毕业设计说明书内置式减速器设计【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 太阳能热发电装置具有效率高，便于网络发电的优势， 25发电太阳能发电装置是目前国内希望发展的太阳能发电装置，而方位角跟踪内置式减速器是太阳能发电装置的重要部件， 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。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 性能 好， 可靠性好， 使用寿命长。 我国的减速器近几年发展很快，几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹， 多以齿轮传动、 行星齿轮传动、 蜗杆传动为主， 但与国外相比，在材料品质，工艺水 平，寿命方面存在着一些差距； 国内使用的大型减速器 或者一些特许要求的减速器 ，多从国外（如丹麦、德国等）进口 。不管是国内国外，在减速器设计过程中，都在不断追求传递功率大、减速比大、体积小、重量轻和机械效率高等性能的减速器，以便更好更快去满足社会的需要。 当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者 减速 比大而机械效率过低的问题 ； 另外， 在 材料品质和工艺水平上还有许多弱点， 可 靠性 能不够， 使用寿命不长。 本设计首先根据 当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者 减速 比大而机械效率过低 ，可 靠性 能不够， 使用寿命不长的问题 ，按照设计的尺 寸要求；选择 25发电太阳能方位角跟踪内置式减速器方案，再按照设计要求拟定传动方案，选择合适电动机，合理分配各级传动比，计算运动和动力参数，进行齿轮，轴的强度计算，减速器装备图设计，主要零件图设计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 关键词：太阳能；减速器；行星齿轮； 引言 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。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，减速器工作性能好，可靠性好，使用寿命长。我国的减速器近几年发展很快，几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹 ，多以行星齿轮传动，齿轮传动、蜗杆传动为主，但与国外相比，在材料品质，工艺水平，寿命方面存在着一些差距；国内使用的大型减速器或者一些特许要求的减速器，多从国外（如丹麦、德国等）进口。不管是国内过外，在减速器设计过程中，都在不断追求传递功率大、减速比大、体积小、重量轻和机械效率高等性能的减速器，以便更好更快去满足社会的需要。 而行星齿轮传动具有体积小，重量轻，效率高，传动比范围大，传递功率范围大和工作平稳等优点，因此在各类机械上得到广泛的应用。行星齿轮传动在我国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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极的吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展。 此设计是教师的在研科研项目，主要通过设计了解各种减速器的特性，根据设计的要求、目的来确定可行的设 计方案，通过反复的验证确定设计的主要结构、绘出主要部件的方案设计草图，然后进行各种零部件的计算、校核，绘出装配图、零件图、部件图。写好设计说明书。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1. 设计要求： 设计一个 25发电太阳能方位角跟踪内置式的减速器，满足输出扭矩为 30000速比为 90000，立柱内径为 600 2. 方案设计 根据要求，提出以下方案： 方案一：传动形式为多级蜗轮蜗杆传动，传动示意图如图 1所示： 图 1 两级蜗轮蜗传动示意图 此方案优点是传动方式 简单，只需两级蜗杆传动即可满足设计要求，但是蜗杆传动效率较低，特别是此方案采用多级蜗轮蜗杆传动，效率更低，故设计时放弃了此方案。 方案二：多级平行轴圆柱齿轮传动，其传动示意图如图 2 所示：图 2 多级平行轴圆柱齿轮传动示意图 此方案优点是：结构相对简单，圆柱齿轮传动效率较高，但是此二级蜗杆传动 二级 级蜗传动 杆传一 级蜗杆传动 伺服电机 一级 齿轮 传动 级级蜗传动杆传动传动 一级蜗杆 伺服电机 一级齿轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 结构体积庞大，并且因为每一级齿轮传动传动比有限，达到传动比90000 需要很多级，故此方案不太好。 方案三：行星齿轮传动，其传动示意图如图 3所示： 图 3 行星齿轮传动示意图 行星齿轮传动的主要 优 点是 传动比大， 体积小，承载 能力大，工作平稳 ，在相同条件下，比普通渐开线圆柱齿轮减速器的重量减轻1/2 以上，体积缩小 1/21/3。该设计传动方案为四级行星齿轮传动，传动方式为 星架输出。在空间限定的情况下，宜采用此种传动方式。 根据设计要求，此减速器具有传递扭矩较大、传动比很大、径向尺寸受限制、立式安装、工作环境恶劣等特点。综合以上设计方案，并比较以上方案的优、缺点，选择方案三为最终设计方案。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3. 行星齿轮减速器整体结构设计 动件选型 根据设计要求，输出机构输出扭矩为 30000速比为 90000。 方位角驱动执行装置选用 徐州丰禾回转支承制造有限公司 生产的 01系列内齿式单排四点接触球式回转支承 ，内齿圈齿数为 74，模数为 5。为了达到要求的传动比，在 回转支承 与行星减速器之间加一个联恒精密公司生产的 速器，其传动比为 80，与回转支撑串联时，总传动比为 104，额定输出转矩为 23000速器采用四级行星减速器传动形式，查阅机械设计手册图 知单级周转轮系传动效率在 上。综合轴承等的功率损失，取传递效率为 头蜗轮蜗杆传动效率为 山新田转盘轴承实际可看 做一个蜗杆传动，则整个减速装置的综合传动效率 计算电机所需的功率为 30000 0 . 5 8 59 0 0 0 0 0 . 5 7 伺服电机选取博美德（黄冈）机械有限公司的 60系列电机作为驱动装置，机型代号为 0额定输出功率 200W,转速 3000r/定扭矩 定电流为 据提供的电机转矩 电机为恒扭矩调速。减速驱动装置总传动比为 90000，回转支撑和购买的减速器总传动比为 104，则行星齿轮减速器传动比为 90000 8 6 5 . 4104i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 则方位角额定输出转速： 3000 0 . 0 3 3 / m i 最快速转动 180 需用时间为 15 分钟。 输出扭矩 0 . 6 7 9 0 0 0 0 0 . 5 8 5 3 5 2 7 5 . 5 i N m 其中 为总传动效率。 按照设计要求在一天转动 180 ，一天按 12 小时计算，则每分钟需要转角为 4180 6 . 9 4 1 0 / m i 6 0 3 6 0 r 实际伺服电机转速为 46 . 9 4 1 0 9 0 0 0 0 6 2 . 4 6 / m i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 行星齿轮减速器传动比分配 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 初步计算齿轮的主要参数 四级齿轮模数计算 为了满足尺寸要求，尽可能减小内齿圈的尺寸，齿轮设计为硬齿面，行星轮和太阳轮材料为 20种材料适合高速，中载、承受冲击和耐磨的齿轮及齿面较宽的齿轮 ,故且满足需要。查阅机械设计手册图 =1400 2N =340 2N 面渗碳淬火处理，内齿圈材料为 42种材料经过正火和调质处理，以获得相当的强度和硬度等力学性能。调质硬度为 217阅机械设计手册图 图 =1250 2N =420 2N 表面渗氮处理，图 4为第四级行星齿轮传动示意图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 4 第四级行星齿轮传动示意图 根据 0 . 6 7 9 0 0 0 0 0 . 5 8 5 3 5 2 7 5 . 5 i N m 转盘轴承的传动比为 104，它实际上就是一个单头蜗杆传动，传动效率按 算，则转盘轴承输入转矩为： 3 5 2 7 5 . 5 4 8 4 . 61 0 4 0 . 7 轴 承 轴 承 转盘轴承蜗杆输入端通过联轴器与行星齿轮减速器的输出端相连，故转盘轴承的输入转矩就是行星齿 轮减速器的输出转矩，值为 2 4 8 4 m。输入电机的输出转矩为 行星齿轮减速器的第一级输入转矩为 根据设计要求，减速器需要放置在内径为 600立柱内，所以减速器外径尺寸应小于 600于行星齿轮减速器最后一级的扭矩最大，计算减速器最大尺寸时，只需将最后一级尺寸控制在设计要求买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 内即可。 一般情况下，单级周转轮系的传动效率大于 虑到其他损耗，此减速器每一级传动效率取 由 ，第四级传动参数如下： 4i20, 31, 82， 式中， 4i ：第四级传动比； ：第四级太阳轮齿数； 第四级行星轮齿数； ：第四级内齿圈齿数。 由以上计算可知，第四级行星齿轮的传动比为 动效率为 第四级太阳轮的输入扭矩为： 21 4 8 4 . 6 1 0 0 . 25 . 1 0 . 9 5 按照设计要求在一天转动 180 ，一天按 12 小时计算，则每分钟需要转角为 4180 6 . 9 4 1 0 / m i 6 0 3 6 0 r 此转速为转盘轴承的输出转速，由转盘轴承的传动比为 104，计算得转盘轴承的输入转速为 41 0 4 6 . 9 4 1 0 0 . 0 7 2 / m i 此转速即为第四级行星齿轮传动的输出转速。 依据传动比关系即可计算出第四级行星齿轮太阳轮的输入转速： 1 0 . 0 7 2 5 . 1 0 . 3 7 / m i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 按接触强度初算 动的中心距和模数： 中心距计算公式为： 3 24 8 3 1 输 入转矩 1 载荷不均匀系数 一对 动中，太阳轮传动的转矩1 0 0 . 4 1 . 1 5 3 8 . 4 93 c N 按机械设计手册查得接触强度使用的综合系数 K=2 接触强度计算最小安全系数： 许应接触应力： l i 1201 . 2 5m M P 齿数比 u： 31 1 . 5 520z 太阳轮行星轮的材料用 40处理方式为表面淬火处理，齿面硬度 56 60机械设计手册图 1400齿轮材料选用 45，1250 取齿宽系数 则中心距 a： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 33 22 2 3 8 . 4 94 8 3 1 4 8 3 1 . 5 5 1 5 6 . 9 70 . 4 1 . 5 5 1 1 2 0 数 2 2 5 6 . 9 7 2 . 2 32 0 3 1a I c 模数 m=3心距 11 3 2 0 3 1 7 6 . 522a I c Ia m z z 校核齿面接触强度和齿根弯曲强度 校核 由于太阳轮和行星轮传动相当于定轴线齿轮传动，故可以用定轴线齿轮传动的强度计算公式来校核 动的强度。 1 31 11 6 0 0 . 3 7 15 . 1 0 . 9 4 1 0 /1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0iv m s 齿面接触疲劳强度公式： 11 E A V H HF Z K K K Kb d u （ 3 式中 H 计 算接触应力 节点区域系数，查机械设计手册图 Z 22 c o s 2 . 5c o s t a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 式中 20200 材料弹性系数，查阅机械设计手册表 取 接触强度计算的重合度与螺旋角系数， Z Z Z ( 4 ) ( 1 )3 查表得 ， 0 ， 1Z 将以上数据代入得 所以 0 Z 分度圆上的圆周力， 2 2 3 8 . 4 9 12830 . 0 6 u 齿数比， 31 1 . 5 520z b 齿宽， 0 . 4 7 6 . 5 3 0 . 6 取 b =32mm b 3 2 m 行 星 轮 b + 3 8 m 太 阳 轮 （ 5 1 0 ） 根据选取的尺寸，确定 26 m 内 齿 轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 使用系数，查阅机械设计手册表 取 K 动载系数，其计算公式为： 2112 21 1 0 0 1b Z v i 取齿轮的制造精度为 6 级精度， 查阅机械设计手册表 1 ，2 ，因为此减速器太阳轮与行星轮相对滑移速度为 30 1 0 / ，故可忽略此滑移 则： 1 齿向载荷分布系数，经查阅机械设计手册表 计算得 =K 齿间载荷分配系数，查阅机械设计手册表 取 =以上各数值代入（ 3得 1 2 8 3 1 . 5 5 12 . 5 1 8 9 . 8 0 . 8 9 1 . 2 5 1 . 0 1 . 0 9 6 1 . 1 6 1 4 . 92 5 6 0 1 . 5 5H M P a 许用接触应力的计算，公式如下： l i mm i T L V R W Z （ 3 试验齿轮的接触疲劳极限应力，按机械设计手册，取=1400 接触强度计算的寿命系数 第四级太阳轮输入转速为 减速器寿命设计为 10买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 年，每天工作 12 小时，则太阳轮的接触应力循环次数为： 60 . 3 7 1 0 3 6 5 1 2 6 0 3 2 . 9 1 1 0 次 查机械设计手册图 得 润滑油膜影响系数 太阳轮的接触应力循环次数为 62 1 0次，小于渗碳淬火刚的持久寿命循环次数 75 10次，故可按静强度计算，取 1 工作硬化系数，取 Z 接触强度计算的尺寸系数， 70,所以取 接触强度最小安全系数，查机械设计手册表 取 各数值代入式（ 3，得 1 4 0 0 1 . 2 5 1 1 1 14001 . 2 5 P a 安全系数 l i T L V R W Z （ 3 式中各符号代表的意义和上式一致，故得到 1 4 0 0 1 . 2 5 1 1 1 2 . 8 56 1 4 . 9 综上所述， 动的接触强度满足要求。 校核 齿根弯曲强度校核计算公式 V F F F K K K Y （ 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 F 计算弯曲应力 齿向载荷分布系数，查机械设计手册表 计算得 =K 齿间 载荷分配系数，查机械设计手册表 取 = 复合齿形系数，查机械设计手册图 抗弯强度计算的重合度与螺旋角系数 Y Y Y ， 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 7 11 . 6 2 ， 1Y 所以 将各数值代入（ 3，得 1283 1 . 2 5 1 . 0 1 . 0 9 6 1 . 1 4 . 3 5 0 . 7 1 7 9 . 6 22 5 3 P a 1283 1 . 2 5 1 . 0 1 . 0 9 6 1 . 1 4 . 1 1 0 . 7 1 7 5 . 2 32 5 3 P a 许用弯曲应力 m i N T r e r e Y （ 3 齿 轮材料的弯曲疲劳强度基本值， 查机械设计手册图 得 =800 弯曲强度寿命系数， 查机械设计手册图 得 相对齿根圆角敏感性系数， 查机械设计手册表 选取 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 相对表面状况系数， Y 抗弯强度计算的尺寸系数， 查机械设计手册图 得 1 弯曲强度最小安全系数，按 1表 各数值代 入（ 3，得 8 0 0 1 . 0 5 0 . 9 5 1 1 4 4 3 . 31 . 8 P a 因为 F 470,所以取 接触强度最小安全系数，查机械设计手册表 取 各数值代入式（ 3，得 1 2 5 0 1 . 4 1 1 1 1 14101 . 2 5 P a 安全系数 l i T L V R W Z （ 3 式中各符号代表的意义和上式一致，故得到 1 2 5 0 1 . 4 1 1 1 1 44 3 9 . 9 故 触疲劳强度满足要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 校核 齿根弯曲强度校核计算公式 V F F F K K K Y （ 3 F 计算弯曲应力 齿向载荷分布系数，查机械设计手册表 计算得 =K 齿间载荷分配系数，查机械设计手册表 取 = 复合齿形系数，查机械设计手册图 取 抗弯强度计算的重合度与螺旋角系数 Y Y Y ， 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 6 81 . 7 4 ， 1Y 所以 将各数值代入（ 3，得 1283 1 . 2 5 1 . 0 1 . 0 8 6 1 . 1 3 . 9 7 0 . 6 8 7 1 . 42 5 3F M P a 许用弯曲应力 m i N T r e r e Y （ 3 齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值， 查机械设计手册图 得 =800 弯曲强度寿命系数， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 查机械设计手册图 得 相对齿根圆角敏感性系数， 查机械设计手册表 选取 = 相对表面状况系数， Y 抗弯强度计算的尺寸系数， 查机械设计手册图 得 1 弯曲强度最小安全系数，按 1表 各数值代入（ 3，得 8 0 0 1 . 2 8 0 . 9 5 1 1 5401 . 8 P a 因为 F ，所以满足齿根弯曲强度 安全系数 F E N T r e r e Y （ 3 式中各符号代表的意义和上式一致，故得到 8 0 0 1 . 2 8 0 . 9 5 1 1 1 3 . 67 1 . 4 故 轮满足弯曲疲劳强度要求。 为了便于加工，将传动比相同的两级齿轮设计成相同的模数，第三级行星齿轮的模数与齿数跟第四级相同，第一、二级行星齿轮传动的所有参数相同。 由于第三级行星齿轮旋转速度高于第四级，扭矩小于第四级，而齿数模数相同，所以不需另外校核其接触疲劳强度与弯曲疲劳强度。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 通过查阅手册可知，对于传动齿轮，模数不能够 2了合理的布局齿轮箱内尺寸，将第一、二级 齿轮模数取为 2据前面的设计计算可知，第一、二级齿轮模数取为 2完全能够满足传动需求。至此，行星齿轮减速器齿轮强度计算完毕，设计参数如下表 2： 表 2：行星齿轮每级模数和齿数 参数 级数 模数 (c 一级 2 22 41 104 第二级 2 22 41 104 第三级 3 20 31 82 第四级 3 20 31 80 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 何尺寸的计算 四级行星齿轮 由已知： 20, 31, 80， m=3， =20 和取 *c =*1 表 3：齿轮传动几何尺寸的计算 项目 计算公式 太阳轮 周转轮 内齿轮 分度圆直径（ 1d 60 93 240 基圆直径（ 1 c o 顶高（ *a ah h m 3 3 3 齿根高（ *()f ah h c m 全高（ *( 2 )ah h c m 顶圆直径（ *1( 2 )a ad z h m 66 99 234 （ *1( 2 )z h m） 齿根圆直径（ *1( 2 2 )f ad z h c m *1( 2 2 )z h c m ） 齿距（ 厚（ /2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 齿槽宽（ /2 隙（ *c c m三级行星齿轮几何尺寸的计算 由已知： 20, 31, 82， m= =20 和取 *c =*1 表 4：齿轮传动几何尺寸的计算 项目 计算公式 太阳轮 周转轮 内齿轮 分度圆直径（ 1d 50 05 基圆直径（ 1 c o 顶高（ *a ah h m 根高（ *()f ah h c m 全高（ *( 2 )ah h c m 顶圆直径（ *1( 2 )a ad z h m 55 00 （ *1( 2 )z h m） 齿根圆直径（ *1( 2 2 )f ad z h c m *1( 2 2 )z h c m ） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 齿距（ 厚（ /2槽宽（ /2 隙（ *c c m 第二级行星齿轮 由已知： 22, 41, 104， m= =20 和取 *c =*1 表 5：齿轮传动几何尺寸的计算 项目 计算公式 太阳轮 周转轮 内齿轮 分度圆直径（ 1d 33 56 基圆直径（ 1 c o 31 顶高（ *a ah h m 根高（ *()f ah h c m 全高（ *( 2 )ah h c m 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 齿顶圆直径（ *1( 2 )a ad z h m 36 53 （ *1( 2 )z h m） 齿根圆直径（ *1( 2 2 )f ad z h c m *1( 2 2 )z h c m ） 齿距（ 厚（ /2槽宽（ /2 隙（ *c c m一级行星齿轮几何尺寸的计算 由已知： 22, 41, 104， m= =20 和取 *c =*1 表 6：齿轮传动几何尺寸的计算 项目 计算公式 太阳轮 周转轮 内齿轮 分度圆直径（ 1d 30 基圆直径（ 1 c o 顶高（ *a ah h m 根高（ *()f ah h c m 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 齿全高（ *( 2 )ah h c m 顶圆直径（ *1( 2 )a ad z h m 30 *1( 2 )z h m） 齿根圆直径（ *1( 2 2 )f ad z h c m *1( 2 2 )z h c m ） 齿距（ 厚（ /2