擺線針輪減速器設(shè)計(jì)及虛擬裝配研究.doc

《擺線針輪減速器設(shè)計(jì)及虛擬裝配研究.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《擺線針輪減速器設(shè)計(jì)及虛擬裝配研究.doc（98頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、緒 論 擺線針輪行星傳動(dòng)屬于K-H-V型的一種比較新型的傳動(dòng)。它與漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)的區(qū)別，在于嚙合齒廓的不同，它是一種以針齒齒輪與擺線齒輪為共軛齒廓的內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)。這種傳動(dòng)形式，國(guó)外是在30年代出現(xiàn)的，我國(guó)在60年代已開(kāi)始生產(chǎn)這種減速器。 自20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)先后制訂了JB1130-70《圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器的標(biāo)淮，除主機(jī)廠自制配套使用外，還形成了一批減速器專業(yè)生產(chǎn)廠。目前，全國(guó)生產(chǎn)減速器的企業(yè)有數(shù)百家，年產(chǎn)通用減速器25萬(wàn)臺(tái)左右，對(duì)發(fā)展我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品做出了貢獻(xiàn)。 20世紀(jì)60年代的減速器大多是參照蘇聯(lián)20世紀(jì)40-50年代的技術(shù)制造的，后來(lái)雖有所發(fā)

2、展，但限于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)、工藝水平及裝備條件，其總體水平與國(guó)際水平有較大差距。 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)引進(jìn)一批先進(jìn)加工裝備，通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和科研攻關(guān)，逐步掌握了各種高速和低 速重載齒輪裝置的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度均有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從JB179-60的8-9級(jí)提高到GB10095-88的6級(jí)，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在4-5級(jí)。部分減速器采用硬齒面后，體積和質(zhì)量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動(dòng)效率有了較大的提高，對(duì)節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到很大的作用。 我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的高速齒輪減(增)速器的功率已達(dá)42000kW ，齒輪圓周速度達(dá)15

3、0m/s以上。但是，我國(guó)大多數(shù)減速器的技術(shù)水平還不高，老產(chǎn)品不可能立即被取代，新老產(chǎn)品并存過(guò)渡會(huì)經(jīng)歷一段較長(zhǎng)的時(shí)間。 通用減速器的發(fā)展趨勢(shì)如下： ①高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 ②積木式組合設(shè)計(jì)?；緟?shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 ③型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。

4、 促使減速器水平提高的主要因素有： ①理論知識(shí)的日趨完善，更接近實(shí)際(如齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法、修形技術(shù)、變形計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、齒根圓滑過(guò)渡、新結(jié)構(gòu)等)。 ②采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量控制水平提高。 ③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。 ④加工精度提高到ISO5-6級(jí)。 ⑤軸承質(zhì)量和壽命提高。 ⑥潤(rùn)滑油質(zhì)量提高。 現(xiàn)有的各類減速器多存在著消耗材料和能源較多，對(duì)于大傳動(dòng)比的減速器，該問(wèn)題更為突出。由于減速裝置在各部門(mén)中使用廣泛，因此，人們都十分重視研究這個(gè)基礎(chǔ)部件。不論在減小體積、減輕重量、提高效率、改善工藝、延長(zhǎng)使

5、用壽命和提高承載能力以及降低成本等等方面，有所改進(jìn)的話，都將會(huì)促進(jìn)資源(包括人力、材料和動(dòng)力)的節(jié)省。 可以預(yù)見(jiàn)，新型減速器在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中的潛力是很大的，特別是我國(guó)超大型減速器(如水泥生產(chǎn)行業(yè)，冶金，礦山行業(yè)都需要超大型減速器)大多依靠進(jìn)口，而本減速器的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)就是可以做超大型的減速器，完全可以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的空白，并將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 第一章 減速器的工作原理、特點(diǎn)、功能 1.1 工作原理 在輸入軸上裝有一個(gè)錯(cuò)位180的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個(gè)稱為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成H機(jī)構(gòu)、兩個(gè)擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪

6、與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機(jī)構(gòu)，（為了減小摩擦，在速比小的減速機(jī)中，針齒上帶有針齒套）。 當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，由于擺線輪上齒廓曲線的特點(diǎn)及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運(yùn)動(dòng)成為既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運(yùn)動(dòng)，在輸入軸正轉(zhuǎn)周時(shí)，偏心套亦轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒從而得到減速，再借助W輸出機(jī)構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。 1.2 特點(diǎn) a) 體積小、重量輕 由于采用了行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與緊湊的W輸出機(jī)構(gòu)，使整個(gè)擺線針輪減速器裝置結(jié)構(gòu)十分緊湊，因此縮小了體積，減輕了重量，與同功率的定軸輪系圖

7、同減速器相比，擺線針減速器的體積可減小1/2~2/3；重量約減輕1/3~1/2. b) 傳動(dòng)比范圍大。單級(jí)傳動(dòng)為6~119,兩級(jí)傳動(dòng)比為121~7569；三級(jí)傳動(dòng)比可達(dá)658503 c) 效率高。一般單級(jí)效率為0.9~0.95. d) 運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低 擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，重迭系數(shù)大以及具有機(jī)械平衡的原理，使振動(dòng)和噪聲限制在最小程度。 e) 使用可靠，壽命長(zhǎng) 由于擺線針輪行星減速器裝置是多齒嚙合，每個(gè)齒的承載相應(yīng)減小，并且使部分滑動(dòng)摩擦改善為滾動(dòng)摩擦，有加上制造精度高，因此使用壽命比一般的減速裝置提高1~2倍。 1.3 功能 減速器是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，將電動(dòng)機(jī)

8、輸出的較高轉(zhuǎn)速通過(guò)直徑、模數(shù)不同的齒輪傳動(dòng)，將回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所需要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。減速器用來(lái)降低轉(zhuǎn)速增大扭矩和降低負(fù)載/電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比。 第二章Pro/e簡(jiǎn)介 1985年，PTC公司成立于美國(guó)波士頓，開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER2000i2。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造

9、、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。下面就Pro/ENGINEER的特點(diǎn)及主要模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 Pro／Engineer Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來(lái)建立

10、形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟

11、件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒(méi)有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力(人工)和工程制圖能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn))，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀(HP，HPGL)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下： 1） 特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）； 2） 參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； 3） 通過(guò)零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4） 支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)(規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro／PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化

12、方法等)。 5） 貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性(任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng))。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro／ENGINEER的基本功能。 Pro／DETAIL Pro/ENGINEER提供了一個(gè)很寬的生成工程圖的能力，包括：自動(dòng)尺寸標(biāo)注、參數(shù)特征生成，全尺寸修飾，自動(dòng)生成投影面，輔助面，截面和局部視圖，Pro/DETAIL擴(kuò)展了Pro/ENGINEER這些基本功能，允許直接從Pro/ENGINEER的實(shí)體造型產(chǎn)品。 第三章 擺線針輪減速器傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)方法 3.1 擺線針輪減速器的傳動(dòng)原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3.1.1

13、 擺線針輪行星傳動(dòng)的傳動(dòng)原理 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。同漸開(kāi)線一齒差行星傳動(dòng)一樣，擺線針輪傳動(dòng)也是一種K－H－V型一齒差行星傳動(dòng)。兩者的區(qū)別在于：擺線針輪傳動(dòng)中，行星輪的齒廓曲線不是漸開(kāi)線，而是變態(tài)擺線，中心內(nèi)齒采用了針齒，以稱針輪，擺線針輪傳動(dòng)因此而得名。 同漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)一樣，其傳動(dòng)比為 . 圖3－1 擺線針輪減速器原理圖 由于＝1，故＝－，“－”表示輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反，即利用擺線針輪行星傳動(dòng)可獲得大傳動(dòng)比。 3.1.2 擺線針輪減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 它

14、主要由四部分組成： （1） 行星架H，又稱轉(zhuǎn)臂，由輸入軸10和偏心輪9組成，偏心輪在兩個(gè)偏心方向互成。 （2） 行星輪C，即擺線輪6，其齒廓通常為短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線.為使輸入軸達(dá)到靜平衡和提高承載能力,通采用兩個(gè)相同的奇數(shù)齒擺線輪,裝在雙偏心套上,兩位置錯(cuò)開(kāi),擺線輪和偏心套之間裝有滾動(dòng)軸承,稱為轉(zhuǎn)臂軸承,通常采用無(wú)外座圈的滾子軸承,而以擺線輪的內(nèi)表面直接作為滾道。近幾年來(lái),優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)常將偏心套與軸承做成一個(gè)整體,稱為整體式雙偏心軸承。 (3) 中心輪b,又稱針輪,由針齒殼3上沿針齒中心圓圓周上均布一組針齒銷5(通常針齒銷上還裝有針套7)組成。 (4)輸出機(jī)構(gòu)W, 與漸開(kāi)線少齒

15、差行星齒輪傳動(dòng)一樣,通常采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)。 圖3－2 擺線針輪減速器基本結(jié)構(gòu)圖 1.輸出軸 2.機(jī)座 3.針齒殼 4.針齒套 5.針齒銷 6.擺線輪 7.銷軸套 8.銷軸 9.偏心輪 10.主動(dòng)軸 圖3－2為擺線針輪傳動(dòng)的典型結(jié)構(gòu) 3.1.3 擺線針輪傳動(dòng)的嚙合原理 為了準(zhǔn)確描述擺線形成及其分類,我們引進(jìn)圓的內(nèi)域和圓的外域這一概念。所謂圓的內(nèi)域是指圓弧線包容的內(nèi)部范圍,而圓的外域是包容區(qū)域以外的范圍。 按照上述對(duì)內(nèi)域外域的劃分,則外擺線的定義如下: 外擺線:滾圓在基圓外域與基圓相切并沿基圓作純滾動(dòng),滾圓上定點(diǎn)的軌跡是外擺

16、線。 外切外擺線:滾圓在基圓外域與基圓外切形成的外擺線(此時(shí)基圓也在滾圓的外域)。 內(nèi)切外擺線:滾圓在基圓外域與基圓內(nèi)切形成的外擺線(此時(shí)基圓在滾圓的內(nèi)域)。 短幅外擺線:外切外擺線形成過(guò)程中,滾圓內(nèi)域上與滾圓相對(duì)固定的某點(diǎn)的軌跡;或內(nèi)切外擺線形成過(guò)程中,滾圓外域上與滾圓相對(duì)固定的某點(diǎn)的軌跡。 長(zhǎng)幅外擺線:與短幅外擺線相反,對(duì)外切外擺線而言相對(duì)固定的某點(diǎn)在滾圓的外域;對(duì)內(nèi)切外擺線而言相對(duì)固定的某點(diǎn)在滾圓的內(nèi)域。 短幅外擺線與長(zhǎng)幅外擺線通稱為變幅外擺線。變幅外擺線變幅的程度用變幅系數(shù)來(lái)描述,分別稱之為短幅系數(shù)或長(zhǎng)幅系數(shù)。 外切外擺線的變幅系數(shù)定義為擺桿長(zhǎng)度與滾圓半徑的比值。所謂擺桿長(zhǎng)

17、度是指滾圓內(nèi)域或滾圓外域上某相對(duì)固定的定點(diǎn)至滾圓圓心的距離。 （3.1——1） 式中　——變幅系數(shù)。 a———外切外擺線擺桿長(zhǎng)度 ———外切外擺線滾圓半徑 對(duì)于內(nèi)切外擺線而言,變幅系數(shù)則相反,它表示為滾圓半徑與擺桿長(zhǎng)度的比值。 （3.1——2） 式中　K1———變幅系數(shù) r2′———內(nèi)切外擺線滾圓半徑 A———內(nèi)切外擺線擺桿長(zhǎng)度 根據(jù)變幅系數(shù)K1值的不同范圍,將外擺線劃分為3類: 短幅外擺線0

18、準(zhǔn)外擺線K1=1; 長(zhǎng)幅外擺線K1>1。 變幅外切外擺線與變幅內(nèi)切外擺線在一定的條件下完全等同。這個(gè)等同的條件是,內(nèi)切外擺線滾圓與基圓的中心距等于外切外擺線的擺桿長(zhǎng)度a,相應(yīng)地外切外擺線滾圓與基圓的中心距等于內(nèi)切外擺線的擺桿長(zhǎng)度A。根據(jù)這一等同條件,就可以由外切外擺線的有關(guān)參數(shù)推算出等同的內(nèi)切外擺線的對(duì)應(yīng)參數(shù)。它們的參數(shù)關(guān)系參看圖3－3。令短幅外切外擺線基圓半徑代號(hào)為r1,滾圓半徑為r2,短幅系數(shù)為K1,則外切外擺線的擺桿長(zhǎng)度和中心距可分別表示如下(長(zhǎng)幅外擺線的表示形式完全相同): 根據(jù)式(1),擺桿長(zhǎng)度a=K1r2; 根據(jù)等同條件,中心距A=r1+r2。 按等同條件,上述A又是內(nèi)切

19、外擺線的擺桿長(zhǎng)度,故推算出內(nèi)外擺線的滾圓半徑為r2′=k1A;內(nèi)切外擺線的基圓半徑為 兩種外擺線的參數(shù)換算關(guān)系歸納如表3－1 表3－1 參 數(shù) 名 稱 主 要 參 數(shù) 代 號(hào) 變幅外切外擺線 變幅內(nèi)切外擺線 基圓半徑 滾圓半徑 滾圓與基圓中心距 A a 擺桿長(zhǎng)度 a A 根據(jù)上述結(jié)果,很容易推導(dǎo)出等同的兩種外擺線基圓半徑的相互關(guān)系為 （3.1——3） 短幅外擺線以基圓圓心為原點(diǎn),以兩種外擺線的中心距和短幅系數(shù)為已知參數(shù),以滾圓轉(zhuǎn)角為變量的參數(shù)方程建立如

20、下： 在以后的敘述中將滾圓轉(zhuǎn)角律記為,并稱之為相位角。 （1）直角坐標(biāo)參數(shù)方程 根據(jù)圖1,擺線上任意點(diǎn)的坐標(biāo)為 圖3－3 短幅外擺線原理圖 根據(jù)純滾動(dòng)原理可知，故，又，于是有， ， 將與γ的結(jié)果代入上述方程, （3.1——4） （3.1——5） 式(3.1——4)與式(3.1——5)是變幅外擺線通用直角坐標(biāo)參數(shù)方程。 若令上兩式中的K1=1,即可得標(biāo)準(zhǔn)外擺線的參數(shù)方程。對(duì)于外切外擺線,式中的A=r1+r2,a=r2。 對(duì)于內(nèi)切外擺線,式中的A=r2′,A=r2′-r1′。 　為了與直角坐標(biāo)表示的曲線

21、相一致,將Y軸規(guī)定為極軸,將極角沿順時(shí)針?lè)较虻慕嵌纫?guī)定為正方向,方程表述如下(參看圖3—3)： （3.1——6） （3.1——7） 同理,K1=1時(shí),變幅外擺線通用極坐標(biāo)參數(shù)方程變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)外擺線極坐標(biāo)方程,參數(shù)a和A的變換同上。 當(dāng)動(dòng)圓繞基圓順時(shí)針?lè)较蜃骷儩L動(dòng)時(shí)，每滾過(guò)動(dòng)圓的周長(zhǎng)2時(shí)，動(dòng)圓上的一點(diǎn)B在基圓上就形成一整條外擺線。動(dòng)圓的周長(zhǎng)比基圓的周長(zhǎng)長(zhǎng)p=2-＝，當(dāng)圓上的B點(diǎn)在動(dòng)圓滾過(guò)周長(zhǎng)再次與圓接觸時(shí)，應(yīng)是在圓上的另一點(diǎn)，而＝，這也就是擺線輪基圓上的一個(gè)基節(jié)p，即

22、 （3.1——8） 由此可得擺線輪的齒數(shù)為 （3.1——9） 針輪齒數(shù)為 （3.1——10） 3.1.4 擺線輪的齒廓曲線與齒廓方程 由上一節(jié)分析，選擇擺線輪的幾何中心作為原點(diǎn)，通過(guò)原點(diǎn)并與擺線輪齒槽對(duì)稱軸重合的軸線作為軸，見(jiàn)圖3-4，針齒中心圓半徑為，針齒套外圓半徑為 。 圖3-4 擺線輪參數(shù)方程圖 則擺線輪的直角坐標(biāo)參數(shù)方程式如下： （3.1——11） 實(shí)際齒廓方程 （3.1——12） ——針齒中心

23、圓半徑 ——針齒套外圓半徑 ——轉(zhuǎn)臂相對(duì)某一中心矢徑的轉(zhuǎn)角，即嚙合相位角（） ——針齒數(shù)目 3.1.5 擺線輪齒廓曲率半徑 變幅外擺線曲率半徑參數(shù)方程的一般表達(dá)式為 （3.1——13） 式中　———變幅外擺線的曲率半徑 ———x對(duì)的一階導(dǎo)數(shù),  ———y對(duì)的一階導(dǎo)數(shù),  　　　———x對(duì)的二階導(dǎo)數(shù), 　　 　 ———y對(duì)的二階導(dǎo)數(shù), 將式(3.1——4)和式(3.1——5)中x和y分別對(duì)取一階和二階 導(dǎo)數(shù)后代入的表達(dá)式得 （3.1——14） 以K1=1代入式(3.1——1

24、4),得標(biāo)準(zhǔn)外擺線的曲率半徑為=-[4Aa/(A+a)]sin(/2) 式中　 A=r1+r2或A=r2′ a=r2或a=r2′-r1′ 由本式可知,標(biāo)準(zhǔn)外擺線≤0,曲線永遠(yuǎn)呈外凸形狀,故它不適于作傳動(dòng)曲線。以K1>1代入式(3.1——14)進(jìn)行運(yùn)算表明,<0,故長(zhǎng)幅外擺線也永遠(yuǎn)呈外凸形狀,故它也不適合于用作傳動(dòng)曲線。以K1<1代入式(3.1——14)進(jìn)行運(yùn)算表明,曲率半徑呈現(xiàn)出由正值經(jīng)過(guò)拐點(diǎn)到負(fù)值的多樣性變化。 擺線輪實(shí)際齒廓曲線的曲率半徑為 ＝+（3.1——15） 對(duì)于外凸的理論齒廓（<0），當(dāng)>時(shí)，理論齒廓在該處的等距曲線就不能實(shí)現(xiàn)，這

25、種情況稱為擺線齒廓的“頂切”，嚴(yán)重的頂切會(huì)破壞連續(xù)平穩(wěn)的嚙合，顯然是不允許的。當(dāng)＝時(shí)，＝0，即擺線輪在該處出現(xiàn)尖角，也應(yīng)防止，若為正值，不論取多大的值，都不會(huì)發(fā)生類似現(xiàn)象。 擺線輪是否發(fā)生頂切，不僅取決于理論外凸齒廓的最小曲率半徑，而且與針齒齒形半徑（帶針齒套的為套的半徑）有關(guān)。擺線輪齒廓不產(chǎn)生頂切或尖角的條件可表示為 （3.1——16） 3.2 擺線針輪傳動(dòng)的受力分析 擺線輪在工作過(guò)程中主要受三種力：針輪與擺線輪嚙合時(shí)的作用力;輸出機(jī)構(gòu)柱銷對(duì)擺線輪的作用力，轉(zhuǎn)臂軸承對(duì)擺線輪作用力。 3.2.1 針齒與擺線輪齒嚙合時(shí)的作用力 （1）確定初始嚙

26、合側(cè)隙 標(biāo)準(zhǔn)的擺線輪以及只經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)角修形的擺線輪與標(biāo)準(zhǔn)針輪嚙合，在理論上都可達(dá)到同時(shí)嚙合的齒數(shù)約為針輪齒數(shù)的一半，但擺線輪齒形只要經(jīng)過(guò)等距，移距或等距加移距修形，如果不考慮零件變形補(bǔ)償作用，則多齒同時(shí)嚙合的條件便不存在，而變?yōu)楫?dāng)某一個(gè)擺線輪齒和針輪齒接觸時(shí)，其余的擺線輪齒與針輪齒之間都 圖3—5 修形引起的初始嚙合側(cè)隙 圖3—6 輪齒嚙合力 存在大小不等的初始側(cè)隙，見(jiàn)圖3—5。對(duì)第i對(duì)輪齒嚙合點(diǎn)法線方向的初始側(cè)隙可按下式表計(jì)算： （3.2—1） 式中，為第i個(gè)針齒相對(duì)轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角，為短幅系數(shù)。 令，由上式解得，即 這個(gè)解是使初始側(cè)隙為零的角度，

27、空載時(shí)，只有在處的一對(duì)嚙合。從到的初始側(cè)隙分布曲線如圖3—7所示 圖3—7 與的分布曲線 （2）判定擺線輪與針輪同時(shí)嚙合齒數(shù)的基本原理 設(shè)傳遞載荷時(shí)，對(duì)擺線輪所加的力矩為，在的作用下由于擺線輪與針齒輪的接觸變形W及針齒銷的彎曲變形f，擺線輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角，若擺線輪體、安裝針齒銷的針齒殼和轉(zhuǎn)臂的變形影響較小，可以忽略不計(jì)，則在擺線輪各嚙合點(diǎn)公法線方向的總變形W+f或在待嚙合點(diǎn)法線方向的位移為 （i=1，2，……） 式中 ——加載后，由于傳力零件變形所引起的擺線輪的轉(zhuǎn)角； ——第i個(gè)齒嚙合點(diǎn)公法線或待嚙合點(diǎn)的法線至擺線輪中心的距離 ——擺線

28、輪節(jié)圓半徑 ——第i個(gè)齒嚙合點(diǎn)的公法線或待嚙合點(diǎn)的法線與轉(zhuǎn)臂之間的夾角。 （3） 針齒與擺線輪齒嚙合的作用力 假設(shè)第i對(duì)輪齒嚙合的作用力正比于該嚙合點(diǎn)處擺線輪齒實(shí)際彈性變形。由于這一假設(shè)科學(xué)考慮了初始側(cè)隙及受力零件彈性變形的影響，已被實(shí)踐證明有足夠的準(zhǔn)確性。 按此假設(shè)，在同時(shí)嚙合傳力的個(gè)齒中的第對(duì)齒受力可表示為 處亦即在或接近于的針齒處最先受力，顯然在同時(shí)受力的諸齒中， 這對(duì)齒受力最大，故以表示該對(duì)齒的受力。 設(shè)擺線輪上的轉(zhuǎn)矩為由i＝m至i=n的個(gè)齒傳遞，由力矩平衡條件可得 得最大所受力（N）為 ＝ T——

29、輸出軸上作用的轉(zhuǎn)矩; ——一片擺線輪上作用的轉(zhuǎn)矩，由于制造誤差和結(jié)構(gòu)原因，建議?。?.55T；——受力最大的一對(duì)嚙合齒在最大力的作用下接觸點(diǎn)方向的總接觸變形， ——針齒銷在最大力作用下，在力作用點(diǎn)處的彎曲變形。 當(dāng)針齒銷為兩支點(diǎn)時(shí)， 當(dāng)針齒銷為三支點(diǎn)時(shí)， 3.2.2 輸出機(jī)構(gòu)的柱銷（套）作用于擺線輪上的力 若柱銷孔與柱銷套之間沒(méi)有間隙，根據(jù)理論推導(dǎo)，各柱銷對(duì)擺線輪作用力總和為 式中，——輸出機(jī)構(gòu)柱銷數(shù)目 （1） 判斷同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩的柱銷數(shù)目 考慮到分配不均勻，設(shè)每片擺線輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為，（T——為擺線輪上輸出轉(zhuǎn)矩）傳

30、遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，＝處力臂最大，必先接觸，受力最大，彈性變形也最大，設(shè)處于某任意位置的柱銷受力后彈性變形為，則因變形與力臂成正比，可得下述關(guān)系： ， 又因 故 柱銷是否傳遞轉(zhuǎn)矩應(yīng)按下述原則判定： 如果，則此處柱銷不可能傳遞轉(zhuǎn)矩； 如果，則此處柱銷傳遞轉(zhuǎn)矩。 （2）輸出機(jī)構(gòu)的柱銷作用于擺線輪上的力 由于柱銷要參與傳力，必須先消除初始間隙；因此柱銷與柱銷孔之間的作用力大小應(yīng)與成正比。 設(shè)最大受力為，按上述原則可得 由擺線輪力矩平

31、衡條件，整理得 3.2.3 轉(zhuǎn)臂軸承的作用力 轉(zhuǎn)臂軸承對(duì)擺線輪的作用力必須與嚙合的作用力及輸出機(jī)構(gòu)柱銷數(shù)目的作用力平衡。將各嚙合的作用力沿作用線移到節(jié)點(diǎn)P，則可得 方向的分力總和為 Y方向的分力總和為 ＝ 3.3 擺線針輪行星減速器主要強(qiáng)度件的計(jì)算 為了提高承載能力，并使結(jié)構(gòu)緊湊，擺線輪常用軸承鋼GCr15、GCr15siMn,針齒銷、針齒套、柱銷、套采用GCr15。熱處理硬度常取58～62HRC。 3.3.1 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 為防止點(diǎn)蝕和減少產(chǎn)生膠合的可能性，應(yīng)進(jìn)行擺線輪齒與針齒間的接觸強(qiáng)度計(jì)算。 根據(jù)赫茲公式，齒面接觸強(qiáng)度按下式計(jì)算

32、 式中 －針齒與擺線輪嚙合的作用力， －當(dāng)量彈性模量，因擺線輪與針齒為軸承鋼，＝2.06105MPa －擺線輪寬度，＝（0.1～0.15），－當(dāng)量曲率半徑。 3.3.2 針齒抗彎曲強(qiáng)度計(jì)算及剛度計(jì)算 針齒銷承受擺線輪齒的壓力后，產(chǎn)生彎曲變形，彎曲變形過(guò)大，易引起針齒銷與針齒套接觸不好，轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，易引起針齒銷與針齒套接觸面發(fā)生膠合，并導(dǎo)致擺線輪與針齒膠合。因此，要進(jìn)行針齒銷的風(fēng)度計(jì)算，即校核其轉(zhuǎn)角值。另外，還必須滿足強(qiáng)度的要求。 針齒中心圓直徑<390mm時(shí)，通常采用二支點(diǎn)的針齒；時(shí)，為提高針齒銷的彎曲應(yīng)力及剛度，改善銷、套之間的潤(rùn)滑，必須采用三支點(diǎn)針齒。

33、 二支點(diǎn)針齒計(jì)算簡(jiǎn)圖，假定在針齒銷跨距的一半受均布載荷，則針齒銷的彎曲強(qiáng)應(yīng)力（Mpa）和轉(zhuǎn)角（rad）為 三支點(diǎn)的針齒計(jì)算，針齒銷的彎曲應(yīng)力和支點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角為 式中 ——針齒上作用之最大壓力，按式計(jì)算（N）； L——針齒銷的跨度（mm）,通常二支點(diǎn)L=3.5.若實(shí)際結(jié)構(gòu)已定，應(yīng)按實(shí)際之L值代入； ——針齒銷的直徑 ——針齒銷許用彎曲應(yīng)力，針齒銷材料為GCr15時(shí)，＝150～200MPa ——許用轉(zhuǎn)角，＝（0.001～0.003） 3.3.3 轉(zhuǎn)臂軸承選擇 因?yàn)閿[線輪作用于轉(zhuǎn)臂軸承的較大，轉(zhuǎn)臂軸承內(nèi)外座圈相對(duì)轉(zhuǎn)速要高于入軸轉(zhuǎn)速，所以它是擺線針輪傳動(dòng)的

34、薄弱環(huán)節(jié)。>650mm時(shí)，可選用帶外座圈的單列向心短圓柱滾子軸承。軸承外徑=（0.4～0.5），軸承寬度B應(yīng)大于擺線輪的寬度。 3.3.4 輸出機(jī)構(gòu)柱銷強(qiáng)度計(jì)算 輸出機(jī)構(gòu)柱銷的受力情況（見(jiàn)圖2.7-31），相當(dāng)一懸臂梁，在作用下，柱銷的彎曲應(yīng)力為 設(shè)計(jì)時(shí)，上式可化為 式中 ——間隔環(huán)的厚度，針齒為二支點(diǎn)時(shí)，，三支點(diǎn)時(shí)，若實(shí)際結(jié)構(gòu)已定，按實(shí)際結(jié)構(gòu)確定。 B——轉(zhuǎn)臂軸承寬度 ——制造和安裝誤差對(duì)柱銷載荷影響系數(shù)，一般情況下?。?.35～1.5 第四章 擺線針輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1擺線輪、針齒、柱銷的計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 項(xiàng)目 代號(hào) 單位

35、 計(jì)算、結(jié)果及說(shuō)明 功率 22 跟據(jù)使用條件,確定為針輪固定的臥式減速器,不帶電機(jī) 輸入轉(zhuǎn)速 r/min 1450 傳動(dòng)比 11 擺線輪齒數(shù)的確定 ＝11 為使擺線輪齒廓和銷軸孔能正好重疊加工,以提高生產(chǎn)率和精度,齒數(shù)盡可能取奇數(shù),即也應(yīng)盡可能取奇數(shù),在平穩(wěn)載荷下選材料為GCr15,硬度為60HRC以上 針輪齒數(shù) 選材為GCr15,硬度為60HRC以上 輸出轉(zhuǎn)矩 T 由文獻(xiàn)[1]表2.7-8,取=0.92 初選短幅系數(shù) ＝0.5 由文獻(xiàn)[1]表2.7-2, =0.42~0.55

36、 初選針徑系數(shù) ，由文獻(xiàn)[1]表2.7-3, 針齒中心圓半徑 mm 取 取 材料為軸承鋼58~62HRC時(shí),=1000~1200MPa 擺線輪齒寬 bc mm 取 偏心距 a mm 由文獻(xiàn)[3]表2.7-5查得＝6mm?。?mm 實(shí)際短幅系數(shù) 針徑套半徑 mm ，?。?2mm 驗(yàn)證齒廓不產(chǎn)生頂切或尖角 ＝47.32 由文獻(xiàn)[3]表2.7-1及公式2.7-17算得，由計(jì)算結(jié)果知，擺線齒廓不產(chǎn)生頂切或尖角。 針齒銷半徑 mm 取＝7mm 針齒套壁厚一般為2～6mm。 實(shí)際針徑系數(shù)

37、若針徑系數(shù)小于1.3，則考慮抽齒一半。 齒形修正 mm ＝0.35， ＝0.2 考慮合理修形，建立優(yōu)化模型，由計(jì)算機(jī)求出。 齒面最大接觸壓力 N 其中整個(gè)結(jié)果由計(jì)算機(jī)求出。 傳力齒號(hào) m n m=2， n=4 參看上一章介紹，由計(jì)算機(jī)求出。 擺線輪嚙與針齒最大接觸應(yīng)力 MPa ＝1416.7MPa __m~n齒中的最大值。 轉(zhuǎn)臂軸承徑向負(fù)載 N ＝＝16988 轉(zhuǎn)臂軸承當(dāng)量負(fù)載 P N ＝1.0516988＝17837 時(shí)，=1.05 時(shí)，＝1.1。 選擇圓柱滾子軸承 mm ＝26

38、0（0.4～0.5）＝104～130 由文獻(xiàn)[13］GB/T283-94，選N2213軸承，d=65,B=31,=142,D=108.5。 轉(zhuǎn)臂軸承內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)速 n r/min ＝1582 轉(zhuǎn)臂軸承壽命 h ＝＝10613 —壽命指數(shù)，球軸承＝3，滾子軸承＝10/3。 針齒銷跨距 L mm 由結(jié)構(gòu)及前面的擺線輪寬度，得L＝70 采用三支點(diǎn)型式。 針齒銷抗彎強(qiáng)度 MPa < 選用三支點(diǎn)，材料為軸承鋼時(shí)＝150～200MPa 針齒銷轉(zhuǎn)角 rad ＝ ＝0.000618<，材料為軸承鋼時(shí)＝0.01～0.03rad。 擺線輪齒跟圓直徑

39、 mm 擺線輪齒頂圓直徑 mm 擺線輪齒高 mm 銷孔中心圓直徑 mm 取，選取時(shí)考慮了同一機(jī)型輸出機(jī)構(gòu)的通用性。 間隔環(huán) mm ＝15 柱銷直徑 mm ＝21.8 ?。?2 由文獻(xiàn)[1]表2.7—7，?。?2。 柱銷套直徑 mm ＝32 由文獻(xiàn)[1]表2.7—7，知＝32 擺線輪柱銷孔直徑 mm 為使柱銷孔與柱銷套之間有適當(dāng)間隙，值應(yīng)增加值：＝0.15；>550mm時(shí)，＝0.2～0.3。 4.2 輸出軸的計(jì)算 結(jié)構(gòu)圖如圖4-1， 圖4-1 輸出軸結(jié)構(gòu)裝配圖 設(shè)計(jì)計(jì)算如下：

40、項(xiàng)目 代號(hào) 單位 設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)果及說(shuō)明 轉(zhuǎn)矩 T Nmm 前面已經(jīng)算出，T＝1466353 輸出轉(zhuǎn)速 r/min 初步確定軸的最小直徑 mm 選材為鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[12]表15-3，取A0＝110，mm 輸出軸最小直徑顯然安裝聯(lián)軸器與其配合的部分，為了使所選直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，須選取聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩＝，由文獻(xiàn)[12］表14-1，＝1.3， ＝ 由文獻(xiàn)[13]表8-7，選HL5彈性柱銷聯(lián)軸器，軸孔徑為d=60,半聯(lián)軸器L＝142mm，?。?12mm。 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 其裝配結(jié)構(gòu)圖如圖4-1，

41、上選用滾動(dòng)深溝球軸承6214，由文獻(xiàn)[13]表6—1查得，d=70,D=125,B=24,=79，則可知=70，=65；上選用深溝球軸承6215，，D=130，B=25， =84，所以，=75，所以，=22，=30，=120，套筒長(zhǎng)93，外圈直徑84。軸承端蓋由減速器結(jié)構(gòu)定，總寬度為33mm。軸上聯(lián)軸器定位采用平鍵聯(lián)接，由文獻(xiàn)[13]GB/T1095-1979，選用平鍵＝，鍵槽用鍵槽銑刀加工，同時(shí)為了保證聯(lián)軸器與軸的配合，選擇配合為H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位借過(guò)渡配合來(lái)保證，安裝軸承處選軸的尺寸公差為m6。由文獻(xiàn)[12]，表15-2，取軸端倒角為，各軸肩圓角半徑為.5 。

42、 求軸上載荷 N 由前面的軸的結(jié)構(gòu)知， 、受力中心距離為116mm,、受力中心距離為50mm,因＝5600N，故 得＝8014N ， ＝2414N 。 按彎扭合成應(yīng)力校核 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面4）的強(qiáng)度。根據(jù)下式及上表中的數(shù)值，并取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 28.29Mpa， 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[12]表15—1查得=60MPa，因此〈，故安全。 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1）判斷危險(xiǎn)截面 截面2、3、5、9只受扭矩作用，雖然

43、鍵槽，軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的，所以截面2、3、5、9 均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面 4 和5 處過(guò)渡配合引起的應(yīng)力集中較為嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面4、5上的應(yīng)力最大。由于5軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面4上應(yīng)力最大，，因而該軸只需校核截面4左側(cè)即可。 2）截面4左側(cè) 抗彎截面系數(shù) ＝421875 抗扭截面系數(shù) ＝84375 彎矩 ＝560050＝280000 扭矩 T＝1466353 截面上的彎曲應(yīng)力 ＝6.637 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力＝17.

44、38MPa 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)［12］表15-1，得＝640MPa，＝275MPa，＝155MPa。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，按文獻(xiàn)［12］表3-2查取，因，，經(jīng)插值后可查得 ＝2.0，＝1.3；又由[12]附圖3-1，可得材料敏性系數(shù)為，＝0.85。 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 ＝1.82 ＝1.26 由文獻(xiàn)［12］附圖3-2得尺寸系數(shù)=0.67 ；由文獻(xiàn)［12］附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)= 0.82 。 軸按磨削加工，又附圖的表面質(zhì)量系數(shù)為＝0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式得綜合系數(shù)值為 ＝2.8 ＝1.62 又由文獻(xiàn)［12］及3-

45、2得碳鋼的特性系數(shù)＝0.1，＝0.05 于是，計(jì)算安全系數(shù)值，則得 ＝20.21 10.62 ＝9.40S＝0.05 故可知其安全。 4.3輸入軸的計(jì)算 其結(jié)構(gòu)裝配圖如圖4-2 圖4-2 輸入軸結(jié)構(gòu)裝配圖 項(xiàng)目 代號(hào) 單位 計(jì)算、結(jié)果、說(shuō)明 轉(zhuǎn)矩 T Nmm 由前面已經(jīng)算出，T＝144897 公稱轉(zhuǎn)矩 Nmm 由文獻(xiàn)[12］表14-1，?。?.3， ＝ 初步確定軸的最小直徑 mm 選材為鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)［12］表15-3，取A0＝110，mm 輸出軸最小直徑顯然是安裝軸承的部分，為了使所選直徑與軸承孔徑相適應(yīng)，

46、須選取軸承，由文獻(xiàn)[13]GB/T ，選取圓柱滾子軸承N406，d=30 mm,D=90 mm,B=23 mm, =57.2 KN。 校核該軸承： 該軸承符合壽命要求，所以，＝30mm, =25mm 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 其裝配結(jié)構(gòu)圖如圖4-2，上選用滾動(dòng)深溝球軸承6408，由文獻(xiàn)[13]表6—1查得，d=40,D=110,B=27,= ，則可知=40，=40mm；=24mm,由減速器的結(jié)構(gòu)知，＝75mm，＝18mm。軸上第4-5段與聯(lián)軸器相配合,由文獻(xiàn)[13]表8-7，選HL3彈性柱銷聯(lián)軸器，軸孔徑為d=35,半聯(lián)軸器＝70mm，?。?0mm。軸承端蓋由減速器結(jié)構(gòu)

47、定，總寬度為57mm。軸上偏心輪和聯(lián)軸器周向定位采用平鍵聯(lián)接，由文獻(xiàn)[13]GB/T1095-1979，分別選用平鍵＝和=,鍵槽用鍵槽銑刀加工，同時(shí)為了保證聯(lián)軸器與軸的配合及偏心輪與軸的配合，選擇配合為H7/k6和H7/h6，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位借過(guò)渡配合來(lái)保證，安裝軸承處選軸的尺寸公差為m6。由文獻(xiàn)[12]，表15-2，取軸端倒角為，各軸肩圓角半徑為. 力的計(jì)算 由前面知， 作用點(diǎn)到、作用點(diǎn)的距離相等，都為54mm， 得，＝8494N，＝8494N。 按彎扭合成強(qiáng)度校核 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的

48、截面（即危險(xiǎn)截面2）的強(qiáng)度。根據(jù)下式及上表中的數(shù)值，并取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 21.49 Mpa， 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[12]表15－1查得=60MPa，因此〈，故安全。 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1）判斷危險(xiǎn)截面 截面4、5只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的，所以截面4 、均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面 2、3、4 處過(guò)渡配合引起的應(yīng)力集中較為嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面2、3上的應(yīng)力最

49、大。所以只需校核2截面，顯然左側(cè)比右側(cè)直徑小，因而該軸只需校核截面2左側(cè)即可。 2）截面2左側(cè) 抗彎截面系數(shù) ＝42875 抗扭截面系數(shù) ＝85750 彎矩 ＝917352 扭矩 T＝144897 截面上的彎曲應(yīng)力 ＝11.89 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力＝1.69 MPa 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[12]表15-1，得＝640MPa，＝275MPa，＝155MPa。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，按文獻(xiàn)[12]表3-2查取，因，，經(jīng)插值后可查得 ＝1.34，＝1.66；又由文獻(xiàn)[12]附圖3-1，可得材料敏性系數(shù)為，＝0.85

50、。 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 ＝1.2788 ＝1.561 由文獻(xiàn)［12］附圖3-2得尺寸系數(shù)=0.95 ；由文獻(xiàn)［12］附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)= 0.9 。 軸按磨削加工，又附圖的表面質(zhì)量系數(shù)為＝0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式得綜合系數(shù)值為 ＝2.8 ＝1.62 又由文獻(xiàn)［12］及3-2得碳鋼的特性系數(shù)＝0.1，＝0.05 于是，計(jì)算安全系數(shù)值，則得 ＝20.21 10.62 ＝9.40S＝0.05 故可知其安全。 第五章 關(guān)鍵零件三維設(shè)計(jì) 下面將介紹輸出軸、輸入軸

51、、箱體的三維設(shè)計(jì)： 5.1 輸出軸的設(shè)計(jì) 如圖5.1所示。 圖5.1 傳動(dòng)軸 一、打開(kāi)pro/e，新建零件： （1）單擊按鈕，打開(kāi)新建對(duì)話框如圖5.2所示。 圖5.2 （2）選擇零件類型及子類型。在名稱欄中輸入名稱。 （3）單擊確定按鈕，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)工作環(huán)境。 二、使用拉伸、旋轉(zhuǎn)工具，建立模型： （1）單擊按鈕，打開(kāi)拉伸操控板如圖5.3所示。 圖5.3 （2）單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （3）繪制草繪平面如圖5.4所示。 圖3.4 （4）單擊按鈕，退出草繪界面。 （5）單擊按鈕，輸入40.00，單擊按鈕。如圖5.5所示。 圖5.5

52、 （6）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （7）繪制草繪平面如圖5.6所示。 圖5.6 （8）單擊按鈕，退出草繪界面。 （9）單擊按鈕，輸入40.00，單擊按鈕。如圖5.7所示。 圖5.7 （10）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （11）繪制草繪平面如圖5.8所示。 圖5.8 （12）單擊按鈕，退出草繪界面。 （13）單擊按鈕，輸入110.00，單擊按鈕。如圖5.9所示。 圖5.9 （14）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （15）繪制草繪平面如圖5.10所示。 圖5.10

53、 （16）單擊按鈕，退出草繪界面。 （17）單擊按鈕，輸入50.00，單擊按鈕。 （18）單擊【陣列】按鈕，選取軸線，輸入項(xiàng)目10，輸入角度36，單擊【完成】按鈕。如圖5.11所示。 圖5.11 （19）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （20）繪制草繪平面如圖5.12所示。 圖5.12 （21）單擊按鈕，退出草繪界面。 （22）單擊按鈕，輸入15.00，選擇除料，單擊按鈕。如圖5.13所示。 圖5.13 （23）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （24）繪制草繪平面如圖5.14所示。 圖5.14 （25）單

54、擊按鈕，退出草繪界面。 （26）單擊按鈕，輸入30.00，選擇除料，單擊按鈕。如圖5.15所示。 圖5.15 （27）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （28）繪制草繪平面如圖5.16所示。 圖5.16 （29）單擊按鈕，退出草繪界面。 （30）單擊按鈕，輸入10.00，選擇除料，單擊按鈕。如圖5.17所示。 圖5.17 （31）單擊按鈕，打開(kāi)拉伸操控板如圖。 （32）單擊實(shí)體，旋轉(zhuǎn)角度為360度。 （33）單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （34）繪制草繪平面如圖5.18所示。 圖5.18 （35）單擊按鈕，退

55、出草繪界面。 （36）單擊按鈕，旋轉(zhuǎn)完成如圖5.19所示。 圖5.19 （37）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （38）繪制草繪平面如圖5.20所示。 圖5.20 （39）單擊按鈕，退出草繪界面。 （40）單擊按鈕，輸入16.00，單擊按鈕。如圖5.21所示。 圖5.21 （41）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （42）繪制草繪平面如圖5.22所示。 圖5.22 （43）單擊按鈕，退出草繪界面。 （44）單擊按鈕，輸入159.00，單擊按鈕，所得到是輸出軸。如圖5.23所示。 圖5.23 5.2

56、輸入軸的設(shè)計(jì) 參照輸出軸的設(shè)計(jì)步驟，建好的模型如圖5.24所示。 如圖5.24 5.3 箱體的設(shè)計(jì) 如圖5.25所示。 圖5.25 一、打開(kāi)pro/e，新建零件： （1）單擊按鈕，打開(kāi)新建對(duì)話框。 （2）選擇零件類型及子類型。在名稱欄中輸入名稱，大箱體。 （3）單擊確定按鈕，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)工作環(huán)境。 二、使用拉伸工具，建立模型： （1）用鼠標(biāo)在圖形區(qū)選擇TOP標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)面，然后在點(diǎn)擊【草繪】選項(xiàng)。 （2）繪制草繪平面如圖5.26所示。 圖5.26 （3）單擊按鈕，退出草繪界面。 （4）單擊按鈕，輸入26.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.27所示。

57、 圖5.27 （5）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （6）繪制草繪平面如圖5.28所示。 圖5.28 （7）單擊按鈕，退出草繪界面。 （8）單擊按鈕，輸入160.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.29所示。 圖5.29 （9）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （10） 繪制草繪平面如圖5.30所示。 圖5.30 （11）單擊按鈕，退出草繪界面。 （12）單擊按鈕，輸入26.00，單擊按鈕。 （13）單擊【陣列】按鈕，選取軸線，輸入項(xiàng)目12，輸入角度30，單擊【完成】按鈕。如圖5.31所示。 圖5.31 （1

58、4）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （15）繪制草繪平面如圖5.32所示。 圖5.32 （16）單擊按鈕，退出草繪界面。 （17）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （18）繪制草繪平面如圖5.33所示。 圖5.33 （19）單擊按鈕，退出草繪界面。 （20）單擊按鈕，輸入7.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.34所示。 圖5.34 （21）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （22） 繪制草繪平面如圖5.35所示。 圖5.35 （23）單擊按鈕，退出草繪界面。 （24）單擊按鈕，單擊放

59、置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （25） 繪制草繪平面如圖5.36所示。 圖5.36 （26）單擊按鈕，退出草繪界面。 （27）單擊按鈕，輸入7.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.37所示。 圖5.37 （28）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （29） 繪制草繪平面如圖5.38所示。 圖5.38 （30）單擊按鈕，退出草繪界面。 （31）單擊按鈕，輸入40.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.39所示。 圖5.39 （32）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （33） 繪制草繪平面如圖5.40所示。

60、 圖5.40 （34）單擊按鈕，退出草繪界面。 （35）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （36） 繪制草繪平面如圖5.41所示。 圖5.41 （37）單擊按鈕，輸入10.00，單擊按鈕。 （38）單擊【陣列】按鈕，選取軸線，輸入項(xiàng)目4，輸入角度90，單擊【完成】按鈕。如圖5.42所示。 圖5.42 （39）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （40） 繪制草繪平面如圖5.43所示。 圖5.43 （41）單擊按鈕，輸入40.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.44所示。 圖5.44 （42）單擊按鈕，單

61、擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （43）繪制草繪平面如圖5.45所示。 圖5.45 （44）單擊按鈕，退出草繪界面。 （45）單擊按鈕，輸入148.93, 單擊按鈕，完成。如圖5.46所示。 圖5.46 （46）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （47）繪制草繪平面如圖5.47所示。 圖5.47 （48）單擊按鈕，退出草繪界面。 （49）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （50）繪制草繪平面如圖5.48所示。 圖5.48 （51）單擊按鈕，退出草繪界面。 （52）單擊按鈕，輸入20.00, 單

62、擊按鈕，完成。如圖5.49所示。 圖5.49 （53）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （54）繪制草繪平面如圖5.50所示。 圖5.50 （55）單擊按鈕，退出草繪界面。 （56）單擊按鈕，輸入150.56, 單擊按鈕，完成。如圖5.51所示。 圖5.51 （57）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （58）繪制草繪平面如圖5.52所示。 圖5.52 （59）單擊按鈕，退出草繪界面。 （60）單擊按鈕，輸入50.00，單擊按鈕。 （61）單擊【陣列】按鈕，選取軸線，輸入項(xiàng)目6，輸入角度60，單擊【完成】按鈕。

63、如圖5.53所示。 圖5.53 （62）單擊按鈕，輸入2.00，倒角.如圖5.54所示。 圖5.54 （63）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （64）繪制草繪平面如圖5.55所示。 圖5.55 （65）單擊按鈕，退出草繪界面。 （66）單擊按鈕，輸入26.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.56所示。 圖5.56 （67）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （68）繪制草繪平面如圖5.57所示。 圖5.57 （69）單擊按鈕，退出草繪界面。 （70）單擊按鈕，輸入100.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.

64、58所示。 圖5.58 （71）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （72）繪制草繪平面如圖5.59所示。 圖5.59 （73）單擊按鈕，退出草繪界面。 （74）單擊按鈕，輸入100.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.60所示。 圖5.60 （75）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （76）繪制草繪平面如圖5.61所示。 圖5.61 （77）單擊按鈕，退出草繪界面。 （78）單擊按鈕，輸入1000.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.62所示。 圖5.62 （79）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草

65、繪對(duì)話框。 （80）繪制草繪平面如圖5.63所示。 圖5.63 （81）單擊按鈕，退出草繪界面。 （82）單擊按鈕，輸入32.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.64所示。 圖5.64 （83）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （84）繪制草繪平面如圖5.65所示。 圖5.65 （85）單擊按鈕，退出草繪界面。 （86）單擊按鈕，輸入200.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.66所示。 圖5.66 （87）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （88）繪制草繪平面如圖5.67所示。 圖5.67 （89）單擊按鈕

66、，退出草繪界面。 （90）單擊按鈕，輸入160.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.68所示。 圖5.68 （91）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （92）繪制草繪平面如圖5.69所示。 圖5.69 （93）單擊按鈕，退出草繪界面。 （94）單擊按鈕，輸入160.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.70所示。 圖5.70 （95）單擊按鈕，輸入5.00，倒角。如圖5.71所示。 圖5.71 （96）單擊按鈕，輸入5.00，倒角。如圖5.72所示。 圖5.72 （97）單擊按鈕，輸入5.00，倒角。如圖5.73所示。 圖5.73 （98）選中目標(biāo)如圖，單擊按鈕，選取基準(zhǔn)面RIGHT為鏡像面，單擊按鈕，完成。 （99）單擊按鈕，單擊放置上拉菜單定義選項(xiàng)，打開(kāi)草繪對(duì)話框。 （100）繪制草繪平面如圖5.74所示。 圖5.74 （101）單擊按鈕，退出草繪界面。 （102）單擊按鈕，輸入160.00, 單擊按鈕，完成。如圖5.75所示。 圖5.75 （103）單擊按鈕，單擊放