RV减速器设计说明
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一、初步设计 (1)1.设计任务书 (1)2.原始数据 (1)3.传动系统方案的拟定 (1)二、电动机的选择 (2)1.电动机容量的选择 (2)2.电动机转速的选择 (2)3.电动机型号的选择 (2)三、计算传动装置的运动和动力参数 (3)1.传动比的分配 (3)2.各轴转速计算 (3)3.各轴功率计算 (3)4.各轴转矩计算 (3)5.将上述计算结果汇总于下表，以备查用: (4)四、传动系统的总体设计 (4)1.一级直齿轮传动的设计计算 (4)2.摆线齿轮传动的设计计算 (7)3.摆线齿轮三维建模 (8)五、轴的设计 (13)1.曲柄轴的设计 (13)2.输入轴的设计 (14)六、减速箱的润滑方式、润滑剂及密封方式的设计 (15)1、齿轮的润滑方式及润滑剂的选择 (15)2、密封方式的选择 (16)七、其他附件设计 (16)八、运动仿真 (16)九、设计心得 (20)十、附图及附表 (20)参考文献 (28)一、初步设计1.设计任务书（1）功率P：约4.3kW；（2）减速比i：81；（3）输出轴转速n：5r/min；（4）正反转输出回差：60arcsec；（5）设计寿命：3000 小时；（6）结构尺寸不超过：φ380mm×200mm；（7）效率：大于85%；2.原始数据表1-1 原始数据题号参数RV减速器设计功率P/kW 4.3输出轴转速n/( r/min ) 5 减速比i 813.传动系统方案的拟定图1-1 RV传动简图1—渐开线中心轮2—渐开线行星轮3—曲柄轴有效功率kW P3.4=减速比81=i输出轴转速min/5rn=效率%85>η根据摆线轮齿齿数31=c z ，初选8.01=K 。
② 针径系数prp p rp x z r r d t K ︒==180sin2 （4-23） 12=K 时，针齿间没有间隙，为保证针齿与针齿壳的强度，针径系数一般不小于 1.25~1.4。
考虑到针齿弯曲强度，2K 的最佳围为0.2~5.12=K ，最大不超过4。
针径系数2K 的推荐值列于表4-2：表4-2针径系数2K 推荐用值根据针轮齿数32=p z ，初选5.12=K 根据经验公式3）3.1~58.0（T r p = （4-24）可计算得mm r p 161≈；则根据公式（4-22）和（4-23），可计算得中心距mm a 025.4=，mm r rp547.10=，取mm a 4=，mm r rp 11=由《齿轮传动设计手册》表7-53可查得09156.0min =e ，由于min 065.0e r r prp <=， 因此该尺寸合理，不会发生顶切。
再根据圆整后的mm r p 161=，mm a 4=，mm r rp 11=可计算出795.01=K ，434.12=K ，均符合要求。
由p c r b )2.0~1.0(=可得摆线齿轮齿宽mm r b p c 1.161.0==，由于需要安装轴承，因此齿宽需不小于轴承宽度，最终得mm b c 19=。
3. 摆线齿轮三维建模本设计里的其中一个难点是用CATIA 绘制出RV 减速器的摆线齿轮。
由于CATIA 没有自带的齿轮库和齿轮生成器，因此只能利用零件模块绘制齿轮，若利用绘制渐开线齿轮的方法来画摆线齿轮，将会需要几十个点和样条线才能画出比较规的轮廓，这样计算量及操作量很大，修改麻烦，不予以考虑，因此在这里我利用CATIA 的宏命令来绘制摆线齿轮。
首先确定好摆线齿轮短幅外摆线的参数方程()t x 0，()t y 0，即式（4-25）和式（4-26）：8.01=K32=p z5.12=Kmm r p 161=mm a 5.6=mm r rp 11=09156.0min =e795.01=K434.12=Kmm b c 19=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=tzzzKztrxcppcpsinsin1（4-25）⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=tzzzKztrycppcpcoscos1（4-26）在这里可以知道需要前面计算的pr、cz、pz、1K这几个参数由上述计算可知：mmrp161=、31=cz、32=pz、795.1=K；则代入式（4-25）和式（4-26）可得⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=ttx3132sin32794.31sin262（4-27）⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=tty3132cos32794.31cos262（4-28）在CATIA安装文件夹\B20\win_b64\code\command中找到GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件，如图4-1可以看到有A、B、C三列数据，分别为X、Y、Z的坐标。
图4-1 GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件图新建一个Excel表格，将式（4-27）和式（4-28）以分别填入A1、B1中，在D列填充以0为初始值，30为最终值，差值为0.1的等差序列，再将A1、B1中的参数t替换成D1的数值，C列数值全为0，即以0.1的间隔来给摆线齿轮的短幅外摆线取点，再用样条线连接起来，形成较为精准的短幅外摆线；最后，利用填充命令，填充X、Y点数值，形成301个点坐标，如图4-2。
图4-2 数据填充接下来将填充得到的301个点坐标对应复制进GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件中；图4-3 数据复制打开CATIA软件，新建一个part，进入零件设计模块；图4-4 新建零件选择GSD_PointSplineLoftFromExcel.xsl文件中的视图选项卡（微软2010版本），点击“宏”图4-5 宏在弹出的对话框中选择“Feuil1.Main”，单击“执行”后在对话框填写“3”，单击“确定”，即可自动根据301个坐标点在CATIA中生成点和样条曲线。
图4-6 宏对话框图4-7 选择对话框图4-8 坐标点及样条线由于宏命令能生成的坐标点有限，不能完全生成完整的短幅外摆线，只能通过生成一段短幅外摆线，再通过阵列来做出完整的短幅外摆线。
将坐标点隐藏，在XY平面上过原点绘制一条与Y轴夹角为10°的线段1L及一条过原点与1L夹角为︒pz360的线段2L，然后进入创成式外形设计，利用“分割”命令切出一个齿的短幅外摆线；图4-9 绘制分割线图4-10 分割短幅外摆线利用旋转命令，将切出的一个齿的短幅外摆线绕Z轴旋转︒pz360，勾选“确定后重复对象”复选框，确定后在对话框输入29，勾选“相对”复选框，点击确定生成各段短幅外摆线，再用接合命令将每一段短幅外摆线接合起来，最终生成摆线齿轮的短幅外摆线。
图4-11 旋转短幅外摆线图4-12 重复命令图4-13 接合短幅外摆线依照上述步骤生成了摆线齿轮的短幅外摆线，但是这不是我们最终需要的曲线，摆线齿轮的齿形轮廓称为齿廓线，是针齿沿着短幅外摆线移动一周时，针齿最靠近摆线齿轮圆心的那个点所生成的曲线，因此短幅外摆线与齿廓线的各个点的最小距离即为针齿半径，在CATIA里可以通过短幅外摆线来生成齿廓线。
由于CATIA里的创成式外形曲线模块里的偏移命令只能用于曲面，因此我们先将短幅外摆线拉升一定的长度，形成短幅外摆面，由于前面计算得摆线齿轮齿宽mmbc19=，因此直接拉伸mm19即可；图4-14 拉伸短幅外摆线然后通过“偏移”命令来生成齿廓面，由上面计算简化得针齿半径mmrrp11=，因此将短幅外摆线像圆心偏移mm11，即可得到齿宽为mm19的齿廓曲面；图4-14 偏移短幅外摆线生成齿廓曲面后，进入零件设计模块，利用封闭曲面命令，将偏移出来的齿廓曲面封闭起来，再将多余的点线面隐藏起来，至此摆线齿轮大致外形建模完成。
图4-15 封闭曲面图4-16 摆线齿轮模型五、 轴的设计1. 曲柄轴的设计（1） 总结以上数据：表5-1 曲柄轴的参数功率()KW P 2 转矩()m N T ⋅2 转速()min /2r n压力角 4.713277.848162︒20（2） 选择轴的材料 轴的材料选40Cr 钢，调质处理。
其机械性能由《机械设计》表8-1查得：MPa b 735=σ，MPa s 540=σ，MPa 3551=-σ，MPa 2001=-τ，[]MPa 701=-σ，根据表8-3，取98~107=A （3） 初步确定轴的直径由公式初步估算轴的最小直径为：mm n P A d 17.30162731.4983322min =⨯==MPa b 735=σ MPa s 540=σ MPa 3551=-σ MPa 2001=-τ []MPa 701=-σmm d 17.30min =mm d d 3051==mm L 165=轴的最小直径就是所安装轴承的径，因此同时选取30206圆锥滚子轴承，其基本尺寸为mm mm mm B D d 166230⨯⨯=⨯⨯，因此最小轴径为mm d d 3051==。
（4） 确定轴的各段直径和长度轴段①和轴段⑤为安装轴承段，直径应与所选轴承径一样大，则mm d d 3051==，由于轴段⑤仅需安装轴承，因此长度与轴承圈宽度一样，为mm B L 165==；轴段①为正齿轮安装轴，因此轴段①开有花键，便于与正齿轮连接，此外还需安装轴承，在轴承和正齿轮之间还有输出轴和主轴承，也即安装轴承外圈的轴体，厚度为mm 2，轴承预留间隙为mm 75.20因此轴段①的长度为mm mm mm B C L 6975.20611=+++=，其中轴段①前端mm 6处为卡环位置；轴段②和轴段④为曲柄所在段，这两段直径长度一样，但是轴线各偏离轴段①轴线mm 5.6±，这两段也需要安装圆柱滚子轴承，为了方便轴段①和轴段⑤上的圆柱滚子轴承圈的安装拆卸，轴段②和轴段④的半径不得大于mm a Ad 22-++，即不能超过mm mm mm mmmm r r 33242323042=-++≤=，根据需要选取E N 209圆柱滚子轴承，其基本尺寸为mm mm mm B D d 198545⨯⨯=⨯⨯，因此轴段②和轴段④的轴径为mm d d 4542==，长度mm b L L c 1942===；轴段③其实就是两个曲柄之间的间距，为了不让两个摆线齿轮相互摩擦，设置轴段③长度为mm L 23=，轴径为mm d 453=。
轴各段直径和长度至此已初步确定，曲柄轴总长为mm L 125曲柄轴=。
图5-1 曲柄轴2. 输入轴的设计mm L 691=mm d d 4542== mm L L 1942== mm d 453= mm L 23=mm L 125曲柄轴=（1）总结以上数据：表5-2 输入轴的参数功率()KWP2转矩()mNT⋅2转速()min/2rn压力角4.859 114.576 405 ︒20（2）选择轴的材料轴的材料选40Cr钢，调质处理。
