RV減速器設(shè)計(jì)

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CAD/CAE/CAM理論與應(yīng)用 一、 初步設(shè)計(jì) 1 1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 2. 原始數(shù)據(jù) 1 3. 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定 1 二、 電動(dòng)機(jī)的選擇 2 1. 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 2 2. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 2 3. 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 2 三、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 3 1. 傳動(dòng)比的分配 3 2. 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 3 3. 各軸功率計(jì)算 3 4. 各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算 3 5. 將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下表，以備查用: 4 四、 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 4 1. 一級(jí)直齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 2. 擺線齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7 3. 擺線齒輪三維建模 8 五、 軸的設(shè)計(jì) 13 1. 曲柄軸的設(shè)計(jì) 13 2. 輸入軸的設(shè)計(jì) 14 六、 減速箱的潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑及密封方式的設(shè)計(jì) 15 1、 齒輪的潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑劑的選擇 15 2、 密封方式的選擇 15 七、 其他附件設(shè)計(jì) 15 八、 運(yùn)動(dòng)仿真 15 九、 設(shè)計(jì)心得 19 十、 附圖及附表 20 參考文獻(xiàn) 28 29 一、 初步設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書 （1） 功率P：約4.3kW； （2） 減速比i：81； （3） 輸出軸轉(zhuǎn)速n：5r/min； （4） 正反轉(zhuǎn)輸出回差：60arcsec； （5） 設(shè)計(jì)壽命：3000 小時(shí)； （6） 結(jié)構(gòu)尺寸不超過：φ380mm200mm； （7） 效率：大于85%； 2. 原始數(shù)據(jù) 表1-1 原始數(shù)據(jù) 題號(hào) 參數(shù) RV減速器設(shè)計(jì) 功率P/kW 4.3 輸出軸轉(zhuǎn)速n/( r/min ) 5 減速比i 81 3. 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定 圖1-1 RV傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1—漸開線中心輪 2—漸開線行星輪 3—曲柄軸 4—擺線輪 5—針齒 6—輸出盤 7—針齒殼（機(jī)架） 二、 電動(dòng)機(jī)的選擇 按照設(shè)計(jì)任務(wù)書要求選用Y系列一般用途的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓380V 1. 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 根據(jù)給定條件可知工作計(jì)劃所需有效功率： （2-1） 電動(dòng)機(jī)輸出功率公式為： （2-2） 式中的為電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)軸的傳動(dòng)裝置總功率。，根據(jù)《機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)》附表A-5，取各效率分別為：（8級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)）、（滾子軸承）、（擺線齒輪單級(jí)傳動(dòng)）。 則傳動(dòng)裝置的總效率為： （2-3） 電動(dòng)機(jī)輸出功率為 （2-4） 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需大于即可，查表可選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率 2. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 根據(jù)給定條件可知減速器輸出轉(zhuǎn)速為 （2-5） 由于給定RV減速器總傳動(dòng)比為，因此計(jì)算得電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)速應(yīng)為 （2-6） 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量及價(jià)格因素，為使傳動(dòng)裝置緊湊，決定采用同步轉(zhuǎn)速為的Y系列三向異步電動(dòng)機(jī)Y160M2-8，滿載轉(zhuǎn)速為。 3. 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》電動(dòng)機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，由電機(jī)產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M2-8。其主要性能如表2-1所示。 表2-1 Y160M2-8型電動(dòng)機(jī)的主要性能 型號(hào) 額定功率 /kw 滿載轉(zhuǎn)速/(rmin-1) 同步轉(zhuǎn)速(rmin-1) 電動(dòng)機(jī)中心高 H/mm 外伸軸直徑和長(zhǎng)度 D/mmE/mm Y160M2-8 5.5 720 750 160 42110 三、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1. 傳動(dòng)比的分配 RV減速器的總傳動(dòng)比為： 分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比為： ，為使針齒殼（機(jī)架）外形尺寸不至于過大，初選一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)比，則擺線齒輪傳動(dòng)比 2. 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 根據(jù)給定條件可知輸出軸轉(zhuǎn)速：，則： 擺線齒輪轉(zhuǎn)速：； 曲柄軸轉(zhuǎn)速：； 輸入軸轉(zhuǎn)速：； 3. 各軸功率計(jì)算 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》查得滾子軸承傳動(dòng)效率，8級(jí)斜齒輪傳動(dòng)效率，擺線齒輪單級(jí)傳動(dòng)，則 總效率：； 曲柄軸功率：； 擺線齒輪功率：； 輸出軸功率：。 4. 各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩： ； 曲柄軸轉(zhuǎn)矩： ； 擺線齒輪轉(zhuǎn)矩： ； 輸出軸轉(zhuǎn)矩： ； 5. 將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下表，以備查用: 表3-1 各軸的相關(guān)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸 曲柄軸 擺線齒輪 輸出軸 轉(zhuǎn)速 405 162 5 5 功率P/kw 4.859 4.713 4.527 4.3 轉(zhuǎn)矩 114.5 277.8 8646.5 8213 傳動(dòng)比 2.5 32.4 1 四、 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 1. 一級(jí)直齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù) 考慮到一級(jí)小齒輪與輸入軸為一體結(jié)構(gòu)，則選大、小齒輪材料均用38CrMoAIA，調(diào)質(zhì)后氮化，255~321HBS，8級(jí)精度，軟齒面。 選小齒輪齒數(shù),則大齒輪齒數(shù)，實(shí)際傳動(dòng)比。 （2） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，承載能力一般取決于齒面接觸強(qiáng)度，故按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 （4-1） 確定式中各項(xiàng)數(shù)值： 因載荷平穩(wěn)，可初選載荷系數(shù)； 已知： （4-2） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-6，選??； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-5，查得鍛鋼彈性系數(shù)； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-14，查得； 由式 （4-3） 計(jì)算得； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-13，查得； 由式 （4-4） （4-5） 計(jì)算得小、大齒輪工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-15查得， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-16d，按小齒輪齒面硬度255~321HBS均值288HBS，在MQ線和ML線中間查得小齒輪接觸疲勞極限；同理，由圖6-16d查得大齒輪接觸疲勞極限，；取失效概率，則 （4-6） （4-7） 取設(shè)計(jì)齒輪參數(shù)。 將確定厚的各項(xiàng)數(shù)值代入設(shè)計(jì)公式，求得 修正： （4-8） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-3查得； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-7查得； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-4查得； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-10查得； 則 （4-9） （4-10） 由于需要保證齒輪分布均勻，因此由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-1，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 齒輪主要幾何尺寸： （4-11） 則小齒輪分度圓直徑為： （4-12） 大齒輪分度圓直徑為： （4-13） 根據(jù)計(jì)算出來的最小可用直徑來計(jì)算齒寬為 （4-14） 取， （3） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （4-15） 計(jì)算當(dāng)量齒輪端面重合度 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6-13，得： （4-16） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-19、圖6-20按查得： ，； ，； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-21查得， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-22c，按小齒輪齒面硬度255~321HBS均值288HBS，在MQ線上查得；同理，由圖6-22c查得，；?。? （4-17） （4-18） 將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入彎曲強(qiáng)度檢核公式，得 （4-19） （4-20） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 2. 擺線齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù) 為了提高承載能力，并使結(jié)構(gòu)緊湊，擺線輪、針齒銷、針齒套、柱銷、柱銷套均選用軸承鋼GCr15，熱處理硬度取58~62HRC。 由于本設(shè)計(jì)里輸入端為輸入齒輪，輸出端為軸， RV減速器減速比為,因此減速器速比值，根據(jù)公式 （4-21） 可計(jì)算出針輪齒數(shù)，即擺線輪齒齒數(shù)為。 （2） 擺線針輪傳動(dòng)的基本參數(shù) 擺線針輪傳動(dòng)是以、、作為基本參數(shù)，將其他各參數(shù)盡可能化為、及的函數(shù)，在此引用一下兩個(gè)參數(shù)： ① 短幅系數(shù) （4-22） 的取值不同，擺線輪的齒形就不同，會(huì)影響傳動(dòng)的性能指標(biāo)，所以這是一個(gè)很重要的系數(shù)。值既不宜取得過大，也不能取得過小。 比較合理的值應(yīng)通過整機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)來確定，其推薦用值列于表4-1： 表4-1 短幅系數(shù)推薦用值 根據(jù)擺線輪齒齒數(shù)，初選。 ② 針徑系數(shù) （4-23） 時(shí)，針齒間沒有間隙，為保證針齒與針齒殼的強(qiáng)度，針徑系數(shù)一般不小于1.25~1.4?？紤]到針齒彎曲強(qiáng)度，的最佳范圍為，最大不超過4。針徑系數(shù)的推薦值列于表4-2： 表4-2針徑系數(shù)推薦用值 根據(jù)針輪齒數(shù)，初選 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 （4-24） 可計(jì)算得； 則根據(jù)公式（4-22）和（4-23），可計(jì)算得中心距，，取， 由《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-53可查得，由于， 因此該尺寸合理，不會(huì)發(fā)生頂切。 再根據(jù)圓整后的，，可計(jì)算出，，均符合要求。 由可得擺線齒輪齒寬，由于需要安裝軸承，因此齒寬需不小于軸承寬度，最終得。 3. 擺線齒輪三維建模 本設(shè)計(jì)里的其中一個(gè)難點(diǎn)是用CATIA繪制出RV減速器的擺線齒輪。由于CATIA沒有自帶的齒輪庫和齒輪生成器，因此只能利用零件模塊繪制齒輪，若利用繪制漸開線齒輪的方法來畫擺線齒輪，將會(huì)需要幾十個(gè)點(diǎn)和樣條線才能畫出比較規(guī)范的輪廓，這樣計(jì)算量及操作量很大，修改麻煩，不予以考慮，因此在這里我利用CATIA的宏命令來繪制擺線齒輪。 首先確定好擺線齒輪短幅外擺線的參數(shù)方程，，即式（4-25）和式（4-26）： （4-25） （4-26） 在這里可以知道需要前面計(jì)算的、、、這幾個(gè)參數(shù) 由上述計(jì)算可知： 、、、； 則代入式（4-25）和式（4-26）可得 （4-27） （4-28） 在CATIA安裝文件夾\B20\win_b64\code\command中找到GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件，如圖4-1可以看到有A、B、C三列數(shù)據(jù)，分別為X、Y、Z的坐標(biāo)。 圖4-1 GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件圖 新建一個(gè)Excel表格，將式（4-27）和式（4-28）以分別填入A1、B1中，在D列填充以0為初始值，30為最終值，差值為0.1的等差序列，再將 A1、B1中的參數(shù)替換成D1的數(shù)值，C列數(shù)值全為0，即以0.1的間隔來給擺線齒輪的短幅外擺線取點(diǎn)，再用樣條線連接起來，形成較為精準(zhǔn)的短幅外擺線；最后，利用填充命令，填充X、Y點(diǎn)數(shù)值，形成301個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，如圖4-2。 圖4-2 數(shù)據(jù)填充 接下來將填充得到的301個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)復(fù)制進(jìn)GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件中； 圖4-3 數(shù)據(jù)復(fù)制 打開CATIA軟件，新建一個(gè)part，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊； 圖4-4 新建零件 選擇GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件中的視圖選項(xiàng)卡（微軟2010版本），點(diǎn)擊“宏” 圖4-5 宏 在彈出的對(duì)話框中選擇“Feuil1.Main”，單擊“執(zhí)行”后在對(duì)話框內(nèi)填寫“3”，單擊“確定”，即可自動(dòng)根據(jù)301個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)在CATIA中生成點(diǎn)和樣條曲線。 圖4-6 宏對(duì)話框 圖4-7 選擇對(duì)話框 圖4-8 坐標(biāo)點(diǎn)及樣條線 由于宏命令能生成的坐標(biāo)點(diǎn)有限，不能完全生成完整的短幅外擺線，只能通過生成一段短幅外擺線，再通過陣列來做出完整的短幅外擺線。 將坐標(biāo)點(diǎn)隱藏，在XY平面上過原點(diǎn)繪制一條與Y軸夾角為10的線段及一條過原點(diǎn)與 夾角為的線段，然后進(jìn)入創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)，利用“分割”命令切出一個(gè)齒的短幅外擺線； 圖4-9 繪制分割線 圖4-10 分割短幅外擺線 利用旋轉(zhuǎn)命令，將切出的一個(gè)齒的短幅外擺線繞Z軸旋轉(zhuǎn)，勾選“確定后重復(fù)對(duì)象”復(fù)選框，確定后在對(duì)話框輸入29，勾選“相對(duì)”復(fù)選框，點(diǎn)擊確定生成各段短幅外擺線，再用接合命令將每一段短幅外擺線接合起來，最終生成擺線齒輪的短幅外擺線。 圖4-11 旋轉(zhuǎn)短幅外擺線 圖4-12 重復(fù)命令 圖4-13 接合短幅外擺線 依照上述步驟生成了擺線齒輪的短幅外擺線，但是這不是我們最終需要的曲線，擺線齒輪的齒形輪廓稱為齒廓線，是針齒沿著短幅外擺線移動(dòng)一周時(shí)，針齒最靠近擺線齒輪圓心的那個(gè)點(diǎn)所生成的曲線，因此短幅外擺線與齒廓線的各個(gè)點(diǎn)的最小距離即為針齒半徑，在CATIA里可以通過短幅外擺線來生成齒廓線。 由于CATIA里的創(chuàng)成式外形曲線模塊里的偏移命令只能用于曲面，因此我們先將短幅外擺線拉升一定的長(zhǎng)度，形成短幅外擺面，由于前面計(jì)算得擺線齒輪齒寬，因此直接拉伸即可； 圖4-14 拉伸短幅外擺線 然后通過“偏移”命令來生成齒廓面，由上面計(jì)算簡(jiǎn)化得針齒半徑，因此將短幅外擺線像圓心偏移，即可得到齒寬為的齒廓曲面； 圖4-14 偏移短幅外擺線 生成齒廓曲面后，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊，利用封閉曲面命令，將偏移出來的齒廓曲面封閉起來，再將多余的點(diǎn)線面隱藏起來，至此擺線齒輪大致外形建模完成。 圖4-15 封閉曲面 圖4-16 擺線齒輪模型 五、 軸的設(shè)計(jì) 1. 曲柄軸的設(shè)計(jì) （1） 總結(jié)以上數(shù)據(jù)： 表5-1 曲柄軸的參數(shù) 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 壓力角 4.713 277.848 162 （2） 選擇軸的材料 軸的材料選40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。其機(jī)械性能由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-1查得：，，，，，根據(jù)表8-3，取 （3） 初步確定軸的直徑 由公式初步估算軸的最小直徑為： 軸的最小直徑就是所安裝軸承的內(nèi)徑，因此同時(shí)選取30206圓錐滾子軸承，其基本尺寸為，因此最小軸徑為。 （4） 確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 軸段①和軸段⑤為安裝軸承段，直徑應(yīng)與所選軸承內(nèi)徑一樣大，則，由于軸段⑤僅需安裝軸承，因此長(zhǎng)度與軸承內(nèi)圈寬度一樣，為； 軸段①為正齒輪安裝軸，因此軸段①開有花鍵，便于與正齒輪連接，此外還需安裝軸承，在軸承和正齒輪之間還有輸出軸和主軸承，也即安裝軸承外圈的軸體，厚度為，軸承預(yù)留間隙為因此軸段①的長(zhǎng)度為，其中軸段①前端處為卡環(huán)位置； 軸段②和軸段④為曲柄所在段，這兩段直徑長(zhǎng)度一樣，但是軸線各偏離軸段①軸線，這兩段也需要安裝圓柱滾子軸承，為了方便軸段①和軸段⑤上的圓柱滾子軸承內(nèi)圈的安裝拆卸，軸段②和軸段④的半徑不得大于，即不能超過，根據(jù)需要選取圓柱滾子軸承，其基本尺寸為，因此軸段②和軸段④的軸徑為，長(zhǎng)度； 軸段③其實(shí)就是兩個(gè)曲柄之間的間距，為了不讓兩個(gè)擺線齒輪相互摩擦，設(shè)置軸段③長(zhǎng)度為，軸徑為。 軸各段直徑和長(zhǎng)度至此已初步確定，曲柄軸總長(zhǎng)為。 圖5-1 曲柄軸 2. 輸入軸的設(shè)計(jì) （1） 總結(jié)以上數(shù)據(jù)： 表5-2 輸入軸的參數(shù) 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 壓力角 4.859 114.576 405 （2） 選擇軸的材料 軸的材料選40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。其機(jī)械性能由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-1查得：，，，，，根據(jù)表8-3，取 （3） 初步確定軸的直徑 由公式初步估算軸的最小直徑為： 由于輸入軸的內(nèi)部還需有安裝電動(dòng)機(jī)的槽，因此還需計(jì)算上電動(dòng)機(jī)輸出軸的尺寸，因此初選； （4） 確定軸的直徑和長(zhǎng)度 輸入軸需要齒輪來將輸入的動(dòng)力傳遞給正齒輪，由于輸入齒輪的分度圓直徑，齒頂圓直徑，因此將輸入軸直接做成齒輪軸，則輸入軸齒輪部分直徑為，連接電機(jī)部分直徑； 由于輸入軸幾乎貫穿整個(gè)RV減速器，因此軸的長(zhǎng)度需在曲柄軸的基礎(chǔ)上再加上支撐法蘭的厚度，主軸承為分離型角接觸球軸承，型號(hào)為，其基本尺寸為，因此軸長(zhǎng)為，其中齒輪部分長(zhǎng)度為。 圖5-2 輸入軸 六、 減速箱的潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑及密封方式的設(shè)計(jì) 1、 齒輪的潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑劑的選擇 根據(jù)浸油齒輪的最大圓周速度，則軸承潤(rùn)滑方式采用脂潤(rùn)滑。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表14-2，選用鈉基潤(rùn)滑脂ZN-2（GB/T492-1989）。 2、 密封方式的選擇 機(jī)架的密封采用骨架油封密封，其基本尺寸如表6-1； 表6-1 高速軸骨架油封 軸徑 340 380 20 七、 其他附件設(shè)計(jì) 定位銷：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表12-2，選取圓柱銷 八、 運(yùn)動(dòng)仿真 運(yùn)動(dòng)仿真是對(duì)組裝好的三維模型進(jìn)行仿真，以便觀察其運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)模式。 首先需要知道的是該變速器的固定件，原動(dòng)件，被動(dòng)件及自由度。本次仿真將變速器殼體當(dāng)作固定件，以輸入軸為原動(dòng)件，從而帶動(dòng)正齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而正齒輪通過花鍵與凸輪軸連接起來，帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于凸輪軸的兩個(gè)偏心輪通過圓柱滾子軸承連接在兩個(gè)擺線齒輪上，因此在凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，兩個(gè)擺線齒輪也會(huì)跟著凸輪軸進(jìn)行交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)擺線齒輪上的齒和殼體壁相互嚙合，由于殼體為固定件，因此擺線齒輪相對(duì)于殼體運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)凸輪軸繞擺線齒輪中心轉(zhuǎn)動(dòng)，最終帶動(dòng)通過軸承連接在凸輪軸上的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖8-1 結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)，首先在CATIA裝配圖里將與外殼固定的部件進(jìn)行剛性接合，如骨架油封，7654B角接觸球軸承的外圈。 圖8-2 外殼與骨架油封、軸承外圈的剛性接合 接著就是輸入軸與正齒輪的齒輪接合，由于正齒輪與凸輪軸之間為剛性接合，因此在這里也可以將凸輪軸代替正齒輪來進(jìn)行齒輪接合。在CATIA里每創(chuàng)建一個(gè)齒輪接合都需要兩個(gè)旋轉(zhuǎn)接合，且這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)接合必須是在同一個(gè)零件上創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)接合，縱觀整個(gè)減速器，可知輸入軸與輸出軸之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪軸也與輸出軸有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在這里將輸入軸和凸輪軸均與輸出軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)接合，得到兩個(gè)旋轉(zhuǎn)接合，再通過齒輪接合將這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)接合結(jié)合起來，形成一個(gè)齒輪接合，另外兩條凸輪軸也需要重復(fù)以上步驟與輸入軸建立齒輪接合。 圖8-3 輸入軸、凸輪軸與輸出軸的相對(duì)位置 圖8-4 齒輪接合設(shè)置對(duì)話框 圖8-5 齒輪接合與旋轉(zhuǎn)接合 齒輪接合創(chuàng)建完成后，需要將和曲柄軸連接在一起的零件利用剛性接合連接起來，使得在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真的時(shí)候，齒輪、卡環(huán)和曲柄軸同步運(yùn)動(dòng)。 圖8-6 正齒輪、卡環(huán)與輸出軸的剛性接合 由于輸入軸與輸出軸、支撐法蘭、殼體、角接觸球軸承均有相對(duì)旋轉(zhuǎn)，而在前面已經(jīng)有創(chuàng)建輸入軸與輸出軸的旋轉(zhuǎn)接合，因此若要將輸入軸、輸出軸與殼體連接起來，則可以創(chuàng)建輸入軸與殼體的旋轉(zhuǎn)接合，或者創(chuàng)建輸出軸與殼體的旋轉(zhuǎn)接合，以實(shí)現(xiàn)輸入軸、輸出軸與殼體三者之間的旋轉(zhuǎn)。 圖8-7 輸出軸與殼體的旋轉(zhuǎn)接合 接下來則將與凸輪軸過盈接合的圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承進(jìn)行剛性接合，由于本裝配是將軸承的內(nèi)外圈、滾子、保持架先進(jìn)行部分裝配，然后再進(jìn)行整體裝配，因此導(dǎo)入后系統(tǒng)默認(rèn)子裝配里的零件均為剛性接合，若要將內(nèi)外圈分開分別與相鄰過盈部件進(jìn)行剛性接合，則可在裝配文件名上右鍵，選擇“*** 對(duì)象——柔性/剛性子裝配”來轉(zhuǎn)換裝配性質(zhì)，然后就可以分別將內(nèi)外圈與其接觸零件進(jìn)行剛性接合；另外一種方法則可將軸承當(dāng)作一個(gè)整體，與內(nèi)/外圈接觸零件進(jìn)行剛性接合，則與外/內(nèi)接觸零件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)接合，也可實(shí)現(xiàn)軸承裝配運(yùn)動(dòng)。本仿真里由于計(jì)算機(jī)性能有限，為了減少仿真數(shù)據(jù)計(jì)算，降低電腦負(fù)荷，則將軸承隱藏起來，不加入仿真運(yùn)動(dòng)里，直接在凸輪軸與兩個(gè)擺線齒輪之間創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)接合。 圖8-8 轉(zhuǎn)換裝配性質(zhì) 圖8-9 凸輪軸與擺線齒輪之間的旋轉(zhuǎn)接合 接下來創(chuàng)建輸入軸與兩個(gè)擺線齒輪之間的運(yùn)動(dòng)接合，由于擺線齒輪的中心點(diǎn)與輸入軸的軸線有一個(gè)固定的偏心距，因此擺線齒輪的運(yùn)動(dòng)軌跡則是以偏心距為半徑，繞輸入軸軸線旋轉(zhuǎn)的一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，因此在輸入軸軸線某一平面上作以偏心距為半徑的一個(gè)圓，再在擺線齒輪中心點(diǎn)同一平面創(chuàng)建一個(gè)點(diǎn)，使得在裝配體中點(diǎn)位于圓周線上； 以上步驟完成后就可以創(chuàng)建輸入軸與兩個(gè)擺線齒輪之間的運(yùn)動(dòng)接合，選擇“點(diǎn)曲線接合”命令，分別選擇點(diǎn)與圓，則可創(chuàng)建輸入軸與兩個(gè)擺線齒輪之間的點(diǎn)線接合。 圖8-10 創(chuàng)建點(diǎn)與圓 圖8-11 輸入軸與擺線齒輪之間的點(diǎn)曲線接合 最后一步則是創(chuàng)建擺線齒輪與柱銷的嚙合運(yùn)動(dòng)，本減速器將柱銷與殼體做成一體，因此需要?jiǎng)?chuàng)建擺線齒輪與殼體的嚙合運(yùn)動(dòng)；由于擺線齒輪的齒廓與柱銷圓周線相切，則可看成擺線齒輪與柱銷進(jìn)行滑動(dòng)曲線接合，因此提取擺線齒輪齒廓線，再在同一平面創(chuàng)建一個(gè)與柱銷半徑一樣的圓，使得兩條曲線始終相切。 圖8-12 擺線齒輪與殼體之間的滑動(dòng)曲線接合 至此，該減速器運(yùn)動(dòng)仿真約束部分已經(jīng)完成，裝配體自由度為2。接下來只需要添加一個(gè)運(yùn)動(dòng)命令和一個(gè)固定零件，使得裝配體自由度變?yōu)?，即可完成仿真，命令可以是旋轉(zhuǎn)接合的命令，也可以是點(diǎn)曲線接合等的命令，在這里有一點(diǎn)需要注意的是，添加齒輪接合命令時(shí)，需要先將齒輪接合命令的兩個(gè)子旋轉(zhuǎn)接合的其中一個(gè)添加旋轉(zhuǎn)命令，然后才能添加齒輪接合命令。 圖8-13 添加驅(qū)動(dòng)命令及固定零件 九、 設(shè)計(jì)心得 十、 附圖及附表 圖10-1 RV減速器裝配圖前端 圖10-2 RV減速器裝配圖后端 圖10-3 RV減速器裝配爆炸圖 圖10-4 擺線齒輪 圖10-5 減速器殼體 圖10-6 曲柄軸 圖10-7 正齒輪 圖10-8 輸入軸 圖10-9 輸出軸正面 圖10-10 輸出軸反面 圖10-11支撐法蘭 圖10-12卡環(huán) 圖10-13 RV減速器裝配二維圖 圖10-14 輸出軸二維圖 圖10-15 輸入軸二維圖 圖10-16 減速器殼體二維圖 圖10-17 擺線齒輪1二維圖 圖10-18 擺線齒輪2二維圖 圖10-19 凸輪軸二維圖 圖10-20 支撐法蘭二維圖 圖10-21 正齒輪二維圖 圖10-22 軸承卡環(huán)二維圖 圖10-23 正齒輪卡環(huán)二維圖 圖10-24 定位銷二維圖 參考文獻(xiàn) [1] 朱玉.機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2012.3 [2] 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