平动式大传动比减速器的设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 编号 无锡太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 平动式大传动比减速器的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923013 学生姓名： 吕晟炜 指导教师： 陈伟明 （职称：教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所 呈交的毕业设计 平动式大传动比减速器的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 91 学 号： 0923013 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、题目 平动式大传动比减速器的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 内平动齿轮减速器是一种新型的机械传动装置，它传动比大，机械效率高，结构简单，体积小，重量轻，能方便地与电机配套使用，避免 了减速器体积比电机体积大的现象。该减速器是一种节能型的机械传动装置，具有国际先进水平。传动比可达到几千；机械效率大于 90%；运转平衡性好，承载能力大，使用寿命长，体积小，重量轻，约为相似产品的 1/3 左右。 用于冶金、矿山、机械、机器人、航海、轻工、航空、军工、纺织、化工、建筑等部门，亦可与各类电机直接联接，作成伺服电机。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1、分析内平动齿轮传动的原理 ,提出由 3 根偏心轴作平动发生器的实用新型齿轮传动机构一分流型内平动齿轮传动 ,并推导其传动比的计算公式 . 、主要零件部件的计算设计 3、装置的装配设计 四、接受任务学生： 机械 91 班 姓名 吕晟炜 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 I 摘 要 分析内平动齿轮传动的原理 ,提出由 3 根偏心轴作平动发生器的实用新型齿轮传动机构一分流型内平动齿轮传动 ,并推导其传动比的计算公式 装置的装配设计和主要零件的设计 。 分 析内平动齿轮传动的原理，提出由 3 根偏心轴作平动发生器的实用新型齿轮传动机构一分流型内平动齿轮传动，并推导其传动比的计算公式 平衡机构的惯性力，采用 2(或 3)片平动齿轮时，设计啮合点相位差应取 180 (120)；输入齿轮的齿数为 3 的倍数时，分流齿轮具有互换性；采用两片平动齿轮且内外齿轮齿数差为偶数时，平动齿轮具有互换性；采用 3 片平动齿轮且内齿轮齿数为 3 的倍数时，平动齿轮具有互换性 该新型传动具有承载能力强、传动比大 (17 300)、体积小、质量轻、输入输出同轴线、 加工安装简单等优点，是一种节能型的机械传动装置，也是减速器的换代产品 关键词 ：内平动齿轮传动；少齿差齿轮副；传动比 of by of a of of of of of by of a to () of of 80 (120 ); as a , is as a , a 17 is an is a 录 摘 要 . I . 录 . 绪论 . 1 动减速器的发展概况 . 1 场需求分析 . 1 课题研究目的及意义以及国内外现状分析及展望 . 1 题的主要内容及要求 . 1 2 传动方案及拟定 . 3 动啮合的定义和分类 . 3 平动齿轮传动工作原理 . 3 流式内平动齿轮传动机构 . 4 动比分析 . 5 3 各主要部件选择及选择电动机 . 7 部件的选择 . 7 动机的选择 . 7 4 减速器的整体设计 . 8 动比的分配 . 8 动的运动及动力参数计算 . 8 轮的设计计算 . 8 流齿轮的设计计算 . 8 动齿轮的设计计算 . 12 的设计计算 . 15 入轴的设计计算 . 15 轴的设计计算 . 19 出轴的设计计算 . 24 5 润滑与密封 . 28 滑方式的选择 . 28 封方式的选择 . 28 滑油的选择 . 28 6 箱体结构尺寸 . 29 体的结构尺寸 . 29 7 设计总结 . 30 致 谢 . 32 参 考 文 献 . 33 平动式大传动比减速器 1 1 绪论 动减速器的发展概况 随着科技技术的进步和发展，现代工业设备特别需要功率大 体积小 传动比范围大 效率高 承载能力强和使用寿命长的传动装置。因此，除了不断改 进材料品质 提高工艺水平外，还要在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，内平动齿轮传动原理的出现就是一例。它由北京理工大学张春林教授等人最先提出，并设计出了内平动齿轮减速器试验样机。该减速器属于节能型传动装置，除具有三环减速器的优点外还有着大的功率与重量比值 输入轴和输出轴在同一轴线上 既可以减速还可以增速以及震动小等优点，处于国内领先地位。 最先提出平动齿轮这一概念的是德国人，他们提出了摆线针轮行星齿轮传动原理。由于工艺和精度的限制，这种机构并没有快速发展起来，直到摆线磨床的出现。近些年国外在平动齿 轮传动领域进行了一些新的研究，如日本住友重工研制的 高精度减速器和美国 司研制的 X Y 减速器，就利用了平动齿轮传动的运动机理。 对平动齿轮传动研究，我国处于相对领先的地位。目前，平动齿轮的理论研究 机构设计和实验研究都取得了一些成果。例如：北京理工大学张春林教授 黄祖德教授等首次根据该传动的特点将其命名为平动齿轮传动机构。并通过对平动齿轮传动机构的运行机理进行分析研究，阐述了该机构的组成及机构变异方法，探讨了平动齿轮机构传动比和机械效率的计算方法，导出了计算公式，得出了平 动齿轮机构效率与齿轮齿条传动机构 效率相当的结论。此后又根据机构的组合原理 演绎原理和同性异性变异原理对内平动齿轮机构的基本型进行演化变异，设计出一种传动比大，机械效率高 尺寸和重量小 结构紧凑 均载性好的新型平动此轮机构，并对平动齿轮传动机构连续运动条件及重合度方面进行了深入研究。 场需求分析 用于冶金、矿山、机械、机器人、航海、轻工、航空、军工、纺织、化工、建筑等部门，亦可与各类电机直接联接，作成伺服电机 。 课题研究目的及意义以及国内外现状分析及展望 内平动齿轮减速器 是一种新型的机械传动装置，它传动比大，机械效率高，结构简单，体积小，重量轻，能方便地与电机配套使用，避免了减速器体积比电机体积大的现象。该减速器是一种节能型的机械传动装置，具有国际先进水平。传动比可达到几千；机械效率大于 90%；运转平衡性好，承载能力大，使用寿命长，体积小，重量轻，约为相似产品的1/3 左右。 题的主要内容及要求 主要研究内容：提出由 3 根偏心轴作平动发生器的实用新型齿轮传动机构一分流型内平动齿轮传动，并推导其传动比的计算公式。分析发现，为平衡机构的惯性力，采用 2(或3)片平动 齿轮时，设计啮合点相位差应取 180。 (120。 )；输入齿轮的齿数为 3 的倍数时，分流齿轮具有互换性；采用两片平动齿轮且内外齿轮齿数差为偶数时，平动齿轮具有互换性；采用 3 片平动齿轮且内齿轮齿数为 3 的倍数时，平动齿轮具有互换性。给出了啮合参数的编程计算方法。该新型传动具有承载能力强、传动比大 (17 300)、体积小、质量轻、无锡太湖学院学士学位论文 2 输入输出同轴线、加工安装简单等优点，有广泛的应用前景。 平动式大传动比减速器 3 2 传动方案及拟定 动啮合的定义和分类 在齿轮传动中 ,一对相互啮合的齿轮 ,其中一个定轴转动 ,另一个做平动 , 称之为平 动啮合 ,平动啮合主要分为两类 :内平动和外平动 。 平动齿轮传动工作原理 内平动齿轮传动机构中 ,外齿轮在平动发生器的驱动下作平面运动 ,通过外齿轮与内齿轮齿廓间的啮合 ,驱动内齿轮作定轴减速转动 ,起到减速传动的作用 。 如图所示 ,图 2示为内平动齿轮机构工作原理图 该机构的平动发生器为平行四边形机构 齿轮 l 固接在平行四边形机构的连杆 当曲柄 它随同连杆作平面运动 ,并驱动内齿轮 2 作减速转动输出 。 图 平动原理示意图 动发生机构 3 点确定唯 一的一个平面，为能够平稳地为平动齿轮提供动力，采用 3 个曲柄 2B， 动平动齿轮作平动，如图 2示 ，曲柄长度 e 与内齿轮副的中心距相等， 0203 成 3 个平行四边形机构： 轴输入时，另一轴会出现运动不确定现象 时也能够有效地避免出现曲柄的运动不确定 。 无锡太湖学院学士学位论文 4 图 动发生机构原理图 设曲柄 02B 作为主动件，另两个曲柄为从动件，可当运动到图 示位置时，如果去掉曲柄 01A，由机构学常识可知，此时曲柄 03C 处于运动不确定位置，但由于曲柄 01得此时曲柄 03C 的运动十分明确：因平行四边形机构口 共线，曲柄 01A 作为从动件随曲柄 02B 逆时针运动，在平行四边形机构口 ，曲柄 013C 作逆时针运动 。 所以，此结构可避免出现曲柄运动方向的不确定现象 。 在由原理机构向实用机构转化时，可以用 偏心轴实现曲柄的功能，因此，在实用的内平动齿轮传动机构中，可以采用 3 根偏心轴共同驱动平动外齿轮 。 流式内平动齿轮传动机构 图 给出了分流型内平动齿轮传动机构的结构简图，运动和转矩由输入轴输入，输入轴上固结输入齿轮 Z.， 动 3 个分流齿轮 过键与偏心轴固连， 3 根偏心轴共同驱动 2 片或 3 片外齿轮 平面平行运动，平动外齿轮 动与它相啮合的内齿轮 出轴与 结在一起，输出运动和转矩 。 图 流型内平动齿 轮传动结构 由以上分析可知，在该传动结构中，功率流的传递路径为：输入功率经分流齿轮被分到 3 根偏心轴上， 3 根偏心轴共同驱动 2 片 (或 3 片 )平动齿轮做平动，平动齿轮共同驱动内齿轮输出功率 片平动齿轮时功率流路径如图 4 所示 。 平动式大传动比减速器 5 图 用 2片平动齿轮时功率流传递路径 为优化各构件的受力状况，使 3 根偏心轴的回转中心位于一个正三角形的顶点 (输入齿轮上 3 个啮合点的相位角为 120)证传动的静平衡，减小振动，采用 2 片平动 齿轮时，使 2 片平动齿轮的啮合相位差为 180，采用 3 片平动齿轮时，使 3 片平动齿轮的啮合相位差为 120。 动比分析 图 平动传动比示意图 输入齿轮 4间的传动比为： (1) 式中 z1 别为齿轮 齿数 。 作平动的构件上各点绝对速度处处相等 ,所以平动构件上的 点的绝对速度相等P 点是两啮合齿轮的速度瞬心 ,也是两啮合齿轮的绝对速度相等的重合点 在 齿轮 1 上的 p,由于齿轮 1 随同连杆 起作平动 )(* 3433 齿轮 2 绕圆心口转动 ,故齿轮 2 上 P 点的速度为 442 * P 点为两齿轮的速度瞬心 ,故有 ： 无锡太湖学院学士学位论文 6 12 V 即 44343 *)(* 得 )/()/(/ 3443444334 由上可知，增大 够提高平动齿轮传动的传动比 17， 100。 整个系统的总传动比为 : i=动式大传动比减速器 7 3 各主要部件选择及选择电动机 部件的选择 齿轮： 分流齿轮选择圆柱斜齿轮 平动部分齿轮选择内平动直圆柱齿轮 轴承： 支撑部分选择深沟球轴承 内平动部分选择圆柱滚子轴承 联轴器：弹性联轴器 动机的选择 通用的电动机为 等三相交洗异步电动机，各类电动机的性能、使用说 号及技术数据等见参考资料，选择电动机类型时，应使共性能与机器的工作状况大休相适应 下列优点：构造简单、价格低廉、维护方便、可直接接于三相交流电，因此，在工业上应用最为广泛，设计时应考虑优先选用 。 工作机所需有效功率为 8柱齿轮传动 (7 级精度 )效率 (两对 )为 1 轴承传动效率 (四对 )为 2 性联轴器传动效率 (两个 )取 3 传动效率 4=动机输出有效功率： 2824321 查得型号 闭式三相异步电动机参数如下： 额定功率 1载转速 r/460r/载时效率 %=88% 满载时输出功率为 6 8 0 0 0 选用型号 闭式三相异步电动机 。 无锡太湖学院学士学位论文 8 4 减速器的整体设计 动比的分配 由传动方案设计，拟定以下数据：内齿轮齿数 Z=80， 外齿轮为齿数 Z=78， 分流齿轮传动比为 i=2， 总传动比 i=80. 设：从电动机到输出轴分别为 0 轴、 1 轴、 2 轴、 3 轴、 4 轴；对应于各轴的转速分别为 、 、 、 、 ；对应于 0 轴的输出功率和其余各轴的输入功率分别为 、 、 、 、 ；对应于 0 轴的输出转矩和其余名轴的输入 转矩分别为 、 、 、 、 ；相邻两轴间的传动比分别为 、 、 、 ；相邻两轴间的传动效率分别为 、 、 、 . 表 4号 电动机 分流式内平动减速器 工作机 O 轴 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴 转速n(r/460 460 30 率P(1=2=3=4=8 转矩T(Nm) 1=2=3=4=轴联接 联轴器 齿轮 齿轮 联轴器 传动比 i 5 传动效率 01=12=23=34=轮的设计计算 流齿轮的设计计算 （ 1） 选用圆柱斜齿轮传动 。 （ 2）选用级精度 。 （ 3）材料选择小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为钢（调质），硬度为 者材料硬度差为 （ 4）选小齿轮齿数 1 30，大齿 轮齿数 2 12 1 230=60,取 初选螺旋角 14 按式（ 10算，即 3 21 )(12 （ 10 （ 5）确定公式内的各计算数值 试选 6.1 平动式大传动比减速器 9 由图 10，选取区域系数 Z 由图 10查得 计算小齿轮传递的转矩 41 由表 10选取齿宽系数 1d 由表 10查得材料的弹性影响系数 2/ 由图 10 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 001 ，大齿轮的接触疲劳强度极限 502 由式 10计算应力循环次数 91 03 0 08(11 4 6 06060 hn N 由图 10查得接触疲劳强度寿命系数 取失效概率为，安全系数为 S=1，由 式 10得 M P 1l i M P 2l i M P 12/)4 9 55 2 8(2/)( 21 （ 6）计算 试算小齿轮分度圆直径 由计算公式得 41 计算圆周速度 t / 0060 100060 14605 1 3 11 计算齿宽及模数 hb 10 计算纵向重合度 a a 且已知使用系数 1根据 ，级精度，由图 10查得动载荷系数 K. 由表 10查得 bK 由图 10查得 1001 ，由表 10查得 K 故载荷系数 式 10 得 3311 计算模数 o o 由式 10 32121c o 7）确定计算参数 计算载荷系 数 ，从图 10查得螺旋角影响系数 Y 计算当量齿数 o o o o 由表 10查得 查取应力校正系数 由表 10查得 由图 10 查得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 大齿轮的弯曲平动式大传动比减速器 11 疲劳强度极限 802 由图 10查得弯曲疲劳强度寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 式 10得 M P 111 M P 222 计算大小齿轮的 222111 大齿轮的数据大 . （ 8）设计计算 n 4c o 24 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 可满足弯曲强度 按接触疲劳强度算得的分度圆直径 来计算应有的齿数 4c 取 281 Z ，则 5656282 2112 计算中心距 o )5628(c o ( 21 将中心距圆整为 87圆整后的中心距修正螺旋角 )5628(a r c c (a r c c 1 a n 因 值改变不多，故参数 、 K 、 不必修正 . 计算大、小齿轮的分度圆直径 o o o o 无锡太湖学院学士学位论文 12 计算大、小齿轮的齿根圆直径 计算齿轮宽度 d 585811 圆整后取 82 ； 61 t 7 2585 7 2 0 02211 K 100/3458 合适 . 动齿轮的设计计算 （ 1）选用级精度 . （ 2）由表 10选择齿轮材料为钢（调质），硬度为 选 外齿轮齿数 781 Z ，内齿轮齿数 802 Z . 由设计计算公式 10 进行试算，即 3 211 )( （ 3）确定公式各计算数值 试选载荷系数 3.1计算内齿轮传递的 转矩 4 5/0选取齿宽系数 7.0d由表 10查得材料的弹性影响系数 2/ 由图 10 按齿面硬度查得 内齿轮的接触疲 劳强度极限 001 外齿轮的接触疲劳强度极限 502 由式 10计算应力循环次数 711 03 0 08( N 由图 10查得接触疲劳强度寿命系数 取失效概率为，安全系数为 S=1，由式 10得 M P 1l i 平动式大传动比减速器 13 M P 2l i （ 4）计算 试算内齿轮分度圆直径 代入 H 中的较小值 231 计算圆周速度 v t / 0 0 060 计算齿宽 3,计算齿宽与齿高之比 模数 811 齿高9, 8/计算载荷系数 K 根据 ，级精度，由图 10查得动载荷系数 100/ ，由表 10查得 K 由表 10查得使用系数 1由表 10查得 bK 由图 10查得 故载荷系数 式 10得 计算模数 m 4/ 11 由式 10得弯曲强 度的设计公式为 : 3 2112 （ 5）确定公式内的计算数值 由图 10查得 内齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 外齿轮的弯曲疲劳强度极限 802 由图 10查得弯曲疲劳寿命系 数 无锡太湖学院学士学位论文 14 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数为 S=1，由式 10得 M P 251 111 M P 222 计算载荷系数 查取齿形系数 由表 10查得 由表 10查得 并比较 0 1 1 7 7 0 0 9 2 222111 得大齿轮的数据大 . （ 6）设计计算 4 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 小于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数 就近圆整为标准值 m 按接触强度算得的分度圆直径 算出内齿轮齿数 ,2 5 4/11 取 871 Z 外齿轮齿数 852 Z 计算分度圆直径 计算齿根圆直径 )211 计算中心距 因为齿轮平动中心距为 e=3算齿宽 d 71 8 22 6 取 762 01 平动式大传动比减速器 15 t 753 6 3 6 42614 7 4 5 6 0 0221