擺線針輪減速器傳動效率是衡量傳動質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。

基于變換機構(gòu)法，通過分析銷擺的嚙合效率、旋轉(zhuǎn)臂的軸承效率和輸出機構(gòu)的效率，計算出變螺距擺線針輪減速器的傳動效率。在傳動過程中，兩齒廓之間存在相對滑動和滾動，產(chǎn)生滑動摩擦和滾動摩擦。由于針齒套與擺線輪齒之間的滾動摩擦力很小，可以忽略不計。序號工具名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1活動扳手L=300臺12內(nèi)六方—套13內(nèi)、外卡簧鉗—臺223。為了便于計算，本文只考慮擺線針輪減速器銷軸與銷套之間的滑動摩擦損失。行星擺線針輪減速器與變換機構(gòu)的嚙合效率關(guān)系，變換機構(gòu)的嚙合效率不等于行星機構(gòu)的嚙合效率。為了分析它們之間的具體關(guān)系，以簡單的行星機構(gòu)K-H-V傳動為研究對象，傳動為H，行星輪系和變換機構(gòu)如下圖所示。以行星機構(gòu)為研究對象，由外力矩平衡得到的MA+MH+MB=0（1）行星機構(gòu)和變換機構(gòu)的原理圖在變換機構(gòu)中沒有改變外力矩，但MA和XHA相反，MB和XHB在同一方向，因此A是被動P。藝術(shù)和B是活躍的部分。因此，在maxha+mbxhbgh=0（2）型行星機構(gòu)中，GH變換機構(gòu)的嚙合效率為mbma=-xha b gh=-ibgh（1）式（3）表明該行星機構(gòu)中的mhma=-1-mbma=ihabgh-1（4），h為主動，a為驅(qū)動。其嚙合效率gbhagbha=-maxbamhxbh=gh（1-ihab）gh ihab（5）僅適用于K-H-V傳動，H作為主內(nèi)齒輪作為固定件。轉(zhuǎn)換機構(gòu)減速器中的針輪和擺線齒輪的嚙合效率為ZP。轉(zhuǎn)換機構(gòu)中的銷齒數(shù)為ZP，主動順時針旋轉(zhuǎn)。角速度是xb。兩齒差擺線齒輪的齒數(shù)為za，角速度為xa。首先，當(dāng)銷齒直徑很小時，對其進行了分析。如圖所示，如果針齒作用在擺線輪上的力為fi，則fi=fmaxlira=fmaxsinui1+k21-2k1cosi（6），其中l(wèi)i=rqsinui1+k21-2k1cosi（7）fmax=4tak1zarz（8），在擺線輪上，nmmrz針齒的中心半徑和一個針齒相對于旋轉(zhuǎn)和手臂上的齒輪。動態(tài)速度vi為vi=rz1+k21-2k1cosi（xa xb）（9）。因為xa xb=xb zp za za，對于兩齒之差，zp za=2，vi=2rzxbza1+k21-2k1cosi（10）在實際產(chǎn)品中不是尖頭，具有一定的直徑。無針套時，針齒半徑設(shè)為Rz。此時，一針輪與擺線輪之間的相對滑動速度vi約為vi=2rzxbza（1-rzrz）1+k21-2k1cosi（11）。當(dāng)有銷齒輪套時，銷齒輪套的半徑應(yīng)為Rz，銷齒輪銷的半徑應(yīng)為Rzc（Rzc）。減速器優(yōu)化改造后的受力分析結(jié)果表明，一級減速器擺線齒輪與銷輪的嚙合齒數(shù)為6齒（16齒）。可以看到每個齒的接觸力和相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度。表2：擺線齒輪與針輪同時嚙合的齒數(shù)為7齒（28齒）。各齒的接觸力及相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度如表3所示。齒廓間滑動摩擦系數(shù)為常數(shù)f=0.01<5>。

吳橋縣偉鑫減速機廠現(xiàn)搬遷德州，現(xiàn)名德州旭睿傳動設(shè)備有限公司

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擺線針輪減速機的發(fā)展

1926年德國人L．Braren發(fā)明了擺線針輪減速器，他是在少齒差行星傳動結(jié)構(gòu)上，首先將變幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線用作行星輪齒廓曲線而把圓形作為中心輪齒廓曲線，和漸開線少齒差行星傳動模式一樣，保留z—X—F類N型行星齒輪傳動。（3）將新購的偏心軸承6敲入偏心套上→套入輸入軸1上→放上間隔環(huán)5→放入第二片擺線輪7（注意有鋼號的面朝上，且與一片錯開180°）→放入墊片→裝入軸承→安上外擋圈→放好紙墊，如圖3。擺線針輪傳動較之普通漸開線齒輪或蝸輪傳動的優(yōu)點是：高傳動比和；同軸輸出，結(jié)構(gòu)體積小和重量輕；傳動平穩(wěn)和噪聲低。由于擺線針輪傳動同時嚙合的齒數(shù)要比漸開線外齒輪傳動同時嚙合的齒數(shù)多，因而承載能力較大，嚙合效率要高；還由于擺線輪和針輪的輪齒均可淬硬、精磨，較漸開線少齒差傳動中內(nèi)齒輪的被加工性能要好，齒面硬度更高，因而使用壽命要長；加上擺線輪的加工技術(shù)已經(jīng)過關(guān)，加工設(shè)備齊全，擺線輪已納入通用件，在國內(nèi)已做到通用化批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本下降，因此擺線針輪傳動的減速器當(dāng)前廣為應(yīng)用。擺線針輪減速技術(shù)至今，雖在品種、規(guī)格等方面做了不少改進，但再沒有作本質(zhì)、原理上的創(chuàng)新。現(xiàn)今擺線針輪減速器，其原理和結(jié)構(gòu)還是1926年德國的原型。

目前，擺線針輪的研究在國內(nèi)外都在積極發(fā)展，日本住友重機械株式會社的“80系列”極大提高了性能，從1990年開始，住友機械株式會社在“80系列”的基礎(chǔ)上推出新“90樣本”的擺線針輪減速器，它的機型由15種擴大為21種，傳動比由8種擴大為16種。對齒輪減速器，要求油池溫升不超過35oC,軸承溫升不超過40oC。我國對日本提高擺線針輪減速器性能的主要技術(shù)措施已進行較深入的分析，而且在趕超世界水平方面也有自己的創(chuàng)新成果，如符合工程實際的對擺線輪與輸出機構(gòu)受力進行分析及擺線輪齒形的優(yōu)化設(shè)計等。

擺線針輪減速機所傳遞的大功率為132KW，輸入軸轉(zhuǎn)速為1800r/min。美國在研究直升飛機傳動裝置時所做的擺線針輪傳動試驗樣機，采用四片擺線輪，可以保證輸入軸動平衡的新結(jié)構(gòu)，輸入轉(zhuǎn)速達2000r/min，傳動功率達205KW。