3Z型行星齿轮减速器的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 3计 摘要： 这次毕业设计的内容是根据课题做一个行星齿轮减速器。通过比较，选用 3Z(行星齿轮减速器。 本次设计要完成的主要内容： 1. 确定传动方案 传动方案的确定包括传动比的确定和传动类型的确定。 2. 设计计算 每级传动结构的设计计算，大致包括：传动比的分配、传动系统运动学和动力学计算、传动零件的设计、轴的设计计算与校核、轴的选择与计算、键连接的选择与计算、箱体的设计、润滑与密封的选择和传动装置的附件说明等。 3. 装配图以及各零件图的设计。 通过 本次设计，可知行星齿轮减速器有着体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高等特点，但由于行星齿轮减速器传动比大，力矩就比其它减速器结构小，行星齿轮减速器自锁角大止退性差而不适合启动用。 关键词： 行星齿轮 减速器 设计计算 传动方案 指导老师签名： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 Z is on to be a of By (is of to be 1. of 2. of of of of of of of of of 3. of a of to is 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 I 绪论 题研究的背景和意义 1 星齿轮减速器研究现状及发展动态 1 文研究的主要内容 4 2 3Z（ 行星齿轮减速器装置 设计 知条件 5 计计算 5 5 齿计算 5 步计算齿轮的主要参数 6 合参数的计算 7 何尺寸计算 9 配条件的验算 12 动效率的计算 13 构设计 14 轮强度验算 22 3 总结 29 参考文献 30 致谢 31 附录 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 “十一五”期间我国将按照国家储备与企业储备相结合，以国家储备为主的方针，统一规划，分批建设国家战略石油储备基地。为了快速建立起我国独立的石油储备基地，根据我国国情石油储备形式以大型工业油罐为主。 在使用大型油罐进行原油储备的过程中，遇到最关键的问题就是油泥的问题，储运重未经提炼制的原油重平均约含 油泥，即对一个 10 万立方的储罐来说，灌满原油后其中约有 2200 立方的油泥成 点在油罐底部。如不及时清除，再次加入原油是油泥将继续累积在一起，形成硬块，为油罐的检查及清洗增加困难。而且数量如此巨大的油泥存在于油罐底部，不经减小油罐的有效储存空间，降低储存周期寿命，造成进出阀的阻塞，而且较厚的油泥层使浮顶灌的浮顶不能不下降到底而引起浮顶倾斜，对储油安全造成威胁。因此大型原油储罐在建立时就必须增设油泥防止和消除系统，以增加油罐的储油效率，提高储油安全性，减小清灌难度。 大型原油储罐灌底油泥的防止和消除方法主要是在灌内增加油泥的混合搅拌系统，使油泥破碎细化，便于通过管线输出，我们选用了旋转 喷射搅拌器。但是，其喷嘴口径相对于大型储罐的直径而言是很小的，喷嘴固定是射流束的搅拌范围是有限的，于是，在旋转喷射器入口处设置轴流涡轮，考循环油泵加压后的原油流动带动轴流涡轮高速旋转，旋转的涡轮通过主轴带动结构上完全隔绝的传动箱内一系列的减速传动使喷嘴缓慢旋转，而且通过传动箱内有关参数的选择来调节喷嘴旋转的速度，是从喷嘴喷出的射流也随之缓慢旋转，射流可打击到油罐底周向任一位置的油泥，实现彻底清除油泥，不留死角的功能。 可见，旋转喷射器中减速箱是工业油罐底油泥旋转喷射混合系统中重要的一部分。高速旋转的涡轮带动 喷水嘴低速的转动，中间需要一个传动比很大的减速器连接。 行星齿轮传动与普通定州齿轮传动相比较，具有质量小，体积小，传动比大，承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，这些已经被我过越来越多的机械工程技术人员所了解和重视。由于在各种类型的行星齿轮传动种均有效地利用了功率分流性和输入，输出地同轴性以及合理的采用了内啮合，才使得其具有了上述的许多独特的优点。行星齿轮传动不仅适用于高速，大功率而且可用于低速，大转矩的机械传动装置上。它可以用作减速，增速和变速传动，运动的合成和 分解，以及其特殊的应用中：这些功用对于现代机械传动发展有着重要意义。因此，行星齿轮传动在起重运输，工买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 程机械，冶金矿山，石油化工，建筑机械，轻工纺织，医疗器械，仪器仪表，汽车，船舶，兵和航空航天等工业部门获得了广泛的应用。 由于齿轮，轴，轴承及箱体组成的齿轮减速器，用于原动机和工作机或执行机构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。 20 世纪末的 20 多年，世界齿轮技术有了很大的发展，铲平发展的总趋势是小型化，高速化，低噪声，高可靠度。技术发展中最引人注目的是应吃面技术，功率 分支技术和模块化设计技术。 硬面齿轮技术到 20 世纪 80 年代在国外日趋成熟。采用优质合金钢锻件神探淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于 6 级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的 4 倍，为软齿面齿轮的 5。一个中等规格的硬齿面齿轮减速器的重量仅为软吃面齿轮减速器的 1/3 左右。 功率分支技术主要指行星及大功率齿轮箱的功率双份及多分支装置，如中心传动的水泥磨主减速器，其核心技术是均载。 模块化设计技术队通用和标准减速器旨在追求高性能和满足用户多样化大覆盖面需求的同时，尽量 减少零部件及毛坯的品种规格，以便于组织生产，使零部件产生形成批量，降低成本，取得规模效益。 其他技术的发展还表现在理论研究（如强度计算，修形技术，现代设计方法的应用，新齿形，新结构的应用等）更完善，更接近实际；普通采用各种优质合金钢锻件；材料和热处理质量控制水平的提高；结构设计更合理；加工精度普遍提高到 4；轴承质量和寿命的提高；润滑油质量的提高；加工装备和检测手段的提高等方面。 这些技术的应用和日趋成熟，使齿轮产品的性能价格比大大提高，产品越来越完美。如非常粗略地估计一下，输 出 100N m 转矩的齿轮装置，如果在 1950 年时重 10 80 年代就可做到仅为 1 20 世纪 70 年代至 90 年代初，我国的高速齿轮技术经历了测绘仿制，技术引进到独立设计制造 3 个阶段。现在我国的设计制造能力基本可满足国内生产需要，设计制造的最高参数：最大功率 44高线速度 168m/s，最高转速 67000r/ 我国的低速重载齿轮技术，特别是硬齿面齿轮技术也经历了测绘仿制等阶段，从无到有逐步发展起来。除了摸索掌握制造技术外，在 20 世纪 80 年代末至 90 年代初步推广硬齿面技术过程中 ，我们还做了解决“断轴”，“选用”等一系列有意义的工作。在 20 世纪 70代一直认为是国内重齿轮两大难题的“水泥磨减速器”和“轧钢买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械减速器”可以说已完全解决。 20 世界 80 年代至 90 年代初，我国相继制定了一批减速器标准，如 88圆柱齿轮减速器， 90运输机械用减速器和 050 93冶金设备用 轮减速器等几个硬齿面减速器标准，我国有自己只是产权的标准，如079 95三环减速器。按这些标准生产的许多产品的主要技术指标均可达到或接近 国外同类产品的水平，其中 速器较完整地吸取了德国 司同类产品的特点，并结合国情做了血多改进与创新。 世界 上一些工业发达国家，如日本，德国，英国，美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用，生产和研究都十分重视，在结构优化，传动性能，传动效率，转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的行星齿轮传动技术，如封闭行星齿轮传动，行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。 行星齿轮颤动在我已有了许多年的发展史，很早就有了应用。然而，自 20 世纪60 年代以来，我 国才开始对行星齿轮传动进行了较深入，系统的研究和试制工作。无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均有了较大的成就，并获得了血多的研究成果。 近十几年来，计算机技术，信息技术，自动化技术在机械制造中的广泛应用，改变了执照也得传统观念和生产组织方式。一些先进的齿轮生产企业已经采用精益生产，敏捷执照，智能执照等先进技术。形成了高精度，高效率的智能化圣餐先和计算机网络化管理。 在 21 世纪成套件机械装备中，齿轮仍然是机械传动的基本部件。由于计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大为提高，从而 推动了机械传动产品多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观。 床和工艺技术的发展，推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制，液压传动，齿轮，带链的混合传动，将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉，将成为新型传动产品发展的重要趋势。 工业通用变速箱是指为各行业成套装备及生产线配套的大功率和中小功率变速箱。国内的变速箱将继续淘汰软齿面，向硬齿面，高精度，高可靠度软启动，运行监控，运行状态记录，低噪声，高的功率与体积比和高的功率与重量 比的方向发展。中小功率变速箱为适应机电一体化成套装备自动控制，自动调速，多种控制与通讯功能买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 的接口需要，产品的结构与外型在相应改变。矢量变频代替直流伺服器驱动，已成为经年中小功率变速箱产品追求的目标。 随着我国航天，航空，机械，电子，能源及核工业等方面的快速发展和工业机器人等在各工业部门的应用，我国在谐波传动技术应用方面已取得显著成绩。同时，随着国家高新技术及信息产业的发展，对谐波传动技术产品的需求将更会更加突出。 总之，当今世纪各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高，二低，二化方面发展。六高即高承载能力，高 齿面硬度，高精度，高速度，高可靠性和高传动效率；二低即低噪声，低成本；二化即标准化，多样化。 减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此，开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景。 我的工作就是结合涡轮的输入转速，喷嘴所需要的转速以及输出转矩等已知条件设计一个满足要求的齿轮减速器 1、 选择确定传动方案 传动方案的确定包括传动类型和传动简图的确定。此次设计的减速器传动比达到 134，只有通过不断地比较和分析去 合理 的选择一种传动方案，尽量降低减速 器的体积和重量。 2、 设计计算 每级传动机构的设计计算，都大致包括：传动比的分配，传动系统运动学和动力学计算，传动零件的设计，轴的设计计算与校核，轴的选择与计算，键连接的选择与计算，箱体的设计，润滑与密封的选择和传动装置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 3Z（ 型行星齿轮减速器装置 设计 知条件 设计某石油机械装置所需配用的行星齿轮减速器，已知该行星传动的输入功率2入转速 500r/动比 34，允许的传动比偏 差 期间断的工作方式，每天工作 16h，要求使用寿命 8年；且要求该行星齿轮传动结构紧凑、外廓尺寸较小和传动功率较高。 计计算 根据上述要求：短期间断，传动比大，结构紧凑和外轮廓尺寸较小。据行星齿轮传动设计个传动类型的工作特点可知， 3Z 型适用于短期间断的工作方式，结构紧凑，传动比大。为了装配方便 ，结构更加紧凑，适用具有单齿圈行星齿轮的 3Z(行星齿轮传动较合理，其传动简图如图 1所示。 图 1 3Z(行星齿轮减速传动 根据 3Z（ 型行星传动的传动比 b， 虑到该行星齿轮传动的外轮廓尺寸较小，故选择中心轮的齿数 5和行星齿轮数目 3。为了使内齿轮 b与 应取 将 的内齿轮 1 )z()1( 69+3=72 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 因 27为奇数，应按如下公式求得行星轮 1（ 1（ 728 再按传动比验算公 式验算其实际的传动比 be zz 6972 721569 +1 =传动比误差 i 为 i = = =34 和中心距如下公式可得到行星齿轮 = 2） 轮副 在 轮副中，8 17， bz 12 34 和42 34 和66 由此可知，该齿轮副的变位目的是为改善啮合性能和修复啮合齿轮副。故其变位方式应采用高度变位，即 0 可得内齿轮 e 的变位系数 为 ce 何尺寸计算 对于该 3Z(行星齿轮传动可按下面计算公式进行其几何尺寸的计算。各齿轮副的几何尺寸的计算结果见表 2。 表 2 3Z(行星齿轮传动几何尺寸计算 项目 计算公式 轮副 轮副 轮副 变位系数 x 1x 2x = x 1x 1x =x =x =x =x =x =度圆直径 d 1d = 12d = 21d =45 2d =207 1d =84 2d =207 1d =84 2d =216 基圆直径11d 2ad 1文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9342 节圆直径d 1d =2 a121 zz z2d =2 a122 zz z1d =d =d =d =d =84 2d =216 齿顶圆直径)(21 )(22 12啮合 )(2 1 )(22yx 12 12 4 e2)(2 1 - e )(2 2 2221f e 1 e2齿根圆直径外啮合 )(2111a )(2222a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 )(2 111f a 用插齿刀加工 0202 2 1212： 2a为插齿刀与被加工齿轮之间的中心距。 e = 2，其中 1 2 / 2z 。 关于用插齿刀 加工内齿轮，起齿根圆直径2 已知模数 m =3齿刀齿数0z=25，齿顶高系数 0位系数0x=0（中等磨损程度）。试求被插制内齿轮的齿根圆直径2 齿根圆直径2 202a式中 0 插齿刀的齿顶圆直径； 02a 插齿刀与被加工内齿轮的中心距。 0 000 2 a =3 25 = 现对内啮合齿轮副 （ 1） x ，9） vt = 20in 0t a 2 =表得02a= 7129 02y= o o o sc o 20 b 加工中心距02a为 02a= 20 b （ 按一下公式计算内齿轮 020 = 入表 2中） (2)x ，2） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 仿上，02 in = 20in 0t a 4 =表得02a= 7321 02y= 1c o sc o 20 e= 2 53 02a= 20 e （ 则得内齿轮 0 2 0 0 20 填入表 2 中） 对于所设计的上述行星轮传动应满足如下的装配条件 邻接条件 按如下公式验算其邻接条件，即 将已知的得 故该 3Z(星传动的传动功率 采用如下公式进行计算，即 已知 =69/15=啮合损失系数 和 可按如下公式计算，即有 1 1取齿轮的啮合摩擦因数 1.0将cz、得 0 4 8 0 5 0 即有 = 以，其传动效率为 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 可见，该行星齿轮传动的效率较高，可以满足短期间断工作方式的使用要求。 输入端 根据 3Z(星传动的工作特点、传递功率的大小和转速的高低等情况，对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮 为它的直径 以，轮将中心轮 按该行星的输入功率 P 和转速 n 的初步估算输入轴的直径 同时进行轴的结构设计。为了便于轴上零件的装拆，通常将轴制成阶梯形。总之，在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工制造 。 按公式 30 pc =1123 150022=27 按照 3 大，试取为 30有单键槽的输入轴直径确定为 30过台阶16环用于轴承的轴向定位和固 定。 可知2度为 135据轴承的选择确定 轴肩32 4d 为 38 附图。 输出端 根据30 m in pc =112 =50有单键槽 ，与齿轮 连作为输出轴。取17择 16如 附图 所示 内齿轮的设计 （ 1） 内齿轮 而可以将其固定。 其尺寸如上已算出，图形如 附图。 （ 2）内齿轮 既将 轮 轴连成一个整体。且按该 轮 的输入功率 P 和转速 n 的初步估算输 出 轴的直径时进行轴的结构设计。总之，在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工制造 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 转臂的设计 一个结构合理的转臂 量小，具有足够的强度和刚度，动平衡性好，能保证行星齿轮间的载荷分布均匀，而且具有良好的加 工和装配工艺。对于3Z( 中的转臂 也不是行星传动的输入或输出构件（此时它不是基本构件），故采用 双侧板整体式转臂 （其侧板两端无凸缘） 。 双侧板整体式转臂，可采用连接板将两块侧板连接在一起。 整体式转臂的毛皮是采用锻造或焊接的范式得到的，即在其毛坯上已将两侧板与连接板制成一个整体。 转臂 x 中所需连接板 得 数 目 一 般 应 等 于 行 星 齿 轮 数厚为 a = 壁厚为 15，其中 a 为实际啮合中心距。沟槽宽度 为 80圆直径 D 268外圆直径 170 附图 所示。 转臂 已知高速级的啮合中心距 a=66得 1 0 0 06681 0 0 08 33 af a 取2.3 m 各行星齿轮轴孔的孔距相对偏差 1 按公式计算，即 1 0 0 1 0 0 1 a 取 1 0 m 转臂 的 12 ，即1=15 m 先已知低速级的啮合中心距 a=66得 10006681000833 取2.3 m 各行星齿轮轴孔的孔距相对偏差 1 按公式计算，即 1 0 0 1 0 0 1 a 取 1 0 m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 转臂 的 12 ，即 me x 1521 箱体及前后机盖的设计 按照行星传动的安装类型的不同，则该行星减速器选用卧式不 剖分 机体，为整体铸造机体，其特点是结构简单，紧凑，能有效多用于专用的行星齿轮传动中，铸造机体应尽量的避免壁厚突变，应设法减少壁厚差，以免产生疏散等铸造缺陷。材料选为灰铸铁 7。如 附图 所示 壁厚 40 . 5 6 6t d d T 机体表面的形状系数 取 1 与内齿轮直径有关的系数.6 标准件及附件的选用 螺钉的选择：大多紧固螺钉选择六角螺钉。吊环的设计参照标准。通气塞的设计参照设计手册自行设计。以及油标的设计根据 行星齿轮 的齿宽 便保证该行星齿轮 a 的啮合良好，同时还应保证其与内齿轮 b 和 e 相啮 合。在每个行星轮的内孔中，可以安装两个滚动轴承来支撑着。而行星齿轮轴在安装到转臂 x 的侧板上之后，还采用了矩形截面的弹性挡圈来进行轴向固定。 由于该 3Z 型行星传动的转臂 x 不承受外力矩，也不是行星传动的输入或输出构件；而且还具有 3此，其转臂 转臂 转臂 x 上各行星轮轴孔与转臂轴线的中心距极限偏差已知啮合中心距 66a 得 0 3 0 06681 0 0 0833 取 32各行星轮轴孔的孔距先对偏差 1 可按以下公式计算，即 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 )(1000)( 取 1 =0 m 转臂 的 1/2,即 21=15 m 在对所设计的行星齿轮传动进行了其啮合参数和几何尺寸计算，验算其装配条件，且进行了结构设计之后，便可以绘制该行星齿轮传动结构图（或装配图）。 度 验算 由于 3Z(行星齿轮齿轮传动具有短期间间断的工作特点，且具有结构紧凑、外轮廓尺寸较小和传动比大的特点。针对其工作特点，只需按其齿根弯曲应力的强度条件公式进行校核计算，即 首先按以下公式计算齿轮的齿根应力，即 其中，齿根应力的基本值按以下公式计算，即 按以下公式计算，即 XR re Z(星传动按照三个齿轮副 名义切向力 中心轮 a 的切向力tF=下公式计算；已知 TNm, 3d 得 N） 有关系数。 a 使用系数 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 使用系数 中等冲击查表得 1.5 先按下式计算轮 x 19100- 中 0 01 a m/s） 所以 x 19100 （ m/s） 已知中心轮 级，即精度系数 C=6；再按下公式计算动载荷系数 式中 B= = A=50+56 B 则得 09292 中心轮 + 1查 表 得 1F a = 查 表 得 ，代入上式，则得 +（ 1=1.3 齿间载荷分配系数买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 .1 行星轮间载荷分配系数即 +1则得 + =1.3 齿形系数 应力修正系数Y 。 重合度系数 Y 可按下式计算，即 Y = = 。 螺旋角系数Y=1 因行星轮 c 不仅与中心论 a 啮合，且同时与内齿轮 b 和 e 相啮合，故取齿宽b=60 计算齿根弯曲应力 F 。 按下式计算齿根弯曲应力 F ，即 1F = 28 （ N/ F（ N/ 取弯曲应力 F =110N/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 计算许用齿根应力以下公式计算许用齿根应力即 XR re =340 N/查表得 最小安全系数 式中各系数TY、Y 取值如下。 应力系数所给定的 区域图取 时，取。 寿命系数 N 由表相应公式计算，且可按照每年工作 300 天，每天工作16小时，即 60 60 =10 则得 =根圆角敏感系数得1。 先对齿根表面状况系数 29 R 取齿根表面微观不平度 m，代入上式得 29 =寸系数 表中相对应公式计算，即 1 3 =入下公式可得许用齿根应力为 378（ N/ 因齿根应力 F =110 N/378 N/ F 所以， 在内啮合齿轮副 仍按公式计算其买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 齿根弯曲应力 2F 及按公式计算许用齿根应力已知 692 260 N/ a使用系数 。 使用系数 中等冲击查表得 先按下式计算轮 x 19100- 中 0 01 a m/s） 所以 x 19100 （ m/s） 已知中心轮 级，即精度系数 C=6；再按下公式计算动载荷系数 式中 B= = A=50+56 B 则得 09292 中心轮 + 1查表得 1F 查表得 ，代入上式，则得 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 +（ 1=1.3 齿间载荷分配系数.1 行星轮间载荷分配系数即 +1得 +11 =1 齿形系数 应力修正系数Y 。 重合度系数 Y 可按下式计算，即 Y = = 。 螺旋角系数Y=1 通过查表或采用相应公式计算，可得到取值与外啮合不同的系数 K , 1 2Y , ,TY =Y 。代入上式则得 2222 = （ N/ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 取 110F N/i ml i XR r e e （ N/ 可见，2p ，故 仿上， 仍 按以上公式计算 2F和仿上，与内齿轮 Y =入上式，则得 2F= 1. N/ 因 1051 F N/ 105F N/i ml i XR r e e （ N/ 可见，2p ，故 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 总结 此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来 工作岗位 重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。 期间 ，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。 在设计的同时也遇到了很多问题， 由于长时间没有这种实践， 上手的时候有点生疏。首先要做的是查阅资料，之后通过所得资料确定传动方案。在设计计算时，很多公式找不到，但与老师同学交流之后，计算工作能够较快的完成了。在制图的时候，制图软件的很多命令都不知道怎么用，经过几天的摸索，才堪堪能运用其一些基本的用法。图纸做好的时候，经过老师多次