lfy中文翻譯(行星輪減速器)

1、擺線針輪傳動(dòng)中行星齒輪的設(shè)計(jì)和制造摘要：本文提出了一種設(shè)計(jì)擺線針輪傳動(dòng)中行星齒輪的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)步驟。它是基于坐標(biāo)變換、包絡(luò)理論、 和共軛曲面理論，從這些理論得到嚙合方程 ，而加工刀具的軌跡通過等距曲線原則得到。此外，一個(gè)程序被開發(fā)來解決嚙合方程和共軛曲面。 通過這樣，就可以得到擺線輪廓。然后，這些數(shù)據(jù)用于構(gòu)建用AutoCAD及Pro / E（ CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包）分別設(shè)計(jì)擺線針輪行星齒輪的二維繪圖和實(shí)體造型。在這種情況下，這些CAD數(shù)據(jù)用于線切割機(jī)的機(jī)械加工，在這種情況下，由線切割機(jī)。制造部分是證明設(shè)計(jì)步驟和生產(chǎn)是可行的。該設(shè)計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域里面，這種設(shè)計(jì)方法和加工方法適合采用CAD和C

2、AM 。 關(guān)鍵詞：CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，擺線驅(qū)動(dòng)，幾何設(shè)計(jì)，實(shí)體建模1 引言從1930年到現(xiàn)在擺線針輪減數(shù)器由于其與一般行星齒輪系相比結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，減速比大，機(jī)械效率高，已成為一種流行的減速器。該擺線針輪減數(shù)器已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中對速度的要求，扭矩轉(zhuǎn)換的目的，精密度的要求，因?yàn)樵谶@些應(yīng)用中它具有高效率，高速率，和單級結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。然而，擺線針輪減數(shù)器由于不同的加工會有反沖力，這將降低穩(wěn)定性和固有的噪音和振動(dòng)，特別是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中 2 。如果擺線針輪減數(shù)器是按理想尺寸制造的，就不會有反沖力，所以制造精度在擺線驅(qū)動(dòng)行星齒輪加工中是非常重要的。擺線針輪減數(shù)器的一個(gè)關(guān)鍵部分是擺線行星齒輪具有復(fù)雜形

3、狀的表面，這種表面必須用非傳統(tǒng)加工方法加工，如電火花加工，數(shù)控機(jī)床或其他現(xiàn)代加工方法 3 。此外，對于一個(gè)復(fù)雜的部分最好使用強(qiáng)大的信息工具和先進(jìn)的技術(shù)。本文介紹了這樣一個(gè)加工方法，接近幾何學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造。共軛曲面的幾何形狀主要關(guān)系到齒輪的設(shè)計(jì)和產(chǎn)生齒輪嚙合的共軛元素，齒輪嚙合和連續(xù)的共軛曲面此前已被研究 4-8 。包絡(luò)理論已用于齒輪傳動(dòng)或嚙合原理 9 - 12 。利特和馮 13 利用微分幾何生成擺線齒輪共軛曲面。成仔 14 研究延長擺線和擺線錐齒輪的接觸比率。梁劉 15 研究了擺線針輪減數(shù)器的擺線行星齒輪數(shù)學(xué)模型和點(diǎn)蝕分析。本文提供了擺線驅(qū)動(dòng)行星齒輪減數(shù)器的外擺線行星齒輪的設(shè)計(jì)和制造

4、工序。下面，我們介紹擺線驅(qū)動(dòng)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定坐標(biāo)系和坐標(biāo)變換矩陣。然后，在基本傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)，坐標(biāo)變換，包絡(luò)理論， 和共軛曲面理論基礎(chǔ)上推導(dǎo)出嚙合方程。此外，等距曲線的原則是用來獲取加工工具的路徑。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD ）繪圖繪制外擺線行星齒輪的同時(shí)實(shí)體造型被構(gòu)建并完成。最后，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)用于線切割加工和生產(chǎn)的組成部分。 2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖1顯示擺線驅(qū)動(dòng)行星齒輪減數(shù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。組件2是齒圈，它作為其圓柱滾子的齒，是由組件2a（齒圈）和組件2b（圓柱滾子）組成。 圖1 擺線驅(qū)動(dòng)行星齒輪減數(shù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 組件3是擺線行星齒輪，它的外輪廓被齒圈支撐 。組件4是一個(gè)曲軸。組件5b（圓盤銷）是浮動(dòng)連接

5、,與組件3a和組件5a連接在一起 。組件5a和組件組件5b號在一起組成組件5 。這種裝置采用曲柄（組件4 ）用到擺線行星齒輪（組件3 ）軌道的中心，由輸入軸對偏心軸。與此同時(shí)，該擺線行星齒輪和齒圈（組件2 ）圍繞自己的中心向輸入軸相反的方向旋轉(zhuǎn)。圓盤銷（組件5b）與外擺線行星齒輪和圓盤板（組件5a）是浮動(dòng)連接 。 圓盤板，和擺線行星齒輪旋轉(zhuǎn)的方向是一致的，是輸出。 擺線針輪減數(shù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2a。它由五部分組成：幀（組件1 ） ，齒圈（組件2 ） ， 擺線行星齒輪（組件3 ） ，曲軸（傳動(dòng)件，組件4 ） ，圓盤板（組件5 ） 。在幀和齒圈，幀和曲軸，幀和圓盤板，擺線行星齒輪和曲軸的接頭是旋轉(zhuǎn)

6、副。該齒圈和擺線行星齒輪組成一個(gè)齒輪副，而 圖2 擺線驅(qū)動(dòng)行星齒輪減數(shù)器的示意圖 圖3 坐標(biāo)系擺線行星齒輪和圓盤板組成凸輪對。為了設(shè)計(jì)擺線針輪減數(shù)器的共軛曲面，這五個(gè)環(huán)節(jié)和六個(gè)接頭裝置轉(zhuǎn)化為三個(gè)環(huán)節(jié)和三個(gè)接頭裝置如圖2b所示。只有桿1 ， 2， 3被考慮到擺線針輪減數(shù)器的幾何分析中。 3 坐標(biāo)系 在得到擺線行星齒輪齒圈表面方程所產(chǎn)生的表面方程之前，擺線針輪減數(shù)器協(xié)調(diào)坐標(biāo)系應(yīng)首先被確定。擺線針輪減數(shù)器的坐標(biāo)系如圖3所示。固定坐標(biāo)系(xyz) f 和(xyz)g與幀嚴(yán)格連接起來?？梢苿?dòng)坐標(biāo)系（(xyz)2, (xyz)ri, 和 (xyz)3分別與齒圈，圓柱滾子，擺線行星齒輪嚴(yán)格連接起來。該齒圈圍

7、繞z2軸以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)。該擺線行星齒輪圍繞z3軸旋轉(zhuǎn)。與圓柱滾子相關(guān)的移動(dòng)坐標(biāo)系(xyz)ri被建立， 角i由yr1軸和yri軸組成。起點(diǎn) 圖4 圓柱滾子 O2和齒圈的中心吻合，而 Og和O3同時(shí)位于擺線行星齒輪的中心。ori位于圓柱滾子基面的中心。軸Xf與軸Xg平行 。軸z f , zg, z2, z3, 和zri的方向與xy平面垂直。角2和3分別是齒圈和擺線行星齒輪的夾角。正方向的2和3分別從軸z2和軸z3按逆時(shí)針測量。齒圈旋轉(zhuǎn)軸和擺線行星齒輪中心之間的距離e。齒圈中心與齒圈齒中心之間的距離是r2。我們假設(shè)擺線行星齒輪的虛擬半徑r3。圓柱滾子坐標(biāo)系如圖4所示。 圓柱滾柱的齒圈是一個(gè)半徑

8、為2的圓 。齒圈的圓柱滾子的高度是t。 4 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣 根據(jù)所有的參數(shù)和坐標(biāo)系的定義， 我們采用齊次坐標(biāo)和4 × 4 矩陣坐標(biāo)變換 16 ， 17 有以下矩陣坐標(biāo)變換。通過從(xyz)ri到(xyz)3改變坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)變矩陣可以表示為： 在這里，矩陣Mi, j代表變換矩陣由坐標(biāo)j到坐標(biāo)i。齊次坐標(biāo)中的位置矢量P可表示為： 在這里，px , py,和 pz分別是在X ， Y和Z坐標(biāo)上以上標(biāo)“ T ”型方式轉(zhuǎn)變的部分位置矢量P 。 在坐標(biāo)系(xyz)ri里，齒圈與圓柱滾子，在齊次坐標(biāo)位置矢量可表示為： 其中0 2 ， 0 u t， Ri在坐標(biāo)系i中指曲面方程 。通過改變環(huán)形齒輪圓柱滾子坐

9、標(biāo)系從(xyz)ri到(xyz)3，環(huán)形齒輪圓柱滾子表面方程可以表示為： 在這里，Rij是在坐標(biāo)系j表面方程，讓齒輪比m = 3/2和 = 2 ，然后等式4變?yōu)椋?其中是生成運(yùn)動(dòng)參數(shù)，角和i是特征參數(shù)， 和U是表面特征參數(shù)。 5 嚙合方程和加工刀具路徑 為了得到擺線形狀，該擺線行星齒輪滿足特定的共軛關(guān)系必須來確定共軛曲面，利用微分幾何理論得到嚙合方程 17 ?？紤]到坐標(biāo)系(xyz)2, (xyz)ri , (xyz)3, 和 (xyz)f分別與齒圈，圓柱滾子，擺線行星齒輪， 和外殼結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)U和是齒廓參數(shù)，齒圈上的圓柱滾子所在的表面ri 坐標(biāo)系(xyz)3體現(xiàn)如下： 齒輪在每一個(gè)瞬間每一線上

10、都改變著運(yùn)動(dòng)方式。齒輪軸的位置方向和作用3 （ 2 ）給出。在這里， 2和3分別是齒圈旋轉(zhuǎn)中心和擺線行星齒輪的角度。擺線行星齒輪齒（擺線形狀） 所需要接觸表面的類型可得到，如果齒圈齒表面有包絡(luò)到表面， ，即由表面ri產(chǎn)生的坐標(biāo)系(xyz)3。現(xiàn)在，我們考慮表面3存在的必要和充分條件。表面3存在的必要條件是表面3（如果存在）是與表面ri相切的 。表面3存在的充分條件的充分條件是表面3與表面ri相切，并且它是一個(gè)常表面。從存在的必要條件來看，齒圈有可延伸面的圓柱滾子。因此，包絡(luò)理論可用于處理嚙合方程 17 ， 18 。根據(jù)一系列參數(shù)由包絡(luò)理論理論得到嚙合方程，如下： 方程7涉及表面ri的曲線坐標(biāo)（

11、 ü ， ）的運(yùn)動(dòng)廣義參數(shù)， 。通過分別區(qū)分等式5中的ü ， 和， 我們可以得到： 把等式8 ， 9 ，和10代入等式5 ，我們有： 方程11被稱為嚙合方程，其中提供了兩個(gè)需要考慮的解決方案，因?yàn)?，并為相差提供了兩個(gè)解決方案。 為了獲得擺線輪廓的加工刀具路徑，利用等距曲線原則產(chǎn)生擺線輪廓等距曲線。圖5 C1和C2分別顯示擺線曲線及其等距曲線。讓點(diǎn)p1(xc, yc) 和 p2(xp, yp) 分別在C1和C2。點(diǎn)P1切線方向是 。點(diǎn)P1和點(diǎn)P2連線n垂直與 。圖5這些曲線幾何關(guān)系可以表示如下： 方程12是擺線曲線與其等距曲線方程之間的等式關(guān)系。在這里， S是點(diǎn)P1和P2之

12、間的距離。方程13表示的是擺線曲線的切線與點(diǎn)P1和P2連線的垂線之間的關(guān)系。函數(shù)描繪了擺線曲線之間的不同。 圖5 等距曲線 圖6 加工刀具路徑 同樣的，方程12和13， 等距曲線也包含在內(nèi)，當(dāng)距離S是指定的。因此，加工刀具路徑可以得到，如圖6所示。等距曲線被認(rèn)為是加工刀具路徑。 6 計(jì)算模型 為了避免齒輪傳動(dòng)干涉，嚙合方程必須加以考慮。圓柱滾表面的包絡(luò)面3由方程5和方程11決定。包絡(luò)面被稱為齒輪嚙合面。一個(gè)計(jì)算機(jī)程序被開發(fā)來求解嚙合方程和嚙合面，然后計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使用所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成擺線外形。圖7和圖8分別顯示了擺線行星齒輪的二維繪圖和擺線行星齒輪的實(shí)體造型，速比=15 ，r2= 60毫米

13、， Z2 = 16 ， Z3 = 15 ，e=2毫米， 2 =9毫米， i = 0 ，t= 8毫米， 0 2 。 在這里，Z2和z3分別指齒圈的齒數(shù)和行星齒輪的齒數(shù)。利用AutoCAD和 Pro / ENGINEER（一個(gè)CAD軟件包）分別構(gòu)建二維繪圖和實(shí)體造型。 圖7 擺線行星齒輪二維圖 圖8 擺線行星齒輪實(shí)體造型 7 制造 簡單型組件可以使用傳統(tǒng)的制造機(jī)器大批或利用成組技術(shù)生產(chǎn)，但復(fù)雜輪廓線的組成部分，最好是使用具有強(qiáng)大信息的工具和先進(jìn)的方法。因?yàn)橥鈹[線是一個(gè)復(fù)雜的表面，它必須用數(shù)控機(jī)床或其他現(xiàn)代加工方法來加工，因此它是有必要選擇功能強(qiáng)大的現(xiàn)代技術(shù)來設(shè)計(jì)和制造。因此，我們提出了一個(gè)放電線切

14、割的加工方法，這符合制造精度要求。這些CAD數(shù)據(jù)，在DXF文件或其他文件，在數(shù)控代碼電火花加工機(jī)床上可以讀取并加工。用電器放電加工（加工）淬硬鋼無需考慮熱處理有變形的可能性。材料是SKD-11從金屬板上切割下來，首先 進(jìn)行熱處理，然后放置在 圖9 制造過程中的擺線行星齒輪 圖10 制造的擺線行星齒輪組件 線切割機(jī)機(jī)（在這種情況下用電火花線切割機(jī)）加工。電火花加工線切割機(jī)是三菱放電機(jī)組，型號FX2 。 這些數(shù)據(jù)，在AutoCAD中建立的圖形如圖7所示，刀具軌跡和刀位數(shù)據(jù)建立在AutoCAD的DXF文件。圖9和圖10分別表示加工期間和之后的外擺線行星齒輪。 8 結(jié)論 本文介紹一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造方法，并用包絡(luò)理論解決嚙合推導(dǎo)了擺線驅(qū)動(dòng)行星齒輪減數(shù)器的表面方程。我們還制定了一個(gè)方案，解決嚙合和表面方程，可以設(shè)計(jì)要求高減速比的擺線針輪減數(shù)器。使用此設(shè)計(jì)與加工步驟是一種有效的方法，來促進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造。這種做法不僅提高設(shè)計(jì)效率，而且還可以提高加工精度，從而降低了擺線針輪減數(shù)器的噪音和反沖力。二維繪圖，實(shí)體建模和制造部分的照片來說明這種方法的可行性 。符號含義 ：e 齒圈中心和擺線行星齒輪之間的距離 Mi,j 坐標(biāo)系i j 坐標(biāo)變換矩陣R2 齒圈的半徑 t 齒圈齒高度