基于Creo的NGW型行星齒輪減速器設(shè)計(jì)摘要伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和工業(yè)化的迅速進(jìn)步，對(duì)于行星齒輪減速器的研究更是快速的在我國發(fā)展起來，對(duì)于行星齒輪的傳動(dòng)比早在上個(gè)世紀(jì)的60年代就已經(jīng)進(jìn)入研究階段，并且在70年的時(shí)候就制定了關(guān)于NGW型號(hào)的行星齒輪減速器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于行星齒輪的減速器中的傳動(dòng)工作原理就是：通過電機(jī)的工作帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，由于齒輪之間的相互嚙合，在帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于內(nèi)齒圈是固定的就會(huì)使得行星架進(jìn)行一個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)，換而言之就是行星輪不光會(huì)自傳而且會(huì)公轉(zhuǎn)。首先通過查閱相關(guān)書籍與文獻(xiàn)去了解行星齒輪減速器的具體工作原理以及設(shè)計(jì)思路從而確定出需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。然后通過對(duì)于的相關(guān)書籍去確定出行星齒輪減速器的整體設(shè)計(jì)方案，分析出其中的傳動(dòng)方案。最后基于于三維軟件Creo對(duì)行星輪減速器進(jìn)行三維建模，其中包括對(duì)各個(gè)零部件的實(shí)體建模然后在進(jìn)行系統(tǒng)的裝配，之后在通過在Creo中對(duì)行星齒輪減速器的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。該設(shè)計(jì)是基于在三維建模軟件Creo下的行星齒輪減速器的三維建模與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。第一步確定好設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)方案和大致綱要，第二步過對(duì)各個(gè)零件中的尺寸大小進(jìn)行計(jì)算，最后通過Creo三維建模軟件進(jìn)行一個(gè)虛擬的裝配，并通過其中的機(jī)構(gòu)模塊去完成行星齒輪減速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。關(guān)鍵詞：Creo軟件；行星齒輪減速器；運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真目錄51661緒論 6169771.1研究目的及意義 6152031.2國內(nèi)外的研究狀況及其發(fā)展方向 7123961.3論文的主要研究內(nèi)容 7124202行星輪減速器方案確定 9212042.1機(jī)構(gòu)簡圖的確定 99042.2行星減速器的傳動(dòng)形式 9276962.3NGW型行星減速器的結(jié)構(gòu)組成 10155872.4行星輪系中各輪齒數(shù)的確定 10312273NGW型行星減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1219323.1電動(dòng)機(jī)的選型 12227803.2傳動(dòng)的分配 12236093.3齒輪計(jì)算以及校核 12312393.3.1配齒數(shù) 12162503.3.2初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) 1346693.3.3模數(shù) 15290733.3.4齒輪疲勞強(qiáng)度校核 16189253.4軸的計(jì)算以及校核 2197933.4.1輸出軸 21183593.4.2輸入軸 23194393.5行星架與軸承的設(shè)計(jì) 2486203.5.1行星架設(shè)計(jì) 24257853.5.2軸承的設(shè)計(jì) 25195763.6聯(lián)軸器 28188113.7潤滑與密封 2884134CREO的建模與運(yùn)動(dòng)仿真 30117454.1建模軟件的介紹 3046184.2行星齒輪機(jī)構(gòu)的建模 30137944.2.1對(duì)行星齒輪的建模 30172924.2.2其它零部件的建模 32123954.3行星齒輪機(jī)構(gòu)的虛擬裝配 34255814.4減速機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真 36266184.4.1仿真步驟 3664704.4.2運(yùn)動(dòng)分析的目的以及方法 37167624.4.3運(yùn)動(dòng)的生成 37305324.4.4運(yùn)動(dòng)分析 3825253總結(jié)與展望 4029299參考文獻(xiàn) 411緒論1.1研究目的及意義減速器的功能是在于降低輸入的轉(zhuǎn)速然后可以得到一個(gè)相對(duì)較大的扭矩，同時(shí)他也是機(jī)械工業(yè)里面非常重要的核心零部件，伴隨著《中國制造2025》該項(xiàng)計(jì)劃的不斷發(fā)展進(jìn)化，中國對(duì)于制造領(lǐng)域的要求也是越來越高，對(duì)于行業(yè)的競爭水平也是越來越激烈，隨著現(xiàn)在人類進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能化時(shí)代，對(duì)于將機(jī)械領(lǐng)域與智能化相關(guān)聯(lián)已經(jīng)成為了中國乃至全球都關(guān)注的熱點(diǎn)話題，而對(duì)于中國而言如何在機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)超車就成為了現(xiàn)在機(jī)械人需要十分關(guān)注的問題，我國對(duì)于機(jī)械行業(yè)中的自主化，產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展就要求我們必須快速的提高該領(lǐng)域的知識(shí)能力以及制造能力，讓機(jī)械發(fā)展的一些關(guān)鍵技術(shù)不在受限于他人[1]。行星齒輪減速器在我國各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，大多在運(yùn)輸行業(yè)，工程機(jī)械行業(yè)，石油行業(yè)，以及冶金行業(yè)等被廣泛的應(yīng)用。針對(duì)于行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效的去了解減速器中的主要工作原理以及去掌握相關(guān)的計(jì)算方法，同時(shí)為后期進(jìn)行該領(lǐng)域的專業(yè)技能掌握基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)本文通過使用相應(yīng)的三維建模軟件可以很有效的去掌握軟件設(shè)計(jì)過程中的各種技巧，可以通過本課題去掌握三維模型的快速建模[2]。對(duì)于目前我國在行星齒輪減速器的研究已經(jīng)十分的豐富，下圖1-1所展示的是行星齒輪減速器的整體示意圖，針對(duì)于基于Creo三維軟件系統(tǒng)的去學(xué)習(xí)行星齒輪減速器內(nèi)部機(jī)構(gòu)以及各個(gè)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算、選型是現(xiàn)在對(duì)于工科學(xué)生必須具備的理論基礎(chǔ)知識(shí)，而對(duì)于學(xué)習(xí)三維建模軟件的學(xué)習(xí)也是非常重要的，為后期的工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)以及對(duì)于學(xué)生畢業(yè)后的工作能力也是一個(gè)非常重要的幫助，那么對(duì)于使用三維建模軟件去獨(dú)立完成行星齒輪減速器的零部件建模以及整體三維模型的虛擬裝配是現(xiàn)在工科學(xué)生必須要掌握的基本技能以及學(xué)習(xí)能力，幫我筆者更好的去理解和學(xué)習(xí)該領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。圖1-1示意圖1.2國內(nèi)外的研究狀況及其發(fā)展方向國內(nèi)對(duì)于行星齒輪的傳動(dòng)比早在上個(gè)世紀(jì)的60年代就已經(jīng)進(jìn)入研究階段，并且在70年的時(shí)候就制定了關(guān)于NGW型號(hào)的行星齒輪減速器的行業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB1799-1976，首批生產(chǎn)出來的行星齒輪減速器大多運(yùn)行效果良好，而且大多都是應(yīng)用的大功率行業(yè)領(lǐng)域，例如有針對(duì)列車的汽輪機(jī)、對(duì)于制氧的壓縮機(jī)等領(lǐng)域并且隨著時(shí)間的推移行星齒輪減速器以及能夠在多個(gè)領(lǐng)域試用，并且取得了非常好的效果[3-5]。全球很多發(fā)達(dá)國家都非常重視所使用的行星齒輪在各個(gè)領(lǐng)域的使用，生產(chǎn)和研究，結(jié)構(gòu)化，流體驅(qū)動(dòng)，通訊，操縱，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和速度，此外，還開發(fā)了新的傳動(dòng)器，例如行星齒輪箱破裂，變速箱和齒輪箱中的微型齒輪箱[6-7]。世界上各個(gè)工業(yè)化國家都處于工業(yè)時(shí)代，信息時(shí)代即將進(jìn)入一個(gè)行星加速發(fā)展的時(shí)代，齒輪箱領(lǐng)域的技術(shù)也在逐漸增加，盡管兩者之間存在明顯的差距。我們的發(fā)展水平以及世界水平是存在一定的差距的，我國通過對(duì)于國外的先進(jìn)技術(shù)和領(lǐng)先設(shè)備進(jìn)行利用，從而補(bǔ)足我國的工業(yè)不足[8]。1.3論文的主要研究內(nèi)容該設(shè)計(jì)是基于在三維建模軟件Creo下的行星齒輪減速器的三維建模與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。第一步確定好設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)方案和大致綱要，第二步過對(duì)各個(gè)零件中的尺寸大小進(jìn)行計(jì)算，最后通過Creo三維建模軟件進(jìn)行一個(gè)虛擬的裝配，并通過其中的機(jī)構(gòu)模塊去完成行星齒輪減速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。該設(shè)計(jì)按照以下幾個(gè)步驟開展：（1）通過查閱相關(guān)書籍與文獻(xiàn)去了解行星齒輪減速器的具體工作原理以及設(shè)計(jì)思路從而確定出需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。（2）通過對(duì)于的相關(guān)書籍去確定出行星齒輪減速器的整體設(shè)計(jì)方案，分析出其中的傳動(dòng)方案，在通過理論計(jì)算的方式去對(duì)齒輪數(shù)、模數(shù)、軸、架等關(guān)鍵零件參數(shù)進(jìn)行計(jì)算確定，并且對(duì)于其中的接觸應(yīng)力以及彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核從而判斷出設(shè)計(jì)的合理性和安全性（3）基于三維軟件Creo對(duì)行星輪減速器進(jìn)行三維建模，其中包括對(duì)各個(gè)零部件的實(shí)體建模然后在進(jìn)行系統(tǒng)的裝配，之后在通過在Creo中對(duì)行星齒輪減速器的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。2行星輪減速器方案確定2.1機(jī)構(gòu)簡圖的確定本文對(duì)于行星減速器的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)為5.4，故此即將選定為一級(jí)的行星傳動(dòng)系統(tǒng)出于對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的承載能力以及尺寸要求的前提下，確定為3，那么通過計(jì)算可以知道系統(tǒng)自由度為W=3*3-2*3-2=12.2行星減速器的傳動(dòng)形式基于牛河方式可以將很多傳動(dòng)形式進(jìn)行分類，現(xiàn)在主流的有N、NGWN、ZUWGW、WW、以及NGW型等等，那么其中N代表的是內(nèi)嚙合，W代表的是外嚙合，對(duì)于ZU代表的是錐齒輪，而對(duì)于G而言的話則是公用齒輪，下圖所展示的是各種不同的傳動(dòng)形式NGW型NW型NN型NW型圖2-1不同傳動(dòng)形式2.3NGW型行星減速器的結(jié)構(gòu)組成通過比較不同周轉(zhuǎn)輪系的型號(hào)，本次設(shè)計(jì)采用的是NGW行星輪系，它是由內(nèi)外齒輪嚙合并且公用行星輪組合而成的，其相應(yīng)的工作原理就在通過電動(dòng)機(jī)去帶動(dòng)高速軸旋轉(zhuǎn)，然后在導(dǎo)致太陽輪進(jìn)行回轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其中的內(nèi)齒圈是不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，這樣就是保證行星架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并且行星架不光可以自轉(zhuǎn)也可以公轉(zhuǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)就在于設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)非常的簡單，尺寸大小合適，工作效率高。2.4行星輪系中各輪齒數(shù)的確定由于進(jìn)行各輪齒數(shù)確定的時(shí)候需要滿足多個(gè)要求，接下來通過下圖去相應(yīng)的闡述齒數(shù)確定的過程：圖2-2行星輪圖假設(shè)：太陽輪1齒數(shù)為；分度圓半徑為；行星輪2齒數(shù)為；分度圓半徑為；內(nèi)齒圈3齒輪為；分度圓半徑為。（1）傳動(dòng)比通過機(jī)械相關(guān)知識(shí)可知，因，故（2）保證滿足同心條件回轉(zhuǎn)軸線需要在同一條線上，所有必需要滿足：如果在設(shè)計(jì)的時(shí)候選用的是標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒齒輪傳動(dòng)的時(shí)候，之前的公式就轉(zhuǎn)變?yōu)椋夯蛘撸?）保證滿足鄰接條件標(biāo)準(zhǔn)的齒輪傳動(dòng)：其中：m是模數(shù)，是齒頂高系數(shù)。

3NGW型行星減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1電動(dòng)機(jī)的選型通過對(duì)于減速器進(jìn)行工作的工作效率進(jìn)行參考，本論文對(duì)于電動(dòng)機(jī)的選型認(rèn)定為了YB2S-6型號(hào)，它的相關(guān)參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速為960r/min；工作效率為83%；對(duì)于功率的話則為3KW圖3-1機(jī)構(gòu)簡圖設(shè)計(jì)通過理論計(jì)算，可以對(duì)于該論文中行星齒輪減速器相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算并且每一級(jí)的齒輪都是按照相同的處理工藝以及材料進(jìn)行設(shè)計(jì)的，精度為六級(jí)。3.2傳動(dòng)的分配總傳動(dòng)比為5.4；功率為3KW；每天工作為12小時(shí)；工作時(shí)間為15年3.3齒輪計(jì)算以及校核3.3.1配齒數(shù)對(duì)于太陽輪配齒數(shù)是為20；行星輪的相對(duì)應(yīng)配齒數(shù)是為34；而對(duì)于內(nèi)齒輪的配齒數(shù)為88；那么傳動(dòng)比為初步計(jì)算齒輪主要參數(shù)1.選擇齒輪相關(guān)材料選用的都是軟齒面，并且通過查書確定的方案如下，對(duì)于大小齒輪均采用45號(hào)鋼，但是對(duì)于大齒輪使用正火處理加工工藝它的硬度是為190HBS，而對(duì)于小齒輪而言使用的工藝是通過調(diào)質(zhì)處理來進(jìn)行的并且它的硬度為236HBS精度等級(jí)初選：八級(jí)精度。2.設(shè)計(jì)齒輪選定的相關(guān)齒面是為軟齒面，因?yàn)樗某休d能力與其接觸疲勞應(yīng)力是有聯(lián)系的，參考公式如下：參照書本式中：K取1.5。接觸疲勞許用應(yīng)力:（1）接觸疲勞極限應(yīng)力:極限應(yīng)力是=600MPa，=560MPa（2）壽命系數(shù)th=48000hN1=1.344×109（3）疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力：（4）齒寬系數(shù)因?yàn)辇X寬系數(shù)范圍是0.8到1.1之間，所以選取。（5）小齒輪直徑因?yàn)椋杂邢路焦剑海?）圓周速度由于v1<2m/s，故選用九級(jí)精度。輸入功率=對(duì)于太陽輪分析T==太陽輪的直徑設(shè)計(jì)如下,并且相關(guān)系數(shù)表3-4有關(guān)系數(shù)代號(hào)名稱說明取值KA使用系數(shù)查書【5】表6-5，輕微沖擊1.25KHP行星輪間載荷分配不均系數(shù)查書【5】表7-2行星架浮動(dòng)，6級(jí)精度1.20KHE綜合系數(shù)np=3，高精度，硬齒面1.80φd齒寬系數(shù)查書【5】表6-模數(shù)取和最小的數(shù)值=為293.25N/mm模數(shù)：（，）齒頂高齒根高全齒高結(jié)果匯總至于表3-5表3-5基本幾何尺寸齒輪齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬太陽輪20505543.7534行星輪34859078.7534內(nèi)齒輪88220225213.75343.3.4齒輪疲勞強(qiáng)度校核（1）外嚙合通過理論結(jié)算的取值結(jié)果參照下表3-7表3-7相關(guān)參數(shù)表代號(hào)名稱說明取值使用系數(shù)按中等沖擊查書表6-51.25動(dòng)載系數(shù)6級(jí)精度，查書圖6-5b1.01齒向載荷分布系數(shù)查書圖6-7（a）（b）（c）得=0.311.065齒間載荷分布系數(shù)查書表6-9，六級(jí)精度1行星輪間載荷分布系數(shù)行星架浮動(dòng)，查書表7-21.20節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查書表6-92.5彈性系數(shù)查書表6-17189.8重合度系數(shù)查書6-10得，0.90螺旋角系數(shù)直齒，=01分度圓上切向力685.7Nb工作齒寬17u齒數(shù)比1.526壽命系數(shù)按工作15年，每年工作300天，每天12小時(shí)計(jì)算，按書圖6-18HRC=60，v=0.957，查書表8-101潤滑油系數(shù)查書圖6-171.03速度系數(shù)查書圖6-20，0.95粗超度最小安全系數(shù)查書圖6-211.01工作硬化系數(shù)內(nèi)齒輪均為硬齒面，查書圖6-221尺寸系數(shù)查書表6-151最小安全系數(shù)按高可靠度，查書表6-221.25/=，所以符合強(qiáng)度要求彎曲的疲勞強(qiáng)度結(jié)果以及各項(xiàng)參數(shù)參考下表3-8代號(hào)名稱說明取值齒向載荷分布系數(shù)1.054齒間載荷分布系數(shù)1行星輪載荷分布系數(shù)按[5]式7-431.3太陽輪齒形分配系數(shù)x=0，z=19，查[5]6-252.84行星輪齒形分布系數(shù)x=0，，查[5]圖6-252.54太陽輪應(yīng)力修正系數(shù)查[5]圖6-271.57太陽輪應(yīng)力修正系數(shù)查[5]圖6-271.72重合度系數(shù)查[5]式6-40，0.72彎曲壽命能夠系數(shù)N>31試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)按所給區(qū)域圖取2太陽輪齒根圓角敏感系數(shù)查[5]圖6-350.96行星齒輪齒根圓角敏感系數(shù)查[5]圖6-350.97齒根表面形狀系數(shù)，查[5]圖6-351.045最小安全系數(shù)按高可靠度，查[5]表6-81.6表3-8相關(guān)參數(shù)表=1\*GB3①太陽輪==Y=<符合強(qiáng)度條件=2\*GB3②行星輪=../bm=103.79N/mm=./===故<符合強(qiáng)度條件（2）內(nèi)嚙合=1\*GB3①齒輪外嚙合取值，=0.87，=1.03，=0.97，=1.11=Z=mm故<=2\*GB3②齒根取值如下：，，=0.683=1.02=1.045====./=故<符合強(qiáng)度條件3.4軸的計(jì)算以及校核3.4.1輸出軸（1）功率（2）齒輪上方的力本次設(shè)計(jì)軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理得聯(lián)軸器查書中表，取，則（3）計(jì)算軸上方的載荷圖3-2分析圖3，C處，N總彎矩：<安全3.4.2輸入軸（1）功率、轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速=2.465kw，=960r/min，=8.413N.m（2）力（3）最小直徑材料為40Cr并且通過調(diào)質(zhì)處理方式（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.滾動(dòng)軸承的壽命校核（1）比值<e（2）動(dòng)載荷=1.2=1818.924N（3）檢驗(yàn)，>滿足壽命要求。3.5行星架與軸承的設(shè)計(jì)3.5.1行星架設(shè)計(jì)由于單臂式行星架有很多優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單，可容納較多的行星輪，因此在本次論文設(shè)計(jì)中采用單臂式行星架。軸與孔之見采用過盈配合（），用溫差裝配，配合長度為1.5d-2.5d范圍內(nèi)取，取配合長度為20mm。取左端與齒輪軸配合長度為20mm,孔與軸之間采用間隙配合。3.5.2軸承的設(shè)計(jì)1.高速軸校核（1）本次對(duì)于軸承的選定視為30307，并且對(duì)于這種軸承它的動(dòng)載荷是在75200N同時(shí)它的相關(guān)額定的靜載荷是在82500N（2）徑向載荷（3）軸向力（4）當(dāng)量動(dòng)載荷軸承1軸承2（5）壽命滿足相關(guān)的要求2.低速軸軸承的校核（1）本次對(duì)于軸承的選定視為30307，并且對(duì)于這種軸承它的動(dòng)載荷是在59KN同時(shí)它的相關(guān)額定的靜載荷是在63KN（2）徑向載荷（3）軸向力（4）當(dāng)量動(dòng)載荷軸承1軸承2（5）壽命滿足相關(guān)要求3.6聯(lián)軸器，本文采用的聯(lián)軸器的型號(hào)是為HL1，并且這款聯(lián)軸器它的公稱轉(zhuǎn)矩為160KN.mm；孔徑為24毫米3.7潤滑與密封①齒輪的潤滑通過使用浸油進(jìn)行齒輪的潤滑作用，并且設(shè)定相關(guān)的浸油高度為齒高度，但是不能夠小于10毫米②滾動(dòng)軸承的潤滑因?yàn)闈L動(dòng)軸承的相關(guān)周向速度為1m/s且小于2m/s，所以對(duì)于滾動(dòng)軸承的潤滑可以通過向軸承內(nèi)部填充油脂來進(jìn)行潤滑③潤滑油的選擇對(duì)于潤滑油的選擇可以參照對(duì)于齒輪的潤滑油選中工業(yè)中常用的普通潤滑油，而對(duì)于軸承的潤滑油可以選為鈣基潤滑脂。PAGE664CREO的建模與運(yùn)動(dòng)仿真4.1建模軟件的介紹對(duì)于現(xiàn)在在我國軟件建模市場上面的三維建模軟件有：SolidWorks、Pro/E、Creo、UG、CAXA等一系列商業(yè)化軟件，并且每個(gè)產(chǎn)品都有自己的獨(dú)特發(fā)展歷史和優(yōu)異的特點(diǎn)，并且在設(shè)計(jì)、模塊、操作以及二次開發(fā)的產(chǎn)品中都有各自的有優(yōu)點(diǎn)，并且Creo、SolidWorks、UG已經(jīng)以其自身的強(qiáng)大功能和簡介方便的用戶操作界面在我國的三維建模市場取得了自己的一席之地。本次設(shè)計(jì)首先通過Creo三維建模軟件對(duì)零部件的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維模型的建立，然后通過理論的齒輪裝配知識(shí)在該軟件中時(shí)間對(duì)整體模型的虛擬裝配，之后添加伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力源的定義然后對(duì)行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方面的仿真模擬。對(duì)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。4.2行星齒輪機(jī)構(gòu)的建模4.2.1對(duì)行星齒輪的建模對(duì)于該次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的行星齒輪減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，因?yàn)樗峭ㄟ^內(nèi)部的齒輪進(jìn)行相互的嚙合來達(dá)到對(duì)于動(dòng)力的傳遞，所以對(duì)于齒輪的設(shè)計(jì)而言來說是非常的重要的，所以在進(jìn)行齒輪的建模時(shí)候是漸開線是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。齒輪的輪廓是由漸開線、齒根圓。過度曲線以及齒頂圓相互組合而成的，由于它們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)候的尺寸以及連接的曲線是斷開的，那么就要求在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要對(duì)這些連接在一起的曲線進(jìn)行相應(yīng)的組合，那么對(duì)于設(shè)計(jì)時(shí)候的漸開線就是會(huì)與齒輪模數(shù)m、變位系數(shù)x、齒數(shù)z來相互決定的，并且他們之間是獨(dú)立的變量參數(shù)，所以在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該將m、x、z來做為進(jìn)行傳動(dòng)的尺寸。并且對(duì)于該行星齒輪的零部件尺寸可以參考下述進(jìn)行參數(shù)化建模。圖4-1漸開線生成圖分度圓半徑齒根圓半徑齒頂圓半徑齒根過渡圓角半徑式中m為模數(shù)；z是齒數(shù)；α是齒形角；是齒頂高系數(shù)，（正常齒取1.0，短齒取0.8）;是頂隙系數(shù)，（正常齒為0.25，短齒為0.3）；x是變位系數(shù)；是齒頂高變動(dòng)系數(shù)；分度圓上展角tan首先現(xiàn)在y軸認(rèn)定為起點(diǎn)然后繪制漸開線，此時(shí)的漸開線的鏡像夾角是為1/2齒厚的夾角。然后將參考坐標(biāo)進(jìn)行一個(gè)tanα-α+的旋轉(zhuǎn)，在通過以y軸為中心進(jìn)行鏡像，完成這一步的時(shí)候，就實(shí)現(xiàn)的漸開線的繪制，然后將繪制完成的漸開線和齒根圓以及齒頂圓間的相交點(diǎn)進(jìn)行修剪操作，然后在他們上繪制出于漸近線的交點(diǎn)的圓弧，形成一個(gè)封閉區(qū)域，在通過拉伸操作就可以完成齒輪齒的繪制，在通過陣列操作就可以均勻的分布在圓上，完成一個(gè)齒輪的三維模型建模，如下圖所示：圖4-2齒輪4.2.2其它零部件的建模對(duì)于行星齒輪減速器中的其他零部件的建模也是與上述的部分操作相似，下圖4-3到圖4-8所展示的包括：行星輪、太陽輪、輸入軸、輸出軸、內(nèi)齒輪、左右半盤等模型。圖4-3行星輪圖4-4太陽輪圖4-5輸入軸圖4-6輸出軸圖4-7內(nèi)齒輪圖4-8左右半盤4.3行星齒輪機(jī)構(gòu)的虛擬裝配因?yàn)閷?duì)于本次設(shè)計(jì)中的行星齒輪減速器中他是依靠齒輪之間的嚙合進(jìn)行相互的傳遞動(dòng)力，所以在進(jìn)行行星齒輪減速器的整體裝配時(shí)候確定相關(guān)零部件的約束是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。需要約束住太陽輪1與內(nèi)齒圈3的兩者軸線和行星架的軸線重合保證在行星輪在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的過程中不發(fā)生齒的錯(cuò)位保證每個(gè)齒輪的齒數(shù)要在規(guī)定的傳動(dòng)比圖4-9行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位置以同心配合的方式約束內(nèi)齒圈、外齒圈和太陽輪，并且固定住外齒圈在調(diào)試太陽輪位置的時(shí)候，如果對(duì)于行星輪個(gè)數(shù)是單數(shù)的話，那么就要內(nèi)齒圈的齒槽與太陽輪中線之間是以共線的方式進(jìn)行限制的，如果為雙數(shù)的話，那么則是對(duì)于太陽輪的齒槽中線與內(nèi)齒圈進(jìn)行共線的約束，這樣就可以把太陽輪的調(diào)節(jié)完美。在進(jìn)行行星輪調(diào)位置調(diào)試的時(shí)候，對(duì)于任意一個(gè)行星輪和行星架上面的行星軸以同心的配合方式進(jìn)行約束，如果行星輪的數(shù)量為奇數(shù)的時(shí)候，要約束住行星輪與內(nèi)齒圈齒槽中線兩者為共線，并且也要保證太陽輪中線也在共線位置；如果行星輪的數(shù)量為偶數(shù)的時(shí)候，要約束住行星輪對(duì)稱線、太陽輪中線與內(nèi)齒圈齒槽中線兩者為共線輪系各輪轉(zhuǎn)角為：太陽輪的角度:內(nèi)齒圈的角度:首個(gè)行星齒輪角度：當(dāng)減速器的零部件建模結(jié)束后，通過上面闡述的裝配技巧和約束方法，對(duì)行星齒輪減速器的整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配，最終的裝配圖如下圖4-10所示：圖4-9行星齒輪減速器裝配模型圖4-10裝配圖4.4減速機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真4.4.1仿真步驟Creo三維建模軟件是通過安裝在Windows環(huán)境系統(tǒng)中3D建模軟件，在該軟件中通過建模后的實(shí)體三維模型可以與軟件自帶的運(yùn)動(dòng)仿真模塊進(jìn)行全功能的運(yùn)動(dòng)仿真，該功能模塊可以對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面性的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，從而可以直觀以及參數(shù)化的去了解到每個(gè)零部件中的運(yùn)動(dòng)情況，并且對(duì)于運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果可以以動(dòng)畫、曲線圖、表格等方式進(jìn)行表達(dá)，并且對(duì)于該軟件建模生產(chǎn)出來的幾何模型可以導(dǎo)出到主流的有限元軟件中進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真，對(duì)于在Creo三維建模軟件中的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的操作步驟如下所示：圖4-11仿真的一般步驟4.4.2運(yùn)動(dòng)分析的目的以及方法機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的目的是使用已知的組織結(jié)構(gòu)和模式來確定其他組件上各種機(jī)構(gòu)的速度，位移，速度和加速度的模式，因此有必要對(duì)于新設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性能。因此了解和理解，這也為學(xué)習(xí)機(jī)械性能創(chuàng)造了先決條件。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)主要通過制圖和分析方法進(jìn)行多種分析，使用圖形代碼可以更容易地立即了解設(shè)施中一個(gè)或多個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)，甚至更精確。因此，想要得到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性中是可以由計(jì)算機(jī)獲取的，并且可以通過計(jì)算機(jī)的告訴運(yùn)動(dòng)獲取機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)路線圖。根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)路線情況，從機(jī)構(gòu)和機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行分配。經(jīng)優(yōu)化的機(jī)構(gòu)，并將其與機(jī)構(gòu)的整體連接起來，可以取結(jié)果機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中各方面問題。4.4.3運(yùn)動(dòng)的生成通過Creo軟件中的機(jī)構(gòu)去定義好相應(yīng)的齒輪與齒輪副，并且通過拖動(dòng)按鈕進(jìn)行手動(dòng)上的齒輪運(yùn)動(dòng)情況的調(diào)試，在通過對(duì)輸入軸上添加相應(yīng)的伺服發(fā)電機(jī)后，設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)就可以在非人為手動(dòng)的情況下對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，圖4-12伺服發(fā)電機(jī)定義圖4-13齒輪副的定義4.4.4運(yùn)動(dòng)分析因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的是行星齒輪減速器，而對(duì)于其中的行星齒輪進(jìn)行傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，它的運(yùn)動(dòng)過程是一個(gè)非常麻煩并且復(fù)雜的過程，因?yàn)樵谕ㄟ^仿真動(dòng)畫中可以發(fā)現(xiàn)，它不光是為進(jìn)行公轉(zhuǎn)，而公轉(zhuǎn)的參照對(duì)象是太陽輪，同時(shí)也是會(huì)自身進(jìn)行一個(gè)自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，而這一過程對(duì)于齒輪機(jī)構(gòu)有著非常大的意義，那么去了解行星齒輪機(jī)構(gòu)的具體運(yùn)動(dòng)情況可以對(duì)齒輪應(yīng)用到實(shí)際工程是有一個(gè)很顯著的幫助效果存在，同時(shí)通過運(yùn)動(dòng)仿真的分析也是可以更好的了解相應(yīng)的工作原理以及齒輪與齒輪之間的工作情況，并且為后期在該方面的知識(shí)進(jìn)行鋪墊，直觀有效的去體會(huì)機(jī)械的美學(xué)。通過對(duì)齒輪頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)仿真的軌跡跟蹤圖可以直觀的看到行星齒輪在機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)情況，那么對(duì)于頂點(diǎn)的軌跡追蹤如下圖4-14。圖4-14路徑跟蹤圖在進(jìn)行行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真設(shè)置后可以清楚的展現(xiàn)出在幾秒內(nèi)的齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，在通過選定合適的視屏文件格式對(duì)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫進(jìn)行保存，就可以清楚的在后期對(duì)設(shè)計(jì)的行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行觀察，從而可以比較以后可能設(shè)計(jì)的其他機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)一步可以掌握住該次設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況。總結(jié)與展望該設(shè)計(jì)是基于在三維建模軟件Creo下的行星齒輪減速器的三維建模與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。第一步確定好設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)方案和大致綱要，第二步過對(duì)各個(gè)零件中的尺寸大小進(jìn)行計(jì)算，最后通過Creo三維建模軟件進(jìn)行一個(gè)虛擬的裝配，并通過其中的機(jī)構(gòu)模塊去完成行星齒輪減速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。通過查閱相關(guān)書籍與文獻(xiàn)去了解行星齒輪減速器的具體工作原理以及設(shè)計(jì)思路從而確定出需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。然后對(duì)于的相關(guān)書籍去確定出行星齒輪減速器的整體設(shè)計(jì)方案，分析出其中的傳動(dòng)方案，在通過理論計(jì)算的方式去對(duì)齒輪數(shù)、模數(shù)、軸、架等關(guān)鍵零件參數(shù)進(jìn)行計(jì)算確定，并且對(duì)于其中的接觸應(yīng)力以及彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核從