2．1 擺線輪相關(guān)參數(shù)的計(jì)算
   
    可根據(jù)原始數(shù)據(jù)由擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)公式求得擺線輪的相關(guān)參數(shù)。其原始數(shù)據(jù)包括：輸入軸功率Ph=5．5kW，輸入軸轉(zhuǎn)速nhc=960 r／min，傳動(dòng)比ihc=-11，擺線輪齒數(shù)zc=|ihc|=11，固定針輪數(shù)zp=zc+1=12。
   
    根據(jù)以上數(shù)據(jù)由擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)的計(jì)算公式計(jì)算得：針齒中心圓半徑rp=100 mm；固定圓半徑rbc=91．66 mm；滾動(dòng)圓半徑rg=8．33 ram；短幅系數(shù)KI=0．51；擺線輪內(nèi)孔半徑r-=40 mm；針齒圓半徑rrp=9 mm；W機(jī)構(gòu)的柱銷中心圓半徑Rw=63 mm；W機(jī)構(gòu)的柱銷數(shù)目zw=8；W機(jī)構(gòu)的柱銷直徑dw=29mm；擺線輪的寬度6c=40 mm。這些設(shè)計(jì)參數(shù)決定了擺線輪的結(jié)構(gòu)，其具體計(jì)算過程不再贅述。
   
    2．2仿真實(shí)體模型的建立
   
    首先建立仿真實(shí)體模型，利用SolidWorks分別創(chuàng)建名為固定圓(rbc=91．66 mm)和滾動(dòng)圓(rg=8．33mm)的兩個(gè)圓柱體模型，然后創(chuàng)建一個(gè)裝配體文件，將固定圓和滾動(dòng)圓分別調(diào)入進(jìn)行裝配。裝配關(guān)系的設(shè)置極為重要，正確與否直接影響著運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果。要給固定圓和滾動(dòng)圓添加高級(jí)配合中的齒輪配合，把固定圓和滾動(dòng)圓看作兩個(gè)外嚙合齒輪，兩者的直徑比率為183．34：16．66，即固定圓旋轉(zhuǎn)1周，滾動(dòng)圓旋轉(zhuǎn)11周。把固定圓看作固定件，則滾動(dòng)圓相對(duì)于固定圓一直在作純滾動(dòng)，以保證仿真過程中滿足擺線輪齒廓曲線的成形原理要求。
   

    2．3運(yùn)動(dòng)仿真
   
    完成三維裝配之后，可在裝配模塊下直接進(jìn)入仿真環(huán)境，然后進(jìn)行仿真設(shè)置。具體設(shè)置過程如下：
   
    給固定圓部件加一個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，取角速度值為36(°)／s，仿真時(shí)間根據(jù)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值計(jì)算獲得，要求正好為固定圓轉(zhuǎn)過1周所需的時(shí)間，由此得仿真時(shí)間(即運(yùn)轉(zhuǎn)周期)為10 s。仿真時(shí)間短于10 s會(huì)造成擺線輪廓軌跡線不完整，長(zhǎng)于10 s則會(huì)造成擺線輪廓軌跡線自行相交，導(dǎo)致無法輸出軌跡線到SolidWorks部件。定義幀數(shù)為5 000，系統(tǒng)將會(huì)有5 000個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量點(diǎn)。幀的數(shù)目影響著生成擺線輪廓的精度，數(shù)目越多精度越高，但仿真時(shí)間也越長(zhǎng)。
   
    完成以上設(shè)置后開始仿真運(yùn)算，選取滾動(dòng)圓上一點(diǎn)D0生成軌跡跟蹤，具體設(shè)置如圖3所示。注意，一定要選固定圓作為參考元件，而非系統(tǒng)默認(rèn)的裝配體。因?yàn)闈L動(dòng)圓部件相對(duì)于固定圓部件作純滾動(dòng)，相對(duì)于裝配體只是在轉(zhuǎn)動(dòng)。仿真結(jié)果如圖4所示。
   

    仿真結(jié)束后，由仿真結(jié)果可直接輸出CSV文本文件，即以電子表格的格式輸出各數(shù)據(jù)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值，采用外滾法輸出的坐標(biāo)值數(shù)據(jù)如表1所示。由輸出的各點(diǎn)坐標(biāo)值可以看出，輸出坐標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)與仿真設(shè)置幀數(shù)一致，共有5 000個(gè)。因?yàn)榉抡嫱瓿珊驞0點(diǎn)又回到了初始位置，所以第1個(gè)點(diǎn)與第5 000個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值是相同的。采用內(nèi)滾法的運(yùn)動(dòng)仿真過程及其數(shù)據(jù)與此基本相同，只是將齒輪的外嚙合改為了內(nèi)嚙合。
   
    3 擺線輪三維實(shí)體模型的建立
   
    將通過仿真得到的軌跡線(即擺線輪廓衄線)輸出到SolidWorks中，利用草圖里的偏移命令創(chuàng)建其等距曲線，即可得到擺線輪的實(shí)際輪廓線。然后根據(jù)擺線輪相關(guān)參數(shù)，利用特征選項(xiàng)中的拉伸、陣列等操作命令對(duì)擺線輪進(jìn)行三維實(shí)體建模，如圖5所示。
   

    擺線針輪傳動(dòng)中，標(biāo)準(zhǔn)的擺線輪和針齒嚙合時(shí)兩者之間是沒有間隙的，因此理論上講應(yīng)該有半數(shù)針齒與擺線輪同時(shí)嚙合傳遞動(dòng)力。但實(shí)際上在擺線針輪減速器中，為了在嚙合面間形成油膜，補(bǔ)償溫升引起的熱膨脹及制造誤差，同時(shí)便于拆裝，避免嚙合齒面發(fā)生膠合等，擺線輪和針齒之間應(yīng)保留一定的齒側(cè)間隙。因此，實(shí)際的擺線輪不能采用理論齒形，而必須經(jīng)過修正。制造擺線輪時(shí)，一般要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的擺線輪進(jìn)行修形，修形后的實(shí)際擺線輪比理論擺線輪要稍小些。
   
    4 結(jié)束語
   
    根據(jù)擺線的成形原理，利用SolidWorks及其插件COSMOSMotion非常精確地繪制出擺線輪的齒廓工作曲線，繪圖步驟非常簡(jiǎn)單，齒廓工作曲線精度也可以根據(jù)要求隨意調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，利用SolidWorks建立了擺線輪的三維實(shí)體模型，為下一步基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的性能仿真、有限元分析及擺線輪的加工制造奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，為復(fù)雜輪廓零部件的設(shè)計(jì)提供了一種方法和捷徑，可以通過運(yùn)動(dòng)仿真，結(jié)合輪廓曲線的發(fā)生原理，利用軌跡跟蹤法生成各種復(fù)雜的輪廓曲線，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程。