毕业设计（论文）-行星齿轮减速器的CAD系统设计.doc

毕业设计行星齿轮减速器的CAD系统设计 学生姓名： 学号： 系 部： 机械工程系 专 业： 机械电子工程 指导教师： 二零一五 年 五 月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 行星齿轮减速器的CAD系统设计 系部： 机械工程系 专业：机械电子工程 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解行星齿轮减速器的工作原理和设计等方面的方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事工作打好基础。2主要内容（1）收集资料行星齿轮减速器的结构方案和传动系统设计。 （2）进行结构分析和设计计算（3）均载机构的设计（4）轴和主要部件的设计计算3主要参考资料 1 孙桓,陈作模. 机械原理M.北京:高等教育出版社,1996. 2 韩翔.基于UG的2K-H行星减速器计算机辅助设计D.西南交通大学.2004. 3 李占权，李白宁.行星齿轮减速器的设计J. 煤矿机械，2000（11）：24-26.4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1根据资料对行星齿轮减速器的结构分析3月3日3月23日2行星齿轮减速器的总体设计3月24日4月13日3轴和主要部件设计计算4月14日5月4日4构建CAD参数化系统5月5日6月1日5完成毕业论文及答辩工作6月2日6月22日审核人： 年 月 日 行星齿轮减速器的CAD系统设计 摘 要：本课题研究的主要内容是行星齿轮减速器的CAD系统，经过深思熟虑后，选择了其中极具代表性的3Z型行星齿轮。本人电脑系统为XP，以WindowsXP操作系统为支撑平台，采用了软件工程的方法，应用了关系型的数据库，开发了3Z型行星齿轮减速器的CAD系统，并基于Pro/E实现零件和装配图的参数化设计，并实现进行运动仿真。关键词：CAD，pro/e，3Z型行星齿轮减速器，参数化Design of CAD system for planetary reducerAbstract: The main research content of this topic is the CAD system for planetary gear reducer, after carefully considering, we chose three representative z type planetary gear. My computer system is XP, The design is supported by the Windows XP operating system, it adopts the method of software engineering and applies the relational database to develop 3 z type planetary gear reducer CAD system, it is based on Pro/E to realize parametric design of parts and assembly drawings, after that we will realize the motion simulation.Keywords: CAD，Pro/e，3 z type planetary gear reducer，A parameterized目录1 绪论11.1 选题11.2 课题研究的背景与意义11.3 行星齿轮减速器研究现状及发展动态31.4 CAD技术的历史与现状41.5 CAD技术发展41.6 Pro/ENGINEER简介51.7 课题研究的内容和意义61.8 本章小结72 3Z型行星齿轮减速器装置设计82.1 3Z型行星齿轮减速器CAD系统设计方法82.2 结构框架82.3 设计计算82.3.1 配齿计算92.3.2 初步计算齿轮的主要参数102.3.3 啮合参数计算112.3.4 几何尺寸计算132.3.5 装配条件的计算162.3.6 传动效率的计算172.3.7 结构设计182.3.8 齿轮强度验算212.4 作图283 行星齿轮CAD的参数化323.1 Pro/E与VC接口的实现323.2 减速器CAD系统参数化建模的实现333.2.1 在Pro/E环境下建立减速器系统零件库333.2.2 参数变量的检索333.2.3 三维模型的参数化重建333.3 减速器参数化CAD系统应用实例344 结论37参考文献38致谢39附录40III太原工业学院毕业设计1 绪论1.1 选题2014年末，本人收到学校的选题，经过深思熟虑，本人于43个选题中选择了本课题行星齿轮减速器的CAD系统设计，作为一个学渣的本人，43个课题都是难度很高的课题，之所以会选择该课题，其实是因为在大学4年当中，CAD是本人为数不多的，曾经投入精力学习的课程，本人猜想这个课题对本人来说应该并不困难。事实上，本人还是高估了自己。真正开始做毕业设计的时候，本人还是遇到了数不清的困难与麻烦，比如自本人感觉良好的CAD其实已经忘得差不多了，再比如本人还需要面对本人并没有接触过的VB,VC等等。然而，本人依然并不后悔本人选择了这个课题，这个课题固然没有带给本人本人想象中的便利，但本人从中学习到了很多，这个学习不仅仅停留在毕业设计的按时完成，正如一句话说的，本人收获到的，不仅仅是结果，真正让本人回味无穷的，是本人经历的过程。在这次的毕业设计中，本人与高老师，与别的同学一起研究课题，一起奋斗的美好时光，才是本人这次毕业设计收货的最宝贵的财富。1.2 课题研究的背景与意义 海洋拥有数不尽的宝藏，总面积约为陆地面积的2倍，人类若想实现可持续发展，海洋无疑是最正确的唯一的选择。在人类面临着越来越严重的资源与能源窘境，甚至是能源危及的今天，人类于海洋无疑是阿里巴巴于宝藏，世界各国把经济的进一步发展寄托在海洋上，各国都在找寻着那个打开宝藏的咒语，所有人都把合理开发，有序开发海洋资源，利用海洋资源和能源，已经越来越多的国家把开发利用，保护海洋作为了人类可持续发展的基本国策。无数的科学家在此时发挥他们的光和热，他们的研究是人类对海洋资源的认识逐渐的得到了增长，是的全世界掀起了一个开发和保护海洋资源的大热潮，科学家们努力的攻克开发海洋高新技术，世界经济发展有各种各样的经济侧重点，不可否认，海洋正在成为未来世界经济的反战的重要增长点之一。而我国拥有的海岸线长达32000公里，我国还拥有300万平方公里的海洋国土面积，海洋国土面积约为陆地国土面积的1/3，在已开发出的资源中，已知240亿吨的石油储量，更蕴藏着数之不清的丰富资源，因此，在将来合理开发，有效保护我国的巨大的丰富的海洋资源，是具有极其重要的作用和意义的。在绝大多数的资源来说，海洋母亲还未向本人们揭开她的神秘面纱，人们尚需要长时间的努力来获得本人们理想中的状态，来进行开发任务。然而我国海洋领土中石油储量高达240亿吨，因此，开发石油是本人国现在最基础的海洋开发任务。在开发开采石油的过程中，不可避免的就会遇到石油储备的问题，在使用大型油罐进行原油储备的时候，不可避免的会出先这样那样的问题，其中最重要的是：油泥的问题。在储运过程中，未经提炼的原油，含2.2的油泥，什么意思呢，打个比方，就是对一个1万立方米的储罐来说吧，给里面灌满原油，待油泥全部沉在底部之后，会有220立方米油泥沉在油罐底部。如果没有及时的进行清理，打扫干净，再次加入原油，让油泥继续累积在一起，日结月累，油泥将形成硬块，若以后再准备检查清洗油罐时，就会面对着极为麻烦的困难，此其一。其二，当油泥日积月累的时候，占据有关的空间逐渐增大，则油罐的有效空间逐渐减小，很有可能会造成进出阀的堵塞，当浮顶罐的浮顶下降到底，却被较厚的油泥层阻断，无法下降，从而浮顶倾斜。产生极大的安全隐患。因此，在建立大型原油储罐时，人们可以，或者说必须增设油泥防止和消除系统，这样，不仅可以增加油罐的储油效率，还会提高油罐的储油安全性，减小清理油罐难度。大型原油储蓄罐的罐底油泥的防止还有消除方法是什么呢？经过本人在网上的资料收集，主要是在罐内增加一个油泥的混合搅拌系统，如同将巨石击碎，化为粉末，油泥的搅拌系统便可以将油泥化为粉末，便于通过管线输出。经过比较与选择，本人最终选择了旋转喷射搅拌器。但是，其喷嘴口径太小，相对于大型储罐的直径而言更是极小的，喷嘴固定是射流束的搅拌范围是有限的，于是，本人经过深思熟虑，决定在旋转喷射器入口处，设置轴流涡轮。原理如下：循环油泵加压给原油加压，从而引起原油流动，进一步带动轴涡轮进行高速的旋转，旋转的涡轮通过主轴，带动结构上完全隔绝的传动箱内的一系列的减速传动是喷嘴缓慢旋转，而且，通过传动箱内有关参数的选择来调节喷嘴旋转的速度，使从喷嘴喷出的射流也随之缓慢旋转，如同一把枪，可以定点扫射，射流可打击到油罐底周向的任意位置的油泥，实现彻底清除油泥，不留死角的功能。由此可见，上文的减速箱，应该便是油泥旋转喷射混合系统中，最为重要的的极为重要的一部分。当涡轮进行高速旋转的时候，带动喷嘴进行低速运动，两者之间自然需要一个可以间接两者的传动比很大的减速器，这便是本人这次的课题。1.3 行星齿轮减速器研究现状及发展动态很多人第一时间想到的就是普通定轴转动，然而，行星齿轮传动却比普通定轴齿轮传动好太多了，行星齿轮传动具有如下优点：质量小，传动比大，体积小等等。当然，这并不是什么色眯眯，这已然被我国的机械工程技术师所看重，并深入研究。因为在各种各类型的行星齿轮传动中均有效地使用了了功率分流性和输入，输出地同轴性以及正当的采用了内啮合，这才使得行星齿轮减速器具备了了上述的那些长处。除了上述所说，行星齿轮传动还有别的有点：打个比方吧，它不但适用于高速，大功率，甚至还可以用于低速且大转矩的机械传动装置上。它可以用作减速，增速和变速传动，还有运动的合成，运动的分解，以及其特殊的应用中，这些功能正是本次论文的目的所在，也正是这些功能，对于现代机械传动发展起着及其重要的作用。因此，行星齿轮传动的用途极为广泛，作用在起重运输和航空航天等各个方面，且都极受好评，获得广泛的应用。与此同时，齿轮，轴，轴承及箱体组成的齿轮减速器在现代机械中亦有广泛的应用，因为它们在原动机与工作机还有与执行机构之间，在其中起到了几多的作用，例如匹配转速和传递转矩的作用。时光如箭，岁月如梭，自20世纪末的20多年，齿轮技术取得了极大地发展，与行星齿轮减速器的有点相似，产品的未来发展总趋势是是追歼趋向小型化，高速化，低噪音，还有高可靠度。在众多的发展之中，最受人注目欢迎的技术有3种，齿面技术，功率分支技术和模块化设计技术。当20世纪80年代时，硬面齿轮技术在国外日趋成长，越发成熟。硬面齿轮技术采纳了了优质合金钢锻件，经过神探淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不允许低于ISO1328-1975的6级。那么在行星齿轮减速器中，功率分支技术待敌是什么，起什么样的作用呢，本人经过资料的查找，得出以下结论：功率分支技术主要是指行星及大功率齿轮箱的功率双份及多分支装置，其核心技术是均载，作用很广，举个例子：比如中心传动的的水泥主减速器。三大技术的发展令人骄傲与喜悦，接下来谈谈模块化设计。模块化设计技术追求高性能和满足用户的多样化大覆盖面需求，尤其对通用和标准减速器更是如此，同时，可以尽量减少零件部件及毛培的品格规格，以便于面对用户的大量需求时，方便快捷的组织生产，最终将零件形成批量，从而降低成本，最终达到了理想的效益。当然，行星齿轮减速器并不是只有这三大技术，其他技术的发展亦让人心生期待，只是就目前科技水平来说，大部分还只能表现在理论研究上（如强度计算，修行技术，新结构的应用，现代设计措施的运用，新齿形等等）更加完美，更符合实际的情况。行星齿轮技术的发展日新月异，各种类型的技术逐渐为人所用，大大的提高了齿轮类产品的性能价格比，同时，随着带来的，是产品越来越完美，生产成本越来越低。例如，简单的估算，当1000Nm转矩的齿轮装置，20世纪50年代比20世纪80年代质量会重超过10倍有余。不得不赞叹技术的极大变革。随着科技的日新月异，我国在机械，CAD能源等方面的发展令人喜悦，尤其是，我国还在谐波颤动上取得了骄人的成绩。同时，随着国家对高新技术的扶持，随着国家高新技术及信息产业的发展，国家对谐波技术的要求是不是跟高呢？毫无疑问，肯定对大大增加谐波，是谐波的需求更加突出。 一个国家的工业水平，很大一部分是取决于减速器和齿轮的设计制造技术，也正因为此，开拓和发展齿轮技术在我国有极为广阔的前途。1.4 CAD技术的历史与现状CAD，全名Computer Aided Drafting（计算机辅助绘图），顾名思义，是通过计算机及图形设备来帮助设计人员工作，进行机械绘图的软件。那么问题来了，CAD技术到底要有多牛呢？在设计和制造领域来说，CAD的诞生无疑是对该领域的推动。CAD的开发和应用依然可以表现出一个国家的该领域的重要标志。直至现在，随着电脑科技的反战日新月异，性能的提升和价格的降低，CAD已然采用了立体的绘图设计。以往图形只能停留在平面设计缺乏真实感的的缺点，而立体绘图的出现打破了这一限制，使设计师的设计蓝图变得更加更实体化，3D图纸绘制也能表达出2D图纸所无法绘制的曲面，能够充分表达设计师的意图。1.5 CAD技术发展CAD诞生于20世纪60年代，美国著名学府麻省理工学院提出了一个交互式图形学的研究计划，然而，由于当时硬件设施的昂贵，并没有推广和普及.20世纪70年代，美国整个工业界迎来了一个极好的消息，那边是小型计算机的低价格，自此之后，美国工业界渐渐开始广泛的使用这个便便快捷的交互式绘图系统。在逐渐生成CAD产业的着度阿奴四月里，CAD的主要技术特点是自由曲线生成算法和表面造型理论。20世纪80年代，由于PC机的应用和普及，CAD得以迅速的发展，正是从这个年代开始，美国渐渐出现了两家专门从事CAD系统开发的的公司。当时主流的CAD有两家公司，分别是Versacad与Autodesk，前者开发的CAD功能强大，但是由于价格昂贵，无法得到普及，无法得到广泛的应用；而后者恰恰相反，开发的CAD功能虽然有限，但是由于免费拷贝，故得到社会上广泛的认知，同时，由于开放了系统，众人拾柴火焰高，该CAD系统升级迅速。此时，CAD的主要技术特征是实体造型和几何建模方法。这种技术能够表达零件的全部形体信息在技术上是产生了一次突破性的进展。20世纪90年代，CAD技术基础理论主要是参数化造型理论和变量化造型理论，形成了基于特征的尸体建模技术，这种理论的代表，是pro/e。时至今日，人们的认识逐步提升，已经难以对单纯的使用计算机作图满足，这已经不能够称为计算机辅助设计；在人们心中，真正的设计，其实是对整个产品的设计，不仅仅是简单地作图，其中还应该包括产品的构思、功能设计、结构分析，加工制造等。二维工程图设计，只是产品设计中极小的、最基础的一部分。经过几十年的发展，近年来，由于笔记本电脑和家用电脑的普及，电脑的更新日新月异，现在的个人计算机性能提升，已然具有极强的图形处理能力和支持多处理机及并行处理的能力。三维CAD取代二维CAD传统的设计方法是工程师将三维产品在大脑里构思好，通过大脑的几何投影，反应在二维的工程图上。通过现代三维的CAD技术，可建立现代产品设计环境。通过对现代产品设计等技术，充分的应用，进行创新，创造出新的原理与方法，实现创新设计。1.6 Pro/ENGINEER简介Pro/engineer是美国参数技术公司PTC的产品。软件以参数化著称，PTC公司最早提出了参数化的概念，pro/e最早地应用了参数化，参数化的概念改变了当时CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新概念已经成为了当代世界机械CAD灵域的新标准，获得了业界的认可和推广，在世界上，尤其是国内，pro/e在产品设计等方面的领域占据着机器重要的位置。Pro/e是当今世界上应用最为广泛的高档CAD软件之一，他具有极为强大的功能，尤其是全参数化的设计，方便好用。当所有的视图不在通过人的大脑理解来做图，而是改为参数设计后，通过人类手工绘制的图形，所产生的重大失误，譬如零部件之间的相互干涉，零部件之间的无法安装和装配到位等问题，往往不会存在，这是因为采用三维CAD设计出来的产品，是通过数字设计的。甚至通过模拟仿真，可以测试机构能否运动。不但能够测试机构是否可以产生运动，最终，可以得到数字机构的运动动态图，用于交流设计和战士设计的成果，这边是参数化的优势所在。Pro/e系统的最典型的特点是参数化。参数化不仅可以体现在尺寸参数控制模型外，还在尺寸之间建立数学关系式，使他们始终保持相对的大小，位置和约束条件。1.7 课题研究的内容和意义本课题研究的主要内容是为行星齿轮减速器的CAD系统，经过深思收率后，选择了其中极具代表性的3Z型行星齿轮。本人电脑系统为XP，以WindowsXP操作系统为支撑平台，采用了软件工程的方法，应用了关系型的数据库，开发了3Z型行星齿轮减速器的CAD系统，并基于pro/e实现零件和装配图的参数化设计，并实现进行运动仿真。课题的主要内容有以下内容：（1） 设计计算和优化设计在设计之初，本人面对设计手足无措，在指导老师的指导下，通过面向对象的VB编程语言对减速器进行优化设计，按输入的基本参数，系统通过设计分析，首先确定了3Z型行星齿轮减速器的各级传动比。利用pro/e开发3Z型行星齿轮减速器CAD设计系统。（2） 参数化建模 在参数化建模中，建模参数来源于pro/e内部系统中存储的变量，并且和实体同时保存。（3） 装配设计及分析装配，就是通过约束组装成完整部件或产品，通过连接连接装配图中零件间的约束关系。总而言之，即把零件组装成组件，然后将组件组装成成品，将轴系一个又一个的装配，从而减少零件的父子关系。（4） 仿真仿真分为运动仿真和装配仿真。其中运动仿真模拟了实际工作时的传动和运动关系，直观的对运动的干涉进行了检验，生动形象的模拟了装配的过程。通过pro/e实现行星齿轮减速器的CAD系统设计，将行星齿轮减速器进行参数化设计，只要将合理的指定范围内的参数进行输入指令，便可以自动生成要求中的行星齿轮减速器，通过CAD的先进手段，可以大幅度的缩短产品的周期，从而在满足设计要求的前提下，提高产品的设计水平，更为重要的事，使用参数化的CAD模型，可以及时的发现设计中所存在的问题，可以及时为设计人员提供出一份可靠的分析数据，从而保证设计效率。能够及时发现设计中存在的缺陷和潜在的，可能的失败，提前进行改善和修正，从而减少后期修改二付出的昂贵代价，减少设计周期。1.8 本章小结接到课题已经有一段时间了，断断续续地，论文也写完了第一大章。本章中，首先介绍了课题的背景与意义，阐述了行星齿轮减速器的研究现状和发展动态，CAD技术的历史与现状，CAD的发展，pro/e简介，以及概括了课题的内容和意义。经过对课题这么长时间的研究，本人也学习到了很多以前上学没注意到的知识，收获颇丰，在接下来的研究实践当中，本人会依旧兢兢业业，抱着谦虚学习的态度来完成剩下的研究内容。2 3Z型行星齿轮减速器装置设计2.1 3Z型行星齿轮减速器CAD系统设计方法在本次的课题研究中，本人会选择应用VB与pro/e，于WindowsXP系统上，进行设计计算和零件的建模以及参数化，并进行运动仿真和装配仿真。将目标参数化，数字化，用WindowsXP系统的计算机模拟整个产品的开发，可以在计算机中进行制作行星齿轮减速器模型将原本所需耗费的资源（人力物力财力时间）节省下来，还可以提高质量，降低成本，保证产品的快速开发，保证其一次性成功。2.2 结构框架在本课题的理论研究设计阶段，充分研究了CAD技术的情况下，根据3Z型行星齿轮减速器的设计特点，以强度校核为原则，对3Z型行星齿轮减速器进行辅助设计计算。2.3 设计计算根据上述要求：短期间断，传动比大，结构紧凑和外轮廓尺寸较小。据行星齿轮传动设计个传动类型的工作特点可知，3Z型适用于短期间断的工作方式，结构紧凑，传动比大。为了装配方便，结构更加紧凑，适用具有单齿圈行星齿轮的3Z(II)型行星齿轮传动较合理，其传动简图如图1所示。图2.3.1 3Z型行星齿轮减速传动图2.3.2 3Z型行星齿轮CAD系统结构体系2.3.1 配齿计算根据3Z型行星传动的传动比ip值和按其齿轮计算公式可求得内齿轮b，e和行星齿轮c的齿数zb，ze和zc。考虑到该行星齿轮传动的外轮廓尺寸较小，故选择中心轮的齿数za=15和行星齿轮数目np =3。为了使内齿轮b与e的齿数差尽可能小，即应取ze -zb= np。再将za，np和ip值代入公式，则的内齿轮b的齿数Zb为 zb=按以下公式可得内齿轮e的齿数Ze为 ze = zb + np =69+3=72因ze-za=72-15=57为奇数，应按如下公式求得行星轮c的齿数Zc为 zc=（ze-za）-0.5=（72-15）-0.5=28再按传动比验算公式验算其实际的传动比为 ibae=134.4其传动比误差为 =0.003故满足传动比误差的要求，即得该行星齿轮传动实际的传动比为=134.4.最后确定该行星传动各齿的齿数为za=15，zb=69，ze=72和zc=28.另外，也可根据传动比i=134.4查表直接可得上述各轮的齿数。2.3.2 初步计算齿轮的主要参数齿轮材料和热处理的选择：中心轮a和行星轮c均采用20CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度58-62HRC，取 =1400N/mm 和=340N/mm ，中心轮a和行星齿轮c的加工精度6级；内齿轮b和e均采用42CrMo，调质硬度217-259HB，取=780N/mm 和=260N/mm ，内齿轮b和e的加工精度7级。按弯曲强度的初计算公式计算齿轮的模数m为 m=Km现已知Z1=15，=340N/mm 。小齿轮名义转矩T1=9549 =9549=46.68NM；取算式系数Km=12.1；查表取使用系数KA=1.5；取综合系数KF=1.8,；去接触强度计算的行星轮见在和分布不据黁系数KHp=1.2，由公式可得KFp=1+1.5（KHp-1）=1+1.5（1.2-1）=1.3；可查得齿形系数YFa1=2.67；查得齿宽系数d=0.6。则的齿轮模数为 m=2.57（mm）取齿轮模数m=3mm2.3.3 啮合参数计算在三个啮合齿轮副a-c、b-c和e-c中，其标准中心距a为 （mm） （mm） （mm） 由此可见，三个齿轮副的标准中心距不相等，且有。因此，此行星齿轮传动不能满足非变位的同心条件。为了使该行星齿轮既能满足给定的传动比=134.4的要求，又能满足啮合传动的同心条件，即应使各齿轮副的啮合中心距相等，则必须对该3Z(II)型行星传动进行角度变位。 根据各标准中心距之间的关系，取选取其啮合中心距为=66mm作为各齿轮副的中心距值。 已知+=43，-=41和-=44，m=3mm，=66mm及压力角20。，按公式计算该3Z(II)型行星传动角度变位的啮合参数。对各齿轮副的啮合参数计算结果见表1。表1 3Z(II)型行星传动啮合参数计算项目计算公式a-c齿轮副b-c齿轮副e-c齿轮副中心距变动系数=1.5啮合角=变位系数和=齿顶高变动系数=重合度注：1.表内公式的“”号，外啮合取“+”，内啮合取“-” 。 2.表内公式的为齿顶压力角，且有=arcos。确定各齿轮的变位系数。（1）a-c齿轮副 在a-c齿轮副中，由于中心轮a的齿数z=152=34和中心距=64.5mm=0.1176按如下公式可得到行星齿轮c的变位系数 = =0.5377-0.2732=0.2645（2）b-c齿轮副 在b-c齿轮副中，=28=17，=412=34和=61.5mm,-=442=34和mm 。由此可知，该齿轮副的变位目的是为改善啮合性能和修复啮合齿轮副。故其变位方式应采用高度变位，即。则可得内齿轮e的变位系数为0.2645。2.3.4 几何尺寸计算对于该3Z(II)型行星齿轮传动可按下面计算公式进行其几何尺寸的计算。各齿轮副的几何尺寸的计算结果见表2。表2 3Z(II)型行星齿轮传动几何尺寸计算项目计算公式a-c齿轮副b-c齿轮副e-c齿轮副变位系数=0.2732=0.2645=0.2645=2.1022=0.2645=0.2645分度圆直径=45=207=84=207=84=216基圆直径=42.2862=78.9342=78.9342=194.5164=78.9342=202.9736节圆直径=46.0465=85.9535=90.1463=222.1463=84=216齿顶圆直径外啮合52.41391.3608内啮合 - 齿根圆直径外啮合内啮合用插齿刀加工78.087224.712678.087225.0204注：1.表内公式中，为插齿刀的齿顶圆直径；为插齿刀与被加工齿轮之间的中心距。2.表中的径向间径=，其中=7.6（1-） /。关于用插齿刀加工内齿轮，起齿根圆直径的计算。已知模数=3mm，插齿刀齿数=25，齿顶高系数=1.25，变位系数=0（中等磨损程度）。试求被插制内齿轮的齿根圆直径。齿根圆直径按下式计算，即 =+2式中 插齿刀的齿顶圆直径； 插齿刀与被加工内齿轮的中心距。 =325=82.5（mm） 现对内啮合齿轮副b-c和e-c分别计算如下。 （1）b-c内啮合齿轮副（，=69） =0.049683查表得= =加工中心距为 =（mm）按一下公式计算内齿轮b齿根圆直径为 =82.5+271.1063=224.7126mm（填入表2中） (2)e-c内啮合齿轮副（，=72）仿上，= =0.019001查表得=（mm）则得内齿轮e的齿根圆直径为mm（ 填入表2中）2.3.5 装配条件的计算对于所设计的上述行星轮传动应满足如下的装配条件邻接条件 按如下公式验算其邻接条件，即将已知的、和值代入上式，则得91.3608mm,故该3Z(II)行星传动的传动功率可采用如下公式进行计算，即 = 已知和=69/15=4.6其啮合损失系数 和可按如下公式计算，即有 =2.3 =2.3取齿轮的啮合摩擦因数，且将、和代入上式，可得 =2.3 =2.3即有 =0.00488+0.00502=0.0099所以，其传动效率为 =可见，该行星齿轮传动的效率较高，可以满足短期间断工作方式的使用要求。2.3.7 结构设计根据3Z(II)行星传动的工作特点、传递功率的大小和转速的高低等情况，对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮a的结构，因为它的直径d较小，所以，轮a应该采用齿轮轴的结构型式；既将中心轮a与输入轴连成一个整体。且按该行星的输入功率P和转速n的初步估算输入轴的直径，同时进行轴的结构设计。为了便于轴上零件的装拆，通常将轴制成阶梯形。总之，在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工制造。 按公式=112=27mm 按照3-5增大，试取为30mm,带有单键槽的输入轴直径确定为30mm,再过台阶为36mm满足密封元件的孔径要求。轴环用于轴承的轴向定位和固定。可知为45mm,宽度为135mm。根据轴承的选择确定轴肩为52mm， 为38 mm。如附图。输出端根据=112=50mm带有单键槽，与齿轮e同体相连作为输出轴。取为57mm，选择16X10的键槽。如附图所示内齿轮的设计（1）内齿轮b采用紧固螺钉与箱体连接起来，从而可以将其固定。其尺寸如上已算出，图形如附图。（2）内齿轮e采用齿轮轴设计，既将轮e与输出轴连成一个整体。且按该轮的输入功率P和转速n的初步估算输出轴的直径，同时进行轴的结构设计。总之，在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工制造。转臂的设计一个结构合理的转臂x应是外廓尺寸小，质量小，具有足够的强度和刚度，动平衡性好，能保证行星齿轮间的载荷分布均匀，而且具有良好的加工和装配工艺。对于3Z(II)型中的转臂x不承受外力矩的作用，也不是行星传动的输入或输出构件（此时它不是基本构件），故采用双侧板整体式转臂（其侧板两端无凸缘）。 双侧板整体式转臂，可采用连接板将两块侧板连接在一起。整体式转臂的毛皮是采用锻造或焊接的范式得到的，即在其毛坯上已将两侧板与连接板制成一个整体。 转臂x中所需连接板得数目一般应等于行星齿轮数。壁厚为=mm取壁厚为15，其中为实际啮合中心距。沟槽宽度为80mm。外圆直径2=168mm，取外圆直径170mm。如附图所示。转臂X1上各行星齿轮轴孔与转臂轴线的中心极限偏差可按公式计算，先已知高速级的啮合中心距a=66mm，则得0.0323（mm） 取=32.3各行星齿轮轴孔的孔距相对偏差按公式计算，即取0.0300=30转臂X1的偏心误差为孔距相对偏差的，即=15先已知低速级的啮合中心距a=66mm，则得=0.0323（mm） 取=32.3各行星齿轮轴孔的孔距相对偏差按公式计算，即取0.0300=30转臂X1的偏心误差为孔距相对偏差的，即箱体及前后机盖的设计按照行星传动的安装类型的不同，则该行星减速器选用卧式不剖分机体，为整体铸造机体，其特点是结构简单，紧凑，能有效多用于专用的行星齿轮传动中，铸造机体应尽量的避免壁厚突变，应设法减少壁厚差，以免产生疏散等铸造缺陷。材料选为灰铸铁7。如附图所示壁厚机体表面的形状系数 取1与内齿轮直径有关的系数取2.6_作用在机体上的转矩标准件及附件的选用螺钉的选择：大多紧固螺钉选择六角螺钉。吊环的设计参照标准。通气塞的设计参照设计手册自行设计。以及油标的设计根据GB1161-89的长形油标的参数来设计。行星齿轮c采用带有内孔的结构，它的齿宽b应当加大；以便保证该行星齿轮c与中心轮a 的啮合良好，同时还应保证其与内齿轮b和e相啮合。在每个行星轮的内孔中，可以安装两个滚动轴承来支撑着。而行星齿轮轴在安装到转臂x的侧板上之后，还采用了矩形截面的弹性挡圈来进行轴向固定。由于该3Z型行星传动的转臂x不承受外力矩，也不是行星传动的输入或输出构件；而且还具有个行星轮。因此，其转臂x采用了双侧板整体式的结构型式。该转臂x可以采用两个向心球轴承支承在中心轮a的轴上。转臂x上各行星轮轴孔与转臂轴线的中心距极限偏差可按如下公式计算。现已知啮合中心距mm，则得 （mm）取各行星轮轴孔的孔距先对偏差可按以下公式计算，即取=0.030mm=30m转臂x的偏心误差约为孔距相对偏差的1/2,即 =15m在对所设计的行星齿轮传动进行了其啮合参数和几何尺寸计算，验算其装配条件，且进行了结构设计之后，便可以绘制该行星齿轮传动结构图（或装配图）。2.3.8 齿轮强度验算由于3Z(II)型行星齿轮齿轮传动具有短期间间断的工作特点，且具有结构紧凑、外轮廓尺寸较小和传动比大的特点。针对其工作特点，只需按其齿根弯曲应力的强度条件公式进行校核计算，即 首先按以下公式计算齿轮的齿根应力，即 其中，齿根应力的基本值可按以下公式计算，即 =许用齿根应力可按以下公式计算，即 = 现将该3Z(II)行星传动按照三个齿轮副a-c、b-c和e-c分别验算如下。a-c齿轮副 名义切向力。中心轮a的切向力=可按如下公式计算；已知Nm,和mm。则得 （N）有关系数。a使用系数 。使用系数按中等冲击查表得=1.5b.动载荷系数。先按下式计算轮a相对于转臂x的速度，即 其中 （m/s）所以 （m/s）已知中心轮a和行星齿轮c的精度为6级，即精度系数C=6；再按下公式计算动载荷系数，即 =式中 B=0.25= A=50+56则得 = 中心轮a和行星轮c的动载荷系数=1.06c.齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数可按下式计算，即 =1+查表得 =查表得，代入上式，则得 =1+（1.3-1）1=1.3d.齿间载荷分配系数。齿间载荷分配系数查表得 =1.1e.行星轮间载荷分配系数。行星轮间载荷分配系数按下式计算即 =1+1.5已取，则得 =1+1.5=1.3f.齿形系数。齿形系数查得。 g.应力修正系数。应力修正系数查得 h.重合度系数 。重合度系数可按下式计算，即 =0.25+i.螺旋角系数。螺旋角系数查得 =1因行星轮c不仅与中心论a啮合，且同时与内齿轮b和e相啮合，故取齿宽b=60mm。计算齿根弯曲应力。按下式计算齿根弯曲应力，即 =（N/mm2） （N/mm2）取弯曲应力=110N/mm2计算许用齿根应力按以下公式计算许用齿根应力，即 =已知齿根弯曲疲劳极限=340 N/mm2由查表得最小安全系数。式中各系数、和取值如下。应力系数，按所给定的区域图取时，取=2。 寿命系数由下式计算，即 =式中应力循环次数由表相应公式计算，且可按照每年工作300天，每天工作16小时，即 =6060=1.06则得 =0.89齿根圆角敏感系数查得=1。先对齿根表面状况系数按表中对应公式计算，即 =1.674-0.529取齿根表面微观不平度=12.5m，代入上式得 =1.674-0.529=0.98尺寸系数按表中相对应公式计算，即 =1.05-0.01=1.05-0.01=1.02代入下公式可得许用齿根应力为 =378（N/mm2）因齿根应力=110 N/mm2小于许用齿根应力=378 N/mm2，即。所以，a-c齿轮副满足齿根弯曲强度条件。b-c齿轮副 在内啮合齿轮副b-c中只需要校核内齿轮b的齿根弯曲强度，即仍按公式计算其齿根弯曲应力及按公式计算许用齿根应力。已知，=260 N/mm2。a使用系数 。使用系数按中等冲击查表得=1.11b.动载荷系数。先按下式计算轮a相对于转臂x的速度，即 其中 （m/s）所以 （m/s）已知中心轮a和行星齿轮c的精度为6级，即精度系数C=6；再按下公式计算动载荷系数，即 =式中 B=0.25= A=50+56则得 = 中心轮a和行星轮c的动载荷系数=1.26c.齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数可按下式计算，即 =1+查表得 =查表得，代入上式，则得 =1+（1.3-1）1=1.3d.齿间载荷分配系数。齿间载荷分配系数查表得 =1.1e.行星轮间载荷分配系数。行星轮间载荷分配系数按下式计算即 =1+1.5已取，则得 =1+1.5=1f.齿形系数。齿形系数查得。 g.应力修正系数。应力修正系数查得 h.重合度系数 。重合度系数可按下式计算，即 =0.25+i.螺旋角系数。螺旋角系数查得 =1通过查表或采用相应公式计算，可得到取值与外啮合不同的系数为,，=2.65，,=1.03和。代入上式则得 =（N/mm2）取 N/mm2 （N/mm2）可见，故b-c齿轮副满足齿根弯曲强度条件。e-c齿轮副 仿上，e-c齿轮副只需要校核内齿轮e的齿根弯曲强度，即仍按以上公式计算和。仿上，与内齿轮b不同的系数为和=0.68。代入上式，则得 =98（N/mm2）因 N/mm2取 N/mm2 （N/mm2）可见，故e-c齿轮副满足弯曲强度条件。2.4 作图 下图为CAD图纸图2.4.1 齿轮A 图2.4.2 齿轮E图2.4.3 后端盖图2.4.4 前端盖图2.4.5 箱体图2.4.6 转臂图2.4.7 装配图3 行星齿轮CAD的参数化3.1 Pro/E与VC接口的实现 系统应用VC设计应用程序的人机交互界面,利用Pro/E的二次开发包Pro/TOOLKIT提供的函数,编写C语言代码,开发出基于Pro/E的减速器三维参数化CAD系统。系统实现的关键是实现Pro/E与VC的无缝连接: (1) 在VisualC+集成环