行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)【含9張CAD圖紙和說明書】,含9張CAD圖紙和說明書,行星,齒輪,減速器,設(shè)計(jì),cad,圖紙,以及,說明書,仿單 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 題 目： 行星齒輪減速器 年 3 月 16 日  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 1．文獻(xiàn)綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2500字以上的文獻(xiàn)綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。 文 獻(xiàn) 綜 述 0 引言 行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。其最顯著的特點(diǎn)是：在傳遞動(dòng)力時(shí)可以進(jìn)行功率分流;輸入軸與輸出軸具有同軸性.對于那些要求體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)效率高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，起重運(yùn)輸，石油化工和艦艇等的齒輪傳動(dòng)裝置，行星齒輪傳動(dòng)已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如13本，德國，英國，美國和俄羅斯等國家對行星齒輪的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化，傳動(dòng)性能，傳遞功率，轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并研究出一些新的行星傳動(dòng)技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動(dòng)，行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。行星齒輪傳動(dòng)在我國已有許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。自20世紀(jì)60年代以來，我國對行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入，系統(tǒng)地研究和試制工作。但無論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了許多創(chuàng)新性的研究成果。[1] 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；這些功用對于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展有著重要的意義。因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器具、儀表儀器、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。[2] 1 行星齒輪減速器概念及特點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最為廣泛和特別重要的一種機(jī)械傳動(dòng)形式，可用于傳遞空間任意軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)與其他機(jī)械傳動(dòng)相比，具有傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、傳動(dòng)效率高、傳遞功率范圍大、速度防衛(wèi)廣、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)簡便和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。因此，它在汽車等各種機(jī)械設(shè)別和儀器儀表中被廣泛使用。隨著近代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，對齒輪傳動(dòng)的速度、效率、承載能力、可靠性以及體積、重量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提出了更高的要求。行星齒輪傳動(dòng)的研究與應(yīng)用證實(shí)基于這些要求發(fā)展起來的。行星齒輪傳動(dòng)是齒輪傳動(dòng)中的一種主要的形式，可以提高機(jī)器的傳動(dòng)效率和承載能力，減小機(jī)器的質(zhì)量，減小機(jī)器外形尺寸及減速器傳動(dòng)比范圍廣等，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展齒輪傳動(dòng)技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)不斷完善和發(fā)展，行星齒輪傳動(dòng)有了長足的發(fā)展和應(yīng)用。[3] [4]行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在各種機(jī)械和高科技領(lǐng)域已廣泛用來代替普通的定軸齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)。 少齒差行星齒輪傳動(dòng)克服了同軸式少齒差行星傳動(dòng)的行星軸承受力大，壽命短、整機(jī)振動(dòng)大、噪音大等人們力求解決的難題，具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)比大，體積小，重量輕，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。由于采用軟齒面的漸開線齒輪內(nèi)嚙合，故接觸承載的齒對數(shù)多，具有優(yōu)良的承載和過載能力，而且齒輪生產(chǎn)成本比硬齒面造價(jià)低，加工精度要求低。其中，少齒差行星齒輪傳動(dòng)比較適合我國目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。實(shí)踐表明，少齒差行星齒輪傳動(dòng)與適用工況相同的其它傳動(dòng)形式相比較，具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比范圍大，效率高等。[5] 少齒差行星齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)具體而言有以下幾點(diǎn)： （1）加工方便，制造成本低。不需要特殊刀具和專用設(shè)備，材料也可采用普通齒輪材料。 （2）傳動(dòng)比范圍大，單級傳動(dòng)比為10-1000以上。 （3）結(jié)構(gòu)形式多，運(yùn)用范圍廣。由于其輸入軸和輸出軸可以在同一軸線上，也可以在不同一軸線上，所以能適應(yīng)各種機(jī)械的需求。 （4）結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，體積小。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)比相同時(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1/2-2/3。 （5）效率高。當(dāng)傳動(dòng)比為10-200時(shí)，效率為80%-94%，效率隨著傳動(dòng)比的增加而降低。 （6）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，承載能力大。由于是內(nèi)嚙合傳動(dòng)，兩嚙合吃昆一為凹齒，一為凸齒，兩者的曲率中心在同一方向，曲率半徑又接近相等，因此接觸面積大，是輪齒的接觸強(qiáng)度大為提高；又因采用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。[6] 2 國內(nèi)外行星傳動(dòng)的發(fā)展 世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如日本、德國、英國、美國和俄羅斯等，對行星齒輪 傳動(dòng)的應(yīng)用、生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)性能、傳動(dòng)功率轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先位置，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動(dòng)技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動(dòng)、行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。 1974年，Cunliffe等建立了十三個(gè)自由度的行星齒輪的動(dòng)力學(xué)模型，并對其固有特性進(jìn)行了研究。[7]1994年，Kahraman建立了行星齒輪機(jī)構(gòu)的非線性時(shí)變動(dòng)態(tài)模型，該模型中包括了制造誤差、安裝誤差、齒形誤差和時(shí)變嚙合剛度等因素，設(shè)立了一個(gè)動(dòng)態(tài)均載稀疏，并分析了上述因素對動(dòng)態(tài)均載系數(shù)的影響，通過扭轉(zhuǎn)-平移耦合模型分析了行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)均載特性。[8] 對行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)的開發(fā)及運(yùn)用在我國自上世紀(jì)五十年代就開始了，但直到改革開放前的相當(dāng)長的一段時(shí)間里，由于受設(shè)計(jì)理念與水平、加工手段與材料及熱處理質(zhì)量等方面的限制，我國各類行星齒輪減速器的承載能力及可靠性都還處于一個(gè)比較低的水平，以至于我國許多行業(yè)配套的高性能星星齒輪箱，如磨機(jī)齒輪箱等都采用進(jìn)口產(chǎn)品。自20世紀(jì)60年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)地研究和試制工作，無論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。[9]改革開放以來，隨著國內(nèi)多家單位相繼引進(jìn)了國外先進(jìn)的行星傳動(dòng)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)技術(shù)并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了消化吸收和創(chuàng)新開發(fā)，使得國內(nèi)的行星傳動(dòng)技術(shù)有了長足的進(jìn)步。[10] 目前，數(shù)控機(jī)床與伺服電機(jī)配套使用的減速器是NGW型的行星齒輪傳動(dòng)減速器，單級的傳動(dòng)比20以下，如果有大速比的要求，必須串聯(lián)成兩級甚至三級使用，零件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對制造和安裝提出了很高的要求。精密齒輪傳動(dòng)與一般的齒輪傳動(dòng)區(qū)別在于對其傳動(dòng)精度要求較高，我們與國外同類型產(chǎn)品的主要差距在于傳動(dòng)精度指標(biāo)比較低，并且仍以仿造為主，產(chǎn)品類型很少，速比和承載能力范圍較小，外形較大，精度和效率低，噪音和振動(dòng)偏大，可適應(yīng)工況有限，而且壽命短，可靠性低，因此還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法與國外的產(chǎn)品競爭，國外產(chǎn)品由于性能先進(jìn)，在國內(nèi)市場長期占據(jù)著相當(dāng)大的份額。[11] 3 齒輪減速器發(fā)展現(xiàn)狀及展望 齒輪和減速器是各種機(jī)械傳動(dòng)裝置的重要基礎(chǔ)件，其精度和承載能力的優(yōu)劣直接影響著主機(jī)的性能。因此，一個(gè)國家的齒輪工業(yè)先進(jìn)與否，是這個(gè)個(gè)國家機(jī)械水平高低的重要標(biāo)志之一。 當(dāng)前，齒輪傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展很快，其主要內(nèi)容包括采用硬齒面和行星減速器，以及開發(fā)新型傳動(dòng)。其中行星傳動(dòng)是將定軸線改為動(dòng)軸線傳動(dòng)，采用功率分流（由若干個(gè)行星齒輪分擔(dān)載荷），合理地應(yīng)用內(nèi)嚙合機(jī)構(gòu)及合理的變位等，從而使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有重量輕，體積小，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)效率高以及承載能力較大等優(yōu)點(diǎn)。[12] 20世紀(jì)末的20多年，世界齒輪技術(shù)有了很大的發(fā)展。產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢是小型化、高速化、低噪聲、高可靠度。技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。? 硬齒面齒輪減速器具有承載能力高、體積小、重量輕、使用壽命長等特點(diǎn)，已得到廣泛的運(yùn)用。[13]硬齒面技術(shù)到20世紀(jì)80年代時(shí)在國外日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于ISO1328-1975的6級，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的4倍，為軟齒面齒輪的5-6倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面齒輪減速器的重量僅為軟齒面齒輪減速器的1/3左右。功率分支技術(shù)主要指行星及大功率齒輪箱的功率雙份及多分支裝置，如中心傳動(dòng)的水泥磨主減速器，其核心技術(shù)是均載。 精密行星齒輪減速器在伺服系統(tǒng)中的運(yùn)用日趨廣泛，精度、穩(wěn)定性和靈敏度是伺服系統(tǒng)的三大重要性能指標(biāo)，而閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈敏度很大程度上取決于齒輪裝置的回差能否控制在要求的范圍內(nèi)。隨著工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控設(shè)備、軍工設(shè)備、航空航天等提出了苛刻的要求。[14] 適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品開發(fā)，關(guān)鍵工藝技術(shù)的創(chuàng)新競爭以及員工技術(shù)素質(zhì)與創(chuàng)新精神，是21世紀(jì)企業(yè)競爭的焦點(diǎn)。在21世紀(jì)成套機(jī)械裝備中，齒輪仍然是機(jī)械傳動(dòng)的基本部件。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)械加工精度、加工效率大為提高，從而推動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品多樣化，整機(jī)配套的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致、美觀。? CNC機(jī)床和工藝技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電子控制、液壓傳動(dòng)，齒輪、帶鏈的混合傳動(dòng)，將成為變速箱設(shè)計(jì)中優(yōu)化傳動(dòng)組合的方向。在傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉，將成為新型傳動(dòng)產(chǎn)品的重要趨勢。? 總之，當(dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高、二低、二化方面發(fā)展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動(dòng)效率；二低即低噪聲、低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。減速器和齒輪的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)水平。因此，開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景。[15] 4 結(jié)論 隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，國內(nèi)的裝備制造業(yè)也取得了長足的進(jìn)步，與之緊密相關(guān)的齒輪傳動(dòng)領(lǐng)域的研究也取得了很大的進(jìn)展，對行星齒輪機(jī)構(gòu)的研究是齒輪領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。 近幾十年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用，改變了制造業(yè)的傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式。一些先進(jìn)的齒輪生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采用精益生產(chǎn)、敏捷制造、智能制造等先進(jìn)技術(shù)。形成了高精度、高效率的智能化齒輪生產(chǎn)線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理。? 隨著我國工業(yè)的發(fā)展，行星齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大，因此，合理的解決行星齒輪機(jī)構(gòu)現(xiàn)階段存在的相關(guān)問題會(huì)對我國的發(fā)展起到重大的作用。[16] 參考文獻(xiàn) [1]?朱振榮、蔣立冬、常山.漸開線行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展.熱能動(dòng)力工程.哈爾濱第七0三研究所.2007 [2]?張衛(wèi)平、陳文元.基于LIGA技術(shù)的3K-2型微型行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)和制造[J].中國機(jī)械工程，2003 [3]?張輝.新型漸開線少齒差行星減速器的設(shè)計(jì)研究.浙江工業(yè)大學(xué)，2012 [4]?黃軼.行星齒輪傳動(dòng)專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2009 [5]?漸開線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造編委會(huì)著，漸開線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造，機(jī)械工業(yè)出版社，2002?? 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[11] 周有槍、胡茂炫、張文照.少齒差傳動(dòng)的發(fā)展概況[J].齒輪，1983 [12] 張展.行星齒輪傳動(dòng)及其國內(nèi)外水平.發(fā)電與空調(diào)，1986 [13] 周相清.國內(nèi)外硬齒面齒輪減速器的發(fā)展及對比.起重運(yùn)輸機(jī)械，1993 [14] 張俊.三環(huán)減速器承載能力研究與新產(chǎn)品系列設(shè)[D].天津：天津大學(xué)，2004 [15] 張展.齒輪減速器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.華電技術(shù)，2001 [16] 尹林林.行星齒輪增速機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)均載及固有特性研究.鄭州大學(xué)，2012 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 ２．開題報(bào)告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施 開 題 報(bào) 告 一、課題的目的與意義 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械化和自動(dòng)化水平的不斷提高，各工業(yè)部門需要大量減速器，并要求減速器的體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、效率高、承載能力大、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠以及壽命長等。減速器的種類雖然很多，但普通的圓柱齒輪減速器的體積大，結(jié)構(gòu)笨重；普通的蝸輪減速器在大傳動(dòng)比時(shí)，效率較低；擺線針輪雖能滿足以上提出的要求，但其成本高，需要用專用設(shè)備制造；而行星齒輪減速器不但能基本滿足以上提出的要求，并可用通用刀具在插齒機(jī)上加工，因而成本較低。 本課題需要學(xué)生在閱讀大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，運(yùn)用在校學(xué)習(xí)的圖學(xué)，力學(xué)，材料 學(xué)，機(jī)械學(xué)及計(jì)算機(jī)等相關(guān)知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)和工藝實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)，掌握由原理方案的設(shè)想，轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方法。在常規(guī)減速器的基礎(chǔ)上，需要了解一系列特殊的減速器。機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。培養(yǎng)了自己調(diào)查研究，熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊等工具書，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。培養(yǎng)了自己進(jìn)行綜合分析和提高解決實(shí)際問題的能力，從而達(dá)到鞏固、擴(kuò)大、深化所學(xué)知識(shí)的目的。培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊、圖冊工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。 二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 我國是發(fā)明齒輪和應(yīng)用齒輪傳動(dòng)最早的國家。特別是在行星差動(dòng)傳動(dòng)方面，我國早在南北朝時(shí)代，祖沖之發(fā)明了具有錐齒輪行星差動(dòng)傳動(dòng)的指南車。因此，我國行星差動(dòng)傳動(dòng)的應(yīng)用比歐美各國早了1300多年。 隨著國家對機(jī)械制造業(yè)的重視，重大裝備國產(chǎn)化進(jìn)程的加快以及城市化改造進(jìn)程的加快，減速機(jī)行業(yè)仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢，尤其是齒輪減速機(jī)的增長將會(huì)大幅度提高，這與進(jìn)口設(shè)備大多配套采用齒輪減速機(jī)有關(guān)。因此，業(yè)內(nèi)專家希望企業(yè)抓緊開發(fā)制造齒輪減速機(jī)，尤其是大、中、小功率硬齒面減速機(jī)，以滿足市場的需求。 目前，國內(nèi)外動(dòng)力齒輪傳動(dòng)正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化、小振動(dòng)、低噪聲的方向發(fā)展。行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展和少齒差零齒差內(nèi)齒輪副的應(yīng)用，是當(dāng)代齒輪的一大特征，是齒輪傳動(dòng)小型化的一個(gè)典型的標(biāo)志。行星傳動(dòng)把傳統(tǒng)的定軸傳動(dòng)改為動(dòng)軸傳動(dòng)，采用了功率分流并合理應(yīng)用內(nèi)嚙合及均載裝置，具有重量輕，體積小，承載高等優(yōu)點(diǎn)，因此，行星傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用日漸廣泛。少齒差行星齒輪傳動(dòng)是行星傳動(dòng)中的一種，它由一個(gè)外齒輪與一個(gè)內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小，故簡稱為少齒差傳動(dòng)。 現(xiàn)有的各類減速器多存在著消耗材料和能源較多的問題，對于大傳動(dòng)比的減速器，該問題更為突出。而行星齒輪減速器具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由于減速裝置在各部門中使用廣泛，因此，人們都十分重視研究就這個(gè)基礎(chǔ)部件。不論在減小體積，減輕重量，提高效率，改善工藝，延長壽命和提高承載力以及降低成本等等方面有所改進(jìn)的話，都會(huì)促進(jìn)資源的節(jié)省和優(yōu)化配置。可以預(yù)見，行星齒輪減速器在國內(nèi)的運(yùn)用前景時(shí)廣大的。 三、課題主要內(nèi)容和要求 行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)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)，這些已被我國越來越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。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；這些功用對于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展有著重要意義。因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、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。? 1、設(shè)計(jì)條件：? 圓錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)與NGW串聯(lián)，臥式軸向部分機(jī)體。大修期限為1年，每年工作300日，每日工作24小時(shí)。? 2、原始數(shù)據(jù)：? 公稱傳動(dòng):ip=5.4， 輸入轉(zhuǎn)速：n=640r/min， 輸入功率：P=1140W， 行星輪個(gè)數(shù)：nw=3， 內(nèi)齒圈齒數(shù)：zb=88。? 四、研究方法、步驟和措施 1、查閱資料，翻譯英文資料 查找設(shè)計(jì)所需的資料，資料的內(nèi)容要有深度，要具有參考意義。 2、熟練掌握設(shè)計(jì)所需的內(nèi)容 復(fù)習(xí)以前所學(xué)設(shè)計(jì)有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，并熟練的運(yùn)用到設(shè)計(jì)中去。設(shè)計(jì)運(yùn)用UG軟件繪制二極行星齒輪減速器所有零件的三維模型圖，經(jīng)過AUTOCAD形成正式二維工程圖，并在仿真軟件系統(tǒng)UG中完成二極行星齒輪減速器關(guān)鍵零件的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、有限元分析和模態(tài)分析。 3、設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）減速器行星輪設(shè)計(jì)； （2）傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)； （3）行星齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)； （4）行星齒輪架與輸出軸間齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)； （5）行星輪系減速器齒輪輸入輸出設(shè)計(jì)。 4、具體設(shè)計(jì)步驟 （1）根據(jù)原始數(shù)據(jù)，計(jì)算出相關(guān)的其他數(shù)據(jù)； （2）利用CAD畫出零件圖和裝配圖得到初始結(jié)構(gòu)； （3）將初始結(jié)構(gòu)分成若干子結(jié)構(gòu)，利用UG對子結(jié)構(gòu)三維建模； （4）對子結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配，整裝成組裝圖； （5）進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)，先確定連桿；再確定運(yùn)動(dòng)副；接著設(shè)置動(dòng)力源；最后設(shè)置仿真所需的步數(shù)、時(shí)間等參數(shù)； （6）對運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行運(yùn)動(dòng)可靠性與干涉分析； （7）讀取結(jié)果，并對仿真結(jié)果進(jìn)行可視化處理，根據(jù)仿真結(jié)果提出合理改進(jìn)意見； （8）改進(jìn)后重新建模并進(jìn)行分析； （9）整理仿真分析所得數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，為優(yōu)化提供參考。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)老師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 行星齒輪減速器 完成日期： 誠 信 聲 明 本人聲明： 1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果； 2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料； 3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。 作者簽名： 日期： 年 月 日  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目：行星齒輪減速器 一、 基本任務(wù)及要求： 1．完成本課題的開題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述）； 2．根據(jù)原始數(shù)據(jù)，計(jì)算出行星齒輪減速器的其他數(shù)據(jù)； 3．利用CAXA、UG軟件繪制行星齒輪減速器； 4．撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間： 1．了解畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)、明確課題要求，收集和查閱相關(guān)資料； 1周 2．調(diào)查研究、分析課題要求、完成開題報(bào)告； 2周 3．畢業(yè)實(shí)習(xí) 1周 4．完成行星齒輪減速器的數(shù)據(jù)計(jì)算，確定設(shè)計(jì)方案可行性； 1周 5．完成行星齒輪減速器工作圖設(shè)計(jì)： 1）行星齒輪減速器裝配圖設(shè)計(jì)； 3周 2）行星齒輪減速器零件圖設(shè)計(jì)； 3周 6．對行星齒輪減速器進(jìn)行3D建模和仿有限元分析; 2周 7．撰寫行星齒輪減速器畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書； 2周 8．答辯； 1周 目錄 摘要.........................................................................................................................................?ⅠAbstract...................................................................................................................................?Ⅱ第1章?緒論...........................................................................................................................1 1.1行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展?................................................................................................ 2 第2章傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)及計(jì)算................................................................................... 2 2.1行星齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)?........................................................................................?2 2.2傳動(dòng)方案的計(jì)算?........................................................................................................?3 2.2.1?行星齒輪傳動(dòng)比和效率的計(jì)算........................................................................?3 2.2.2??行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算...............................................................................?3 2.2.3??齒輪強(qiáng)度校核及幾何尺寸計(jì)算.......................................................................?5 2.3?行星齒輪傳動(dòng)的受力分析.......................................................................................?11 2.4行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)?..........................................................................?12 第3章行星輪、內(nèi)齒圈和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?..................................................................?14 3.1行星輪、中心輪和內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?..................................................................?14 3.2行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?..................................................................................................?14 第4章?行星齒輪減速器輸入、輸出軸的設(shè)計(jì).....................................................................?17 4.1減速器輸入軸的設(shè)計(jì)?..............................................................................................?17 4.2?減速器輸出軸設(shè)計(jì)...................................................................................................?18 第5章?輸入軸、行星齒輪的有限元分析..........................................................................?20 5.1輸入軸的有限元分析?..............................................................................................?20 5.1.1?輸入軸的建模..................................................................................................?20 5.1.2輸入軸載荷的施加與有限元分析..................................................................?20 5.2?行星齒輪的有限元分析...........................................................................................?22 5.2.1?太陽輪和行星輪的建模..................................................................................?23 5.2.2?行星齒輪載荷的施加與有限元分析..............................................................?23 結(jié)論?.......................................................................................................................................?27 參考文獻(xiàn)................................................................................................................................?28 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 摘要：本論文主要設(shè)計(jì)的是一種自動(dòng)洗衣機(jī)內(nèi)部的減速裝置，該裝置采用的是NGW型行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。它具有體積小、結(jié)果緊湊、傳動(dòng)效率高、抗沖擊性好和噪聲低等許多優(yōu)點(diǎn)，滿足了人們對洗衣機(jī)的性能要求。該設(shè)計(jì)中先擬定總體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖，然后通過計(jì)算選出合適的齒輪并對其進(jìn)行校核，再選出合理的均載機(jī)構(gòu)及行星架，然后設(shè)計(jì)出輸入、輸出軸，最后以行星輪、內(nèi)齒輪、中心輪和軸為主要對象用CAXA軟件繪制出主要的零件圖和整體裝配圖。? 關(guān)鍵詞：自動(dòng)洗衣機(jī)；行星齒輪傳動(dòng)；均載機(jī)構(gòu);行星輪?。 I The?design?of?the?automatic?washing?machine?of?planetary?gear?reducer Abstract:?This?paper?is?mainly?about?the?design?of?internal?gear?of?a?kind?of?automatic?washing?machine?with?the?device?adopts?NGW?modeled?planetary?gear?transmission?structure.?It?meets?with??the?performance?requirements?of?washing?machine?to?people?with?many?advantages??of?small?volume,?compact?results,?high?transmission?efficiency,?good?impact?resistance?and?low?noise?and?so?on.?The?first?the?design?of?overall?transmission?structure?diagram?was?proposed?in,?and?then?chose?the?proper?gear?by?calculating?and?checking,?secondly?chose?the?reasonable?planet?carrier?are?then?designed?input?and?output?shaft.?Finally?in?the?center?of?the?planetary?wheel,?internal?gear,?wheel?and?shaft?as?the?main?objects?I?use?AutoCAD?software?drawing?the?main?detail?drawings?and?assembly?drawing?as?a?whole.? Key?words:?The?automatic?washing?machines;?The?planetary?gear?transmission;?The?balancing?mechanism;?The?Planetary?wheel? II 第1章 ?緒論 1.1行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展? 行星齒輪傳動(dòng)是用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，它不僅可以作勻速運(yùn)動(dòng)或按預(yù)定規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)，還可以改變運(yùn)動(dòng)的形式。在周轉(zhuǎn)輪系中，繞著固定軸線回轉(zhuǎn)的齒輪叫太陽輪，在太陽輪邊上有軸線變動(dòng)的齒輪，既做自傳又做公轉(zhuǎn)的齒輪叫行星輪，行星輪的支持構(gòu)件叫行星架，通過行星架將動(dòng)力傳到軸上，再傳給其它齒輪。這種由多個(gè)齒輪所組成且只有一個(gè)中心輪是固定的系統(tǒng)稱為行星輪系。這種輪系包含三個(gè)基本構(gòu)件，即行星架、中心輪和內(nèi)齒輪。它們均能與其他構(gòu)件連結(jié)承受外加力矩，并且繞共同的固定軸線回轉(zhuǎn)。當(dāng)三個(gè)構(gòu)件均轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，確定其中兩個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式就可以確定，這種結(jié)構(gòu)稱為差動(dòng)輪系；當(dāng)中心輪和內(nèi)齒輪中有一個(gè)固定時(shí)成為行星輪系。一般稱這兩種輪系為行星齒輪傳動(dòng)[2]。?? 行星齒輪傳動(dòng)的原理不僅應(yīng)用于洗衣機(jī)中，還用在一些需要大功率和高低速傳動(dòng)機(jī)械裝置中。它不僅可以增速、減速和變速傳動(dòng)中，更能夠使用在其他一些特殊場合中，如運(yùn)動(dòng)的合成和分解，對我國現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展起著重要的作用，被廣泛應(yīng)用在礦山機(jī)械、工業(yè)紡織、醫(yī)療設(shè)備、儀表儀器、化工機(jī)械及航空航天等各工業(yè)部門中甚至滲透到我們的日常生活中。 第2章 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)及計(jì)算 2.1行星齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)? 本課題設(shè)計(jì)的是自動(dòng)洗衣機(jī)中用來減速的裝置。在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足體積小、運(yùn)行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、抗沖擊性能好、重量輕、工藝性好、便于使用和維護(hù)等要求；還有傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩和轉(zhuǎn)速、輸入輸出功率必須滿足需要。但是要設(shè)計(jì)出滿足上述所有的要求的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是十分困難的，必須綜合考慮，選出最合理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料我選擇了NGW型行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的減速裝置。? 行星齒輪傳動(dòng)根據(jù)基本構(gòu)件的情況可分為三種：2K—H、3K及?K—H—V。按其嚙合方式的不同可分為：NGW型、NW?型、，NN?型、WW?型、NGWN?型。?上面字母所代表的含義為：K是中心輪，H是行星架，V是輸出構(gòu)件，N是內(nèi)嚙合齒輪副，W是外嚙合齒輪副，G是同時(shí)與兩個(gè)中心輪相嚙合的公共齒輪[2]。? 經(jīng)查閱參考文獻(xiàn)[2]表13-5-1選擇行星齒輪數(shù)目pn=3。我設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動(dòng)方式是NGW型2K—H行星傳動(dòng)中的單排內(nèi)外嚙合。如下圖2-1所示是擬定的傳動(dòng)方案簡圖，包括有中心論a,內(nèi)齒圈b和裝有3個(gè)行星輪g的星架H三個(gè)構(gòu)件。 為了方便設(shè)計(jì)的進(jìn)行，假設(shè)減速器工作壽命為20年（設(shè)每年有300天），每天工作2小時(shí)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]得到行星齒輪減速器設(shè)計(jì)的一些數(shù)據(jù)如下： 傳動(dòng)比（iρ） 5.4 輸入功率Pt（W） 1140 輸出扭矩(N·m） 360 輸入轉(zhuǎn)速na（r/min） 640 行星輪數(shù)np 3 2.2傳動(dòng)方案的計(jì)算? 2.2.1?行星齒輪傳動(dòng)比和效率的計(jì)算? 行星齒輪傳動(dòng)比符號(hào)及角標(biāo)含義為：，其中b為固定件、a為主動(dòng)件、H為從動(dòng)件。? 1.行星齒輪傳動(dòng)比? 當(dāng)內(nèi)齒圈b固定時(shí)，2K-H傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：?=iρ=5.4 輸出轉(zhuǎn)速：?nH==≈119r/min???????????????? （2-1）? 2.行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效率計(jì)算? 由參考文獻(xiàn)[3]中式12-13可知行星齒輪傳動(dòng)效率的計(jì)算公式為： =1-|| 由：=1-，得：-1=-5.4 其中：= 式中為a-g嚙合的損失系數(shù)；為b-g嚙合的損失系數(shù)；為軸 承的損失系數(shù)；為總的損失系數(shù)；一般取=0.025。 根據(jù)=640r/min，=119r/min，-1=-5.4可得： =1-||=1-||×0.025=98% 由計(jì)算結(jié)果可知，2K-H型行星輪系負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)的嚙合效率比較高，故在傳動(dòng)中多用負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)。 2.2.2??行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算? 1.在行星齒輪傳動(dòng)中要確定各齒輪齒數(shù)，不僅要滿足齒輪齒數(shù)的選取原則，同時(shí)還要保證傳動(dòng)比條件、裝配條件、同心條件和鄰接條件得到滿足。? （1）傳動(dòng)比條件——進(jìn)行配齒計(jì)算時(shí)必須保證滿足給定的傳動(dòng)比，此行星齒輪傳動(dòng)為內(nèi)齒圈b固定的NGW型行星齒輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪為中心輪a，從動(dòng)輪為行星架H，所以中心輪a和內(nèi)齒輪b的齒數(shù)必須滿足以下計(jì)算： =1+ （2-3） 式中?為中心輪a的齒數(shù)；?為內(nèi)齒輪b的齒數(shù)? （2）同心條件——為了保證正確的嚙合，各對嚙合齒輪之間的中心距必須相等，即行星輪g和中心輪a間的中心距等于內(nèi)齒圈b和行星輪g的中心距,即為同心條件：=。????????????????? ??? ?? （2-4）? 由上式可以導(dǎo)出m(+)=m(-)，即+=-。 （3）裝配條件——保證各行星輪能夠均勻地安裝于兩個(gè)中心齒輪之間并且與兩個(gè)中心齒輪嚙合良好，沒有錯(cuò)齒現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中的NGW型傳動(dòng)，為了簡化計(jì)算和裝配，應(yīng)使內(nèi)齒輪和中心輪齒數(shù)和是行星輪數(shù)目的整數(shù)倍，即： 為整數(shù)或?yàn)檎麛?shù)????????? （2-5） （4）鄰接條件——機(jī)構(gòu)中兩相鄰行星輪的齒頂互不相碰，并且它們間的間隙大于0.5被模數(shù)，即行星齒輪間的中心距大于其齒頂圓半徑之和，如下圖所示： 即>2()g或2asin>()g （2-6） 上式中: ?表示行星輪數(shù)目；? A表示a、g嚙合時(shí)兩齒輪間中心距；? ()g、()g分別表示行星輪c的齒頂圓半徑和直徑? ?表示兩相鄰行星輪間的中心距。 2.配齒的計(jì)算????????????????????? 根據(jù)裝配條件可得：? =為整數(shù)。 因傳動(dòng)為閉式齒輪傳動(dòng)，為了使系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)小及傳動(dòng)的平穩(wěn)，一般選取小齒輪的齒數(shù)可取為=20～30。由上式可知，取=20。? 根據(jù)傳動(dòng)比公式可得： =1-=1+=5.4 即：=(-1)=(5.4-1)×20=88 若不變位，根據(jù)同心條件即，+=- 可得===34 由鄰接條件可知：2asin>()g 即：2asin=m(+)sin=m(20+34)sin=27m≈46.76m 根據(jù)GB1356-88可知齒頂高系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為=1。 ()g =m(+2)=m(34+2)=36m 所以2sin>()g，所以各齒輪齒數(shù)滿足連接條件。故齒輪齒數(shù)分別為：=20，=34，=88。 2.2.3??齒輪強(qiáng)度校核及幾何尺寸計(jì)算? 本設(shè)計(jì)中選用的是漸開線直齒圓柱齒輪作傳動(dòng)構(gòu)件。? （一）?齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)? 輪廓基本參數(shù)：齒形角α=20，齒頂高=m，工作齒高=2m，頂隙c=0.25m,齒根圓角半徑=0.38m，模數(shù)m，中心距a，中心輪和行星輪間的中心距，行星輪和內(nèi)齒輪間的中心距，傳動(dòng)比i，=5，齒數(shù)比u。? 行星輪與內(nèi)齒輪間的齒數(shù)比=??=2.59???????? （2-7） 中心輪與行星輪間的齒數(shù)比=??=1.7???????????? （2-8） （二）精度等級的選擇? ??由于全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)裝置的速度不是很高，故可以選擇齒輪精度為7級。行星輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS，中心輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。兩種材料硬度相差20HBS。內(nèi)齒輪所選材料也是45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，與行星輪材料的硬度相差20HBS。? （三）齒輪強(qiáng)度計(jì)算及校核? ??在行星齒輪傳動(dòng)中，均可將傳動(dòng)系統(tǒng)分解為相互嚙合的幾對齒輪副，但要考慮行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（可能有多個(gè)行星輪）和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)）。在一般條件下，NGW型行星傳動(dòng)，主要是外嚙合決定其承載能力。因此主要對中心輪與行星輪間的傳動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可。? 1.接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算及校核? 由參考文獻(xiàn)[3]中10-21式可得按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的計(jì)算公式?即： （2-9） （1） 確定上述公式中各數(shù)值? 1） 初選載荷系數(shù)K=1.8? 2） 計(jì)算中心輪傳遞的轉(zhuǎn)矩? 170091N·mm （2-10） 3）由于中心輪相對于軸承的位置為懸臂布置，由參考文獻(xiàn)[3]中表10-7選。?? 4）由于大小齒輪均為鋼制，由表10-6可得到彈性影響系數(shù)為：；? 5）當(dāng)齒輪傳動(dòng)未變位時(shí)，可由圖10-30得到節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)? 為：=2.5；? 6）由式10-18可得： 式中=0°，經(jīng)計(jì)算得=1.68 再由式12-10可得：? =0.77 7）由圖10-21d可查得：? 中心輪的接觸疲勞強(qiáng)度為:=700MP? 行星輪的接觸疲勞強(qiáng)度為:=600MP? 8）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：? 總工作時(shí)間為:=20×300×2=12000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù):? ?=60=60×1×3000×12000=4.68×108 ??? （2-12） ==8.53×107 9）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) =1.1，=1.22 10）由于中心輪與行星輪是外齒輪嚙合，所以其齒數(shù)比u===1.7 11）由參考文獻(xiàn)[2]表13-5-7查得接觸最小安全系數(shù)為=1.05； 12）由式10-12得到初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力：???????? 中心輪的許用接觸應(yīng)力為： ==628.57MP ?? （2-13） 太陽輪的許用接觸應(yīng)力為： ==580.95MP 齒輪校核時(shí)取上述較小值，即=。 （2） 計(jì)算? 1） 計(jì)算中心輪的分度圓直徑，帶入上式中較小的值： ≥3≈50mm 2） 計(jì)算圓周速度:? ==1.67m/s （2-14） 初步計(jì)算齒寬:? ==0.4×30=12mm （2-15） 3） 計(jì)算齒寬與齒高之比 ???模數(shù)：2.5 （2-16） ???根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]可取=2.5m。 4）計(jì)算載荷系數(shù)? 根據(jù)=1.67，取7級精度。由參考文獻(xiàn)[3]中表10-2查得使用系數(shù) =1.5；由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=0.85；由表10-14查得小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)=1.69；由表10-3查得齒間載荷系數(shù)=1.26。?故載荷系數(shù)為： ==1.5×0.85×1.26×1.169=1.92 （2-17） 進(jìn)行齒輪接觸強(qiáng)度的校核 ???????? ? （2-18） =189.8×2.5×0.77× =293.13MP＜ 由計(jì)算結(jié)果可知，所選齒輪接觸疲勞強(qiáng)度合格。? 2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算及校核? 由參考文獻(xiàn)[3]式10-15，即: ? ????????? （2-19） ?進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算? （1）確定上述公式內(nèi)的各數(shù)值 重合度系數(shù)為：=0.69 （2-20） 齒間載荷分配系數(shù)為：==1.45 （2-21） 齒向載荷分布系數(shù)： 系數(shù)為：==1.5×0.85×1.41×1.12=2.01 （2-22） 由圖12-14查得:=1.12 （2-23） 載荷修正系數(shù)由圖12-22可?。? =1.55，=1.66； 齒形系數(shù)可由圖12-21取得?： =2.75，=2.45； 彎曲疲勞極限由圖12-23?c可?。? =550MP，=430MP； 彎曲最小安全系數(shù)根據(jù)表12-14可取：=1.25 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： ?=60=60×1×640×12000=4.61×108 ??? （2-24） ==8.53×107 根據(jù)上式所計(jì)算值及查參考文獻(xiàn)[3]可知彎曲壽命系數(shù)為： =0.91，=0.98； 尺寸系數(shù)為：=1.0； （2） 查圖10-2得彎曲疲勞壽命系數(shù)： =0.91，=0.98； 許用彎曲應(yīng)力： ==400.4MP （2-25） ==337.12MP （3） 檢驗(yàn)m的取值是否合格 對于中心輪:??=0.0106 對于行星輪:?=0.0121 對上述兩者中較大的值進(jìn)行計(jì)算，即按行星輪進(jìn)行模數(shù)計(jì)算： ==1.42mm 所以之前所取得的模數(shù)m=2.5合格。 驗(yàn)算：=18.97MP＜ =18.10MP＜ 故所選齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。? 3.確定傳動(dòng)主要的尺寸? 由參考文獻(xiàn)[2]取齒輪齒頂高系數(shù)=1;分度圓的壓力角=20°;頂隙系數(shù)=0.25；? 中心距a為： 分度圓直徑d為： =2.5×20=50mm =2.5×34=85mm =2.5×88=220mm 齒頂圓直徑為： 當(dāng)=1，=20°時(shí)，=0.22 ? ?（2-29） 齒頂高為：外嚙合：=2.5 內(nèi)嚙合：=（2.5-0.22）×2.5=5.7mm =50+2×2.5=55mm =85+2×2.5=90mm =220-2×2.5=215mm 齒根圓直徑為： =（1+0.25）×2.5=3.125mm （2-30） =50-2×3.125=43.75mm =85-2×3.125=78.75mm =220+2×3.125=226.25mm 基圓直徑為： =46.99mm （2-31） =79.87mm =206.73mm 齒寬b：由表10-7選齒寬系數(shù)=0.6。則： =0.6×50=20mm 進(jìn)行圓整后取=30；故：=34，=30。 2.3?行星齒輪傳動(dòng)的受力分析? 對行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行受力分析時(shí)，要假定各中心輪與行星架是靜止或等速轉(zhuǎn)動(dòng)，且摩擦損失不計(jì)，而且構(gòu)件在轉(zhuǎn)矩輸入過程中均位于平衡狀態(tài)，構(gòu)件間的作用力等于反作用力[5]。下面將對行星傳動(dòng)的受力情況進(jìn)行分析。 上圖中中心輪a為主動(dòng)件，設(shè)a輪的螺旋方向?yàn)闉橛倚谛行驱X輪傳動(dòng)中，各對齒輪嚙合計(jì)算可借鑒普通定軸齒輪嚙合計(jì)算。從中心輪開始，依次確定各構(gòu)件上的力和力矩。? 由參考文獻(xiàn)[3]中式13-5-14得： （2-33） ????? （2-34） 由式（2-10）知=9.54.9N·mm帶入上式可得到： =-4774.5N·mm，=3819.6N·mm 中心輪a上的嚙合作用力為： ?? （2-35） =60.63N ?? （2-36） （2-37） （2-38） 上式中嚙合角=20，螺旋角=0。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]中表13-5-8可以?。? =1.10，=1.25，=1.15 可以計(jì)算得： 22.23N =8.09N =0 行星輪g上的嚙合作用力為： ==-22.23N =-=-22.23N =-=0 =-=0 =-=8.09N =-=-8.09N =--=44.46N 行星架H上的嚙合力矩和作用力為： =-=-44.46N =-47.745N·mm 內(nèi)齒輪b上的嚙合作用力為： =-=22.23N =-=0 =-=-8.09N 2.4行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)? 采用多個(gè)行星輪來分擔(dān)載荷是行星輪系的主要特點(diǎn)，且均勻分布的行星輪平衡了離心力和徑向力，從而使系桿、中心輪近似實(shí)現(xiàn)無徑向負(fù)荷地傳遞轉(zhuǎn)矩，消除振動(dòng)。理論上講，在相同轉(zhuǎn)速條件和功率下，行星輪的數(shù)目越多，與每個(gè)行星輪嚙合的中心輪輪齒受力就越小，能使重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。但實(shí)際上由于制造過程中產(chǎn)生的誤差及構(gòu)件的變形等，通常會(huì)造成行星輪受力不均現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)一個(gè)行星輪即可，因?yàn)樵黾有行禽唫€(gè)數(shù)實(shí)際上就是增加了多余的約束條件，導(dǎo)致對制造和安裝精度的要求就越苛刻。安裝過多的行星齒輪不僅使行星輪負(fù)載不均，而且因?yàn)橹圃旌桶惭b不可避免的誤差，還會(huì)加大各接觸件之間的預(yù)應(yīng)，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，降低效率，影響機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)甚至還會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象使構(gòu)件難以運(yùn)動(dòng)。因此隨著行星齒輪功率和系傳動(dòng)速度的增大，均載問題的研究變得越來越重要。? 為使行星輪系傳動(dòng)的承載能力增強(qiáng)，我們要盡可能避免載荷分配不均勻的現(xiàn)象，我采用了浮動(dòng)構(gòu)件均載機(jī)構(gòu)。浮動(dòng)構(gòu)件是指行星輪戲中有一個(gè)或兩個(gè)基本構(gòu)件的徑向位置沒有固定，而是靠工作時(shí)各行星齒輪給他的作用力自由浮動(dòng)。由于各行星輪是對稱、均勻分布的，因而當(dāng)浮動(dòng)元件平衡時(shí)，各行星輪的載荷也基本達(dá)到平衡[6]。? 本設(shè)計(jì)中采用的是通過齒輪聯(lián)軸器將輸入軸與中心輪作浮動(dòng)聯(lián)接，使中心輪作為浮動(dòng)構(gòu)件。這是因?yàn)槭褂枚鄠€(gè)行星輪傳動(dòng)，不僅能夠使同心軸齒輪之間的空間得到合理運(yùn)用，還能形成功率分流使載荷得到均勻分配，而且這種均載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較緊湊、制造簡單、裝配方便[7]。 第3章 行星輪、內(nèi)齒圈和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1行星輪、中心輪和內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 在選取行星輪結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸承類型、傳動(dòng)類型及安裝形式來選取。一般速度不是很高的行星齒輪傳動(dòng)，常用滾動(dòng)軸承來支承[7]。該設(shè)計(jì)中由于行星輪結(jié)構(gòu)比較小故設(shè)計(jì)成齒輪與軸一體的形式。? 由于中心輪尺寸較小，所以設(shè)計(jì)成實(shí)體結(jié)構(gòu)。中心輪一端通過齒輪聯(lián)軸器與輸入軸連接。? 不浮動(dòng)也不旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈常用圓銷、平鍵或螺栓與箱體連接起開，并且與機(jī)體有精確的定位配合。有時(shí)為了保證制造精度，常直接把內(nèi)齒輪加工在機(jī)體上，此時(shí)機(jī)體的材料就按齒輪的要求確定。該設(shè)計(jì)中的內(nèi)齒圈如圖3-1。? 3.2行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 由于行星輪的心軸安裝在行星架中，所以心軸位置的精確度在很大程度上會(huì)影響行星輪間載荷分配情況，而行星輪軸線的偏斜是由行星架的變形引起的，并且會(huì)使齒寬上載荷受力不均，降低減速器的承載能力，引起震動(dòng)及噪聲。所以，行星架設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇合理的結(jié)構(gòu)形式及工藝性能。選擇行星架時(shí)候我們要優(yōu)先考慮便于加工、結(jié)構(gòu)剛性好、工藝性能好的結(jié)構(gòu)。常見的行星架結(jié)構(gòu)形式有三種：雙壁剖分式、雙壁整體式和單壁式。? 雙壁剖分式行星架的剛性較好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在傳動(dòng)比較小情況下，為使裝配比較方便，其行星輪軸承需要安裝在行星架上。 雙壁整體式行星架的剛性比較好，一般在行星輪內(nèi)安裝軸承。 單臂式行星架的剛性較差、結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸比較小，裝配方便，一般用于中小功率傳動(dòng)，而且由于行星輪軸呈懸臂狀態(tài)，受力不均勻，必須在行星輪孔內(nèi)安裝軸承，特別是行星輪直徑較小時(shí)安裝更困難。 結(jié)合情況綜合考慮故該設(shè)計(jì)中采用的是雙壁剖分式行星架結(jié)構(gòu)。 第4章 ?行星齒輪減速器輸入、輸出軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)不僅受軸上零件的位置、數(shù)量、載荷的影響，還受軸上零件安裝和固定方法及軸的加工、裝配工藝等因素的影響，所以設(shè)計(jì)軸時(shí)應(yīng)考慮好軸的結(jié)構(gòu)，使軸上裝配合理、拆裝方便、工藝性能好，同時(shí)還應(yīng)避免軸的應(yīng)力集中理，所以將輸入、輸出軸均設(shè)計(jì)成階梯軸的形式[8]。 4.1減速器輸入軸的設(shè)計(jì)? （1）材料的選擇和確定許用應(yīng)力? 通過查閱參考文獻(xiàn)可選45號(hào)鋼作為輸入軸的材料，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限為=600MPa，許用彎曲應(yīng)力=60MPa。 （2）估算軸徑? 已知輸入軸的轉(zhuǎn)矩=954.9N·mm，功率為=300W，轉(zhuǎn)速=3000r/min，中心輪的直徑=36mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]表14-1的C=112。 又由參考文獻(xiàn)[6]中公式： =8.73mm （4-1） 考慮到軸上零件的定位、拆裝、位置調(diào)整等情況，輸入、輸出軸均設(shè)計(jì)成階梯軸形式。所以估算軸徑,確定各個(gè)軸段的直徑。 為了使軸在整個(gè)減速離合器中的合理安裝，初定：軸段1直徑最小取=30mm，即=30mm，=40mm，=37mm，=40mm，=40mm，=40mm，=48mm，=53mm。為了使軸上的零件能合理定位及裝配，現(xiàn)確定各軸段的長度。初定：=175mm，=40mm，=32mm，=1.7mm，=18mm，=30.3mm，=18mm，=5mm，=20mm。下圖4-1中依次從軸的左端向右安裝中軸上零件，即軸承、套筒、軸承、箍環(huán)、軸承端蓋。 （3）輸入軸的校核計(jì)算? 因?yàn)檩斎胼S為傳動(dòng)軸，故可以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件校核。?由參考文獻(xiàn)[3]中式?15-1可知： （4-2） 查表得=25MPa，所以。? 所以輸入軸強(qiáng)度校核合格。 4.2?減速器輸出軸設(shè)計(jì)? （1）材料選擇和許用應(yīng)力? ??選用45號(hào)鋼，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限=600MPas,許用彎曲應(yīng)力=60MPa。輸出功率：==0.98×3000=294W，輸出轉(zhuǎn)速n=640r/min。 （2）估算軸徑? =8.96mm （4-3） 考慮到軸上零件的定位、拆裝、位置調(diào)整等，輸入、輸出軸均設(shè)計(jì)成階梯軸形式。所以估算軸徑,確定各個(gè)軸段的直徑。為了使軸在能整個(gè)減速離合器中合理安裝，初定：軸段1直徑最小取=40mm，即=40mm，=55mm，=67mm，=70mm，=70mm，=70mm，=80mm，=50mm。為了使軸上的零件能合理定位及裝配，現(xiàn)確定各軸段的長度。初定：=234.7mm，=50mm，=49mm，=2.7mm，=24mm，=30mm，=24mm，=12mm，=39mm。如下圖為設(shè)計(jì)的輸出軸且軸上各零件依次從右向左安裝。 （3）輸出軸的校核計(jì)算? 因?yàn)檩敵鲚S為傳動(dòng)軸，故可以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件校核。?由參考文獻(xiàn)[3]中式?15-1可知： （4-4） 查表得=25MPa，所以。? 所以輸出軸強(qiáng)度校核合格。 第5章 輸入軸、行星齒輪的有限元分析 5.1?輸入軸的有限元分析? 5.1.1 輸入軸的建模 打開UG10.0(Unigraphics NX 10.0簡稱，以下出現(xiàn)均為簡稱)，點(diǎn)擊新建彈出新建模型對話框，輸入新建文件名，畫出輸入軸，如圖下所示。 5.1.2輸入軸載荷的施加與有限元分析 對輸入軸進(jìn)行有限元建模，給定材料40Cr,創(chuàng)建其物理屬性表，繼承材料40Cr的物理屬性，網(wǎng)格收集用SOLID收集。使用3D四面體對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對其單元進(jìn)行檢查。 給輸入軸添加了一個(gè)固定約束，通過計(jì)算給輸入軸施加一個(gè)1000N的徑向力和一個(gè)1000N的法向力，作用在第三個(gè)軸面上,進(jìn)行求解。該材料能滿足軸的受力要求。 5.2?行星齒輪的有限元分析? 齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)形式，其優(yōu)點(diǎn)是：瞬時(shí)比傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，適用的功率和范圍廣，傳動(dòng)效率高，工作可靠性高，使用的壽命長，外廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大。 5.2.1 太陽輪和行星輪的建模 打開UG10.0，點(diǎn)擊新建彈出新建模型對話框，輸入新建文件名，進(jìn)入建模界面，選擇點(diǎn)擊【柱齒輪建?！棵?，點(diǎn)擊【創(chuàng)建齒輪】進(jìn)行齒輪的創(chuàng)建，然后一次點(diǎn)擊直齒外嚙合滾齒確認(rèn)。然后進(jìn)入漸開線圓柱齒輪參數(shù)對話框，根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)一次輸入模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、壓力角，齒輪建模精度默認(rèn)然后確實(shí)。 5.2.2行星齒輪載荷的施加與有限元分析 對齒輪進(jìn)行有限元建模，給定材料40Cr,創(chuàng)建其物理屬性表，繼承材料40Cr的物理屬性，網(wǎng)格收集用SOLID收集。使用3D四面體對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對其單元進(jìn)行檢查。 給齒輪添加了一個(gè)固定約束，通過計(jì)算給齒輪施加一個(gè)1000N的徑向力和一個(gè)1000N的法向力，作用在齒面上,進(jìn)行求解該材料能滿足齒輪的受力要求。 結(jié)論 本文是設(shè)計(jì)的是一種自動(dòng)洗衣機(jī)內(nèi)部用來減速裝置，這種要求比較高，因此在設(shè)計(jì)過程中不僅要考慮其體積和重量，還應(yīng)該注意其精度，如果傳動(dòng)精度比較低，洗衣機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲及震動(dòng)同時(shí)還會(huì)影響洗衣機(jī)的使用壽命。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高，洗衣機(jī)作為一種人們生活中常用的家電，不僅要求其在外觀形式上好，更重要的是在使用性能上要優(yōu)良。這就需要它體積小、重量輕、噪音低等滿足人們的需求。本文設(shè)計(jì)的減速器就考慮這方面的要求，盡量地縮小它的體積和減輕它的重量，以此同時(shí)還注意傳動(dòng)精度的要求，盡量減小洗衣機(jī)在工作中的震動(dòng)和噪聲。但同時(shí)也有許多的不足之處，如在傳動(dòng)過程中行星輪受到雙向載荷，齒輪容易疲勞折斷，會(huì)對傳動(dòng)過程產(chǎn)生很大的影響。如果某個(gè)齒被折斷，在齒輪嚙合過程中落在齒輪上的碎塊就會(huì)使嚙合卡死，使電機(jī)過載而被燒壞。因此必須適當(dāng)提高齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度。所以在這方面還有待改進(jìn)，以便能夠設(shè)計(jì)出能更好的減速器。 參考文獻(xiàn) [1]黃省三，黃忠偉.家庭洗衣機(jī)維修[M].福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2005? 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