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摆线针轮传动原理
摆线针轮传动是一种基于摆线原理的传动机构，其传递扭矩和运动的能力使其在许多工业应用中被广泛使用。
它由一个针齿和一个摆线轮组成，并通过针齿与摆线轮齿的咬合来传递运动和力。
摆线针轮传动的工作原理是基于两个关键元素之间的咬合。
首先，摆线轮是一个具有摆线齿的圆盘，这些齿与针齿能够紧密咬合。
针齿是一个带有圆弧状齿的轮子，它的轮齿外形与摆线轮的齿相匹配。
当摆线针轮传动开始运转时，针齿和摆线轮齿开始咬合。
由于针齿上的圆弧形状，针齿在与摆线轮齿产生咬合时会发生滑动。
这个滑动是为了保持齿轮之间的动力传递，并有效地避免了传动中的冲击和噪音。
摆线针轮传动的优势之一是其高传递效率。
由于齿轮之间的咬合相对紧密，传递的能量损失较小，从而提高了传动效率。
此外，传动过程中的滑动可以减缓齿轮间的磨损，并延长传动的寿命。
摆线针轮传动还具有较高的传动精度。
这是由于针齿和摆线轮齿间的咬合保持了固定的工作间隙，从而减少了传动中的游隙和回转误差。
这使得摆线针轮传动在需要高精度的应用中得到了广泛应用，如工业机械、机床和机器人等领域。
总的来说，摆线针轮传动通过针齿和摆线轮齿的咬合来传递运
动和力。
其高效率、精度和耐用性使其成为现代工业领域中一种重要的传动机构。
摆线针轮行星传动原理
摆线针轮行星传动是一种常见的机械传动装置，由于其紧凑结构和高传动效率，被广泛应用于工业生产中。
传动系统由一个中心太阳齿轮、多个行星齿轮和一个内圆环构成。
在传动过程中，主要有三个部分相互配合工作。
太阳齿轮通过外齿与行星齿轮相连，内圆环则通过内齿与行星齿轮相配合。
行星齿轮又通过自己的轴与外齿圈齿嵌合。
当太阳齿轮旋转时，行星齿轮也会跟随旋转。
由于行星齿轮的数量多于太阳齿轮，因此在太阳齿轮的旋转过程中，行星齿轮会绕自身的轴线进行自转。
行星齿轮的自转会导致内圆环的旋转。
内圆环与外齿圈齿嵌合，因此内圆环的旋转会带动外齿圈产生旋转运动。
外齿圈与输出轴相连，因此输出轴也会跟随外齿圈的旋转而旋转。
通过这种连锁反应，太阳齿轮的旋转就能够通过行星齿轮和内圆环传递给外齿圈，从而实现传动效果。
由于内圆环和外齿圈都是相对静止的，因此传动过程中没有滑动摩擦，使得传动效率较高。
摆线针轮行星传动具有传动比可变、负载均衡等优点，广泛应用于工程机械、汽车变速箱等领域。
对于有高速传动需求的机械系统，摆线针轮行星传动是一种可靠的选择。
摆线针轮传动的啮合原理为了准确描述摆线形成及其分类,我们引进圆的内域和圆的外域这一概念。
所谓圆的内域是指圆弧线包容的内部范围,而圆的外域是包容区域以外的范围。
按照上述对内域外域的划分,则外摆线的定义如下:外摆线:滚圆在基圆外域与基圆相切并沿基圆作纯滚动,滚圆上定点的轨迹是外摆线。
外切外摆线:滚圆在基圆外域与基圆外切形成的外摆线(此时基圆也在滚圆的外域)。
内切外摆线:滚圆在基圆外域与基圆内切形成的外摆线(此时基圆在滚圆的内域)。
短幅外摆线:外切外摆线形成过程中,滚圆内域上与滚圆相对固定的某点的轨迹;或内切外摆线形成过程中,滚圆外域上与滚圆相对固定的某点的轨迹。
长幅外摆线:与短幅外摆线相反,对外切外摆线而言相对固定的某点在滚圆的外域;对内切外摆线而言相对固定的某点在滚圆的内域。
短幅外摆线与长幅外摆线通称为变幅外摆线。
变幅外摆线变幅的程度用变幅系数来描述,分别称之为短幅系数或长幅系数。
外切外摆线的变幅系数定义为摆杆长度与滚圆半径的比值。
所谓摆杆长度是指滚圆内域或滚圆外域上某相对固定的定点至滚圆圆心的距离。
21r aK = （3.1——1） 式中 1K ——变幅系数。
a ———外切外摆线摆杆长度2r ———外切外摆线滚圆半径对于内切外摆线而言,变幅系数则相反,它表示为滚圆半径与摆杆长度的比值。
Ar K '21= （3.1——2） 式中 K 1———变幅系数r 2′———内切外摆线滚圆半径 A ———内切外摆线摆杆长度根据变幅系数K 1值的不同范围,将外摆线划分为3类:短幅外摆线0<K 1<1; 标准外摆线K 1=1; 长幅外摆线K 1>1。
变幅外切外摆线与变幅内切外摆线在一定的条件下完全等同。
这个等同的条件是,内切外摆线滚圆与基圆的中心距等于外切外摆线的摆杆长度a ,相应地外切外摆线滚圆与基圆的中心距等于内切外摆线的摆杆长度A 。
根据这一等同条件,就可以由外切外摆线的有关参数推算出等同的内切外摆线的对应参数。
1、摆线针轮减速机的使用范围：
摆线针轮减速机是依照少齿差行星传动原理，摆线针齿啮合实现减速机的一种机械，该机分卧式、立式、双轴型和直联型等装配方式，是冶金、矿山、建筑、化工、纺织、轻工业等行业的首选设备。
2、摆线针轮减速机的主要特点：
a、减速比大、效率高：一级传动减速比为9-87，双级传动减速比为121-7569，多级组合可达数万，且针齿啮合系套式滚动摩擦，啮合表面无相对滑动，故一级减速效率达94％。
b、运转平稳、噪音低：在运转中同时接触的齿数较多，重合度大，运转平稳，过载能力强，振动和噪音低，各种规格的机型噪音均在85dB（A）以下。
c、使用可靠，寿命长：因主要零件是采用高碳合金钢淬火处理（HRC58-62），再精磨而成，且摆线齿与针齿套合传递至针齿形成滚动摩擦时，摩擦系数小，使啮合区无相对滑动，磨损极小，所以经久耐用。
d、结构紧凑，体积小：与同功率的其它减速机相比，重量体积小1/3以上，由于是行星传动，输入轴和输出轴在同一轴线上，以获得尽可能小的尺寸。
3、摆线针轮减速机型号标定法：
单级传动:
电动机功率为0.55KW
减速比为23
型号为10（X系列用相应X型号表示）
配置Y系列电动机
卧式安装（立式安装用L表示）。
B系列摆线针轮减速机（X系列用X表示）
双级传动
电动机功率为0.55KW
减速比为473
型号为13号与11号组合（X系列用相应X型号表示）
配置Y系列电动机
双级传动
卧式安装（立式安装用L表示）
B系列摆线针轮减速机（X系列用X表示）
注：型号表示法中字母D代表配置Y系列电动机。
目录摘要 (3)Abstract (4)0 文献综述 (5)0.1摆线针轮行星传动机构简介 (5)0.2摆线针轮星传动减速器的发展 (5)0.3 摆线轮减速器的研究现状 (6)1 引言 (8)1.1摆线针轮减速器的类别 (8)1.2 摆线针轮行星减速器的特点 (8)1.3本文设计内容 (8)2 摆线针轮减速器的传动原来 (9)3传动装置的总体设计 (10)3.1电动机的选择 (10)3.2 计算传动比 (11)3.3传动装置的运动和动力参数计算 (12)4传动零件的计算 (12)4.1摆线针齿啮合承载能力计算 (12)4.2摆线轮滚动轴承的承载能力计算 (17)4.3 W机构承载能力计算 (18)5轴的设计计算 (20)5.1输入轴的设计计算 (20)5.1.1轴的材料选择和最小直径估计 (20)5.1.2轴的结构设计 (21)5.1.3轴的校核计算 (21)5.2 输出轴的设计计算 (25)5.2.1轴的材料选择和最小直径估计 (26)5.2.2轴的结构设计 (26)5.2.3轴的校核计算 (27)6 其它传动零部件设计计算及校核 (29)6.1输入轴上的两轴承寿命计算 (29)6.2.键的选择 (30)6.3 联轴器的选择 (32)7润滑及密封 (33)7.1润滑 (33)7.2 密封 (33)8总结 (33)8.1 (33)8.2主要零件的三维模型 (34)9 结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)摆线针轮行星传动设计尧超西南大学工程技术学院，重庆 400715摘要:摆线针轮行星传动于1922年由德国学者卢布林卡提出。
由于这种传动具有结构紧凑、单级传动比大、工作平稳、噪音甚低、承载能力和效率高等一系列有点。
在许多情况下, 它可以代替二级、三级普通齿轮减速器和蜗轮蜗杆减速器。
因此广泛用于机械制造、石油化工、起重运输、地质钻探等各个部门。
本设计针对便于制造、装配和检修方面，设计了具有合理结构的摆线针轮行星减速器。
摆线针轮减速机的原理是基于行星式传动原理制造的新型传动装置。
它由一个摆线针轮和一个针轮组成，通过摆线针轮与针轮的啮合，实现高扭矩输出和精确传动比。
摆线针轮是由偏心套和摆线轮组成的。
偏心套与输入轴连接，摆线轮与输出轴连接。
当输入轴转动时，偏心套将带动摆线轮转动，同时由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制，摆线轮的运动将形成既有公转又有自转的平面运动。
当摆线轮正转一周时，它会得到减速，并借助W输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。
在输入轴反转周时，同样会进行减速并输出，正反转都可以通过控制输入轴的旋转方向来实现。
摆线针轮减速机能够解决AGV小车在瞬间启动和停止时行星减速机抗冲击性差的问题。
因为摆线针轮减速机采用了高扭转刚性和超薄型交叉滚子轴承，能够承受强烈的冲击力，保护减速机内部零部件，并保证AGV小车在瞬间启停过程中的稳定性。
因此，摆线针轮减速机广泛应用于工业机械制造、重型机具、加工机具、传输设备等领域，并且在未来，摆线针轮减速机在工业机器人领域的应用比例还有优化空间。
摆线针轮减速机在以下领域均有广泛的应用：1. 工业机器人：摆线针轮减速机被广泛用于控制机器人手臂的移动速度和精度。
2. 精密仪器：摆线针轮减速机在精密仪器中应用广泛，例如光学仪器、医疗器械等，用于控制仪器的运动精度和速度。
3. 印刷机和包装机：摆线针轮减速机在印刷机和包装机中发挥着重要作用，可以精确控制机器的运动速度和精度，确保印刷或包装产品的质量和效率。
4. 纺织机械：摆线针轮减速机在纺织机械中可以实现精确的速度控制和张力调节，从而保证纱线的质量和生产效率。
5. 塑料机械：摆线针轮减速机在塑料机械中广泛应用，用于控制机器的运动速度和精度，保证塑料制品的质量和产量。
6. 汽车行业：摆线针轮减速机在汽车行业中被广泛应用于发动机、转向器、传动轴等部件中，用来控制速度、扭矩和角度。
7. 食品和饮料行业：摆线针轮减速机在食品和饮料行业中也有广泛应用，例如咖啡机、饮料灌装机、果汁机等，用于控制机器的速度和精度，确保产品的质量和口感。
摆线针轮行星减速器摆线针轮行星减速器是一种常用的传动装置，被广泛应用于机械设备中的减速机构。
它由摆线针轮、行星轮和轴承等部件组成，通过不同的配置和结构，实现一定的减速比，从而满足设备的传动需求。
本文将详细介绍摆线针轮行星减速器的工作原理、结构特点以及应用领域。
一、工作原理摆线针轮行星减速器采用行星传动的方式，其中摆线针轮起到驱动作用，行星轮则承担传动负载。
在工作过程中，摆线针轮通过驱动轴旋转，同时转动行星轮。
行星轮采用内啮合方式，与摆线针轮形成传动关系。
当摆线针轮旋转时，驱动力传递给行星轮，行星轮则开始旋转并传递动力至输出轴。
摆线针轮行星减速器的减速比是通过行星轮与摆线针轮的齿数比来确定的。
具体来说，当摆线针轮旋转一圈时，行星轮会绕行星轴旋转一定角度，从而实现减速效果。
根据不同的齿数匹配，摆线针轮行星减速器的减速比可以调节。
二、结构特点1. 紧凑型结构：摆线针轮行星减速器采用行星传动的方式，使得整个结构更加紧凑。
相比于其他传动装置，摆线针轮行星减速器具有更小的体积和更高的功率密度，能够在有限的空间内实现更大的输出功率。
2. 高精度传动：摆线针轮行星减速器采用齿轮啮合传动，具有较高的传动精度和传动效率。
摆线针轮与行星轮之间的齿轮啮合更加紧密，可以实现准确的传动，并减少能量损耗。
3. 平稳运行：摆线针轮行星减速器的行星轮采用多点支撑结构，能够均匀分担负载，增加传动的稳定性。
同时，行星轮的旋转也更加平稳，能够减少振动和噪音的产生，提高机械设备的工作效率和品质。
4. 高传动比范围：摆线针轮行星减速器的减速比范围广泛，可以根据实际需求选择不同的组合。
从数倍到几十倍的传动比都可以实现，能够满足不同设备的传动需求。
三、应用领域摆线针轮行星减速器在许多工业领域有着广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用领域：1. 机床设备：摆线针轮行星减速器在机床设备中用于驱动主轴，实现对工件进行加工。
其紧凑的结构和高精度传动特点，能够确保机床设备的高效运行和精确加工。
摆线式针轮减速机原理摆线式针轮减速机是一种具有较高减速比的减速机，广泛应用于各种工业传动领域。
它主要由行星传动、摆线针齿啮合、偏心套机构和销齿轮机构等部分组成。
下面将分别介绍这些组成部分的工作原理。
1.行星传动原理行星传动是一种常见的减速传动方式，它主要由行星轮、太阳轮和行星架等部件组成。
行星轮围绕太阳轮公转，同时行星轮又围绕行星架自转，从而实现减速的目的。
行星传动的减速比取决于行星轮、太阳轮和行星架的尺寸和转速，具有体积小、重量轻、传动比大、效率高等优点。
2.摆线针齿啮合摆线针齿啮合是摆线式针轮减速机的核心部分，它主要由摆线轮和针齿组成。
摆线轮具有特殊的几何形状，其上的针齿与针齿槽相互配合，形成了一种特殊的啮合关系。
在传动过程中，摆线轮的几何中心与旋转中心不重合，因此针齿的运动轨迹是一系列的摆线，这使得啮合频率较高，产生的噪声和振动较小。
3.偏心套机构偏心套机构是摆线式针轮减速机的重要部分，它的作用主要是改变扭矩传递方向和增大输出扭矩。
偏心套机构主要由偏心套和偏心轮组成，当偏心套在偏心轮的作用下转动时，可以改变扭矩的传递方向。
同时，由于偏心套机构的作用，使得行星传动和摆线针齿啮合的扭矩得到放大，从而获得更大的输出扭矩。
4.销齿轮机构销齿轮机构也是摆线式针轮减速机的重要部分，它的作用主要是改变扭矩传递方向和提高输出转速。
销齿轮机构主要由销轮和齿轮组成，当销轮在齿轮的作用下转动时，可以改变扭矩的传递方向。
同时，由于销齿轮机构的作用，使得行星传动和摆线针齿啮合的转速得到提高，从而获得更高的输出转速。
综上所述，摆线式针轮减速机主要由行星传动、摆线针齿啮合、偏心套机构和销齿轮机构等部分组成。
这些组成部分在减速机的工作过程中相互配合，使得摆线式针轮减速机具有较高的减速比、较大的输出扭矩和较高的输出转速，满足各种不同的工业传动需求。
摆线针轮行星减速机的结构摆线针轮行星减速机的典型结构，它主要是由四部分组成：（1）行星架由输入轴和双偏心套组成，偏心套上的两个偏心方向互成180度。
（2）行星轮又称摆线轮，其齿形通常为短幅外摆线的内侧等距曲线。
按运动要求，一个行星轮就可传动，但为使输入轴达到静平衡和提高承载能力，对于一齿差针摆传动，常采用两个完全相同的奇数齿的行星轮（二齿差针摆传动不受此限），装在双偏心套上，两轮位置正好相差180度。
行星轮（摆线轮）和偏心套之间装有用以减少摩擦的滚子轴承（称为转臂轴承），为节约径向空间，滚动轴承通常均采用不要外座圈的滚子轴承，而以摆线针轮减速机的内孔表面直接作为滚道。
近年来，优化设计的结构常将双偏心套与轴承做成一个整体，称整体式双偏心轴承。
（3）中心轮又称摆线针轮，针齿壳上装有一组针齿销，通常针齿销上还装有针齿套。
（4）输出机构这种减速机常采用销轴式输出机构。
摆线针轮行星传动和浙开线少齿差行星齿轮传动，同属K-H-V行星齿轮传动，其工作原理和结构基本相同。
所不同者，摆线针轮行星传动的行星齿轮的齿廓曲线不是浙开线，而是采用变幅外摆线的内侧等距曲线（其中用短幅外摆线的等距曲线较普通）；中心轮齿廓是与上述曲线共轭的圆。
组成这种传动的主要零部件的形状。
摆线针轮减速机的原理行星摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。
在输入轴上装有一个错位180º的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构，两个摆线针轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线针轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成少齿差内合减速机构，（为了减少摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套）。
当输入轴带着偏心套传动时，由于摆线轮上的齿廊曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制之故，摆线轮的运动成为即有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向上转过一个齿差从而得到减速，再借助W输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。
2K —V 型行星传动中摆线针轮啮合的传动精度研究＊ 李充宁 刘继岩 孙 涛(天津职业技术师范学院机械系 天津 300222) (西北工业大学)摘要 根据2K —V 型传动中摆线轮与针轮的啮合关系,建立了实际齿廓的啮合误差与传动精度关系的计算式,并提出了综合啮合误差这一量化误差集合来评判传动误差,使得加工公差与传动精度有一个定量的关系,从而为研制开发高精度摆线齿2K -V 型传动的加工制造提供了依据。
结合实例的计算分析和试验测试,验证了所建立的啮合误差与传动精度关系和所作计算的正确性。
叙词: 传动精度 摆线针轮 2K —V 型 啮合误差中图分类号: T H132.425＊ 国家863高技术研究计划资助项目(863-512-04-19)。
19991215收到初稿,20001020收到修改稿0 前言工业机器人和控制等装置的精密传动,对传动精度的要求通常用两项传动指标来控制和测量,一是回转传动误差或称角传动误差,即回转运动中实际输出转角相对于理论输出转角的转角误差;二是空程角误差,即输入轴静止时,输出轴可能的摆动角度。
通常工业机器人要求转角误差不超过1′,空程角误差不超过1.5′,这就对齿轮传动的啮合误差控制提出了很高的要求。
新出现的以渐开线齿轮和摆线针轮组合的2K -V 型行星传动[1],不但传动比大、体积小,效率高,而且在同等条件下比一般摆线针轮减速机刚性大,抗冲击性和过载能力均有很大提高。
这种传动可以实现高的定位精度和传动精度,因此广泛使用于工业机器人等精密传动中。
日本称这种传动为RV 传动(Ro tary vector )[2]。
在这种2K —V 型行星传动中,渐开线齿轮啮合在前级(传动比一般为2～5),后级是摆线针轮少齿差传动(传动比一般为20～60)。
由于后级的传动比约是前级的4～30倍,前级的渐开线齿轮的传动误差将被缩小同样的倍数后输出,所以其传动精度关键取决于后级摆线针轮的啮合误差。
在日本对这种传动中摆线针轮啮合的传动精度进行了多方面的分析和试验测试,发现了一些加工等误差与传动误差的关系和规律[3～5]。
