毕业设计（论文）-三环减速器的结构设计与零件的绘制（全套图纸） .doc

邗江电大毕业设计稿纸1中文摘要三环减速器是少齿差行星齿轮传动中的一种。本文介绍了三环减速器的概况，三环减速器的组成及工作原理，三环减速器的传动比，并对其结构参数做了详细的设计等。关键词：三环减速器；传动比；结构设计第一章绪论三环减速器是少齿差行星齿轮传动中的一种。它由一个外齿轮与一个内齿轮组成一对内啮合齿轮副，采用的是渐开线齿形，内外齿轮的齿数相差很小（通常为1、2、3或4），故简称为少齿差传动。三环减速器是由重庆钢铁设计院陈宗源高级工程师在1985年申请的发明专利，它以其适用与一切功率、速度范围和一切工作条件的优点而受到了广泛关注。1.1三环减速器的概况齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。邗江电大毕业设计稿纸2当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。1.2国内发展的状况国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实邗江电大毕业设计稿纸3现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。北京理工大学研制成功的“内平动齿轮减速器”不仅具有三环减速器的优点外，还有着大的功率/重量（或体积）比值，以及输入轴和输出轴在同一轴线上的优点，处于国内领先地位。国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些研究工作，发表过一些研究论文，在利用摆线齿轮作平动减速器开展了一些工作。平动齿轮减速器工作原理简介,平动齿轮减速器是指一对齿轮传动中，一个齿轮在平动发生器的驱动下作平面平行运动，通过齿廓间的啮合，驱动另一个齿轮作定轴减速转动，实现减速传动的作用。平动发生器可采用平行四边形机构，或正弦机构或十字滑块机构。本成果采用平行四边形机构作为平动发生器。平动发生器可以是虚拟的采用平行四边形机构，也可以是实体的采用平行四边形机构。有实用价值的平动齿轮机构为内啮合齿轮机构，因此又可以分为内齿轮作平动运动和外齿轮作平动运动两种情况。外平动齿轮减速机构，其内齿轮作平动运动，驱动外齿轮并作减速转动输出。该机构亦称三环（齿轮）减速器。由于内齿轮作平动，两曲柄中心设置在内齿轮的齿圈外部，故其尺寸不紧凑，不能解决体积较大的问题。内平动齿轮减速，其外齿轮作平动运动，驱动内齿轮作减速转动输出。由于外齿轮作平动，两曲柄中心能设置在外齿轮的齿圈内部，大大减少了机构整体尺寸。由于内平动齿轮机构传动效率高、体积小、输入输出同轴线，故由广泛的应用前景。1.3课题研究意义（1）减速比大，三环式单级减速比为11到99，双级传动比达9801。普通外啮合齿轮减速器单级减速比最大为10。邗江电大毕业设计稿纸4（2）体积小重量轻，外啮合齿轮只在一点捏合，接触应力是影响传动的瓶颈，三环式三点啮合，接触处两齿轮曲率半径在同侧，尺寸接近，接触面积大，接触应力小，设计是用不着核算接触应力，只要弯曲应力够就行了，由于三环式中间外齿轮齿数较多，其抗变曲性能也较，据有关资料介绍同扭矩的减速器，三环式重量只有普通减速器的1/3，体积只有1/4。这里无疑有巨大的经济效益。（3）承载能力高，轴承寿命长。由于采用少齿差内啮合传动，三环式除了三点啮合外，在过载时由于齿的弹性变形，会有很多齿同时工作，所以齿轮的承载能力较高；另外由于接触应力小，有利于润滑，三根轴上的载荷都呈120度角均匀分布，转臂轴承位于内齿圈外，起布置空间大，所以轴的弯曲应力小，主轴承载小，有利于承受过载载荷，因而转臂轴承的寿命较高，可达到2万小时以上。（4）制造容易、成本低，由于对接触强度及弯曲强度都要求不高，轴的应力也较一般的低，所以对材质、热处理无特殊要求，调质就可以了，齿轮精度一般为8级，能生产原少齿差的制造厂都能生产。对于采用7级精度齿轮的这种减速器，其传动误差可在1左右。（5）精度高。由于三片内齿轮同时与外齿轮啮合，误差可以相互弥补，所以整机精度高。（6）适应性广。根据不同的应用场合，可以制成卧式，立式，法兰联结式等各种结构形式。（7）轴向尺寸小，径向尺寸大。有两根高速轴，可以单轴输入，也可以双轴输入。输入轴与输出轴平等，而且中心距与齿轮参数无关，根据需要设计。邗江电大毕业设计稿纸5（8）效率高。由于取消了输出机构，而且转臂轴承受力较小，其效率可达92到96%。1.4研究方向本课题研究的方向是内齿行星齿轮减速器。即利用内齿行星齿轮减速器的减速作用将高速运转的输出轴的转速降低以连接到输出设备，得到适合工作的转速。目前我国正处于社会主义发展和全面建设小康社会的关键时期，对工业的需求也是与日俱增。减速器则是工业中的一个重要装置。由于内齿行星齿轮减速器技术具有传动比大、精度高、承载能力高、轴承寿命长、适应性广、结构简单、制造维修方便、成本低等优点，因此，三环减速器以及内齿行星齿轮减速器广泛的应用与矿山、冶金、飞机、轮船、汽车、机床、起重设备、电工机械、仪表、化工、轻工业、医药、农业等许多领域。这类减速器有着广泛的发展前景，是减速器行业更新换代的产品，应大力推广和宣传，让这一新技术产品为我国社会主义建设做出更大的贡献。第二章三环减速器的分析三环减速器是一种利用三相并列双曲柄机构来克服死点的少齿差行星齿轮减速器，具有传动比大、适用范围广、承载能力强、重量轻、传动效率高、轴承受力小、寿命长等许多独特的优点，在各行业得到了广泛的应用。但是由于三环减速器问世时间短，缺乏全面完整的理论分析和实验研究，在设计中只能以类比法或借助于简化模型进行计算，使得产品的性能不稳定，设计参数偏大，造成材料没有得到最充分的利用，影响了这种传动形式的进一步发展。本文应用位移协调原理，从系统变形的角度，建立了三环减速器的动力分析精确模型，并对三环减速器进行求解，研邗江电大毕业设计稿纸6究了各种因素对其动力特性的影响，为正确设计三环减速器提供了科学的理论依据。2.1三环减速器的组成及工作原理三环减速器是由平行四边形机构和内啮合齿轮机构组成的复合传动机构。图2-1和图2-2是偏置式三环减速器的结构和传动简图。两根互相平行且各具有三个偏心轴颈的高速轴2和3，动力通过其中任一或两轴同时输入，有动力输入的曲柄轴称为输入轴2，无动力输入的曲柄轴称为支承轴3。平行四边形机构的曲柄6和7一般制成偏心套的形式，其结构见图2-3，平行四边形机构的连杆上带有内齿轮，称为内齿环板1，图2-4是它的结构图。输出轴4和外齿轮5通常制造成为一体成为齿轮轴。当输入轴2旋转时，由偏心套曲柄6和7带动的行星轮内齿环板1不是作摆线运动，而是通过一双曲柄机构(具有偏心轴颈的高速轴)引导作圆周平动，三片并列的连杆行星齿板（即内齿环板1）通过轴承装在高速轴2和3上且与外齿轮5相啮合输出动力，啮合的瞬间相位差为120。当平行四边形机构的连杆运动到与曲柄共线的两个位置(0和180)时，机构的运动不确定，通常把这种运动不确定位置称为死点位置。为了克服机构在死点位置的运动不确定，最常用的方法是采用三相平行四边形机构并列布置，也就是用三块内齿环板并列且各相环板之间互成120的相位角。当某一相平行四边形机构运动到死点位置时，由其它两相机构传递动力，从而克服死点。采用这种并列方式，不仅可以利用多相机构共同承担载荷，还可以使机构在运动平面内的摆动力相互平衡。4567123576邗江电大毕业设计稿纸71.内齿环板2.输入轴3.支承轴4.输出轴5.输出轴外齿轮6.输入轴偏心套7.支承轴偏心套图2-1偏置式三环减速器基本结构图2-2偏置式三环减速器传动简图图2-3偏心套图2-4内齿环板1.内齿环板2.输入轴3.支承轴4.输出轴5.输出轴外齿轮6.输入轴偏心套7.支承轴偏心套图