NGW行星齒輪減速器的設(shè)計(共30頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄四，設(shè)計計算63. 確定手搖力并進行運動及動力參數(shù)計算8六.行星輪部位的相關(guān)設(shè)計.21七.輸入軸的設(shè)計.24八輸出軸的設(shè)計.26九鑄造箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計.27專心-專注-專業(yè)一緒論1引言漸開線行星齒輪減速器是一種至少有一個齒輪繞著位置固定的幾何軸線作圓周運動的齒輪傳動，這種傳動通常用內(nèi)嚙合且多采用幾個行星輪同時傳遞載荷，以使功率分流。漸開線行星齒輪傳動具有以下優(yōu)點:傳動比范圍大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積和質(zhì)量小、效率普遍較高、噪音低以及運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等，因此被廣泛應(yīng)用于起重、冶金、工程機械、運輸、航空、機床、電工機械以及國防工業(yè)等部門作為減速、變速或增速齒輪傳動裝置。漸開線行星齒輪減速

2、器所用的行星齒輪傳動類型很多，按傳動機構(gòu)中齒輪的嚙合方式分為:NGW、NW、NN、NGWN、ZU飛VGW、W.W等，其中的字母表示:N內(nèi)嚙合，W外嚙合，G內(nèi)外嚙合公用行星齒輪，ZU錐齒輪。NGW型行星齒輪傳動機構(gòu)的主要特點有:重量輕、體積小。在相同條件下比硬齒面漸開線圓柱齒輪減速機重量減速輕1/2以上，體積縮小1/21/3;傳動效率高;傳動功率范圍大，可由小于1千瓦到上萬千瓦，且功率越大優(yōu)點越突出，經(jīng)濟效益越高;裝配型式多樣，適用性廣，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小;外齒輪為6級精度，內(nèi)齒輪為7級精度，使用壽命一般均在十年以上。因此NGW型漸開線行星齒輪傳動已成為傳動中應(yīng)用最多、傳遞功率最大的一種行星齒輪傳

3、動。2 本文的主要內(nèi)容NGW型行星齒輪傳動機構(gòu)的傳動原理:當(dāng)高速軸由電動機驅(qū)動時，帶動太陽輪回轉(zhuǎn)，再帶動行星輪轉(zhuǎn)動，由于內(nèi)齒圈固定不動，便驅(qū)動行星架作輸出運動，行星輪在行星架上既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn)，以此同樣的結(jié)構(gòu)組成二級、三級或多級傳動。NGW型行星齒輪傳動機構(gòu)主要由太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈及行星架所組成，以基本構(gòu)件命名，又稱為ZK-H型行星齒輪傳動機構(gòu)。本設(shè)計的主要內(nèi)容是單級NGW型行星減速器的設(shè)計。二確定設(shè)計數(shù)據(jù) F=800N，V=0.06m/S 輸出功率 pw=FV=800x0.06=48w=0.048kw，取手搖轉(zhuǎn)速n手=60r/min 總傳動比i=6 ， n滾=606=10 r/min輸出

4、轉(zhuǎn)速 n滾=60×1000VD=60×1000×0.063.14×D=10 r/min，得滾筒直徑D=115mm，取滾筒直徑為40mm取手搖輪半徑r=100mm=0.1m三 擬定傳動方案及相關(guān)參數(shù)1機構(gòu)簡圖的確定減速器傳動比i=6,故屬于1級NGW型行星傳動系統(tǒng)。查漸開線行星齒輪傳動設(shè)計書表4-1確定=2或3。從提高傳動裝置承載力，減小尺寸和重量出發(fā)，取=3。計算系統(tǒng)自由度 W=3*3-2*3-2=1齒形與精度因?qū)儆诘退賯鲃?，以及方便加工，故采用齒形角為20º，直齒傳動，精度定位6級。齒輪材料及其性能太陽輪和行星輪采用硬齒面，內(nèi)齒輪采用軟齒面，

5、以提高承載能力，減小尺寸。 表1齒輪材料及其性能齒輪材料熱處理 (N/mm²) (N/mm²)加工精度太陽輪20CrMnTi滲碳淬火HRC58 6214003506級行星輪245內(nèi)齒輪40Cr調(diào)制HB2622936502207級四，設(shè)計計算1配齒數(shù)采用比例法：按齒面硬度HRC=60，查漸開線行星齒輪傳動設(shè)計書圖4-7a的，。取。由傳動比條件知：計算內(nèi)齒輪和行星齒輪齒數(shù)： 2嚙合效率計算式中為轉(zhuǎn)化機構(gòu)的效率，可用Kyp計算法確定。查圖3-3a、b（取µ=0.06，因齒輪精度高）得：各嚙合副的效率為，轉(zhuǎn)化機構(gòu)效率為轉(zhuǎn)化機構(gòu)傳動比則聯(lián)=0.99 卷=0.96 粘=0.9

6、83. 確定手搖力并進行運動及動力參數(shù)計算輸入功率： pd =pw 卷 粘 聯(lián)2 =0.0480.96×0.98×0.992 = 0.052kW = 52WV手=2rn手60=2×0.1x6060=0.63m/sP手=pdV手=520.63=82.5動力、運動參數(shù)計算計算項目計算及說明計算結(jié)果1.各軸轉(zhuǎn)速n手=60r/minna=n手=60r/minnh=naiaH=606=10r/minnw=nh=10r/minn手=60r/minna=60r/minnh=10r/minnw=10r/min2.各軸功率 Pd=52WPa=Pd聯(lián)=52x0.99=51.5W Ph

7、=Pa行=51.5×0.98=50.5W Pw=Ph聯(lián)=50.5×0.99=50WPd=52WPa=51.5WPh=50.5WPw=50W3.各軸轉(zhuǎn)矩 T手=9550Pdn手=9550×0.05260m =8.3N.m Ta=9550Pana=9550×0.=8.1NmT1=9550Pananp=9550×0.×3=2.7NmTh=9550Phnh=9550×0.=48NmTw=9550Pwnw=9550×0.0510=47.8NmT手=8.3Nm Ta=8.1 NmT1=2.7NmTh=48NmTw=47.8Nm

8、4初步計算齒輪主要參數(shù)（1）按齒面接觸強度計算太陽輪分度圓直徑用式進行計算，式中系數(shù)：，太陽輪單個齒傳遞的扭矩則太陽輪分度圓直徑為：表2 齒面接觸強度有關(guān)系數(shù)代號名稱說明取值算式系數(shù)直齒輪768使用系數(shù)表6-5，中等沖擊1.25行星輪間載荷分配系數(shù)表7-2，太陽輪浮動，6級精度1.05綜合系數(shù)表6-4，高精度，硬齒面1.8小齒輪齒寬系數(shù)表6-30.7實驗齒輪的接觸疲勞極限圖6-161400 以上均為在書漸開線行星齒輪傳動設(shè)計上查得（2）按彎曲強度初算模數(shù)用式進行計算。由，所以應(yīng)按行星輪計算模數(shù)表3 彎曲強度有關(guān)系數(shù)符號名稱說明取值算式系數(shù)直齒輪12.1行星輪間載荷分配系數(shù)1.075綜合系數(shù)表6

9、-4，高精度，1.6齒形系數(shù)圖6-25，按x=0查值3.18齒形系數(shù)圖6-25，按x=0查值2.45以上均為在書漸開線行星齒輪傳動設(shè)計上查得若取模數(shù)，則太陽輪直徑，與接觸強度初算結(jié)果不接近，故初定按，進行接觸和彎曲疲勞強度校核計算。5幾何尺寸計算將分度圓直徑、節(jié)圓直徑、齒頂圓直徑的計算值列于表。表4 齒輪幾何尺寸齒輪分度圓直徑節(jié)圓直徑齒頂圓直徑太陽輪行星輪外嚙合內(nèi)嚙合內(nèi)齒輪對于行星輪，各主要參數(shù)及數(shù)據(jù)計算值列于表。表5行星輪幾何尺寸名稱代號數(shù)值齒數(shù)34模數(shù)m2壓力角20°分度圓直徑d68mm齒頂高2mm名稱代號數(shù)值齒根高2.5mm齒全高h4.5mm齒頂圓直徑72mm齒根圓直徑63mm

10、基圓直徑63.9mm齒距p6.28mm齒厚s3.14mm齒槽寬e3.14mm6重合度計算外嚙合：內(nèi)嚙合：.五.行星輪的的強度計算及強度校核疲勞強度校核1外嚙合（1）齒面接觸疲勞強度用式，計算接觸應(yīng)力，用式計算其許用應(yīng)力。三式中的參數(shù)和系數(shù)取值如表。接觸應(yīng)力基本值：接觸應(yīng)力：許用接觸應(yīng)力：故，接觸強度通過。表7 外嚙合接觸強度有關(guān)參數(shù)和系數(shù)代號名稱說明取值使用系數(shù)按中等沖擊查表6-51.25動載荷系數(shù)，6級精度，查圖6-5b1.005齒向載荷分布系數(shù)查圖6-6得，取，由式（6-25）得1.114齒間載荷分配系數(shù)按，6級精度，硬齒面，查圖6-91行星輪間載荷不均衡系數(shù)太陽輪浮動，查表7-21.05

11、節(jié)點區(qū)域系數(shù)查圖6-102.5彈性系數(shù)查表6-7189.8重合度系數(shù)，查圖6-110.89螺旋角系數(shù)直齒，1分度圓上的切向力158.82Nb工作齒寬24 mmu齒比數(shù)2壽命系數(shù)按工作10年每年365天，每天16小時計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)1.03潤滑油系數(shù)HRC=HV713,v=0.107m/s,查表8-10用中型極壓油，1.05速度系數(shù)查圖6-200.88粗造度系數(shù)按，查圖6-211.03工作硬化系數(shù)兩齒輪均為硬齒面，圖6-221尺寸系數(shù)m61最小安全系數(shù)按可靠度查表6-81.25接觸疲勞極限查圖6-161400以上均為在書漸開線行星齒輪傳動設(shè)計上查得（2）齒根彎曲疲勞強度齒根彎曲疲勞應(yīng)力及其許用應(yīng)

12、力，用下式計算。并對行星輪進行校核。行星輪： 故，彎曲強度通過。表8 外嚙合齒根彎曲強度的有關(guān)參數(shù)和系數(shù)代表名稱說明取值齒向載荷分布系數(shù)由，b/m=12，查圖6-23得，由式（6-38）得1.076齒間載荷分配系數(shù)1行星輪間載荷分配系數(shù)按式（7-43），1.075行星輪齒形系數(shù)，查圖6-252.45行星輪應(yīng)力修正系數(shù)查圖6-271.68重合度系數(shù)式(6-40), 0.719彎曲壽命系數(shù)1試驗齒輪應(yīng)力修正系數(shù)按所給的區(qū)域圖取時2行星輪齒根圓角敏感系數(shù)查圖6-350.96齒根表面形狀系數(shù)，查圖6-361.045最小安全系數(shù)按高可靠度，查表6-81.6以上均為在書漸開線行星齒輪傳動設(shè)計上查得2內(nèi)嚙合

13、齒面接觸疲勞強度同外嚙合齒面接觸疲勞強度所用公式相同，其中與外嚙合取值不同的參數(shù)為： 故，接觸強度通過。以上計算說明齒輪的承載能力足夠。六.行星輪部位的相關(guān)設(shè)計1 行星架的設(shè)計齒輪軸之間的中心距=m2（Za+Zc）=51mm采用雙壁整體式行星架，一端有浮動內(nèi)齒圈。按經(jīng)驗取壁厚。兩壁之間的扇形斷面連接板其慣性中心所在半徑按式計算。行星架外徑b=251.84 mm，a=78.46mm， 為了太陽輪安裝方便，使太陽輪能通過行星架輪轂中的孔，故輪轂孔的直徑應(yīng)大于太陽輪的齒頂圓直徑=38mm按上述經(jīng)驗數(shù)據(jù)擬定的行星架尺寸，不必作強度計算。至此，NGW行星傳動系統(tǒng)設(shè)計完成2行星軸設(shè)計1. 初算軸的最小直徑

14、在相對運動中2000T1da=2000×2.734=159N，每個行星輪軸承受穩(wěn)定載荷，當(dāng)行星輪相對于行星架對稱布置時，載荷則作用在軸跨距的中間。取行星輪與行星架之間的間隙，查表6-13得行星輪的齒寬系數(shù)=0.4厚度=0.35×68=24，取=24mm則跨距長度。當(dāng)行星輪軸在轉(zhuǎn)臂中的配合選為H7/h6時，就可以把它看成是具有跨距為的雙支點梁。當(dāng)軸較短時，兩個軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認為軸是沿著整個跨度承受均布載荷（見圖3-2）。 圖3-2 行星輪軸的載荷簡圖危險截面（在跨度中間）內(nèi)的彎矩 行星輪軸采用40Cr鋼,調(diào)質(zhì)MPa，考慮到可能的沖擊振動，取安全系數(shù);則許用彎曲

15、應(yīng)力MPa=176MPa,故行星輪軸直徑 取 其實際尺寸將在選擇軸承時最后確定。3行星軸承設(shè)計在行星輪內(nèi)安裝兩個軸承，每個軸承上的徑向載荷N =57.87Nnh=nai=606=10r/min=na-nh=6010=50r/min在相對運動中，軸承外圈以轉(zhuǎn)速考慮到行星輪軸的直徑，以及安裝在行星輪體內(nèi)的軸承，其外廓尺寸將受到限制，故初步選用單列深溝球軸承6000型，其參數(shù)為 所以行星輪軸的直徑為10mm行星輪孔的直徑為26mm七.輸入軸的設(shè)計1 輸入軸的設(shè)計輸入軸的裝配方案如圖6-1所示圖 6-15.2 尺寸設(shè)計5.21初步確定軸的最小直徑選取軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表3-2查得A。表3-

16、2 軸常用幾種材料的及A值軸的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn38SiMnMo/1525203525453555A12614911213510312697112先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)至處理。根據(jù)相關(guān)圖表，由于軸無軸向載荷，故A取較大值，即A=118，于是得：輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑（如圖6-1）。為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，查相關(guān)圖標，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則：按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，且查相關(guān)手冊，選用HL1型彈性柱銷

17、聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 N·mm。取半聯(lián)軸器孔徑d=19mm，故取，半聯(lián)軸器長度L=42 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。5.22根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度（1）為了滿足半聯(lián)軸器軸向定位要求，-軸段右端需制出一軸肩，根據(jù)查表15-2得C=0.8，一般定位軸肩的高度為故取-段的直徑為。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸向定位可靠和軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故-段的長度應(yīng)比轂孔長度短23 mm，故取。半聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用平鍵連接，根據(jù)查相關(guān)手冊，選用平鍵b×h=5mm×5 mm；（2）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力作用，故選

18、用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度級的深溝球軸承6005，其尺寸為d×D×B=25 mm×47mm×12mm。右端深溝球軸承采用軸肩進行軸向定位，因為滾動軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面高度，查相關(guān)手冊知深溝球軸承6005內(nèi)圈，故取。（3）為了軸承端蓋的方便拆裝及便于對軸承添加潤滑脂的要求，查得相關(guān)手冊取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面之間的距離l=6mm；兩軸承之間加個10mm的套筒，考慮到軸承端蓋和前機蓋的寬度，故取。（4）因該行星輪傳動系統(tǒng)為太陽輪浮動，故輸入軸的-段與太陽輪通過花鍵連接，查相關(guān)手冊選

19、取小徑D=26的花鍵，故-段直徑為；為了保證太陽輪和輸入軸通過花鍵的裝配，故?。粸榱吮ＷC輸入軸的正常裝配，取。（可參照附錄-行星輪傳動系統(tǒng)裝配圖），太陽輪與軸的軸向定位采用花鍵連接。由軸端直徑選用花鍵為N×d×D×B=6mm×23mm×26 mm×6mm與太陽輪的軸相連。軸的設(shè)計數(shù)據(jù)為輸入軸：L1= + + =27+40+5+10=82mm與太陽輪相連的軸長L2=+ba+e=10+24+6=40mm總長為122mm5.24確定軸上圓角和倒角尺寸查得相關(guān)手冊，輸入軸-段軸端倒角為1×45°，-段軸端倒角為1×

20、;45°，所以軸肩圓角為R1八.輸出軸設(shè)計1初算軸的最小直徑在三個行星輪均布的條件下，輪齒嚙合中作用于中心輪上的力是相互平衡的，在輸出軸軸端安裝膜片盤式聯(lián)軸器時，則輸出軸運轉(zhuǎn)時只承受轉(zhuǎn)矩。輸出軸選用40Cr,取A=112即求出輸出軸伸出端直徑為了太陽輪安裝方便，使太陽輪能通過行星架輪轂中的孔，故輪轂孔的直徑應(yīng)大于太陽輪的齒頂圓直徑=38mm為了與行星架的輪轂配合，取輸出軸的大直徑=40mm，長=35mm，為進行行星架的軸向定位需制出一軸肩，h=（23）c，根據(jù)直徑取C=1.2，可取h=3，所以=46mm，取長=10mm，由容繩量為L=50m=50000mm，鋼絲繩的直徑為10mm，取滾筒長度為150mm，知每層可繞15圈，并對其總體尺寸進行驗算，L1=15xd=47.1x40=1884mmL2=15xd1=47.1x60=2826mmL3=15xd1=47.1x80=3768mmL4=15xd1=47.1x100=4710mmL5=15xd1=47.1x120=5652mmL6=15xd2=47.1x140=6594mmL7=15xd3=47.1x160=7536mmL8=15xd4=47.1x180=84