SHDJ-A型星轮减速器设计【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 摘 要 行星齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立封闭传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的要求，行星齿轮传动与普通齿轮传动相比 , 具有结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、传动比大等优点 , 因此得到了广泛的应用。但是在国内在研究生产行星齿轮减速器方面还存在一定局限，为了适应生产发展需要，本论文通过初步分析行星齿轮减速器的总体结构设计，为行星齿轮减速器的进一步研制和开发提供理论依据。 行星轮减速其实就是应用齿轮减速的理论，它有一个轴线位置固定的齿轮叫中心轮或太阳轮，在太阳轮边上有轴线变动的齿轮， 即一方面作自转另一方面又作公转的齿轮叫行星轮，行星轮有支持构件叫行星架，通过行星架将动力传到轴上，再传给其他齿轮。它们由一组若干个齿轮组成一个轮系，只有一个原动件，这种周转轮系称为行星轮系。 关键词 ： 减速器，行星齿轮减速器，行星齿轮传动，行星轮，中心轮（太阳轮），行星架买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is an to in to of a of as it in in of in to of a of a is it a to be or on on to to be to on to a by of of is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 星齿轮的传动 星齿轮的传动 星齿轮传动的特点 减速器简介 行星齿轮传动的设计 始数据 轮设计、参数计算及校核 系零件的选择与计算、润滑方式及连接件选择 考文献 束语 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 1 绪论 行星齿轮传动与普通齿轮传动相比，当它们的零件材料和机械性能、制造精度、工件条件等均相同时，前者具有一系列突出的优点，它最显著的优点是：在传递动力时它可以进行功率分流；同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输出轴与输入轴均设置在同一主轴线上。所以，行星齿轮传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动传动中的减速器、增速器和变速装置。尤其是对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的航空发动机、起重运输、石油化工和兵器等的齿轮传动装置以及需要差速器的汽车和坦克等车辆的齿轮传动装置，行星齿 轮传动已得到了越来越广泛的应用。 展概况 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。 行星齿轮传动在我过已有了许多的发展史，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，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。 近 20多年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极地吸收和消化，与时俱进，开拓创新的努力奋进，是我国的行星传动技术有了迅速的发展。 星齿轮的简介 我们熟知的齿轮绝大部分都是转动轴线固定的齿轮。例如机械式钟表，上面所有的齿轮尽管都在做转动，但是它们的转动中心（与圆心位置重合）往往通过轴承安装在机壳上，因此，它们的转 动轴都是相对机壳固定的，因而也被称为 定轴齿轮 。有定必有动，对应地，有一类不那么为人熟知的称为 行星齿轮 的齿轮，它们的转动轴线是不固定的，而是安装在一个可以转动的支架上。行星齿轮除了能象定轴齿轮那样围绕着自己的转动轴转动之外，它们的转动轴还随着蓝色的支架（称为行星架）绕其它齿轮的轴线转动。绕自己轴线的转动称为 自转 ，绕其它齿轮轴线的转动称为 公转 ，就象太阳系中的行星那样，因此得名。 也如太阳系一样，成为行星齿轮公转中心的那些轴线固定买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 的齿轮被称为 太阳轮 。 在一个行星齿轮上、或者在两个互相固连的行星 齿轮上通常有两个啮合点，分别与两个太阳轮发生关系。轴线固定的齿轮传动原理很简单，在一对互相啮合的齿轮中，有一个齿轮作为主动轮，动力从它那里传入，另一个齿轮作为从动轮，动力从它往外输出。也有的齿轮仅作为中转站，一边与主动轮啮合，另一边与从动轮啮合，动力从它那里通过。 星齿轮的传动 行星齿轮传动是一种一个或一个以上齿轮的轴线绕另一齿轮的固定轴线回转的齿轮传动，行星轮既绕自身的轴线回转，又随行星架绕固定轴线回转。太阳轮、行星架和内齿轮都有可绕共同的固定轴线回转，并可与其他构件联结承受外加力矩，它们是这种轮 系的三个基本件。三者如果都不固定，确定构件运动时需要给出两个构件的角速度，这种传动称为差动轮系；如果固定内齿轮或太阳轮，则称行星轮系。通常这两种轮系都称行星齿轮传动，如图 1所示。 当齿轮系运转时，如果组成该齿轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几个轴线位置不固定，绕着其他齿轮的几何轴线旋转，即在该齿轮系中至少具有一个作行星运动的齿轮。如图 1（ a）所示，齿轮 a、 转动，而齿轮 一方面绕自身的几何轴线旋转，同时又绕着几何轴线 齿轮 此，称该齿轮传动为行 星齿轮传动即行星轮系。 图 1 行星齿轮传动 星齿轮的传动的特点 行星齿轮的主要特点有： 积小、质量小、结构紧凑、承载能力大 传动效率高 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 传动比较大 运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。 随着行星传动技术的迅速发展，目前，高速渐开线行星齿轮传动装置所传递的功率已达到 20000出转矩已达到了 4500m。据有关资料介绍，人们认为目前行星齿轮传动技术的发展方向如下：标准化、多品种硬齿面、高精度高转速、大功率大规格、大转矩 行星齿轮传动的缺点是：材料优质、结构复杂、制造和安装 较困难些。但随着人们对行星传动技术进一步深入地了解和掌握以及对国外行星传动技术的引进以及消化吸收，从而使其传动结构和均载方式都不断完善，同时生产工艺水平也不断提高。因此，对于它的制造安装问题，目前已不再视为一件什么困难的事情。实践表明，在具有中等技术水平的工厂里也是完全可以制造出较好的行星齿轮传动减速器。 应该指出，对于行星齿轮传动设计者，不仅应该了解其优点，而且应该在自己的设计工作中，充分地发挥其优点，且把其缺点降低到最低的限度。从而设计出性能优良的行星齿轮传动装置。 星齿轮的传动的基本类型 行星 齿轮传动的类型很多，其分类方法也不少。在我国根据前苏联学者库德略夫采夫（ 提出的按照行星齿轮传动基本构件的不同进行分类。该分类方法在我国具有较大的影响，且早已在我国齿轮界被普遍采用和接受了。 在 库德略夫采夫分类方法中，行星齿轮传动的基本代号为： Z 中心轮， X 转臂，V 输出轴（在库氏原著中， K 中心轮， H 转臂）。根据其基本构件的配置情况，可将行星齿轮传动分为 23他的结构型式的行星齿轮传动大都是它们的演化型式或组合型式。 按照原机械工业部关于行星齿 轮减速器标准 可以将行星齿轮传动按其啮合方式的不同来进行分类。该分类方法通常采用如下基本代号： N 内啮合齿轮副； W 外啮合齿轮副； G 同时与两个中心轮相啮合的公共齿轮； 根据行星齿轮传动所具有的啮合方式，可以把行星齿轮传动的传动类型分为： 具有内啮合和外啮合，同时还具有一个公共齿轮的行星齿轮传动； 具有一个内啮合和一个外啮合的行星齿轮传动； 具有两个外啮合的行星齿轮传动； 具有两个内啮合的行星齿轮传动； 具有两个内啮合和一个外 啮合，同时还具有一个公共齿轮的行星齿轮传动； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - N 仅具有一个内啮合的行星齿轮传动。 2 减速器简介 减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电动机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构，它是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在某些场合也用来增速，称为增速器。减速器降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。降速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。 减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿 轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们相互组合起来的减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥 圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可以分为展开式、分流式和同轴式减速器。 （ 1）蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上，但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。 （ 2）谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限，不 耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。 （ 3）行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小，精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。 减速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成。 （ 1）齿轮、轴及轴承组合 小齿轮与轴制成一体称齿轮轴。这种结构用语齿轮直径与轴的直径差不多的情况下。如果相差很大，就采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定采用平键连接，周上零件利用轴肩、轴套和轴承盖做周向固定。当径向载荷和轴向载荷不大时，两轴采用深沟球轴承 ；在轴向载荷较大的情况下，应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。 （ 2）箱体 箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。箱体通常采用灰铸铁制造，对于重载荷或者有冲击的减速器也可采用铸钢箱买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 体。单件生产的减速器，为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊接的箱体。 （ 3）附件 为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零 件和部件的合理选择和设计。 （ a）检查孔 为检查传动零件的啮合情况，并向箱体内注入润滑油。 （ b）通气器 减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱体内膨胀气体自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴身密封件渗漏。 （ c）轴承盖 为固定轴系不见的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端轴承盖封闭。 （ d）定位销 为保证每次拆卸箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的连接凸缘上配装定位销。 （ e）油面指示器 检查减速器油池油面的高度，经常保持有适量的 油。 （ f）放油螺塞 换油时，排放污油和清洁剂。 （ g）起吊装置 当减速器超过 20在箱体设置起吊装置，便于搬运。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 3 行星齿轮减速器的总体结构设计 3Z 型行星齿轮传动中，其基本构件是三个中心轮 a、 b 和 e，故其传动类型代号为3Z。在 3Z 型行星传动中，由于其转臂 x 不承受外力矩的作用，所以它不是基本构件，而只是用于支承行星轮支承行星轮心轴所必需的结构元件，因而，该转臂 x 又可称为行星轮支架。根据本次设计任务书中的主要技术指标要求， 星轮减速器采用3Z( )。 该 3个中心轮 a、 b和 内齿轮 个旋转的中心轮 a和 可用传动代号 3Z( )表示。 图 2 始数据 1输入功率： 22 2输入转速： 1500r/ 3传动比： 134； 4使用寿命： 5年； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 轮设计、参数计算及校核 动机选择 根据输入功率及转速，选择 1500r/=1470r/22动机：1500r/1470r/22 齿轮参数计算 1配齿计算 根据传动比的大小，可预选取中心轮 20 =20 再根据公式 =-(+) 式中 =4 =-(20+4) 公式 =+，则 =96 =96 因 -=76为偶数，按公式 =（ -） 967 =37 再按公式 =(1+)()= (1+)()=传动比误差为 =因此，该行星齿轮传动不能满足非变位的同心条件。为了使该行星传动既能满足给定的传动比=要求，又能满足啮合传动的同心条件，即应使各齿轮副的啮合中心距 a 相等，则必须对该行星传动进行变位。 根据 各标准中心距之间的关系 ，现选取其啮合中心距为 a =59 已知 =57， -=55， -=59， m=a =5920；按公式计算行星传动变位的啮合参数，如下表所示： 表 3行星传动啮合参数 项目 计 算 公 式 中心距变动系数 1 2 0 啮合角 24 47 28 50 20 变位系数和 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 齿顶高变动系数 4确定各齿轮的变位系数 （ 1） 在 于中心轮 和中心距=57=59 由此可知，该齿轮副的变位目的是凑合中心距和改善啮合性能。由于，其变位方式应采用角度变位的正传动。 中心轮 行星轮 （ 2） 在 和 =55=59 据此可知，该齿轮副的变位目的是为了凑合中心距和改善啮合性能。由于，故其变位方式也采用角度的正传动 内齿轮 （ 3） 在 和 =59mm=a =59 由此可知，该齿轮副的变位目的是为了改善啮合性能和修复啮合齿轮副。故其变位采用高度变位，即 各齿轮副的几何尺寸计算结果见下表 表 3-2 轮副 项目 计算公式 结果 分度圆直径 D Da=m 0 Dc=m 4 基圆直径 =节圆直径 D 齿顶圆直径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 齿根圆直径 表 3-3 轮副 项目 计算公式 结果 分度圆 直径 D Dc=m 4 Db=m 84 基圆直径 =节圆直径 D 齿顶圆直径 齿根圆直径 注：表内公式中，其中 表 3-4 轮副 项目 计算公式 结果 分度圆直径 D Dc=m 4 De=m 92 基圆直径 =节圆直径 D 齿顶圆直径 齿根圆直径 对所设计的行星齿轮传动应满足如下装 配条件 (1)邻接条件 按公式验算邻接条件； 将已知的、和值代入上式，则得： 足邻接条件 (2)同心条件 按公式验算； 各齿轮副的啮合角为、和；且知 =20、 =92、 =37 和=96。代入上式中，得： 满足同心条件 (3)安装条件 按公式 验算，得： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - =28 =47 满足安装条件 内齿轮 ，故该行星传动效率可采用公式 已知和 其啮合损失系数，即： 则： 即有： 所以，其传动效率为： 该行星齿轮传动的传动效率较高，满足使用要求 轮强度校核 由于该型行星齿轮传动具有短期间断的工作特点，且具有结构紧凑、外廓尺寸较小和传动比大的特点。针对其工作特点，只需按起齿根弯曲应力的强度条件公式进行校核计算，即 首先按公式计算齿轮的齿根应力，即 其中，齿根应力的基本值可按公式 计算； 许用齿根应力可按公式 计算； 现将该行星传动按照三个齿 轮副 (1) 名义切向力 中心轮 已知 549，和 得： 有关系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 使用系数按均匀平稳查 6得 先计算轮 其中， 则 已知中心轮 a 和行星轮 c 的精度为 6 级，即精度系数 C=6；再计算动载系数，即 式中， B=50+56(150+56(92 A=92 则得， 齿向载荷分布系数 由图 6-7(b)得， 由图 6代入上式中，得 齿间载荷分配系数由表 6 行星轮间载荷分配系数 上文中所取 ,则得： 齿形系数由图 6 应力修正系数由图 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 螺旋角系数由图 6 因行星轮 c 不仅与中心轮 a 啮合，且同时与内齿轮b和 e 相啮合，故取齿宽 b=65mm b=65 计算齿根弯曲应力 =) =78(N/ 取弯曲应力 计算许用齿根应力 已知齿根弯曲疲劳极限 =340N/340N/表 6 应力系数 按所给定的区域图取时， 寿命系数 应力循环次数 应力循环次数按每年工作 300天，每天工作 16h， =齿根圆角敏感系数 按表 6 相对齿根表面状况系数 取齿根表面微观不平度 ,则： 尺寸系数 =) =) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - =) 满足齿根弯曲强度 (2)在内啮合齿轮副 只需要校核内齿轮 b 的齿根弯曲强度，即仍按公式计算其齿根弯曲应力 及许用齿根应力。已知 ,=350N/过查表或采用相应的公式计算，可得到取值与外啮合不用的系数为， ,和 =96N/96N/故 满足齿根弯曲强度 (3)仿上， 计算，与内齿轮 =70（ N/ =70（ N/ =故 满足齿根弯曲强度 星齿轮传动的均载机构设计及结构设计方案 星齿轮传动的均载机构设计 行星传动是通过几个行星轮传递动力的，为了补偿制造和装配误差的影响，使各行星轮较均匀的分担载荷，在传动中采用载荷均衡机构。尽管采用了均载机构，但是各行星轮传递的动力仍有不均匀现象，为此引入行星轮间载荷分配不均匀系数，以评价均载机构的效果。 一基本构件浮动的均载机构 主要适用于三个行星轮的行星齿轮传动。它是靠基本构件（太阳轮、内齿轮或行星架 ）不固定的径向支承，在受力不平衡时能够径向浮动，以使各行星轮均匀分担载荷。其可分为太阳轮浮动的均载机构、行星架浮动、内齿轮浮动、太阳轮和行星架同时浮动、太阳轮与内齿轮同时浮动、无多余约束的浮动。 二采用弹性件的均载机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 通过弹性元件的弹性变形补偿制造、安装误差，使各行星轮均匀分担载荷。但各种弹性元件弹性不同，均载效果也不同。其包括靠齿轮本身弹性变形的均载机构、采用弹性销的均载机构、弹性件支承的行星轮、柔性心轴的行星轮。 三杠杆联动均载机构 此方法均载效果较好，但结构复杂。为提高灵敏度，偏心轴用滚针轴承支 承，使整个传动的轴承数量增多。由于行星轮轴承必须安装在行星轮内，故对小传动比的机构，由于行星轮较小，采用这种均载机构受到轴承寿命的限制，一般宜用与中低速传动。其包括两行星轮联动机构、三行星轮联动机构、四行星轮联动机构。 对于 3Z 型传动，由于在结构上内齿轮是与输出轴或箱体相连，故可采用十字滑块联轴器使内齿轮 均载机构是内齿轮 b、齿轮固定环和端盖三个构建组成的刚性可移式联轴器，即十字滑块联轴器。它允许内齿轮 而，是主动中心轮 达到无径向载荷的扭矩传递目 的。 星齿轮传动的结构设计 根据 3Z( )型行星传动的工作特点、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（太阳） a 的结构，因为它的直径 以，轮 将中心轮 按该行星传动的输入功率 n 初步估算输入轴的直径 时进行轴的结构设计。为了便于轴上零件的拆装，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。 内齿轮 采用 齿轮固定环江内齿轮而可以将其固定。内齿轮 采用平面腹板与其轮毂相联结。 行星轮 的齿宽 便保证该行星轮 时还应保证其与内齿轮 b和 由于本设计为低速重载，故采用滑动轴承作为行星轮的支承。滑动轴承具有较强的承受冲击和震动的能力，工作较平稳，径向尺寸较小，制造容易、安装方便。但它的缺点是启动摩擦力矩较大，非液体摩擦滑动轴承的摩擦损失较大。此外，还去要自行设计和加工，又需要消耗 价格昂贵的有色金属。 星齿轮传动安装偏差及齿轮受力计算 安装偏差 转臂 各行星轮轴孔的孔距相对偏差 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 转臂 齿轮传动受力分析 中心轮 单齿圈行星轮 内齿轮 内齿轮 续表 内齿轮 内齿轮 的结构分析及计算 本次设计中共要设计三根轴，分别为输入轴、输出轴以及行星轴。其中根据 3Z( )型行星传动的工作特点，把输 入轴和输出轴设计成齿轮轴，分别和中心轮 a、内齿轮 行星轴由于受力较大，如使用滚动轴承无法选用既符合尺寸要求，又符合寿命较合的轴承，故采用滑动轴承的设计。（以上总体结构设计中已提到） 轮轴的最小尺寸计算 由于在 3Z( )型行星传动中中心轮 轴都只到受扭矩作用，而不受弯矩作用，故只需根据扭矩进行计算最小直径即可。 输入轴直径 由于有一个键槽，所以要放大 5% 据联轴器取 D=32 输出轴直径 于有两个键槽，所以要放大 8% 整得 D=165 星齿轮最小齿轮计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 行星轮上作用力的计算简图 圆周力分析 上文已经求得圆周力得：；根据受力分析图求得 根据力求得弯矩图如下所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 径向力受力分析图 根据公式计算径向力得：根据受力分析图得： 根据力求得弯矩图如下所示： 根据公式：，得最大弯矩为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 4013398