谐波齿轮减速器的设计与建模.docx

谐波齿轮减速器的设计与建模作者:ee指导老师：ee摘要：谐波齿轮传动是50年代中期，随着空间技术的开展，在薄壳弹性变形的理论根底上开展起来的一种新型的传动技术。我国从1961年开始谐波齿轮传动方面的研制工作，并且在研究、试制和使用方面取得了较大的成绩。但是在民用产品应用中，谐波减速器存在着传动''爬行和''丢步的现象严重影响其谐波齿轮类产品的设计制造，也制约着其产品的不断推广，是该产品亟待解决的技术难题。本文主要介绍了谐波齿轮传动的原理，开展历史，应用领域，开展趋势及其优缺点。前半局部介绍了谐波齿轮减速器的设计计算，为了更好地分析谐波齿轮传动，后半局部用PRO/E建立了三维模型。写出了主要零件的绘制过程，并展示了各个零部件，最后给出了装配图。关键词谐波齿轮，传动设计，三维模型，装配ThedesignandmodelingofharmonicgearreducerAuthor:e(e)Tutor:eAbstractHarmonicgeartransmissionisdevelopedwiththeofspacescienceandthchnologyinmid50s,onthebasisofelasticthinshelltheorydevelopedanewtypeofdrivetechnology.Sofar,wehavealreadyhaddozenofunitsengagedintheresearchofthisaspectinourcountry,anddevelopedintoavarietyoftypesofharmonicgeartransimissiondeviced.Inthisfieldithadresearchatdifferentlevelonallissues,butmanyproblemsstillhasnotyetbeendetermined,andsomeregularityhasnotrevealed.suchascivilianproducts,Thereiscrawling,and,loststep,phenomenonintheharmonicgearreducertransmission.Soitisimpactonthedesignofharmonicgearproductmanufacturing,alsorestrictthefurtherpromotionofitsproducts.andsolovetheproblemthatexistinthetransmission,itisanurgentneedofajobinthecurrentthiskindofproducts.Thisarticalmainintroductedthetheoryharmonicgearreducer,andthedevelopmenthistoryofharmonicgeardriveapplicationfiled,developmenttrend,advantagesanddisadvantages.Theformerintroducethedesignandcalculateofharmonicgearreducer.Inordertoanalyzetheharmonicgeardrive，ThelaterpartwithPRO/Etoestablishthethree-dimensionalmodel.Writethedrawingprocessofthemainparts.andshowingalltheparts.Finally,giventheassemblydiagram.Keywords:Harmonicgear,Transmissiondesign,Three-disminsionalmodel,Assemble.目录1 .绪论11.1 选题的目的及研究意义11.2 课题相关领域的研究现状和开展趋势11.3 主要研究内容、途径及技术路线32 .谐波齿轮减速器的传动方案确实定错误!未定义书签。2.1 确定传动方案错误!未定义书签。2.2 、传动方案的拟定错误!未定义书签。3 .谐波齿轮减速器的结构设计和设计计算错误!未定义书签。3.1 传动比的计算及柔轮刚轮齿数确实定错误!未定义书签。3.2 谐波传动主要零件的材料错误!未定义书签。3.2.1 柔轮错误!未定义书签。3.2.2 刚轮错误!未定义书签。抗弯环错误!未定义书签。3.3 柔轮、刚轮、波发生器的结构和尺寸计算错误!未定义书签。柔轮的结构和尺寸错误!未定义书签。3.3.2刚轮的结构和尺寸错误!未定义书签。波发生器的几何尺寸计算错误!未定义书签。3.4 验算与校核错误!未定义书签。3.4.1 柔轮的疲劳强度计算错误!未定义书签。柔轮的稳定性校核错误!未定义书签。柔性轴承的寿命计算错误!未定义书签。3.5 高、低速轴的设计错误!未定义书签。3.5.1 高速轴设计错误!未定义书签。低速轴的设计。错误!未定义书签。3.6 各段轴上需要安装键处键的尺寸错误!未定义书签。4 .谐波齿轮减速器的PRO/E三维建模错误!未定义书签。4.1 Pro/E简介错误!未定义书签。4.2 谐波齿轮减速器的Pro/E建模错误!未定义书签。4.2.1 柔轮的建模错误!未定义书签。其他零件的Pro/E模型错误!未定义书签。4.3 谐波齿轮减速器的装配错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。外文翻译错误!未定义书签。1.绪论Ll选题的目的及研究意义选题的目的：波传动是50年代中期随着空间科学技术的开展，在薄壳弹性变形的理论根底上开展起来的一种新型传动技术。我国从1961年开始谐波齿轮传动方面的研制工作，并且在研究、试制和使用方面取得了较大的成绩。到目前为止，我国已有几十家单位从事这方面的研究工作，先后研制成多种类型的谐波齿轮传动装置。这些成果也很快应用于民用领域，为企业创造了很大利润的同时，也暴露出产品的一些问题，如“爬行”、“丢步”现象。严重影响到谐波齿轮类产品的设计制造，也制约着产品的推广。因此，应用科学的方法和手段对谐波齿轮进行深入的分析研究，解决存在的问题，也就更加紧迫，也非常必要，这也是我选题的目的。研究意义：谐波齿轮减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50%,其体积及重量至少减少l3o有以下优点1 .结构简单，体积小，重量轻；2 .传动比范围大3 .同时啮合的齿数多。4 .承载能力大。5 .运动精度高。6 .运动平稳7 .齿侧间隙可以调整。8 .传动效率高。9 .同轴性好。10 .可实现向密闭空间传递运动及动力。1.2课题相关领域的研究现状和开展趋势谐波传动的国内开展现状与趋势：我国从1961年开始谐波传动方面的研制工作，并且在研究、试制和使用方面取得了较大的成绩。到目前为止，我国有几十家单位从事这方面的研究工作，并先后研制成了多种类型的谐波齿轮传动装置。如传动误差小于9、回差小于4的高精度谐波齿轮传动装置，噪声小于45dB的高灵敏度小型谐波齿轮传动装置，用于水下极光探测仪的谐波传动装置，以及用于导弹发射架和雷达传动系统中的动力谐波传动装置等，为我国谐波传动的研制和开发工作打下了坚实的根底。北京市是中国重要的谐波传动产品生产基地，拥有以北京中技克美谐波传动、北京谐波传动技术研究所和北京天阶科技工业公司等为代表的谐波传动产品的主要生产单位。国内谐波传动公司的产品已经长期应用于国防工业和多种民用机械产品领域，局部产品已出口国外，并开发成功固体润滑谐波传动和短杯谐波传动产品。2006年，北京工商大学基于椭圆凸轮波发生器，开发成功了具有自主知识产权的谐波齿轮传动双圆弧根本齿廓、谐波齿轮加工刀具以及双圆弧谐波齿轮传动装置。经FEM分析显示，双圆弧齿形有效减小了柔轮齿根应力。比照试验那么说明，双圆弧谐波齿轮传动的运动精度和传动刚度明显优于渐开线谐波齿轮传动，特别是在低载荷段，传动刚度增加了40%以上。谐波传动的国外开展现状与趋势：日本的谐波传动技术和产业开展较快。1964年，日本Hasegawa齿轮公司生产了实用化谐波传动减速器；1970年，Hasegawa公司与USM公司在日本东京合资创立了谐波传动系统（HarmonicDriveSystemInc.o根据合作协议，谐波传动系统公司从HaSegaWa公司获得谐波传动机构商业权益。1976年9月，公司资本金降至1亿日元，谐波传动系统公司成为USM公司的全资子公司。1977年，谐波传动系统开始生产销售驱动器和控制器等工厂自动化设备。1984年12月，为了拓展市场，谐波传动系统在台湾和韩国设置了销售代理。1987年，其为拓展美国市场，创立了子公司HDSyStenI公司，与MitSUi&Co.Ltd签署了在韩国的产品分销协议。1988年，开始生产具有新开发的IH齿形的谐波传动减速器。1989年，其创立全资子公司，即“新的”谐波传动系统，并转移商业权益。以前的谐波传动系统被KOderI电子公司接手。1990年，公司将生产基地从日本Matsumoto转移至位于Nagano的Hotaka工厂，1996年与德国HarmonicDriveAntriebstechnik公司现在的HarmOniCDrive公司签署排他性分销协议，后者负责在欧洲、中东、非洲、印度和拉丁美洲的产品销售，同年12月签署授权与技术支持协议。1998年,谐波传动系统进入日本证券交易协会场外交易市场；1999年,创立了HD物流和HarmonicPreCiSiOn等子公司。2002年，其获得了HarmonicDrive公司25%流通股权；2004年12月，进入了JaSdaq证券交易市场；2005年，在美国创立HarmoniCDriVeL.L.C公司，该公司是HDSyStemSHarmonicDriveTechnologiesNabteSCo的合资公司。HarmonicDriveAG成立了子公司Micromotion公司，专门负责用直接LlG工艺开发与制造微型谐波齿轮传动图3及其传动方案，在微型谐波传动领域，于2005年向市场推出了“P”齿形，目前开发出了MHD8和MHDlo两个系列的产品，外径最小为8mm,采用行星齿轮传动式波发生器,传动比为160、500和1000,质量最小为2.2g,重复精度可达10弧秒。由于传统工艺能加工齿轮的最小模数为60100m,因此微型谐波齿齿轮传动元件采用了LIGA工艺制造。LlGA工艺可以获得高深宽比微结构，它于1980年代起源于德国KarlSrUhe原子核研究中心，是目前微型机系统MEMS加工的重要工艺。子公司HanIIoniCDriVePolynIer公司专门负责用热塑性塑料制造大减速比精密谐波齿轮传动的开发与制造，子公司OVaI。公司那么负责大批量的生产与应用，开发或将用户定制的谐波传动产品工业化。HarmonicDrive公司还分别在英国、法国、意大利、澳大利亚和西班牙创立了另外5个子公司，以加强国际销售和外乡化效劳。在谐波齿齿轮传动中采用双圆弧齿廓，可以有效改善柔轮齿根的应力状况和传动啮合质量，提高承载能力、扭转刚度和柔轮疲劳寿命，并可降低最小传动比。日本的IH齿形是基于余弦凸轮波发生器开发的双圆弧齿形，由于采用近似方法设计，应用初期出现了齿廓干预等问题，但是到1990年代初期已经根本完善。目前，日本谐波传动系统的谐波产品有十几个类型，二十多个系列，最小传动比为30,型号中带有字母