行星齒輪減速器設(shè)計說明書

PAGE0一齒差漸開線行星齒輪減速器設(shè)計摘要本畢業(yè)設(shè)計的目標是設(shè)計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”，可以實現(xiàn)很大傳動比。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、傳動平穩(wěn)、效率高、傳動比范圍大等優(yōu)點，在許多情況下可以代替多級的普通齒輪傳動。但齒輪必須修正，即選定一對變位系數(shù)。設(shè)計時首先在一齒差齒輪傳動的基礎(chǔ)上進行機構(gòu)的運動設(shè)計，包括幾何尺寸的計算、強度校核計算等。設(shè)計時要滿足幾個條件，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，然后對主要零件進行詳細的受力分析和設(shè)計計算，從而進行裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計，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)境下實現(xiàn)三維建模，并對減速器傳動進行相關(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（論文） PAGEIII目錄1.前言 11.1課題來源 11.2產(chǎn)品的發(fā)展與研究 11.3漸開線少齒差行星傳動 21.4漸開線少齒差行星傳動減速器工作原理 31.4.1少齒差行星齒輪傳動基本原理 31.4.2實現(xiàn)少齒差行星傳動的條件 42.傳動方案的總體設(shè)計 42.1擬定傳動方案 42.2電機的選擇 52.3選擇W機構(gòu) 52.4零件材料和熱處理的選擇 63.減速裝置的設(shè)計 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)計計算 93.4偏心軸的設(shè)計 173.5銷軸及銷軸套的選擇 183.6浮動盤的設(shè)計 193.7輸出軸的設(shè)計 194.主要零件的校核 204.1偏心軸的校核 204.2銷軸的彎曲強度校核 224.3銷軸套與滑槽平面的接觸強度校核 234.4軸承的校核 245.一齒差行星傳動效率計算 245.1行星機構(gòu)的嚙合效率計算 255.2輸出機構(gòu)效率計算 265.3轉(zhuǎn)臂軸承的效率計算 265.4總效率計算 276.減速器的潤滑與密封與固定 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 34參考文獻 35致謝 36附錄 37常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE1常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE11.前言1.1課題來源本次畢業(yè)設(shè)計，我的任務(wù)就是根據(jù)老師給定設(shè)計內(nèi)容，自擬課題，進行畢業(yè)設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容為一齒差行星齒輪減速器，我在設(shè)計前對目前國內(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，對本次設(shè)計的方案、結(jié)構(gòu)工藝性等問題都認真考慮并不斷改進。1.2產(chǎn)品的發(fā)展與研究現(xiàn)代設(shè)備要求齒輪傳動應(yīng)具有高可靠性與效率、大傳遞功率與傳動比范圍，結(jié)構(gòu)緊湊重量輕和良好的動態(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，獲得大傳動比的有效方法是應(yīng)用行星齒輪傳動，空間利用率可達9O％以上。目前，國內(nèi)外的減速機構(gòu)種類繁多，行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點，這些已被我國越來越多的機械工程技術(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特的優(yōu)點。行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動，運動的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中：這些功用對于現(xiàn)代機械傳動發(fā)展具有重要的意義。因此，行星齒輪傳動在起重運輸、工程機械、冶金礦山、建筑機械、輕工紡織、醫(yī)療機械、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是行星齒輪傳動中的一種。由一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(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，簡稱為少齒差傳動。一般所講的少齒差行星齒輪傳動是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動而言的。少齒差行星齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、效率高、傳動比范圍大等優(yōu)點。20世紀60年代以后，隨著電子計算機的普及運用，漸開線少齒差傳動才得到了迅速的發(fā)展，目前有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動盤等多種傳動形式。本減速器屬于K-H-V型。可以實現(xiàn)很大傳動比，且接觸齒數(shù)多，采用短齒制，浮動盤式，凸凹齒相嚙合，故輪齒強度高。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。該傳動形式的優(yōu)越性有如下幾點：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，所以結(jié)構(gòu)緊湊；當傳動比相等時，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、傳動傳動比大，范圍廣一齒差漸開線行星齒輪傳動的傳動比很大，一級可達到一百多。3、傳遞功率大高傳動中效率可達90%以上。當傳動比為10～200時，效率為80％～94％。4、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大由于式內(nèi)嚙合傳動，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，使輪齒的接觸強度大為提高，又采用短齒制，輪齒的彎曲強度也提高了。此外，少齒差傳動時，不是一對輪齒嚙合，而是3～9對輪齒同時接觸受力，所以運轉(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)各種機械的需要。1.3漸開線少齒差行星傳動所謂漸開線少齒差行星傳動，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型傳動或2K-H型傳動。若齒數(shù)差為1，則稱為一齒差行星傳動；依次類推。漸開線少齒差行星傳動是一種特殊的輪系，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。工程中以K代表中心輪，H代表系桿，V代表輸出機構(gòu)，因此又稱為K-H-V型輪系。1.4漸開線少齒差行星傳動減速器工作原理1.4.1少齒差行星齒輪傳動基本原理少齒差行星傳動是動軸傳動的一種形式。傳動的基本工作原理如圖1.4.1所示。在動軸傳動中，內(nèi)嚙合行星傳動是指兩個齒輪的節(jié)圓內(nèi)切并進行純滾動的傳動。而少齒差行星傳動則是指分度圓直徑相差比較小的嚙合行星傳動，它有兩個最基本的構(gòu)件——內(nèi)齒輪和外齒輪。這兩個構(gòu)件中，總共有四個回轉(zhuǎn)運動。由于是動軸轉(zhuǎn)動，所以兩個齒輪必須有一個作公轉(zhuǎn)運動。只要任意固定一個齒輪的公轉(zhuǎn)運動，讓另一個齒輪圍繞它公轉(zhuǎn)，即可構(gòu)成少齒差行星傳動。這里無論是外環(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)，其相對運動關(guān)系是完全一樣的。這時，外環(huán)和內(nèi)環(huán)都仍然允許有自轉(zhuǎn)，總共三個回轉(zhuǎn)運動，兩個自由度。這三個回轉(zhuǎn)運動中，任意選定兩個單獨(或者是它們之間有固定的傳動比)輸入(出)同轉(zhuǎn)運動，而另一個輸出(入)回轉(zhuǎn)運動，這時就構(gòu)成少齒差差動傳動。在這三個回轉(zhuǎn)運動中再任意固定其中一個環(huán)的自轉(zhuǎn)運動，就是通常所說的少齒差行星齒輪傳動。圖1.4.1少齒差行星齒輪傳動基本原理1）減速部分當電動機帶動偏心軸轉(zhuǎn)動時，由于內(nèi)齒輪與機殼固定不動，迫使行星齒輪繞內(nèi)齒輪作行星運動（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動為反向低速自轉(zhuǎn)運動。利用輸出機構(gòu)將行星輪的自轉(zhuǎn)運動傳遞給輸出軸，就可以達到減速的目的。2）輸出部分通過浮動盤和銷軸連接，在運動過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)運動通過軸套傳給浮動盤進而傳給輸出軸，以實現(xiàn)與輸入軸方向相反的減速運動。1.4.2實現(xiàn)少齒差行星傳動的條件1）嚙合傳動方式和其他圓柱齒輪傳動一樣，如漸開線齒形、擺線齒形、圓弧齒形、三角齒形(柔性傳動)甚至鏈傳動，只要是能夠符合傳動原理，保證兩個齒輪的節(jié)圓進行純滾動的傳動，都能用于少齒差行星(減速)傳動。柔性傳動也是少齒差行星(減速)傳動的一種特殊形式。少齒差行星(減速)傳動的行星輪必須安置在偏心的位置上，柔性傳動是用齒圈的彈性變形，使參加嚙合的幾個齒，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，但同時接觸的齒數(shù)較多，因此也能夠傳遞相對較大的轉(zhuǎn)矩。2）行星運動的約束機構(gòu)最常用的既能保證公轉(zhuǎn)有正確的運動軌跡，又允許自轉(zhuǎn)的約束機構(gòu)如圖1.4.2所示。柔性傳動是使用R≠e的一個例子，對于兩個軸心距較小的內(nèi)嚙合傳動的公轉(zhuǎn)運動，這種平行四邊形機構(gòu)是最為合適的約束機構(gòu)。圖1.4.2約束機構(gòu)示意圖2.傳動方案的總體設(shè)計2.1擬定傳動方案設(shè)計任務(wù)：設(shè)計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180°的偏心軸上安裝兩個行星輪，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)計采用的是由雙偏心軸帶動行星輪傳動，內(nèi)齒輪固定不動，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電機的選擇本設(shè)計中，初始參數(shù)為：電動機的功率3KW，電動機轉(zhuǎn)速1430r/min。所以的選取的電動機為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機構(gòu)所謂W機構(gòu)是將行星輪g與構(gòu)件V（輸出軸）連接起來的輸出機構(gòu)。較常用的有銷軸式、十字滑塊式、浮動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銷軸與行星齒輪輪輻上對應(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，因此在傳動過程中，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)運動通過銷軸傳遞給輸出軸，且在行星齒輪與輸出軸之間實現(xiàn)傳動比為i=1的運動關(guān)系。2)十字滑塊式這種機構(gòu)是由兩個端面具有矩形榫的連接盤和兩個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)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，成本較低，且可以補償由于轉(zhuǎn)配或零件制造的誤差。但其承載能力和傳動效率相比銷軸式低，故適于傳遞小功率，低轉(zhuǎn)速和不連續(xù)運轉(zhuǎn)的條件下工作；或只有一個行星齒輪的少齒差行星傳動的結(jié)構(gòu)中。3)浮動盤式主要由兩個浮動盤和固連在行星齒輪輪輻上的銷軸及銷軸套等組成。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、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構(gòu)簡單，容易獲得所需要的精度。4)零齒差式采用一對零齒差的齒輪將行星齒輪與輸出軸連接起來而組成的W機構(gòu)。在該機構(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)計采用浮動盤作為W機構(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3.1齒輪齒數(shù)的確定由于給定傳動比i＝-51，且齒差數(shù)。對于K－H－V型一齒差行星傳動輸出軸輸出方式，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度和齒根彎曲強度，且齒面接觸強度遠高于齒根彎曲強度。所以，少齒差傳動的模數(shù)通常是按彎曲強度決定的。也可按照結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強度，因為模數(shù)最后的確定往往是受結(jié)構(gòu)尺寸的限制的。硬齒面齒輪傳動具有較強的齒面抗點蝕能力，故先按齒根彎曲強度設(shè)計，再校核齒面接觸疲勞強度。根據(jù)齒根彎曲強度設(shè)計（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）查得齒輪的彎曲疲勞強度極限；2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞應(yīng)力安全系數(shù)S=1.44）計算載荷系數(shù)查得：使用系數(shù)動載系數(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）計算并比較大小8)計算行星輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（2）設(shè)計計算取m=3少齒差行星傳動減速器，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)計中取。則行星輪分度圓直徑齒寬（3）校核齒面接觸疲勞強度1）齒面接觸應(yīng)力式中-材料彈性系數(shù)-節(jié)點區(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)力因為所以滿足齒面接觸疲勞強度，模數(shù)m=3符合設(shè)計要求。3.3齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算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，因為內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)相差甚少，所以需要對他們的漸開線齒形進行變位，為了保證它們之間的嚙合不發(fā)生齒廓重迭現(xiàn)象，并有一對以上的輪齒嚙合，內(nèi)、外齒輪都要選取適當?shù)淖兾幌禂?shù)。加工齒輪時，刀具是逐漸切入工件的，切入的終止位置不同，加工出來的齒輪尺寸也不同。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，加工出來的齒輪就是標準齒輪；其它兩種是中線離開分度圓或與分度圓相交，加工出來的齒輪不是標準齒輪，而是變位齒輪，前者稱為正變位齒輪，后者稱為負變位齒輪。在漸開線少齒差內(nèi)嚙合傳動中，由于內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差少，在切削和裝配時常常會產(chǎn)生各種干涉，以致造成報廢。因此，為了保證內(nèi)嚙合傳動的正常運轉(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，通過變換變位系數(shù)來滿足設(shè)計要求。齒數(shù)差嚙合角1234表3.3齒數(shù)差與嚙合角的范圍運行MATLAB程序，在MATLAB中帶入?yún)?shù)>>xgr請輸入齒輪的模數(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）標準中心距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）齒根圓半徑因為是短齒制，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）驗算重合度重合度為實際嚙合線長度與基圓周節(jié)之比,嚙合齒輪傳動時要求重合度大于1。19）驗算齒頂不相碰裝配內(nèi)齒輪副時為防止發(fā)生（圖3.1）所示的情況，即節(jié)點對方的齒頂相碰，為保證正常運轉(zhuǎn)，須使內(nèi)齒輪副節(jié)點對方的齒頂徑向間隙大于0。圖3.1節(jié)點處的齒頂相碰20）驗算齒廓不重迭干涉圖3.2齒廓干涉在少齒差齒輪傳動中Gs必須驗算,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，是否產(chǎn)生范成頂切要保證條件22）校核插內(nèi)齒輪時，是否產(chǎn)生徑向切入頂切要保證條件查得，而.滿足條件23）校驗過渡曲線干涉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）外齒輪跨測齒數(shù)o取26）外齒輪公法線長度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)計軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。由于在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)末確定之前，軸上力的作用點和支點間的跨距都無法進行精確確定，故彎矩大小和分布情況不得而知，因此在軸的設(shè)計中，采用的主要方法就是邊計算、邊畫、邊修改。由于軸工作時產(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)計時主要根據(jù)對軸的強度、剛度、耐磨性等要求，同時考慮制造工藝問題和熱處理方式等因素加以選用，力求經(jīng)濟合理。軸的主要材料是碳鋼和合金鋼。其中碳鋼價格低廉，對應(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則軸段上有一個鍵槽,軸徑應(yīng)增大5%，偏心軸軸通過聯(lián)軸器與電動機連接，電動機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進行設(shè)計計算，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的長度應(yīng)和軸承寬等長，取L=12mm，軸段1連接電動機，暫取L=40mm。軸段2為偏心軸穿過行星架的部分，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)計中，W機構(gòu)選用的是浮動盤式的，而浮動盤又通過銷軸和齒輪連接。此機構(gòu)傳遞效率較高，適用于功率較大的和連續(xù)運轉(zhuǎn)的條件下工作，現(xiàn)在已得到廣泛的應(yīng)用。按照浮動盤輸出機構(gòu)銷軸的校驗合格即可選用，校核見下文。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浮動盤的設(shè)計按照結(jié)構(gòu)需求，浮動盤厚度初選為6mm，滑槽深度均為24.5mm，浮動盤與銷軸套連接處的滑槽接觸長度為12mm，按照浮動盤輸出機構(gòu)校驗合格即可選用，校核見下文。3.7輸出軸的設(shè)計按照結(jié)構(gòu)需求，輸出軸的一端應(yīng)有一連接浮動盤和輸出軸的結(jié)構(gòu)，故在輸出軸的一端上設(shè)計一個連接面，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)計一圓形凸臺，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,軸段長度略小于軸承寬，取L=17mm。按照結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸段4上車出螺紋，安裝止動墊圈和圓螺母，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,軸段長選為L=16.5mm。按照結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸段5穿過右端蓋，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行星輪相同，故作用在兩個行星輪上的力大小相同。2）計算支撐反力在水平面上負號表示與圖中所畫力的方向相反在垂直面上負號表示與圖中所畫力的方向相反3）計算彎矩在水平面上在垂直面上合成彎矩4）校核強度由圖知b-b截面為危險截面抗彎截面系數(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u=2時，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度為銷軸直徑則4.3銷軸套與滑槽平面的接觸強度校核應(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度為銷軸套外圓半徑為許用接觸應(yīng)力；當HBW<300，取=（2.5～3.0）HBW當HRC>30，取=25～30HRC則=1904.4軸承的校核滾動軸承的實效形式主要有疲勞剝落、過量的永久變形和磨損。軸承在正常的條件下使用，內(nèi)圈、外圈和滾動體上的的接觸應(yīng)力都是變化的，工作一定時間后，接觸表面就可能發(fā)生疲勞點蝕，以致造成疲勞剝落。故疲勞剝落是軸承的正常實效形式，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)擺動的軸承，在過大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會使套圈滾道和滾動體接觸處得局部應(yīng)力超過材料的屈服強度，以致表面發(fā)生過大的塑性變形，使軸承不能正常工作。在潤滑不良和密封不嚴的情況下，軸承工作時，接觸面容易發(fā)生磨損。轉(zhuǎn)速越高，磨損越嚴重。磨損會使軸承的游隙增加，振動和噪聲增大，以及各項技術(shù)性能急劇下降，導(dǎo)致軸承實效。滾動軸承的壽命計算公式式中：—基本額定壽命，h；C—基本額定動載荷，N；P—當量動載荷，N；n—軸承的轉(zhuǎn)速，r/min；—壽命指數(shù)，對于球軸承，=3。則軸承壽命足夠5.一齒差行星傳動效率計算漸開線少齒差行星齒輪傳動的效率，主要決定于行星機構(gòu)的嚙合效率，輸出機構(gòu)效率以及轉(zhuǎn)臂軸承效率，總效率為：式中—傳動的總效率；—行星機構(gòu)的嚙合效率；—行星機構(gòu)的輸出機構(gòu)效率；—轉(zhuǎn)臂軸承效率。由于攪油損失及其他損失未計算在內(nèi)，故上述計算值稍高于實測效率。5.1行星機構(gòu)的嚙合效率計算內(nèi)齒輪固定時式中為一對內(nèi)嚙合齒輪的效率當時當時當時當時當時當時—齒廓摩擦因素；內(nèi)齒輪插齒，外齒輪滾齒或插齒時取，取0.09則行星機構(gòu)的嚙合效率5.2輸出機構(gòu)效率計算內(nèi)齒輪固定時式中為轉(zhuǎn)化機構(gòu)中輸出機構(gòu)的效率浮動盤輸出機構(gòu)用滾動軸承時，取則5.3轉(zhuǎn)臂軸承的效率計算浮動盤輸出機構(gòu)—滾動軸承摩擦因數(shù)，深溝球軸承取—滾動軸承內(nèi)徑—齒數(shù)差，則5.4總效率計算代入?yún)?shù)后，得總效率為6.減速器的潤滑與密封與固定齒輪的圓周速度m/s，采用浸油潤滑方式。左右端蓋與軸之間采用毛氈密封圈，使得滾動軸承與箱外隔絕，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M16的地腳螺栓與地基相連。7.三維建模本畢業(yè)設(shè)計在后期對所設(shè)計的減速器的傳動部分進行了三維建模，并在pro-engineer環(huán)境下進行裝配。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浮動盤1圖7.1.8浮動盤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)束語我的畢業(yè)設(shè)計課題是一齒差漸開線行星齒輪減速卷揚機，指導(dǎo)老師是楊金花老師。經(jīng)過這三個多月的努力，我對這種行星傳動已經(jīng)有了比較深入的了解，這種傳動的特點是：傳動比大，體積較小，重量輕，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，齒形容易加工，裝拆方便。剛拿到畢業(yè)設(shè)計課題的時候，我對少齒差傳動了解甚少，我把以前學(xué)過的輪系相關(guān)的知識又溫習(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)過兩個星期的學(xué)習(xí)，我對少齒差行星傳動的工作原理有了了解，開始了設(shè)計過程。在這個過程中，我根據(jù)給定的設(shè)計要求，綜合各因素進行同考慮，力求所設(shè)計的卷揚機安裝調(diào)試方便、性能可靠、價格合理。我通過搜索大量相關(guān)資料，對產(chǎn)品進行分析研究，對設(shè)計不斷進行改進。并基于AutoCAD和pro-e平臺，對該減速器的零件進行二維繪圖，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。參考文獻[1]繞振綱.行星傳動機構(gòu)設(shè)計.第2版.北京：國防工業(yè)出版社，1994.[2]濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計[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]駱素君，朱詩順.機械課程設(shè)計簡明手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.[5]成大先.機械設(shè)計手冊-單行本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[6]江耕華，胡來瑢，陳啟松.機械傳動設(shè)計手冊[M].煤炭工業(yè)出版社，1990.[7]劉學(xué)厚，黎巨泉.行星傳動設(shè)計[M].北京工業(yè)學(xué)院出版社，1988.[8]朱文堅，黃平.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].華南理工大學(xué)出版社，2006.[9]朱孝錄.齒輪傳動設(shè)計手冊[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機械設(shè)計完全實例教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.附錄根據(jù)變位系數(shù)的計算公式，通過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