毕业设计（论文）-带机架的立式摆线针轮减速机的设计(含全套CAD图纸） .doc

全日制普通本科生毕业设计带机架的立式摆线针轮减速机的设计the design of vertical cycloidal-pin wheel reduction machine with track由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，cad图纸等，联系153893706 学生姓名： 学 号： 年级专业及班级：2008级机制（2）班 指导老师及职称： 学 部：理工学提交日期：2012年5月 目 录摘 要1关键词11 绪论2 1.1 行星齿轮传动的发展概况2 1.2 行星齿轮传动的发展趋势3 1.3 行星齿轮传动的特点3 1.4 本设计课题简介32 摆线针轮减速器的传动原理与结构特点4 2.1 摆线针轮行星传动的传动原理5 2.2 摆线针轮减速器的结构特点53 摆线针轮减速器的设计计算6 3.1 摆线轮的设计6 3.1.1 确定传动的结果形式7 3.1.2 确定摆线轮针轮的齿数7 3.1.3 确定针轮半径7 3.1.4 确定短幅系数和偏心距7 3.2 转臂轴承的选择8 3.2.1转臂轴承负载计算8 3.2.2转臂轴承选择8 3.2.3转臂轴承寿命计算9 3.3 确定针轮尺寸9 3.4 摆线轮结果尺寸的计算10 3.5 确定输出机构中柱销、柱销套和柱销孔的直径11 3.6 摆线轮、针齿、柱销的数据表114 轴的计算12 4.1 输出轴的计算12 4.1.1 输出轴的结构装配图12 4.1.2 初步确定轴的最小直径13 4.1.3 输出轴的结构设计13 4.1.4 精确校核轴的疲劳强度134.2 输入轴的计算14 4.2.1 输入轴结构装配图14 4.2.2 初步确定轴的最小直径14 4.2.3 轴的结构设计15 4.2.4 力的计算15 4.2.5 按弯扭合成强度校核15 4.2.6 精确校核轴的疲劳强度165 箱体的结构设计175.1 箱体的结构设计准则18 5.1.1 机体应具有足够的刚度18 5.1.2 应考虑便于机体内零件的润滑、密封及散热18 5.1.3 机体要有良好的工艺性185.2 减速器箱体密封196 结论19参考文献19致 谢20带机架的立式摆线针轮减速机的设计 摘 要：本次设计的是摆线针轮行星减速机，摆线针轮行星传动具有传动比范围大，体积小、重量轻，效率高，运转平稳、噪声低，工作可靠、寿命长的特点。因此，摆线针轮行星齿轮传动现已广泛地应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。文中从对齿轮减速器的发展的历史研究开始，再对传动比进行计算，而后分别进行齿数计算、齿形分析、效率计算、强度验算、结构设计、绘制减速器装配图及零件图。最后对行星齿轮的结构设计进行了较详细的阐述。通过对摆线针轮行星减速器的研究，结合目前的发展情况和所要面临解决的问题，设计出具有上述一系列优点的减速机构。 关键词：摆线针轮行星减速器；齿轮；行星齿轮减速器；齿轮啮合；滚子轴承。the design of vertical cycloidal-pin wheel reduction machine with track abstract:this design is pin-cycloidal gear planetary .pin-cycloidal gear planetary gear transmission range is big, small volume, light weight, high efficiency, stable operation,low noise,long life and reliable , therefore, the planetary gear transmission has been widely used in engineering machinery, mining machinery, metallurgy, machinery, lifting transportation machinery, light industrial machinery, petroleum, chemical machinery, machine tools, robots, automobile, tanks, artillery and aircraft, ships, instrument and meter, etc. based on the development of gear reducer, the study of history to start again, then calculated the transmission separately gear tooth profile analysis and calculation, the calculation efficiency, strength calculation, the structure design, drawing assembly and detail drawings. finally the structure design of planetary gears are expounded in detail. through the cycloid planetary reducer, combining the current development situation and to solve the problem, the design has the advantages of a slowdown. key words: pin-cycloidal gear planetary reducer; gear; planetary gear reducer; gears meshing; roller bearings.1 绪论1.1行星齿轮传动的发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，传动功率、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。3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。71.2 行星齿轮传动的发展趋势（1）向高速大功率及低速大转矩的方向发展。行星齿轮箱传递的功率将与日俱增，但是机组功率的继续增大，目前受优越工艺因素的限制，主要是没有与齿轮尺寸进一步增大相适应的高精度切齿机，另一方面则是梅雨齿轮直径大于6米的热加工锻造设备。因此需进一步研制大尺寸的高淬硬齿轮切削用的高刚性高精度滚齿和插齿机，以及高精度和超硬切齿刀具和检验仪器。在设计方面，则应着重于擦伤强度的研究，制定出齿轮擦伤强度的计算公式，并对齿轮本体和箱体的变形、应力计算进行研究。随着高速的发展，目前对行星齿轮传动的动力学研究还很不够，特别是与公害有关的振动和噪音的研究。随着电算技术的发展，还应用有限元法制定出应用电子计算机进行齿轮设计和加工精度的计算方法，用电算解决参数选择最优化。此外，还必须对内齿圈的固定方法，齿面接触应力、齿根弯曲应力、齿轮加工工艺、均载机理及其装置、齿轮润滑等进行研究，还应大量开展行星齿轮传动的试验研究工作，例如：实际负荷运转试验，齿轮应力状态、效率、温升、振动、噪音、润滑等各种性能试验，寿命试验，破坏试验等。例如年产300kt合成氨透平压缩机的行星齿轮增速器，其齿轮圆周速度已达150m/s；日本生产了巨型船舰推进系统用的行星齿轮箱，功率为22065kw；大型水泥球磨机所用80/125型行星齿轮箱，输出转矩高达4150kn.m。在这类产品的设计与制造中需要继续解决均载、平衡、密封、润滑、零件材料及热处理及高效率、长寿命、可靠性等一系列设计制造技术问题。（2）向无级变速行星齿轮传动发展。多年来一直需要一种传递大功率、高效率、变速比的传动装置（无级变速），即输入速度是固定的，输出速度是可调的。实现无级变速，对行星齿轮传动来说，就是让行星齿轮传动中三个基本构件都转动并传递功率，这只要在原先行星齿轮传动装置中对原来固定的基本构件附加一个转动，就能使输出转速有所增减而成为行星齿轮无级变速器。现已制成能传递2000psi以上的无级变速齿轮箱。实现无级变速就是让行星齿轮传动中三个基本构件都转动并传递功率，这只要对原行星结构中固定的构件加一个转动（如采用液压泵及液压马达系统来实现），就成为无级变速器。（3）向复合式行星齿轮传动发展。近几年来，国外蜗杆传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动与行星齿轮组合使用，构成复合式行星齿轮箱。其高速级用前述各种定轴类型传动，低速级用行星齿轮传动，这样可适应相交轴和交错轴间的传动，可实现大传动比和大转矩输出等不同用途，充分利用各类型传动的特点，克服各自的缺点，以适应市场上多样化需求。如制碱工业澄清桶用蜗杆蜗轮行星齿轮减速器，总传动比i=0.125r/min,输出转矩27200n.m。（4）向少齿差行星齿轮传动方向发展。这类传动主要用于大传动比、小功率传动。主要是它外廓尺寸小、重量轻、传动比大，一级可达100115，效率较高，达0.85左右，该机薄弱环节主要是转臂轴承于高速重载，啮合角很大，一齿差时达56左右，故传动中径向载荷为不进行变位切削时的2.8倍。因此，这种传动现阶段只适用于中小功率，国内应用的少齿差渐开线行星齿轮传动功率均为超过50千瓦。转臂轴承性能和承载能力有所提高，则传递功率增大。西德fridocon michel公司生产了齿数差为25的acbar渐开线少齿差行星齿轮减速器，并制定了标准系列。而少齿差传动的效率和强度计算等还有待于进一步研究。（5）制造技术的发展方向。采用新型优质钢材，经热处理获得高硬齿面（内齿轮离子渗碳，外齿轮渗碳淬火），精密加工以获得高齿轮精度及低粗糙度（内齿轮精插齿达5-6级精度，外齿轮经磨齿达5级精度，粗糙度ra0.2-0.4m），从而提高承载能力，保证可靠性和使用寿命。111.3 行星齿轮传动的特点 高速比和高效率单级传动，就能达到1：87的减速比，效率在90以上，如果采用多级传动，减速比更大。 结构紧凑体积小由于采用了行星传动原理，输入轴输出轴在同一轴心线上，使其机型获得尽可能小的尺寸。 运转平稳噪声低摆线针齿啮合齿数较多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理，使振动和嗓声限制在最小程度。 使用可靠、寿命长因主要零件采用高碳铬钢材料，经淬火处理（hrc5862）获得高强度，并且，部分传动接触采用了滚动摩擦，所以经久耐用寿命长。设计合理，维修方便，容易分解安装。131.4 本设计课题简介摆线针轮减速器是采用khv少齿差一式传动原理及摆线针齿啮合的新颖传动机械。在输入轴上装有一个错位180度的双偏心套，在偏心套上装有两个滚柱轴承，形成h机构，两个摆线轮的中心孔即为信心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿壳上一组环行排列的针齿销相啮哈，以组成少齿差内啮合减速机构，（为了减少摩擦，在速比小的减速机中，针齿销上带有针齿套）。 当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廊曲线的特点及其受针齿壳上针齿销限制之故，摆线轮的运动成为即有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿差从而得到减速，再借助w输出机构，将摆线轮的低速自转动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。 本次设计的是对一种带机架的立式摆线针轮减速机进行分析研究。在此基础上试以现代反求设计方法为指导进行设计，其输入功率p=3kw，传动比59，输出转矩1560nm。2 摆线针轮减速器传动理论与设计方法2.1 摆线针轮减速器的传动原理与结构特点2.1.1 摆线针轮行星传动的传动原理图所示为摆线针轮行星传动示意图。其中为针轮，为摆线行星轮，h为系杆，v为输出轴。运动由系杆h输入，通过w机构由v轴输出。同渐开线一齿差行星传动一样，摆线针轮传动也是一种khv型一齿差行星传动。两者的区别在于：摆线针轮传动中，行星轮的齿廓曲线不是渐开线，而是变态摆线，中心内齿采用了针齿，以称针轮，摆线针轮传动因此而得名。同渐开线少齿差行星传动一样，其传动比为 (1).图1 摆线针轮减速器原理图fig 1 cycloidal pin wheel speed reducer principle diagram由于1，故，“”表示输出与输入转向相反，即利用摆线针轮行星传动可获得大传动比。2.1.2 摆线针轮减速器的结构特点 它主要由四部分组成：（1） 行星架h，又称转臂，由输入轴10和偏心轮9组成，偏心轮在两个偏心方向互成。（2） 行星轮c，即摆线轮6，其齿廓通常为短幅外摆线的内侧等距曲线. 为使输入轴达到静平衡和提高承载能力,通采用两个相同的奇数齿摆线轮,装在双偏心套上,两位置错开,摆线轮和偏心套之间装有滚动轴承,称为转臂轴承,通常采用无外座圈的滚子轴承,而以摆线轮的内表面直接作为滚道。近几年来,优化设计的结构常将偏心套与轴承做成一个整体,称为整体式双偏心轴承。(3) 中心轮b,又称针轮,由针齿壳3上沿针齿中心圆圆周上均布一组针齿销5(通常针齿销上还装有针套7)组成。(4)输出机构w, 与渐开线少齿差行星齿轮传动一样,通常采用销轴式输出机构。图2 摆线针轮减速器基本结构图fig 2 cycloidal pin wheel speed reducer structure diagram1.输出轴 2.机座 3.针齿壳 4.针齿套 5.针齿销 6.摆线轮7.销轴套 8.销轴 9.偏心轮 10.主动轴3 摆线针轮减速器的设计计算此处已删除5.2减速器箱体密封减速器箱体密封包括轴承座端面与轴承端盖之间的密封和减速器剖分面的密封两方面：（1）轴承座端面与轴承端盖之间的密封，对于凸缘式端盖采用垫片的形式进行密封，此处的垫片还可以起到调整轴系轴向位置的作用；对于嵌入式端盖，多采用o型密封圈进行密封。必要时可在密封表面涂密封胶以增强密封效果。（2）减速器剖分面的密封处，联接凸缘应有足够的厚度，联接表面应精铇，表面粗糙度应不大于6.3，密封要求高的表面要经过刮研，为了提高密封性，在机座凸缘上常铣出回油沟，凸缘联接螺栓之间的距离不宜太大，不大于100150mm，并尽量均匀布置，以保证剖分面处的密封性，在剖分面上不可以使用垫片，必要时可在密封表面涂密封胶以增强密封效果。6 结论摆线针轮传动同渐开线少齿差行星传动一样，具有减速比大、结构紧凑、体积小、重量轻、效率高等优点，被广泛用于冶金机械、食品工业、军工、矿山等领域。此外，与渐开线少齿差行星传动相比，由于它有近半数的齿同时啮合，因此，它的承载能力更大，使用寿命更长；同时，它无齿顶相碰和齿廓重叠干涉等问题，具有更大的适应性，越来越受世界各国重视。它的主要弱点是工艺复杂，加工成本较高。参考文献1现代传动设计手册编辑委员会.现代传动设计手册（第二版）m.北京：机械工业出版社，2002: 9-112机械设计手册编辑委员会.机械设计手册（3）（新版）m.北京：机械工业出版社，2005： 45-473机械设计手册编辑委员会.机械设计手册（1-2）第三版m.北京：机械工业出版社，2004: 77-824机械设计手册编辑委员会.机械设计实用设计手册m.北京：机械工业出版社，2002： 98-1105吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册，高等教育出版社，2006： 56-896 张广礼等.ug18基础教程m. 北京：清华大学出版社，2003: 112-1137 杨廷栋等. 渐开线齿轮行星传动m. 成都：成都科技大学出版社，1986: 45-528 饶振纲.行星齿轮变速箱的结构参数与传动比计算。江苏机械制造与 自动化，2001 76-779 饶振纲. 行星齿轮变速箱的的设计与研究j。传动技术，1999（2），（3）10颜思健. 渐开线齿轮行星传动的设计与制造m. 北京：机械工业出版社，2002： 134-14411沈继飞.机械设计课程设计课题及指南（上海交通大学机械设计教研室） 北京：高等教育出版社，1990： 113-11612机械设计手册 东北工学院 1990： 234-24513成大仙.机械设计课程设计手册（第1、2、3卷）m.北京：化学工业出版社,2002： 456-54714夏正权. 新型摆线针轮减速器j.实用机械,10(20