1. 研究目的与意义
从减速器的定义上来看,减速器是一种动力传递机构,利用齿轮的速度转换,将马达的回转速度减速到所要的回转速度并得到较大转矩的机构。在某些场合,也有用作增速的同类型装置,称为增速器。
再从减速器的作用上来看,作为一种典型的机械基础部件,它能够广泛应用于各个行业,如冶金、运输、化工、建筑、食品,甚至艺术舞台。其主要作用有两个:
1)降低输出速度;
2)提高输出扭矩。
最后从减速器的分类上来看,一般的减速器有直齿轮减速器、斜齿轮减速器、锥齿轮减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速器等等。
为了能够客观真实的来了解减速器的特点,我们选择了下面三种类型的减速器来进行具体的比较:
1) 蜗轮蜗杆减速器
它的主要特点是具有反向自锁功能,可以有较大的减速比,输入轴和输出轴不在同一轴线上,也不在同一平面上。但是一般体积较大,传动效率不高,精度不高。
2) 谐波减速器
它的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的,体积不大、精度很高,但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击,刚性与金属件相比较差,输入转速不能太高。
3) 行星减速器
它的主要优点是结构比较紧凑,回程间隙小、精度较高,使用寿命很长,额定输出扭矩可以做的很大,但价格略贵。
在性能上列表比较如下:
表1.1 减速器性能比较
减速器 | 蜗轮蜗杆减速器 | 谐波减速器 | 行星减速器 |
体积 | 大 | 小 | 小 |
背隙 | 低 | 高 | 高 |
刚性 | 高 | 中 | 低 |
寿命 | 中 | 短 | 长 |
效率 | 低 | 高 | 高 |
输入速 | 3000以上 | 2000以下 | 2000以下 |
减速器作为一种不可缺少的机械传动装置,在各行各业中都有着十分广泛的应用。国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,特别在材料和制造工艺方面占据优势,减速器工作可靠性好,使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主,体积和重量问题也未解决好。而国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主,但普遍存在着功率与重量比小,或者传动比大而机械效率过低的问题。另外,材料品质和工艺水平上也还有许多弱点,特别是大型的减速器问题更突出,使用寿命不长。
总的来说,当前减速器普遍存在着体积大、重量大,或者传动比大而机械效率过低的问题。
随着现代工业的迅速发展,减速器早已成为工业上必不可少的重要设备。凡是有机械传动的地方,就免不了需要减速器,这就像计算机系统中的分频器,提供不同频率的震荡,让各个设备正常工作。工业自动化的水平在不断提高,对于减速器的要求也自然越来越高,这些要求集中在以下几个方面:结构、重量、体积、传动比、传动效率、运动的平稳性以及抗冲击、抗震动的性能。
在一些特殊的场合,比如飞行器、机器人、电子精密机械及仪器,减速器的应用对减速器的方方面面提出了更高的要求,比如体积小、重量轻、运动准确灵活、传动比大。机械工程师们在这方面的研究一直没有停止过。我们这次设计论文的选题就与这样的减速器有关,力求选择并探索这样的一种减速器,最好在结构、性能和工艺上能有所改进。
本选题旨在尝试进一步减小减速器的外形尺寸,使其更适合于飞行器、机器人、电子精密机械及仪器上的应用。因此我们选择摆线钢球行星减速器,它的结构简单,传动精度高,效率高,而且制造方便,是目前较为理想的一种大传动比减速器。其技术方案可以简单的叙述如下:在摆线轮的圆盘端面上设有一条封闭的波形摆线槽沟,行星轮的圆盘端面上也设有一条封闭的波形摆槽沟,在两波形摆线槽沟之间设有钢球。行星轮在公转的同时,由钢球约束其自转,从而达到减速的目的。这种减速器与摆线针轮减速器有类似之处,但结构更简单、体积小,实际运行和测试结果表明:它的传动误差小,传动精度及传动效率都相当高。适宜于要求体积小、传动比大的以传递运动为主的传动系统。因此,它可在机器人等精密机械传动装置中使用。
2. 课题关键问题和重难点
课题的主要任务是,根据减速器的传动原理进行总体设计计算并完成设计图纸。整个课题的关键问题有两个:
其一是摆线钢球行星减速器的运动学问题;
其二是试图减小这种新型减速器的外形尺寸。
3. 国内外研究现状(文献综述)
针对该设计所做的调研主要集中在以下两方面:
(一)学习并调查目前国外和国内对摆线钢球行星减速器的理论研究及其进展。
4. 研究方案
经论证,有如下可行的方案:
第一步:最初的结构、型式设计及参数的选定
第二步:绘制零件模型、装配并进行干涉检查→
5. 工作计划
起讫日期工作内容
1-2周 调研、查阅文献,完成开题报告
3-7周1、完成方案设计及电机选型,进行结构设计
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