PTC-Creo在摆线轮齿廓设计中的应用

R2e 103.5
R2i 94.5
根据上述公式来建立变幅外摆线的生成公式，请看下图 1
图1 短幅外摆线可以有两种形成方法，它们是内滚法和外滚法，当满足一定条件时，用外滚 法和内滚法可以得到完全相同的短幅外摆线。条件如下：
R1 r1' r2'
rF A r1 r2
r1' R1 A r1

rr
90 -
' 2 ' 1
从图 2 中可以看出
由此可以看出短幅外摆线任一点的坐标是：
X R1 sin A cos
2 X r2' r1' sin A cos r 90 r' ' 1




（1）
Y R1 cos A sin
PTC-Creo 在摆线轮齿廓设计中的应用
随着工业 4.0 浪潮的袭来，工业机器人将得到迅猛的发展，作为 机器人核心部件的 RV 减速器也将得到更加广泛的应用。RV 减速器 作为机器人的关节部件其扭转刚度高、运动精度高和小回差的特性， 要求其各个零件有很高的制造精度， 特别是摆线轮针轮传动对加工误 差很敏感。尤其是摆线轮，由于其齿廓是短幅外摆线，这给精密加工 带来很大的麻烦。在数控技术高度发达的今天，只要能做出摆线轮的 三维轮廓图，精确加工将不再是难题。 通过用 PTC-Creo 设计摆线轮来展示三维摆线轮的生成，先从摆 线针轮啮合的基本参数开始。 摆线针轮啮合基本参数主要几何尺寸（摘自常见机构的原理及应用） 序号 1 2 3 4 名 速比 摆线轮齿数 针轮齿数 称 计 算 公
图8 确认后完整的摆线齿廓曲线就生成了。摆线曲线的等距曲线放在实体模型中做，在 XY 平面做个短圆拄，切出等距齿廓来如图 9，
图9
确认完成后以 Z 轴为中心阵列得如图 10 所示完整的摆线轮齿廓。
图 10 在此要注意本例中等距曲线的距离是滚动圆半径 r1 9 。
'
用此摆线轮设计 RV 减速器，并生产爆炸图如图 11。
图 11 RV 减速器的动态演示在文档文件中无法演示，感兴趣的朋友可来信索取。 洛阳 李 Email: bzl0379@
Y r2' r1' cos A sin


90
r2' r1'
（2）
现在可以用 PTC-Creo 来设计摆线轮的齿廓了，打开软件如图 3
图3
点击基准→曲线→来自方程的曲线，如图 4
图4 点击后打开选笛卡尔坐标，点击方程后，编辑对话框打开，如图 5。
在本例中，A=4.5
图5 θ=360/11=32.727272
(一个完整摆线所夹的角度）
r2' r1' 108
r2' r1' 99 9 11
将坐标方程 1、输入对话框如图 6.
图6
确认对话框后点击默认坐标原点，再点确认对勾如图 7
图7 此时生成了一个齿廓的摆线，再选阵列来看看全部摆线的生成。 选 Z 轴作为旋转的中心，按 11 个齿，夹角 32.727272，如图 8.
i1 H 2 Z 2
Z2 Z1 Z 2 1
式
计算结果 取 11
Z 2 11 Z1 12 R1 108
(mm)
针 轮 针 齿 中 心 圆 半 R 1 45 ~ 553 M 1 V
2
径 5 6 7 摆线轮节圆半径 针轮节圆半径 变幅系数
M V 是输出扭矩（kgf.m)
r2 KR1Z 2 / Z1 Z 2A r1 KR1 Z1 A r2 49.5 r1 54
r2' R1r2 r1
下面用外滚法来建立短幅外摆线的方程。
图2 图 2 是图 1 的局部放大图， 从图中可以看出当滚动圆 （黑色， 半径为 r1’ ） 在固定圆 （绿 色，半径为 r2’ )上滚动过θ角时，滚动圆转动的角度是β角。由于它们之间是纯滚动所以有 关系式为：
2r2' 2

2r1' 2
K r 1/ R1
K=0.5
ห้องสมุดไป่ตู้ 9 10 11 12
偏心距 针轮针齿系数 针齿滚动套半径 摆线轮齿顶圆半径 摆线轮齿根圆半径
A K R1 / Z1 r1 / Z1
K 2 R1 / rZ sin 180 / Z1 rZ
A=4.5
K2 1 ~ 4 rZ 9
R2e R1 A rZ R2i R1 A rZ