本科畢業(yè)設計（論文）文獻綜述一齒差行星齒輪減速器實體建模與裝配應用技術 學院 機械設計制造及其自動化專業(yè) 計輔 班學生姓名 學 號 指導教師 系 主 任 二級學院院長 201 年 月 日文獻綜述1 一齒差行星齒輪減速器的特點目前國內(nèi)外廣泛地使用少齒差行星齒輪減速器。其中的一齒差嚙合付能在較小的空間里得到最大的速比,格外受到重視。從齒型來看,擺線針輪行星傳動不僅承載能力大,效率也較高,應用得更廣泛些。工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用齒輪減速器把電動機的高轉速變?yōu)楣ぷ鳈C之低轉速,并相應地改變其扭矩。以化學工業(yè)為例,據(jù)有關單位調(diào)查,使用轉速大多在 40 一 350 轉 /分范圍之間,也有個別的地方需要降速到 l/8 轉/分,甚至每小時小于一轉(例如煤氣發(fā)生爐爐蓖的轉速 0.8一 1.5 轉/小時)。并且大多采用蝸輪蝸桿減 速器來降速,但低速時采用蝸輪蝸桿傳動有不少缺點。 目前,正在制造、使用的減速器,其中有的已顯得十分陳舊。遵照偉大領袖毛主席關于“在生產(chǎn)斗爭和科學實驗范圍內(nèi),人類總是不斷發(fā)展的,自然界也總是不斷發(fā) 展的,永遠不會停止在一個水平上 ”的教導,各地許多工廠的廣大革命職工對產(chǎn)品進行了革新,采用了較新穎的傳動方式,其中之一就是用漸開線齒形的少齒差行星 減速器。 這種減速器具有速比大、體積小、重量輕、效率較高、齒輪加工容易(和擺線針齒行星減速器相比)、按裝方便等優(yōu)點。漸開線一齒差行星減速器具有以下優(yōu)點：1.結構緊湊、體積小、重量輕 由于采用內(nèi)嚙合行星傳動，所以結構緊湊；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.傳動比范圍大 N 型一級減速器的傳動比為 10～100 以上；二級串聯(lián)的減速器，傳動比可達一萬以上；三級串聯(lián)的減速器，傳動比可達百萬以上。NN型一級減速器的傳動比為 100～1000 以上；3.效率高 N 型一級減速器的傳動比為 10～100 時，效率為 80～94％；NN型當傳動比為 10～200 時，效率為 70～93％.效率隨著傳動比的增加而降低。4.運轉平穩(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.結構簡單、加工方便、成本低；6.輸入軸和輸出軸在同一軸線上，安裝和使用較為方便；7.運轉可靠、使用壽命長。但是，這種減速器還存在以下缺點：1.計算較復雜 當內(nèi)齒輪與行星輪的齒數(shù)差小于 5 時，容易產(chǎn)生各種干涉，為了避免這些干涉，需采用變位齒輪，所以計算較復雜。2.轉臂軸承受力較大，壽命較短 由于齒輪變位后嚙合角較大，所以轉臂軸承上徑向載荷較大；并且軸承轉速還稍高于輸入軸轉速，所以轉臂軸承是減速器的薄弱環(huán)節(jié)，因而使高速軸傳遞的功率受到限制。3.有的結構需加平衡塊 型及某些 型減速器，需要仔細地進行動平N衡，否則會引起較大的振動。2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平、發(fā)展趨勢和本課題的意義當內(nèi)嚙合的兩漸開線齒輪齒數(shù)差很小時，極易產(chǎn)生各種干涉，因此在設計過程中選擇齒輪幾何參數(shù)的計算十分復雜。早在 1949 年，蘇聯(lián)學者就從理論上解決了現(xiàn)實一齒差傳動的幾何計算問題。直到 1960 年以后，漸開線少齒差傳動才得到迅速的發(fā)展。目前有銷軸式、零齒差、十字滑塊、浮動滑塊等多種形式。上個世紀 60 年代，國外就開始探討圓弧少齒差傳動，到 70 年代中期，日本已開始進行圓弧少齒差行星減速器的系列化生產(chǎn)。這種傳動的特點在于：行星輪的論過曲線用凹圓弧代替了擺線。輪齒與針齒在嚙合點的曲率方向相同，形成兩凸圓弧的內(nèi)嚙合，從而提高了輪齒的接觸強度和嚙合效率，其針齒不帶吃套，并采用半埋齒機構，既提高了彎曲強度又簡化了針齒結構。此外，圓弧形輪齒的加工無需專用機床，精度也易保證，而且修配方便。1956 年我國著名的機械學家朱景梓教授根據(jù)雙曲柄機構的原理提出了一種新型少齒差傳動。該機構的特點式出入軸旋轉時=時，行星輪不是坐擺線運動高速公轉與低速自轉的合成，而是通過雙曲柄機構導引作圓周平動。這種獨特的“雙曲柄輸入少齒差傳動機構”的到了國內(nèi)外同行的高度評價。1958 年開始研制擺線針輪減速器。60 年代投入工廠化生產(chǎn)，目前已形成系列，制定了相應的標準，并廣泛用于各類機械中。1960 年制成第一臺二齒差漸開線行星齒輪減速器，其傳動比 37.5，功率為 16kw，用于橋式起重機的提升機構中。1963 年朱景梓教授在太原學院學報上發(fā)表了《少齒差漸開線 K-H-V 型行星齒輪減速器及其設計》一文，詳細闡述了漸開線少齒差傳動的原理和設計方法。這些創(chuàng)造性的工作，為少齒差行星齒輪傳動在我國的推廣應用起了重要的指導作用。雙曲柄輸入少齒差行星齒輪傳動的優(yōu)點是：能使行星軸承的載荷下降，而且當內(nèi)齒板作為行星輪時，行星軸承的徑向尺寸可不受限制，從而提高了行星軸承的壽命。另外，這種傳動不需要輸入機構，還可實現(xiàn)平行軸傳動。效率高，使用性強。但是，由于歷史原因，栓曲柄輸入式少齒差傳動一直沒有得到應有的發(fā)展，直到近十幾年來才逐漸為人們所重視。1985 年重慶鋼鐵設計院提出了平行軸式少齒差內(nèi)齒嚙合齒輪傳動——i 環(huán)減速器，但是這種減速器的一根曲軸上要安裝三片內(nèi)齒板，需要制成偏心套機構， 。存在著機構復雜加工分度精度要求高、曲軸聯(lián)接結構表面產(chǎn)生微動磨損、三套互為 的雙曲柄機構之間存120?在國約束等問題。1993 年重慶大學博士崔建昆提出新型軸銷式少齒差行星齒輪傳動，并對其進行了理論分析。隨著少齒差行星齒輪傳動研究的深入，已成功地開發(fā)處不少新的漸開線少齒差行星齒輪傳動形式。目前，我國研究出一種連桿行星齒輪傳動——平行軸式少齒差內(nèi)齒行星齒輪傳動。該類傳動是以連桿內(nèi)齒輪（齒板）為行星輪。采用雙曲柄輸入，并且無輸出機構，主要有一齒環(huán)（一片連桿行星齒板） 、二齒環(huán)（兩片連桿行星齒板） 、三齒板及四環(huán)等機構形式的減速器。國內(nèi)外學者在齒形分析、結構優(yōu)化、接觸分析、結構強度、動態(tài)性能、傳動效率、運動精度方面進行了大量的研究。利用計算機技術進行減速器各主要不見的是他建模、仿真、干涉檢查等，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)這慪氣，并應用到了產(chǎn)品的設計中，取得了許多有價值的成果。N 型內(nèi)齒行星齒輪傳動的基本機構式——環(huán)式減速器的傳動機理進行了分析研究，建立了環(huán)視減速器系統(tǒng)受力分析模型，得處目前環(huán)式減速器存慣性力矩不平衡的結論。對平行動軸少齒差傳動多齒接觸問題動平衡進行了研究，以有限單元彈性接觸分析理論為基礎，建立了平行動軸少齒差傳動多齒接觸問題時的有限單元分析模型，提出了一種對研究平行動軸少齒差內(nèi)齒輪副內(nèi)核過程中實際接觸齒對數(shù)、齒間載荷的分配及齒面載荷分布的分析計算方法。為平行動軸少齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動的承載能力的計算、齒輪幾何參數(shù)的確定及幾何零部件的強度分析計算提供了理論依據(jù)。通過優(yōu)化后的少齒差傳動裝置具有較小的體積和較好的傳動性能。我國在這種新型的傳動機構的技術水平與國際上一些工業(yè)科技水平發(fā)達的國家相比，還有很大的差距，主要由于我國從事該項技術研究設計及應用的單位和個人比較少，同時相關的書籍和資料也相當?shù)那啡薄獾臏p速器，以德國、丹麥和日本處于領先地位，特殊在材料和締造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，利用壽命長。但其傳動格式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。日本研制的 FA 型高精度減速器和美國 Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式減速器，在傳動原理和結構上與本項目類似或相近，都為目前先進的齒輪減速器。但是我相信，在不久的將來我們做這種新型的減速器性能和構造等能趕上外國先進水平的。目前，少齒差減速器在設計和制造過程中，還存在一些問題，如輸出機構精度要求較高，對大功率減速器無實踐經(jīng)驗，一些計算方法和圖表還很不完善等等。有待今后將對以上問題進一步進行實驗研究，以求改進和提高。齒輪傳動技術是機械工程技術的重要組成部分，在一定程度上標志著機械工程技術的水平。因此，齒輪被工人為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機械的承載能力和傳動效率，減少外形尺寸質(zhì)量及增大減速器傳動比等，國內(nèi)外的少齒差行星齒輪傳動正沿著高承載能力、高精度、高速度、高可靠性、高傳動效率、小型化、低震動、低噪音、低成本、標準化和多樣化的方向發(fā)展的總趨勢。少齒差行星齒輪傳動具有體積小、重量輕、結構緊湊、傳動比大、效率高等優(yōu)點。廣泛應用于礦山、冶金、飛機、輪船、汽車、起重機、電工機械、儀表、化工業(yè)等許多領域少齒差行星齒輪傳動有著廣泛的發(fā)展前景。少齒差行星齒輪減速器與普通減速器相比具有體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、效率高、傳動比范圍大等優(yōu)點。但其設計計算較過程復雜，轉臂軸承的受力較大、壽命較短。所以對于我們在設計這類減速器時如何進行參數(shù)的選擇，避免大量繁雜的計算，如何選擇好轉臂軸承使其使用壽命增加具有一定的設計意義。3 選題的理由經(jīng)過四年對機械知識的學習以及生產(chǎn)實習，我對機械行業(yè)有了更深刻的認識和理解，看到了機械工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位。齒輪傳動技術是機械工程技術的重要組成部分，在一定程度上標志著機械工程技術的水平。目前國內(nèi)外的動力齒輪傳動正沿著小型化、高速化、標準化、小振動、低噪音的方向發(fā)展。少齒差行星齒輪傳動正是當代傳動的一大特征，是齒輪傳動小型化的一個典型標志。由于我國從事該項技術研究設計及應用的單位和個人比較少，同時相關的書籍和資料也相當?shù)那啡?，使得我國在這種新型的傳動機構的技術水平和國際上一些工業(yè)科技水平發(fā)達的國家相比，還有很大的差距。為了彌補國家的這一塊不足，同時加上自己對這新型傳動的好奇。最終選定了一齒差行星齒輪減速器作為自己的畢業(yè)設計題目。我相信通過此次設計將提高我對齒輪設計設計的能力，更有利于我將四年來所學的專業(yè)知識再次溫習、鞏固，為以后的工作打下堅實的基礎。在設計中我將全力以赴做好本次畢業(yè)設計。4 本課題的基本內(nèi)容對一齒差行星齒輪減速器國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)缺點、結構型式和其傳動原理進行了一定的闡述。在設計過程當中，對內(nèi)嚙合傳動產(chǎn)生的各種干涉進行了詳細驗算；從如何提高轉臂軸承的壽命為出發(fā)點，來計算選擇減速器齒輪的模數(shù)，進行一齒差內(nèi)齒輪副的設計計算，最終合理設計減速器的整體結構。根據(jù)給定的部分工程裝配視圖，分析了減速傳動原理、各個零件在減速器中所起的作用以及確定各個零件材料和結構尺寸，完成各個零件的三維實體建模，并進行自底向上的總體裝配。第 1 章 緒論 11.1 概述 11.2 一齒差行星減速器的結構型式 11.2.1 N 型一齒差行星減速器 11.2.2 NN 型一齒差行星減速器 3第 2 章 一齒差行星齒輪減速器總體參數(shù)的設計 52.1 課題參數(shù)擬定 52.2 確定電動機的型號 52.3 傳動比分配 52.4 動力運動參數(shù)計算 6第 3 章 一齒差行星減速器的內(nèi)齒和外齒輪參數(shù)的確定 73.1 一齒差傳動原理 73.2 齒輪齒差的確定 73.3 選定齒輪的精度等級和材料 8第 4 章 軸的設計 124.1 軸的材料選擇 124.2 軸的機構設計 124.2.1 輸入偏心軸的結構設計 124.2.2 輸出軸的機構設計 134.3 強度計算 144.3.1 輸入軸上受力分析 144.3.2 輸入軸支反力分析 154.3.3 軸的強度校核 16第 5 章 浮動盤式輸出機構設計及強度計算 185.1 機構形式 185.2 幾何尺寸的確定 185.3 銷軸與浮動盤平面的接觸應力 185.4 嚙合效率 185.4.1 一對內(nèi)嚙合齒輪的效率 185.4.2 行星結構的嚙合效率 195.5 輸出機構的效率 195.5.1 用浮動盤輸出機構 195.5.2 行星機構 195.3 轉臂軸承效率 195.4 總效率 20第 6 章 部分零件的校核 216.1 一齒差行星齒輪傳動受力分析 216.1.1 齒輪受力 216.1.2 輸出機構受力 226.1.3 轉臂軸承受力 226.2 銷軸的強度校核計算 236.3 輸入軸的強度校核 236.4 鍵的校核計算 256.4.1 聯(lián)軸器處鍵的校核 266.4.2 偏心套處鍵的校核 266.4.3 支座處鍵的校核 266.5 軸承的校核計算 26總結 32致 謝 33參考文獻 345 本課題擬采用的研究手段（途徑）及可行性分析由于少齒差行星齒輪減速器的內(nèi)嚙合齒輪間極易產(chǎn)生各種干涉，這是該設計在整個設計過程中最大的難點。只要把最難的部分解決了，剩下的問題也就能解決了。所以此設計的重點在與如何確定滿足要求的內(nèi)齒外齒的相應參數(shù)。在以前的學習課程中，機械原理和機械設計分章講述了齒輪的設計、軸的設計、軸承的選取等知識，互換性中分章講述了公差與配合關系等等，并且在學習完機械原理和機械設計課程后，我還做過渦輪蝸桿減速器的設計。 所以在做畢業(yè)設計前，自己對減速器方面的設計有一定的基礎。 因此次設計中齒輪干涉條件較多故相比以前的減速器設計要復雜，但我相信只要自己本著自己有能力完成這一設計的信念。溫習自己學過的能用的上的知識，并利用圖書館、網(wǎng)絡搜尋相應的資料，將一齒差行星齒輪減速器設計與自己已掌握的知識相結合，在前人少齒差行星齒輪減速器設計經(jīng)驗的基礎上希望有所突破，分析和解決在設計過程中的各種問題，培養(yǎng)綜合運用知識分析實際問題的能力。當遇到參數(shù)計算齒輪不符合理論要求時，分析參數(shù)，重新計算，直到算來符合要求為止。計算過程是死，參數(shù)計算不對，就說明這組數(shù)據(jù)不型，就換組數(shù)據(jù)再算。同時，在遇到自己不能解決的困難時，可以向指導老師多咨詢下，我相信只要按著此法去做，畢業(yè)設計就能做出。參考文獻[1] 馮桂安等.機械制造裝備設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，[2] 齒輪手冊編委會.齒輪手冊(上冊)第2版.北京:機械工業(yè)出版社,2002.5.[3] 漸開線齒輪行星傳動的設計與制造編委會. 漸開線齒輪行星傳動的設計與制造.北京:機械工業(yè)出版社,2002.5.[4] 陳坐模，葛文杰等. 機械原理第七版.北京:高等教育出版社,2007.12.[5] 濮良貴，紀名剛. 機械設計第八版.北京:高等教育出版社,2008.4.[6] 卜炎. 螺紋連接連接設計與計算.北京:高等教育出版社,1993.[7] 張春林，曲繼芳.機械創(chuàng)新設計[M].北京:高等教育出版社,2008.4.[8] 成大先.機械設計手冊,第五卷[M]. 北京:化學工業(yè)出版社，[9] 王昆等.機械設計課程設計[M]. 北京:高等教育出版社,[10] 王杰等.機械制造工程學[M].北京:北京郵電大學出版社，[11] 良貴，紀名剛.機械設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，[12] 阮忠唐主編. 連軸器，離合器的設計與選用指南[M]. [13] 《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組.機械設計手冊（上） [14] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院.實用機械設計手冊[M].