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1、摘 要 工业机器人专用减速器作为重要的机械传动部件具有体积小、重量轻、传动效率高等特点。本设计全面考虑到运转平稳、多齿啮合、轮齿均载等运动学和动力学的要求，从而实现承载能力高、传递效率高、可靠性高和动力学性能优良等指标，并且要便于制造、装配和检修，设计了具有合理结构的工业机器人专用减速器即摆线针轮行星减速器。本论文所涉及的科研项目主要通过对摆线针轮行星减速器的主要零件的概念进行详细阐述，给出了摆线针轮减速器的用途，使用说明以及注意事项。列出了摆线针轮行星减速机的构造即输出部分，输入部分。通过对针摆行星传动减速器传动工作原理和特点进行分析，对针轮输出机构及针摆行星传动这种传动方式进行分析，以获得
2、其理论设计和方法。从摆线针轮行星传动的共同点出发以及针摆轮行星减速器相对于少齿差行星减速器的优点提出针摆行星传动形式的设计计算方法。本论文主要从以下方面出发对摆线针轮行星传动进行了研究:参照传统针摆行星传动基本设计计算方法以及对摆线针轮行星传动主要零部件的基本参数设计计算，并对摆线轮、柱销，针轮进行受力分析最终计算出转臂轴承和各支撑轴承所能承受的载荷大小，完成包括摆线轮、柱销等主要零件强度校核计算和轴承的寿命计算，给出主要零件机械加工的工艺过程，然后利用CAD画出了主要零件的草图和最后的装配图。 关键词：摆线传动 ； 摆线轮 ； 受力分析 AbstractThe cycloidgear red
3、ucer is one of the most important transmission components of the pumping unit by its smaller volume，lighter weight and effective transmission. In order to realize four targets which include high transmission efficiency, high reliability and the excellent dynamics performance and guarantee credible l
4、ubricate ability, receive high efficiency of transmission, and make it easy for manufacture, assembly and inspection, we thought over all the requests in the round and design the rational structure cycloidgear reducer.By analyzing characteristics and working principle of cycloid drive, and the outpu
5、t pin wheel cycloid drives working principle, we obtion the design theory and method of this new kind of reduce. This paper mainly complete works include that provide the design method and complete the prototype design and dynamics analysis of virtual prototype.This paper researches the following as
6、pects of the output pin wheel cycloid drive. First, the basic parameters and dimensions of main parts of the output pin wheel cycloid drive are designed referring to design and calculation methods of the traditional cycloid drive, and mechanical analysis of the transmission system and the load condi
7、tion and life of rotary arm bearings and steady bearings of each shafts are calculated, and at the same time the calculations including the strength of cycloid wheel, pins and other major parts are completes. Then, using CAD to draw sketches of the main components and final assembly drawing. Keyword
8、s：Planetcycloid Reducer; Cycloid ;force analysis目 录 摘 要IIIAbstractIV目 录V1 绪论11.1 课题研究的背景和依据11.2 本课题的研究意义11.3 课题国内外研究现状及发展趋势12 摆线针轮行星传动的简介42.1摆线针轮的概念42.2 摆线针轮减速机的用途，使用说明和注意事项42.2.1 用途42.2.2 使用条件42.2.3 润滑42.2.4 安装52.3 摆线针轮行星减速器的构造52.4 齿廓曲线的形成及其啮合原理62.5 摆线针轮行星传动的特点及应用83工业机器人的总体设计93.1工业机器人的组成93.1.1 工业机器
9、人的系统组成93.1.2 工业机器人的基本机能组成93.2 机器人的结构分析93.2.1 机器人的总体结构的概念93.2.2机器人的传动结构103.3机器人的设计分析及总体方案的确定11 3.3.1 设计的任务要求113.3.2总体方案的确定123.3.3 工业机器人的主要技术参数124 摆线针轮行星齿轮传动的传动比计算和传动特点124.1摆线针轮行星齿轮传动的传动比计算134.2啮合的齿廓形成原理145 摆线针轮行星齿轮传动设计155.1针轮行星轮系的材料155.2 第一套摆线针轮加速器的设计155.2.1 选择结构形式，齿数及材料155.2.2 强度计算针齿中心圆半径155.2.3计算摆线
10、轮和针轮的几何尺寸165.2.4 转臂轴承的选择计算175.2.5 针齿销弯曲强度计算185.2.6 W输出机构销轴弯曲强度计算195.3 第二套摆线针轮减速器的设计205.3.1 选择结构形式，齿数及材料205.3.2 接触强度计算针齿中心圆半径205.3.3 计算摆线轮和针轮的几何尺寸205.3.4 转臂轴承的选择计算215.3.5 针齿销弯曲强度计算225.3.6 W输出机构销轴弯曲强度计算226行星齿轮传动输出轴的轴承选择247 主要零件的机械加工工艺规程257.1 摆线轮的加工工艺路线25 7.2 针齿壳的加工工艺路线267.3 输出轴加工工艺267.4 偏心套加工工艺278结论与展
11、望29 8.1 结论.29 8.2 展望.29致谢.30参考文献31 1 绪论1.1 课题研究的背景和依据 减速器是连接动力机部分和工作机部分的应用最为广泛的通用传动机械，行星齿轮减速器对齿轮的齿廓曲线的主要要求是保证瞬时传动比是常数。目前，满足这一要求的常用于齿轮传动的齿廓曲线主要是渐开线和摆线。1926年L.Braren发明了摆线针轮减速器，在少齿差行星传动结构上，将变幅外摆线的内侧等距曲线首先用于行星轮廓曲线并且把圆弧作为中心轮齿廓曲线以及渐开线少齿差行星传动模式，保留Z-X-F类N型行星齿轮传动。此发明专利被日本住友公司于1938年买断，当时日本人执行的是“引进消化创新”技术路线。摆线
12、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1187，两级减速时的传动比范围是20128；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。1.2 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
13、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。1.3 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
14、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。图1.1 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2000r/min，传动功率达到205KW。
