自动洗衣机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 中文 摘要 在日常的洗衣机中使用行星轮系减速器较普通齿轮减速器，拥有体积小、重量轻等诸多优点。它的组成结构紧凑、承载能力较大、传动效率高、动作平稳、具有很强的抗震能力，综合上述优点之后，并且拥有噪声低的特点，所以在生产生活中得到很多的应用。但是同时它也存在一定的缺点：例如结构复杂、材料要求较高加工精度高、设计计算及安装困难也很复杂。但随着研究的深入，技术的提升，国内外技术的整合，其结构等技术不断完善，生产设备条件的优化，完全可以生产出来更好的行星减速器。 行星齿轮减速器的原理，围绕一个轴线位置固定的太阳轮，太阳轮边上设置轴线变动的齿轮，既做自传又做公转。行星轮的支撑机构命名为行星架，通过行星架将动力传到轴上，再传给其它齿轮。若干个齿轮组成的一个轮系，拥有一个原动件，这种周转轮系称为行星轮系。 根据负载情况进行一般的齿轮强度、几何尺寸的设计计算，然后要进行传动比条件、同心条件、装配条件、相邻条件的设计计算，由于采用的是多个行星轮传动，还必须进行均载机构及浮动量的设计计算。 行星齿轮传动根据基本够件的组成情况可分为： 2K H、 3K、及 K H 按各对齿 轮的啮合方式，又可分为： 、 、 型等。 G 表示内外啮合公用行星轮。本文所设计的行星齿轮是 2K 关键词 ： 行星轮 ； 太阳轮；行星架； 齿轮强度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 . I 1 引言 . 1 2 原始数据及系统组成框图 . 2 . 2 . 2 3 减速器行星轮设计 . 3 4 传动系统的方案设计 . 4 5 行星齿轮传动设计 . 5 . 5 星齿轮传动的配 齿计算 . 6 . 7 . 9 . 15 . 15 . 16 6 行星轮架与输出轴间齿轮传动的设计 . 17 . 17 . 17 . 18 . 18 v . 19 7 行星轮系减速器齿轮输入输出轴的设计 . 19 . 19 . 23 8 总结 . 24 9 参考文献 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上世纪 80 年代初，洗衣机被引进中国，替代了人民传统的手洗方式，由刚开始的单缸到后来的双缸发展，再到现在的全自动洗衣机，相信科技的不停发展，会产生科技含量更高，更智能的洗衣机。 科学技术的发展，人们对生活品质各方面的要求的提升，从而要求机械设备的性能要不断提高，例如齿轮传动装置齿轮的承载能力、传动效率、较小的外形、质量的减少以及负载能力等，行星齿轮在众多传动中脱颖而出，应运而生。技术的研究，西方国家的引入，齿轮传动的设计与制造技术也不断完善。我国虽 然基于起步晚的背景，发展中也出现了很多问题，比如产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家。中国第一台全自动洗衣机于 1978 年在小天鹅诞生，这台全自动洗衣机的问世，彻底改变了人们的洗衣方式。 1995年以后，单缸全自动洗衣机普遍被使用，之后越来越多的商家加入了洗衣机的行列，功能、品牌琳琅满目。直到今天，很多中老年人仍在使用双缸洗衣机，不舍得丢弃。双缸洗衣机相比于单缸增加了甩干功能，但是生活质量的提高，人民越来越倾向于机械智能化，想尽可能的脱离体力劳动，懒于手动捞取衣物甩干。双缸洗衣机甩干 桶还会经常出噪音晃动等故障。此外，像厚重的衣物不好洗涤，存放空间受限制。世界上一些发达国家，如日本、德国、英国、俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用，在生产和研究中都十分重视。由于行星齿轮减速器具有结构紧凑、体积小、承载能力大和同轴性等许多优点，据网上查证，欧美西方家庭几乎100的家庭使用的都是滚筒洗衣机。与中国消费者偏爱的波轮式洗衣机相比，滚筒洗衣机洗衣范围广，能够洗涤羊毛、丝绸之类的高档衣物，洗好的衣物不缠绕，对衣物磨损小。滚筒洗衣机转速快，最高每分钟可达 1000 转，还可将水加热，衣物洗净度很高；滚筒洗衣机 同时利用特有的减震、平衡系统，将噪声降到了最低；因为技术先进、做工精湛，滚筒洗衣机的使用寿命是波轮洗衣机的 2倍。滚筒洗衣机有两大优点：其一是省水。波轮洗衣机要在桶中注入大量的水来带动衣物；而滚筒洗衣机是使衣物落下与水拍打，需要水量较小。其次滚筒洗衣机对衣物的磨损度要低。滚筒洗衣机洗衣时颇似南方人洗衣用棒槌敲打衣物，而波轮洗衣机是使衣物来回搅动，因此，滚筒洗衣机对衣物的磨损度更低。此外，滚筒洗衣机还是环保先锋，这或许是它们在欧美大受欢迎的另一个重要原因。滚筒洗衣机不仅能节省一半以上的水，还能大量节约洗涤剂，减 少生活污水的排放。如今，滚筒洗衣机已经走入中国老百姓的家中，高端滚筒的热销充分说明滚筒洗衣机的普及已经成为趋势。 本文所设计的行星齿轮减速器，其特征在于采用由太阳轮、均匀排在太阳轮买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 外周并与太阳轮外啮合的各行星轮、以及与所述各行星轮内啮合的内齿轮构成的行星轮系。 2 原始数据及系统组成框图 关原始数据 课题 : 一种自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 原始数据及工作条件： 使用地点：自动洗衣机减速离合器内部减速装置； 传动比： 入转速 :n=2600r/入功率： P=150w 行星轮个数： 内齿圈齿数3 统组成框图 图 1动洗衣机的组成简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 自动洗衣机的工作原理：见图 1 1衣机工作原理图 洗涤： 动经电机、带传动、中心齿轮、行星轮、行星架、波轮脱水： 动经电机、带传动、内齿圈（脱水桶）、中心齿轮、行星架、波轮与脱水桶等速旋转。 设计 减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。 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（电机输入转速）输入轴 中心轮 行星轮 输出轴 图 1速器系统组成框图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 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。 一般的减速器有斜齿轮减速器 (包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等 )、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。 按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按 传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮 杆 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。 图 2传动的原理图： 图 2速器齿轮传动结构图 方案的分析与拟定 （ 1）对传动方案的要求 合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，还要满足工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 2）拟定传动方案 任何一个方案，传动要满足上述所有要求是十分困难的，要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。例如图 3示为作者拟定的传动方案，适于在恶劣环境下长期连续工作。 图 3转轮系 星齿轮传动的传动比和效率计算 行星齿轮传动比符号及角标含义为： 123i 1 固定件、 2 主动件、 3 从动件 （ 1）、齿轮 1 1）， 2K H（ 传动的传动比 +bz/ az=bz/3*5/21=15 输出转速： Hn=an/n/2600/00r/ 2）、行星齿轮传动的效率计算： =1-| H H = *H H Ha b B 为 a 为 b g 啮合的损失系数， 为轴承的损买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 失系数， H 为总的损失系数，一般取 H =600 r/n=500r/21/5 可得 =1-|2600500|*星齿轮传动的配齿计算 （ 1）、传动比的要求 传动比条件 即 +bz/ 1+bz/3/5=21/5= （ 2）、保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合 同轴条件 为保证行星轮求外啮合齿轮 a b w(a )()w b 称为同轴条件。 对于非变位或高度变位传动，有 m/2(az+m/2(得 gz=63=24 （ 3）、保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间 装配条件 想邻两个行星轮所夹的中心角H=2 /，1角必须等于中心轮 个（整数）齿所对的中心角， 即 1= *2 / /节）所对的中心角。 n/H=1+bz/H代入上式，有 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 * / /+bz/ =az+ 15+63） /2=24 满足两中心轮的齿数和应为行 星轮数目的整数倍的装配条件。 （ 4）、保证相邻两行星轮的齿顶不相碰 邻接条件 在行星传动中，为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰，相邻两行星轮的中心距应大于两轮齿顶圆半径之和，如图 4 2所示 星齿轮 可得 :l=2wa*80 / )()*2/m*(az+39 3 /2m ()d+27m 满足邻接条件。 星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 按齿根弯曲强度初算齿轮模数 m 齿轮模数 公式为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 m= 231 1 1 l i m/m A F F P F a d K K K Y z式中 算数系数，对于直齿轮传动 1T 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩， N*m ； 1T=aT/5491P/549 1600=m 使用系数，由参考文献查表得； 综合系数，由参考文献查表得2； 计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，由参考文献提供公式算得 1小齿轮齿形系数， 图 6 22可得1 1z 齿轮副中小齿轮齿数，1z=5； 试 验 齿 轮 弯 曲 疲 劳 极 限 ， 2*N 由参考文献选取120 2*N 所以 m= 231 1 1 l i m/m A F F P F a d K K K Y z=3 20 . 2 9 8 4 1 2 1 . 8 5 3 . 1 5 / 0 . 8 1 5 1 2 0 = 取 m=）分度圆直径 d ()ad=m*15=)gd=m*()24=)bd=m*()63=) 齿顶圆直径啮合1ah*m=m=啮合2 *h ） *m=(z)*m= ()文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 () 齿根圆直径 *c ） *m=)）齿宽 b 如果选取d=1 ()ab=d*() )ab=d*+5=)5) 中心距 a 对于不变位或高变位 的啮合传动，因其节圆与分度圆相重合，则啮合齿轮副的中心距为： 1、 a m/2(az+ (15+24)=、 b m/2(az+ (63心轮 a 行星轮 g 内齿圈 b 模数 m 数 z 15 24 63 分度圆直径 d 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 宽高 b 心距 a 星齿轮传动强度计算及校核 1、 行星齿轮弯曲强度计算及校 核 （ 1）选择齿轮材料及精度等级 中心轮 a 选选用 45 钢正火，硬度为 162 217 8 级精度，要求齿面粗糙度星轮 g、内齿圈 般机械结构零件，硬度大，强度、钢性、韧性等性能突出，吸水 性小，尺寸稳定，可用作齿轮、凸轮、轴承材料）选 8级精度，要求齿面粗糙度 1T=aT/5491P/549 1600=m= （ 3）按齿根弯曲疲劳强度校核 由参考资料得出F （ 2）转矩1【F】则校核合格。 （ 4）齿形系数 （ 5）应力修正系数 13得 （ 6）许用弯曲应力 F由查表得出180160 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 ； 1F = 1 2F=2NY*60/F=2b 2aY 2 15) 以 、有关系数和接触疲劳极限 （ 1）使用系数选取 （ 2）动载荷系数纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 查表可得 3）齿向载荷分布系数于接触情况良好的齿轮副可取1 （ 4）齿间载荷分配系数 1 2 5）行星轮间载荷分配不均匀系数+ 所以 1+=1+ =上 2 6）节点区域系数 7）弹性系数得 8）重合度系数 Z由参考文献，查得 Z= 9）螺旋 角系数 ZZ= =1 （ 10）试验齿的接触疲劳极限参考文献，查得 520 11）最小安全系数得.5、 （ 12）接触强度计算的寿命系数得 13）润滑油膜影响系数Z、纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由参 考文献，查得Z=Z= 14）齿面工作硬化系数得 15）接触强度计算的尺寸系数得 所以 0H=1/ 1 /H E Z Z F d b u u = 1 1 3 2 5 2 3 =1H=0H 12A V H H a H K K K=1 1 . 0 2 1 1 . 1 1 . 2 5 =H=0H 22A V H H a H K K K=1 1 . 0 2 1 1 . 2 1 . 7 5 =p=N T L V R w Z Z Z Z=520/1=以 H 面接触校核合格 星齿轮传动的受力分析 在行星齿轮传动中由于其行星轮的数目通常大于 1，即,且均匀对称地分布于中心轮之间；所以在 2H K 型行星传动中，各基本构件（中心轮 a、 b 和转臂 H）对传动主轴上的轴承所作用的总径向力等于零。因此，为了简便起见，本设计在行星齿轮传 动的受力分析图中均未绘出各构件的径向力用一条垂直线表示一个构件，同时用符号 为了分析各构件所受力的切向力 F，提出如下三点： （ 1） 在转矩的作用下，行星齿轮传动中各构件均处于平衡状态，因此，构件间的作用力应等于反作用力。 （ 2） 如果在某一构件上作用有三个平行力，则中间的力与两边的力的方向应相反。 （ 3） 为了求得构件上两个平行力的比值，则应研究它们对第三个力的作用点的力矩。 在 2H 受力分析图是由运动的输入件开始，然后依次确定各构件上所受的作用力和转矩。对于直齿圆柱齿轮的啮合齿轮副只需绘出买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 切向力 F，如图 1 3 所示。 由于在输入件中心轮 行星轮数目2 时，各个行星轮上的载荷 均匀，（或采用载荷分配不均匀系数此，只需要分析和计算其中的一套即可。在此首先确定输入件中心轮 在每个功率分流上）所承受的输入转矩为 1T=aT/5491P/549 1600=m 可得 T*m 式中 中心轮所传递的转矩， N*m； 1P 输入件所传递的名义功率， 图 5（ a）传动简图 (b)构件的受力分析 按照上述提示进行受力分析计算，则可得行星轮 0001T/ 000aT/000 行星轮 中心轮 2000aT/内齿轮作用于行星轮 2000aT/买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 转臂 24000aT/转臂 24000aT/转臂 HT=wn 4000ad*4000 *m 在内齿轮 000aT/在内齿轮 矩为 bT=wn 000=*m 式中 中心轮 内齿轮 转臂 根据参考文献所查公式得 T=1/+P 转臂 1+P） = 1+=*m 仿上 T=1/+P 内 齿轮 p/1+p*(*m 星齿轮传动的均载机构及浮动量 行星齿轮传动具有结构紧凑、质量小、体积小、承载能力大等优点。这些是由于在其结构上采用了多个行星轮的传动方式，充分利用了同心轴齿轮之间的空间，使用了多个行星轮来分担载荷，形成功率分流，并合理地采用了内啮合传动；买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 从而，才使其具备了上述的许多优点。 间载荷分布均匀的措施 为了使行星轮间载荷分布均匀，起初，人们只是努力提高齿轮的加工精度，从而使得行星轮传动的制造和转配变得比较困难。后来通过实践采取了对行星齿轮传动的基本构件径向不加限制的专门措施和其他可进行自动调位的方法，即采用各种机械式的均载机构，以达到各行星轮间载荷分布均匀的目的。从而，有效地降低了行星齿轮传动的制造精度和较容易转配，且使行星齿轮传动输入功率能通过所有的行星轮进行传递，即可进行功率分流。 在选用行星齿轮传动均载机构时，根据该机构的功用和工作情况，应对其提出如下几点要求： （）载机 构在结构上应组成静定系统，能较好地补偿制造和转配误差及零件的变形，且使载荷分布不均匀系数 （）均载机构的补偿动作要可靠、均载效果要好。为此，应使均载构件上所受力的较大，因为，作用力大才能使其动作灵敏、准确。 （）在均载过程中，均载构件应能以较小的自动调整位移量补偿行星齿轮传动存在的制造误差。 （）均载机构应制造容易，结构简单、紧凑、布置方便，不得影响到行星齿轮传动性能。均载机构本身的摩擦损失应尽量小，效率要高。 （）均载机构应具有一定的缓 冲和减振性能；至少不应增加行星齿轮传动的振动和噪声。 为了使行星轮间载荷分布均匀，有多种多样的均载方法。对于主要靠机械的方法来实现均载的系统，其结构类型可分为两种： 1、静定系统 该系统的均载原理是通过系统中附加的自由度来实现均载的。 2、静不定系统 均载机构： a、基本构件浮动的均载机构 (1) 中心轮 （ 2）内齿轮 （ 3）转臂 （ 4）中心轮 同时浮动 （ 5）中心轮 同时浮动 （ 6）组成静定结构的浮动 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 b、杠杆联动均载机构 本次所设计行星齿轮是静定系 统，基本构件中心轮 已知：传递功率 P=150w,齿轮轴转速 n=1600r/动比 i=荷平稳。使用寿命 10年，单班制工作。 材料及精度等级 行星轮架内齿圈选用 45 钢调质，硬度为 220 250轮轴选用 45钢正火，硬度为 170 210用 8 级精度，要求齿面粗糙度.3 m 。 齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮，可求出1定有关参数与系数。 1） 转矩11T=aT/5491P/549 1600=m 2） 载荷系数 K 查表，取 K=）齿数1星轮架内齿圈齿数11，则齿轮轴外齿面齿数2z=11。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，选 取d=1。 4）许用接触应力 H查得 560530 S=1 1N=600 1600 1 (10 52 40)=910 2N=1N/i=910 查图可得1 可得 1H = 1 560/1=588 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2H = 2 530/1=齿根弯曲疲劳强度计算 由对照表得出F，如12 1 1 1 1 1d m z 则校核合格。 确定有关系数与参数： 1）齿形系数得 12）应力修正系数得 1）许用弯曲应力 F查得 210190 得 得 1 由参考文献可得 1F=110/62 2F=290/46 m 2311/F S d Y Y z=3 21 . 1 2 9 8 . 4 3 . 6 3 1 . 4 1 / 1 1 1 1 4 6 =F=2b 2Y 2 1 9 8 1 1 1 1F =162 F=1F 2 2F=146 根弯曲强度校核合格。 取标准模数 m=1 要尺寸计算 1d=2d= 111b=2b=d 1d=1 111文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 a=1/2 m(1z+2z)=1/2 1 (11+11)1算齿轮的圆周速度 v v=1d 1n/60 1000= 11 1600/60 1000=s 查表可知选用 8 级精度是合适的。 7 行星轮系减速器齿轮输入输出轴的设计 速器输入轴的设计 1、选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件 选用 45号钢 ,并经调质处理 ,由对照表查得强度极限B=650用弯曲应力 1b=60、按扭转强度估算轴径 查表得 C=118 107。 d 3 /C P n =(118 107) 3 1600 =10 / 1 6 0 0直径1d=、确定各轴段的直径 轴段 1(外端 )直径最少1d= 考虑到轴在整个减速离合器中的安装所必须满足的条件，初定：2d= 3d=104d=11 5d= 6d=12 7d= 8d=18 4、确定各轴段的长度 齿轮轮廓宽度为 保证达到轴于行星齿轮安装的技术要求及轴在整个减速离合器中所必须满足的安装条件，初定： L=107 1L= 2L=2 3L= 4L=4 5L= 6L= 7L= 按设计结果画出轴的结构草图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 7入轴简图 5、 校核轴 a、受力分析图 图 7受力分析 (a)水平面弯矩图 (b)垂直面内的弯矩图 (c)合成弯矩图 (d)转矩图 圆周力：12/ 径向力：20 =向力：nF=tF/a =20 =b、作水平面内弯矩图（ 7支点反力为： HF=矩为：1=321 N mm c、作垂直面内的弯矩图（ 7支点反力为：vF=矩为：1=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2= mm d、作合成弯矩图（ 71M= 2211 228 6 1 3 1 3 = M= 22 223 2 1 1 1 6 = mm e、作转矩图 (7 e、作转矩图 (7 T=95491P/n=9549 600=m= mm f、求当量弯矩 1221 ()M 229 9 4 . 4 5 ( 0 . 6 8 9 5 . 2 )= 222() a T= 223 7 0 . 6 ( 0 . 6 8 9 5 . 2 )= mm g、校核强度 1e=1=6d=312 =e=2=4d=311 =以 满足e 1b=60，故设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。 星轮系减速器齿轮输出轴的设计 1、选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件： 齿轮轴选用 45 钢正火 ,由参考文献四表 14 4 查得强度极限B=600由表 14 2得许用弯曲应力 1b=55、按扭转强度估算轴径 P =得 C=118 107。 d 3 /C P n =(118 107) 3 0 7 / 1 6 0 0 = 0 7 / 1 6 0 0 取直径2、确定各轴段的直径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轴段 1(外端 )直径最少6d=虑到轴在整个减速离合器中的安装所必须满足的条件，初定：1d=122d=4d=3d=5d= 7d=12 4、确定各轴段的长度 齿轮轮廓宽度为 保证达到轴于行星齿轮安装的技术要求及轴在整个减速离合器中所必须满足的安装条件，初定： L= 1L=