行星齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

PAGE0一齒差漸開線行星齒輪減速器設(shè)計(jì)摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一齒差漸開線行星齒輪減速器。本減速器屬于K-H-V型。K表示行星輪，H表示轉(zhuǎn)臂，V表示輸出軸。由于行星輪與內(nèi)齒輪齒數(shù)差為1，所以叫“一齒差”，可以實(shí)現(xiàn)很大傳動(dòng)比。行星輪少齒差行星齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、傳動(dòng)比范圍大等優(yōu)點(diǎn)，在許多情況下可以代替多級(jí)的普通齒輪傳動(dòng)。但齒輪必須修正，即選定一對(duì)變位系數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)首先在一齒差齒輪傳動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，包括幾何尺寸的計(jì)算、強(qiáng)度校核計(jì)算等。設(shè)計(jì)時(shí)要滿足幾個(gè)條件，即要保證嚙合率不小于1、齒頂不相碰、不發(fā)生齒廓重迭干涉，然后對(duì)主要零件進(jìn)行詳細(xì)的受力分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，從而進(jìn)行裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并最終在AutoCAD環(huán)境下繪出減速器的裝配圖和零件圖。另外，還在pro-engineer環(huán)境下實(shí)現(xiàn)三維建模，并對(duì)減速器傳動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的分析。關(guān)鍵詞：減速器一齒差變位pro-engineerThedesignofonetoothdifferenceinvoluteplanetarygearreducerAbstractMydesigngoalisakindofonetoothdifferenceinvoluteplanetarygearreducer.ThereducerbelongingtotheK-H-Vtype.Kstandsforplanetarygear,Hstandsfortumbler,andVstandsforoutputaxle.Thetoothdifferencebetweentheplanetarygearandtheinternalgearisone,thereforeitcanachievealargetransmissionratio.Planetarygearwithfewteethdifferenceplanetarygearreducerhastheadvantagesofcompactstructure,smallvolume,lightweight,stabletransmission,highefficiency,widerangeoftransmissionratioetc,inmanycasescanreplacethemultistageordinarygeardrive.Butthegearmustbetrimmed,thatistoselecteapairofdisplacementscoefficient.WhenIdesignit,firstofall,Idothemotiondesignofmechanismsatthebaseofonegeartoothdifferencemovement,whichincludesgeometrysizecalculationandstrengthcheckingcalculation.Thedesignmustmeetseveralconditions,wemustensurethatthecoincidenceshouldnotbelessthanone,nocollisionbetweentopgearteeth,andnoprofileoverlappinginterference,thenmakedetailedstressanalysisanddesigncalculationofthemainparts,thusdesigntheassemblystructure,andultimatelydrawninAutoCADenvironmentthereducerassemblyandmainparts.Inaddition,achievethree-dimensionalmodelinginpro-engineerenvironmenttoconductrelevantanalysis.Keywords:reduceronetoothdifferencedisplacepro-engineer常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PAGEIII目錄1.前言 11.1課題來(lái)源 11.2產(chǎn)品的發(fā)展與研究 11.3漸開線少齒差行星傳動(dòng) 21.4漸開線少齒差行星傳動(dòng)減速器工作原理 31.4.1少齒差行星齒輪傳動(dòng)基本原理 31.4.2實(shí)現(xiàn)少齒差行星傳動(dòng)的條件 42.傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì) 42.1擬定傳動(dòng)方案 42.2電機(jī)的選擇 52.3選擇W機(jī)構(gòu) 52.4零件材料和熱處理的選擇 63.減速裝置的設(shè)計(jì) 63.1齒輪齒數(shù)的確定 63.2模數(shù)的確定 73.3齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 93.4偏心軸的設(shè)計(jì) 173.5銷軸及銷軸套的選擇 183.6浮動(dòng)盤的設(shè)計(jì) 193.7輸出軸的設(shè)計(jì) 194.主要零件的校核 204.1偏心軸的校核 204.2銷軸的彎曲強(qiáng)度校核 224.3銷軸套與滑槽平面的接觸強(qiáng)度校核 234.4軸承的校核 245.一齒差行星傳動(dòng)效率計(jì)算 245.1行星機(jī)構(gòu)的嚙合效率計(jì)算 255.2輸出機(jī)構(gòu)效率計(jì)算 265.3轉(zhuǎn)臂軸承的效率計(jì)算 265.4總效率計(jì)算 276.減速器的潤(rùn)滑與密封與固定 277.三維建模 277.1零件建模 277.2虛擬裝配及爆炸視圖 33結(jié)束語(yǔ) 34參考文獻(xiàn) 35致謝 36附錄 37常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE1常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE11.前言1.1課題來(lái)源本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的任務(wù)就是根據(jù)老師給定設(shè)計(jì)內(nèi)容，自擬課題，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容為一齒差行星齒輪減速器，我在設(shè)計(jì)前對(duì)目前國(guó)內(nèi)外少齒差行星齒輪減速器的現(xiàn)狀做了相關(guān)的調(diào)查，并搜集了大量資料加以分析，對(duì)本次設(shè)計(jì)的方案、結(jié)構(gòu)工藝性等問(wèn)題都認(rèn)真考慮并不斷改進(jìn)。1.2產(chǎn)品的發(fā)展與研究現(xiàn)代設(shè)備要求齒輪傳動(dòng)應(yīng)具有高可靠性與效率、大傳遞功率與傳動(dòng)比范圍，結(jié)構(gòu)緊湊重量輕和良好的動(dòng)態(tài)特性與工藝性等。硬齒面磨削的齒輪在傳遞同樣功率的條件下，可使傳動(dòng)的尺寸和重量至少減少一半以上。而在空間尺寸最小的條件下，獲得大傳動(dòng)比的有效方法是應(yīng)用行星齒輪傳動(dòng)，空間利用率可達(dá)9O％以上。目前，國(guó)內(nèi)外的減速機(jī)構(gòu)種類繁多，行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，這些已被我國(guó)越來(lái)越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動(dòng)中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理的采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中：這些功用對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展具有重要的意義。因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療機(jī)械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。少齒差行星齒輪傳動(dòng)是行星齒輪傳動(dòng)中的一種。由一個(gè)外齒輪與一個(gè)內(nèi)齒輪組成一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副。它采用的是漸開線齒形，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小，簡(jiǎn)稱為少齒差傳動(dòng)。一般所講的少齒差行星齒輪傳動(dòng)是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)而言的。少齒差行星齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、傳動(dòng)比范圍大等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)60年代以后，隨著電子計(jì)算機(jī)的普及運(yùn)用，漸開線少齒差傳動(dòng)才得到了迅速的發(fā)展，目前有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動(dòng)盤等多種傳動(dòng)形式。本減速器屬于K-H-V型?？梢詫?shí)現(xiàn)很大傳動(dòng)比，且接觸齒數(shù)多，采用短齒制，浮動(dòng)盤式，凸凹齒相嚙合，故輪齒強(qiáng)度高。但齒輪要修正，要注意齒面干涉，工作中轉(zhuǎn)臂軸承受力較大。該傳動(dòng)形式的優(yōu)越性有如下幾點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕由于采用內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)，所以結(jié)構(gòu)緊湊；當(dāng)傳動(dòng)比相等時(shí)，與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比，體積和重量均可減少三分之一至三分之二。2、傳動(dòng)傳動(dòng)比大，范圍廣一齒差漸開線行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比很大，一級(jí)可達(dá)到一百多。3、傳遞功率大高傳動(dòng)中效率可達(dá)90%以上。當(dāng)傳動(dòng)比為10～200時(shí)，效率為80％～94％。4、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大由于式內(nèi)嚙合傳動(dòng)，兩嚙合齒輪一位凹齒，一為凸齒，兩齒的曲率中心在同一方向。曲率半徑接近相等，因此接觸面積大，使輪齒的接觸強(qiáng)度大為提高，又采用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。此外，少齒差傳動(dòng)時(shí)，不是一對(duì)輪齒嚙合，而是3～9對(duì)輪齒同時(shí)接觸受力，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，并且在相同模數(shù)的情況下，其傳遞力矩臂普通圓周齒輪減速器大。5、工藝簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)形式多樣，應(yīng)用范圍廣由于其輸入軸與輸出軸可在同一軸線上，也可以不在同一軸線上，所以能適應(yīng)各種機(jī)械的需要。1.3漸開線少齒差行星傳動(dòng)所謂漸開線少齒差行星傳動(dòng)，就是由齒數(shù)差很?。ㄒ话?～4）的漸開線內(nèi)嚙合變位齒輪副組成的K-H-V型傳動(dòng)或2K-H型傳動(dòng)。若齒數(shù)差為1，則稱為一齒差行星傳動(dòng)；依次類推。漸開線少齒差行星傳動(dòng)是一種特殊的輪系，由固定的漸開線內(nèi)齒輪2、行星輪1、系桿H及輸出機(jī)構(gòu)V組成。因齒輪1和2采用漸開線齒廓，且兩者齒數(shù)相差很少，一般為1～4，故稱為漸開線少齒差行星傳動(dòng)。工程中以K代表中心輪，H代表系桿，V代表輸出機(jī)構(gòu)，因此又稱為K-H-V型輪系。1.4漸開線少齒差行星傳動(dòng)減速器工作原理1.4.1少齒差行星齒輪傳動(dòng)基本原理少齒差行星傳動(dòng)是動(dòng)軸傳動(dòng)的一種形式。傳動(dòng)的基本工作原理如圖1.4.1所示。在動(dòng)軸傳動(dòng)中，內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)是指兩個(gè)齒輪的節(jié)圓內(nèi)切并進(jìn)行純滾動(dòng)的傳動(dòng)。而少齒差行星傳動(dòng)則是指分度圓直徑相差比較小的嚙合行星傳動(dòng)，它有兩個(gè)最基本的構(gòu)件——內(nèi)齒輪和外齒輪。這兩個(gè)構(gòu)件中，總共有四個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于是動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以兩個(gè)齒輪必須有一個(gè)作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。只要任意固定一個(gè)齒輪的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，讓另一個(gè)齒輪圍繞它公轉(zhuǎn)，即可構(gòu)成少齒差行星傳動(dòng)。這里無(wú)論是外環(huán)圍繞內(nèi)環(huán)中心公轉(zhuǎn)，或是內(nèi)環(huán)圍繞外環(huán)中心公轉(zhuǎn)，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系是完全一樣的。這時(shí)，外環(huán)和內(nèi)環(huán)都仍然允許有自轉(zhuǎn)，總共三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)自由度。這三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，任意選定兩個(gè)單獨(dú)(或者是它們之間有固定的傳動(dòng)比)輸入(出)同轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而另一個(gè)輸出(入)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)就構(gòu)成少齒差差動(dòng)傳動(dòng)。在這三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中再任意固定其中一個(gè)環(huán)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，就是通常所說(shuō)的少齒差行星齒輪傳動(dòng)。圖1.4.1少齒差行星齒輪傳動(dòng)基本原理1）減速部分當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)齒輪與機(jī)殼固定不動(dòng)，迫使行星齒輪繞內(nèi)齒輪作行星運(yùn)動(dòng)（即作公轉(zhuǎn)又作自轉(zhuǎn)）。又由于行星齒輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很少，所以行星齒輪繞偏心軸中心所作的運(yùn)動(dòng)為反向低速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。利用輸出機(jī)構(gòu)將行星輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給輸出軸，就可以達(dá)到減速的目的。2）輸出部分通過(guò)浮動(dòng)盤和銷軸連接，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中銷軸套始終與行星齒輪上的銷孔壁接觸，從而使行星齒輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)軸套傳給浮動(dòng)盤進(jìn)而傳給輸出軸，以實(shí)現(xiàn)與輸入軸方向相反的減速運(yùn)動(dòng)。1.4.2實(shí)現(xiàn)少齒差行星傳動(dòng)的條件1）嚙合傳動(dòng)方式和其他圓柱齒輪傳動(dòng)一樣，如漸開線齒形、擺線齒形、圓弧齒形、三角齒形(柔性傳動(dòng))甚至鏈傳動(dòng)，只要是能夠符合傳動(dòng)原理，保證兩個(gè)齒輪的節(jié)圓進(jìn)行純滾動(dòng)的傳動(dòng)，都能用于少齒差行星(減速)傳動(dòng)。柔性傳動(dòng)也是少齒差行星(減速)傳動(dòng)的一種特殊形式。少齒差行星(減速)傳動(dòng)的行星輪必須安置在偏心的位置上，柔性傳動(dòng)是用齒圈的彈性變形，使參加嚙合的幾個(gè)齒，處在偏心位置上的，而且可以用一片齒輪的多處變形完成需要多片齒輪才能完成的工作，所以體積較小。少齒差行星齒輪的齒形較小，但同時(shí)接觸的齒數(shù)較多，因此也能夠傳遞相對(duì)較大的轉(zhuǎn)矩。2）行星運(yùn)動(dòng)的約束機(jī)構(gòu)最常用的既能保證公轉(zhuǎn)有正確的運(yùn)動(dòng)軌跡，又允許自轉(zhuǎn)的約束機(jī)構(gòu)如圖1.4.2所示。柔性傳動(dòng)是使用R≠e的一個(gè)例子，對(duì)于兩個(gè)軸心距較小的內(nèi)嚙合傳動(dòng)的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種平行四邊形機(jī)構(gòu)是最為合適的約束機(jī)構(gòu)。圖1.4.2約束機(jī)構(gòu)示意圖2.傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì)2.1擬定傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一齒差漸開線行星齒輪減速器。轉(zhuǎn)臂H通常有單偏心軸和雙偏心軸兩種，雙偏心的轉(zhuǎn)臂H是采用相對(duì)180°的偏心軸上安裝兩個(gè)行星輪，可抵消離心力。圖中行星輪與輸出軸V之間用銷軸連接。輸出有兩種方式：一種是內(nèi)齒輪與機(jī)殼固定在一起，輸出軸輸出（圖2.1）；另一種是構(gòu)件V固定，內(nèi)齒輪輸出（圖2.2）。該減速器設(shè)計(jì)采用的是由雙偏心軸帶動(dòng)行星輪傳動(dòng)，內(nèi)齒輪固定不動(dòng)，由輸出軸輸出。圖2.1內(nèi)齒輪固定圖2.2輸出構(gòu)件固定2.2電機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)中，初始參數(shù)為：電動(dòng)機(jī)的功率3KW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1430r/min。所以的選取的電動(dòng)機(jī)為Y100L2-4型，額定功率為3KW，轉(zhuǎn)速為1430r/min，電流6.82A，效率82.5%，功率因數(shù)0.81。2.3選擇W機(jī)構(gòu)所謂W機(jī)構(gòu)是將行星輪g與構(gòu)件V（輸出軸）連接起來(lái)的輸出機(jī)構(gòu)。較常用的有銷軸式、十字滑塊式、浮動(dòng)盤式和零齒差式四種。1)銷軸式它是由固連在輸出軸的若干個(gè)銷軸與行星齒輪輪輻上對(duì)應(yīng)的均布銷軸孔所組成。由于它在結(jié)構(gòu)上可以保證行星齒輪上的銷軸孔直徑比銷軸套的外徑大兩倍的偏心距，因此在傳動(dòng)過(guò)程中，銷軸套始終與行星齒輪上的銷孔壁接觸，而使行星齒輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)銷軸傳遞給輸出軸，且在行星齒輪與輸出軸之間實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為i=1的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。2)十字滑塊式這種機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)端面具有矩形榫的連接盤和兩個(gè)端面具有凹槽的行星齒輪，以及一根帶凹槽的輸出軸組成。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，成本較低，且可以補(bǔ)償由于轉(zhuǎn)配或零件制造的誤差。但其承載能力和傳動(dòng)效率相比銷軸式低，故適于傳遞小功率，低轉(zhuǎn)速和不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下工作；或只有一個(gè)行星齒輪的少齒差行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)中。3)浮動(dòng)盤式主要由兩個(gè)浮動(dòng)盤和固連在行星齒輪輪輻上的銷軸及銷軸套等組成。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、摩擦損失小、使用效果好。而且制造工藝比銷軸輸出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易獲得所需要的精度。4)零齒差式采用一對(duì)零齒差的齒輪將行星齒輪與輸出軸連接起來(lái)而組成的W機(jī)構(gòu)。在該機(jī)構(gòu)中，零齒差齒輪副的內(nèi)齒輪（或外齒輪）與行星齒輪做成一體，而另一齒輪則與輸出軸合為一體。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便，零件數(shù)目較少，故成本較低，適用于小功率和傳動(dòng)比為∣i∣≦60及齒數(shù)差為1或2的行星減速器。本減速器設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)盤作為W機(jī)構(gòu)。2.4零件材料和熱處理的選擇行星輪：40Cr調(diào)質(zhì)，220～250HBWGB/T10095-2001內(nèi)齒輪：40Cr調(diào)質(zhì)，240～280HBWGB/T10095-2001銷軸：GCr15淬火，58～64HRC銷軸套：GCr15淬火，58～64HRC浮動(dòng)盤：GCr15淬火，55～60HRC輸入軸（偏心軸）：45鋼調(diào)質(zhì)，220～250HBW輸出軸：45鋼調(diào)質(zhì)，220～250HBW3.減速裝置的設(shè)計(jì)3.1齒輪齒數(shù)的確定由于給定傳動(dòng)比i＝-51，且齒差數(shù)。對(duì)于K－H－V型一齒差行星傳動(dòng)輸出軸輸出方式，根據(jù)公式其中為內(nèi)齒輪的齒數(shù)，為外齒輪的齒數(shù)。故數(shù)，。3.2模數(shù)的確定因采用了內(nèi)嚙合和較大的正變位齒輪副，從而提高了齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度，且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動(dòng)的模數(shù)通常是按彎曲強(qiáng)度決定的。也可按照結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度，因?yàn)槟?shù)最后的確定往往是受結(jié)構(gòu)尺寸的限制的。硬齒面齒輪傳動(dòng)具有較強(qiáng)的齒面抗點(diǎn)蝕能力，故先按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞應(yīng)力安全系數(shù)S=1.44）計(jì)算載荷系數(shù)查得：使用系數(shù)動(dòng)載系數(shù)齒間分布系數(shù)齒向分布系數(shù)故載荷系數(shù)5）查取齒形系數(shù)查得：6）查取應(yīng)力校正系數(shù)查得：7）計(jì)算并比較大小8)計(jì)算行星輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（2）設(shè)計(jì)計(jì)算取m=3少齒差行星傳動(dòng)減速器，要求整體結(jié)構(gòu)小而緊湊，軸向尺寸小。因此要求齒輪的厚度很小，通常取=0.1～0.2，本設(shè)計(jì)中取。則行星輪分度圓直徑齒寬（3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度1）齒面接觸應(yīng)力式中-材料彈性系數(shù)-節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)-載荷系數(shù)-行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)-行星輪分度愿直徑-行星輪傳遞的轉(zhuǎn)矩-齒寬-齒數(shù)比查得：材料彈性系數(shù)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)載荷系數(shù)K=1.566載荷分配不均勻系數(shù)則2）許用接觸應(yīng)力查得：接觸疲勞強(qiáng)度極限壽命系數(shù)工作硬化系數(shù)尺寸系數(shù)安全系數(shù)S=1.05則許用接觸應(yīng)力因?yàn)樗詽M足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，模數(shù)m=3符合設(shè)計(jì)要求。3.3齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算1）齒數(shù)（滾齒）（插齒）插齒刀齒數(shù)2）初始齒形角o查表得3）齒頂高系數(shù)ha=0.8（短齒制）4）選擇變位系數(shù)及嚙合角漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)，因?yàn)閮?nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)相差甚少，所以需要對(duì)他們的漸開線齒形進(jìn)行變位，為了保證它們之間的嚙合不發(fā)生齒廓重迭現(xiàn)象，并有一對(duì)以上的輪齒嚙合，內(nèi)、外齒輪都要選取適當(dāng)?shù)淖兾幌禂?shù)。加工齒輪時(shí)，刀具是逐漸切入工件的，切入的終止位置不同，加工出來(lái)的齒輪尺寸也不同。刀具切入工件的終止位置可分為三種不同情況，也就是刀具中線有三種不同的終止位置，一種是中線切于分度圓而成為分度線，加工出來(lái)的齒輪就是標(biāo)準(zhǔn)齒輪；其它兩種是中線離開分度圓或與分度圓相交，加工出來(lái)的齒輪不是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，而是變位齒輪，前者稱為正變位齒輪，后者稱為負(fù)變位齒輪。在漸開線少齒差內(nèi)嚙合傳動(dòng)中，由于內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差少，在切削和裝配時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生各種干涉，以致造成報(bào)廢。因此，為了保證內(nèi)嚙合傳動(dòng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，利用電腦MATLAB程序，求出齒輪的變位系數(shù)。在齒數(shù)模數(shù)已知的條件下，應(yīng)先選擇合適的嚙合角，通過(guò)變換變位系數(shù)來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。齒數(shù)差嚙合角1234表3.3齒數(shù)差與嚙合角的范圍運(yùn)行MATLAB程序，在MATLAB中帶入?yún)?shù)>>xgr請(qǐng)輸入齒輪的模數(shù)3輸入外齒輪的齒數(shù)51輸入內(nèi)齒輪的齒數(shù)52輸入插齒刀齒數(shù)（小于內(nèi)、外齒輪齒數(shù)）34需要多少組數(shù)據(jù)20計(jì)算得到Nx1x2alfGsepsla1.01.08922.098361.17531.11401.02002.92362.01.08551.969859.48770.82111.02662.77623.00.97842.058462.03921.19031.06433.00634.01.03551.762756.98060.35201.05472.58675.01.08831.967759.41750.81171.02562.77046.01.04171.677355.25990.07211.05642.47357.01.08461.908658.58420.66971.02952.70428.01.16581.757054.33900.09231.00632.41789.01.12242.033459.86920.91551.01002.808010.01.14921.901157.40810.54341.00562.616811.01.12481.998159.32800.82801.01052.763112.00.97401.926660.43970.88981.07132.857113.00.93922.072662.65141.27981.07903.068214.00.92771.773158.91170.56661.09592.729815.01.10402.037460.17980.95321.01682.834516.00.98722.087362.27381.24141.05973.029717.00.96401.929460.61200.91241.07512.872418.01.14172.041159.70420.90361.00242.794119.01.11451.735654.96580.12261.02632.455420.01.09581.951759.06950.76031.02342.7423選擇第19組數(shù)據(jù)嚙合角°5）插齒刀與被切內(nèi)齒輪之間的切削嚙合角查得°6）插齒刀與被切內(nèi)齒輪之間的中心分離系數(shù)7）標(biāo)準(zhǔn)中心距8）安裝中心距9）中心距分離系數(shù)10）齒頂降低系數(shù)11）齒頂高外齒輪內(nèi)齒輪12）插內(nèi)齒輪時(shí)的中心距13）分度圓半徑外齒輪內(nèi)齒輪14）基圓半徑外齒輪內(nèi)齒輪15）齒根圓半徑因?yàn)槭嵌听X制，取頂隙系數(shù)外齒輪內(nèi)齒輪16）齒頂圓半徑外齒輪內(nèi)齒輪17）齒頂壓力角外齒輪查得o內(nèi)齒輪查得o18）驗(yàn)算重合度重合度為實(shí)際嚙合線長(zhǎng)度與基圓周節(jié)之比,嚙合齒輪傳動(dòng)時(shí)要求重合度大于1。19）驗(yàn)算齒頂不相碰裝配內(nèi)齒輪副時(shí)為防止發(fā)生（圖3.1）所示的情況，即節(jié)點(diǎn)對(duì)方的齒頂相碰，為保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)，須使內(nèi)齒輪副節(jié)點(diǎn)對(duì)方的齒頂徑向間隙大于0。圖3.1節(jié)點(diǎn)處的齒頂相碰20）驗(yàn)算齒廓不重迭干涉圖3.2齒廓干涉在少齒差齒輪傳動(dòng)中Gs必須驗(yàn)算,齒廓不產(chǎn)生重疊干涉的條件是o=2.4206rado=2.4003rad21）校核內(nèi)齒輪加工時(shí)，是否產(chǎn)生范成頂切要保證條件22）校核插內(nèi)齒輪時(shí)，是否產(chǎn)生徑向切入頂切要保證條件查得，而.滿足條件23）校驗(yàn)過(guò)渡曲線干涉o避免內(nèi)齒輪齒根干涉的條件滿足條件避免外齒輪齒根干涉的條件滿足條件24）校核外齒輪齒頂厚度應(yīng)滿足條件25）外齒輪跨測(cè)齒數(shù)o取26）外齒輪公法線長(zhǎng)度27）圓柱直徑o取28）量柱距o內(nèi)齒輪齒數(shù)為偶數(shù)則3.4偏心軸的設(shè)計(jì)軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。由于在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)末確定之前，軸上力的作用點(diǎn)和支點(diǎn)間的跨距都無(wú)法進(jìn)行精確確定，故彎矩大小和分布情況不得而知，因此在軸的設(shè)計(jì)中，采用的主要方法就是邊計(jì)算、邊畫、邊修改。由于軸工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多為應(yīng)變力，所以軸的失效多為疲勞損壞，因此軸的軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，同時(shí)考慮制造工藝問(wèn)題和熱處理方式等因素加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。軸的主要材料是碳鋼和合金鋼。其中碳鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，可以通熱處理提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。常用的有35、40、45、50鋼，其中以45鋼使用最廣,在此所用的到的軸選用45鋼。1）初算最小軸徑（偏心軸的材料為45剛）軸的材料Q23545剛40Cr35SiMn35CrMo12～2020～4040～52C135～158106～13597～106表3.4.1軸的常用材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和C值查表3.4.1，對(duì)于45剛，C=106～135，考慮到軸端承受轉(zhuǎn)矩，選較大值C=130則軸段上有一個(gè)鍵槽,軸徑應(yīng)增大5%，偏心軸軸通過(guò)聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)連接，電動(dòng)機(jī)外伸軸徑與最小軸徑相差太大，應(yīng)根據(jù)式估算，則，最后確定減速器輸入軸最小直徑2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按軸上零件的尺寸，軸段9上安裝軸承，其直徑應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。取軸承NU1005進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，軸承內(nèi)徑d=25mm，外徑D=47mm，寬度B=12mm。最后確定減速器偏心輸入軸最小直徑d=25mm，取d=d=25mm。軸段9的長(zhǎng)度應(yīng)和軸承寬等長(zhǎng)，取L=12mm，軸段1連接電動(dòng)機(jī)，暫取L=40mm。軸段2為偏心軸穿過(guò)行星架的部分，該軸段上安裝軸承，選擇軸承位為6006型，內(nèi)徑d=30mm,外徑D=55mm，B=13mm。軸段8為軸段9上安裝的軸承提供軸向定位，d應(yīng)略大于d，取d=d=30mm。按照結(jié)構(gòu)，取L=50mm，L=3mm。軸段3為軸段2上軸承提供軸向定位，d應(yīng)略大于d，取d=35mm，按照結(jié)構(gòu)，取d=d=d=d=35mm。軸段4和軸段6上安裝軸承，選擇軸承為6007型，內(nèi)徑d=35mm，外徑D=62mm，寬度B=14mm。取L=10mm，L=14mm，L=14mm，L=10mm。軸段5為兩偏心軸段的連接部分，取d=40mm，L=22mm。軸段123456789軸徑253035354035353025軸長(zhǎng)40501014221410312表3.4.2偏心軸尺寸3.5銷軸及銷軸套的選擇在本設(shè)計(jì)中，W機(jī)構(gòu)選用的是浮動(dòng)盤式的，而浮動(dòng)盤又通過(guò)銷軸和齒輪連接。此機(jī)構(gòu)傳遞效率較高，適用于功率較大的和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下工作，現(xiàn)在已得到廣泛的應(yīng)用。按照浮動(dòng)盤輸出機(jī)構(gòu)銷軸的校驗(yàn)合格即可選用，校核見(jiàn)下文。1）銷軸中心圓直徑按照結(jié)構(gòu)，初取110mm2）銷軸數(shù)目的選擇按照浮動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)，銷軸數(shù)目只能取2mm3）銷軸直徑d的選擇初選。4）銷軸套直徑式中：為銷軸套壁厚，=2.5～10mm，取=4.5mm則3.6浮動(dòng)盤的設(shè)計(jì)按照結(jié)構(gòu)需求，浮動(dòng)盤厚度初選為6mm，滑槽深度均為24.5mm，浮動(dòng)盤與銷軸套連接處的滑槽接觸長(zhǎng)度為12mm，按照浮動(dòng)盤輸出機(jī)構(gòu)校驗(yàn)合格即可選用，校核見(jiàn)下文。3.7輸出軸的設(shè)計(jì)按照結(jié)構(gòu)需求，輸出軸的一端應(yīng)有一連接浮動(dòng)盤和輸出軸的結(jié)構(gòu)，故在輸出軸的一端上設(shè)計(jì)一個(gè)連接面，初定連接面厚為13mm。為了偏心軸和輸入軸的定位，在連接面中間設(shè)計(jì)一圓形凸臺(tái)，打孔裝入軸承，軸承選擇圓柱滾子軸承NU1005，孔直徑與軸承外徑符合。按軸上零件的尺寸，軸段1上安裝軸承，其直徑應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。選取圓錐滾子軸承，軸承代號(hào)32010，軸承內(nèi)徑d=50mm，外徑D=80mm，B=20mm，T=20mm，C=15.5mm。故軸段1直徑取d=50mm,軸段長(zhǎng)度略大于軸承寬，取L=22mm。軸段2初取d=40mm，L=50mm。按軸上零件的尺寸，軸段3上安裝軸承，其直徑應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。選取圓錐滾子軸承，軸承代號(hào)32009，軸承內(nèi)徑d=45mm，外徑D=75mm，B=20mm，T=20mm，C=15.5mm。故軸段3直徑取d=45mm,軸段長(zhǎng)度略小于軸承寬，取L=17mm。按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸段4上車出螺紋，安裝止動(dòng)墊圈和圓螺母，為軸段3上軸承提供軸向定位。軸徑應(yīng)略小于d，且要和圓螺母的螺紋符合，選取圓螺母M42x1.5,故軸徑選擇d=42mm,軸段長(zhǎng)選為L(zhǎng)=16.5mm。按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸段5穿過(guò)右端蓋，安裝密封圈，軸徑應(yīng)與密封圈尺寸相一致。選擇軸徑d=35mm，L=18.5mm。軸段6為輸出端，取d=30mm，L=50mm。4.主要零件的校核4.1偏心軸的校核圖4.11）求作用在行星齒輪上的力圓周力徑向力法向力由于兩個(gè)行星輪相同，故作用在兩個(gè)行星輪上的力大小相同。2）計(jì)算支撐反力在水平面上負(fù)號(hào)表示與圖中所畫力的方向相反在垂直面上負(fù)號(hào)表示與圖中所畫力的方向相反3）計(jì)算彎矩在水平面上在垂直面上合成彎矩4）校核強(qiáng)度由圖知b-b截面為危險(xiǎn)截面抗彎截面系數(shù)為抗扭截面系數(shù)為彎曲應(yīng)力為扭剪應(yīng)力為取折合系數(shù)則軸的計(jì)算應(yīng)力查得軸的許用彎曲應(yīng)力，故滿足要求。4.2銷軸的彎曲強(qiáng)度校核式中：P為輸入功率P=3KWn為輸入轉(zhuǎn)速n=1430r/mini為傳動(dòng)比i=-51u為行星輪數(shù)目u=2考慮到行星輪間載荷分布不均勻的系數(shù)，當(dāng)u=2時(shí)，一般取=1.2～1.3則銷軸應(yīng)滿足條件式中：為輸出轉(zhuǎn)矩為銷軸中心圓直徑為銷軸套與滑槽的接觸長(zhǎng)度為銷軸直徑則4.3銷軸套與滑槽平面的接觸強(qiáng)度校核應(yīng)滿足條件式中：為輸出轉(zhuǎn)矩為銷軸中心圓直徑為銷軸套與滑槽的接觸長(zhǎng)度為銷軸套外圓半徑為許用接觸應(yīng)力；當(dāng)HBW<300，取=（2.5～3.0）HBW當(dāng)HRC>30，取=25～30HRC則=1904.4軸承的校核滾動(dòng)軸承的實(shí)效形式主要有疲勞剝落、過(guò)量的永久變形和磨損。軸承在正常的條件下使用，內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體上的的接觸應(yīng)力都是變化的，工作一定時(shí)間后，接觸表面就可能發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，以致造成疲勞剝落。故疲勞剝落是軸承的正常實(shí)效形式，它決定了軸承的工作壽命，故軸承的壽命一般是指疲勞壽命。轉(zhuǎn)速很低或間歇往復(fù)擺動(dòng)的軸承，在過(guò)大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使套圈滾道和滾動(dòng)體接觸處得局部應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度，以致表面發(fā)生過(guò)大的塑性變形，使軸承不能正常工作。在潤(rùn)滑不良和密封不嚴(yán)的情況下，軸承工作時(shí)，接觸面容易發(fā)生磨損。轉(zhuǎn)速越高，磨損越嚴(yán)重。磨損會(huì)使軸承的游隙增加，振動(dòng)和噪聲增大，以及各項(xiàng)技術(shù)性能急劇下降，導(dǎo)致軸承實(shí)效。滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式式中：—基本額定壽命，h；C—基本額定動(dòng)載荷，N；P—當(dāng)量動(dòng)載荷，N；n—軸承的轉(zhuǎn)速，r/min；—壽命指數(shù)，對(duì)于球軸承，=3。則軸承壽命足夠5.一齒差行星傳動(dòng)效率計(jì)算漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)的效率，主要決定于行星機(jī)構(gòu)的嚙合效率，輸出機(jī)構(gòu)效率以及轉(zhuǎn)臂軸承效率，總效率為：式中—傳動(dòng)的總效率；—行星機(jī)構(gòu)的嚙合效率；—行星機(jī)構(gòu)的輸出機(jī)構(gòu)效率；—轉(zhuǎn)臂軸承效率。由于攪油損失及其他損失未計(jì)算在內(nèi)，故上述計(jì)算值稍高于實(shí)測(cè)效率。5.1行星機(jī)構(gòu)的嚙合效率計(jì)算內(nèi)齒輪固定時(shí)式中為一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪的效率當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)—齒廓摩擦因素；內(nèi)齒輪插齒，外齒輪滾齒或插齒時(shí)取，取0.09則行星機(jī)構(gòu)的嚙合效率5.2輸出機(jī)構(gòu)效率計(jì)算內(nèi)齒輪固定時(shí)式中為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中輸出機(jī)構(gòu)的效率浮動(dòng)盤輸出機(jī)構(gòu)用滾動(dòng)軸承時(shí)，取則5.3轉(zhuǎn)臂軸承的效率計(jì)算浮動(dòng)盤輸出機(jī)構(gòu)—滾動(dòng)軸承摩擦因數(shù)，深溝球軸承取—滾動(dòng)軸承內(nèi)徑—齒數(shù)差，則5.4總效率計(jì)算代入?yún)?shù)后，得總效率為6.減速器的潤(rùn)滑與密封與固定齒輪的圓周速度m/s，采用浸油潤(rùn)滑方式。左右端蓋與軸之間采用毛氈密封圈，使得滾動(dòng)軸承與箱外隔絕，防止?jié)櫥吐冻龊拖渫怆s質(zhì)，水及灰塵等進(jìn)入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。減速器的固定采用4個(gè)M16的地腳螺栓與地基相連。7.三維建模本畢業(yè)設(shè)計(jì)在后期對(duì)所設(shè)計(jì)的減速器的傳動(dòng)部分進(jìn)行了三維建模，并在pro-engineer環(huán)境下進(jìn)行裝配。7.1零件建模圖7.1.1內(nèi)齒輪圖7.1.2偏心軸圖7.1.3行星輪圖7.1.4銷軸2圖7.1.5銷軸套圖7.1.6銷軸1圖7.1.7浮動(dòng)盤1圖7.1.8浮動(dòng)盤2圖7.1.9銷軸3圖7.1.10輸出軸7.2虛擬裝配及爆炸視圖7.2.1裝配圖7.2.2爆炸視圖結(jié)束語(yǔ)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是一齒差漸開線行星齒輪減速卷?yè)P(yáng)機(jī)，指導(dǎo)老師是楊金花老師。經(jīng)過(guò)這三個(gè)多月的努力，我對(duì)這種行星傳動(dòng)已經(jīng)有了比較深入的了解，這種傳動(dòng)的特點(diǎn)是：傳動(dòng)比大，體積較小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，齒形容易加工，裝拆方便。剛拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的時(shí)候，我對(duì)少齒差傳動(dòng)了解甚少，我把以前學(xué)過(guò)的輪系相關(guān)的知識(shí)又溫習(xí)了一遍，還在圖書館借了一些關(guān)于行星輪減速器的資料，經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我對(duì)少齒差行星傳動(dòng)的工作原理有了了解，開始了設(shè)計(jì)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，我根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求，綜合各因素進(jìn)行同考慮，力求所設(shè)計(jì)的卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝調(diào)試方便、性能可靠、價(jià)格合理。我通過(guò)搜索大量相關(guān)資料，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析研究，對(duì)設(shè)計(jì)不斷進(jìn)行改進(jìn)。并基于AutoCAD和pro-e平臺(tái)，對(duì)該減速器的零件進(jìn)行二維繪圖，三維建模，在老師和同學(xué)的幫助下，我完成了一齒差行星齒輪減速器設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]繞振綱.行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).第2版.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1994.[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2008.[3]劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2007.[4]駱?biāo)鼐?，朱?shī)順.機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.[5]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-單行本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[6]江耕華，胡來(lái)瑢，陳啟松.機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社，1990.[7]劉學(xué)厚，黎巨泉.行星傳動(dòng)設(shè)計(jì)[M].北京工業(yè)學(xué)院出版社，1988.[8]朱文堅(jiān)，黃平.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].華南理工大學(xué)出版社，2006.[9]朱孝錄.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.[10]胡仁喜，劉昌麗，路純紅.Pro-EngineerWildfire機(jī)械設(shè)計(jì)完全實(shí)例教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.附錄根據(jù)變位系數(shù)的計(jì)算公式，通過(guò)MATLAB軟件完成變位系數(shù)的選取。具體程序如下：%/選擇少齒差變位系統(tǒng)的主程序diary('xgr.txt');m=input('請(qǐng)輸入齒輪的模數(shù)');z1=input('輸入外齒輪的齒數(shù)');z2=input('輸入內(nèi)齒輪的齒數(shù)');while(z1>z2)disp('輸入齒數(shù)有誤,外齒輪的齒數(shù)必須小于內(nèi)齒輪的齒數(shù).請(qǐng)重新輸入齒數(shù).');z1=input('輸入外齒輪的齒數(shù)');z2=input('輸入內(nèi)齒輪的齒數(shù)');endzc=input('輸入插齒刀齒數(shù)（小于內(nèi)、外齒輪齒數(shù)）');xmax=2.1;xmin=-1;deg_rad=atan(1.0)/45;alf0=20.0*pi/180;hax=0.8;r1=m*z1/2.0;r2=m*z2/2.0;i=1;ml=input('需要多少組數(shù)據(jù)');disp('Nx1x2alfGsepsla');while(i<=ml)x1(i)=xmin+rand(1)*(xmax-xmin);x2(i)=xmin+rand(1)*(xmax-xmin);%/x1=1.143;x2=1.816;/xc=0.0;alf=mesha(x1(i),x2(i),z1,z2,alf