IERD80内外齿廓包齿减速器结构设计说明书

摘要IERD80内外齿廓包齿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，实现高承载能力、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内外齿廓包齿减速器。

本论文所涉及的科研项目主要通过对IERD80内外齿廓包减速器传动特点和工作原理进行分析，对内外齿廓包齿这种新型传动方式进行分析，以获得其设计理论和方法。

主要从针销摆线轮传动的共同点出发，提出内外齿廓包齿传动形式的设计计算方法。

本文主要从以下几个方面对针销摆线轮传动传动进行了研究:首先参照传统针摆行星传动基本参数设计计算方法对针轮输出针摆行星传动主要零部件的基本参数进行设计计算，并对传动系统进行受力分析并计算包括转臂轴承和各支撑轴承的载荷大小，完成包括摆线轮、针销等主要零件强度校核计算和轴承的寿命计算，然后利用SolidWorks画出了主要零件的草图和最后的装配图。

关键词：IERD80内外齿廓包；针轮；摆线轮；设计验证。

AbstractIERD80 internal and external tooth profile gear reducer package as important mechanical transmission parts has the characteristics of small volume, light weight, high transmission efficiency. The design of the comprehensive consideration of the multi tooth meshing, smooth running, tooth load sharing kinematic anddynamic requirements, implementation of high load capacity, hightransmission efficiency, high reliability and excellent dynamic performance, and make it easy for manufacture, assembly and maintenance, the design of the tooth profilestructure has internal and external package tooth reducer.This paper relates to the research project mainly through the bag reducer transmissioncharacteristics and working principle of the analysis of the IERD80 internal and external tooth profile, the needle wheel output pin cycloidal gear planetary drive of this new type oftransmission ways are analyzed, in order to obtain the design theory and method. The startingpoint of common mainly from the cycloid drive, proposed a method to calculate output pin wheel swing planetary transmission form design.This paper mainly from the following several aspects of pin gear output pin cycloidal gear planetary drive is studied: firstly, referring to the basic parameters oftraditional cycloid drivebasic parameter design calculation method of pin gear output pin cycloidal gear planetary drive of main parts is designed and calculated, andthe transmission system in the stress analysis and calculation including the turning arm bearing and the support bearing loads,including the completion of the cycloid pin of main parts, such as the strength calculation and the bearing life calculation, and then using SolidWorks to draw the main parts of the sketchand the final assembly drawing.Keywords:IERD80 internal and external tooth profile package; needle wheel; cycloid gear; design verification.目录摘要..................................................... Abstract . (I)目录 (II)1任务说明 (4)1.1引言 (4)1.2课题研究的背景和依据 (4)1.3本课题的研究意义 (5)1.3.1 性能参数 (6)2 摆线针轮减速器传动理论与设计方法 (7)2.1 本次设计的特点 (7)2.2 摆线针轮的传动理论与设计方法 (8)2.2.1 摆线针轮传动的传动原理 (9)2.2.2 摆线针轮的齿廓曲线与齿廓方程 (13)2.2.3 IERD80内外齿廓包齿减速器的结构特点 (15)3 参数计算 (18)3.1 摆线轮、针齿、柱销的计算 (18)3.2 输出轴的计算 ............................................................. 错误！未定义书签。

3.3 输入轴的计算 ............................................................. 错误！未定义书签。

3.4 润滑与密封 ................................................................. 错误！未定义书签。

4 偏心轴的仿真分析..................... 错误！未定义书签。

4.1 偏心轴仿真分析 ......................................................... 错误！未定义书签。

设计总结................................ 错误！未定义书签。

谢辞.................................... 错误！未定义书签。

参考文献................................ 错误！未定义书签。

1任务说明1.1引言在科技飞速发展的今天,产品设计已经进入了一种全新的三维虚拟现实的设计环境中,以往的那种以二维平面设计模式为代表的设计方式已经逐渐退出“历史舞台”,取而代之的是各种先进数字化的三维设计技术。

它的应用和发展引起全了社会和生产的巨大变革。

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。

减速器是一种通用机械，在工农业生产中有广泛的应用。

随着科技的发展和技术的进步，特别是工业机器人等自动化产品的发展需求，减速器开始向小体积、高承载、高效率、长寿命方向发展。

1.2课题研究的背景和依据减速器是连接动力机和工作机的应用广泛的通用传动机械，齿轮减速器对传动齿轮的齿廓曲线的基本要求是确保瞬时传动比为常数。

目前，满足这一要求，常用于齿轮传动齿廓曲线主要有渐开线和摆线，而用于机器人领域的减速器主要有两大类：谐波减速器和摆线针轮减速器。

1926年德国人L.Braren发明了摆线针轮减速器，他是在少齿差行星传动结构上，首先将变幅外摆线的内侧等距曲线用于行星轮廓曲线而把圆弧作为中心轮齿廓曲线，和渐开线少齿差行星传动模式一样，保留Z-X-F类N型行星齿轮传动。

该发明专利1938年被日本住友公司买断，当时日本人执行的是“引进—消化—创新”技术路线，即所谓“买青苗”的国家技术路线。

摆线针轮传动较之普通渐开线齿轮或蜗轮传动的优点是：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，机构体积小和重量轻；传动平稳和噪音低；由于摆线针轮传动同时啮合的齿数要比渐开线外齿轮传动同时啮合的齿数多，因此承载能力较大，啮合效率较高。

目前，日本Harmonic Drive 高性能谐波减速器和日本Nabtesco 帝人精机公司上世纪80 年代开发的新型减速器Rotary Vector（简称RV）在机器人领域占着主导地位。

前者主要用于中低承载的机器人上，后者主要用于重载机器人上。

日本最新的RV减速器产品通过变通轴承外圈使减速器的体积进一步缩小，机器人本体接口也随之变小，代表着机器人用减速器向更小更好方向发展的趋势。

然而，在减速器体积不变的情况下，RV 减速器的传动比随着针轮齿数的增大，摆线单个齿及针齿销的尺寸变小，影响了减速器承载能力的进一步提高。

此外，RV 减速器的加工精度要求高、成本高，制约了它的推广与应用，特别是要满足两个相差180 度布置的偏心轴加工精度非常难，而它的精度直接影响减速器的传动精度和效率。

RV减速器的大速比来自其行星减速传动和摆线针轮减速传动，是复合二级减速，用日本FA 减速器串联或其它减速装置串联可以实现大的减速比，但是轴向尺寸随着减速器的串联而成倍增加，不能满足机器人用减速器体积小、高效承载的需要。

因此，少齿数、大速比、小体积、高承载、高效率长寿命的减速器是机器人向小巧高效大承载方向发展的瓶颈，亟待解决。

1.3本课题的研究意义本课题研究与现有技术相比其有益效果是：以往的二级减速器通常都是由简单的两个一级减速器串联而成，虽然能够实现大速比，但轴向尺寸增加一倍，体积和重量也增加了；用周转轮系也可以实现大速比，尽管轴向尺寸比两个串联的二级减速器尺寸减少了，但因其内部损耗较大其传动效率较低；RV 复合二级减速器传动比较大，但传动比受制于针齿销的大小和承载能力，同时为使摆线轮运动过程受力较均衡，需两片相差180度偏心布置的摆线轮和与之对应的偏心轴，偏心轴上两个相差180度布置的偏心轴段的加工精度要求非常高，如果两个轴段的偏心稍有偏差，会造成两个摆线轮与针齿销的啮合错位，从而直接影响减速器的回差和效率。