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擺線針輪行星傳動中外擺線針輪行星齒輪輪設(shè)計加工
Ta-Shi Lai

摘要：本文研究了用數(shù)學模型及其設(shè)計過程去設(shè)計擺線針輪傳動中的外擺線針輪行星齒輪，以上的研究基于坐標系的變換、包絡(luò)原理和由嚙合方程派生處的共軛曲面原理，并通過等距曲線原理獲得刀具的路線，另外，一個程序被用于解決嚙合方程和共軛曲面的問題，因此，我們可以獲得外擺線的輪廓。然后，借助這些數(shù)據(jù)，利用AutoCAD和Pro/E分別建立外擺線行星齒輪的二維圖和實體模型。CAD的數(shù)據(jù)被用于線切割的加工，并用加工好的零件去演示設(shè)計過程和制造是可行的。此設(shè)計方法和制造理論適合于工業(yè)領(lǐng)域的計算機輔助設(shè)計和制造。

關(guān)鍵詞：CAD，擺線針輪驅(qū)動，線性設(shè)計，實體模型

1介紹
由于與行星傳動相比，擺線針輪行星傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕和傳動效率高，以及在某單一方面較好的機械方面優(yōu)勢，所以從從20世紀30年代至目前其應用普遍。擺線針輪行星傳動被廣泛的應用于以速度、扭矩轉(zhuǎn)換、精確嚙合為目的的工業(yè)領(lǐng)域，因為在這些方面在某獨立情況下需要高效率、高速度和緊湊的結(jié)構(gòu)。然而，由于加工的變更使得擺線針輪行星傳動存在嚙合間隙，這將減少其穩(wěn)定性和內(nèi)在的噪音與振動,尤其在高速度傳動時。如果想制造一個理想的尺寸下擺線針輪驅(qū)動，則不容許嚙合存在間隙，所以在擺線針輪的機械加工中，制造精度是非常重要的因素。擺線輪驅(qū)動，外擺線針輪行星齒輪的一個關(guān)鍵部分是其具有復雜形狀的表面，需要用諸如EMD、CNC特種加工或者其他的現(xiàn)代制造理論才能實現(xiàn)。此外，解決一個復雜的問題的最好的方法是運用強大的信息的工具和先進的技術(shù)。本項研究的成果即是基于幾何學和計算機輔助設(shè)和制造這樣的方法。
在齒輪的設(shè)計和展成法齒輪加工原理，以及齒輪嚙合原理和共軛面的產(chǎn)生中最重要的的概念就是共軛面，在這些中的共軛原理都已經(jīng)被研究過了。包絡(luò)原理也已經(jīng)應用于齒輪傳動或嚙合的原理中。Litvin和Feng兩人采用采用微分幾何生成擺線針齒輪的共軛曲面；Sung和Tai兩人研究了長幅擺線齒輪和擺線錐齒輪的重合度；Liang和Liu二人研究了擺線針齒輪長短輻圓外旋輪線的數(shù)學模型與根切分析。本報告提供了外擺線針輪行星傳動的設(shè)計和制造過程。接下來，我們會確定擺線針輪的的拓撲結(jié)構(gòu)和建立坐標系及坐標變換矩陣。然后，基于基本的齒輪傳動學、坐標轉(zhuǎn)換、包絡(luò)理論和共軛曲面原理導出嚙合方程式。另外，節(jié)圓上齒距相等規(guī)律也被用來獲取加工刀具的路線。使用計算機輔助設(shè)計構(gòu)建和設(shè)計出實體模型后生成外擺線輪行星齒輪傳的二維圖紙。最終，設(shè)計中的數(shù)據(jù)被用于線切割和零件的加工。