基于ansys-workbench-对NGW型周转轮系的应力分析--毕业设计论文.doc

武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文）武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（ 论 文）说明书 论文题目 基于Ansys workbench 对NGW型行星轮系应力分析 学 号 学生姓名 专业班级 指导教师 总评成绩 2014年 5 月 25 日摘 要行星轮系是指只具有一个自由度的轮系。一个原动件即可确定执行件（行星齿轮）的运动，原动件通常为中心轮或系杆；即与行星齿轮直接接触的中心轮或系杆作为原动件带动行星齿轮，一方面绕着行星轮自身轴线O1-O1自转，另一方面又随着构件H（即系杆）绕一固定轴线O-O（中心轮轴线）回转。行星轮系和差动轮系统称为周转轮系（一个周转轮系由三类构件组成1.一个系杆。2.一个或几个行星轮。3.一个或几个与行星轮相啮合的中心轮。）。 行星轮系中，两个中心轮有一个固定；差动轮系中，两个中心轮都可以动(即F=2)。其特点是具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、传递功率范围及传动范围大、运行噪声小、效率高及寿命长等优点。主要运用在国防、冶金、起重运输、矿山、化工、轻纺、建筑工业等部门的机械设备中。本文主要内容是基于NGW型行星减速器中，齿轮间接触时产生的受力情况，并用Proe进行三维建模，然后在Ansys workbench 中进行应力分析，最后观察受力云图，找出最大应力部位，并且根据解算数据与材料的疲劳强度相对比，从而达到验算校核的目的。本文还简单的介绍了在NGW型减速器中，几个基本要素的简略设计过程，讲述了齿轮的大小，模数，材料的确定，还有轴的大小，轴承的选取以及键的选取。包括底盘，箱体等设计过程。最后为验证设计的合理与否，在电脑上完成了对该减速器的装配等任务，确定了该减速器能否顺利完成，是否存在严重的设计缺陷等问题。以上包括了一个NGW型减速器的基本设计思路和过程，其中仍存在细节缺陷，仅为同类产品提供一个简单的参考作用，也为NGW型减速器的设计提供了一个基础。关键词：NGW型行星轮系;应力分析IIAbstractPlanetary gear train refers to having only one degree of freedom gear train. Adriver can determine the actuator (planetary) movement, driver is usually the center wheel or tied; that is in direct contact with the planet gear center wheel ortied as a driving member drives the planetary gear, a planetary wheel itselfaround the axis of rotation of the O1-O1, on the other hand, along with the component H (or tied) rotation about a fixed axis (O-O axis rotary center wheel).Planetary gear train and a differential gear system called epicyclic gear trains (anepicyclic gear train is composed of three types of component 1 a tie. The 2 one or several planetary wheel. Center wheel 3 or a few and the planetary wheel meshed.).Planetary gear train, two center wheel has a fixed; differential gear train, the twocenter wheel can be moved (i.e. F=2).It has the features of compact structure, small volume, small mass, large bearing capacity, high, range of power and transmission range transfer operation low noise, high efficiency and long service life etc. Mainly used in machinery,metallurgy, national defense, mine hoisting and transportation, chemical, textile,building industry and other departments of the.The main content of this paper is based on the NGW type planetary gear reducer, the force generating gear contact, and 3D modeling with Proe, then thestress analysis in Ansys workbench, the stress nephogram observation, find the maximum stress position, and according to the solution arithmetic according tofatigue strength and material contrast, in order to achieve the purpose ofchecking check.This paper also introduces the NGW type reducer, simple design process of a few basic elements, tells the story of the gear size, modulus, determination of the material, and the size of shaft, bearing selection and key selection. Includes a chassis, body design process.IIIFinally, to verify the rationality of the design, completed in the computer of the reducer assembly task, the speed reducer can be successfuly completed, the existence of serious design problem.These include the basic design idea and process of a NGW type reducer, of which there are still details of defects, only provide a simple reference for similar products, but also provides a basis for the design of NGW type reducer.Keyword :The NGW type planetary gear train ;Stress analysis IV前言1一国内外研究状况和应用前景3第一章 传动方案的确定51.1 设计任务51.2 行星机构类型的选择6第二章 齿轮的设计计算82.1 配齿计算82.1.1 确定各齿轮的齿数82.2 齿轮应力分析11第三章 轴的的设计计算193.1 行星轴的设计193.2 转轴的设计20第四章 行星架、箱体和底盘的设计234.1 行星架的设计234.2 箱体的设计294.3 底盘的设计33第五章 装配体生成35第六章 小结与展望39参考文献40致谢42前言本课题是通过对行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对其齿轮接触部位进行应力分析，验算疲劳强度，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价提供参考和理论依据。通过本次论文，要能弄懂该减速器的传动原理，以及相关制图，分析软件的运用，打到对所学知识的复习和巩固，从而在以后的工作中能解决类似的问题。齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。是传动装置中的重要组成部分，机器工作性能的好坏很大程度上取决于传动装置的优劣。因此，不断提高传动装置的设计和制造水平具有极其重要的意义。齿轮传动是最常采用的一种传动形式，其主要特点有：(1)效率高：在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高；(2)结构紧凑：在同样的使用条件下，齿轮传动所占用的空间一般较小；(3)工作寿命长：设计合理、维护良好的齿轮传动，其使用寿命可长达二十年；(4)传动比稳定：常用的渐开线圆柱齿轮满足定比传动条件，且具有可分性。由于具备了上述特点，因此齿轮传动被广泛应用。在齿轮传动中，当一系列互相啮合的齿轮把原动机的转速和扭矩传递给执行机构时，这种齿轮传动系统就称为轮系。当轮系中至少有一个齿轮轴线绕其它定轴齿轮的轴线回转，且机构的自由度为1，则轮系为行星轮系，即行星齿轮传动。其主要特点为：(1)体积小、重量轻：在承受相同载荷条件下，行星齿轮传动的外廓尺寸和重量通常仅为定轴齿轮传动的1/21/6；(2)传动效率高：行星齿轮传动的效率可高达99.4%；(3)工作可靠：行星齿轮传动平稳，抗冲击和振动能力强。NGW型行星齿轮传动被广泛应用于各种机械传动系统中。例如，在航空发动机和直升机主传动系统中，由于要求其体积小、重量轻、结构紧凑和传动效率高，因此NGW型行星齿轮传动是主要的传动形式。随着现代工业的高速发展，齿轮减速器的功能结构日趋复杂，新减速器的更新换代周期不断缩短，其设计在整个生命周期中占据越来越重要的地位。在新减速器开发中，虽然设计本身的费用仅占总成本的5%，但是开发费用中的80%取决于设计，因此设计对提高减速器整体的生产率起着举足轻重的作用。齿轮的应力分析对整个机械系统的性能有极大影响, 因此,准确地掌握齿轮传动的力学特性,对于整个系统的优化设计、强度校核、故障诊断与预测试验结果起着很重要的作用。研究系统动态啮合力以及冲击作用下的应力变化,是齿轮系统动力学的重要研究内容。许多学者利用有限元法对齿轮载荷和应力以及冲击响应进行过研究，也有学者利用多体动力学理论对齿轮传动系统动态啮合力进行过研究,虽然这些研究方法对齿轮接触应力、轮齿变形以及啮合刚度的分析是有效的,也可以得出齿轮的啮合力,然而这些方法往往都是基于解析方法和简单的数值仿真,作了大量的简化,不能反映实际的情况,得不到整个啮合过程中的轮系的应力变化。所以说以强大的三维实体造型软件为支撑软件结合国内先进的分析方法，对行星轮系进行设计和应力分析的研究是十分有意义的。本文基于Proe建立了齿轮传动系统啮合接触的应力的仿真模型, 得到了轮齿响应节点的位移、速度和啮合力随时间变化的曲线。进而得到了在不同转速条件下, 齿轮动态传递误差曲线和不同摩擦条件下, 齿轮动态传递误差曲线, 以及不同转速和摩擦条件下的齿轮应力随时间变化的曲线。一国内外研究状况和应用前景世界上一些工业发达的国家，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，在结构化、传动性能、传递功率、转矩和速度等方面均处于领先地位；并出现了一些新型的传动技术，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的机械传动设备中获得了成功的应用。国内对行星齿轮传动比较深入的研究最早开始于20世纪60年代后期，20世纪70年代制定了NGW型渐开线行星齿轮减速器标准系列JB1799-1976。一些专业定点厂已成批生产了NGW型标准系列产品，使用效果很好。已研制成功高速大功率的多种行星齿轮减速器，如列车电站燃气轮机（3000KW）、高速气轮机（500KW）和万立方米制氧透平压缩机（6300KW）的行星齿轮箱。低速大转矩的行星齿轮减速器已成批生产，如矿井提升机的XL-星齿轮减速器（800kW），双滚筒采煤机的行星齿轮减速器（375kW）。世界各先进工业国家，经由工业化、信息时代化，正在进入知识化时代，行星齿轮传动在设计上日趋完善，制造技术不断进步，使行星齿轮传动已达到较高的水平。我国与世界先进水平虽存在明显的差距，但随着改革开放带来设备引进、技术引进，在消化吸收国外先进技术方面取得很大的进步。随着CAD技术的不断研究、开发与广泛应用，对CAD技术提出了越来越高的要求。围绕创新设计能力的提高和网络设计环境的普及，CAD技术正向标准化、集成化、开放性、网络化、并行化和智能化的方向发展。(1)标准化:国际上提出了通用的数据交换规范，使CAD软件建立在这些标准上，以实现系统的开放性、可移植性和可互连性。(2)集成化:现在的企业逐渐从单一白贫AD软件的需求发展成为对CAD、CAPP、CAM、CAE、PDM、MIS甩RP等技术的集成软件的需求，从单一考虑某个软件的功能发展为考虑企业级信息集成系统的整体功能和各个子系统的信息共享。(3)网络化与并行化:网络化是指CAD的公用信息、图形、编码、标零部件等都存贮在服务器的公用数据库中，用户CAD工作站通过网络共享其的数据，进行各自的工作，交换所需要的中间处理数据和最终结果。CAD并化是指产品的方案设计、概念设计、详细设计、分析设计、工艺设计、加工真等各阶段的工作能够在各设计部门同步进行，各部门的设计信息共享，并规定流程实现交流、反馈，同时对各阶段设计中的问题进行修正，保证能在案完成的同时，产品即可加工出来。Proe作为一款老牌的三维绘图软件，拥有很强的建模和装配能力，而且另一款老牌分析软件ansys作为分析软件类的主流支柱，也能与Proe进行合作，二者相互弥补了自身的不足能在本次论文中起到非常好的作用。论文的基本内容：传动方案的确定。传动方案的确定包括传动比的确定和传动类型的确定。设计计算及校核。传动结构的设计计算，都大致包括：选择传动方案、传动零件齿轮的设计计算与校核、轴的设计计算与校核、轴承的选择与寿命计算、键的选择与强度计算、箱体的设等。 在对行星齿轮减速器的结构进行深入分析的基础上，依据给定的减速器设计的主要参数，通过Proe绘图软件建立行星齿轮减速器各零件的三维图，并对此进行装配，然后通过ansys workbench 对齿轮进行应力，疲劳等分析。第一章 传动方案的确定1.1 设计任务设计一个行星齿轮传动减速器原始数据和条件：传动比i=5.5 功率p=120kw 输入转速 N=1000 rpm 中等冲击。 使用寿命 10年。且要求该齿轮传动结构紧凑、外廓尺寸较小。1.1.1 齿轮传动的特点齿轮传动与其它传动比较，具有瞬时传动比恒定、工作可靠、寿命长、效率高、可实现平行轴任意两相交轴和交错轴之间的传动，适应的圆周速度和传动功率范围大，但齿轮传动的制造成本高，低精度齿轮传动时噪声和振动较大，不适宜于两轴间距离较大的传动。齿轮传动是以主动轮的轮齿依次推动从动轮来进行工作的，是是现代机械中应用十分广泛的一种传动形式。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20000kW,输出转矩已达到4500kN。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。（1） 标准化、多品种 目前世界上已有50多个渐开线行星齿轮传动系列设计；而且还演化出多种型式的行星减速器、差速器和行星变速器等多品种的产品。（2） 硬齿面、高精度 行星传动机构中的齿轮广泛采用渗碳和氮化等化学热处理。齿轮制造精度一般均在6级以上。显然，采用硬齿面、高精度有利于进一步提高承载能力，使齿轮尺寸变得更小。（3） 高转速、大功率 行星齿轮传动机构在高速传动中，如在高速汽轮中已获得日益广泛的应用，其传动功率也越来越大。1.2 行星机构类型的选择行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优点。行星齿轮传动的主要特点如下：（1）体积小，质量小，结构紧凑，承载能力大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的（即在承受相同的载荷条件下）。（2）传动效率高。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达0.970，99。（3）传动比较大。可以实现运动的合成分解。只要适当选择行星齿轮传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。（4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。最常见的行星齿轮传动机构是NGW型行星传动机构。行星齿轮传动的型式可按两种方式划分：按齿轮啮合方式不同分有NGW、NW、NN、WW、NGWN和N等类型。按基本结构的组成情况不同有2Z-X、3Z、Z-X-V、Z-X等类型。行星齿轮传动最显著的特点是：在传递动力时它可进行功率分流；同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输入轴与输出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系统的中的减速器、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变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，表1-1列出了常用行星齿轮传动的型式及特点：根据设计要求：连续运转、传动比小、结构紧凑和外廓尺寸较小。根据表1-1中传动类型的工作特点可知，2Z-X(A)型效率高，体积小，机构简单，制造方便。适用于任何工况下的大小功率的传动，且广泛地应用于动力及辅助传动中，工作制度不限。本设计选用2Z-X(A)型行星传动较合理，其传动简图如图1-1所示。 图1-1减速器设计方案（单级NGW2Z-X(A)型行星齿轮传动）41第二章 齿轮的设计计算 2.1 配齿计算2.1.1 确定各齿轮的齿数 根据2Z-X（A）型行星传动的传动比i和按其配齿计算可求的内齿轮b和行星轮c的齿数和。现考虑到行星齿轮传动的外廓尺寸比较小，故选择中心轮a的齿数=20 和行星轮=3. 根据内齿轮 (1) =（5.5-1）*20=90 (2) 取=90 由于外啮合采用角度变位的传动，行星轮C的齿数应按如下公式计算，即 (3) 因为-=70 为偶数，故取齿数修正量为-1 。此时，通过角边位后，既不增大该行星传动的径向尺寸，又可以改善a-c啮合齿轮副的传动性能，故 (4)2.1.2初算中心距和模数1.齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮的材料为20GrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度为5761HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮行星轮（对称载荷）。齿形为渐开线直齿。最终加过为磨齿，精度为6级。内齿圈材料为38GrMoA1A，淡化处理，表面硬度为973HV。试验齿轮的接触疲劳极限试验齿轮的弯曲疲劳极限齿形的终加工为插齿，精度为7级。减速器的名义输出转速由 (5)得 (6) 载荷不均衡系数采用太阳轮浮动的均载机构，取=1.15 。齿轮模数m和中心轮a首先计算太阳轮分度圆直径： (7)式中： u-齿数比为 -使用系数为1.25 -算式系数为768 -综合系数为2太阳轮单个齿传递的转矩 (8)其中 -高速级行星齿轮传动效率，取 -齿宽系数暂取0.5 -1450Mpa代入 (9) 模数 (10)取 则中心距 (11) 取 齿宽 (12) 取 并根据 分度圆直径 齿顶高 齿根高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 算出齿轮的几项基本参数，如下图所示：附 表格（1） 2.2 齿轮应力分析1.本次分析运用Proe创建参数化齿轮，然后运用ansys workbench 做应力分析。Proe集复杂曲面三维造型、产品装配等功能于一体，它以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，本次将直接调用proe齿轮库数据，在对其做数据参数调整，达到自己需要的齿轮要求 图(2)proe齿轮模型修改分别输入之后，产生所需要的齿轮。ansys workbench 基于比较成熟的有限分析软件ansys的基础上研发的，作为新一代多物理场协同CAE仿真环境，多模块集成便于设计人员随时进入不通功能模块进行双向参数互动调用，为产品提供非常便捷的系统级解决方案，利用proe与ansys workbench的无缝结合，似的模型参数能够顺利的进入分许单元中，充分的证明了本次分析结果更加可靠。将本次齿轮输入ansys workbench中如下图所示 图（3）输入齿轮之后的界面2.2.1 太阳轮分析过程及参数设定在分析过程中，我们需要了解转矩、材料、泊松比、等几项基本数据，本次分析对象为太阳轮，分析过程如下。1.确定计算载荷名义转矩 (13)名义圆周力 (14)材料的选择 材料为20CrMnTi 弹性模量: 207Gpa 泊松比: 0.25 密度：7800 太阳轮齿根弯曲疲劳极限 开始设置材料系数，如下图所示：图（4）材料选择界面设置完成之后添加载荷，载荷为齿面圆周力9422.25 N 方向如下图设置图（5）在齿面上加载力设置好载荷后进行约束设置，由于计算齿面压力分析，所以我们选择固定内齿壁，设置如下图图（6）加载固定在设置完成约束，载荷，材料之后便对模型进行网格划分，求解的计算，完成之后如下图所示图（7）分析完成后生成应力云图根据应力云图可以很直观的发现，齿根是在接触过程中应力强度最高的地方，所以我们需要验该材料能否应对齿根的强度需求，通过计算可以很直观的看到 图（8）分析结果我们可以解算出齿根强度最大为 103.47Mpa 与之前我们所选用材料的疲劳强度极限 485Mpa 相比依然处于安全范围内的，所以该材料是可以满足太阳轮强度需求的。由于大齿轮分析过程与太阳轮一样，从略。2.2.2 内齿轮分析过程及参数设定内齿轮材料为38CrMoAl 试验齿轮的弯曲疲劳极限 我们按照跟太阳轮相似的方式，设置完成后将模型导入ansys workbench 如下图所示图（9）内齿轮输入软件上图为程序正在解算中 解算结果如下图所示 图（10）分析结果可以看出齿根最大强度为47.092Mpa 与材料的最大齿根疲劳强度 370Mpa 相距很远，所以该材料能满足内齿轮的需求第三章 轴的的设计计算3.1 行星轴的设计1. 初算轴的最小直径在相对运动中，每个行星轮轴承受稳定载荷，当行星轮相对与行星架对策布置时，载荷则作用在轴跨距的中间。取行星轮与行星架之间的间隙 危险截面内的弯矩 (15)行星轴采用40Cr钢，调质，考虑到可能的冲击振动，取安全系数S=2.5 ，则需用弯曲应力为176Mpa 故行星轮轴直径 (16)但是由于需要套用轴承，所以实际尺寸在最后选择轴承的时候确定。选择行星轮轴轴承在行星轮内安装一个轴承，考虑到实际安装效果，以及，故初步选用单列深沟球轴承6306型，其参数为 所以最后可以确定，轴的直径为30mm 如下图所示：图（11）行星轴3.2 转轴的设计3.2.1 输入轴的最小直径初算轴的最小直径 由下式 (17)初步估算轴的最小直径，选取轴材料为40Cr 钢 ，调质处理。根据表格查得取=97 得 但是由于在最小直径处安装法兰，需要加开键槽，所以取 其实际尺寸将在选择轴承时最后确定。选择输入轴轴承根据估算所得直径，轮毂宽及安装情况等条件，轴的结构尺寸可进行草图设计。该轴中间一段对称安装一对深沟球轴承6210 型，其尺寸为所以最后可以确定那个输入轴的直径为50mm如图所示：图（12）输入轴3.2.2 输出轴设计初算轴的最小直径在三个行星轮均匀分布的条件下，轮齿啮合中作用于中心轮上的力是相互的，在输出轴轴端安装膜片盘式联轴器时，则输出轴运转时只承受转矩。则求出输出轴伸出端直径 (18)其实际最终尺寸根据轴承确定。选择输出轴轴承由于输出轴的轴承不承受径向工作载荷（仅承受输出行星架装置的自重），所示轴承输出轴端，轴颈。故按结构要求选用特轻系列单列深沟球轴承6020型，其尺寸考虑到该轴配合轴承尺寸较大，并且要与行星架紧密结合，故采用了4个键做固定作用。如图所示：图（13）输出轴第四章 行星架、箱体和底盘的设计4.1 行星架的设计4.1.1行星架的结构方案转臂是行星齿轮传动中的一个较重要的构件，一个构件合理的转笔应当是外廓尺寸小，质量小，具有足够的强度和刚度，动平衡性好，能保证行星轮间的载荷分布均匀，而且应具有良好的加工和装配工艺。从而，可使行星齿轮传动具有较大的承载能力、较好的传动平稳性以及较小的振动和噪声。由于在转臂上一般安装有3个行星轮的心轴或轴承，故它的结构比较复杂，制造和安装精度要求较高，尤其当转臂作为行星轮传动的输出基本构件时，它所承受的外转矩最大，既承受着输出转矩。目前，较常用的转笔结构有双侧板整体式、双侧板分开式和单侧板式三种类型1. 双侧板整体式转臂在行星轮数 2的2Z-X型传动中，一般采用如图3-16所示的双侧板整体式转臂。由于双侧板整体式转臂的刚性较好，因此，它已获得较广泛的应用。当传动比(如2Z-X(A)的传动比4)较大时，行星轮的轴承一般应安装在行星轮轮缘孔内臂较合理。对于尺寸较小的整体式转臂结构，可以采用整休锻造毛坯来制造，但其切削加工量较大。因此，对于尺寸较大的整体式转臂结构，则可采用铸造和焊接的方法，以获得形状和尺寸较接近于实际转臂的毛坯。但在制造转臂的工艺过程中，应注意消除铸造或焊接的内应力和其他缺陷;否则将会影响到转臂的强度和刚度，而致使其产生较大的变形，从而，影响行星齿轮机构的正常运转。在此，还应该指出的是:在加工转臂时，应尽可能提高转臂x上的行星轮心轴孔（或轴承孔）的位置精度和同轴度 图4-1 双侧板整体式转臂2. 双侧板分开式转臂双侧板分开式转臂(见图4-1)的结构特点是将一块侧板装配到另一块侧板上，故又称之为装配式转臂;其结构较复杂。这主要与行星齿轮传动机构的安装工艺有关。当传动比较小，例如，2Z-X(A)型的传动比4，故在此情况下本设计采用这种结构类型的转臂。4.1.2 行星架制造精度由于在转臂x上支承和安装着3个行星轮的心轴，因此，转臂x的制造精度对行星齿轮传动的工作性能、运动的平稳性和行星轮间载荷分布的均匀性等都有较大的影响。在制定其技术条件时，应合理地提出精度要求，且严格地控制其形位偏差和孔距公差等。1. 中心距极限偏差在行星齿轮传动中，转臂x上各行星轮轴孔与转臂轴线的中心距偏差的大小和方向，可能增加行星轮的孔距相对误差和转臂x的偏心量，且引起行星轮产生径向位移;从而影响到行星轮的均载效果。所以，在行星齿轮传动设计时，应严格地控制中心距极限偏差值。要求各中心距的偏差大小相等、方向相同;一般应控制中心距极限偏差=0.010.02mm的范围内。该中心距极限偏差之值应根据巾心距值，按齿轮精度等级按照精度等级齿轮副的中心距a18305080120180250315IT8IT916.52619.53123372743.531.5503657.540.56544.570表4-1选取。 表4-1 中心距极限偏差 2. 各行星轮轴孔的孔距相对偏差由于各行星轮轴孔的孔距相对偏差对行星轮间载荷分布的均匀性影响很大，故必须严格控制值的大小。而值主要取决于各轴孔的分度误差，即取决于机床和工艺装备的精度。一般，值可按下式计算，即括号中的数值，高速行星齿轮传动取小值，一般中低速行星传动取较大值。3. 转臂x的偏心误差转臂x的偏心误差，推荐值不大于相邻行星轮轴孔的孔距相对偏差的1/2，即4. 各行星轮轴孔平行度公差各行星轮轴孔对转臂x轴线的平行度公差和可按相应的齿轮接触精度要求确定，即和是控制齿轮副接触精度的公差，其值可按下式计算，即=式中和在全齿宽上方向和方向的轴线平行度公差，；按GB/T100951988选取。 转臂x上两臂轴孔对称线(支点)间的距离。 齿轮宽度。5. 平衡性要求为了保证行星齿轮传动运转的平稳性，对中、低速行星传动的转臂x应进行静平衡;一般，许用不平衡力矩可按表4-2选取。对于高速行星传动，其转臂x应在其.上全部零件装配完成后进行该部件的动平衡。表4-2转臂x许用不平衡力矩转臂外圆直径 200200300350500许用不平衡力矩/N0.150.250.506. 浮动构件的轴向间隙如前所述，在行星齿轮传动中，上述各基本构件(中心轮a, b以及转臂x)均可以进行浮动，以便使其行星轮间载荷均匀分布。但是，在进行各浮动构件的结构设计时，应注意在每个浮动构件的两端与其相邻零件间需留有一定的轴向间隙，通常，选取轴向间隙=0.51.5mm，否则，使相邻两零件接触后，不仅会影响浮动和均载效果，而且还会导致摩擦发热和产生噪声。轴向间隙的大小通常是通过控制有关零件轴向尺寸的制造偏差和装配时固定有关零件的轴向位置或修配有关零件的端面来实现。对于小尺寸、小规格的行星齿轮传动其轴向间隙可取小值，对于较大尺寸、大规格的行星传动其轴向间隙可取较大值。行星架结构如下图所示图（14）行星架其大圆设置尺寸为160mm 中心孔根据输出轴轴承大小设定为100mm 然后为配合输出轴键，配有4个缺口，其周围分布3个小孔，根据3个行星轮的位置分布确定行星轴的位置，作最后确定，由于要保持载荷的均匀分布，故该孔也是采用分布方式，均匀分布在周围，最后为美观以及节省材料的原则，配合3个圆切除多余材料。4.2 箱体的设计机体是上述各基本构件的安装基础，也是行星齿轮传动中的重要组成部分。在进行机体的结构设计时，要根据制造工艺、安装工艺和使用维护及经济性等条件来决定其具体的结构型式。对于单件生产和要求质量较轻的非标准行星齿轮传动，一般采用焊接机体。对于中、小规格的机体在进行大批量的生产时，通常采用铸造机体。按照行星传动的安装型式的不同。可将机休分为卧式、立式和法兰式(见图4-4 )。按其结构的不同，又可将机体分为整体式和剖分式。图4-4 机体结构形式图4-4(a)所示为卧式整体铸造机体，其特点是结构简单、紧凑，能有效地吸收振动和噪声，还具有良好的耐腐蚀性。通常多用于专用的行星齿轮传动中，且有一定的生产批量。铸造机体应尽量避免壁厚突变，应设法减少壁厚差，以免产生疏松和缩孔等铸造缺陷。图4-4b)所示为轴向剖分式机体结构，通常用于大规格的、单件生产的行星齿轮传动中；它可以铸造，也可以焊接。采用轴向剖分式机体的显著优点是安装和维修较方便，便于进行调试和测量。图4-4(c所示为立式法兰式机体结构，它可适用于与立式电动机相组合的场合。成批量生产时可以铸造；单件生产时可以焊接。铸造机体的一般材料为灰铸铁，如HT150和HT200等；若机体承受较大的载荷，且有振动和冲击的作用可用铸钢，如ZG45和ZG55等。为了减小质量，机体也可以采用铝合金来铸造，如ZL101和ZL102等。本次箱体的设计过程主要根据底盘，内齿轮，轴系等参数，对箱体的长宽高进行定位，而且为配合与底盘螺孔，需要在其周围予以定位，其三视图如下所示：图（15）箱盖三视图图（16）箱盖具体参数其三维图如下：图（17）箱盖三维图4.3 底盘的设计由于底盘需要与箱体，内齿轮接触，并且起到固定的作用，所以我在底盘上设置了两排螺孔，专门与箱体和内齿轮相配合，他们分别位于和两层圆圈上，专门配给螺钉起固定作用，其三视图及尺寸如下：图（18）底盘三视图 主要尺寸如下：图（19）底盘尺寸 其三维图如下所示：图（20）底盘三维图第五章 装配体生成产品都是由若干个零件和部件组成的。按照规定的技术要求，将若干个零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品的劳动过程，称为装配。前者称为部件装配，后者称为总装配。它一般包括装配、调整、检验和试验、涂装、包装等工作。从单个零件开始，按照设计步骤进行装配，这也是对实际生产的一种校核，在前几章中，我列出了几个大部件的设计校核过程，最后将是将所有零件进行装配的过程。在下面我将列出最后的装配体三视图以及装配体的三维图.装配体三视图如下：图（22）装配体三视图图（23）俯视图图（24）正视图以下是三维图，第一张是带外壳的，第二章是内部的图（24）完成后效果图图（25）内部成型图图（26）图（27）第六章 小结与展望 通过对行星齿轮的设计过程的熟悉，与传统的减速器的设计有很大的不同，计算方式不一样、安装方式不一样、要求精度不一样等。行星轮系减速器较普通齿轮减速器具有体积小、重量轻、效率高及传递功率范围大等优点。行星齿轮减速器的类型很多，本设计主要通过对ZXA型的进行系列设计的。计算主要参数，确定主要零件的各部位的尺寸。通过对每个零件的建模再进行组装。通过对行星齿轮减速器的设计，基本熟悉设计的一般流程。理解行星减速器的工作原理。对于传递转矩要求高的行星齿轮减速器，行星齿轮中应当安装滑动轴承，输入轴应尽量避免采用齿轮轴的形式。行星齿轮的安装较为复杂。在设计中，同时由于本人能力和经验有限，在设计过程中难免会犯很多错误，也可能有许多不切实