毕业设计（论文）-谐波齿轮减速器设计(含全套CAD图纸)

优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763目录摘要1ABSTRACT1第一章绪论211研究谐波齿轮传动的背景及意义212国内外研究现况213谐波齿轮传动原理3第二章总体设计521设计要求522传动方案的选定523传动比及齿数的计算724材料选定7241柔轮材料7242刚轮材料9243凸轮轮材料925波发生器的形式及几何参数的选定926传动模数的初步确定11第三章主要几何尺寸计算1331选定主要啮合参数（，）13120311基准齿形角13优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763312变位系数13313径向变形量系数13314齿廓工作段高度1432柔轮和刚轮的主要几何尺寸1433齿廓啮合干涉验算1534保证传动正常的条件16第四章主要部件结构设计1741柔轮和刚轮1742波发生器20421柔性轴承的结构20422保持器22422凸轮2243低速轴的设计23第五章设计验算与校核2451柔轮的疲劳强度验算与稳定性校核2452柔性轴承的寿命计算2553传动效率估算26结论28参考文献29致谢30优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763摘要谐波传动是五十年代中期出现的一种新型传动，它随着空间技术的发展而迅速发展起来。由于谐波传动具有传动比大、体积小、传动精度高的特点，一开始就被运用在火箭、导弹、卫星等飞行器中，实现了他的优越性。目前这种传动技术已由航天飞行器，飞机中的应用迅速推广到原子能、雷达、通讯、造船、冶金、汽车、坦克、机床、仪表、防止、建筑、起重运输、医疗器械等各个部门。本文首先分析了国内外研究现况，再根据设计参数选定适合此次设计要求的方案，接着对谐波齿轮减速器各主要部件，包括刚轮、柔轮、凸轮、柔性轴承、轴等进行了详细设计与校核，然后才有PRO/E三维设计软件对该谐波齿轮减速器进行三维设计，最后用AUTOCAD软件绘制了其装配图和主要零件图。关键词谐波传动，齿轮，减速器ABSTRACTHARMONICDRIVEISANEWDRIVEAPPEARSMIDFIFTIES,WHICHALONGWITHTHEDEVELOPMENTOFSPACETECHNOLOGYANDDEVELOPEDRAPIDLYSINCETHEHARMONICDRIVEWITHTRANSMISSIONRATIO,SMALLSIZE,HIGHTRANSMISSIONACCURACY,BEGINNINGTOBEUSEDINROCKETS,MISSILES,SATELLITES,AIRCRAFT,ANDREALIZEDHISSUPERIORITYCURRENTLYTHISTRANSMISSIONTECHNOLOGYHASBEENSPACECRAFT,AIRCRAFTAPPLICATIONSQUICKLYEXTENDEDTOATOMICENERGY,RADAR,COMMUNICATIONS,SHIPBUILDING,METALLURGY,AUTOMOBILES,TANKS,MACHINETOOLS,INSTRUMENTATIONANDPREVENTVARIOUSDEPARTMENTSCONSTRUCTION,MATERIALHANDLING,MEDICALEQUIPMENTTHISPAPERANALYZESTHECURRENTRESEARCHSTATUSATHOMEANDABROADFORTHEDESIGNREQUIREMENTSOFTHEPROGRAMANDTHENSELECTEDBASEDONDESIGNPARAMETERS,THENTHEHARMONICGEARREDUCERFORALLMAJORCOMPONENTS,INCLUDINGJUSTWHEELS,FLEXIBLEWHEEL,CAM,FLEXIBLEBEARINGS,SHAFTS,ETCDETAILEDDESIGNANDVERIFICATION,ANDTHENHAVEPRO/EDESIGNSOFTWAREFORTHREEDIMENSIONALTHREEDIMENSIONALDESIGNOFTHEHARMONICGEARREDUCER,FINALLYDRAWNITSMAINASSEMBLYDRAWINGANDPARTSDRAWINGUSINGAUTOCADSOFTWARE优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763KEYWORDSHARMONICDRIVEGEARREDUCER第一章绪论11研究谐波齿轮传动的背景及意义谐波齿轮传动是50年代末随着空间科学、宇航尖端技术的发展而产生的。在谐波出现后的短短几十年中，世界各工业比较发达的国家都集中了一批研究力量致力于这类新型技术的研究。它是建立在弹性变形理论基础上的一种新型传动技术。1959年美国学者CW麦塞尔（MUSSER）取得该项技术的发明专利后，于1960年正式展出了实物1。谐波齿轮传动技术于1961年由上海纺织科学研究院的孙伟工程师引入我国。此后，我国也积极引进并研究发展该项技术，1983年成立了谐波传动研究室，1984年“谐波减速器标准系列产品”在北京通过鉴定，1993年制定了GB/T1411893谐波传动减速器标准，并且在理论研究、试制和应用方面取得了较大的成绩，成为掌握该项技术的国家之一2。到目前为止，我国已有北京谐波传动技术研究所、北京中技克美有限责任公司、燕山大学、郑州机械研究所、北方精密机械研究所等几十家单位从事这方面的研究和生产，为我国谐波传动技术的研究和推广应用打下了较坚实的基础谐波齿轮传动是利用柔性构件的弹性变形波进行运动或动力传递的一种新型传动装置，谐波齿轮减速器一般是由波发生器、柔轮和刚轮所组成的4。其优点有1结构简单，零件少，体积小，重量轻。与传动比相当的普通减速器比较，其零件约减少50，体积和重量均减少1/3（2传动比大，传动比范围广。单级谐波减速器传动比可在50300之间，双级谐波减速器传动比可在300060000之间，复波谐波减速器传动比可在100140000之间。（3）由于同时啮合的齿数多，齿面相对滑动速度低，使其承载能力高，传动平稳且精度高，噪声低。（4）谐波齿轮传动的回差较小，齿侧间隙可以调整，甚至可以实现零侧隙传动。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763（5）在采用如电磁波发生器或圆盘波发生器等结构型式时，可获得较小的转动惯量。（6）谐波齿轮传动还可以向密封空间传递运动和动力，采用密封柔轮谐波传动减速装置，可以驱动工作在高真空、有腐蚀性及其它有害介质空间的机构。（7）传动效率较高，且在传动比很大的情况下，仍具有较高的效率。12国内外研究现况目前，国外小模数精密谐波齿轮减速器多采用短筒柔轮、其体积小、重量轻、承载能力高；我国采用的还是普通杯型柔轮，还没有生产短筒柔轮谐波齿轮减速器。几种国外短筒柔轮谐波齿轮减速器与国产精密杯形齿轮减速器的主要参数见表1，国外柔轮结构比较见图1由表1可知，我国谐波齿轮减速器尺寸大，承载能力反而小。国外短筒柔轮谐波齿轮减速器的体积仅是我国相同外径产品的30左右，而承载能力（转矩）却是我国相同外径产品的1392倍。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763从图1可以直观的看到，我国杯形柔轮的轴向尺寸比国外短筒柔轮的轴向尺寸要大得多。要在承载能力不变的情况下减小装置的体积，就应该下功夫研究短筒柔轮及其传动装置。另外，国外小模数谐波齿轮传动装置中的齿轮精度一般比我国的齿轮精度高2级，运动精度和回差精度能够小于3，而我国产品的回差一般都在6以上。13谐波齿轮传动原理波发生器通常成椭圆形的凸轮，将凸轮装入薄壁轴承内，再将它们装入柔轮内。此时柔轮由原来的圆形而变成椭圆形，椭圆长轴两端的柔轮与之配合的刚轮齿则处于完全啮合状态，即柔轮的外齿与刚轮的内齿沿齿高啮合。这是啮合区，一般有30左右的齿处在啮合状态；椭圆短轴两端的柔轮齿与刚轮齿处于完全脱开状态，简称脱开；在波发生器长轴和短轴之间的柔轮齿，沿柔轮周长的不同区段内，有的逐渐退出刚轮齿间，处在半脱开状态，称之为啮出。波发生器在柔轮内转动时，迫使柔轮产生连续的弹性变形，此时波发生器的连续转动，就使柔轮齿的啮入啮合啮出脱开这四种状态循环往复不断地改变各自原来的啮合状态。这种现象称之错齿运动，正是这一错齿运动，作为减速器就可将输入的高速转动变为输出的低速转动。对于双波发生器的谐波齿轮传动，当波发生器顺时针转动1/8周时，柔轮齿与刚轮齿就由原来的啮入状态而成啮合状态，而原来脱开状态就成为啮入状态。同样道理，啮出变为脱开，啮合变为啮出，这样柔轮相对刚轮转动（角位移）了1/4齿；同理，波发生器再转动1/8周时，重复上述过程，这时柔轮位移一个齿距。依此类推，波发生器相对刚轮转动一周时，柔轮相对刚轮的位移为两个齿距。柔轮齿和刚轮齿在节圆处啮合过程就如同两个纯滚动（无滑动）的圆环一样，两者在任何瞬间，在节圆上转过的弧长必须相等。由于柔轮比刚轮在节圆周长上少了两个齿距，所以柔轮在啮合过程中，就必须相对刚轮转过两个齿距的角位移，这个角位移正是减速器输出轴的转动，从而实现了减速的目的。波发生器的连续转动，迫使柔轮上的一点不断的改变位置，这时在柔轮的节圆的任一点，随着波发生器角位移的过程，形成一个上下左右相对称的和谐波，故称之为“谐波”。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第二章总体设计21设计参数211原始参数要求本课题要求设计一台地脚板安装式的谐波减速器。技术参数传动比I100；输出轴扭拒M275NM；输出轴转速N214R/MIN212动力参数计算优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763MNNPTKWNTRI870143950810IN/41122122传动方案的选定谐波齿轮传动就其本质来说,是属ZXV型行星齿轮传动。其工作原理如图1所示,它是由三个元件组成的,即波发生器、柔轮和刚轮。其中任何一件均可固定不动,其余两件作为输入件和输出件它可作为减速器使用,也可作为增速器使用。通常,刚轮为内齿轮,固定不动波发生器为椭圆凸轮或双滚轮,作输入轴柔轮为外齿轮,作输出轴而且大都采用2波传动,即波发生器转1转,柔轮变形两次也即刚轮与柔轮的齿数差为2。若将波发生器装在柔轮中,将使柔轮变为椭圆形,此时,处于长轴的齿将与刚轮齿接触啮合,而处于短轴的齿则与刚轮齿脱开。当波发生器回转时,将迫使柔轮齿依次同刚轮齿啮合,由于相差2齿,故发生器转1转,将使柔轮在相反方向转过2齿,从而获得减速运动。图1工作原理FIG1WORKINGPRINCIPLE优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763本设计采用钢轮固定不动，波发生器作输入轴，柔轮作输出轴。柔轮的结构型式主要有杯形、环形和钟形三种。经常采用的是杯形柔轮,本设计也采用了杯形柔轮，其结构如图2所示。图2柔轮结构简图FIG2FLEXIBLEWHEELSTRUCTUREDIAGRAM杯形柔轮虽然工艺性较差，但结构简单，联接方便，刚性好，传动精度高。波发生器的结构型式主要有双滚轮式、四滚轮式、偏心盘式、柔性轴承凸轮式等。经常采用的是柔性轴承凸轮式或双滚轮式波发生器。其结构如图3所示。图3凸轮式和双滚轮式波发生器优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763FIG3CAMANDDOUBLEWHEELWAVEGENERATOR柔性轴承凸轮式波发生器能全面控制柔轮变形,承载能力大,刚度好,适于标准化批量生产。双滚轮式波发生器结构简单,制造方便,但承载能力低,适于单件生产。本设计采用凸轮式波发生器。本设计的主要性能指标为传动比80、输入转速2800R/MIN、输入转矩40NM。单级传动的传动比为75500，能够满足传动比要求，且结构建东效率较高，所以本设计采用单级传动。综上所述，传动方案采用凸轮式波发生器，钢轮固定，波发生器输入，柔轮输出的单级谐波齿轮传动。23传动比及齿数的计算以下所有公式与表格均出自此轮手册第9篇传动比计算公式（1）21121传动比10021钢轮齿数Z2101柔轮齿数Z110024材料选定241柔轮材料在谐波齿轮传动中，柔轮是在反复弹性变形的的状态下工作的，即要承受狡辩弯曲应力，又要承受扭转应力，工作条件恶劣，因此应使用疲劳极限350MPA1和调制硬度280320HBS的合金钢制造柔轮。另外根据承受载荷情况的不同，所选的柔轮材料也应有区别。对于重载荷且传动比较小的的柔轮，推荐采用对应力集中敏感性小的高韧度的结构钢。例如38CRMOALA，40CRNIMOA等。中等载荷与轻载荷的柔轮，可以用脚廉价优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763的30CRMNSIA、35CRMNSIA或60SI2、40CR等。目前我国通用谐波齿轮减速器及前苏联国家标准的通用谐波齿轮减速器，柔轮的材料主要采用30CRMNSIA。不锈钢CR18NI10T具有很高的塑性，便于控制及旋压，但却贵而稀缺。密封谐波传动的柔轮常采用此种材料。上述材料的热处理方法通常采用调制（280320HBS）。热处理之后，不需要进行光整工序就可以进行直接加工，包括齿形加工。柔轮的齿圈，包括齿槽在内，通常要进行冷作硬化。冷作硬化可以提高疲劳极限值得1015。同样，对齿圈进行1氮化也是有效的方法。氮化不仅能提高疲劳极限值得3040，而且还可以减少齿轮的磨损。柔轮常用金属材料的热处理规范和力学性能见表231表1金属柔轮材料及热处理规范TABLE1METALMATERIALANDHEATTREATMENTOFFLEXIBLEWHEELRANGE力学性能钢的牌号热处理方法热处理规范抗拉强度（MPA）疲劳极限1（）硬度30CRMNSIA1油中淬火880油中回火540850380调制2油中淬火890910油中回火5401100420等温淬火用个硝酸钾等温淬火880890加热到370空气冷却1090450300320HBS调制喷丸冷作硬化11004805002832HRC调制喷丸冷作硬化调制氮化调制氮化11006006505054HRC优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763芯部280320HBS35CRMNSIA调制油中淬火880水或油中回火540880380300280HBS等温淬火用个硝酸钾等温淬火880加热到280310空气冷却130045060SI2调制油中淬火870空气中回火460140050050CRMN调制油中淬火840空气中回火4901100610240280HBS40CRNIMOA调制油中淬火850空气中回火60095053040CR调制油中淬火850油中回火55090040038CRMOALA调制油中淬火9400油中回火64001000400490表面6570HRC芯部320HBS调制氮化调制氮化1000620630CR18NI10T安供应状况600280本设计的传动比较小，中等载荷，30CRMNSIA调制处理后能够达到力学性能的要求，且价格便宜，所以本设计选用30CRMNSIA调制处理作为柔轮的材料。242刚轮材料钢轮的应力状态大大低于柔轮。因此刚轮可以此阿勇普通结构钢，例如优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976345、40CR等。亦可用铸铁件与箱体铸在一起，材料应选用搞强度的铸铁或球墨镁铸铁等。铸铁刚轮与钢制柔轮形成减摩副，可以减轻表面磨损。本设计采用45作为刚轮材料，刚轮与箱体采用连接件链接。243凸轮轮材料凸轮材料无需要求，常用45钢，调制处理。25波发生器的形式及几何参数的选定波发生器是迫使柔轮产生预期变形规律的元件。安变形波数分，有单波、双波和三波发生器，按柔轮变形特性不同，又可分为自由变形波发生器和确定变形波发生器两类，前者不能完全控制柔轮的变形状态，而后者则能在柔轮的各点上控制其变形。按波发生器与柔轮相互作用的原理的不同，可分为机械波发生器、液压波发生器、气压波发生器和电磁波发生器，其中以机械波发生器应用最广。常用的机械波发生器有滚轮式，偏心盘式和凸轮式，其中凸轮式柔轮变形全部控制，承载能力较大，刚度较好，精度也较高。是目前国内外最通用的结构。所以本设计选取凸轮式波发生器。如下图图4凸轮波发生器FIG4CAMWAVEGENERATOR优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763凸轮形式主要有标准椭圆凸轮，此种凸轮加工简单方便，为目前最常用的一种凸轮；以四力作用下圆环变形曲线为廓线的椭圆凸轮，此种凸轮的加工虽较前者复杂，但只要改变角，便可获得所需之各种凸轮性状，当时，柔轮中峰值200300力克达到最小；双偏心圆弧凸轮，此种凸轮加工方便，啮合区较大，但柔轮中的应力较大。本设计采用标准椭圆凸轮形式。图5凸轮轮廓线FIG5CAMCONTOUR凸轮长半轴A05（）0（2）凸轮短半轴B19（67）41522（3）考虑补偿波发生器径向尺寸链总的间隙量柔性轴承内径凸轮廓线方程（4）2SIN22COS2凸轮波发生器的原始曲线可看作凸轮廓线的外等距曲线。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763计算得（MM）A544B505626传动模数的初步确定由于谐波齿轮传动两轮的齿数均很多，故轮齿啮合时很接近于面接触，因此齿面磨损可由工作表面的比压来控制。于是，齿面比压P为P（5）8000121式中用在柔轮上的转矩（NM）1柔轮分度圆直径1齿廓工作段高度，其精确值应由集合计算确定，近似取M，其中1416，M为模数齿宽系数，B/，一般取0102，B为齿宽1当量与沿齿廓工作段高度接触的全齿合工作齿数，0251啮合齿数站总齿数的百分数，一般取0305K计算载荷系数，当静载荷时，取K01，工作中有冲击和震动时，取K11515许用比压。齿圈材料，且在润滑条件下工作时，对不同钢种及热处理条件，可取2040N/，当润滑不良时，值应适当降低，对塑2料齿圈，。8/2在计算时，齿面磨损条件往往用来大致确定传动模数，由式（231）得M（6）20131取100，K15，0887NM，04，01，30N/按11152公式（252）求得M141，本设计取模数为15。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第三章主要几何尺寸计算31选定主要啮合参数（，）120渐开线谐波齿轮传动啮合参数合理选择所遵循的基本原则是在保证传动不发生啮合干涉的情况下，获得较大的啮合深度和啮合区，且保证有合理的啮合侧隙。因而在齿形确定之后，影响传动性能的参数主要是基准齿形角，变为系数、，12径向变形量系数和齿廓工作段高度。0311基准齿形角我国目前谐波齿轮传动中柔轮、刚轮所采用的均为渐开线窄槽齿，基准齿形角分别采用、四种。为防止干涉，均采用短齿。对于200250、28036，和300的大压力角齿形，可不变位或取较小变位。对于的渐开线齿形，28036，和300200可采用变位的方法来防止啮合干涉。因为目前各国应用最广泛的是渐开线齿形，所以本设计取齿形基准角的渐开线齿形，同时采用适当的变位系数来防止干涉。200312变位系数从增大啮入深度和啮合区的观点出发，变位系数应选大些，但其极限受齿顶变尖的限制。现设定柔轮用滚刀加工，刚轮用用插刀加工，则对于采用非标准柔性轴承的凸轮波发生器，圆盘波发生器和滚轮波发生器的谐波齿轮传动，柔轮和刚轮的变位系数可大致取（135）/（085004）10131（7）（1）8210对于采用标准柔性轴承的凸轮波发生器的谐波齿轮传动，/M9105（1）（）式中径向变形量系数0优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763柔性轴承外径（MM）齿顶高系数S柔轮齿圈壁厚（MM）C径向间隙系数。313径向变形量系数径向变形量系数定义为/M（其中为柔论的最大径向变量）在其他条件不0变时，增加，可使啮合深度增加大，所需的变位系数减小；但此时啮合区缩小，0柔轮中的应力增大。一般取0911。在动力传动中，亦可取008982/M1001051而/MTB/（4（I60）11211）104式中空载时在啮合区应保证的间隙（MM）T输出力矩（NMM）B柔轮齿圈宽度（MM）柔轮光滑圆柱部分的壁厚（MM）1G剪切弹性模量（N/）2由于本设计为非动力传动，所以直接取100314齿廓工作段高度通常，齿廓工作段高度随的增加而增加。一般取（1316）M，或推荐按下0式确定M124046401031248本设计取10，15M27,再由式（7）、8、（9）求得0121优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763122应该指出，和的选择是相互关联的，因而最合理的值应该用优化120的方法确定。32柔轮和刚轮的主要几何尺寸柔轮分度圆直径11齿顶圆直径112齿根圆直径112（1）式中柔轮齿上渐开线起始圆直径1（13）1（1221）24（1TAN0）2由上式求得1501157115371刚轮分度圆直径22齿顶圆直径222齿根圆直径2（）2020式中刚轮齿上渐开线终止圆直径22（14）202SIN，022020222插削刚轮时的切齿啮合角，02插削刚轮时的切齿中心距02刚轮基准半径2，插齿刀的顶元和基圆半径002优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763由上式得1515215021585233齿廓啮合干涉验算根据大量的计算和使用时间证明，齿廓重叠干涉大多都发生在柔轮齿顶与刚轮齿廓啮合之处，因而只需验算柔轮齿顶与刚轮齿廓干涉与否即可。设柔轮齿顶坐标为（，以为半径作弧与相邻刚轮齿廓相交，即得到对应11，1）2122点（）当啮合处在第一相线时，啮合位置不放生干涉的条件为22，2，0（15）21012其中点，的坐标为1211SIN（11）1COS0COS（110）SIN1SIN（16）11COS（11）1COS0SIN（110）COS1COS17181式中柔轮和刚轮的分度圆半径（MM）1，2柔轮变形前的中线圆半径（MM）原始曲线的极半径进行齿廓啮合干涉验算时，理论上讲，此验算应在全啮合范围内进行。但是根据大量计算可知，对于1的传动，只需验算三个位置即可；而000，50和100对于1的传动，则验算三个位置。若验算发现传动有干涉000，50和100现象，则需要相应的增大或，或减小，重新计算。01经验算，没有干涉现象，啮合参数无需改动。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976334保证传动正常的条件为保证传动正常工作性能，除保证无啮合干涉的条件以外，还要满足如下条件（1）不产生渡曲线干涉1905（21）（2）为保证传动的承载能力，其最大啮入深度不应小于M05（2012）0（3）保证有一定的顶隙05（2121）002（4）齿廓工作段高度不应超过允许的极限值M（052211）051（5）齿顶不变尖，10252025式中，柔轮和刚轮的齿顶厚。12带入数据验算，均满足要求。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第四章主要部件结构设计41柔轮和刚轮谐波齿轮传动的主要构件柔轮、刚轮的结构设计正确与否，严重影响到波发生器的工作性能。如寿命、承载能力、刚度、效率、精度等。因此正确的选择柔轮、刚轮的结构要素是完成谐波齿轮传动设计的重要主城部分。柔轮最常见的的柔轮结构形式是杯形柔轮结构，它可以采用图元或花键与输出轴相连接，或者直接与轴做成整体形式。其次是具有齿啮输出形式的环状柔轮，以及用于外复式传动具有双排齿圈的环行柔轮。此外，还有钟形柔轮以及向密闭空间传递运动的密闭式柔轮结构。杯形柔轮结构简单，联接方便，刚性好，传动精度高。在相同直径的柔轮中，比别的结构形式的柔轮承载能力大。是国内外应用最普遍的结构形式。如下图优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图6柔轮FIG6FLEXIBLEWHEEL几何尺寸D12S（001003）1当I150；或者载荷大时，即T/03MPA时取大值，反之取小31值。推荐最佳壁厚系数为00125，即1S001251（0609）S121带输出轴的整体式柔轮部分尺寸与普通杯形柔轮相同，适用于小直径的轮。环形柔轮结构简单，加工方便，轴向尺寸较小，但扭转刚度、传动精度，承载能力等于杯形柔轮相比，有所降低。啮合输出柔轮的承载能力约降低1/3左右。几何尺寸L2BCFA尺寸C、B同上，尺寸F由结构设计确定优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763A2320（0）2滚刀外圆半径0H柔轮全齿高密封柔轮，AA面和底部需进行强度校核，多用于密闭谐波齿轮传动。几何尺寸S（001003）1常取S0012511071D122131或2（1125）15本设计采用杯形柔轮，按几何计算公式求得起集合尺寸为1441S00125181（0609）S12121刚轮常用的刚轮结构主要有环状和带凸缘的两种。环状刚轮的结构简单，加工方便，制造成本低，故通用性广；带凸缘的刚轮可利用凸缘径向定位，因而安装定位比环状刚轮灵活、方便，但加工略较复杂。刚轮齿宽一般比柔轮齿宽大25MM，刚轮齿圈的厚度应保证有一定的径向刚度。环状刚轮和带凸缘的刚轮结构尺寸的推荐值见下表MM优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763表2环状刚轮的结构尺寸TABLE2CIRCULARDRUMSTRUCTURESIZE机型A1GQ1225940000163463530010M3321050000164363530010M34011600001951645400120M45012700002962645400120M46014850003575655500120M5801811500035100665600120M6100241350004012069800150M812028170000401506111000150M1016038220000461956131200180M1220040270000522406181600180M1625553300005295621200020M18表3带凸缘刚轮的结构尺寸TABLE3FLANGEDDRUMSTRUCTURESIZE机型BCA12GQ32,40821250443863550143207060546356016322857567645优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763802032611010090655100254331351201106651203043817015013569160405502151951776112005066226524021861125060672330290272614本设计选择带凸缘的刚轮结构，根据之前计算的刚轮轮齿的几何尺寸，从表3中选择型号200的刚轮。图7刚轮FIG7RIGIDWHEEL42波发生器421柔性轴承的结构优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763实践表明，使谐波齿轮减传动的承载能力、工作性能、及寿命收到限制的又一薄弱环节是柔性轴承。谐波齿轮传动工作时，柔性轴承的外环不断反复变形，因此常出现的破换形式是是外环的疲劳断裂。而内环在装配时只是一次变形，故常出现的破坏形式是点蚀。除此之外，保持器设计制造不合理也会产生断裂或运动干涉。因此，正确的设计及确定柔性轴承的结构尺寸，严格保证材料的性能质量（我国制造柔性轴承的材料选用ZGCR15军用甲级钢。严格按军用技术条件检验其化学成分和控制碳化物偏析等级）、合理的制造工艺，是保证柔性轴承寿命及其性能的关键。柔性轴承外环与柔轮内孔的配合为；柔性轴承的内环的内环与凸轮的配合取77。如果柔性轴承装入柔轮内孔过紧，竟会引起远见内应力增加，发热，使轴承效76率降低，最后导致破坏。柔性轴承外环的硬度为5560HRC,内环的硬度为6165HRC。本设计采用内、外环为等壁厚的柔性轴承，这种柔性轴承的外环两端可倒角，以改善柔轮齿圈的应力集中。同时在承载时柔轮内壁不会因为扭转变形翘130，曲使轴承划伤柔轮内壁。其几何尺寸12（0020023）009010212312（005006）1（054055）205150525015017071076优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763常取075柔性周琛外径钢球直径钢球数滚道深度1，2外环滚道半径1内环滚道半径2B柔性轴承宽度柔性轴承内径我国生产的谐波齿轮减速器用柔性球轴承规格以标准化，在齿轮手册列出供选择，本设计根据柔轮尺寸选择型号2000921AKT2的柔性求轴承。其外形尺寸（MM）和额定值如下外径D145内径D105宽度B/C24最大径向变形11输入转速3000R/MIN输出力矩800NM通过给出的数据求得其他结构尺寸291221优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或13041397631580791218692830422保持器保持器多采用尼龙整体式保持器，我国在一些大功率动力谐波传动中，还有用黄铜的分离块式保持器。概括说来，在设计保持器时，应注意当柔性套在凸轮上变形时后，要求保持器内径不应与柔性轴承内环变形后处于长轴处的外表面相碰（或只允许在长轴处两端表面各一点接触）。而保持器的外径不应与柔性轴承外环变形后短轴处的内表面相碰（或只允许在短轴处两端各一点接触，即四点定位）。此时，保持器的孔径应不干涉柔性轴承球的运动轨迹，且应有一定间隙。常见的保持器结构A型保持器，此种保持器结构简单，制造容易，装拆方便，但径向无法定位，有游动摩擦现象。B型柱面定位保持器，此种结构简单，加工方便，为国内外通用结构之一。C型球面定位保持器，此种结构效率高、强度好。但保持器的制造复杂（模具的设计制造要求精度高）。目前我国通用谐波齿轮减速器标准系列中柔性轴承的保持器采用了此种。D型保持器四点定位保持器，此种结构采用四点（长、短轴各两点）定位，消除了保持器径向游动，减小内外环的摩擦，因此提高了和运动精度。本设计采用C型球面定位保持器。422凸轮优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图8凸轮FIG8CAM凸轮的结构形式和集合尺寸已在章节24中说明。43低速轴的设计轴的结构工艺性是指轴的结构工艺形式应便于加工和装配轴上的零件，并且生产率高，成本低。一般地说，轴的结构越简单，工艺性越好。因此，在满足使用要求的前提下，轴的结构应尽量简化。为了便于装备零件并去掉毛刺，轴端应制出45的倒角；需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽，需切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。为了减少装夹工件的时间，同一轴上不同轴段的键槽应布置在同一母线上。为了减少刀具种类和提高生产率，轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽宽度、砂轮越程槽和退刀槽应尽可能采用相同的尺寸。本设计的轴只承受扭矩，故最小轴径的计算按扭转强度条件计算。轴的扭转强度条件为优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763429550000023式中扭转应力（MPA）T轴所承受的扭矩（NMM）轴的抗扭界面系数（3）N轴的转速，R/MINP轴传递的功率（KW）D计算截面处轴的直径（MM）许用扭转切应力（MPA）本设计轴的材料采用45钢，调制处理，其材料的许用扭转切应力为2545MPA。由公式（42）求得最小轴径为247MM。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第五章设计验算与校核51柔轮的疲劳强度验算与稳定性校核计算柔轮强度时，由于联接端的边界效应、参与啮合的实际齿对数、齿间的载荷分布规律、以及轮齿对柔轮体内应力分布的影响比较复杂，加之柔轮受载时的畸变影响等，柔轮的应力状态很难精确估计，为了简化强度计算，往往把柔轮简化为一个光滑圆柱壳体进行应力分析，然后在根据实验结果进行适当的修正。柔轮的应力分析是以四力作用形式的数学模型为出发点的。根据圆柱壳体理论，可求得优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763轴向应力2402周向应力2502切应力260由作用在柔轮上的转矩所产生的剪应力为127122式中最大径向变形量0S柔轮齿圈处的壁厚柔轮中性圆半径L柔轮体的计算长度E材料的弹性模量泊松比，取03、正应力和切应力系数，其计算式为2812（12）2,4,6COS（21）22,4,6COSCOS212912（1）2,4,6COS（21）22,4,6（21）COSCOS2（21）2谐波齿轮触动工作时，柔轮处在变应力状态下工作。由分析可知，正应力基本上呈对称变化，而切应力呈脉动变化。若以分别正应力和切应力的、优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763应力幅和平均应力，则，03005（）于是，安全系数可按下式计算312215其中32133102式中、正应力和切应力作用时的安全系数、材料在对称循环时的弯曲和剪切疲劳极限（N/）112由材料的特性查表得考虑轮齿影响正应力有效应力的集中系数，按下式确定34（1608）/（1）上式试用于；0828038491（2412）3柔轮分度圆直径1输入转矩2代入数据，求得664H10753传动效率估算谐波齿轮传动的效率，最可靠的确定办法是实测，由于计算确定的值只可能是近似的。这是因为减速器的具体情况，其细微差别很大；计算模型总是加以简化的；摩擦因数不易选准，等等。实际情况比简化了的计算要复杂得多，有些影响因素，难于列入计算式。但是，估算还是必要的。根据理论分析和实测表明，谐波齿轮传动的效率与如下众多的因素有关，如优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605传动比2）轮齿啮入深度3）波数4）钢、柔轮齿槽宽窄的比列5）齿形角（或变位系数）6）滚动和华东摩擦系数7）回差值8）柔轮的最大径向变形量和柔轮的弯曲刚度9）转速10负载大小11减速器的结构和加工精度12）润滑剂的种类、有无搅油损失，等等。上述诸多因素中，4）、7、9、11）、12）在计算式中未加考虑。为了简化计算，对于常用的单级和复式谐波齿轮减速器，不论波发生器的类型和具体结构如何，其效率均统一近似的用一套公式计算。对于杯形柔轮，其变形力（滚轮式）可近似按下式计算3900753式中J。12齿圈段界面的惯性矩，考虑到轮齿的影响。以齿槽厚度增大681作为光滑圆环段来计算，即，而（106108）S；130120简体光滑部分的界面惯性矩。取光滑简体长的1/3作为圆环长来计2优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763算，即；213112相当于光滑简体的圆环长度1刚轮固定的减速传动4011（2）41COS，（1TAN，）（TAN，）21TAN，式中F滑动摩擦因素，F00501（根据润滑剂的种类及齿面加工精度适当选择）；当量滚动摩擦因素，取；000150003R刚轮在平均齿高处的圆周半径（MM）刚轮齿平均高度处的渐开线压力角，低速轴上的转矩（NM）2I传动比的绝对值。带入数据求得传动效率9872结论通过这次毕业设计，我把以前没有用到的和以前比较凌乱的知识，得到了很好优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763的、系统的整理。这让我学到了更多，也让我认识到自己的知识水平是多么的有限。由于知识水平的限制，使得该设计必然存在着许多的不足与缺陷，在以后的工作中我会更加努力的学习专业知识，使自己能够在水利水电设计方面能够不断成长。通过这次毕业设计，我认识到了作为一名机械设计人员应该有着严谨科学的工作态度和对人民负责的重大责任感。这些都成为即将毕业参加工作的我一份宝贵的经验。优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，Q咨询4149516