)K1 0.6923 0.8125 0.6797 0.6186 0.8205 針齒系數(shù)K2 2.0399 1.6738 2.0007 1.9026 1.4995 2.5本章小結(jié) 擺線輪齒廓線外形的設(shè)計(jì)也進(jìn)行了分析說(shuō)明，也對(duì)如何修正的三種修形方法以及如何配合使用才能有效的減小回差還有如何設(shè)計(jì)才能保證嚙合間隙等進(jìn)行了詳細(xì)的討論。在最后的時(shí)候進(jìn)行總結(jié)并列出了RV450E系列減速器的核心零部件的尺寸和一級(jí)漸開線如何配齒。 第3章 RV-450E系列減速器結(jié)構(gòu)

49、設(shè)計(jì) RV減速器的主要核心零部件共有六個(gè)，它們分別是太陽(yáng)輪、曲柄軸、行星輪、擺線輪、支撐法蘭和針齒殼。本次所研究的是RV-450E系列的減速器用于機(jī)器人關(guān)節(jié)，日本帝人公司現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)出了性能優(yōu)良的減速器，并且已經(jīng)投入市場(chǎng)受到國(guó)際的好評(píng)。他們研究的不同系列減速器中，當(dāng)然也包括RV-450E系列的減速器，此減速器的參數(shù)基本已經(jīng)確定。為了能夠安裝，指導(dǎo)老師提供外形尺寸的部分資料，所以在繪制減速器核心零部件的二維圖之前，要了解減速器的整體外圍尺寸，通過(guò)這些資料，可以使減速器的零件尺寸能夠確定，知道了零件的尺寸范圍，不能太大，也不能很小，便于繪制圖形，更有利于產(chǎn)品零件的設(shè)計(jì)。再逐步的設(shè)計(jì)出RV-450

50、E系列減速器的曲柄軸、正齒輪、針輪殼和主軸承，軸、支撐法蘭和擺線輪從而確定該型號(hào)減速器總的裝配圖，下面是主要的零件設(shè)計(jì)。 3.1 曲柄軸的設(shè)計(jì) 圖3-1 曲柄軸 曲柄軸一共有三個(gè)，它們大小外形尺寸及形狀都相同。外形如上圖3-1所示。 由已計(jì)算出曲柄軸的偏心距e=2.8mm，從簡(jiǎn)圖上可以得出，曲柄軸的最左邊是一個(gè)圓柱直齒漸的外花鍵，這個(gè)花鍵與行星輪上的內(nèi)花鍵相連接，從而讓正齒輪帶動(dòng)曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在行星輪的齒寬方向的兩端是裝有軸的彈性擋圈，圖示軸的左端的凹陷部分同擋圈所配合的部分就是。所以L0的長(zhǎng)度不僅滿足軸徑的擋圈而且還要滿足外花鍵的大徑的尺寸。圓柱直齒輪漸開花鍵尺寸的確定是根據(jù)

51、GB/T3478.1-1995確所定。所選擇模數(shù)m=2.0mm，齒數(shù)z為15。通過(guò)文獻(xiàn)可以得到： 圓柱直齒輪外花鍵大徑Dee=31mm 圓柱直齒輪花鍵小徑 Die=28.25mm 分度圓的直徑D=30mm，則L0=28mm。 再根據(jù)GB/T894.1-1986選擇軸所使用的彈性擋圈。軸端的直徑選擇的是28mm，通過(guò)查表可以得到擋圈的寬度S=1.5mm，所以L5=1.5mm。 因?yàn)榍S會(huì)產(chǎn)生軸向力，所以軸的兩端安裝一對(duì)圓錐滾子軸承。圖中L1和L4的尺寸需要根據(jù)所選用的軸承確定。通過(guò)查閱GB/T297-1994軸承表，選擇軸承的型號(hào)為302/32，軸承的外型尺寸為32mm×6

52、5mm×17mm，則可以確定軸端的L1=L4=32mm，圖中所示L6=17和L9=18mm。 曲柄軸中間L7和L8會(huì)與擺線輪配合，這部分鏈接是通過(guò)滾針軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)，相位差為180°。在查閱GB/T5801-2006選擇的滾針軸承型號(hào)是50mm×72mm×22mm，那么L3=L2=52mm，L7=L8=22mm。 結(jié)合上面的尺寸，以及RV減速器徑向與橫向的總尺寸，暫定L=117mm。 在選擇材料的時(shí)候，在裝配滾針軸承的時(shí)候，軸承的內(nèi)圈裝要安裝在偏心軸上，滾針要同機(jī)架配合使用，從使用壽命上考慮，高碳鉻軸承GCr15材料會(huì)成為首選目標(biāo)。它在進(jìn)行熱處理之后的

53、硬度會(huì)達(dá)到 60-63HRC，強(qiáng)度方面滿足需求。另外還要考慮材料的精度問(wèn)題，圓錐滾子軸承與軸之間的配合公差是H7/k6，而滾針軸承與偏心軸內(nèi)圈的配合公差是H5/h4，外圓的圓柱度選擇6級(jí)，從而兩偏心軸線之間的平行度也為6級(jí)，圓柱直齒輪漸開線花鍵為5級(jí)。兩偏心軸段的的相位角的范圍是178°～182°。 用SolidWorks繪制三維圖如下圖3-2所示。 圖3-2 曲柄軸三維圖 3.2 正齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 圖 3-3正齒輪 我們知道的行星輪就是正齒輪，行星輪總共有三個(gè)，它們的形狀大小完全相同。正齒輪通過(guò)內(nèi)花鍵與曲柄軸上的外花鍵相嚙合，通過(guò)內(nèi)花鍵傳遞動(dòng)

54、力傳遞，它的整體結(jié)構(gòu)示意圖如3-3所示。 通過(guò)上文的資料可以知道RV-450E系列減速器一共有七個(gè)不同的規(guī)格。不同規(guī)格正齒輪的大小都會(huì)不一樣。此次把速比值R=129型號(hào)的減速器作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)應(yīng)的行星輪的齒數(shù)為48。從上邊第二章的計(jì)算數(shù)據(jù)我們可以得知變位系數(shù)總和X∑=0.559。下面要合理的分配變位系數(shù)。通過(guò)各方面計(jì)算可以得到： 太陽(yáng)輪的變位系數(shù)為+0.4041，正齒輪的變位系數(shù)為-0.34818。所以: 行星輪的齒頂圓直徑：da=d+2ha=d+2(ha★+x)m=112.5mm 行星輪的齒根圓直徑：df =d-2hf=d-2(ha★+c★-x)m=102.375mm 在設(shè)計(jì)內(nèi)花鍵

55、由外花鍵確定，根據(jù)GB/T3478.1-1995國(guó)標(biāo)，可以確定內(nèi)花鍵的尺寸，只要花鍵之間能夠相互配合即可。 大徑Dee=33.25 小徑 Die=28.25 分度圓直徑D=30 正齒輪應(yīng)設(shè)有兩個(gè)螺紋孔，與行星運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，只是便于夾持在安裝時(shí)。在這里，可以將兩個(gè)孔之間距離設(shè)定為68mm。正齒輪在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有凸起和凹下去的地方，而輪齒的寬度需要結(jié)合太陽(yáng)輪來(lái)進(jìn)行計(jì)算，考慮齒輪要配合外花鍵，把正齒輪內(nèi)部花鍵的長(zhǎng)度設(shè)定為13mm。 對(duì)于選擇材料方面，滲碳鋼（20CrNiMo）材料是RV行星減速器的正齒輪選擇的材料。用碳氮共滲的處理方法對(duì)其進(jìn)行處理。處理之后它的硬度在50到60HRC之間。利用芯軸的

56、配對(duì)通過(guò)特殊加工工藝對(duì)其進(jìn)行加工。正齒輪精度為GB/T10095.1～2-2008。查閱國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以知道單齒距的極限偏差為fpt=0.006mm。齒距總偏差Fp=0.028mm。其齒廓總偏差Fβ=0.0075mm。它的徑向跳動(dòng)公差Fr=0.0075mm。漸開線花鍵它的等級(jí)是5。 用SolidWorks軟件繪制的三維圖如下圖3-4所示： 圖3-4 正齒輪三維圖 3.3主軸承與針輪殼設(shè)計(jì)及分析 圖3-5主軸承與針輪殼 針齒殼整體外形尺寸由文獻(xiàn)資料可以確定，所以只要確定針輪殼內(nèi)部的尺寸即可。要先確定圖中L1的長(zhǎng)度，由于已經(jīng)完成了曲柄軸的設(shè)計(jì)，可以得到L1的半徑是

57、rrp=7.3mm。針齒運(yùn)動(dòng)就是通過(guò)擺線輪之間配合完成。也要保證擺線輪的中心同偏心軸的中心要保持一致。這樣就可以確定L1的長(zhǎng)度。確定L1長(zhǎng)度為45mm。由于L2段需要安裝J型的密封墊圈，通過(guò)查資料選擇密封圈外型200mm240mm16mm,確定L2=16mm，D1的長(zhǎng)度是由主軸承確定,D1=Ф280mm。 角接觸球軸承RV-450E在系列減速器的軸承是40°，軸承的內(nèi)圈與支撐法蘭之間是相互配合的，而外圈是可以分離的。在進(jìn)行軸承剛性力矩設(shè)計(jì)的時(shí)候，資料表明圖3-5中的尺寸a和b是已知的，如圖所示引兩條50°的線。由圖可知，主軸承的球心和這條線在同一條直線上。軸承上的鋼球直徑

58、大小一定要按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格來(lái)選取，通過(guò)查閱資料，選擇主軸承鋼球的直徑是16mm。 軸承與針齒材料選擇的時(shí)候，軸承與針齒的材料要選擇高碳鉻GCr15,其在熱處理后地硬度是60-63HRC，而針齒殼的材料是用38GrMoAI-GB/T3078, 熱處理后的硬度范圍是25-30HRC，氮化處理齒圈表面后，硬度達(dá)到HV900以上。 用SolidWorks繪制的三維圖如下圖3-6: 圖3-6 針輪殼三維圖 3.4軸與支撐法蘭分析與設(shè)計(jì) 圖3-7軸 支撐法蘭是安裝在減速器的輸出面上，軸是安裝在RV減速器的輸入面上，它們是通過(guò)銷和內(nèi)六角圓柱頭螺釘聯(lián)接起來(lái)，其回轉(zhuǎn)中心和輸入齒輪以及針輪在

59、同一軸線上。軸的整體外形如圖3-7所示。由已知的資料可以得知軸的長(zhǎng)度L=275mm，D1的長(zhǎng)度可以從總裝備圖的到，因其要比花鍵的大徑要大些，所以選定D1的長(zhǎng)度D1=￠56mm,，對(duì)于D2，D3，D5，D6這些孔需要在軸與支撐法蘭加工之后才能確定其長(zhǎng)度，滿足產(chǎn)品的精度需求。由圖可知，D2的尺寸要略大于所給定軸的的直徑。選擇D2=D5=￠61mm。再確定D3,D6段的長(zhǎng)度，按照?qǐng)A錐滾子軸承的規(guī)格，可知D3=D6= ￠65mm。在軸承安裝結(jié)構(gòu)可以確定L2的長(zhǎng)度L2=22mm。同時(shí)在對(duì)軸承的外圈進(jìn)行定位的時(shí)候，D4的尺寸要求不是太嚴(yán)格，只要滿足不妨礙曲柄軸的安裝與轉(zhuǎn)動(dòng)就可以。確定D4=54mm。L0為

60、軸與法蘭在橫向上的最大距離，確保最大尺寸不能超過(guò)所給的最大尺寸,所以L0=140mm。 在設(shè)計(jì)主軸承的時(shí)候，軸與支撐法蘭之間通過(guò)內(nèi)六角螺釘連接，是導(dǎo)師給定的范圍，對(duì)于鋼球的球道以及其輪廓設(shè)計(jì)要合理，以及配合設(shè)計(jì)的橫向尺寸的要求，確定L3=43mm。實(shí)際裝配時(shí)，L1處是安裝正齒輪的地方，在上文中計(jì)算過(guò)正齒輪的齒寬是16mm, 那么L1長(zhǎng)度不低于16，確定L1=16mm。支撐法蘭上的三個(gè)曲柄軸的軸孔的中心連成分布圓的直徑D是很重要的尺寸，下圖3-8所示的就是支持法蘭的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖： 圖3-8 支撐法蘭 在設(shè)計(jì)時(shí)，D的尺寸是由中心距確定，即D=￠140mm，在支撐法蘭的定位銷以及螺釘在任務(wù)書上

61、給了出來(lái)，通過(guò)計(jì)算可知得到6個(gè)內(nèi)六角圓柱螺釘?shù)囊?guī)格為M16×29。與軸比較，在支撐法蘭上的三個(gè)曲柄軸偏心所組成的圓直徑也有規(guī)定，直徑與軸一樣，也是取140mm。兩個(gè)螺釘?shù)膴A角，所給的軸圖是22°。要求和支撐軸螺釘分布一樣，設(shè)計(jì)便于繪制剖視圖，繪圖的時(shí)候也相對(duì)簡(jiǎn)單。支撐法蘭的直徑d在導(dǎo)師給的總圖數(shù)據(jù)d=￠248mm 在選擇材料方面，需要考慮軸與支撐法蘭上的主軸承上鋼球所要的溝道，在選擇材料用的是高碳鉻的軸承GCr15及淬火，熱處理后硬度的范圍是60-63HRC。在精度方面的要求，曲柄軸的軸承孔徑的直徑偏差是H5，三個(gè)曲柄軸孔安裝的分布圓的孔直徑偏差選用±0.5IT

62、6。在設(shè)計(jì)的曲柄軸上的平行度、垂直度及對(duì)稱度的時(shí)候要選6級(jí)。曲柄的支撐軸的圓柱度選5級(jí)，兩軸承的溝道對(duì)于回轉(zhuǎn)中心所在的同軸度及平行度都選用5級(jí)。 使用SolidWorks繪圖軟件繪制如下圖3-9軸和3-10支撐法欄所示： 圖3-9軸三維圖 圖3-10 支撐法蘭三維圖 3.5擺線輪的分析與設(shè)計(jì) 擺線輪在RV-450E系列中，擺線輪共有兩個(gè)，它不僅大小相同而且內(nèi)部構(gòu)成也完全相同。兩個(gè)擺線輪是通過(guò)滾針軸承安裝于曲柄軸的偏心軸上，所對(duì)應(yīng)的齒廓呈現(xiàn)鏡像關(guān)系，具體如下圖3-11所示。 圖3-11 擺線輪 從上圖中可以得知，這兩個(gè)擺線輪大小雖然相同，但是安裝于在不同的曲柄軸上

63、的位置，因此這兩個(gè)擺線輪并不完全一樣的，不能在相位上成180°的相位角安裝，就做成兩個(gè)擺線輪。擺線輪是隨著曲柄軸在做偏心運(yùn)動(dòng)，在擺線輪與針齒嚙合時(shí)候，針齒的高副剛剛好與另一個(gè)擺線輪的輪齒頂部相接觸。由圖可知，在第一個(gè)擺線輪上方的輪齒底部同中心線接觸時(shí)，右邊的擺線輪恰好在輪齒的頂部并且與中心線相接觸。對(duì)于擺線輪的結(jié)構(gòu)，上圖三個(gè)圓孔是用來(lái)安裝曲柄軸的偏心部位，并且與滾針軸承之間能夠配合。通過(guò)軸承的規(guī)格，可以確定D1=￠65mm，D的尺寸要求嚴(yán)格的要與上文提到的尺寸一樣D=￠140mm，在支撐軸的結(jié)構(gòu)上可以確定擺線輪上的內(nèi)部扇形結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)計(jì)擺線輪時(shí)，擺線輪的齒面要有凹凸性，從而減小齒面間接

64、觸，不容易磨損，可以延長(zhǎng)擺線輪的使用壽命，并且可以降低設(shè)計(jì)時(shí)所產(chǎn)生的誤差，兩個(gè)擺線輪在安裝的時(shí)候，要留要有間隙，運(yùn)行時(shí)會(huì)有運(yùn)行間隙。對(duì)于端面平行度的要求會(huì)很高。 上文提到了擺線輪輪廓的曲線優(yōu)化，擺線輪的輪廓曲線的優(yōu)化方法和曲線的一般形式的表達(dá)。對(duì)于生成擺線輪廓曲線，只需要把相應(yīng)的數(shù)據(jù)帶入下面公式即可： Xc′=[rp+△rp-(rrp+△rrp) φ-1(K1′, φ)]×sin[(1-iH) φ]+a/(rp+△rp)×[rp+△rp-zp（rrp+△rrp）φ-1(K1′, φ)] ×sin(iHφ) Yc′=[rp+△rp-(rrp+△rrp) φ-1

65、(K1′, φ)]×cos[(1-iH) φ]+a/(rp+△rp)×[rp+△rp-zp（rrp+△rrp）φ-1(K1′, φ)] ×cos iHφ) 式中：K1′= azp/( rp+△rp)------ 表示在移距修形擺線輪齒面輪廓的短幅系數(shù)； 中間值為：￠-1(K1′, φ)=1/（1+K1，2-2K1，cosφ）1/2 其余的符號(hào)參數(shù)及單位與上文相同。 把相應(yīng)的參數(shù)帶入上式中，生成一條齒廓曲線。如下圖3-12所示： 圖3-12 擺線輪齒廓曲線 在選擇材料時(shí)，使用高碳鉻的軸承GCr15，經(jīng)過(guò)熱處理后的硬度是60-65HRC;參考JB/

66、T10419-2005確定擺線輪的精度等級(jí)是5級(jí)。曲柄軸的孔直徑的偏差為H5，端面平行度為5級(jí)。擺線輪的齒型誤差：一個(gè)齒型極限誤差是±0.011mm，齒距累計(jì)的公差是0.045mm，齒向的公差是0.008mm。用SolidWorks繪制出三維軟件圖如下圖3-13所示。 圖3-13 擺線輪三維圖 3.6 V-450ERV減速器總裝配圖 將上面所設(shè)計(jì)的零件圖組合到一起，得到RV-450E系列的減速器的總裝配圖。下圖3-14為裝配圖。 圖3-14 RV-450E總裝配圖 3.7 本章小結(jié) 這節(jié)主要闡述了RV-450E系列減速器各個(gè)零件的計(jì)算及說(shuō)明，其中

67、包括熱處理的選擇及材料的選擇。同時(shí)還講述了如何選材，對(duì)零件的配合公差等級(jí)的選擇和零件的精度方面的要求。 第4章 RV-450E系列減速器傳動(dòng)回差分析 查資料得知根據(jù)回差所產(chǎn)生的原因不同可以分為三大類：溫度回差、幾何回差和彈性回差。彈性回差就是在運(yùn)載負(fù)荷下，發(fā)生彈性變形而出現(xiàn)的誤差。幾何回差指的是傳動(dòng)件在幾何形狀和大小形狀方面的回差。溫度回差就是受溫度影響而產(chǎn)生的回差。 因?yàn)镽V傳動(dòng)是一種封閉式的傳動(dòng)，傳動(dòng)幾何回差包括兩級(jí)減速傳動(dòng)部分，它有一級(jí)行星輪傳動(dòng)的回差與二級(jí)擺線輪傳動(dòng)回差。RV齒輪的傳動(dòng)回差對(duì)輸出軸的影響最大，其傳動(dòng)回差可以直接反映在輸出軸上。 4.1 第一級(jí)漸開線直齒輪傳動(dòng)回差分析 RV減速器傳動(dòng)一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的部分