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1、
中 北 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計開題報告
學(xué) 生 姓 名:
學(xué) 號:
學(xué) 院、系:
機(jī)械工程與自動化學(xué)院機(jī)械自動化系
專 業(yè):
機(jī)械電子工程
設(shè) 計 題 目:
諧波齒輪減速器設(shè)計
指導(dǎo)教師:
2012年 3 月 13 日畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告
1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述:
文 獻(xiàn) 綜 述
一 諧波齒輪傳動的背景
諧波齒輪傳動是50年代末隨著空間科學(xué)、宇航尖端技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。在諧波出現(xiàn)后的短短幾十年中,世界
2、各工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家都集中了一批研究力量致力于這類新型技術(shù)的研究。它是建立在彈性變形理論基礎(chǔ)上的一種新型傳動技術(shù)。1959年美國學(xué)者C·W·麥塞爾(Musser)取得該項技術(shù)的發(fā)明專利后,于1960年正式展出了實物。
諧波齒輪傳動技術(shù)于1961年由上海紡織科學(xué)研究院的孫偉工程師引入我國。此后,我國也積極引進(jìn)并研究發(fā)展該項技術(shù),1983年成立了諧波傳動研究室,1984年“諧波減速器標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品”在北京通過鑒定,1993年制定了GB/T 14118-93諧波傳動減速器標(biāo)準(zhǔn),并且在理論研究、試制和應(yīng)用方面取得了較大的成績,成為掌握該項技術(shù)的國家之一。到目前為止,我國已有北京諧波傳動技術(shù)研
3、究所、北京中技克美有限責(zé)任公司、燕山大學(xué)、鄭州機(jī)械研究所、北方精密機(jī)械研究所等幾十家單位從事這方面的研究和生產(chǎn),為我國諧波傳動技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用打下了較堅實的基礎(chǔ)。
二 設(shè)計諧波齒輪減速器的意義
諧波齒輪傳動是利用柔性構(gòu)件的彈性變形波進(jìn)行運(yùn)動或動力傳遞的一種新型傳動裝置,諧波齒輪減速器一般是由波發(fā)生器、柔輪和剛輪所組成的,如圖所示。
其優(yōu)點(diǎn)有:
(1) 結(jié)構(gòu)簡單,零件少,體積小,重量輕。與傳動比相當(dāng)?shù)钠胀p速器比較,其零件約減少50%,體積和重量均減少1/3.
(2) 傳動比大,傳動比范圍廣。單級諧波
4、減速器傳動比可在50~300之間,雙級諧波減速器傳動比可在3000~60000之間,復(fù)波諧波減速器傳動比可在100~140000之間。
(3)由于同時嚙合的齒數(shù)多,齒面相對滑動速度低,使其承載能力高,傳動平穩(wěn)且精度高,噪聲低。
(4)諧波齒輪傳動的回差較小,齒側(cè)間隙可以調(diào)整,甚至可以實現(xiàn)零側(cè)隙傳動。
(5)在采用如電磁波發(fā)生器或圓盤波發(fā)生器等結(jié)構(gòu)型式時,可獲得較小的轉(zhuǎn)動慣量。
(6)諧波齒輪傳動還可以向密封空間傳遞運(yùn)動和動力,采用密封柔輪諧波傳動減速裝置,可以驅(qū)動工作在高真空、有腐蝕性及其它有害介質(zhì)空間的機(jī)構(gòu)。
(7)傳動效率較高,且在傳動比很大的情況下
5、,仍具有較高的效率。
三、諧波齒輪傳動的應(yīng)用
由于諧波齒輪傳動具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),近幾十年來,諧波齒輪傳動技術(shù)和傳動裝置已被廣泛應(yīng)用于空間技術(shù)、雷達(dá)通訊、能源、機(jī)床、儀器儀表、機(jī)器人、汽車、造船、紡織、冶金、常規(guī)武器、精密光學(xué)設(shè)備、印刷包裝機(jī)械以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。國內(nèi)外的應(yīng)用實踐證明,無論是作為高靈敏度隨動系統(tǒng)的精密諧波傳動,還是作為傳遞大轉(zhuǎn)矩的動力諧波傳動,都表現(xiàn)出了良好的性能;作為空間傳動裝置和用于操縱高溫、高壓管路以及在有原子輻射或其它有害介質(zhì)條件下工作的機(jī)構(gòu),更顯示了一些其它傳動裝置難以比擬的優(yōu)越性。
諧波齒輪一般都是小模數(shù)齒輪,諧波齒輪傳動裝置一般都具有小體積和超小體積傳動裝置
6、的特征。諧波齒輪傳動在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用最多,在該領(lǐng)域的應(yīng)用數(shù)量超過總量的60%。諧波齒輪傳動還在化工立式攪拌機(jī)、礦山隧道運(yùn)輸用的井下轉(zhuǎn)轍機(jī)、告訴靈巧的修牙機(jī)以及精密測試設(shè)備的微小位移機(jī)構(gòu)、精密分度機(jī)構(gòu)、小側(cè)隙傳動系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
隨著軍事裝備的現(xiàn)代化,諧波齒輪傳動更加廣泛地應(yīng)用于航空、航天、船舶潛艇、宇宙飛船、導(dǎo)彈導(dǎo)引頭、導(dǎo)航控制、光電火控系統(tǒng)、單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)等軍事裝備中,如在戰(zhàn)機(jī)的舵機(jī)和慣導(dǎo)系統(tǒng)中,在衛(wèi)星和航天飛船的天線和太陽能帆板展開驅(qū)動機(jī)構(gòu)中都得到應(yīng)用。另外,精確打擊武器和微小型武器是未來軍事高科技的發(fā)展趨勢之一。先后出現(xiàn)了微型飛機(jī)、便攜式偵察機(jī)器人、微小型水下航行器、精確打擊武器及靈巧
7、武器和智能武器等新概念微小型武器系統(tǒng)。他們具有尺寸小、成本低、、隱蔽性好、機(jī)動靈活等特征,在未來信息化戰(zhàn)爭、城市和狹小地區(qū)以及反恐斗爭中將占據(jù)重要位置和發(fā)揮不可替代的作用。為進(jìn)一步提高打擊精度,提高可靠性,降低成本,武器系統(tǒng)的關(guān)鍵功能部件正在向小型化方向發(fā)展,超小體積諧波齒輪傳動裝置常用來構(gòu)成相關(guān)部件的傳動裝置,以及提高武器系統(tǒng)的打擊精確性。
4、 國內(nèi)外諧波齒輪減速器的比較
目前,國外小模數(shù)精密諧波齒輪減速器多采用短筒柔輪、其體積小、重量輕、承載能力高;我國采用的還是普通杯型柔輪,還沒有生產(chǎn)短筒柔輪諧波齒輪減速器。幾種國外短筒柔輪諧波齒輪減速器與國產(chǎn)精密杯形齒輪減速器的主要參數(shù)見表1,國
8、外柔輪結(jié)構(gòu)比較見圖1
由表1可知,我國諧波齒輪減速器尺寸大,承載能力反而小。國外短筒柔輪諧波齒輪減速器的體積僅是我國相同外徑產(chǎn)品的30%左右,而承載能力(轉(zhuǎn)矩)卻是我國相同外徑產(chǎn)品的1.39~2倍。
從圖1可以直觀的看到,我國杯形柔輪的軸向尺寸比國外短筒柔輪的軸向尺寸要大得多。要在承載能力不變的情況下減小裝置的體積,就應(yīng)該下功夫研究短筒柔輪及其傳動裝置。
另外,國外小模數(shù)諧波齒輪傳動裝置中的齒輪精度一般比我國的齒輪精度高2級,運(yùn)動精度和回差精度能夠小于3',而我國產(chǎn)品的回差一般都在6'以上。
五、諧波齒輪傳動的前景
隨著工業(yè)智能機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、無線電通訊等民用設(shè)備
9、儀器的質(zhì)量、性能、可靠性的不斷提高以及武器裝備的不斷更新?lián)Q代,也就必然對其中的諧波齒輪傳動提出越來越高的要求。諧波齒輪傳動裝置的小型化、高精度和高可靠性將是諧波齒輪傳動的主要發(fā)展趨勢,即齒輪模數(shù)將越來越小,零部件精度將越來越高,零件材料性能將更加優(yōu)良,短筒柔輪將得到普遍應(yīng)用,傳動裝置的體積和重量將越來越小,結(jié)構(gòu)將更加緊湊合理,可靠性將不斷提高。
六、諧波齒輪減速器的設(shè)計步驟
1、傳動裝置的總體
a、確定傳動方案:單級諧波齒輪減速器。
b、電動機(jī)的選擇。
c、傳動比的計算及分配。
d、傳動裝置運(yùn)動、動力參數(shù)的計算。
2、 外傳動件的設(shè)計計算
a、減速器外傳動件
10、的設(shè)計。
b、減速器內(nèi)傳動件的設(shè)計計算
3、 諧波齒輪上作用力的計算
4、 減速器裝配草圖的設(shè)計
5、 軸的設(shè)計計算
6、 畫裝配草圖
7、 減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計
8、 潤滑油的選擇與計算
9、 畫裝配圖和零件圖
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