一種二級擺線針輪減速器的設計

王馨饒 石成江 劉淑晶 王殿君 李鑫磊

摘 要：隨著當代科技的飛速發展，對機械傳動部件的性能提出了越來越高的要求。擺線針輪減速器作為一種重要的機械傳動部件，具有傳動比范圍大、體積小、傳動精度高等特點。該設計在綜合考慮擺線針輪減速器結構特點及功用的同時，巧妙地融入了多偏心軸輸入設計理念，提出了更加合理的擺線針輪減速器結構。

關鍵詞：二級擺線針輪減速器；多偏心軸輸入；可靠性；合理性

中圖分類號：TH122 文獻標志碼：A

0 概述

減速器作為一種獨立部件，將驅動機較高轉速減少至工作機械設備所要求的較低轉速，同時得到較大轉矩。減速器應用范圍十分廣泛，從交通工具、重型機具、加工機具、自動化生產設備，到日常生活使用的家電等，幾乎存在于各類機械傳動系統中。近年來，隨著現代工業的不斷發展，微型及小型機械越來越多，對結構尺寸小、傳遞功率大的特殊減速器需求量越來越大。目前應用最多的有行星輪系減速器、少齒差齒輪減速器和諧波滾針齒輪減速器等。這些減速器雖然質量很好，但價格較高。為了降低成本，可采用擺線針輪減速器，且擺線針輪傳動較其他齒輪傳動的優點為：高傳動比、高效率、體積小、質量小、承載能力大，與同功率同速比的普通漸開線齒輪減速器相比較，其體積可減少1/2～2/3，重量可減輕1/2～1/3。

擺線針輪減速器作為驅動或減速裝置，其獨特的機械結構在許多情況下可替代普通圓柱齒輪減速器及蝸輪蝸桿減速器，得到了各個國家的重視。該文主要闡述了一種二級擺線針輪減速器的設計，在設計中，齒輪傳動嚙合平穩、承受載荷均勻，具有較高的承載能力、較高的傳動效率及較高的可靠性，并且動力學性能優良。通過對其關鍵部件進行受力分析、校核計算，工作空間及干涉檢查采用UG仿真實現。驗證了設計的可靠性與合理性。

1 二級擺線針輪減速器的總體結構設計

減速器全部傳動裝置可分為輸入、減速和輸出3部分。該文的二級擺線針輪減速器詳細工作原理圖如圖1所示。圖1中箭頭表示各軸的旋轉方向，角速度與旋轉方向相反，其中，ω1為輸入角速度，ω2為偏心擺線軸自轉角速度，ω3為輸出角速度。

運動由角速度ω1輸入，通過裝配在輸入軸上的齒輪1與齒輪2嚙合，達到第一級減速，其傳動比為i1=2。為了使減速器傳動平穩，設計中特別采取了3個相同的齒輪（齒輪2）均勻分布，并同時與齒輪1做嚙合運動，此時齒輪2的角速度為ω2。齒輪2與曲軸連接，曲軸上安裝有擺線齒輪。為使二級輸入軸達到靜平衡，從而提高承載能力，采用2個相同的擺線齒輪裝配在雙偏心套上，且兩者位置相差1 800，擺線輪和偏心套之間的設計稱為轉臂軸承的滾針軸承。擺線齒輪與針齒嚙合，擺線輪在曲軸的帶動下做偏心運動，同時，由于受到針齒的阻礙，在以角速度ω2公轉的同時以ω3向反方向自轉，其傳動比i2=40。擺線齒輪套在輸出機構的銷釘上以ω3的速度帶動輸出機構轉動完成減速運動。

3 機械結構建模

利用目前應用較廣泛的UG NX6.0對所涉及的二級擺線針輪減速器進行機械結構設計與建模。通過實體建模，可以及時檢驗零件之間是否存在著干涉現象，并能及時修改。下面給出幾個主要部分圖，如圖3～圖6所示。

4 結論與展望

該文對一種規格參數的擺線針輪減速器進行了具體設計，完成了減速器的結構設計和若干個主要零件的強度及剛度校核。結果表明，該減速器結構設計合理，零件強度和剛度均滿足要求。該文使用了三維建模軟件，應用電腦虛擬技術，繪制了減速器三維圖，降低了成本、節約了時間，提高了裝配質量，使產品在較短時間完成了從計算、設計到樣機制造。

該文中的二級擺線針輪減速器，雖然在一定程度上做了理論研究與仿真分析，取得了一些有價值的結論成果，但仍有許多方面需要進一步研究與完善。在今后研究中，還應該注意：二級擺線針輪減速器的廣泛應用需要更深厚的理論支持，對運動規劃的算法也有待進一步提高。

擺線針輪減速器的研究在國內外日益引起重視，表明了其應用會愈加廣泛，產品會更加豐富。

參考文獻

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