一種活齒傳動減速器的設計方法技術

本發明專利技術提供了一種活齒傳動減速器的設計方法，包括以下步驟：（1）建立活齒傳動減速器的基本模型；（2）更新基本模型；（3）建立虛擬樣機；（4）獲取活齒傳動減速器各部件的載荷、位移、速度和加速度；（5）以逆向工程方法求得各個關鍵參數的理想值；（6）重新確定關鍵參數的公差；（7）根據關鍵參數的基本值和公差，完成活齒傳動減速器工程圖紙的設計。本發明專利技術在保證減速器的傳遞效率、回差等關鍵功能的情況下，可以大幅度的縮短研發時間。本發明專利技術將分析與圖紙結合，使虛擬樣機技術真正結合實際生產，完成分析、計算、出圖和生產的一體性設計。本發明專利技術可以更合理的進行公差分配，以最大的公差范圍實現減速器功能，并可大大降低生產成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于減速器領域，具體涉及。
技術介紹
減速器是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機(馬達)的回轉數減速到所要的回轉數，并得到較大轉矩的機構。在目前用于傳遞動力與運動的機構中，減速器的應用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機車，建筑用的重型機具，機械工業所用的加工機具及自動化生產設備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等。其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速器的應用，且在工業應用上，減速器具有減速及增加轉矩功能。因此廣泛應用在速度與扭矩的轉換設備。減速器的種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器等。活齒傳動減速器是齒輪減速器中的一種，它是一種用來傳遞兩同軸間回轉運動的新型傳動。這種傳動裝置利用一組中間可動件來實現剛性嚙合，傳遞同軸線兩軸間的運動和動力，具有結構緊湊、傳動比范圍廣、承載能力大、傳動效率高等優點。以往的活齒傳動減速器設計都是人工來完成，設計者通過設計目標去設計結構零部件的尺寸、公差以及工藝要求，并且需要加工制造出實物進行反復的調整尺寸及公差才能逐步逼近設計目標。這個過程對于有多年經驗的工程師來說都需要好幾年甚至更長時間來完成，期間的成本花費是個龐大的數目，從而導致了減速器的設計研發周期相當長，已經越來越不能滿足工業化的需求。
技術實現思路
本專利技術針對上述現有技術的不足，提供了一種可大幅度的縮短研發時間的活齒傳動減速器的設計方法。本專利技術是通過如下技術方案實現的—種活齒傳動減速器的設計方法，包括以下步驟(I)以活齒傳動減速器實物為參照，建立活齒傳動減速器的三維基本模型；(2)根據所述三維基本模型建立機構簡圖，并將所述機構簡圖導入到公差管理軟件中分析，在保證功能的基礎上選取最大的公差；并根據所述最大的公差更新機構簡圖和三維基本模型；(3)將更新后的三維基本模型導入到ADAMS軟件中，根據動力學理論和減速器結構建立活齒傳動減速器的虛擬樣機；(4)通過虛擬樣機分析獲取活齒傳動減速器各部件的載荷、位移、速度和加速度；(5)以活齒傳動減速器的理想傳遞效率為設計目標，根據步驟(4)中的求得的結果，以逆向工程方法求得各個關鍵參數的理想值；其中，所述關鍵參數包括活齒半徑、激波環半徑、偏心距、銷半徑、活齒個數、靜摩擦系數、動摩擦系數、脫扣力、碰撞剛度系數、碰撞阻尼系數、碰撞指數和碰撞穿透深度。(6)根據步驟(5)獲得的各個關鍵參數的理想值，更新活齒傳動減速器的三維基本模型；之后通過該三維基本模型再次建立機構簡圖，用公差管理軟件重新確定各個關鍵參數的公差；(7)根據步驟(5)獲得的各個關鍵參數的基本值，以及步驟(6)獲得的各個關鍵參數的公差，完成活齒傳動減速器工程圖紙的設計。本專利技術所述的活齒傳動減速器設計方法以虛擬樣機參數化的方式結合多體運動學仿真和公差分析制定關鍵尺寸和公差，在保證減速器的傳遞效率、回差等關鍵功能的情況下，可以大幅度的縮短研發時間。本專利技術將分析與圖紙結合，使虛擬樣機技術真正結合實際生產，完成分析、計算、出圖和生產的一體性設計。本專利技術可以更合理的進行公差分配，以最大的公差范圍實現減速器功能，并可大大降低生產成本。附圖說明圖I為滾柱活齒傳動減速器的局部結構圖；圖2為滾柱活齒傳動減速器的整體結構圖；圖3為活齒傳動減速器設計方法的流程示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施方式對本專利技術做進一步詳細的說明。本實施例以滾柱活齒傳動減速器為例進行說明，并基于ADAMS動力學仿真分析軟件實現設計過程。滾柱活齒傳動減速器的結構如圖1-2所示，滾柱活齒傳動由中心輪K、活齒輪G和激波器H三個基本構件組成。激波器H幾何中心為B，轉動中心為O。活齒輪G由活齒架及其徑向導槽中的一組滾柱活齒(軸承滾柱)所組成。中心輪如果與機座固聯，則運動的輸出最終由活齒架完成，活齒架與輸出軸的聯接可以是整體的，也可以是裝配的。滾柱活齒傳動原理為當驅動力輸入后，輸入軸以等角速度順時針轉動，它帶動激波器使其幾何中心B繞固定中心O轉動，激波器半徑變化的輪廓曲線產生徑向推力，迫使與中心輪工作齒形接觸的滾柱I至滾柱8在沿活齒架徑向導槽移動的同時沿著中心輪工作齒廓滑滾，并通過活齒架的徑向導槽推動活齒輪G以等角速度逆時針轉動，于是滾柱活齒傳動完成了轉速變換運動。而與中心輪非工作齒廓接觸的諸滾柱活齒，在活齒架徑向導槽的推動下，順序地返回工作起始位置。本專利技術提供了，總體設計思想為先在PR0/E等建模軟件中建立三維模型，再根據三維模型建立機構簡圖導入到TM等公差管理軟件中分析，在保證功能的基礎上取合理的公差。以最大的公差去滿足產品功能，分析完后得到新的機構簡圖從動三維模型更新，將更新好的三維模型導入到ADAMS中進行動態分析，以效率為最終優化目標得到新的關鍵尺寸，同時將新的關鍵尺寸導回到PR0/E三維中再一次進行TM分析滿足功能，將TM得到的公差和ADAMS優化后得到的最新尺寸對圖紙進行更新。從而整個系統形成閉環系統，在得到產品優化性能的基礎上取到合理的公差，形成功能和成本的雙盈。具體實現包括以下步驟(I)以一種現有的活齒傳動減速器(比如滾柱活齒傳動減速器等)實物為參照，利用PRO/E、UG等CAD建模軟件，建立活齒傳動減速器的三維基本模型；(2)根據所述三維基本模型建立機構簡圖，并將所述機構簡圖導入到公差管理軟件(比如Tolerance Manager軟件,簡稱TM軟件)中分析,在保證功能的基礎上選取最大的公差；并根據所述最大的公差更新機構簡圖和三維基本模型；(3)將更新后的三維基本模型導入到ADAMS軟件中，根據動力學理論和減速器結構建立活齒傳動減速器的虛擬樣機；虛擬樣機技術是指在產品設計開發過程中，將分散的零部件設計和分析技術揉合在一起，在計算機上建造出產品的整體模型，并針對該產品的各種工況進行仿真分析，預測產品的整體性能，進而改進產品設計，提高產品性能的一種新技術。如何建立活齒傳動減速器的虛擬樣機為本領域的公知技術，本專利技術中不再贅述。建立虛擬樣機過程中需要的運動副如表I所示。表I權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟(1)以活齒傳動減速器實物為參照，建立活齒傳動減速器的三維基本模型；(2)根據所述三維基本模型建立機構簡圖，并將所述機構簡圖導入到公差管理軟件中分析，在保證功能的基礎上選取最大的公差；并根據所述最大的公差更新機構簡圖和三維基本1 型；(3)將更新后的三維基本模型導入到ADAMS軟件中，根據動力學理論和減速器結構建立活齒傳動減速器的虛擬樣機；(4)通過虛擬樣機分析獲取活齒傳動減速器各部件的載荷、位移、速度和加速度；(5)以活齒傳動減速器的理想傳遞效率為設計目標，根據步驟(4)中的求得的結果，以逆向工程方法求得各個關鍵參數的理想值；其中，所述關鍵參數包括活齒半徑、激波環半徑、偏心距、銷半徑、活齒個數、靜摩擦系數、動摩擦系數、脫扣力、碰撞剛度系數、碰撞阻尼系數、碰撞指數和碰撞穿透深度。(6)根據步驟(5)獲得的各個關鍵參數的理想值，更新活齒傳動減速器的三維基本模型；之后通過該三維基本模型再次建立機構簡圖，用公差管理軟件重新確定各個關鍵參數的公差；(7 )根據步驟(5 )獲得的各個關鍵參數的基本值，以及步驟(6 )獲得的各個關本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種活齒傳動減速器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）以活齒傳動減速器實物為參照，建立活齒傳動減速器的三維基本模型；（2）根據所述三維基本模型建立機構簡圖，并將所述機構簡圖導入到公差管理軟件中分析，在保證功能的基礎上選取最大的公差；并根據所述最大的公差更新機構簡圖和三維基本模型；（3）將更新后的三維基本模型導入到ADAMS軟件中，根據動力學理論和減速器結構建立活齒傳動減速器的虛擬樣機；（4）通過虛擬樣機分析獲取活齒傳動減速器各部件的載荷、位移、速度和加速度；（5）以活齒傳動減速器的理想傳遞效率為設計目標，根據步驟（4）中的求得的結果，以逆向工程方法求得各個關鍵參數的理想值；其中，所述關鍵參數包括活齒半徑、激波環半徑、偏心距、銷半徑、活齒個數、靜摩擦系數、動摩擦系數、脫扣力、碰撞剛度系數、碰撞阻尼系數、碰撞指數和碰撞穿透深度。（6）根據步驟（5）獲得的各個關鍵參數的理想值，更新活齒傳動減速器的三維基本模型；之后通過該三維基本模型再次建立機構簡圖，用公差管理軟件重新確定各個關鍵參數的公差；（7）根據步驟（5）獲得的各個關鍵參數的基本值，以及步驟（6）獲得的各個關鍵參數的公差，完成活齒傳動減速器工程圖紙的設計。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李峰平，周余慶，鄭云，馬光，
申請(專利權)人：溫州大學，
類型：發明
國別省市：