行星齒輪減速器虛擬設(shè)計與三維建模

1、XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)院機械工程學(xué)院專業(yè)機械制造設(shè)計及自動化學(xué)生姓名 班級學(xué)號指導(dǎo)教師二零年 月XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文采煤機履帶行走行星減速器的虛擬設(shè)計與運動仿真Shearer crawler planetary reducer Virtual Design and MotionSimulation2asQh-q-I務(wù)JUElEt*©* 期fr應(yīng)a* 劃 frJLkhP AM孔MFir£ttNM。包 -一j Fr粧三維建棋中期檢查表.Microsoft Office.30 KS中文翻譯,docMicrosoft 0££ice.219 K

2、E開題報告.d*cMicrosoft Off ice.40 KB任勞書-AacMicroscft Office42 KB答辯 PFT.ppt Microsoft Office. 728 KE論文-docMicrosoft Office l,G05 KB完整的畢業(yè)設(shè)計過程t*lf! "B-H 鳩血 UMl 涉囘 HfU'辭牌已 I IL f D£= nvui L? U 43 c，e， ：.護(hù)拾；購 R甞訶2%電呵節(jié)再*" Uil :J O 11 '；Bn色囪啊 4 24WT|晏矛0=口:#陰H&JXPflT j| npqrmfflpqii 1

3、 apRiinnFnii amauim apfirosEPfir英文譯立MgMicroso£t 0££ic*.225 KBProE三維建模，包括零件，裝配圖已經(jīng)運動仿真。（圖中只截取部分）輸出軸A2. AutoCAD 圖形 j 虹您jDWG輸入軸A2. dgAutoCAD 圖形T2 KB行星架左半盤A2址AutoCAD 圖形T3 KB行星輪A4. dwAutoCAD 圖形47 KE行星輪裝配團(tuán)AO. dwgAutoCAD135 KB左行星架A2.盹AutoCAD 圖形69 KBQKCHQlliPflT這里貼上行星減速器CADS該畢業(yè)設(shè)計成果經(jīng)過嚴(yán)格而完整的畢業(yè)答辯

4、過程，并取得優(yōu)秀如有需要可以聯(lián)系 QQ9830912935XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信承諾書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） （題目：采煤機履 帶行走行星減速器的虛擬設(shè)計與運動仿真） 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 獨立進(jìn)行研究所取得的成果。盡本人所知，除了畢業(yè)設(shè)計（論文） 中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其 他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果品。作者簽名： 年 月 日 （學(xué)號）6目錄第一章 緒論 11.1 本次課題的意義與目的 11.2 國內(nèi)外研究發(fā)展情況 11.2.1 國內(nèi)外行星減速器發(fā)展情況 11.2.2 行星減速器的發(fā)展史 31.2.3 行星齒輪研究現(xiàn)狀 41

5、.3 本文研究內(nèi)容 41.4 常用行星齒輪的傳動類型與特點 51.4.1 行星齒輪傳動特點 61.5 本章小結(jié) 6第二章 行星減速器的傳動設(shè)計 72.1 設(shè)計參數(shù) 72.2 確定行星齒輪減速器的傳動形式 72.3 確定傳動主要尺寸 92.4 本章小結(jié) 18第三章 行星減速器的建模與裝配 193.1 行星減速器的結(jié)構(gòu)、特點 193.2 減速器三維建模 193.2.1 齒輪三維建模 203.2.2 其他零件的建模 233.3 行星減速器的三維模型裝配233.3.1 齒輪之間的嚙合裝配 233.4 本章小結(jié) 26第四章 行星架與箱體設(shè)計 274.1 行星架的設(shè)計 274.1.1 行星架結(jié)構(gòu)方案 27

6、4.1.2 各個行星齒輪的軸孔的孔距的相對偏差 284.1.3 轉(zhuǎn)臂的偏心誤差 284.1.4 各個行星輪軸孔的平行度誤差 284.1.5 平衡性要求 284.1.6 浮動構(gòu)件的軸向間隙 294.2 箱體設(shè)計 294.3 密封于潤滑 304.4 本章小結(jié) 30第五章 運動仿真 315.1 模擬制作動畫 315.2 運動仿真制作時應(yīng)當(dāng)注意的問題以及相應(yīng)的解決方法 325.3 制作動畫及注意事項 325.4 運動仿真 33本章小結(jié) 379結(jié)論 38致謝39參考文獻(xiàn) 4010摘要采煤機履帶行走機構(gòu)的關(guān)鍵所在時行星減速器， 其主要的作用是把液壓馬達(dá)的動力 傳輸給履帶，使其能夠行走。本次研究主要對行星減

7、速器機構(gòu)進(jìn)行虛擬設(shè)計與運動仿真， 結(jié)合 AutoCAD 與 Proe 軟件，對其進(jìn)行草圖、二維裝配圖、三維模型裝配的繪制，并進(jìn) 行運動仿真。主要做了以下的工作：1. 計算基本尺寸。先根據(jù)給出的參數(shù)計算出齒輪、軸的基本尺寸，并對其進(jìn)行強度 校核。對箱體進(jìn)行簡單的設(shè)計。驗證傳動比。2. 各零件的建模、裝配。運用 Proe 軟件進(jìn)行各個零部件的建模，然后整體裝配，完 成總裝配。利用 AutoCAD 軟件對裝配三維圖進(jìn)行具體的裝配圖繪制。3. 運用 Proe 軟件對三維裝配圖進(jìn)行運動仿真， 并檢查各齒輪之間的嚙合是否存在干 涉，若有則找出解決方法。關(guān)鍵詞 ：行星減速器，虛擬設(shè)計，運動仿真。11Abst

8、ractShearer crawler planetary gear when the key, Its main role is to transmit power to the hydraulic motor track, Enable it to operate. This study mainly on the planetary gear mecha nism for virtual desig n and motio n simulati on. Comb ined with AutoCAD software and Proe Its sketches, assembly draw

9、ing two-dimensional, three-dimensional model of the assembly drawing, And motion simulation. Mainly done the following work :1 The calculatio n of basic dime nsions. First calculated accord ing to the parameters give n in gears, shafts basic dime nsions, and its stre ngth check. Simple desig n of th

10、e box body. Verify the tran smissi on ratio.(2) Each part of the modeling, assembly. Proe software using various parts of the modeling, and then the whole assembly, complete the final assembly. The use of three-dimensional map of AutoCAD software on the assembly drawing for the specific assembly.3.

11、The use of three-dime nsional assembly draw ing Proe software for moti on simulatio n and check the gears meshing between the existence of interference if it is to find a solution.Keywords: pla ne tary reducer, virtual desig n, moti on simulatio n.12第一章節(jié) 緒論1.1 本次課題的意義與目的本人這次選擇的畢業(yè)設(shè)計課題是采煤機履帶行走行星減速器的虛擬

12、設(shè)計與仿真。 以 采煤機履帶行走機構(gòu)為研究的對象，這是近年來出現(xiàn)的沒有軌道的特殊的輔助搬運設(shè) 備，主要用于在礦洞下幫助其他機械設(shè)備工作面的搬運與安裝，還能夠同時完成其他的 有關(guān)的采煤機械設(shè)備的移動、安裝與放置。它有助于減輕現(xiàn)場工作人員的勞動量，同時 節(jié)約了時間，又提高工作效率，可以提高安裝的精準(zhǔn)度，又更加的安全可靠。采煤機是由許多的零部件組裝而成，其中履帶式行走機構(gòu)是機械設(shè)備的關(guān)鍵機構(gòu)， 它主要作用于工作中的行走與搬運等重要的任務(wù)， 而行星減速器行走機構(gòu)是行走機構(gòu)的 關(guān)鍵所在，它的結(jié)構(gòu)是履帶內(nèi)藏式，結(jié)構(gòu)十分的緊湊，適合用在傳動比比較大與輸出轉(zhuǎn)矩較為大的機器設(shè)備上。行星減速器的設(shè)計 對設(shè)計人員的

13、一般要求較高，其設(shè)計者不但要十分 的了解機械 性能，而且還要掌握 較為先進(jìn)的設(shè)計方法，如果不這樣的話 就不可能夠準(zhǔn)確地算出各個 零件的平均受作用力的大小，尤其是動力學(xué)計算，一般較為老式的研究方法擁有 很大的局部限 制性。因此 ,本次研究的重點是對采煤機履帶行走裝置中的行星減速器建 立了三維模型，通過對模型進(jìn)行試驗。 對采煤機的行星減速器用軟件進(jìn)行三維運動仿真， 該項研究設(shè)計對采煤機的履帶行走裝置的設(shè)計、分析，在現(xiàn)實中具有一定重要的實用意 義。1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展情況本人采用 ProE 軟件對采煤機的行星減速器進(jìn)行運動仿真，因此在這兒對行星齒輪 發(fā)展情況做出一些介紹。1.2.1 國內(nèi)外行星減速

14、器發(fā)展情況目前,采煤機在國 外只有英國 的 EIMCO 公司生產(chǎn) 的 LSC100 型采 煤機搬 運車和 澳 大利 的一家工 程有 限公司生產(chǎn)的 LSC70 型采煤 機搬運 車兩種車型。在國內(nèi)只有太 原煤科 院在近幾年以來一直在學(xué)習(xí)與研制國外的較為相對成功的技術(shù) ,對 TY100FB 采 煤 機搬運車 進(jìn)行了剛開始時期的技術(shù)研究開發(fā)。行星齒輪減速器的傳動機構(gòu)具有的結(jié)構(gòu)非常緊湊、質(zhì)量較為比其他的小巧、體積同 時也較為小、承載的能力比較大等特點。這些大部分都是因為在機械的結(jié)構(gòu)上運用了許 多個行星輪的傳動方式，并對同心軸的齒輪之間的空間進(jìn)行了充分合理的利用，裝載了 多個行星輪來共同承擔(dān)所有的載荷，并

15、且對內(nèi)齒輪嚙合傳動進(jìn)行了合理的運用，最終使 的這種行星減速器擁有了以上的那么多的優(yōu)異點。但是，這只是在最最理想的情況下， 而在實際條件的運用中，由于加工產(chǎn)生的誤差和裝配中存在的誤差，使得在各個行星輪 上的載荷在齒輪的傳動中分配不均勻， 形成的載荷在有的時侯就會集中在其中某個單個 行星輪上的現(xiàn)象。這樣做的話，就會使得行星齒輪減速器的優(yōu)異性得不到全面的充分的 發(fā)揮，甚至有的時候利用率比普通的外齒輪的傳動結(jié)構(gòu)的利用率還不如。所以，為了使 行星齒輪在機構(gòu)上的優(yōu)異性能夠較為更好的發(fā)揮出來， 于是平均分配載荷就成了一個非 常重要的問題。在結(jié)構(gòu)的有關(guān)方面，剛開始時人們只有努力地使齒輪的加工精度得到提 高，這

16、樣做才能提高效率，但是卻使得行星齒輪在制造上和裝配的過程中存在非常困難 的問題。后來通過一段時間的對其認(rèn)真的研究，采用對行星齒 輪的基本構(gòu)件 徑向不 加限制的專門措施和其它可自動 調(diào)位的方法，即采用各種各式的機械式的用以平均載荷 的機構(gòu)，從而達(dá)到載荷在各個行星輪之間能夠分布均勻的目的。典型的幾種均載機構(gòu)： 基本構(gòu) 件浮動的均載機構(gòu)、杠桿聯(lián)動均載機構(gòu)和采用彈 性件的均載機構(gòu)。行星齒輪減速器的傳動效率的評價好壞的指標(biāo)之一便是其傳動率的高低，有許多 的國內(nèi)外的 學(xué)者對此課 題進(jìn)行了系統(tǒng)的較為全 面的研究?，F(xiàn)在，有很多對 行星齒 輪傳動效率 來進(jìn)行計算的方法， 國內(nèi)外的學(xué)者人員就提出了多種多樣的有關(guān)對

17、行星齒輪 的傳動效率的計算方法，在一般的設(shè)計計算中，較為經(jīng)常使用的計算方法就有 3 種：力 偏移法、嚙合功率法、和傳動比 法也叫做克萊依涅斯法， 而嚙合功率法的是較為廣泛使 用的，此種方法用來對一般的 2K-H 型與 3K 型行星齒輪減速器的效率計算就會顯得十 分的方便。1.2.2 行星減速器的發(fā)展史 行星減速器現(xiàn)在已經(jīng)是運用的非常常見的一種減速裝置，其運用范圍十分廣，如各 式履 帶推土機，挖掘機 等的行走機構(gòu)，這種類型的傳動裝置中都有著較為相類似的特點，其傳動比數(shù)值大，體積較為小，輸出轉(zhuǎn)矩一般都比較大在 1951 年期間，德國 第一次大范圍的運用了大功 率的高速的行星齒輪傳動裝置； 在 19

18、58 年的后期，其他的國家也陸陸續(xù)續(xù)的運用這種裝置，并且都有相應(yīng)的一系列的 產(chǎn)品開發(fā)研究出來。 在歐洲德國的一家公司就生產(chǎn)出來一般的用在船上的行星齒輪減速 器，它的功率能夠達(dá)到大約11030kW;而英國的某個齒輪公司生產(chǎn)出來一種的用來進(jìn)行 壓縮用途的行星齒輪減速器，其功率可以達(dá)到25740kW。而低速的較重載的行星減速器 也已經(jīng)由一系列平常用途的產(chǎn)品開發(fā)發(fā)展到生產(chǎn)應(yīng)用在特殊的使用上的產(chǎn)品， 像法國的 Citroen 生產(chǎn)的用在水泥磨上的機械減速器設(shè)備與在礦山上使用的行星減速器設(shè)施，總 的重量可以達(dá)到125t，輸出轉(zhuǎn)矩也能夠達(dá)到3900 kNm。目前日本、德國 等國家研究開 發(fā)出的一些較為新穎的

19、獨特的行星齒輪的傳動技術(shù)， 例如行星齒輪的變速傳動和微小型 的行星傳動等。我國是從上世紀(jì)才開始研究并進(jìn)行開發(fā)運用行星齒輪減速器，從上世紀(jì) 70年代制 訂了 NGW型漸開線行星齒輪減速器標(biāo) 準(zhǔn)系列JB1799-1976o低速大轉(zhuǎn)矩的行星齒輪減速 器也開始批量的生產(chǎn)和運用。己經(jīng)研制成功高速大功率的多種行星齒輪減速器，如高 速汽輪機、列車電站燃?xì)廨啓C和萬立方米制氧透平 壓縮機的行星齒輪箱?，F(xiàn)在我國已 經(jīng)擁有批量生產(chǎn)與供應(yīng)最大輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá) 700kNm的各種行走行星齒輪減速器，在此 同時具 有輔助動態(tài)制動功能及大軸傾 角回轉(zhuǎn)行星減速器相繼進(jìn)行了成功開發(fā)與投入完 美的使用。由中國重 型機械研究院有 限公

20、司 完成的大功率重載行星 減速器系列，其水 平在國際上已經(jīng)擁有很高的地位; 由寧波德一家專門生產(chǎn)傳動設(shè)備的有限公司完成行星 減速器在與柔性液壓有關(guān)的專業(yè)的技術(shù)上同時取得了較為大的突破， 這在國際的減速器 設(shè)計中也是較為先進(jìn)的。雖然我國在行星齒輪減速器的研制與開發(fā)上取得了一定的成 果，但是與其它的工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國家相比較還存在著一定的差距，我們不能只顧于眼 前的設(shè)計，要放長遠(yuǎn)設(shè)計計劃，我們還需要進(jìn)行積極的引 進(jìn)、消化和吸 收國外的較為 先進(jìn)的技術(shù)。伴著我國的航天技術(shù)、航空的技術(shù)、機器機械、電子電能、能源以及在核能工業(yè)等 方面的快速有效地發(fā)展和工業(yè)的機器人等在現(xiàn)在各工業(yè)部門的較為普遍的使用， 我國

21、在 諧波傳動方面的技術(shù)應(yīng)用也已經(jīng)取得顯著的值得驕 傲的成績。 總而言之，當(dāng)今世界各國 的行星齒輪減速器以及齒輪的總體發(fā)展技術(shù)的趨勢是向著六 高、二低、二 化方面發(fā)展。六高指的是較高的承受載荷的能力、比較高硬度的齒面、比較高的可靠性、比較高的速 度、比較高的精度與比較高的傳動效率；二低指的是低的噪音、生產(chǎn)成本的低廉；二化 即指 的是標(biāo)準(zhǔn)化與多 樣化。減速器和齒輪的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展有著一定的關(guān)聯(lián)， 在 某種的程度上代表著一個國家的工業(yè)發(fā)展在國際上是否具有較為先進(jìn)的水平，因此，開 拓開展研究與發(fā)展行星齒輪減速器與齒輪的各種技術(shù)在我國有著非常的廣闊的不可預(yù) 測的前景。1.2.3 行星齒輪研究現(xiàn)狀與

22、一般的圓柱齒輪的傳動相比，行星齒輪傳動有著非常大的差異在結(jié)構(gòu)上，其結(jié)構(gòu) 比一般的齒輪較為復(fù)雜，零件的數(shù)量也比其它的多，其運動方式也比較不一樣，與其它 的齒輪傳動相比較有著一定的差異，還會有過約束。它的太陽輪與行星齒輪是外嚙合的 傳動方式，而行星齒輪跟內(nèi)齒圈之間是內(nèi)嚙合的狀態(tài)，并且行星齒輪在圍繞自身中心軸 轉(zhuǎn)動的時候同時還會圍繞內(nèi)齒圈的中心軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，這樣就不方便于整個機構(gòu)的設(shè)計， 對后面的運動分析也有一定的影響。我國一直在進(jìn)行行星齒輪傳動性能的研究，現(xiàn)在也 有一些部門正在做有力學(xué)、 浮動、運動學(xué)、均載和傳動裝置優(yōu)化設(shè)計等問題的研究。 在齒輪動態(tài)性能的研究上我國雖然開始的比其它的國家晚， 但是我

23、們不斷地吸收外國研究 出來的內(nèi)容，再結(jié)合我們遇到的實際問題從而進(jìn)行研究分析，也取得了一定的不俗的成 績。1.3 本文研究內(nèi)容這篇文章通過對采煤機的行星減速器進(jìn)行虛擬三維建模，再對其進(jìn)行運動仿真，對 其結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行分析，最終得出相關(guān)的結(jié)論。本次畢業(yè)設(shè)計主要的研究內(nèi)容有：1. 進(jìn)行尺寸計算（1）對行星減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行計算與箱體大概的設(shè)計。2. 行星減速器的三維建模，裝配的干涉，其結(jié)構(gòu)的合理性（1） 對行星減速器進(jìn)行三維建模，（2） 利用 ProE 軟件對其進(jìn)行合理性與干涉性的檢查。3. 對行星減速器模型傳動比進(jìn)行研究(1) 對三維模型進(jìn)行運動仿真，(2) 驗證傳動比。4. 關(guān)鍵零件的校

24、核(1)對齒輪的接觸強度進(jìn)行相應(yīng)的強度校核1.4常用行星齒輪的傳動類型及特點表i 1常川行星折輪的樓動茨熨陵具特占序號型按星車構(gòu)件僧宕按m1>方式命名S比幼ffl 傳范-型;?7-99 90.0.限22K型E5? 見鐵77 9 g y0.0.幾23-12K-型 -陰 考3 鑫料 見資00-1L-30-好低I2Z-X 型FO 型資料32. a-u0.盼0.的不限效率高.體積小，Jft量ds 胖掏簡單.制造方使.適 用丁枉阿i況下大小率 的傳劾，匚忤制度不閩" 可作為減増速及亙速 裝置為轉(zhuǎn)疔的轅誰為 吋，彳了星輪產(chǎn)生穆大的離 心力曲用會受 定限制“5資料2U-1UU0. 8-0.H

25、短期I他P不大于120結(jié)構(gòu)緊潴，料動牯用tt綾 大.星用丁短期的間斷L 作石3z aNU*N見參考 資料64-3000.7- (J.S栓期Eff, p不大于10端構(gòu)緊湊,帝憶安裝較方 便一7PON見昨 資料20-1C00.7-U. S4與巴星冷相同3K-«型FON畫料320-100軌率較低制誼與裝配檢工藝性不 鏗F適用丁-短期間斷I： 作，K-H-V 型ti型瓷料37-710,70.9496KH齒形匿輸出機構(gòu)翌球較表 1-1 行星輪的傳動特點1.4.1 行星齒輪傳動特點（1）體積較為小，質(zhì)量較為輕，結(jié)構(gòu)較為緊湊，承載的能力較為強。行星齒輪傳 動的外輪廓尺寸和質(zhì)量一般只有普通的齒輪傳動

26、的 1/3。（2）傳動效率高。在選擇恰當(dāng)?shù)膫鲃宇愋偷那闆r下，合理布置結(jié)構(gòu)，其傳動的效 率可以達(dá)到 0.970.99。（3）傳動比較大。只要合理的選擇行星齒輪傳動的類型以及相互輪齒配合的方案， 就可以只使用少數(shù)的幾個齒輪從而就能夠獲得很大的傳動比。 在僅作傳遞 運動的行星齒 輪傳動中，其傳動比有的時候可以達(dá)到上千。我們應(yīng)該指出當(dāng)行星齒輪傳動在其傳動比 很大的時侯，其機構(gòu)還會保持著結(jié)構(gòu)較為緊湊、質(zhì)量較為小、體積較為小等許多的優(yōu)異 點。（4）運動十分平穩(wěn)、抗沖擊性和抗振性十分的強。由于在結(jié)構(gòu)上采用了多個結(jié)構(gòu) 都一樣的行星輪，并且都均勻地在太陽輪的周圍分布，從而可使得行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性 力能夠相互平衡

27、抵消。同時，也會使得參與嚙合的齒數(shù)增加變多，所以行星齒輪傳動的 運動較為平穩(wěn)，抵抗性與抵沖擊性和抗振性較為強，工作的能力較為可靠。行星齒輪傳動較為明顯的特點是：在齒輪進(jìn)行傳遞動力的同時，它還可以進(jìn)行功率 的分流；同時其輸入軸的軸心與輸出軸的軸心都在同一軸線上， 指的是輸入 軸與輸出軸 的各個的軸心都會在同一主軸線上重合。所以，行星齒輪的傳動現(xiàn)在的運用非常廣泛， 已經(jīng)被普遍運用， 而當(dāng)做各 種各式的機械傳動系統(tǒng)的中的增速器、減速器和變速的一般 裝置。特別是在那些對要求較為高的、質(zhì)量比較小的、體積較為小的、結(jié)構(gòu)比較緊湊和 對傳動效率要求比較高的航空航天的較為特殊的發(fā)動機、 石 油化工、起重的運 輸

28、裝置和 機械兵器等機構(gòu)的齒輪傳動設(shè)施以及需要不斷地變速的小汽車與重質(zhì)量大體積的坦克 等各種車輛的一般的齒輪傳動機構(gòu)裝置， 在日常生活與工業(yè)中行星齒輪傳動已經(jīng)運用的 越來越廣泛。1.5 本章小結(jié) 本章節(jié)說明了本次課題研究的意義與目的，介紹了國內(nèi)外的行星減速器發(fā)展動態(tài)， 并闡述了本次畢業(yè)設(shè)計研究的主要內(nèi)容。第二章 行星齒輪減速器的傳動設(shè)計2.1 設(shè)計參數(shù)額定功率 150KW額定轉(zhuǎn)速 1475r/min工作拉力 6KN輸送帶工作速度 1.5m/s滾筒直徑 460mm工作環(huán)境：礦山載荷特性：平穩(wěn)傳動最短工作年限：八年兩班2.2 確定行星齒輪減速器的傳動形式齒輪傳動在跟別的傳動方式相比較而言，具有這些可

29、靠地特點，例如瞬時的傳動比 比較恒定、工作的能力較為可靠、使用的壽命系數(shù)較長、傳動的效率較為高、可以使得 平行軸之間的任意兩個相交的軸與交錯軸之間的傳動方式得到實現(xiàn)， 適用于大范圍的圓 周的速度與傳動的功率，但是齒輪傳動的生產(chǎn)制造成本比較高，而低精度的齒輪在傳動 時會產(chǎn)生非常大的噪聲和振動，傳動方式不適合用在兩軸之間的距離比較大的情況下。 齒輪傳動的方式是先讓主動輪轉(zhuǎn)動， 用其輪齒一個一個與從動輪來嚙合從而推動它來使 之工作，這是一種在現(xiàn)在運用的十分普遍的機械傳動形式。齒輪傳動的劃分可以按照一 對齒輪的軸線的相對位置來確定，也能夠按照不同的工作條件來區(qū)分。根據(jù)設(shè)計參數(shù)所給的額定功率為150KV

30、，參考減速器設(shè)計與實用數(shù)據(jù)速查表2-2 , 選出減速器的型號為2K-H-NGW型，其他的型號的傳動功率都不在其范圍內(nèi)，故選用此 型號的行星齒輪減速器。因本次設(shè)計的傳動尺寸沒有嚴(yán)格的要求限制，而且生產(chǎn)的數(shù)量比較小，所以小齒輪的材料選用40Cr,熱處理進(jìn)行調(diào)制處理，硬度的范圍為241HB286HJff均值取為260HB 較大齒輪選用45號鋼，熱處理進(jìn)行調(diào)制處理，硬度的范圍為229HB286HB取平均值為 240HB計算如下：（1）初步計算：轉(zhuǎn)矩 T1=106P/n1=9.55X106X150/14752-1T1=971186N.mm齒寬系數(shù) 由機械設(shè)計表12.13取d =1.0H lim1 = 7

31、1°MPa由此書圖12.17c??；泊 iim2 = 58°MPaL：H1 丨=0.9、：H lim1= 0.9X710 =639MPaL；H 2 1 - 0.9-：H lim2= 0.9X580 =522MPa由表12.16，可取Ad=85.初步計算出來的小齒輪直徑：d1 _Ad T1/'- d H f.(u 1)/u:59mm2-2齒寬 b = ad"i = 60mm(2)校核計算v = d1 n1 /60 1000二 59 1475c c2-360 1000二 5.4m / s由機械設(shè)計表12.6，取8級精度。取 Z1=14, Z2=39.M=d1/z

32、 仁60/4=15.2-4I=Z2/Z仁39/14=2.8。故符合NGVffi行星齒輪減速器的傳動比范圍，故可行。因為齒輪是平穩(wěn)工作，所以可按照齒根彎曲強度計算其模數(shù)m值:E£_L y y0坷S2-5由參考文獻(xiàn)12公式(7.8)和參考文獻(xiàn)11表7-2與7-4可得,載荷系數(shù)K=1.98;由參考文獻(xiàn)12公式(8.11 )求得：Kfp=1.53.按Xn=O由參考文獻(xiàn)12表7-1和表7-2查的：Yr1=2.9,Ys1=1.52. 由參考文獻(xiàn)12表7-7初步選取初步選取fp仁470N/mm2初選b=2.1 62 x1.98x1.53x2.18>d0 x1.9<1.52“m 啟訂2=

33、 3.77mm2x18 X470取模數(shù)為m=4.2.3確定傳動主要尺寸d仁 m1z 仁4X14=56mmd2=m2z2=4X39=156mma=m(z1+z2)/2=4X(14+40)/2=110mm2-6齒寬 b1= d=1X59=59mm取為b仁60mmB2=70mm.故內(nèi)齒輪 b: m=4,d=380mm,b=120.取 Z=94.檢驗傳動比2-7i；H 刊 Zb/ Za=1 94 /15= 6.71在范圍2.812.5內(nèi)，故可行。驗算彎曲應(yīng)力=Yf2T1K Kvdj'-lm2-8由圖8-44查得,x=0z1=14，Yf1 =2.60z2=39, 丫F2=2.1444.2N/mm

34、22.606】2菲2佟 =60.3N/mm22.14也 J 業(yè),故應(yīng)該計算較大齒輪的彎曲應(yīng)力， 詐1YF2“1 =44.2N/mm2 : “i，齒輪的彎曲強度符合要求。軸的設(shè)計：1 輸入軸的設(shè)計： 材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，查表10-2取'=35N/mm2，C=100 各軸段直徑的選擇以及確定：p=3.65,則23#d1 _1003 3.65 -22.0mm，因為裝小帶輪的電動機軸徑d = 38，又因為高速軸第一 342.86段軸徑裝配大帶輪，且d1 =(0.8 -1.2)d，查手冊P886表7-7，取d1 =36, L1 =60mm, 因為大帶輪靠軸肩定位，所以取d2=40, L2

35、=58， d3段裝配軸承，取d3=45,選用6309軸承，L3=28,d 4段是定位軸承，取d 4=50, L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后再確定。d5段裝配齒輪直徑：判斷是否做成齒輪軸d d 4e4 -11 : 1.25m2查手冊得t1 =3.3，得e=2.2< 2.5 1.23.125,因此做成齒輪軸.此時齒寬為30 d6 裝配軸承所以 d6 = d3=45, L6 = L3=282. 校核該軸和軸承：L1 =75，L2 =215，L3=100作用在齒輪上的圓周力為：2 101.61 100030 2.5-2709.6N2-9#徑向力為 Fr 二 Ftg 2709.6 tg20 =986.2

36、n#作用在軸1帶輪上的外力：Fq "130.4N 求垂直面的支承反力：2-10F1v匹 215986.2 =731Nli +I275 + 215F2V =Fr -F1v =986.2 -731 =255.1N 求水平面的支承反力：由 Fih (|i J) = Ft 2 得I215F1h2 Ft2709.6 = 2008.8 Nl1 l275 215F2H = Ft F1h = 700.8 N N 求F在支點產(chǎn)生的反力:FifI3Fli I2100X1130.475 215-389.8NF2F 二 Rf F =389.8 1130.4 = 1520.2 N 繪制垂直面彎矩圖的計算Mav

37、 =F2vI2 =255.1 215 10； =54.8N.mMav nRvh =731.1 75 10” =54.8N.m 繪制水平面彎矩圖的計算MaH = FiHh =2008.8 75 10=150.7N.mMaH = F2HI2 =700.8 215 10”=150.7N.m 繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖計算M2F =FI3 =1130.4 100 10°=113.04NMaF =FifIi =389.8 75 1029.2 Nm 求合成彎矩圖的計算：考慮在最不利的情況，把MaF與M勿M汨直接相加Ma 二MaF. MavM aH=29.2.54.82150.72 =189.6N.m2

38、-11M； =MaF M：MaJ=29.2. 54.82150.7189.6N.m 求危險截面當(dāng)量彎矩：從圖可見，m-m處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)：=0.6）Me 二 m2 （汀）2 = .189.62 （0.6 101.6）2 =199.2N.m2-12 計算危險截面處軸的直徑因為材料選擇45#調(diào)質(zhì)，查課本226頁表14-1得二b =650MPa，查課本231頁表14-3得許用彎曲應(yīng)力J = 60MPa，則:Me0.1 jb3 199.2 1030.1 60=32.1mm2-1325#因為d5 4二da =50mm d，所以該軸是安全的中間軸的設(shè)計： 材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理

39、，查表14-2取'=35N/mm2，C=100 各軸段直徑的確定：#3 47d -100341.3mm,49.33d1段要裝配軸承，查課本11-15取d 1 =40,選用6309軸承，L1=40,d裝配低速級小齒輪，且d2 d1取d2=45，L2=128,d3段主要是定位高速級大齒輪，取d3 =60，L3=10,d4裝配高速級大齒輪，取d4=45, L4=82d5段要裝配軸承，取d5=40, L5=43 .校核該軸和軸承：L1=75, L2=115, L3=95作用在2、3齒輪上的圓周力:32T2 _ 2 671.3 10 d2 一 209 2.5= 2569.6NFt332T22 6

40、71.3 10d3 一 28 4= 11987.5N徑向力.卩邊二 Ftztg 一： = 2569.6 tg20 = 935.3NFr3 = Ft3tg 一： =11987.5 tg 20 = 4363.1N求垂直面的支反力F1V忒)=d 95-935.3(11595)= 765.2N2-14l1 l2 l375 115 95F2V =Fr3 F1V - Fr2 =4363.5 765.2 -935.3 =4193.4 N計算垂直彎矩：Mavm = F1Vh =765.2 75 10 =57.4N.m_3Mavn - -F1v(h 12) F2 - 1-765.2 (75 115) 935.3

41、 115 1 10一 = 39.6N.m求水平面的支承力：F1HFt3Ft2 叩2 13)11987.5 100 2569.6 21075 115 95=6099.5 N2-15F2H =Ft2 Ft3-F1H =2526.6 11987.5 -6099.5 =8017.6N計算、繪制水平面彎矩圖：MaHm =F1Hh =6099.5 75 10” =457.5N.mMaHn =-F2H(h l2) Ft3l2 -1-8417.6 (75 115) 11987.5 115】10 = 220.8 N.m求危險截面當(dāng)量彎矩：從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)匸=0.6

42、）Me = M：n （汀2）2 f；'220.82（0.6 671.3）2459.3N.mM T'Mfm （汀2）2 f：；457.52（0.6 671.3）609.5N.m計算危險截面處軸的直徑：28Men-n截面:3459.3 100.1 60=42.5mmMem-m截面:0.1 一 ib 13 609.5 100.1 60=44.7mm29#由于d2 =d4 =50口口 d，所以該軸是安全的齒間載荷分配系數(shù)Kh.Ft=2T12 971186dj 一 60=32373N2-16KaRb1.5 3237370=79.3N / mm#< 100N / mm；一.=1.88

43、3.2(1/ Z1 1/Z2) Icos '2-17=1.88-3.2 (1/141/ 39)4 -1.753=1.75 -0.871 1由此得Kh：=二= =1.32.J 0.872齒向載荷分布系數(shù)Kh 1 ,由表12.11Kh - =A+B(b/d1) 2+C10；b#=1.17+0.16+0.61X10；X852-18#=1.38K= KaKvKh：Kh :2-19=1.5X1.2X1.32X1.38=3.28彈性系數(shù)ZE 由表12.12Z E =189.8、MPa.節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z H系數(shù)由表12.16Z h =25接觸最小安全系數(shù)SHim 由表12.14SH lim =1.&#

44、176;5總工作時間t；t=8X365X12 t=35040h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl由表12.15，估計1。7乞Nl乞109,則指數(shù)N=601 1475 35040 (1 8.78 0.2+0.5 8.78X0.5+0.2 8.78 X0.3)2-1031#=5.79107原估應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。卍 二 NLi/i =5.79 1 07 / 6.28= 9.93 106接觸壽命系數(shù)Zn由機械設(shè)計圖12.18得,Zn1 =1.18Zn2 九25許用接觸應(yīng)力匚H H1H Iim1 Z N1SH min710 1.181.05#= 798MPa'-H2=H lim2Z N2SH min580 1.

45、251.05#-690MPa#ZeZhZ32驗算2-21= 189.8 2.5 0.872 彳28 97J86 6 1V 70X606= 681MPa-匕一 H 2 1計算結(jié)果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整 齒根彎曲接觸疲勞強度檢驗：重合度系數(shù)Y 丫 g=0.25+0.75%=0.25+0.75/1.75=0.682-22#齒間載荷分布系數(shù)Kf-,1 1由表 12.10， Kf1.47Y 0.68由圖12.14得K 二 KaKvKf：.K2-23= 1.5 1.2 1.47 1.38= 3.65齒形系數(shù)YFd1由表12.21查得，YFd1 =2.46YFd2 =2.19應(yīng)力修正系

46、數(shù)Ysa由表12.22查得，Ysa1 =1.65Ysa2 "8彎曲疲勞極限二Flim由表12.14查得，#F lim1= 600MPa#F lim 2 二 450MPa彎曲最小安全齒輪系數(shù)SFlim由表12.14查得,SF lim = 1.25應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl由表12.15，估計3 10氣N1O10,則指數(shù)m=49.91,Nli譏n=60rn1tni 二49.91TitniVmax33#2-23彎曲壽命系數(shù)YnYn1 "95Yn2 "97=60 1 1475 32325149.91 0.2 0.549.91 0.5 0.249.91 0.36NL1 =5.76 1

47、0NL2 =NL1/i =5.76 107/6 =9.92 106#尺寸系數(shù)Yx =1.0600 0.95 1SF lim1.25= 456 MPaIS? _ ；Flim2YN2YX450 0.97 1SF lim1.25#= 349 MPa驗算:2KT1bd1mYf：1Ys：1Y;2 3.65 97118670 602 42.46 1.65 0.682-24#= 213MPa#F2Fa 2論玄2YFa1YSa1= 2132.19 1.82.46 1.65#= 207MPa-'>>2 1故可行。本章小結(jié) 本章節(jié)主要對齒輪和軸的尺寸進(jìn)行了基本計算，并對計算的結(jié)果進(jìn)行了校核，驗

48、證 了其可行性。34第三章行星減速器的建模和裝配本次章節(jié)主要從兩個方面來展開研究：（1）對行星減速器進(jìn)行三維建模；（2）利用 ProE進(jìn)行裝配和干涉檢查。3.1行星減速器的結(jié)構(gòu)、特點行星減速器結(jié)構(gòu)如下：1-輸出軸2-行星架3-行星輪4-太陽輪5-內(nèi)齒圈圖3-1行星減速器結(jié)構(gòu)圖這個行星齒輪減速器主要是安裝在履帶內(nèi)部的。其減速主要的工作過程如下：太陽輪連接著輸入軸，輸入軸跟液壓馬達(dá)相連接，由其帶動轉(zhuǎn)動；太陽輪帶動行星輪轉(zhuǎn)動； 行星輪跟行星架相連接固定，帶動行星架轉(zhuǎn)動；行星架一端連接著輸出軸，最終由輸出 軸輸出轉(zhuǎn)速，帶動采煤機行走。這種行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)非常簡單，增距性能比較好, 非常適合用在安裝

49、的空間比較小，傳動比與輸出轉(zhuǎn)矩 大的設(shè)施上。3.2減速器三維建模在建行星齒輪加速器的三維模型時，因零部件有許多，但是又必須考慮到后面的運動仿真，所以在建模時考慮到以下的幾個主要問題：(1) 對零件的模型進(jìn)行簡化。把對在進(jìn)行運動仿真時沒有影響的特征刪去，把對 運動仿真有較小影響的特征簡化設(shè)計。使模型的結(jié)構(gòu)簡單，同時又能正確的反映出行星 減速器的結(jié)構(gòu)特點。(2) 選擇合適的軟件。因平時對ProE運用的較為熟悉，所以在此選擇此款軟件。 此軟件不僅建模方便，而且還有利于跟其他的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換與轉(zhuǎn)化。可以完成行 星齒輪減速器的三維建模與裝配。采煤機行星減速器主要的零部件包括有：太陽輪、各式軸承、行星

50、架、行星輪、輸 入軸、輸出軸、減速器的固定支架、密封圈、端蓋以及一些用來連接的標(biāo)準(zhǔn)件等組合成。 3.2.1齒輪三維建模齒輪是行星齒輪減速器的最基本的最常見的零件，齒輪主要運用方式是將動能在兩 個相互平行或者相交的軸之間傳遞，同時可以作為機械傳動的主要連接方式，其傳動也 是研究的較為重要的點。它是一種形狀較為復(fù)雜的三維模型，在建模時的精確度高低將 影響后面運動仿真的質(zhì)量高低。對于齒輪的建模，因為齒輪的形狀比其它的零件較為復(fù)雜，所以對其進(jìn)行多種特征 的建造就能夠保證齒輪的精確度。在齒輪的建模時主要運用以下這種方法：用CAXA軟件自帶的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行建模，這樣可以節(jié)省時間。我們所知道齒輪的主要齒形結(jié)構(gòu)

51、是有一些基本的參數(shù)來決定的，例如齒輪的齒數(shù)與模數(shù)等因數(shù)，因此我們就可以利用計算出的參數(shù)再用軟件畫出草圖，節(jié) 約時間，再導(dǎo)入到ProE中進(jìn)行拉伸建模。2K型行星減速器主要由3個行星輪、1個太陽輪與1個內(nèi)齒圈組成。其齒輪參數(shù)如 下表3-2.Hr童數(shù)(nim)-齒數(shù)"變位系數(shù)匸齒頂圓直鏡(mm)齒根圓直4-'b表3-2太陽輪2,1J0. 564P,i67-5*.150.5U冇星.14J391.10.563.1467.49.1150.5內(nèi)齒輪2.14J.10.565J390.5齒輪參數(shù)具體的生成步驟如下:（1）打開CAXA軟件自帶的齒輪設(shè)計參數(shù)對話框（圖3-3）,輸入我們計算出的主要

52、 的齒輪參數(shù)，點確定就能繪制出相對應(yīng)的齒輪草圖，如圖3-4。lTt»:*0 f3* 樹K町習(xí) f fwi-AMr* *szP.jT Tr * 護(hù) M 椚圖3-3參數(shù)設(shè)計對話框圖3-4齒輪草圖（2）把繪制而生成的草圖先保存下來，保存的格式為 *dxf。（3）打開ProE軟件，先新建零件圖，再打開之前保存的草圖，對其進(jìn)行拉伸，使得齒輪的寬度達(dá)到60mm,這樣就能夠得到齒輪的三維模型，如圖 3-5。圖3-5太陽輪三維模型再按照相同的方式繪制出其他齒輪的模型，例如得到如下的行星輪、內(nèi)齒圈圖，如 圖所示：圖3-6行星輪三維模型圖3-7內(nèi)齒圈三維模型322其他零件的建模在行星減速器中，齒輪是最基

53、本的零部件，其他的零件還有行星架、油封圈、滾動 軸承等。某個零件的建造，根據(jù)特征參數(shù)化建出模型，在ProE中為我們提供了多種多樣的造型方法，例如，我們一般以實體特征來建立較為規(guī)則的零件。在建形狀比較復(fù)雜的模型設(shè)計的時侯，我們有的時侯還會需要用到比較不常用的曲面特征方法，這種方法 也很實用。我們在對實體特征進(jìn)行創(chuàng)建的時候，第一步要先繪制出截面圖形的樣子，畫 出零件的草圖后，進(jìn)行一定的尺寸修改，完全確定尺寸的精度后，再對這些零件的 截圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描與混成形成基本特征實體。在這些技術(shù)上，還能建出其他的有關(guān)的輔助特征，像孔、倒角、圓角、切除等。在有關(guān)曲面特征的創(chuàng)建模型上，除了與實體特征相同的拉

54、伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和混成方式外，我們還能夠這樣做由點創(chuàng)建曲線，再由曲線創(chuàng)建曲面，這樣做擁有很高的靈 活性。根據(jù)平時 的設(shè)計需要就能創(chuàng)建許多單一曲面，再將這些曲面組合而成為完整并且沒有間隙的曲面模型，最終再通過其他的特征操作可轉(zhuǎn)化為實體模型。3.3行星減速器的三維模型裝配3.3.1齒輪之間的嚙合裝配在本次畢業(yè)設(shè)計的研究中，齒輪的精確嚙合與裝配關(guān)系是一重點與難點，減速器中的齒輪嚙合精確和裝配關(guān)系的正確是關(guān)系到后面的運動仿真能否精確運行，結(jié)果是否正確的關(guān)鍵。行星減速器的三維模型是運用自上而下的組裝方法：先建成某個單個零件的三維模型，在模型中建立出中心軸和中心面，再將所繪制的其他模型插入到總體的裝配圖中， 再根據(jù)