RV减速器设计Word文档下载推荐.doc
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八、 运动仿真 15
九、 设计心得 19
十、 附图及附表 20
参考文献 28
29
一、初步设计
1.设计任务书
（1）功率P：
约4.3kW；
（2）减速比i：
81；
（3）输出轴转速n：
5r/min；
（4）正反转输出回差：
60arcsec；
（5）设计寿命：
3000小时；
（6）结构尺寸不超过：
φ380mm×
200mm；
（7）效率：
大于85%；
2.原始数据
表1-1原始数据
题号
参数
RV减速器设计
功率P/kW
4.3
输出轴转速n/（r/min）
5
减速比i
81
3.传动系统方案的拟定
图1-1RV传动简图
1—渐开线中心轮2—渐开线行星轮3—曲柄轴
4—摆线轮5—针齿6—输出盘7—针齿壳（机架）
二、电动机的选择
按照设计任务书要求选用Y系列一般用途的三相异步电动机，额定电压380V
1.电动机容量的选择
根据给定条件可知工作计划所需有效功率：
（2-1）
电动机输出功率公式为：
（2-2）
式中的为电动机到工作机轴的传动装置总功率。
，根据《机械综合课程设计》附表A-5，取各效率分别为：
（8级闭式齿轮传动）、（滚子轴承）、（摆线齿轮单级传动）。
则传动装置的总效率为：
（2-3）
电动机输出功率为
（2-4）
因载荷平稳，电动机额定功率只需大于即可，查表可选择电动机的额定功率
2.电动机转速的选择
根据给定条件可知减速器输出转速为
（2-5）
由于给定RV减速器总传动比为，因此计算得电动机所需转速应为
（2-6）
综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格因素，为使传动装置紧凑，决定采用同步转速为的Y系列三向异步电动机Y160M2-8，满载转速为。
3.电动机型号的选择
根据《机械设计课程设计》电动机类型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机型号为Y160M2-8。
其主要性能如表2-1所示。
表2-1Y160M2-8型电动机的主要性能
型号
额定功率
/kw
满载转速/（r·
min-1）
同步转速（r·
电动机中心高H/mm
外伸轴直径和长度
D/mm×
E/mm
Y160M2-8
5.5
720
750
160
42×
110
三、计算传动装置的运动和动力参数
1.传动比的分配
RV减速器的总传动比为：
分配传动装置各级传动比为：
，为使针齿壳（机架）外形尺寸不至于过大，初选一级行星齿轮传动比，则摆线齿轮传动比
2.各轴转速计算
根据给定条件可知输出轴转速：
，则：
摆线齿轮转速：
；
曲柄轴转速：
输入轴转速：
3.各轴功率计算
由《机械设计课程设计》查得滚子轴承传动效率，8级斜齿轮传动效率，摆线齿轮单级传动，则
总效率：
曲柄轴功率：
摆线齿轮功率：
输出轴功率：
。
4.各轴转矩计算
电机的输出转矩：
曲柄轴转矩：
摆线齿轮转矩：
输出轴转矩：
5.将上述计算结果汇总于下表，以备查用:
表3-1各轴的相关参数
电动机轴
曲柄轴
摆线齿轮
输出轴
转速
405
162
功率P/kw
4.859
4.713
4.527
转矩
114.5
277.8
8646.5
8213
传动比
2.5
32.4
1
四、传动系统的总体设计
1.一级直齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料和热处理、精度等级、齿轮齿数
考虑到一级小齿轮与输入轴为一体结构，则选大、小齿轮材料均用38CrMoAIA，调质后氮化，255~321HBS，8级精度，软齿面。
选小齿轮齿数,则大齿轮齿数，实际传动比。
（2）按齿面接触疲劳强度设计
闭式软齿面齿轮传动，承载能力一般取决于齿面接触强度，故按接触强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度。
（4-1）
确定式中各项数值：
因载荷平稳，可初选载荷系数；
已知：
（4-2）
由《机械设计》表6-6，选取；
由《机械设计》表6-5，查得锻钢弹性系数；
由《机械设计》图6-14，查得；
由式
（4-3）
计算得；
由《机械设计》图6-13，查得；
（4-4）
（4-5）
计算得小、大齿轮工作应力循环次数、；
由《机械设计》图6-15查得，
由《机械设计》图6-16d，按小齿轮齿面硬度255~321HBS均值288HBS，在MQ线和ML线中间查得小齿轮接触疲劳极限；
同理，由图6-16d查得大齿轮接触疲劳极限，；
取失效概率，则
（4-6）
（4-7）
取设计齿轮参数。
将确定厚的各项数值代入设计公式，求得
修正：
（4-8）
由《机械设计》表6-3查得；
由《机械设计》图6-7查得；
由《机械设计》表6-4查得；
由《机械设计》图6-10查得；
则
（4-9）
（4-10）
由于需要保证齿轮分布均匀，因此由《机械设计》表6-1，选取第一系列标准模数
齿轮主要几何尺寸：
（4-11）
则小齿轮分度圆直径为：
（4-12）
大齿轮分度圆直径为：
（4-13）
根据计算出来的最小可用直径来计算齿宽为
（4-14）
取，
（3）校核齿根弯曲疲劳强度
（4-15）
计算当量齿轮端面重合度
由《机械设计》可知：
由《机械设计》式6-13，得：
（4-16）
由《机械设计》图6-19、图6-20按查得：
，；
由《机械设计》图6-21查得，
由《机械设计》图6-22c，按小齿轮齿面硬度255~321HBS均值288HBS，在MQ线上查得；
同理，由图6-22c查得，；
取；
（4-17）
（4-18）
将确定出的各项数值代入弯曲强度检核公式，得
（4-19）
（4-20）
齿根弯曲疲劳强度足够。
2.摆线齿轮传动的设计计算
为了提高承载能力，并使结构紧凑，摆线轮、针齿销、针齿套、柱销、柱销套均选用轴承钢GCr15，热处理硬度取58~62HRC。
由于本设计里输入端为输入齿轮，输出端为轴，RV减速器减速比为,因此减速器速比值，根据公式
（4-21）
可计算出针轮齿数，即摆线轮齿齿数为。
（2）摆线针轮传动的基本参数
摆线针轮传动是以、、作为基本参数，将其他各参数尽可能化为、及的函数，在此引用一下两个参数：
①短幅系数
（4-22）
的取值不同，摆线轮的齿形就不同，会影响传动的性能指标，所以这是一个很重要的系数。
值既不宜取得过大，也不能取得过小。
比较合理的值应通过整机优化设计来确定，其推荐用值列于表4-1：
表4-1短幅系数推荐用值
根据摆线轮齿齿数，初选。
②针径系数
（4-23）
时，针齿间没有间隙，为保证针齿与针齿壳的强度，针径系数一般不小于1.25~1.4。
考虑到针齿弯曲强度，的最佳范围为，最大不超过4。
针径系数的推荐值列于表4-2：
表4-2针径系数推荐用值
根据针轮齿数，初选
根据经验公式
（4-24）
可计算得；
则根据公式（4-22）和（4-23），可计算得中心距，，取，
由《齿轮传动设计手册》表7-53可查得，由于，因此该尺寸合理，不会发生顶切。
再根据圆整后的，，可计算出，，均符合要求。
由可得摆线齿轮齿宽，由于需要安装轴承，因此齿宽需不小于轴承宽度，最终得。
3.摆线齿轮三维建模
本设计里的其中一个难点是用CATIA绘制出RV减速器的摆线齿轮。
由于CATIA没有自带的齿轮库和齿轮生成器，因此只能利用零件模块绘制齿轮，若利用绘制渐开线齿轮的方法来画摆线齿轮，将会需要几十个点和样条线才能画出比较规范的轮廓，这样计算量及操作量很大，修改麻烦，不予以考虑，因此在这里我利用CATIA的宏命令来绘制摆线齿轮。
首先确定好摆线齿轮短幅外摆线的参数方程，，即式（4-25）和式（4-26）：
（4-25）
（4-26）
在这里可以知道需要前面计算的、、、这几个参数
由上述计算可知：
、、、；
则代入式（4-25）和式（4-26）可得
（4-27）
（4-28）
在CATIA安装文件夹\B20\win_b64\code\command中找到GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件，如图4-1可以看到有A、B、C三列数据，分别为X、Y、Z的坐标。
图4-1GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件图
新建一个Excel表格，将式（4-27）和式（4-28）以分别填入A1、B1中，在D列填充以0为初始值，30为最终值，差值为0.1的等差序列，再将A1、B1中的参数替换成D1的数值，C列数值全为0，即以0.1的间隔来给摆线齿轮的短幅外摆线取点，再用样条线连接起来，形成较为精准的短幅外摆线；
最后，利用填充命令，填充X、Y点数值，形成301个点坐标，如图4-2。
图4-2数据填充
接下来将填充得到的301个点坐标对应复制进GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件中；
图4-3数据复制
打开CATIA软件，新建一个part，进入零件设计模块；
图4-4新建零件
选择GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件中的视图选项卡（微软2010版本），点击“宏”
图4-5宏
在弹出的对话框中选择“Feuil1.Main”，单击“执行”后在对话框内填写“3”，单击“确定”，即可自动根据301个坐标点在CATIA中生成点和样条曲线。
图4-6宏对话框图4-7选择对话框
图4-8坐标点及样条线
由于宏命令能生成
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