全套毕业设计工业机器人专用减速器的设计

全套毕业设计工业机器人专用减速器的设计内容摘要：

—创新 ‖技术路线。 摆线针轮传动 与 普通渐开线齿轮或蜗轮传动 相比 的 主要 优点 有 ：高传动比和高效率，一级减速时传动比范围是 11～ 87，两级减速时的传动比范围是 20～ 128；同轴输出机构重量轻 和 体积小；传动平稳 且 噪 音低； 因为针摆 传动同时啮合的齿数要比渐开线齿轮传动同时啮合的齿数多， 所以 承载能力较大，啮合效率较高。 本课题的研究意义 减速器是各种机械设备中最常见的部件 ,它的作用是将电动机转速减少或增加到机械设备所需要的转速 , 摆线针轮行星减速器由于具有减速比大、体积小、重量轻、效率高等优点，在许多情况下可代替二级、三级的普通齿轮减速器和涡轮减速器，所以使用越来越普及，为世界各国所重视。 摆线针轮行星减速器作为重要的机械传动部件具有体积小、重量轻、传动效率高的特点。 本设计在全面考虑多齿啮合、运转平稳、轮齿均载等运 动学和动力学的要求，现高承载能力、高传递效率、高可靠性和优良动力学性能等指标，而且要便于制造、装配和检修，设计了该具有合理结构的摆线针轮行星减速器。 课题国内外研究现状及发展趋势 针摆齿轮 传动 与 普通渐开线齿轮或蜗轮传动 相比 的优点 有 ：传动比 高 和高效率 高 ；同轴输出结构体积小和重量轻；传动平稳和噪声低。 因为 摆线针轮传动同时啮合的齿 对 数要比渐开线齿轮传动同时啮合的齿 对 数多， 所以 承载能力 更 大，啮合效率 更 高；由于摆线轮以及 针轮轮齿均可精磨 、 淬硬， 比 渐开线少齿差传动内齿轮的被加工性好，齿面硬度 要 更高，因而使用寿命 更 长；摆线轮的加工技术已经 成熟 ，专业加工设备齐全， 因此 摆线轮已纳入通用件，在国内已做到通用化 大 批量生产，生产成本下降，因此摆线针轮 专用 减速器当前 得到广泛 应用。 摆线针轮减速技术 到现在 ，虽在品种、规格等 许多 方面做了改进，但在 本质、原理上 没有 创新。 现 如 今摆线针轮减速 机 ，其原理和结构 依然 是 1926 年德国的原型。 全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 图 摆线针轮减速器的应用 目前，摆线针轮 减速器的 研究在国内外都 得到了 积极发展，从 1990年开始，住友机械株式会社在 ―80系列 ‖的基础上推出最新 ―90样本 ‖的摆线针轮减速器，它的机型由 15种 扩大到 21种，传动比由 8种扩大 到 16种。 我国对日本提高摆线针轮减速器性能的主要措施已进行较深入的分析， 并 且在赶超世界水平 的同时 也有 了 自己的创新成果，如 与 工程实际 相符的摆线轮与输出机构受力分析 以 及 对 摆线轮齿形的优化设计等。 摆线针轮减速器所 能 传递的最大功率为 132KW，输入轴 的 最高转速为 1800r/min。 美国研 发 直升飞机传动装置所做的摆线针轮传动 装置 试验样机，采用 的是 四片摆线轮，可以达到 输入轴动平衡的新结构，输入转速达 到 2020r/min，传动功率达 到 205KW。 这些年 来 国内对摆线针轮传动的研究一直在不断 发展， 并且 也取得了一些成果。 主要如下： (1) 中国农业大学何胜勇对行星摆线针轮减速机虚拟样机的建造与有限元分析进行了研究； (2） 哈尔滨工业大学于影，于波，陈建新对摆线针轮行星减速器进行优化设计； (3） 天津工程师范学院 的 戚厚军建立 的 2K． v型摆线针轮 行星 减速器的动力学模型． 是以 2KV6 型摆线针轮 行星 减速器为研究对象，在不改变减速器的外形尺寸 及 结构的情况下，分析了摆线轮修形和短幅系数对摆线轮 齿 啮合刚度的影响规律， 和 传动系统中的各种零件的 刚度 及 针径系数对 机器 整机振动性能的影响； (4） 大连交通大学 何卫东教授主持的国家自然科学基金资助 的 项目《高承载能力高传动效率高可靠性新型针摆行星传动的研究》的科研成果《双曲柄四环板针摆行星传动》于2020 年 4 月通过鉴定； (5） 浙江大学吕方 教授 开发 了 一种新型的传动机械 ——长幅外摆线针轮行星传动减速机； (6) 大连铁道学院张动生采用非线性有限元分析软件 MSCMARC 建立了摆线轮与各受力齿接触模型；首次对针齿 和 摆线轮齿面接触进行静态有限元分析，得出了摆线轮 和 针齿间的接触状态； (7) 四川大学张流俊在首次应用有限元法取代传统的经验法进行摆线针轮减速 器 的结构设计， 并提供了一个通用的摆线针轮减速机结构设计计算软件包。 (8） 大连铁道学院关天民 和 万朝燕对新型 摆线针轮 传动进行理论及受力分析； (9) 大连铁道学院关天民 教授 提出了一种较 为 准确的 针摆 轮行星传动销孔式输出机构的受力分析理论，利用 此 理论可以 得到 整个工作过程中输出机构和柱销的受力情况； (10） 鞍山钢铁学院高兴蚊 、 黄秋波对具有双面支撑输出机构 以及 多齿差齿形摆线针轮行星传动的齿廓 曲线 形状和啮合特性进行了理论分析。 摆线针轮减速器的发展趋势是 达到 更高的运动精度，更 高 的传递功率 和 更广的传动范围。 自 20 世纪 90 年代 以 来 来，在工业 专用 机器人回转装置选择中。 摆线 轮 传动作为一种比较 理 想的传动形式应用其中。 如 日 本住友重机械工业株式会社研发成功的机器人用 R． v列， FA 系列 及 FT 系列产品均采用了 摆线针轮 传动结构形式，由于 采 用了最新的设计理 论。 从而产品 外型 美 观大方、结构合理、传递功率 得到提高。 全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 近年来出现了数种 在 摆线针轮行星传动 基础上 的新型传动型式，使其能够 更好 适应高 精度的运动传递 和 控制，用于机器人关节驱动、精密机床等高精度摆线 轮 传动技术的研究 ，其中常用的有以下几种： (1). TWINSPFN 减速器 近来 由斯洛伐克的一家公司推出 ，这种轴承式减速器 不仅 能承受非常大的径向力 而且还能承受 轴向力， 并且 使用寿命 和 传动效率也有所提高。 (2) .RV 减速器。 RV 减速器是 近年来由 日本帝人公司推出的一种摆线传动，是由第一级普通渐开线直齿轮减速器部分和第二级 针摆 轮减速器部分组合成的两级行星传动机构。 (3) .三片摆线轮减速器，是 由 日本著名的住友重机械工业株式会社 推出的 产品，在 此传动中采用了三片 相互 呈 0120 角 布置的摆线轮结构，增加了摆线轮 的数量 提高了传动效率。 (4). Dojen 减速器由美国 Mectrol 公司生产，传动 机构 采用 了 机芯式设计，每个针齿都 采用悬臂方式，在针齿另一端加工有锥度， 和 机壳上的锥 孔 相配合，能自动定心， 不仅能 保证顺利装配又 能 消除全部间隙。 (5). 摆线球齿减速器，是 一种 将外摆线、内摆线轮结合起来的双摆线减速器， 既 将针轮改为钢球齿轮， 又将 两摆线轮改为摆线沟槽， 因而 是摆线针轮减速器的一种变形。 FA 高精度减速器是当今世界上最新的传动装置，它具有体积小．传动比范围大．寿命长、稽度保持稳定、效率高等一系列的优点．由于它 与 机器人中常用的谐波传动 相比 有较高 的疲劳强度、 大的 刚度和 长的 寿命。 两且回差耪度高，因此 FA 减速机在工业 专用 机器人传动中正在得到越来越 广泛的 的应用：它还 广泛用于 测量装置 ， 微型大传动比减速装置、办公设备 、 摆线传动装置，智能住宅传动装置等机械系统中．由于在这些精密传动中 ， 通常传递的载荷不大，但要求传动 精度高 ，传递运动准确 ，因而 对其传动链的设计要求较高。 全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 2 摆线针轮行星传动的简介 摆线针轮的概念 本课题研究的是工业机器三自由度手臂采用摆线针轮行星轮传动的第二和第三臂。 摆线针轮行星传动的齿廓是一种 KHV 行星传动。 行星的齿廓不是线而是摆线。 中心内齿采用了针轮。 图 行星齿轮传动结构简图 行星齿轮减速机：主要传动结构为：行星轮，太阳轮，外齿圈。 行星减速机因为结构原因单级减速最小为 3，最大一般不超过 10,常见减速比为 : 10,减速机级数一般不超过 3，胆有大部分减速机比定制减速机有 4 级减速。 相对其他减速机，行星减速机具有高刚性，高精度，高传动比，高的扭矩 /体积比，终身免维修等特点。 因为这些特点，行星减速机是安装在步进电机和伺服电机上，用来降低转速，提升扭矩，匹配惯量。 摆线针轮减速机的用 途，使用说明和注意事项 用途 摆线针轮减速机采用摆线针齿啮合，行星式传动原理，所以通常也叫行星摆线减速机，行星摆线针轮减速机可以广泛应用于石油、环保、化工、水泥、输送、纺织、制药、食品 、印刷、起重、矿山、冶金、建筑、发电等行业，作为驱动或减速装置其独特的平稳结果在许多情况下可以替代普通圆柱齿轮减速机及蜗轮蜗杆减速机，因此行星摆线针轮减速机在各个行业和领域被广泛应用，受到广大用户的普遍欢迎。 使用条件 （ 1） 摆线针轮减速机允许使用在连续工作的场合，同时允许正反两个方向运 转。 （ 2) 输入轴的转速额定转数为 1500 转 /分，在输入功率大于 千瓦时建议采用 960转 /分的 6 级电机配套使用。 （ 3） 卧式安装摆线针轮减速机的工作位置均为水平位置。 在安装是最大的水平倾斜角一般小于 015 ，在超过 015 时应采用其他措施保证润滑充足和防止漏油。 （ 4） 摆线针轮减速机的输出轴不能受较大的轴向力和径向力，在有较大轴向力 和径向力时须采取其他措施。 润滑 （ 1) 卧式摆线减速机在正常情况下采用油池润滑，油面高度保持在视油窗的中部即全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 可，在工作条件恶劣，环境温度处于高温时可采用循环润滑。 （ 2） 摆线针轮减速机在常温下一般选用 40＃或 50＃机械润滑油，为了提高减速机的性能、延长摆线针轮减速机的使用寿命，建议采用 70＃或 90＃极压齿轮油，在高温情况下高温情况下工作时也可应重新考虑润滑油。 （ 3） 立式安装行星摆线针轮减速机要严防油泵断油，一避免减速机的部件损坏。 （ 4） 加油时可旋开几座上 部的通气帽即可加油。 放油时旋开机座下部的油塞，即可放出油污，该减速机出厂时内部无润滑油。 （ 5） 第一次加油运转 100 小时应跟换新油，以后再连续工作，每半年跟换一次，如果工作条件恶劣可适当宿短换油时间，实践证明减速机的经常换油对于延 长减速机的寿命有着重要作用，在使用过程中应经常补充润滑油。 安装 （ 1） 在摆线针轮减速机的输出轴上安装联轴器、皮带轮、链轮等连接件时不允许采用直接锤击方式，因为减速机的输出轴结构不能承受轴向的锤击力，可用轴端螺孔旋入螺钉压入联结件。 （ 2） 输出轴输入轴的轴径选用 GB156879 配合。 （ 3） 减速机上的吊环螺钉只限起吊减速机。 （ 4） 在基础上安装减速机时应校准减速机的安装中心线标准你高，水平度及其相连部分的相关尺寸。 校准装动轴的同心度不应超过联轴器所允许的范围。 （ 5） 减速机校准时可用钢制垫块或铸铁垫块进行，垫块在高度方面不超过三块，胆减速机校准后应换入平垫块。 摆线针轮行星减速器的构造 行星摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、输出部分、减速部分。 在输出轴上安装有一错位 018 的双偏心套，在偏心套上安装有两个滚珠轴承，形成 H 结构，两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的真齿轮相啮合，以组成少齿差啮合减速机构。 从结构上讲，摆线针轮行星传动由四部分组成，即针轮、摆线行星轮、系杆 H 和输出机构 W。 全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 图 摆线针轮行星减速器的结构图 齿廓曲线的形成及其啮合原理 摆线行星轮的齿廓曲线为短幅外摆线的等距曲线，这种曲线的形成如图 所示。 图中圆 1 称为滚圆，半径为 r1；圆 2 称为 基圆，半径为 r2。 将滚圆 1 套在基圆 2 上并相对于基圆 2 作无滑动的纯滚动，则滚圆 1 上的 P 在基圆 2 上所形成的轨迹 ec 为一条外摆线。 而在滚圆外与滚圆相固连的一点 M 在基圆上所描述的轨迹 39。 ec 则称为短幅外摆线。 图 齿轮齿廓齿廓的啮合原理 上述两圆纯滚动所产生的短幅外摆线 39。 ec 是从属于圆 2 的，而 M 点则是从属于圆 1 上的点；如果将 39。 ec 和 M 分别作为圆 2 与圆 1 上的齿廓，那么可将圆 圆 1 作为保持纯滚动的两个节圆，而用 39。 ec 曲线和 M 两齿廓的啮合运动来实现两轮的定传动比传动。 但是由于全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 与 39。 ec 曲线相啮合的是圆 1 上的 M 点，而实际齿廓不可能做成一点，所以要实现两齿廓的啮合传动，可以以 M 点位圆心，以 r2 为半径的小圆柱针销代替 M 点作为圆 1 上 的齿廓相应与之啮合的圆 2 上的齿廓将是上述短幅外摆线的等距曲线 幅外摆线的等距曲线作为行星 2 的齿廓，一针销作为固定中心内齿廓 1 的针齿而形成的一种行星传动装置。 当输入轴带着。