毕业设计（论文）-纯滚动活齿传动减速器设计.docx

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1、摘要活齿传动是活齿少齿差行星齿轮传动的简称，是一种由K-H-V型少齿差行星齿轮传动演化而成的一种新型齿轮传动，它利用一组中间滚动体来实现两同轴之间的转速变换。活齿传动减速器由三个基本构件组成：激波器、活齿轮（滚针）、中心轮。纯滚动活齿传动减速器是在普通活齿传动减速器基础上把活齿轮（滚针）用滚动轴承代替，把滑动副用滚动副替代实现的纯滚动。本文首先分析了活齿传动减速器的研究性现况及结构原理，在此基础上提出了本次设计方案；接着，做了运动分析、并对主要结构尺寸及参数进行了设计计算；然后，做了力学分析并对减速器进行了强度核算；最后，通过SOIidWorkS三维设计软件设计了该纯滚动活齿传动减速器并出了二

2、维装配图和零部件图。关键词：纯滚动，活齿传动，减速器，设计AbstractToothtoothdriveissmallteethdifferenceplanetarygeardriveforshort,isalittledifferencefromKHVtypeplanetarygearteethevolvedanewtypeofgear,whichusesasetofintermediaterollingbodiestoimplementthetwocoaxialrotationalspeedbetweentransitions.Toothgearreducerconsistsofthree

3、basiccomponents:theshock,alivegear(needle),thecenterofthewheel.Purerollingtoothdrivegearreduceristolive(needle)usedinsteadofrollingbearingsingeneraltoothgearreducerbasedontheslidewithpureScrolldeputyvicealternativeimplementations.Thispaperanalyzesthecurrentstatusofresearchandstructuralprinciplesofto

4、othgearreducer,onthebasisofthisdesignschemeisproposed;then,dothemotionanalysis,andthemainstructuredimensionsandparametersofthedesigncalculations;then,mechanicalanalysisdoneandthestrengthofthegearunitaccounting;Finally,three-dimensionaldesignsoftwareSolidWorksdesignofthegearreducerpurerollingteethand

5、atwo-dimensionalassemblydrawingandpartsdiagram.Keywords:Purerolling,Toothgear,Reducer,Design摘要IAbstractII第1章绪论11.1 活齿传动概述11.1.1 活齿传动介绍及分类11.1.2 活齿传动的结构及传动原理31.2 国内外研究现况4第2章总体设计62.1 设计要求62.2 结构及工作原理分析62.3 方案设计72.4 运动学分析72.5 性能特点分析112.5.1 在结构方面112.5.2 在工艺方面112.5.3 在运转性能方面122.5.4 在其他方面12第3章尺寸设计与参数选择133

6、.1 参数选择133.2 几何计算143.3 传动元件的材料选择16第4章力学分析与强度计算184.1 力学分析184.1.1 内齿圈作用于活齿上的作用力184.1.2 输出盘作用于各活齿上的作用力204.1.3 内圈滚子作用于各活齿上的作用力204.2 强度计算214.2.1 摆线轮和活齿的齿面接触强度计算214.2.2 用于输出机构活齿弯曲强度计算23第5章轴及轴承的设计计算255.1 轴的设计计算255.1.1 轴的材料255.1.2 轴的强度计算255.1.3 轴的结构设计265.1.4 轴所受支撑反力、弯矩及扭矩275.2 轴承的选取27第6章箱体结构设计286.1 灰铸铁的特性与结

7、构特点286.1.1 灰铸铁的材料特性286.1.2 灰铸铁的结构性能286.2 铸件的结构要素286.2.1 铸件的最小壁厚286.2.2 铸件外壁、内壁与筋的厚度296.2.3 铸件的最小铸孔29总结30参考文献31致谢32第1章绪论1.1 活齿传动概述1.1.1 活齿传动介绍及分类活齿传动是活齿少齿差行星齿轮传动的简称，是一种由K-H-V型少齿差行星齿轮传动演化而成的一种新型齿轮传动，它利用一组中间滚动体来实现两同轴之间的转速变换。这种传动机构最突出的特点是省去了少齿差行星齿轮传动机构中必须采用的W运动输出机构，因而有效克服了W运动输出机构给少齿差行星齿轮传动带来的激波器轴承寿命短的问题

8、，并且传动链也得到显著缩短，从而使其具有结构紧凑、承载能力强、效率高、没有特别突出的薄弱环节等一系列优点。活齿传动具有很多不同的结构，因而有必要对它们加以分类。本文提出以下分类方法：（1）按活齿移动方向促使活齿发生移动的构件被称为激波器，按活齿移动的方向，可以把活齿传动分为径向、轴向和其它方向的。（2）按中心轮齿廓所在表面形状按照周期性滚动体所在表面的形式可以把它们分成端面、圆柱面，此外还有球面和圆锥面等。（3）按激波器的波峰数激波器在活齿传动中为活齿运动的激波源，使活齿按照一定的激波规律沿径向运动，激波器按其波峰数分为单波激波器、双波激波器和多波激波器，而其波峰数又直接决定活齿传动的齿差数。

9、（4）按活齿的形状在活齿传动中使用的活齿是滚珠或滚柱，同时也存在其他类型如推杆、套筒等形状的活齿。（5）按活齿传动啮合副的结构特征按活齿传动啮合副的结构特征和待求运动副元素的不同选择还可以把它们划分为两大类：移动式活齿传动和摆动式活齿传动。移动式活齿传动的结构特征是：活齿啮合副的低副为移动副，它决定了活齿的运动状态一沿着给定的运动方位移动；摆动式活齿传动的结构特征是：活齿啮合副的低副为转动副，它决定了活齿的运动状态一绕着给定的回转中心摆动。（6）按二级活齿传动的结构二级活齿传动有串联式和并联式（也称封闭式）两种类型。串联式结构特征是：第一级传动的从动轴与第二级传动的主动轴固联。其主要功用是获得

10、大的传动比；并联式（也称封闭式）结构特征是：由一个差动传动和一个基本传动组成，其突出特点是将主动轴输入的动力，分成两路传给输出轴，从而实现了机构的进一步小型化。（7）按与活齿轮相接触的环节数目通常情况下有两个环节同时与活齿轮处于啮合状态，它们是中心轮和激波器。活齿轮是整个活齿传动的运动枢纽，它的结构形式直接决定了整个活齿传动装置的运动性能。与活齿轮相接触的环节多于三个的活齿传动中，任意一个环节都可以作输入、输出或者固定环节，而余下的环节起补充作用。积极寻求新形式的活齿轮，将是找到更好的活齿传动形式的途径之一。综上所述可以把活齿传动的分类总结为如图1-1所示。图1-1活齿传动分类图1. 1.2活

11、齿传动的结构及传动原理用图1所示推杆活齿传动的结构图和图2所示推杆活齿传动的结构模型和传动原理图分析活齿传动的结构和传动原理。活齿传动中围绕着中心轴转动或不动的构件称基本构件。以推杆活齿传动为例，它由三个基本构件组成：(1)激波器H通常采用偏心轮，工艺性好。但需采用双排结构。如果采用椭圆等自平衡结构，单排激波器即可使惯性力、作用力平衡，加工工艺也不复杂，但需采用柔性轴承技术。也可以采用具有空间对称的凸轮结构。激波器由输入轴1、偏心套2、转臂轴承3和激波环(也可以没有激波环)所组成。为平衡激波器产生的惯性力和抵销激波器上的径向力，常采用双排激波器，并使它们的相位差为180度。(2)活齿轮G活齿轮

12、由活齿架和一组活齿组成。通常在活齿传动中使用的活齿是滚珠或滚柱，同时也存在其他类型的活齿如推杆、套筒等。众所周知，一个活齿是无法保证传动的连续性，必须用活齿架把一系列活齿连接起来，活齿架使活齿等距分布并减少活齿间的摩擦和磨损，通常活齿架与输出轴固联为一体。活齿轮由活齿架5和一组活齿4组成。活齿架是一个具有双排等分槽的构件，它常与输出轴固联。活齿由活齿体T和内外两端具有副元素Gl、G2的构件gl和g2所组成。如图2a所示。具有高副元素的构件常选用标准钢球或短圆柱滚子。(3)中心轮K分内齿中心轮和外齿中心轮两种。其形式取决于活齿传动是内激波型还是外激波型，内齿中心轮的齿形是活齿外端高副元素的共枕曲

13、线，外齿中心轮的齿形是活齿内端高副元素的共枕曲线。通常选定激波器与活齿两端的高副元素为简单曲线，而中心轮为其共规运动产生的包络曲线。中心轮分内齿中心轮和外齿中心轮两种。内齿中心轮的齿形是活齿外端高副元素Gl的共扼曲线。外齿中心轮的齿形是活齿内端高副元素G2的共扼曲线。与激波器相对应，采用两个完全相同的平行布置的中心轮。图2-1推杆活齿传动的结构图1.2国内外研究现况我国于1979年提出了一种活齿波动传动装置，同时提出了“活齿”及“活齿传动”的概念，在后来的十几年中，我国又相继提出了几十种类似的传动装置，其中最有代表意义的有：套筒活齿少齿差传动装置、摆动活齿减速机、活齿推杆减速器、凸轮活齿行星传

14、动装置等。在国外，类似的传动形式最早出现在上世纪三十年代的德国，在后来的几十年中，前苏联推出的“正弦滚道滚珠传动”和美国推出的“无齿齿轮传动”最具有代表性，而且前苏联还曾将正弦滚珠减速器成功用于石油气钻探设备中。后来伴随着新的金属加工工艺和数字加工设备的出现，这种传动形式获得了长足的发展，在有些国家已经形成了系列产品，并在机械、冶金、建筑、采矿等工业部门获得广泛的应用，活齿传动这一技术逐步的走向成熟。活齿传动最初的结构型式是在30年代由德国入提出来的，到了40年代，他们就把活齿传动技术应用到汽车的转向机构中了。第二次世界大战曾使活齿传动研究一度沉寂下来。50年代，苏联学者对活齿传动的一种型式“

15、柱塞传动”进行了理论研究，提出了它的运动学和力的计算方法。美国学者提出了推杆活齿减速装置及少齿差减速机，分析了传动原理，对传动比和作用力进行了计算，分析了其传动性能。70年代，苏美两国积极开发活齿传动的新型式，苏联推出了“正弦滚珠传动”，美国推出了“无齿齿轮传动技术”，曾引起各国科技工作者的极大兴趣。英国推出的“滑齿减速器”形成了系列产品，并投入国际市场。到了80年代，国际上研究活齿传动更加积极，日本、英国、联邦招国、保加利亚、捷克斯治伐克等国先后公布了一些有关活齿传动的专利和发明，这表明，活齿传动的研究和应用，在国外已经成为行星齿轮研究中相当活跃的领域。出于客观原因，我国对活齿传动的研究起步较晚。从70年代起，我国的科技工作者才开始注意国外活齿传动的发展，并在条件简陋、资料及资金缺乏的条件下研究活齿传动技术，经十几年的开拓，在理论研究和产品开发方而都取得不少成绩，先后推出多种专利技术：变速传动轴承(CN86200923U),滚轮传动机构(CN85101702A),滚道减速机(CN86300768U),密切圆活齿传动，活齿谐波减速机(CN87206444U),旋转活齿减速机(CN87203751U),套筒活齿少齿差传动装置(CN87209455U),摆动活齿减速机(CN2075729U)等。在这些活齿减速机中，推杆活齿减速