谐波齿轮减速器设计及性能仿真Word文件下载.docx

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所以对于我们在设计这类减速器时如何进行参数的选择，避免大量繁杂的计算，如何选择好轴承使其使用寿命增加具有一定的设计意义。

对谐波减速器国内外的发展现状、优缺点、结构型式和其传动原理进行了一定的阐述。

在设计过程当中，对内啮合传动产生的各种干涉进行了详细验算；

从如何提高轴承的寿命为出发点，来计算选择减速器齿轮的模数，最终合理设计减速器的整体结构。

关键词：

谐波传动；

减速器；

内齿轮副

Abstract

Harmonicgeardrivewithsmallsize,lightweight,compactstructure,transmissionratio,andhighefficiency.Widelyusedinmining,metallurgy,aircraft,ships,cars,cranes,electricalmachinery,instruments,chemical 

andmanyotherfieldsofharmonicgeardrivehasabroaddevelopmentprospects.

Harmonicgearreducerreducerwithordinarycomparedwiththesmallsize,lightweight,smoothtransmission,highefficiency,transmissionratiorangeandsoon.However,comparedwithitsdesignandcalculationprocessiscomplex,largerforcebearingshort-lived.Therefore,howwechoosetheparametersinthedesignofthistypeofreducer,toavoidalargenumberofcomplexcalculations,howtochoosetoincreasetheservicelifeofthebearingssothatithasacertaindesignsignificance.

Harmonicreducerdevelopmentstatusathomeandabroad,theadvantagesanddisadvantages,structuretypeanditstransmissionprinciple,whichmustbeexplained.Inthedesignprocess,variousinternalmeshtransmissioninterferencegenerateddetailedchecking;

fromhowtoimprovebearinglifeasastartingpointtocalculatemoduluschooseGearultimatelyrationaldesignoftheoverallstructureofthegearunit.

Keywords:

harmonicdrive;

reducer;

internalgearpair

目 

录

第1章 

绪论

1.1概述

1.2谐波齿轮减速器研究内容拟解决的问题

1.3本文研究主要内容

第2章谐波齿轮减速器设计

2.1.传动结构形式的选择

2.2.几何参数的计算

2.3凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算

2.3.1柔轮齿面的接触强度的计算

2.3.2柔轮疲劳强度的计算

2.4轴结构尺寸设计

2.5轴的受力分析及计算

2.6轴承的寿命校核

2.7销轴的强度校核计算

2.8输入轴的强度校核

2.9键的校核计算

2.9.1 

联轴器处键的校核

2.9.2 

偏心套处键的校核

2.9.3 

支座处键的校核

2.10轴承的校核计算

第3章谐波齿轮减速器三维设计图

总结

致 

谢

参考文献

1.1 

概述

随着现代工业的高速发展，机械化和自动化水平的不断提高，各工业部门需要大量的减速器，并要求减速器体积小，重量轻，传动比范围大，效率高，承载能力大，运转可靠以及寿命长等。

减速器的种类虽然很多，但普通的圆柱齿轮减速器的体积大，结构笨重；

普通的蜗轮减速器在大的传动比时，效率较低；

摆线针轮行星减速器虽能满足以上提出的要求，但成本较高，需要专用设备制造；

而谐波减速器不但基本上能满足以上提出的要求，并可用通用刀具在插齿机上加工，因而成本较低。

能适应特种条件下的工作，在国防，冶金，矿山，化工，纺织，食品，轻工，仪表制造，起重运输以及建筑工程等工业部门中取得广泛的应用。

谐波传动是五十年代中期出现的一种新型传动，它随着空间技术的发展而迅速发展起来。

由于谐波传动具有传动比大、体积小、传动精度高的特点，一开始就被运用在火箭、导弹、卫星等飞行器中，实现了他的优越性。

目前这种传动技术已由航天飞行器，飞机中的应用迅速推广到原子能、雷达、通讯、造船、冶金、汽车、坦克、机床、仪表、防止、建筑、起重运输、医疗器械等各个部门。

无论是作为数据传递的高精度传动，还是作为传递大转矩的动力传动，都得到了比较满意的效果。

特别是，这种传动通过密封壁来传递机械运动，因而它用于操纵高温，高压的管路以及用来驱动工作在高真空，有原子辐射或其他有害介质空间的机构，是现有的其他一切传动所不能比拟的。

谐波齿轮传动是五十年代后期随着航天技术发展而出现的一种新型传动。

它与一般齿轮传动相比，具有传动比大、体积小、重量轻、精度高、噪音小等优点。

此外，它还具有通过密封壳体传递运动和动力的功能，这一特点是机械传动所无法比拟的。

谐波齿轮传动一问世，就显示出了它的显著优越性。

因此，谐波齿轮传动是一种生命力强、发展前途十分宽广的机械传动。

通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了解谐波减速器的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。

具体设计方法如下：

1、查阅资料、结合所学专业课程，产生谐波减速器结构设计的基本思路；

2、查阅各类机械机构手册，确定合理的谐波减速器结构；

3、根据给定技术参数来选择合适的零部件部位；

4、重点对驱动机构进行设计研究；

5、通过研究国内外情况，确定本设计课题的重点设计；

6、完成2D装配图的设计和绘制，并由此绘制零件图；

7、编写设计说明书；

8、检查并完善本设计课题。

本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足。

谐波减速器：

⑴型号：

XB3-50-100

额定输出转矩：

20N.m

减速比：

i1=100

设谐波减速器的的传递效率为：

，步进电机应输出力矩为：

（3.6）

选择BF反应式步进电机

型号：

55BF003

静转矩：

0.686N.m

步距角：

1.5°

该减速器是电传动减速的谐波齿轮装置。

要求其传动比较大﹑结构简单紧凑﹑效率较高﹑承载力较高﹑通用性良好。

因此本设计方案所选的结构形式为刚轮固定﹑波发生器主动和柔轮从动比较合适。

为了便于采用标准刀具来加工柔轮和刚轮，特选取压力角的渐开线齿廓。

齿数的确定

柔轮齿数：

刚轮齿数：

已知模数：

，则

柔轮分度圆直径：

钢轮分度圆直径：

柔轮齿圈处的厚度：

重载时，为了增大柔轮的刚性， 

允许将δ1计算值增加20%，即

柔轮筒体壁厚：

为了提高柔轮的刚度，取

轮齿宽度：

轮毂凸缘长度：

取

柔轮筒体长度：

轮齿过渡圆角半径：

为了减少应力集中，以提高柔轮抗疲劳能力，取

由于采用压力角的渐开线齿廓，传动的啮合参数可按考虑到构件柔度的计算公式，即按如下公式进行计算。

2.3 

凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算

滚珠直径：

柔轮齿圈处的内径：

则：

轴承外环厚度：

由于工艺上的要求，可将外环做成无滚道的

轴承内环厚度：

内环滚道深度：

式中的是考虑到外环无滚道而内环滚道加深量。

轴承内外环宽度：

所用为滚珠轴承，近似等于齿宽

轴承外环外径：

轴承内环内径：

为了便于制造，采用双偏心凸轮波发生器。

则凸轮圆弧半径：

其中ｅ是偏心距：

（—刚轮分度圆直径，—柔轮分度圆直径）

凸轮长半轴：

凸轮短半轴：

根据谐波传动传动比大的特点，其柔轮和刚轮的齿数较多，齿形很接近于直线。

故实际谐波齿轮传动的载荷能力主要应由柔轮齿侧工作表面的最大接触应力所限制。

因此，谐波齿轮传动的柔轮齿侧面应满足如下接触强度条件：

接触强度计算公式：

—输出转矩

—柔轮节圆半径

—柔轮轮齿宽

—刚轮压力角

—接触系数（0.4~0.9）

对于一般双波传动，轮齿宽许用接触应力

所以满足齿面的接触强度要求。

谐波齿轮传动中轮齿的工作特点是：

齿面的摩擦滑移接触和柔轮承受着反复的交变载荷。

为了使柔轮在循环的弹性变形下能正常工作，除满足耐磨条件外，还必须进行柔轮的疲劳强度计算。

柔轮材料采用 

调制硬度229~269。

计算柔轮在反复弹性变形状态下工作时所产生的交变应力幅和平均应力为

截面处正应力：

切应力：

由扭矩产生的剪切应力：

其中：

验算安全系数：

疲劳极限应力：

应力安全系数：

其中，抗拉屈服极限：

剪切应力集中系数：

则满足疲劳强度条件。

2.4 

轴结构尺寸设计

考虑到轴的载荷较大，材料选用45,热处理调质处理,取材料系数 

所以,有该轴的最小轴径为:

考虑到键槽的影响，所以dmin取值为17MM,具体结构如下：

2.5 

轴的受力分析及计算

轴的受力模型简化（见图7）及受力计算

图 

轴的受力分析知：

2.6 

轴承的寿命校核

鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.

校核步骤及计算结果见下表:

表1 

轴承寿命校核步骤及计算结果

计算步骤及内容

计算结果

6014

A端

B端

由手册查出Cr、C0r及e、Y值

Cr=98.5kN

C0r=86.0kN