擺線針輪減速器設(shè)計(jì)及虛擬裝配研究.doc

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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年代已開始生產(chǎn)這種減速器。 自20世紀(jì)60年代以來，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。 改革開放以來，我國(guó)引進(jìn)一批先進(jìn)加工裝備，通過引進(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，該問題更為突出。由于減速裝置在各部門中使用廣泛，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，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)，即造型是通過各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來建立

10、形體，對(duì)于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(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，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強(qiáng)軟

11、件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒有任何附加模塊)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W機(jī)構(gòu)由V軸輸出。同漸開線一齒差行星傳動(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,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,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)針方向的角度規(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)針方向作純滾動(dòng)時(shí)，每滾過動(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)，通過原點(diǎn)并與擺線輪齒槽對(duì)稱軸重合的軸線作為軸，見圖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)，一般情況下取＝1.35～1.5 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 ，取＝12mm 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 ?。?mm 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 取＝22 由文獻(xiàn)[1]表2.7—7，取＝22。 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渡配合來保證，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 均無需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 4 和5 處過渡配合引起的應(yīng)力集中較為嚴(yán)重；從受載的情況來看，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渡配合來保證，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 、均無需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 2、3、4 處過渡配合引起的應(yīng)力集中較為嚴(yán)重；從受載的情況來看，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pro/e，新建零件： （1）單擊按鈕，打開新建對(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pro/e，新建零件： （1）單擊按鈕，打開新建對(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