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一种二级摆线针轮减速器的设计

范文

王馨饶石成江刘淑晶王殿君李鑫磊

摘要：随着当代科技的飞速發展，对机械传动部件的性能提出了越来越高的要求。摆线针轮减速器作为一种重要的机械传动部件，具有传动比范围大、体积小、传动精度高等特点。该设计在综合考虑摆线针轮减速器结构特点及功用的同时，巧妙地融入了多偏心轴输入设计理念，提出了更加合理的摆线针轮减速器结构。

关键词：二级摆线针轮减速器；多偏心轴输入；可靠性；合理性

中图分类号：TH122 文献标志码：A

0 概述

减速器作为一种独立部件，将驱动机较高转速减少至工作机械设备所要求的较低转速，同时得到较大转矩。减速器应用范围十分广泛，从交通工具、重型机具、加工机具、自动化生产设备，到日常生活使用的家电等，几乎存在于各类机械传动系统中。近年来，随着现代工业的不断发展，微型及小型机械越来越多，对结构尺寸小、传递功率大的特殊减速器需求量越来越大。目前应用最多的有行星轮系减速器、少齿差齿轮减速器和谐波滚针齿轮减速器等。这些减速器虽然质量很好，但价格较高。为了降低成本，可采用摆线针轮减速器，且摆线针轮传动较其他齿轮传动的优点为：高传动比、高效率、体积小、质量小、承载能力大，与同功率同速比的普通渐开线齿轮减速器相比较，其体积可减少1/2～2/3，重量可减轻1/2～1/3。

摆线针轮减速器作为驱动或减速装置，其独特的机械结构在许多情况下可替代普通圆柱齿轮减速器及蜗轮蜗杆减速器，得到了各个国家的重视。该文主要阐述了一种二级摆线针轮减速器的设计，在设计中，齿轮传动啮合平稳、承受载荷均匀，具有较高的承载能力、较高的传动效率及较高的可靠性，并且动力学性能优良。通过对其关键部件进行受力分析、校核计算，工作空间及干涉检查采用UG仿真实现。验证了设计的可靠性与合理性。

1 二级摆线针轮减速器的总体结构设计

减速器全部传动装置可分为输入、减速和输出3部分。该文的二级摆线针轮减速器详细工作原理图如图1所示。图1中箭头表示各轴的旋转方向，角速度与旋转方向相反，其中，ω1为输入角速度，ω2为偏心摆线轴自转角速度，ω3为输出角速度。

运动由角速度ω1输入，通过装配在输入轴上的齿轮1与齿轮2啮合，达到第一级减速，其传动比为i1=2。为了使减速器传动平稳，设计中特别采取了3个相同的齿轮（齿轮2）均匀分布，并同时与齿轮1做啮合运动，此时齿轮2的角速度为ω2。齿轮2与曲轴连接，曲轴上安装有摆线齿轮。为使二级输入轴达到静平衡，从而提高承载能力，采用2个相同的摆线齿轮装配在双偏心套上，且两者位置相差1 800，摆线轮和偏心套之间的设计称为转臂轴承的滚针轴承。摆线齿轮与针齿啮合，摆线轮在曲轴的带动下做偏心运动，同时，由于受到针齿的阻碍，在以角速度ω2公转的同时以ω3向反方向自转，其传动比i2=40。摆线齿轮套在输出机构的销钉上以ω3的速度带动输出机构转动完成减速运动。

3 机械结构建模

利用目前应用较广泛的UG NX6.0对所涉及的二级摆线针轮减速器进行机械结构设计与建模。通过实体建模，可以及时检验零件之间是否存在着干涉现象，并能及时修改。下面给出几个主要部分图，如图3～图6所示。

4 结论与展望

该文对一种规格参数的摆线针轮减速器进行了具体设计，完成了减速器的结构设计和若干个主要零件的强度及刚度校核。结果表明，该减速器结构设计合理，零件强度和刚度均满足要求。该文使用了三维建模软件，应用电脑虚拟技术，绘制了减速器三维图，降低了成本、节约了时间，提高了装配质量，使产品在较短时间完成了从计算、设计到样机制造。

该文中的二级摆线针轮减速器，虽然在一定程度上做了理论研究与仿真分析，取得了一些有价值的结论成果，但仍有许多方面需要进一步研究与完善。在今后研究中，还应该注意：二级摆线针轮减速器的广泛应用需要更深厚的理论支持，对运动规划的算法也有待进一步提高。

摆线针轮减速器的研究在国内外日益引起重视，表明了其应用会愈加广泛，产品会更加丰富。

参考文献

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[5]机械设计手册编辑委员会.机械设计手册（3）（新版）[M].北京：机械工业出版社，2005.

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