WJ032-02-小型行星齿轮加速器设计【三维】原创设计
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本科毕业设计 外文文献及译文 院 （部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 1 外文文献 : 2011) 16:86 89 011 . H. Y. K. . of a is he a a s 25 it an to A is of of a is a To of of we an of is a is to in In an we in up a at we in on on 2 of a we a no or on of a a 1). a of is or of is on on of As 2, is on on is by a DC a of a is an of of s of an to We in on 2 on he of is of in of a in a is a of a is of of a 5 5, 2011 S. *) 271. K. . o. . in at 67 29, 2011 87 of a of is of of be by be it up an 2a, of = 0.3 m = m, is is of of as 3. is m, if it is .1 is a is a is to a is by a I A a is By nd rd is 文文献及译文 3 in nd rd is a AN a of an to of a rd 3 to rd st to nd to on rd to a a of m. of is of a To of of by a 3-D by a 3-D 1. 2. 3rd of a b of is by C on 9 of of of 3. 3D fi of a on a a b 8 to s of by .2 m/.2 m/s m of 4, 5, . of of of to .2 m/s. a of .5 s to a 3D” by a 3D by on 5, we of in D () () ( ( ) ( We fi in of by m of of 文文献及译文 4 of an by on on of a 9 of in to be as of at ni is of of i. be in We of on in by 9 on is on on o it be on an be by of of a a to of on on a BS a of by a .2 m/s2 .2 m/s m of of 7, of (2b). in of of is a in on in in no of to a of n to rd a An by a DC a 24-V at a m/s. of m. 4. 5. 6. of 7. in a b c d 8. he is 8. In 文文献及译文 5 a m, 4 he of a on on an a rd a of on an on rd a a we to in a to . , et 2009) of 009, 1. , et 2006) of of to of of 006 . , et 2006) of on of 267 1268 4. , , , et 2006) of of 006 . , , , et 2005) on a of of 005 . , , , et 2008) of of 008, 60 163 8. , , , et 2010) of a of 010, 55 463 9. , , , et 2010) of a of 文文献及译文 6 中文译文 : 人工生命的机器人（ 2011） 16:8689011 . H. Y. K. . 个新的修剪机器人的实验研究进展 在 日本只有一个商业产品。 这台 机螺旋 地 爬上一棵树使用电锯 修剪树枝 。然而，机器的重量（ 25 公斤）和 缓 慢 的 速度阻碍它 成为解决森林危机的 最佳解决方案。一个轻量级的平台是必需的，因为在日本，大部分山脉有陡峭的山坡，一个修剪机器人运输是一项艰巨的任务。以提前修剪机器人的艺术状态，我们 提出 一 个创新的修剪机器人 对于外面大多数的树都能高效工作 。 它的 轮 系 机构的设计 是为了适应于 混合爬山，即，机器人能够开关之间的直线和螺旋 爬 升。该方法保证了 机器人的 轻量化和高爬的速度特征在早期的出版物，我们介绍了基本的设计概念和描述的原型实验机器人了。此外，混合爬山法已经证明，该修剪机器人可以 高速的 爬上 爬 下 大 树。在这里，我们报告我们开发机器人的进展，专注于直爬， 善于 不平坦的表面上的 工作 ，和修剪。 2 先进的 修剪机器人随着建设轻修剪的终极目标机器人，我们已经开发了一种新型的爬山法，采用无压或抓机制，而是依靠机器人本身的重量，像 日本传统的伐木工不会爬树的时候（图 1）。该用的一套杆和绳子，这是所谓的 不握不住或抓住树 干 ，而他的质量中心位于树。是的，该可以用自己的重量停留在树上。基于这一新的林业产业的设计概念和要求，修剪机器人 有了很大的发展 。如图 2 所示，该机器人配备了四主动轮。轮 1 和 2 位于上侧 ， 轮 3 和 4 位于下侧。每个轮由直流伺服电机、蜗轮驱动 。 摘要 本文介绍了一个伐木工的发展 像修剪机器人。攀登主要是模仿在日本的登方法。机器人的主要功能包括 对 外面的树 进行修剪工作 ，和一个创新的爬山策略融合 直线和螺旋式攀升 的方式 。这种新颖的设计带来了轻量化和高爬升速度特征的修剪机器人。我们报告我们在发展机器人进展，针对直爬，不平坦的表面上的 工作、 修剪。 关键词 修剪机器人 爬壁机器人 1 引言 日本木材工业已经进入下降的原因 ， 木材价格下降和林业工人老龄化迅速。这导致了森林的破 坏 ，导致在暴雨和山体滑坡的 破坏 山村 地区 。然而，在一个适当的配平状态修剪树 是 值得在上面投资的， 因为其 形成 一个美丽的表面形成年轮。 一个修剪机器人的发展 对 可持续森林管理的创新是很重要的。研究开发 的 修剪机器人 15已经很少见了 。 2011 年 2 月 25 日 机械工程系，丰田民族院校丰田 471知县，日本 电子邮件： 崎 . K. 人与信息系统工程系，岐阜大学，岐阜县，日本 限公司，日本 外文文献及译文 7 雪蛤 业有限公司，岐阜县，日本 这部分工作是在第十六届国际研讨会在人工生命与机器人 项目展现的 ，日本，一月 27日 29日 ， 2011 年。 87 电池 ， 质量中心位于一个错误 的边缘 ，由于摩擦系数不明确、质量中心的位置可能被干扰。 例如，机 器人会倾斜，当它爬上一个不均匀的表面。在图 2a，质心定位参数 H = 和W = ，其中 H 为上轮和下侧面之间的距离轮，和 W 的表面之间的距离躯干和质量中心，如图 3 所示。分析表明机器人当 D 为 ，即使它倾斜约 德。控制器使用一个 构成 ， 配备了无线局域网。该控制器能够通信数据 /命令与个人电脑通过无线局域网。每一轮由速度 制。通过一个高通滤波器的速度反馈输入附加。通过与第二个原型比较，第三原型重量轻，除控制器和电池。同时，控制器和电源分布在外部的第二个原型。第三原型也配备一个无 线局域网和电锯。虽然的电锯细节在这里省略了，实验表明一个分支使用第三切削原型。 3 实验 三实验进行评估的第三个原型。第一个实验是对其基本性能。第二个实验是评价其在不平坦的表面 的 性 能。 第三实验表明机器人是否可以修剪树枝。所有的实验使用替代树在室内进行。替代树直径的是 的摩擦系数 有效的替代树大约是 是小于这一自然的树。收集实验数据 包括 ，该电机电流，机器人的位置和方向，机器人的测定 ， 测量电机电流 。 使用分流电阻。测定位置 的 一个三维位置测量装置（ 数字）。用三维定位测量定位传感 器（ 外文文献及译文 8 图 1。爬树方法使用 图 2。第三修剪机器人原型。照片图像。 B 像 还原机制具有非回驾驶性能。每个车轮的转向角度也由直流驱动 ,伺服电机和蜗轮减速机构。 在分析的基础上， 79 质量中心位于外树与控制器的重量 。 图 3。对一棵树的修剪机器人三维图。侧视图 。 俯视图 本性能 直爬实验进行评估 ， 机器人的基本性能。这四个预期的速度轮子是由梯形的简介。加速度 / 速度为 /秒 ， 车轮半径 ， 。 实验结 果显示在图。 4， 5，和 6。图 4 显示了机器人的速度。各自的速度从旋转编码器的值计算出轮。机器人能爬在 /秒。虽然有一个约 于控制法启动延迟，这是一个问题。图 5 显示移动的距离。 它 的 实现 是由一个三维位置测量设备，和移动的距离每轮计算 从价值上的旋转编码器。在图 5 中，我们发现三种类型的错误：在距离误差的感动每一轮的三维位置测量之间装置（ 间的误差；轮 1（或 3）和 2（或轮 4）（ 轮 1 和轮3 之间的误差（误差之间的 2 和 4 轮轮）（ 我们考虑了两这些错误的可能原因。第一个是差异在每一轮的变形。移 动的距离按 的半径为每个车轮 的每一圈 。车轮是由聚氨酯 合成的 管 ， 它是作用在它变形的力。 它的 变形量的大小取决于力。从理论上分析， 79级在第三原型的力量往往是如下。的正常力近质心变得大于在对面的力。因此，填充扶手椅外文文献及译文 9 形 = 认为是，在法国是正常的力的大小第一轮（ （ 以这样解释。我们认为原因是滑移（ 干上的车轮。图 6 显示了电流在轮毂电机，这是由并联测量电阻。理论分析也表明，在下侧切向力大于上面。图 6 倾向于理论分析 ， 不平坦的表面上安全使用的机器人 正常工作 ，它 必须在不平的树是强大的树干。总是会有由增长引起的颠簸一个修剪枝的遗迹。因此，直爬坡实验进行评估颠簸在树干修剪机器人的性 能 。这个实验在一个替代的凹凸进行。采用 料，和大于天然凹凸。在四轮所需的速度是由一个梯形了简介。加速度为 / 速度为 /秒，每 半径的车轮。 实验结果如图 7 所示，其中显示角度 1 的轨迹和 2（参见图 2B）。 2 角旋转对所有病例加方向，指示这个控制箱上升。这意味着，大众走向树中心。质量中心也走向了树当 1 角方向旋转正方向。这意味着减少摩擦力使机器人在树上。然而，在 2 个 轮子的电流和 4 均大于在实验中连续电流。因此，有没有危险的机器人跌倒。此外，这些角度回到原来的方向，即使角度 1 和 2 发生了当一轮了凹凸。这些结果显示了良好 的 性 能。 剪试验 进行实验，发现无论是第三原型可以修剪树枝。一个附加的电锯是由一个 24V 蓄电池直流电机驱动。机器人爬上螺旋的速度在 /秒的直径的树该目标分为 。 图 7。在每一种情况下滚角和俯仰角。一轮 1 过去的凹凸， B 轮 2 通过凹凸， C 轮 3 通过凹凸， D 轮 4 通过凹凸图 8。机器人与修剪修剪试验 ， 实验的场景如图 8 所示。在这个实验中， 树枝被切 断，只留下一个短暂的残这是小于 ，与树干没有受伤。 4 结论 一个伐木工像修剪的发育进程 ， 机器人已经被描述，针对直爬，其在不平坦的表面行为，修剪树枝。的实验表明，直爬第三原型给了一个很好的基本性能。攀爬的结果在不平坦的路面上试验中表现出良好的鲁棒性颠簸，因为真正的树最凸起的小比实验碰撞。此外，修剪试验 还表明第三的原型可以修剪树枝从一棵树。在今后的工作中，我们希望在实际环境中的机器人测试，试着做一些进一步的改进。 外文文献及译文 10 工具书类 1。张军军， 等人 2009 年开发 行道树爬壁机器人 木本 。 2009 促进了 程序， 107 的发展。 2。 ， 等人 2006 年发展了 结构测量 抓树 力 修剪 树，攀爬修剪机器人 木本 （日本）。2006 年开展 程序 与 机器人与机电一体化 会议。 3。 ， 等人 2006 年开发 攀树和修剪机器人木本。执行器布置在臂端 为了 旋转运动（日本）。 促进了 268 4。 , , ， 等人 （ 2006）评 估了 树枝修剪机器人地图构建系统 的绩效 （日本 ） 。 在 2006 年 开展了 程序和机器人机电一体化 会议。 5。 , , ， et 2005） 研究用于机器人的 修剪系统： 发展了 机器人样机 单元 （日本）。 开展了 机器人 2005 日本机械学会与机电一体化 会议。 6。圣隶 工 业。 。 2011 年 5 月可以访问 7。 , , ， 等人 （ 2008）分析与实验新型爬山法。 开展了 2008， 60163 的 议 。 8。 , , ， 等人 （ 2010） 开发 一个用其自身的重量 的 修剪机器人。 促进 455010， 63 行业的发展 9。 , , ，等人（ 2010）开发的一个 利用 自身的重量 的 修剪机器人（日本）。 促进着 古屋 的发展。 附表 1工农医类用） 山东英才学院 毕业设计 (论文 )任务书 题 目 小型 行星齿轮加速器设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班级学号 指导教师签字 王庆 指导教师职称 讲师 指导单位 学院领导签字 日 期 题 目 小型 行星齿轮加速器设计 选题性质 工程设计类 理论研究类 应用研究类 程序软件开发类 设计内容与技术要求 、 成 果形式 本次设计的主要内容及技术要求： 1、行星齿轮加速器的设计原理及工作方法； 2、传动系统方案设计 （ 1）对传动系统的要求 ； （ 2）拟定传动方案； 3、行星齿轮的配齿计算； 4、行星齿轮的啮合参数计算； 5、行星齿轮几何尺寸计算； 6、传动效率计算； 7、具体总体结构设计； 8、强度校核。 成果展示： 出加速器总装配图、关键零件图。其中 图 1 张 图 2张，包括总装配图、零件图，其余根据零部件尺寸设计图纸大小。 X 软件进行三维模型的建立。 3. 撰写 20 页（每页不低于 7000 字）以上的毕业论文。 4. 翻译 3000 字左右汉字的英文资料。 5. 将答辩内容用 作成幻灯片。 设计进度 第 1 2 周 收集有关的设计参考资料； 第 3 5 周 熟悉工艺流程，初步完成方案设计； 第 6 8 周 明确分工，完成材料选择； 第 9 12 周 完成整体结构设计； 第 13 15 周 完成零件图设计任务； 第 16 19 周 完成技术要求及相关计算； 第 20 21 周 整理设计文档； 第 22 周 熟悉答辩流程，答辩 参考资料 1渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会 . 渐开线齿轮行星传动的设计与制造 M . 机械工业出版社 2002 2 濮良贵、纪明刚 M. 高等教育出版社 2001 3机械设计手册编委会 M2004 4 孙桓、陈作模、葛文杰 机械原理 M . 高等教育出版社 2006 5成大先 三卷） M1993 6张黎骅 郑严 M2008 7中国标准出版社第三编辑 室 ） M 1996 8 K, P. J . 9 . 997 本 科 毕 业 设 计（论 文） 题 目 小型行星齿轮加速器设计 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 二 年 月 日 山东英才学院 毕业设计（论文）原创性声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明 并表示了谢意 。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 摘 要 行星齿轮 加速器 是一种至少有一个齿轮的几何轴线 绕着 固定位置转动圆周运动的传动，变速器通常和若干行星轮和传递载荷的作用，为了使功率分流。渐开线行星齿轮传动具有以下优点：传动比大，结构紧凑，体积小、质量小，效率高，噪音低，运转平稳，因此被广泛应用于冶金，工程机械，起重，运输，航空，机床，电气机械及国防工业等部门，作为 减速、变速或增速 的齿轮传动装置。 行星齿轮传动机构的传动原理：当高速轴由电机驱动，带动太阳轮，然后带动行星轮转动，内齿圈固定，然后带动行星架输出运动的，在行星架上的 行星轮既自转和公转，具有相同的结构。二级，三级或多级传输。行星齿轮传动机构主要由太阳齿轮，行星齿轮，内齿圈，行星架，命名为基本成分后，也被称为 本设计是基于行星齿轮结构设计的特点，和 维建模。行星齿轮和各种类型的特性的比较，确定方案；其次根据输入功率，相应的输出转速，传动比的传动设计、总体结构设计；三维建模并最终完成了 完成了传动部分的和运动分析。 关键词 ： 行星齿轮加速器、装配、三维建模 is a at of a of of in to it is in as of or by a to of on of It or is of a as is on G of of to to G of 3D 目 录 第 1 章 绪论 . 1 国内外的研究状况及其发展方向 . 1 星齿轮的选题分析及设计内容 . 1 主要的工作内容 . 2 第 2 章 行星齿轮加速器方案确定 . 3 机构简图的确定 . 3 周转轮系部分的选择 . 3 行星齿轮加速器方案确定 . 3 行星轮系中各轮齿数的确定 . 5 第 3 章 行星加速器结构设计 . 7 基本参数要求与选择 . 7 基本参数要求 . 7 动机的选择 . 7 方案设计 . 7 机构简图 . 7 齿形及精度 . 7 齿轮材料及性能 . 8 齿轮的计算与校核 . 8 配齿数 . 8 初步计算齿轮主 要参数 . 8 按弯强度曲初算模数 m . 10 齿轮疲劳强度校核 . 11 轴上部件的设计计算与校核 . 15 轴的计算 . 15 行星架设计 . 19 键的选择与校核 . 22 键的选择 . 22 键的校核 . 23 第 4 章 建模与运动仿真 . 25 建模软件的介绍 . 25 行星齿轮机构的建模 . 25 对行星齿轮的建模 . 25 行星齿轮其他部件的建模 . 27 行星齿轮机构的虚拟装配 . 28 装配体的实现 . 38 总 结 . 40 致 谢 . 41 参考文献 . 42 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 内外的研究状况及其发展方向 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 渐开线行星齿轮加速器标准系列 些专业定点厂已成批生产了 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加速器，如列车电站燃气轮机（ 3000高速气轮机（ 500万立方米制氧透平压缩机（ 6300行星齿轮箱。低速大转矩的行星齿轮加速器已成批生产，如矿井提升机的 行星齿轮加速器（ 800双滚筒采煤机的行星齿轮加速器（ 375 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。 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。目前行星齿轮传动正在向以下几个方面发展： 1）向高速大功率及低速大转矩的方向发展。例如年产 300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 22065型水泥磨中所用 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、零件材料与热处理及高效率、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。实现无级变速就是让行星 齿轮传动中三个基本构件都传动并传递功率，这只要对原行星机构中固定的构件附加一个转动（如采用液压泵及液压马达系统来实现），就能成为变速器。 3）向复合式行星齿轮传动发展。近年来，国外将蜗杆传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动与行星齿轮传动组合使用，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，这样可适用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，克服各自的弱点，以适应市场上多样化需要。 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。 G 行星齿轮的选题分析及设计内容 本设计以 本设计基于 维绘图功能 。先确定总体思路、设计总体布局，然后设置零部件，最后完成一个完整的设计。利用 动学仿真等功能。 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 2 行星齿轮加速器的体积、重量及其承载能力主要取决于传动参数的选择，设计问题一般是在给定传动比和输入转矩的情况下，确定各轮的齿数，模数和齿宽等参数。其中优化设计采用 模拟真实环境中的工作状况进行，对元件进行运动分析。 加速器作为独立的驱动元部件， 由于应用范围极广，其产品必须按系列化进行设计，以便于制造和满足不同行业的选用要求。针对其输人功率和传动比的不同组合，可获得相应的加速器系列。在以往的人工设计过程中，在图纸上尽管能实现同一机座不同规格的部分系列表示，但其图形受到极大限制。采用 具来实现这一过程，不仅能完善上述工作，方便设计操作，而且使系列产品的技术数据库，图形库的建立、查询成为可能，使设计速度加快。在设计过程中，我利用互联网对本课题的各设计步骤与任务进行了详细了解。采用计算机辅助设计的技术，利用 在此之前，我对 过这次的毕业设计使我对 且掌握了 我以后的学习和工作有不小的帮助。通过有限元分析的过程使我意识到了先进的分析方法不仅可以有效地提高研究效率，而且分析结果简单明确，更加的省时省力令人一目了然。整个设计过程中，我学到最多的还是严谨认真的学习研究态度，培养了我一丝不苟的精神，毕业设计便是对我们这种一丝不苟精神的锻炼与培养，这是我在今后的工作学习中必不可少的品质，将伴随我的一生。这次毕业设计是对我们大学四年学习的 总结，也是我们的下一个新的起点。 要的工作内容 1. 设计计算部分：分析行星齿轮机构传动方案；并通过计算分析，确定行星轮系齿轮的齿数、模数和轴、行星架的各项参数，校核齿轮的接触和弯曲强度；完成内外啮合齿轮、轴、行星架的设计计算；在整机设计开发背景下，结合运动参数完成建模。 2. 工程仿真分析部分：本论文利用三维软件 完成与整机的装配；利用 内外啮合齿轮传动进行运动学分析。 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 3 第 2 章 行星齿轮加速器方案确定 构简图的确定 加速器 传动比 i=属于 1级行星传动系统。 图 2构简图 查渐开线行星齿轮传动设计书表 4定 2 或 3。 从提高传动装置承载力，减小尺寸和重量出发，取 3。 计算系统自由度 W=3*3 转轮系部分的选择 周转轮系的类型很多，按其基本构件代号可分为 23其中 Z中心轮 )。其他各种复杂的周转轮系，大抵可以看成这三类轮系的联合货组合机构。按 传动机构中齿轮的啮合方式、又可分为许多传动形式，如、 、 中 N 内啮合， W 外啮合， G 公用齿轮， 锥齿轮）。其传动类型与传动特点如表 1 星齿轮加速器方案确定 构简单、轴向尺寸小、工艺性好、效率高；然而传动比较小。但 样便克服了淡季传动比较小的缺点。 表 2星齿轮传动的类型与传动特点 传 动 类 型 机构简图 传 动 特 性 应用特点 类 组 性 传动比范 围 传动比推荐值 传递功率东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 4 2 号 机 构 13.7 9 不限 广泛地用于动力及辅助传动中，工作制度不限，可作为减速、增速和差速装置 轴向尺寸小，便于串联多级传动，工艺性好 50 525 不限 7 时，径向尺寸比小，可推荐采用 工作制度不限 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 5 1700 一个行星轮时30100三个行星轮时 610 1 系数 按所给区域图取 2 阳轮齿根圆角 敏感系数 查【 5】图 6星齿轮齿根圆 角敏感系数 查【 5】图 6 R ，查【 5】图 6最小安全系数 按高可靠度，查【 5】表 6 太阳轮： 弯曲应力基本值：= 2.（ 3 弯曲应力： = 24 7 0 . 2 5 N / 1 . 61 . 0 4 50 . 9 6123 7 . 5 （ 3 故015 ,满足寿命要求。 星架设计 因为单臂式行星架结构简单，可容纳较多的行星轮，所以选择单臂式行星架。轴与孔之见采用过盈配合（用温差装配，配合长度为 围内取，取配合长度为20左端与齿轮轴配合长度为 20与轴之间采用间隙配合。基本几何参数如图3示 （三）、滚动轴承选择 2、高速轴轴承的校核 根据轴承型号 30307 查设计手册取轴承基本额定动载荷为 ： C=75200N；基本额定静载荷为： 2500图 3速轴轴承的校核 求两轴承受到的径向载荷 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 20 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知： 1 1 81941068810610622222222212121121 求两轴承的计算轴向力21 F 和对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力， 此可以估算： 12 73 1 2 则轴有向右窜动的趋势，轴承 1被压紧，轴承 2被放松 求轴承当量动载荷 21 查设计手册知 e=3轴承 1 1 轴承 2 1 因轴承运转中有轻微冲击 ,查课本表 13 pp 则 验算轴承寿命 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 21 因为 21 ,所以按轴承 1的受力大小验算 10616 1 2 7 51 7 2 2 hL h 1440002430020 选择轴承满足寿命要求 . 1、低速轴轴承的校核 根据轴承型号 30306查设计手册取轴承基本额定动载荷为： C=59000N；基本额定静载荷为： 3000图 3 速轴轴承的校核 求两轴承受到的径向载荷 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知： 6 6 419391102919122222222212121121 求两轴承的计算轴向力21 F 和对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力， 此可以估山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 22 算： 12 12 9 8 则轴有向左窜动的趋势，轴承 1被压紧，轴承 2被放松 求轴承当量动载荷 21 查设计手册知 e=3轴承 1 1 轴承 2 1 因轴承运转中有轻微冲击 ,查课本表 13 pp 则 验算轴承寿命 因为 21 ,所以按轴承 1的受力大小验算 10616 49 9 1 7 445 9 00 013060106010 hL h 1440002430020 选择轴承满足寿命要求 . 的选择与校核 的选择 在本设计中，所选择的键的类型均为 材料为 45钢，在带轮 1上键的尺寸如下表所示： 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 23 表 3的尺寸表 轴 键 键 槽 半径 r 公 称 直 径 d 公称 尺寸 b h 宽度 b 深度 公称 尺寸 b 极限偏差 轴 t 毂 1t 一般键联结 轴 公称 尺寸 极 限 偏差 公称尺寸 极限偏差 最小 最大 28 8 7 8 0 键的校核 键的剪切强度校核 键在传递动力的过程中，要受到剪切破坏，其受力如下图所示： 图 3键剪切受力图 键的剪切受力图如图 3中 b=8 =25 =30 由前面计算可得，轴上受到的转矩 T=55 N m ，由键的剪切强度条件： 2 （其中 （ 5 3 3 32 5 58 1 0 2 5 1 0 5 5 1 0 =10 M 30 （结构合理） 键在传递动力过程中，由于键的上下两部分之间有力偶矩的作用，迫使键的上下部分产生滑移，从而使键的上下两面交界处产生破坏，其受力情况如下图所示：（初取键的许用挤压应力 =100 ） 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 24 图 3键挤压受力图 由 b l （ 5 3 3 68 1 0 2 5 1 0 1 0 1 0 =2000 N 又有 s b （ 5 3320002 5 1 0 1 0 1 0 8 结构合理 。 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 25 第 4 章 建模与运动仿真 模软件的介绍 目前中国市场的常见的三维 、 X、 产品。每个产品都有着自己的发展历史和特点，在设计功能、模块设置、操作方法、以及外围产品等方面各有千秋。 其中 、 维 由于 便，在同类产品中性价比更优。与其它各种三维软件兼容性好且具有高端三维机械设计软件类似的功能，而且功能强大技术创新和易 学易用是 得 球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品 /消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3万 1 千家企业。 本论文 利用 某阀门主加速器内两级行星齿轮传动机构为例，构建了行星齿轮机构模型，结合 本论文先利用 后对各个零部件进行装配另外在齿轮建模的 过程中，需要利用到 过 立渐开线齿廓，能够更为准确的建立齿轮模型，能够防止在行星齿轮机构的装配中出现干涉的情况。 建立模型需要用到 缩写，这是一个交互式 算机辅助设计 与计算机辅助制造 )系统，它功能强大，可以轻松实现各 种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着 经成为模具行业三维设计的一个主流应用。 在建立模型时，我们可以先画出各个构建的模型，容纳后在黄配在一起。 星齿轮机构的建模 行星齿轮的建模 在 常会发生误差，从而对齿轮的后续装配产生影响，虽然目前有许多种齿轮的建模方法，基于方便的原则，本文采用了在 后转入到 ，这样能够很好的保证齿轮的轮廓为渐开线齿轮 。 点击保存，保存为 存名称为输入齿轮轴。 创建 3 个行星轮和内齿圈的三维实体模型。 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 26 图 4开线生成图 由于渐开线行星齿轮 加速器 靠齿轮的啮合来传递运动与动力 ,齿轮的参数化建模最为关键。齿轮齿廓由渐开线、过渡曲线、齿根圆、齿顶圆几部分组成 ,并不是连续的曲线 ,所以在绘制过程中也需要这几种曲线的组合。渐开线齿轮这几部分的几何尺寸都是由齿轮的模数 m、齿数 z、变位系数 x 决定的 ,是独立变量 ,因此应将 m,z,x 作为驱动尺寸。则渐开线齿轮零件形体尺寸即相关变量可用如下参数化模型表达。 分度圆半径 12r 1） 齿根圆半径 *1 ()2f f ar r h m z h c x m （ 2） 齿顶圆半径 *1 ()2a a ar r h m t h x a m （ 3） 齿根过渡圆角半径 * / (1 s i n )fp c m a（ 4） 式中 ,为标准齿形角 ; *正常齿取 齿取 *c 为顶隙系数 ,正常齿取 齿取 0.3;x 为变位系数 ; 为齿顶高变动系数 ;分度圆上的展角 通过起点为 y 轴上的象限点绘制渐开线 ,这时 y 轴与齿轮渐开线的镜像中心夹角为, 2i z 为 1/ 2 齿厚的夹角。将坐标旋转 ,然后以 y 轴为镜像中心(图 1) ,进行镜像 ,这样轮齿的两 条渐开线绘毕。将渐开线按其与齿顶圆、齿根圆的交点进行修剪并在齿顶圆与齿根圆上画出它们与渐开线的交点之间的两段圆弧 ,使其组成封闭曲线 ,再拉伸至相应宽度 ,这样 ,一个轮齿就绘制好了。圆形阵列上述特征 ,齿轮的三维参数化造型就完成了。依照上述过程 ,可以编制出齿轮绘制程序。画出的齿轮造型如图 4 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 27 图 4轮造型图 （ 5）选择插入 凸台 /基体 旋转凸台 /基体，弹出对话框，对草图进行旋转拉伸。 星齿轮其他部件的建模 行星齿轮的建模与输入齿轮轴的齿轮方法相同，通过 成渐开线齿廓，然后转入到 立行星齿轮模型。基本方法与输入齿轮轴相同。 对于其他各个部件的建模与输入齿轮轴的建模类似，通过旋转、拉伸、扫描获得。行星齿轮和箱体中的内齿轮轮廓依然用 后将其转到 行建模，其他的尺寸要求进行模拟 根据具体要求进 行建模。在此就不进行详细的概述。 其他零件图一次方法一一设计，其中包括行星轮、太阳轮、系杆的零件建模见图 4图4图 4 图 4星轮 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 28 图 4阳轮 图 4零件实体模型 星齿轮机构的虚拟装配 行星齿轮传动机构的装配对于图 4示的 2K - H 行星齿轮传动 ,装配要满足以下约束 :太阳轮 1 和内齿圈 3 的轴线和行星架 H 的轴线重合 ;行星轮沿圆周均匀分布并保证与太阳轮 1和内齿圈 3正确啮合而不发生错位现象 ;各轮齿数的选择必须确保实现所给定的传动比。 装配前太阳轮和内齿圈相对位置的初始化当行星齿轮为偶数时 ,太阳轮和内齿圈齿沟中线应调整到图 4示位置 ;当行星齿轮为奇数时 ,太阳轮齿沟和内齿圈齿厚中线应调整到图 4示位置 。 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 29 图 4星齿轮传动机构位置 （ 1）固定外齿圈，分别将太阳轮，内齿圈与外齿圈设为同心配合。 （ 2）调整太阳轮，当行星轮数目为奇数时，太阳轮和内齿圈的齿槽中线应处于共线位置；当行星轮数为偶数时，太阳轮齿槽中线和内齿圈的齿厚中线应处于共线位置。 （ 3）导入行星轮，每一行星轮应与行星架 上对应行星轴同心配合。当行星轮齿数为奇数时，行星轮的齿厚中线和内齿圈的齿槽中线应处于共线位置，太阳轮齿厚中线和行星轮的齿厚中线共线。而当行星轮齿数为偶数时，行星轮的齿对称线与太阳轮和内齿圈的齿槽中线应共线。第 1 个行星齿轮在太阳轮和内齿圈经初始化调整后。 即可在图 4示位置 装入第 1 个行星齿轮。第 2 个行星齿轮如图 4示 , 将第 1 个行星齿轮转至位置 ,在位置 可装入第 2 个行星齿轮 , 轮系各轮转角为 太阳轮转角 : 2 12 （ 4 内齿圈转角 : 0n （ 4 第 1 个行星齿轮自转角：1283 （ 4 式中 行星齿轮的个数 太阳轮的齿数 行星齿轮的齿数 内齿圈的齿数 第 3 个行星齿轮的装配 将第 1 个行星齿轮转至位置 ,此时 ,第 2 个行星齿轮转至位置 ,在位置 可装入第 3个行星齿轮。轮系各轮转角同上。 在满足装配约束条件下 ,按 照上述装配方法 ,对行星齿轮传动机构进行虚拟装配。其装配实体模型见图 4 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 30 图 4星齿轮传动的虚拟装配模型 1：行星轮 1 2：行星轮 2 3：行星轮 3 在行星齿轮 加速器 的设计中 ,应该特别注意结构 布置的合理性。因为结构布置如果不合理 ,将会直接造成载荷分配的不均匀。从而使设备达不到原设计效果。曾经我们有过失败的教训 ,某 加速器 太阳轮轴心线与其它轴不在同一水平面水平面上 ,用螺钉将内齿圈固定在箱体上。这样设计不仅装配比较困难 ,同时由于螺钉固定无法保证径向尺寸 ,使主轴下沉 ,这样直接影响了载荷分配 ,在空转试车时就有比较明显的噪音 ,而且接触不良。后来进行了改造 ,将主轴和其它轴放在同一水平面上 ,刚度也适当加强收到明显效果 ,噪音减小运转平稳。 （ 1） 新建一个装配零件图 ;并且插入箱体零件和一个行 星齿轮。 （ 2） 新建基准轴，基准轴参考实体为装配体的右视基准面和上师基准面；记为基准轴 1。 （ 3） 新建基准面，基准面参考实体为基准轴 1和右基准面旋转角度为 120度；记为基准面 1。 （ 4） 新建基准面，基准面参考实体为基准轴 1和右基准面旋
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