NGW行星減速器的結構設計【22張CAD圖紙+畢業(yè)論文+開題報告+任務書+外文翻譯】

NGW行星減速器的結構設計

31頁 13000字數+論文說明書+任務書+22張CAD圖紙【詳情如下】

NGW行星減速器的結構設計開題報告.doc

NGW行星減速器的結構設計論文.doc

NGW行星減速器裝配圖.dwg

任務書.doc

內齒輪.dwg

前機蓋.dwg

墊圈.dwg

墊片.dwg

外文翻譯-- 行星的發(fā)展減少電機與機械動力監(jiān)測和網絡能力.doc

太陽輪.dwg

左半盤.dwg

機體.dwg

浮動尺套.dwg

球頂.dwg

箱體裝配圖.dwg

行星減速機.dwg

行星減速機剖圖.dwg

行星架.dwg

行星輪.dwg

輸入軸.dwg

輸入軸透蓋.dwg

輸入齒輪軸.dwg

輸出軸.dwg

輸出軸透蓋.dwg

鍵.dwg

頂塊.dwg

NGW行星減速器的結構設計

目錄

摘要………………………………………………………………………1

前言………………………………………………………………………2

選題背景…………………………………………………………………3

第四章、總體方案設計…………………………………………………4

4.1、總體方案的選擇和確定………………………………………9

4.2、傳動系統(tǒng)的設計與計算………………………………………10

4.3、根據設計要求計算各軸的轉矩………………………………12

4.4、電動機的選擇…………………………………………………17

4.5、帶傳動的設計及校核…………………………………………18

第五章、減速器中主要零部件的設計………………………………19

5.1、錐齒輪的齒輪參數設計及校核……………………………22

5.2、行星輪系的齒輪參數設計及校核………………………26

5.3、傳動軸的設計與校核………………………………………27

5.4、行星架的選擇………………………………………………28

5.5、減速器潤滑方式選擇………………………………………29

第六章結果分析………………………30

參考文獻…………………………………………………………………31

致謝…………………………………………………………………32

摘要

[摘要]

本設計是將一對NGW行星減速器的結構設計，形成一個組合機構，用來傳遞兩相交軸之間的運動和動力，并實現較大的傳動比。對齒輪與中心輪組合的受力狀況分析時，應引入不均載系數根據傳動，工作扭矩，載荷，根據級數轉速要求計算出齒輪的齒數，模數，分度圓直徑，計算出傳動齒的齒厚，齒面硬度，選擇齒形，根據上述要求選定達到此要求的材料，并且做出經濟效益最好的選擇，再根據此材料的彈性影響系數，各傳動齒輪接觸疲勞強度極限，再對材料的選擇正確與否做出校核，并且要滿足減速器的使用壽命要求，根據載荷和傳動扭矩計算傳動主軸的直徑及定位，計算中心距，確定行星輪系的周轉圓半徑及方向，并指定輪系的旋轉方向，得到各項數據后，依據設計要求結構大小，確定各部件相對位置，進入外箱體的設計，秉承體積最小，拆裝方便的原則，定好主軸位置，窺視孔，潤滑口在箱體上的位置，便于維修判斷。除齒輪以外，對于承受工作載荷的其他零部件如軸、鍵、軸承等、也進行了設計校核。減速器箱體采用法蘭式結構，用以滿足工作環(huán)境的安裝條件。減速器高速級為圓錐齒輪傳動，以實現換向。由于功率、傳動比較大，將這對圓錐齒輪設計為斜齒圓錐齒輪。低速級采用NGW行星機構進一步增大傳動比，NGW行星機構可以傳遞較大的功率以及實現較大的傳動比，因此在設計中采用直齒圓柱齒輪。

[關鍵詞] 轉矩；錐齒輪；行星齒輪；行星機構；傳動軸；強度校核

前言

通過對現有減速器的改進或創(chuàng)新，抑或研發(fā)更新型的減速器，通過提高機構性能，拓展新的使用范圍，來解決目前生活和生產上所遇到的一些實際問題。來滿足生產上的要求，提高效率，使的效益和利潤得到提高。并且，對目前嚴重的資源浪費現象，尤其是能源浪費可以起到十分巨大的緩解，技術的提高帶來的是更高的效率和更合理的運轉方式。齒輪減速器是各種機器中廣泛采用的重要部件，其主要功能是減速增力（降低轉速度，增大扭矩）?，F有的行星減速器具有結構緊湊、重量輕、體積小、傳動比大及效率高等特點。目前，高速漸開線行星齒輪傳動機構所傳遞的功率已經達到11000KW，輸出轉矩已達 。本設計目的在于熟悉并掌握組合式行星齒輪減速器的設計方法。

因此，減速器的發(fā)展前景還是十分光明的，由于本課題所研究的減速器在生活生產中應用范圍極其廣泛，因此，能夠順利的解決本類型機械在生產設計上的種種設計問題，優(yōu)化在使用和配合上的不利因素，必將能夠為生產力的發(fā)展起到極大的推動作用，為機械生產所涉及的各個行業(yè)帶來長足的進步和巨大的發(fā)展動力提供先進的技術先決條件。故而，對本課題的研究還是有著重大意義的。

目前對NGW型行星減速器的研究已經十分的完善，達到了一個非常合理和完備的高度，研究體系和研究結論都十分值得我們借鑒和學習。本課題就是在目前研究的基礎上，對NGW行星減速器的使用方案進行一次設計，使其在工作生產中得到更廣泛的應用，也是對目前研究現狀的一次檢驗和發(fā)展，更是對現有知識的一次生動的應用和鑒定。

行星架外徑  ，材料為鑄鋼

經過對各部件的尺寸進行核算，能夠十分合理有效的滿安裝配合條件，本設計的結果是合理，合適的，在今后的設計中可以起到一定的借鑒。但是，本設計中還是有很多不足之處。例如：只對某些重要零件的表面精度做出了設計選擇，而且，本次設計基本是基于前人的設計基礎做出的選擇和發(fā)展，在創(chuàng)新和自主發(fā)展方面還有很大的不足，而且由于是第一次獨立自主的設計，設計過程中可能存在一些錯誤也是難免的，希望在今后能有所改進。

致謝

在本次NGW行星減速器的設計過程中，了解到了做設計的每個過程和細節(jié)的要求，通過設計過程中對資料的查閱，對行星減速器的工作原理，結構，傳動方式的原理都有了一個更充分的了解和認識。并且整個設計過程中對機械裝置中各個主要零件，如錐齒輪，行星輪，傳動軸的參數設計有了基本的認識，該如何選取零件的材料，怎樣的結構尺寸能滿足設計的目的和要求，通過對資料的大量查閱，對材料的熟悉，選取不同的設計方案，通過不斷的嘗試和對問題的深入研究從而進一步的去結局設計中遇見的問題 ，更加深了我對機械裝置的設計的形式，要求，設計思路和設計方案的確定選取有了整體了解。并且通過對裝配圖，零件圖的繪制，更鞏固了CAD畫圖的應用能力。通過本次對減速器的設計，讓我學到了很多機械方面的原理知識，對設計的重點問題的把握和設計思路的培養(yǎng)起到了巨大的作用，以及本次設計查閱了大量的資料，通過跟老師同學對問題的交流探討，對我在以后的工作和生活中的能力有了很好的培養(yǎng)和提高。

并在此再次的感謝本次設計中對我熱心，孜孜不倦指導的機械工程學院導師，沒有她對我的教導和幫助，我是不可能完成本次畢業(yè)設計的任務的。她對機械專業(yè)知識的卓越認識，對設計流程的要求和設計重點的了解，以及機械教學方面的專業(yè)水平，是幫助我完成本次設計的最有力的知識援助?？傊?nbsp;

沒有她對我以上的幫助，就不會有這篇畢業(yè)設計論文的誕生。在此，謹再次的向她表示最衷心的感謝。

還有本次設計過程中和我一起討論設計方案，及各種零件設計的同學們，你們的幫助也是我完成設計重要的推力，特在此表示衷心的感謝。

參考文獻

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星減速器的結構設計 目錄 摘要………………… ……… …………………………………………… 1 前言……………………………………………………………………… 2 選題背景………………………………………………………………… 3 第四章、總體方案設計………………………………………………… 4 體方案的選擇和確定……………………………………… 9 動系統(tǒng)的設計與計算……………………………………… 10 據設計要求計算各軸的轉矩……………………………… 12 動機的選擇……………………… ………………………… 17 傳動的設計及校核………………………………………… 18 第五章、 減速器中主要零部件的設計……………………………… 19 齒輪的齒輪參數設計及校核…………………………… 22 星輪系的齒輪參數設計及校核……………………… 26 動軸的設計與校核……………………………………… 27 星架的選擇……………………………………………… 28 速器潤滑方式選擇……………………………………… 29 第 六 章 結 果 分 析 … … … … … … … … … 30 參考文獻……… ………………………………………………………… 31 致謝………………………………………………………………… 32 摘要 [摘要 ] 本設計是將一對 星減速器的結構設計，形成一個組合機構，用來傳遞兩相交軸之間的運動和動力，并實現較大的傳動比。 對齒輪與中心輪組合的受力狀況分析時，應引入不均載系數 根據傳動，工作扭矩，載荷，根據級數轉速要求計算出齒輪的齒數，模數，分度圓直徑，計算出傳動齒的齒厚，齒面硬度，選擇齒形，根據上述要求選定達到此要求的材料，并且做出經濟效益最好的選擇，再根據此材料的彈性影響系數，各傳動齒 輪接觸疲勞強度極限，再對材料的選擇正確與否做出校核，并且要滿足減速器的使用壽命要求，根據載荷和傳動扭矩計算傳動主軸的直徑及定位，計算中心距，確定行星輪系的周轉圓半徑及方向，并指定輪系的旋轉方向，得到各項數據后，依據設計要求結構大小，確定各部件相對位置，進入外箱體的設計，秉承體積最小，拆裝方便的原則，定好主軸位置，窺視孔，潤滑口在箱體上的位置，便于維修判斷。 除齒輪以外，對于承受工作載荷的其他零部件如軸、鍵、軸承等、也進行了設計校核。減速器箱體采用法蘭式結構，用以滿足工作環(huán)境的安裝條件。減速器高速級為圓錐齒輪傳 動，以實現換向。由于功率、傳動比較大，將這對圓錐齒輪設計為斜齒圓錐齒輪。低速級采用 星機構可以傳遞較大的功率以及實現較大的傳動比，因此在設計中采用直齒圓柱齒輪。 [關鍵詞 ] 轉矩；錐齒輪；行星齒輪；行星機構；傳動軸；強度校核 [英 文 ]is a GW in a of to to of of be in in to in of to of of to or to of of to CC to of nd of of on of of is to to to of I in on of n to of as a a to of in to As on to to GW of in of 前言 通過對現有減速器的改進或創(chuàng)新，抑或研發(fā)更新型的減速器，通過提高機構性能，拓展新的使用范圍，來解決目前生活和生產上所遇到的一些實際問題。來滿足生產上的要求，提高效率，使的效益和利潤得到提高。并且，對目前嚴重的資源浪費現象，尤其是能源浪費可以起到十分巨大的緩解，技術的提高帶來的是更高的效率和更合理的運轉方式。齒輪減速器是各種機器中廣泛采用的重要部件，其主要功能是減速增力（降低轉速度，增大扭矩）?，F有的行星減速器具有結構緊湊、重量輕、體積小、傳動比大及效率高等特點。目前，高速漸開線行星齒輪傳動機構所傳遞的功 率已經達到 11000出轉矩已達 2400 。本設計目的在于熟悉并掌握組合式行星齒輪減速器的設計方法。 因此，減速器的發(fā)展前景還是十分光明的，由于本課題所研究的減速器在生活生產中應用范圍極其廣泛，因此，能夠順利的解決本類型機械在生產設計上的種種設計問題，優(yōu)化在使用和配合上的不利因素，必將能夠為生產力的發(fā)展起到極大的推動作用，為機械生產所涉及的各個行業(yè)帶來長足的進步和巨大的發(fā)展動力提供先進的技術先決條件。故而，對本課題的研究還是有著重大意義的。 目前對 行星減速器 的研究已經十分的完善，達到了一個非常合理和完備的高度，研究體系和研究結論都十分值得我們借鑒和學習。本課題就是在目前研究的基礎上，對 星減速器的使用方案進行一次設計，使其在工作生產中得到更廣泛的應用，也是對目前研究現狀的一次檢驗和發(fā)展，更是對現有知識的一次生動的應用和鑒定。 選題背景 在日常生產和生活中，減速器的應用十分的廣泛，大至各種大型生產機械，例如，各種機床，車床，礦山機械等，小至生活中常見的汽車，輪船等，都要應用到減速器。由于減速器對我們生活和生產有著巨大的影響，因此如何提升他的性能 ，改良他的構造，發(fā)展他的用途有著十分積極和有利的意義。生產開創(chuàng)研究的意義，研究推動生產的發(fā)展。任何研究和發(fā)明都是基于人們生產和生活中的需求，本課題也不例外，也是來自于生產和生活實踐中的需求。 本課題解決關鍵在于減速器內部結構及各主要零件的設計， 要明確本減速器的使用范圍和工作要求，如何合理合適的分配傳動比。 對行星齒輪與中心輪組合的受力狀況分析，引入不均載系數 根據傳動，工作扭矩，載荷，根據級數轉速要求計算出齒輪的齒數，模數，分度圓直徑，計算出傳動齒的齒厚，齒面硬度，選擇齒形，根據上述要求選定達到此要求的材料，并 且做出經濟效益最好的選擇，再根據此材料的彈性影響系數，各傳動齒輪接觸疲勞強度極限，再對材料的選擇正確與否做出校核，并且要滿足減速器的使用壽命要求，根據載荷和傳動扭矩計算傳動主軸的直徑及定位，計算中心距，確定行星輪系的周轉圓半徑及方向，并指定輪系的旋轉方向，設計要求結構大小，確定各部件相對位置，進入外箱體的設計，如何要求體積最小，拆裝方便，定好主軸位置，窺視孔，潤滑口在箱體上的位置，便于維修判斷，并選擇密封方式，并且要考慮到運輸和裝吊便捷，吊耳位置要設計合理，要能承受機構本身重量，減速器固定問題可由實際情況來 決定如何選擇，如此則大致即可完成，也是本設計中應解決的各項問題 通過對現有減速器的改進或創(chuàng)新，抑或研發(fā)更新型的減速器，通過提高機構性能，拓展新的使用范圍，來解決目前生活和生產上所遇到的一些實際問題。來滿足生產上的要求，提高效率，使的效益和利潤得到提高。并且，對目前嚴重的資源浪費現象，尤其是能源浪費可以起到十分巨大的緩解，技術的提高帶來的是更高的效率和更合理的運轉方式。由于本課題所研究的減速器在生活生產中應用范圍極其廣泛，因此，能夠順利的解決本類型機械在生產設計上的種種設計問題，優(yōu)化在使用和配合上的不利因素， 必將能夠為生產力的發(fā)展起到極大的推動作用， 為機械生產所涉及的各個行業(yè)帶來長足的進步和巨大的發(fā)展動力提供先進的技術先決條件。故而，對本課題的研究還是有著重大意義的。 國 內 外減速器 及各類型及型號的 齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機械傳動裝置。減速器與電動機的連體結構，也是大力開拓的形式，并已生產多種結構形式和多種功率型號的產品。在 航空航天事業(yè)， 醫(yī)療 事業(yè) 、生物工程 事業(yè) 、機器人 研究制造 等領域中，微型發(fā)動 減速聯體 機已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動機的尺寸在納米級范圍，如能輔以納米級 的減速器，則應用前景遠大。 當前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比大而機械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領先地位，特別在材料和制造工藝方面占據優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好 ，并且目前 超小型的減速器的研究成果也 尚不明顯。 第一章 總體設計方案設計 根據本減速器的設計要求，減速是將原動機的輸入轉矩傳遞放大，并且將轉速降低的裝置，電動機的初始轉矩經過帶傳動一次減 速后，經由輸入軸Ⅰ輸入該行星減速器，經 星減速器減速中一級減速的錐齒輪減速后，經軸Ⅱ輸入至行星輪系，再經由軸Ⅲ將最終達到減速要求的轉矩輸出。了解此系統(tǒng)的工作原理后，確定出以下設計方案步驟： 行星齒輪傳動的主要受力構件有中心輪、行星齒輪、行星輪軸及軸承、行星架等。為了進行齒輪、輸入軸、輸出軸、行星輪軸及軸承的強度計算，需分析行星齒輪傳動中各構件受力狀況。在分析中先假定行旱齒輪受載均勻并略占摩擦力和自重的影響，因此，各構件在輸入轉矩作用下處于平衡狀態(tài)，構件間的作用力等于反作用力。但是，實際上由于各種誤差的 存在使各行星輪受載不均勻，因而在對其中任意一對行星齒輪與中心輪組合的受力狀況分析 1分配 驗算無誤后，得到電機的轉速，由轉速和轉矩的關系計算出功率，并逐級考慮機械效率，得到電機的最小輸出功率，并由以上 2項參數選取合適的電機，做為動力系統(tǒng) 算出帶傳動的扭矩，并選取合適的帶傳動輪，根據受力分析選取合適 定帶的參數，并逐一校核驗算 及受力分析，暫取齒輪模數，并考慮根切，頂切等相關問題，確定出小齒輪最小齒數，根據選取方案，暫取小齒輪齒數，根據傳動比，確定各齒輪的齒數，根據暫定齒輪的各項參數，進行受力，扭矩計算分析，確定選取齒輪滿足各項強度，剛度要求后，對目前參數的模數選取進行驗算，再確定最佳模數，齒數，并得出該輪系的各個齒輪的各項參數，根據最后選取的輪系參數進行統(tǒng)一校核驗算無誤后確定各項參數并選取齒輪均為直齒。 矩分析，選取軸承材料，并根據應力計算確定軸承的直徑各項參數，并進行校核驗算。 =10動比 i=4.、輸入轉速 n=1000本 級行星減速器，，根據查找資料顯示，錐齒輪傳動比相對較小 i =7 ，行星輪系傳動比相對較大 i =2— 5 ，并且查閱相關資料， 分配為錐齒輪，行星輪系傳動比 i =4，且按如此比例分配，保證選取傳動比都在傳動范圍均值范圍內，并且傳動比分配相對較為均勻協調，不會因為過大的傳動比而損失效率。 要求計算各軸轉矩 根據資料查閱 行星減速器的一級減速傳動效率 η = 根據輸出軸的要求轉矩 1T =5500 ，根據各級分配的傳動比 2i = 4 ， 212i =4 ， 行星輪系軸轉矩 2T = 1375 ， 同樣高速軸的輸入轉速 1? =1000 電動機轉速一般為0?=500n 而電機經過帶傳動減速后，減速器的輸入轉速 2? =1000 并且考慮到帶傳動的傳動比相對較小0i≤ 7，為使電機轉速為一整值，故選取帶傳動傳動比0i=為合適，此時電動機轉速0?=1300 10i=2 電動機轉矩0T=N? ，選取電動機的功率也由于轉速，轉矩的確定而確定，0P=0T*0?=300=99918W =則選取電動機功率10轉速 1000 交流電機作為本系統(tǒng)的原動機。 根據帶傳動資料， V 帶傳動根據帶型號的不同，分為 A， B， C， Z，根據 小帶輪直徑與單根普通 V 帶傳動功率對照表， B， C 型帶論傳動功率較大，但帶輪實體尺寸過大，小帶輪直徑 D≥ 150，相對 A， 配用 多。權衡之下，暫選取 B 型小帶輪轉速為 3000 ，但帶傳動功率約為而電動機的輸出功率約為 25因此需選配 4根 V 帶作為帶傳動帶輪皮帶傳動，功率上完全可以滿足設計要求，且 帶傳動機構的尺寸較為適中，并由 B 型帶傳動的傳動功率增量，查的資料 P? =最后總傳動功率P=P? =根 足功率傳輸要求。 ，0T=N? ，暫 定小帶輪直徑 1D =200大帶輪直徑2D =0i * 1D =2*200=400上述選取 B 型帶輪的包角 ? =? ，再對 V 帶傳動中心距 a 及強度進行確定和校核。 工作情況系數 于減速器為載荷變動小機械，因此 0P=230580*53628=W ，實際應選取 V 帶根數Z=? ?0 ?00c p k k??，0a=1D + 2D ） =900 0L=20a+2?（ 1D + 2D ）+? ?021 4 2= 由表 13閱得帶長修正系數 Z 為 V 帶根數，由帶型及載荷參數驗算 V 帶實際應選取條數， Z=? ?0 ?00c p k k??， == V 帶條數應為整數，由校核得到的實際 V 帶條數與選取的Z=4 。 帶傳動參數選擇，驗算以校核都滿足設計要求的各項條件和要求， V 帶傳動設計最終結果為，小帶輪直徑 1D =200大帶輪直徑 2D =400 采取普通 帶傳送， =4 條。 在分配行星減速器內部的一級傳動比時，錐齒輪系傳動比 1i = 4 ， 1i = 1212 =? = 2=5 ，計算得到錐齒輪系大小齒輪的各分度圓錐角 1? = ?， 2? = ? 故該錐齒輪傳動主動輪（小齒輪）錐齒輪分度圓錐角 1? = ?， 從動輪（大齒輪）錐齒輪分度圓錐角 2? = ? 1)齒數 減速器中每個齒輪的齒數應當是自然數，因此，作為齒數的設計變量應當在優(yōu)化過程中以正整數出現，并且和中心距、錐輪傳動的安裝條件和鄰接條件。 圓錐齒輪不產生根切時的最小齒數 2*定錐齒輪選取標準齒輪，通用的分度圓壓力角一般 ? = ?20 ，齒頂高系數 * ，2*20*22=17 =17/ ?18 ， 于是主動輪（小齒輪）的最小齒數應為18 時才能保證不產生內根切現象的發(fā)生，以免對齒輪在工作中產生劇烈的磨損和表面強度的破壞。 1i = 1212 ， 18 ， 齒輪選取應用的最小齒數應大于不產生內根切時的最小 齒數， 18 ， 則選定小齒輪齒數 1Z =20 齒圓錐齒輪分錐角 1? = ?， 由 1i = 1212 =5 ， 計算出從動輪（大齒輪）齒數3Z=100 齒圓錐齒輪分錐角 2? = ? 2)模數 減速器各級傳動聽輪的模數友優(yōu)化過程中取值應當符合模數系列的規(guī)定 由于本設計減速器要求的輸入轉矩較大，轉速較高，為了保證齒輪系能安全有效，并滿足工作時間及工作壽命的要求，則根據標準模數系列表優(yōu)先選擇第一系列模數的原則，根據錐齒輪總齒數考慮到齒輪的裝配難度，實體尺寸不宜過大，總齒數間的裝配問題，選取錐齒輪系模數 m =4 3)中心距 減速器各級傳動的中心距如果實現了標準化，將給制造和維護帶來很大方便。則在該模數選 擇下，錐齒輪傳動的大齒直徑 2d =400 小齒輪直徑 1d =80心距 a =1d + 2d ） 齒寬 b =37則，如任意取值的話，但是實際上這點好處會完全被制造與維護中將產生麻煩所抵消。通常情況下，外嚙合強度低于內嚙合強度，所以外嚙合角應大 于內嚙合角。齒輪副嚙合角確定應以內外嚙合等強度為依據。 齒輪材料選擇滿足本設計要求的材料及尺寸要求， 20調質鋼在零件的制造中應用十分廣泛，便于材料的來源方便及實用性和便于維修互換，本設計中設計的初始要求。 M= ? ?? ?1 0 . 5322141 ???的錐齒輪系齒輪材料的選擇也決定使用 20調質鋼。 下面選取 20調質鋼的各項參數對本設計的錐齒輪系的強度進行校核，以確定本設計的錐齒輪系的參數設計是否合理及滿足 載荷系數 K=1— 減速器為電動幾傳動，載荷均勻，故載荷系數取值 k =矩 T= 傳動比 i=4 ? ? ? ?2 3 335 0 . 5 4i??? ?? ?H? =20 查閱資料 11標準齒輪齒數 Z=100 時， .2 M ??=1 取22122 Z?= 21 12i ?26 *70.1 ? ?? ?2214 1 0 . 51 ???校核實際模數選取計算得到 模數選取即為合理數值，則設計初始選取的模數 M=4 ， 略微偏大，最終改取錐齒輪大（?。X輪模數均取為模數M=3 ， 大齒輪齒數 Z=100 ，小齒輪齒數 Z=20 的 20輪表面接 觸強度校核計算 H?=2212 H?= ? ?221335 i K a? =? ?H?=星輪系的齒輪參數設計及 校核 周轉輪系的組成 1)行星輪 企周轉輪系中作口轉和公轉運動、如同行星的起動一樣的齒輪稱為行星齒輪 2)轉臂 支承行星輪系并使其公轉的構件稱為轉臂 (又稠；系桿、行星架 )，用符號 3)中心輪 與行星輪相嚙合而其軸線義與主軸線相重合的齒輪稱中心輪，外齒中心輪用符號 u 或 c 表示。內齒中心輪用符號 b 或 e 表不。通常又將最小的外齒中心輪 將固定不動的中心輪稱為支持輪 (內齒輪 ) 4)基本構件 轉臂 中軸線，凡是軸線與主軸線 重合剛又承受外力矩的構件稱為基本構件，中心 輪 a、 b 和轉臂 H。大多數周轉輪系都具有這這個基本構件 本設計中一級行星減速傳動器中， 根據查閱資料顯示，行星齒輪系各輪齒數的設計選定方法，要滿足2i=9 太陽輪 a， 2i=9=1+ （?a） ?a） ?? ?Z ?? ?? ?Z ??高速行星傳動中．內齒輪通常采用人字內齒輪，即由兩個對稱的斜齒輪組成，兩個內齒輪通過外因上的三聯齒輪套 通過二聯齒 輪套 行星傳動中的齒輪，除計算輪齒的承載能力外，尚須進行結構設計和輪緣的強度與剛度計算。 齒輪的結構設計受輪系類型、傳動比大小 、載荷特點、總體結構和尺寸的影響 過來，齒輪的結構、尺寸、支承方式、強度和剛度又嚴重地影響行星傳動的尺寸、承載能力、使用壽命和工藝性。 因此，對合理設計特定場合下齒輪的結構，以及對輪緣進行有一定可靠程度的強度和剛度計算應給予足夠曲重視。 當太陽輪不浮動時可以簡文在機體和行星架上，或懸臂文承在機體上。根據齒輪的大小，可以做成齒輪軸，可做成中空齒輪，用鍵或花鍵裝在軸上。 3z 類傳動中的太陽輪本身支持在機體和內齒中心輪的輸出軸上，同時它又是行星架的支承，常做成比較細 長的齒輪軸。由于行星傳動中往往有三個以上的行星輪對稱朽置，太陽輪橫向力在有均載的措施的情況下基本是平衡的，即是 v=1。 所以太陽輪軸之間不存在彎曲強度問題。用齒形聯軸器浮動的太陽輪，可以是一端帶浮動的外齒輪；當太陽輪直徑較大時，可做成帶浮動的內齒輪節(jié)圓 L 的圓周力。徑向力和對彎曲中心的力矩。內側作用有浮動聯接 (齒廓 )嚙合上的分和載荷：切向力矩、徑向力矩和人對彎曲中心的力矩。在這些載荷作用下，對直齒輪面言，產生平面變形。根據齒輪嚙合與浮動聯接嚙合的轉矩平衡．并設1，浮動嚙合處的載荷均勻分布，封閉圓環(huán)任意橫截面上的力因素為彎矩?M、軸向力 M 。根據計算，得到輪數和太陽輪的幾何參數。 （?a） ?a） 足傳動嚙合角比例關系 ?? Z ?=? ?222 太陽輪和內齒圈的齒數關系及幾何參數保持一定的嚙合角比例關系。 E=Z ?? ?? ?Z ?? ?? ?Z ?? 基本齒廓齒輪的 故當時 由于， 因此，aZ，設計的行星輪齒數才能保證實用性質并且，行星輪系裝配相對普通輪系要復雜，因此必須滿足一定的裝配條件 E=Z ?必須唯一整數，才能滿足裝配條件 在查閱資料的設計案例中，行星輪數目 ， 如果不浮動小行星輪和行星架的軸不受外載荷 (原動機或工作機械傳給的徑向和軸向載荷 )． 當行星輪數2 時，較為合理，并且從整個輪系結構的穩(wěn)定性和安裝設計尺寸等方面考慮，三角形是較為穩(wěn)定的結構，且行星輪數2 ，而且行星輪數目較為合適，不會無故增大減速器的實體體積，對材料的使用和空 間的使用都十分的 合理。故而，在此設計中取行星輪數 并且行星輪系的裝配條件 E=Z ?=38 Z ?=39 星輪數目的選擇也能滿足裝配條件的要求。因此，本設計行星輪數目的選擇是精確合理的。 計算確定各太陽輪和行星輪的齒數及模數，便可以完 成行星齒輪系的計算及強度剛度校核，選擇參數合理的齒輪進行應用。 鑒于上述錐齒輪系，模數，齒數的選取計算，行星輪系的輸送扭矩相對較大，故暫定行星輪系的模數 m =4 齒數選擇為保證行星輪系各齒輪間不發(fā)生根切現象，必須保證小齒輪（主動輪）的最小齒數7 ， 齒數必須大于最小齒數7 ，行星輪系各齒輪的齒數根據傳動比關系，由小齒輪齒數推算而來。 由于本設計的行星輪系傳動比 2i = 9 ， Z 表 2 內齒數和內齒圈的齒數關系 內齒圈齒數0 50 63 80 100 125 160 插齒刀齒數04945400按照某些行星輪系的設計方案，采取變位齒輪作為本行星輪系的傳動齒輪時，如上表顯示需根據齒輪變位系數的確定來校核齒輪，我們暫設定本設計的變位齒輪的變位系數 1X =0 時來對齒輪系進行設計計算： 保證齒輪系不產生根切 ? ? ?，取小齒輪齒數8＞7 aR=根據傳動比關系，得到行星輪系行星輪齒數3 gR=齒輪齒數44 bR= 2 齒輪轉矩及受力簡圖 行星輪與內齒輪 不發(fā)生齒頂干涉的約束條件為： ? 21121 ??即?21將上述結果數據代入得到計算結果，滿足不發(fā)生干涉的約束條件 根據行星輪系法平面受應力分析： hH 549000? — 輸入軸轉矩 (N· P —— 電動機功率 ( — 行星架 (即偏心軸 )轉速； 可沿 x 方向與 N)。 P =， 1375 N· ， 60 ， ?a N ?= ? ? ?=不同情況下各精度等級齒輪的節(jié)圓線速度限定值參見表 6— 1。對于較高精度等級的齒輪．采 用適宜的齒廓修緣可以提高許用節(jié)圓線速度約 40％左右。目前重載行星齒輪傳動的節(jié)困線速度 一般不超過 25m／ 只的節(jié)圓線速度指行星輪的自轉線速度。 齒輪精度的選擇 在大多數的應用場合下、行星傳動的體積、重量、平穩(wěn)性等指標都能滿足較為嚴格的要求。但這些要求更加苛刻或迫切需要時應適當提高齒輪的精度。在齒輪精度為 4— 8級范圍內，精度等級每提高一“級大 致可使承載能力提高 10％左右或體積，重量減少 8％一 10％。鑒于本設計前面的錐齒輪選用 20調質鋼作為 齒輪材料 ,在此也選用 40行星輪系強度計算及校核 強度計算式 漸開線少齒差行星齒輪傳動為內嚙合傳動，又采用正角度變位，其齒面接觸強度得到較大的 提高，與此剛度齒根彎曲強度也提高。一般其齒向接觸強度安全程度遠高于 齒根彎曲強度格度 ? ?? ??? 21111 22電動機傳動 ,載荷分配均勻 ,載荷波動小 ,因此載荷系數 ?K ?K 矩 1T =1375 齒形系數 齒數 Z =18 模數 m =4 齒寬 b =取標準無變位斜齒齒輪 目前同內外各種系列行星減速器中各齒輪的精度等級范圍 為： 外齒輪 (包括太陽輪行星輪等普通采用硬齒而 )： 4— 7級； 內齒圈 (普遍采用調質處理，個別情況采用表而硬化處理 )； 6— 8級 內部齒輪聯接中的齒輪件： 7— 8級 (個別情況更高 )。 上述精度范圍中較高精度用于速度較高或能力指標要求較高的場 1 典型精度等級：太陽輪、行星輪： 6級； 內齒圈； 7級； 其他內部齒輪： 8級。 典型精度情況下允許使用的最大節(jié)圓線速度大致為 15— 20m／ s。 常用齒輪加工機床所能實現的齒輪加工精度為： 臥式滾齒機： 6— 8(較高精度需要刀具等配套 )； 立式滾齒機： 7— 8級； 磨公機； 5一 7 級； 插齒機． 6— 8級 (較高精度需要采取措施 )， 精密齒輪機床可以比普通齒輪機床提高加工精度 1— 2級 6* 3*2221 11 1 ?????40質鋼表面淬火后起彎曲強度均值 ? ?H? =40≤ ? ?H? 因此彎曲強度校核是在安全限度范圍以內 ? ? ? ?FF ib ? ???2 1313 35 表 3 主要零件的常用材料和參數 零件名稱 材料 熱處理 硬度 說明 行星輪 內齒圈等 45， 4535 40質處理 ≤ 300別采用45， 4042面淬火 35020 20碳淬火 58軸 銷軸套 浮動盤 火 銷軸套 56軸 40軸 , 浮動盤605， 40面 淬火 20碳 淬火 表 3 主 要零件的常用材料和參數 滑 塊 40火 48后消除應力處理 青銅，球墨鑄鐵，酚醛甲布膠木 輸入軸 輸出軸 45， 4035質處理 ≤ 300殼體 i =寬 b =齒形系數 矩 1T =1375 中心距 a =324 ? ? ?43*??? 查閱資料顯示上述 40質鋼表面淬火后材料表面接觸強度? ?F? =100表 4 常用材料的 ??? 值和 軸的材料 20 35 40035?? / C 1260035518007此接觸強度的校核計算和是在安全限度的范圍之內 安 全 系 數 選 取 安 全 系 數 行 安 全 校 , 仍在安全系數限定范圍之內 ,因此表面接觸強度的安全 性是合格的 . 經過彎曲強度 ,接觸強度各方面的 校核都是在安全和合理的范圍之內 本設計方案的材料選取校核是安全合理的 . 中心距 a =324 行星輪系輸出軸轉速3?=低速軸的圓周速度 V=a *3?= 對低速軸的圓周速度計 算，保證在輸入軸 輸入轉速 1? =1000 公稱傳動比 i =45時， 的低速軸轉速要求之內 i =45 動軸承的設計與校核 輸出軸轉矩 1T =5500 表 5 常用軸材料參數 材料及熱處理 毛坯直徑 度 度極限 B? 屈服極限 s?彎曲疲勞極限 1?? 應用說明 ≤ 100 17000 300 275 用于較重要的軸，應用最為廣泛 45調質 ≤ 200 21750 360 300 4025 1000 800 500 用于載荷較大，而無很內大沖擊的重要軸 行 星齒輪系軸轉矩 2T = 1375 錐齒輪系軸轉矩3T=N? 本設計的減速器工作要求為每工作 300 日，每日工作 24小時 本次設計中減速器中軸承主要傳遞轉矩，彎矩承載載荷相比較小，因此，主要對其轉矩的抗扭強度進行校核計算，選取合適的軸承直徑 d 載荷不均衡系數1． 15。 軸圓軸截面強度條件為 抗扭截面系數 33 ?? ?傳動軸的設計及 校核 第 17 頁（共 23 頁） 軸承轉速 表 6 齒間載荷分布系數 輸出軸轉速 1N =1000 行星齒輪系軸轉速 2N =300 錐齒輪系軸轉速3N=輸出軸轉矩 1T =5500 行星齒輪系軸轉矩 2T = 1375 錐齒輪系軸轉矩3T=N? 傳動功率10*??? = ? ???0* 35? ??軸材料和承載情況確定系數 — C=118本設計系統(tǒng)由電動機傳動，載荷分布均勻，變動較小，因此取 C=107 首先為了簡化計算，有估算公式 ? ? ?? 表 7 表 a 為同級齒輪中心距 最終，通過將各項參數代入計算式計算，得到各軸在選用 調質鋼情況下的最小許用直徑 1d =d =d=保證軸承的更高的安全性，則采取安全系數 保證和加強軸的各項參數，更好的保證軸的各項性能。得到最終的軸許 用直徑 1d =82mm 2d =64d=48星架的選擇 如果不浮動小心輪和行星架的袖不受外載荷 (原動機或工作機械傳給的徑向和軸向載荷 )． 當行星輪數小＞ 2 時，軸承通常是按軸的直徑選擇輕型或特 輕型的隊 軸承。如果軸承受外載荷，則應以載荷大小和性質通過計算確定軸承型號。在高速傳動中必須校核軸承極限轉速，當該動軸承不能滿足耍求時，可采用滑動軸承。 浮動的中心輪和行星架本身不加支承，但通過浮動聯軸器與其相聯結的輸入袖或輸出軸上的支點也應按上述原則選擇適合的軸承。 旋轉的不浮動基本構件的軸向定位是依靠軸承來實現的，而浮動的基本構件本身的軸向定位可通過齒式聯軸器的彈性擋團來實現，也可采用球面頂塊、滾動軸承 (最好是球面調心軸承 )來進行軸向定位，這種方法有助于浮動的靈敏性。軸向定位間隙與本章第一節(jié)中確定聯 軸器軸向定位的間隙值相同。 表 8 行星架的設計及行星輪的支承，在行星傳動機構中，行星輪上的支承所受負荷最大。 在一般用途的低速傳動和航空機械的傳動中采用滾動軸承作為行星輪的支承。在高速傳動中滾動軸承往往不能滿足使用壽命的要求，所以要采用滑動物承來支承行星輪。 常見的采用滾動軸承的行星輪支點結構。為了減小傳動裝置的軸向尺寸，軸承直接裝入行星輪孔小，但由于軸承外因旋轉，其 壽命要有所降低 (球面軸承除外 )。 對于且齒的 傳動，行里輪中也可裝一個滾動軸承，但該軸承必須 是內外國之間不能相對抽向移動的，如向心球軸承，球調心球軸承和球面調心滾子軸承等。對于行星輪為斜齒輪和雙聯齒輪的情況。允許裝一個滾動軸承，因為行星輪受有嚙合力產生的傾翻力矩的作用。 行星架厚度 ， b 為齒輪寬度； 行星架外徑 ? ??， a 為中心距； ??為了減少由制造誤 差和變形引起的沿齒長載荷分布不均勻，行星輪內裝一個球面調心軸承是很有利的，似應注意，此時傳動中的浮動構件只能有一個，并要計算機構自由度，不能有多余自出度存在。 一般情況下，行星輪內可裝兩個滾動軸承 G 為了避免軸承在載荷作用下，由于初始徑向游隙和配合直徑的不同而產生行星輪傾斜，預先對軸承進行挑選配對是有必要的。還可將軸承之間的距離 減小這種傾斜。為了使行星輪和軸承之間抽向定位，采用矩形截面的彈性擋圈是最恰當的。 它避免了在行星輪扎內設置：工藝性不好的臺階 (擋肩 )。調節(jié)環(huán)用子補償袖向尺寸誤差。為 增強彈性擋圈抵抗在載荷作用下軸承外因歪斜的能力，可在擋圈與軸承外因之間加一個倒角。 當行星輪直徑較小，裝入普通標準軸承不能滿足承載能力要求時，可采用專用的軸承，去掉兩個或一個座圈的滾子軸承和滾針軸承的結構。在這種情況下軸外表 血和行旱輪內孔可直接作為軸承的滾道 (滾道需精磨 )。用于這種結構的軸和齒輪常采用合金滲碳鋼來制造，以保證硬度為 6I 一 65 行星架的合理結構應該是重量輕、剛性好、便于加工和裝配。其常見結構型式有雙壁整體式、雙壁分開式和單壁式三種。雙壁整體式行星架的剛性更為優(yōu)秀，因此，使用的就更 加廣泛，我們在次也采取這種行星架。 將該動軸承裝在行星架上的方法可以解決因軸承徑向尺寸大、行星輪體內無法容納的困難，這時為了裝配的可能性，行星架往往要作成分開式的這種結構的軸承之間距離較大，由軸承徑向游隙不同而引起的行星輪的傾斜將減小。這種支承方式的缺點是結構復雜、軸向尺寸大。 行星輪的支承若采用兩個可以抽向調整的軸承則其工作性能取決于軸向調整的準確性。對斜齒輪和雙聯行星輪的來說，因為有傾翻力矩的作用，軸向調整的可能性尤為重要。為簡化裝配時的調整工作，無特殊需要時，一般應盡量采用不需要鈾向調整的軸承，如短圓 桿滾子軸承 針軸承等。 行星架的變形計算與校核，過程較為繁瑣，且在本設計中，應力及載荷適中，無過大載荷及局部應力。因此，在此忽略對行星架變形情況的考慮，選用雙臂整體式行星架結構，其工作尺寸參見上述設計的齒輪及軸的實體尺寸設計。 速器的潤滑方式選擇 減速器潤滑的目的在于減少傳動件接觸表面的摩擦、摩擦時起冷卻散熱作用。 圓周速度 V ＜（ 12的齒輪減速器廣泛采用浸油潤滑。為了限少齒輪運動的阻力和溫兒浸入油中的齒輪 深度以 1— 2齒高為宜。速度高的還匝餞些，但至少加 10速度低的（ 允許浸入深些。 減速影油池的容積平均可按 1需 滑油計算。同時應保證齒輪頂圓離箱底不小于 30一 50免大淺時，激起沉降在箱滴的的油泥，蝸桿圓周速度在 10 以下的蝸桿減速器也可以采用浸油潤滑。當蝸桿在左下時，油面高度應低于蝸桿底部螺紋的根部。并且不應超過蝸桿軸上波動軸承的最低滾珠中心，以免增加功率損失。 齒 輪減速器的潤滑油粘度，一般是根據齒輪圓用速度高低來選擇的。其使用可信可參考各章中的潤滑油薦用值。 油浴潤滑不如噴油潤滑條件死所以選用油的粘度要稍大些。油的飛濺、齒輪的攪拌及噴油潤滑，都會使油與空氣的接觸機會增加氧化性能好的油浪。 在大氣中水分多 (在停止工作時還有冷凝水 )或工作環(huán)境湘濕等場合的使油液易乳化，因此有抗乳化性能。 因輪齒齒面接觸應力大，而且有滑動故要求油膜應毛足夠的強度 (水糊 。此外，為保證正常潤滑性能，在油泊中添加適量的添加劑，如極壓劑、防氧化劑、防銹劑等。在使用對應充分考意齒輪的材質和 其它一些要求。 鑒于以上潤滑條件的選擇要求，本設計中的潤滑系統(tǒng)采取，油浴式的潤滑形式，油液采取普通潤滑常用普通油掖即可滿足本設計的潤滑要求。 符號 太陽輪 b 行星輪 g 太陽輪 模數 m 4 齒數 Z 18 63 144 分度圓直徑 d 72 252 576 壓力角 ? ?20 齒厚 S 動比 i 頂高 *?根高 * **?輪系的精度范圍確定保證為 6級精度，齒型為直齒 ， 40選用 質 鋼 各 軸 直 徑 分 別 為1d =82 2d =64 d=48取雙臂整體式行星架結構 行星架厚度 ， b 為齒輪寬度； 行星架外徑 ? ??，材料為鑄鋼 經過對各部件的尺寸進行核算，能夠十分合理有效的滿安裝配合條件，本設計的結果是合理，合適的，在今后的設計中可以起到一定的借鑒。但是，本設計中還是有很多不足之處。例如：只對某些重要零件的表面精度做出了設計選擇，而且，本次設計基本是基于前人的設計基礎做出的選擇和發(fā)展，在創(chuàng)新和自主發(fā)展方面還有很大的不足，而且由于是第一次獨立自主的設計，設計過程中可能存在一些錯誤也是難免的，希望在今后能有所改進。 致謝 在本次 星減速器的設計過程中，了解到了做設計的每個過程和細節(jié)的要求，通過設計過程中對資料的查閱，對行星減速器的工作原理，結構，傳動方式的原理都有了一個更充分的了解和認識。并且整個設計過程中對機械裝置中各個主要零件，如錐齒輪，行星輪，傳動軸的參數設計有了基本的認識，該如何選取零件的材料，怎樣的結構尺寸能滿足設計的目的和要求，通過對資料的大量查閱，對材料的熟悉，選取不同的設計方案，通過不斷的嘗試和對問題的深入研究從而進一步的去結局設計中遇見的問題 ，更加深了我對機械裝置的 設計的形式，要求，設計思路和設計方案的確定選取有了整體了解。并且通過對裝配圖，零件圖的繪制，更鞏固了 圖的應用能力。通過本次對減速器的設計，讓我學到了很多機械方面的原理知識，對設計的重點問題的把握和設計思路的培養(yǎng)起到了巨大的作用，以及本次設計查閱了大量的資料，通過跟老師同學對問題的交流探討，對我在以后的工作和生活中的能力有了很好的培養(yǎng)和提高。 并在此再次的感謝本次設計中對我熱心，孜孜不倦指導的機械工程學院導師，沒有她對我的教導和幫助，我是不可能完成本次畢業(yè)設計的任務的。她對機械專業(yè)知識的卓越認識，對設 計流程的要求和設計重點的了解，以及機械教學方面的專業(yè)水平，是幫助我完成本次設計的最有力的知識援助。總之沒有她對我以上的幫助，就不會有這篇畢業(yè)設計論文的誕生。在此，謹再次的向她表示最衷心的感謝。 還有本次設計過程中和我一起討論設計方案，及各種零件設計的同學們，你們的幫助也是我完成設計重要的推力，特在此表示衷心的感謝。 第 7 頁（共 24 頁） 參考文獻 ［ 1］ 第二版（傳動設計卷 ） 機械工業(yè)出版社 ， 1985 ［ 2］ . 吳相憲 ， 王正為 ， 黃玉堂主編 北京 :中國礦業(yè)大學出版社 ， 1987 ［ 3］ . 濮良貴 ， 紀名剛主編 北京： 高等教育出版社 ， 1988 ［ 4］ . 王昆 ， 何小柏 北京： 高等教育出版社 ， 1997 ［ 5］ 修訂本 )炭工業(yè)出版社， 1990 ［ 6］ . 成大先主編 北京：化學工業(yè)出版社， 2002 ［ 7］ . 楊廷棟，周壽華主編 成都科技大學出版社 ， 1986 ［ 8］ . 孫桓，陳作模主編 北京：高等教育出版社， 2005 ［ 9］ 日本機械學會資料 會編 茹貞，趙清慧譯， 1984 ［ 10］ . 楊可榛，程光蘊主編 北京：高等教育出版社， 1999 ［ 11］ . 王忠茂主編 北京：機械工業(yè)出版社， 1992 ［ 12］ 漸開線齒輪行星傳動的設計與制造編委會 械工業(yè)出版社， 2002 ［ 13］ 張鎖懷