参数化的三环减速器虚拟装配研究

　　0 引言

　　三环减速器是我国自主研发的一种新型少齿差行星减速器。由于其构思独特新颖，具有传动比大、承载能力强、体积小、结构简单紧凑、工艺性好、加工制造容易和成本低等特点，在起重、冶金、轻工等机械上得到日益广泛的应用。利用功能强大的UGNX软件，进行参数化的三环减速器虚拟装配，对提高三环减速器的设计效率，进一步研究其运动、静力、动力、温度等特性，提高产品的设计质量具有一定的实际意义。

　　1 三环减速器的工作原理与结构

　　三环减速器是将少齿差减速器的中心内齿轮改为行星轮，用2根平行的偏心轴作系杆的内啮合行星齿轮传动装置，其工作原理如图1所示。2根偏心轴与内齿轮环板构成平行四连杆机构，偏心轴旋转带动环板的内齿轮作平动，输出轴与偏心轴平行，其上的外齿轮始终与内齿轮啮合，实现较大减速比的输出。三环减速器在结构上采用互成120。相位角的三相并列布置方式，不仅平衡四杆机构在运动平面内的摆动力，而且多相机构可以共同承担载荷，减小齿轮轮齿的接触和弯曲应力。三环减速器结构如图2所示。

图1 三环减速器工作原理图

图2 三环减速器的结构

　　2 参数化虚拟装配

　　(1)设计思路

　　三环减速器虽然结构简单，但设计计算复杂。为检验设计结果是否正确合理，进行产品的性能分析，提高产品的设计质量和效率，需要快速实现产品的虚拟装配。根据分析，三环减速器在结构上采用了较多的标准件和少量的非标准件，非标准件在结构上除了一些主要参数不同外，其余辅助参数大都相同且外形变化不大，各部件间的装配关系固定，因而适合采用参数化设计。

　　利用UG NX提供的参数化建模工具表达式编辑器、电子表格和WAVE几何对象链接器创建三环减速器的标准件和通用零部件三维模型库，利用零部件库生成所需零部件，在装配模块中实现三环减速器的虚拟装配。

　　(2)零部件参数化模型库的建立

　　零部件库的创建思路是：根据相似原理对三环减速器的零件进行分类，确定能够表达各类零件形状和结构特征的零件族模板，选择一组设计参数，充分利用表达式来控制零件族模板的形状和拓扑关系，在UGNX环境下采用交互方式创建零件族模板，利用Microsoft Excel电子表格建立零件族设计参数的系列尺寸，实现三维零件库的创建。在创建部件库时，利用WAVE几何对象链接器，定义关联表达式，在部件装配结构中间建立2个或多个组件之间的相关性，当修改参数值时，实现完全的参数化驱动。参数化的偏心轴模板如图3所示。

图3 参数化的偏心轴

　　(3)参数化的虚拟装配

　　利用UGNX的装配模块，通过自底而上的方法进行虚拟装配。即先借助参数化的零部件库创建三环减速器的零部件模型，将零部件逐个引入到装配模型中，建立零部件之间的位置约束关系，装配成组件，然后再将多个组件装配成产品。三环减速器的主要组件如图4所示。

图4 三环减速器装配图

　　3 结语

　　利用UG NX软件提供的强大的参数化建模功能和装配模块，不需要编程，不涉及复杂的数据库技术，可快速实现三环减速器系列产品零部件库的建立和虚拟装配，为研究产品的结构特性、振动特性、温度分布等提供了三维模型基础，为提高产品的设计效率和质量提供了良好的工作环境。