買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 星減速器的設計 摘 要 本文完成了對一級行星齒輪減速器的結構設計。該減速器具有較小的傳動比，而且，它具有結構緊湊、傳動效率高、外廓尺寸小和重量輕、承載能力大、運動平穩(wěn)、抗沖擊和震動的能力較強、噪聲低的特點，適用于化工、輕工業(yè)以及機器人等領域。 這些功用對于現代機械傳動的發(fā)展有著較重要的意義。 行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應用。然而，自 20 世紀 60 年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動進行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設計理論方面，還是在試制和應用實踐方面，均取得了較大的成 就 ,并獲得了許多的研究成果。近20 多年來，尤其是我國改革開放以來，隨著我國科學技術水平的進步和發(fā)展，我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達國家引進了大量先進的機械設備和技術，經過我國機械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時俱進，開拓創(chuàng)新地努力奮進，使我國的行星傳動技術有了迅速的發(fā)展。 齒輪傳動原理就是在一對互相嚙合的齒輪中，有一個齒輪作為主動輪，動力從它那里輸入，另一個齒輪作為從動輪，動力從它輸出。也有的齒輪僅作為中轉站，一邊與主動輪嚙合，另一邊與從動輪嚙合，動力從它那里通過，這種齒輪叫惰輪。 在包含行星齒輪的齒 輪系統(tǒng)中，情形就不同了。由于存在行星架，也就是說，可以有三條轉動軸允許動力輸入 /輸出，還可以用離合器或制動器之類的手段，在需要的時候限制其中一條軸的轉動，剩下兩條軸進行傳動，這樣一來，互相嚙合的齒輪之間的關系就可以有買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 多種組合。確定選用 2)型的行星傳動較為合理 。 我們簡要介紹了課題的背景以及齒輪減速器的研究現狀和發(fā)展趨勢，然后比較了各種傳動結構，從而確定了傳動的基本類型。論文主體部分是對傳動機構主要構件包括太陽輪、行星輪、內齒圈及行星架的設計計算，通過所給的輸入功率、傳動比、輸入轉速以及工況系數確定 齒輪減速器的大致結構之后，對其進行了整體結構的設計計算和主要零部件的強度校核計算。其中該減速器的設計與其他減速器的結構設計相比有三大特點：其一，為了使三個行星輪的載荷均勻分配，采用了齒式浮動機構，即太陽輪與高速軸通過齒式聯軸器將二者連接在一起，從而實現了太陽輪的浮動；其二，該減速器的箱體采用的是法蘭式箱體，上下箱體分別鑄造而成；其三，內齒圈與箱體采用分離式，通過螺栓和圓錐銷將其與上下箱體固定在一起。最后對整個設計過程進行了總結，基本上完成了對該減速器的整體結構設計。 關鍵詞： 行星齒輪 ; 傳動機構 ; 結構設計 ; 校核計算 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 a a it a in of of a of in it in 960s,to on of in or in a of 0 of of of of s a of to of of is in a of a as is as as of 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 it In a is to of is to by of or an of as a to a of A) of is of of is of of in by to nd to of of of of to a to a a ox be a of is of 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 目 錄 前 言 . 錯誤 !未定義書簽。 第一章 傳動方案的確定 . 1 計任務 . 1 星機構的類型選擇 . 1 定行星齒輪傳動類型 . 3 第二章 齒輪的設計計算 . 5 齒計算 . 5 定各齒輪的齒數 . 5 算中心距和模數 . 6 何尺寸計算 . 7 配條件驗算 . 10 接條件 . 10 心條件 . 10 裝條件 . 10 輪強度校核 . 12 動強度校核 . 12 動強度校核 . 17 第三章 軸的設計計算 . 22 星軸設計 . 22 軸的設計 . 24 入軸設計 . 24 出軸設計 . 25 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 結 論 . 28 謝 辭 . 29 參考文獻 . 30 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 緒論 本課題通過對行星齒輪減速器的結構設計，初步計算出各零件的 設計尺寸和裝配尺寸，并對涉及結果進行參數化分析，為行星齒輪減速器產品的開發(fā)和性能評價實現行星齒輪減速器規(guī)模化生產提供了參考和理論依據。通過本設計，要能弄懂該減速器的傳動原理，達到對所學知識的復習與鞏固，從而在以后的工作中能解決類似的問題。 行星齒輪傳動的效率作為評價器傳動性能優(yōu)劣的重要指標之一，國內外有許多學者對此進行了系統(tǒng)的研究。 如今 ，計算行星齒輪傳動效率的方法很多，國內外學者提出了許多有關行星齒輪傳動效率的計算方法，在 機械 設計計算中，較常用的計算方有 3 種：嚙合功率法、力偏移法、和傳動比法（克萊依涅斯法） ，其中以嚙合功率法的用途最為廣泛，此方法用來計算普通的 2 3K 型行星齒輪的效率十分方便。行星齒輪傳動 具備 結構緊湊、體積小、質量小、承載大 的 優(yōu)點。這些都是 因為 在其結構上 應 用了多個行星輪的傳動方式，充分 運 用了軸齒輪之間的空間，使用了多個行星輪分擔載荷，形成功率流，并 且 合理的采用內嚙合傳動，使其具備了上述的 很多 優(yōu)點。但是，這 僅僅是 最理想的情況，而在實際應用中，由于加工誤差和裝配誤差的存在，使得在 機械 傳動過程中各行星輪上的載荷分配不均勻，造成載荷集中在一個行星輪上的現象 發(fā)生 ，這樣 一來， 行星齒輪的優(yōu)越性就得不到 應有的 發(fā)揮，甚至不如普通的外傳動結構。所以，為了更好的發(fā)揮行星齒輪的優(yōu)越性，均載的問題就成了一個十分重要的課題。在結構 部分 ， 開始 人們只努力地提 升 齒輪加工 的 精度，使得行星齒輪的 裝配和制造 變得 尤為 困難。后來通過采取了對行星齒輪基本構件徑向不加限制的措施和其它可 以 自動調位的方法， 就是 采用各種機械式地均載機構，以達到各行星輪間載荷分布均勻的目的。其中 典型的幾種均載機構有基本構件浮動的均載機構、杠桿聯動均載機構和采用彈性件的均載機構 。 床工藝技術的發(fā)展， 帶動了 了機械傳動結構的發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設計中的 壓傳動 系統(tǒng) ，齒輪、帶 輪 、 帶鏈 的混合傳動，將成為變速箱設計中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設計中的 學術交流 ，將成為新型傳動產品發(fā)展的趨 下載文檔就送 紙全套 14951605 或 1304139763 勢。隨著我 們 國 家 航 空 、 航天 、 電子 、 機械 、能源及核工業(yè)方面的快速發(fā)展和工業(yè)機器人等 一系列產品 在各工業(yè)部門的應用，我國在諧波傳動技術應用方面已取得 很好的 成績。同時，隨著 我 國高新技術及信息產業(yè)的發(fā)展，對諧波傳動技術產品的需求會更加突出。減速器和齒輪的設計與制造技術的發(fā)展，在一定程度上標志著一個國家的工業(yè)水平， 所以 ，開拓和發(fā)展 齒輪技術 和 減速器 在我國有廣闊的前景。 論文的基本內容： （ 1）選 擇傳動方案。傳動方案的確定包括傳動比的確定和傳動類型的確定。 （ 2）設計計算及校核。傳動結構的設計計算，都大致包括：選擇傳動方案、傳動零件齒輪的設計計算與校核、軸的設計計算與校核、軸承的選型與壽命計算、鍵的選擇與強度計算、箱體的設計、潤滑與密封的選擇等。 在對行星齒輪減速器的結構進行深入分析的基礎上，依據給定的減速器設計的主要參數，通過 圖軟件建立行星齒輪減速器各零件的二維平面圖，繪制出減速器的總裝圖對其進行分析。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章傳動方向的確定 1 第一章 傳動方案的確定 計任務 設計一個行星齒輪傳動減速器。 原 始條件和數據： 傳動比 i=11，功率 p=入轉速 N=1500 等沖擊。使用壽命 8年，每天工作 16 小時。且要求該齒輪傳動結構緊湊、外廓尺寸較小。 星機構的類型選擇 表 1出了常用行星齒輪傳動的型式及特點： 表 1 常用行星齒輪傳動的傳動類型及其特點 傳動 形式 簡圖 性能參數 特點 傳動比 效率 最大功率/) 負號機構） 限 效率高，體積小，重量輕，結構簡單，制造方便，傳遞公路范圍大，軸向尺寸小，可用于各個工作條件，在機械傳動中應用最廣。單級傳動比范圍較小，耳機和三級傳動均廣泛應用 2 機構） 150推薦 721 效率高，徑向尺寸比小，傳動比范圍較 大，可用于各種工作條件。但雙聯行星齒輪制造、安裝較復雜，故 | 7 時不宜采用 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章傳動方向的確定 2 2 機構） 推薦值： 830 效率較低， 40 傳動比打，效率較低，適用于短期工作傳動。當行星架 X 從動時，傳動比 |i |大于某一值后，機構將發(fā)生自鎖 2 機構） 千 | =時，效率可達 .7，i 5 以后 i |增加徒降 20 傳動比范圍大，但外形尺寸及重量較大，效率很低，制造困難，一般不用與動力傳動。運動精度低也不用于分度機構。當行星架 X 從動時， |i |從某一數值起會發(fā)生自鎖。常用作差速器；其 傳 動 比 取 值 為，最佳值為2，此時效率可達 ）型（ 3Z） 小功率傳動 500；推薦：20100 加而下降 短期工作 120，長期 工 作 10 結構緊湊，體積小，傳動比范圍大，但效率低于 ，工藝性差，適用于中小功率功率或短期工作。若中心輪 | i |大于某一數值時會發(fā)生自鎖 ）型（ 3Z） 60500 推薦：64300 加而下降 短期工作 120，長期 工 作 10 結構更緊湊，制造，安裝比上列 型傳動方便。由于采用單齒圈行星輪，需角度變?yōu)椴拍軡M足同心條 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章傳動方向的確定 3 件。效率較低，宜用于短期工作。傳動自鎖情況同上 定行星齒輪傳動類型 根據設計要求：連續(xù)運轉、傳動比小、結構緊湊和外廓尺寸較小。根據表 12)型效率高，體積小，機構簡單，制造方便。適用于任何工況下的大小功率的傳動，且廣泛地應用于動力及輔助傳動中，工 作制度不限。本設計選用 2)型行星傳動較合理，其傳動簡圖如圖 1示。 其中 a 為中心輪， b 和 c 為內齒輪， x 為轉臂。 圖 1 減速器設計方案（單級 2)型行星齒輪傳動） 擬定的設計方案如下圖： 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章傳動方向的確定 4 圖 2 減速器整體裝配圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 5 第二章 齒輪的設計計算 齒計算 定各齒輪的齒數 據 2)型行星傳動的傳動比參考文獻 1）公式（ 22-）可求得內齒輪 b 和行星 輪 c 的齒數考慮到行星齒輪傳動的外廓尺寸較小，故選擇中心輪 a 的齒數7 和行星輪。 根據內齒輪 1( 12 1 7 017111 對內齒輪齒數進行圓整，同時考慮到安裝條件，取 169時實際的 p 值與給定的 p 值稍有變化，但是必須控制在其傳動比誤差的范圍內。 實際傳動比為 22 其傳動比誤差 pp i 由于外嚙合采用角度變位的傳動，行星輪 c 的齒數 按如下公式計算，即 2 32 762 17169 在考慮到安裝條件為 932 （整數） 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 6 算中心距和模數 1. 齒輪材料、熱處理工藝及制造工藝的選定 太陽輪和行星輪材料為 20面滲碳淬火處理，表面硬度為 57 61 試驗齒輪齒面接觸疲 勞極限 =1591 試驗齒輪齒根彎曲疲勞極限太陽輪 =485 行星輪 =485 對稱載荷 )。齒形為漸開線直齒。最終加工為磨齒，精度為 6 級。 內齒圈材料為 38化處理，表面硬度為 973 試驗齒輪的接觸疲勞極限 =1282齒輪的彎曲疲勞極限 =370形的終加工為插齒，精度為 7 級。 2. 減速器的名義輸出轉速 2n 由 21 42 得 m 1150012 = r 3. 載荷不均衡系數 采用太陽輪浮動的均載機構，取 H 4. 齒輪模數 m 和中心距 a 首先計算太陽輪分度圓直徑： 132 l i P Ha t k k k 52 式中： u齒數 比為 使用系數為 式系數為 768； 合系數為 2； 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 7 1T 太陽輪單個齒傳遞的轉矩。 549 9 0 03 4 9 其中 高速級行星齒輪傳動效率，取 =d齒寬系數暫取.5 =1450入 3l i 62 3 21 1 . 5 1 . 2 5 1 . 1 5 1 . 6 (1 . 7 6 1 )768 0 . 5 1 5 9 1 1 . 7 6 =模數 取 m= =取 35a 齒寬 15b 何尺寸計算 1. 計算變位系數 (1) 動 嚙合角 939 69 陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 8 所以 543920 位系數和2 t =（ 17+30） 20ta 0543920 = 2 選擇變位系數線圖 中心距變動系數 y m 72 齒頂降低系數 y 1 . 1 4 1 0 . 1 7 0 . 9 7 4y x y 分配邊位系數： 分配邊位系數： 根據線圖法，通過查找線圖 2到邊位系數 549.0 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 9 則 5 9 9 ac (2) 動 由于內嚙合的兩個齒輪采用的是高度變位齒輪，所以有 0 bc 從而 cb 且 0y 0y 2. 幾何尺寸計算結果 對于單級的 2)型的行星齒輪傳動按公式進行幾何尺寸的 計算，各齒輪副的計算結果如下表： 表 3齒輪副的幾何尺寸的計算結果 項目 計算公式 輪副 輪副 分度圓直徑 d 111 222 1 1 . 5 1 7 2 5 . 5d 2 1 0 4 5d 1501 d 2 1 . 5 1 6 9 2 5 3 . 5d 基圓直徑bddd b dd b 211 外嚙合 )(211 )(222 內嚙合 )(2 *11 )(222 齒根圓直徑)(2 *11 )(2 *22 內嚙合 )(2 *11 )(222 注：齒頂高系數：太陽輪、行星輪 1齒輪 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 10 頂隙系數：內齒輪 c 配條件驗算 對于所設計的單級 2)型的行星齒輪傳動應滿足如下裝配條件 接條件 按公式驗算其鄰接條件，即 2 s i na c a c n已知行星輪 c 的齒頂圓的直徑 3得 滿足鄰接條件 心條件 按公式對于角變位有 c o s c o sa c b ca c b cz z z z 已知 17 543925 201 7 3 0 7 9 3 0c o s 2 0 3 9 5 4 c o s 2 0 滿足同心條件 裝條件 按公式驗證其安裝條件，即得 )(整數Cn 82 將 17323 7917 滿足安裝條件 嚙合要素的驗算 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 11 1. 動端面重合度a（ 1）頂圓齒形曲率半徑a22 )2()2( 92 太陽輪 221 )a =行星輪 222 )2 9 5 0()2 5 1 4( a =（ 2）端 面嚙合長度s i n )a a a 式中 “ ”號正號為外嚙合，負號為內嚙合； 面節(jié)圓嚙合角。 直齒輪 ta= 543925 則 i 24 1 （ 3）端面重合度20c c c . 端面重合度a（ 1）頂圓齒形曲率半徑a22 )2()2( 102 行星輪 1a 由上面計算得，1a=內齒輪 222 )1()1( a=（ 2）端面嚙合長度21 s in 112 = 20s 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 12 =（ 3）端面重合度 )c o s/(c o = =輪強度校核 動強度校核 本節(jié)僅列出相嚙合的小齒輪 (太陽輪 )的強度計算過程，大齒輪 (行星輪 )的計算方法相同，從略。 1確定計算載荷 名義轉矩 T =m 名義圓周力 tF=d 5 N=8868N 2應力循環(huán)次數0 次 = 次 an= Ha = =式中 陽輪相對于行星架的轉速 ( t壽命期內要求傳動的總運轉時間 (h) t=10a 2320 =70400h 3. 確定強度計算中的各種系數 1)使用系數 取 1. 25 2)動負荷系數 171200得 )速度系數 v = =1591 得 )粗糙度系數 因 1200 齒面 6 m =9.6 m 查得 )工作硬化系數陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 16 因大小齒輪均為硬齒面，且齒面 9.6 m 6 m ， 由圖 5)尺寸系數 查得 0許用接觸應力 = 172 =1591 15921接觸強度安全系數 =8021592=2確定計算許用彎曲應力 時的各種系數 l)試驗齒輪的應力修正系數)壽命系數因 ，查得)相對齒根圓角敏感系數得 )齒根表面狀況系數= 根 6 m = 37. 8 m ) 5)尺寸系數 可按下式計算 =3許用彎曲應力 = TY 182 =485 745 4彎曲強度安全系數 =143745= 192 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 17 動強度校核 本節(jié)僅列出相嚙合的大齒輪 (內齒輪 )的強度計算過程，小齒輪 (行星輪 )的計算方法相同，從略。 齒輪強度驗算按第 5 章中的有關公式和圖表進行。 1名義切向力868N 2應力循環(huán)次數 0 =60 次 =109 次 202 式中 陽輪相對于行星架的轉速 ( ) 212 3確定強度計算中的各種系數 1)使用系數 取 1. 25 2)動負荷系數 v =60=1 0 0 060 13 9 51 4 1 查得（ 7 級精度 )： . 068 3)齒向載荷分布系數 KH， K5 (5KH= 1+(222 KF=1+(232 式中 計算接觸強度時運轉初期 (未經跑合 )的齒向載荷分布系數，查得 = d= 計算接觸強度時的跑合影響系數，查得 v =450)； 計算彎曲強度時運轉初期 (未經跑合 )的齒向載荷分布系數，由圖 5陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 18 查得 K 0F = 算彎曲強度時的跑合影響系數，由圖 5得 v = 450)； 均載系數有關的系數， 均載系數有關的系數， KH= 1+( F=1+( )齒間載荷分布系數 K H 、 K F 因 精度 7 級，非硬齒面直齒輪由表 5得 KH=KF=)節(jié)點區(qū)域系數 查圖 5按下式計算 2 = 20= 242 式中 直齒輪b= 0 t 端面節(jié)圓嚙合角 直齒輪 t=20 t端面壓力角 直齒輪t= =20 6)彈性系數 查得 鋼一鋼 ) 7)載荷作用齒頂時的齒形系數 )載荷作用齒頂時的應力修正系數 )重合度系數 z， Y 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 19 z=34 a =Y=a0)螺旋角系數 Z， Y可按下式計算 因 =0， z= 得 z=1 Y= 1 120所以 z=1， Y=1 4齒數比 u=079= 252 5計算接觸應力的基本值0H0H= H 1 262 =1接觸應力 H H = 0H 272 =11 =401彎曲應力的基本值0F0F= 6 8 =齒根彎曲應力 F F = 0F v K F K F =1=確定計算許用接觸應力 時的各種系數 l)壽命系數 L = 109，查得 2)潤滑系數 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章齒輪的設計計算 20 因 220 240 和 =1282得 1 3