NGW型周转轮系的应力分析研究

1、XXX大学邮电与信息工程学院毕业设计论文论文题目 NGW型周转轮系的应力分析研究 学 号 学生姓名 专业班级 指导教师 总评成绩 年 5 月 20 日 III 目 录摘 要IIAbstractIII第一章 绪论11.1选题背景及研究意义11.2国内外研究状况和应用前景31.3行星减速器的概念41.4行星减速器的安装要求5第二章 减速器与方案拟定72.1减速器简介以及方案拟定72.2系统组成框图82.3定传动方案92.4小结9第三章 行星齿轮传动设计103.1行星齿轮传动的传动比和效率计算103.2 行星轮传动的配齿103.3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算113.4 行星齿轮传动强度计算

2、及校核133.5 行星齿轮传动的受力分析163.6 小结：18第四章 零件的三维设计与装配体的生成194.1 中心轮的实体建模194.2 行星轮的实体建模194.3 内齿圈的实体建模204.4 装配模型的建立21第五章 行星轮的应力分析235.1输入轴的应力分析235.2 齿轮的应力分析265.3 小结29第六章总结与展望306.1 总结：306.2 展望：30致 谢31参考文献32摘 要 传动装置是机器的重要组成部分，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在齿轮传动中，当一系列互相啮合的齿轮

3、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。随着科学技术的发展，现代工业的自动化水平在不断地提高，对于传递运动和动力的减速装置也提出了更高的要求。传统的齿轮装置正在被越来越多的新型装置所替代使得减速器在品种上得到了丰富，在性能上得到完善。行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点。因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天

4、等工业部门均获得了广泛的应用。本文主要对NGW型行星齿轮减速器的行星传动以及均载机构进行了设计计算并对行星减速器的轴、轴承进行了结构设计和强度校核对减速器的箱体零件和润滑也做了相应的分析。 关键字:齿轮减速器;行星传动;均载机构Abstract Transmission device is an important part of the machine, the machine performance is good or bad depends on the quality of the transmission device to a large extent. Therefore, i

5、t is very important to improve the design and manufacturing level of transmission device. Gear transmission is most often used to form a transmission in gear transmission, when a series of meshing gear the prime mover speed and torque passed to the actuator, the gear transmission system called gear

6、train. When the train at least a gear axis around the other gear shaft axis of rotation, and institutions of the degrees of freedom 1, train for planetary gear train, namely the planetary gear transmission.With the development of science and technology, the automatic level of modern industry is impr

7、oving constantly, for transmit movement and moderation of power fit,put forward high requirement too. Traditional gear wheel device, is being substituted by more and more new devices, make the decelerator get on the variety abundantly, improve on performance. The transmission of the planet gear comp

8、ares with gear wheel transmission of the ordinary fixed axis, have quality little, small, heavy and transmission steady with transmission efficiency higher advantage than heavy, bearing capacity transmission, these have already been understood and paid attention to by our countrys more and more mech

9、anical engineers and technicians. So, the transmission of the planet gear is in the transportation of jack-up, engineering machinery, metallurgical mine, petrochemical industry, industrial departments such as machinery of the building, textile of light industry, medical equipment, instrument and app

10、aratus, car, vessel, weapon and Aero-Space,etc. have found extensive application. In the paper, the main process of the NGW-type planetary gear reducer design includes the design of planetary gear trains , load Sharing train, axle , gearings, and analysis of box-parts of the planetary reducer and Lu

11、brication. Key words :Gear reducer; Planetary transmission; Load Sharing train第一章 绪论 1.1选题背景及研究意义 传动装置是机器的重要组成部分，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

12、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。行星传动机构因具有重量轻、传递效率高等优点而得到广泛的应用，研究行星轮系

13、的动态啮合应力具有重要的价值。在行星传动齿轮系统的设计过程中，行星轮系的结构比较庞大，传统的基于有限元齿轮强度设计方法只是针对齿轮的一个啮合位置进行计算分析口，得到的结果只是齿根和齿轮轴上的应力，无法得到准确的轮齿上的当量应力和接触应力，同时对这种多齿轮系统在整个啮合过程中的应力变化情况缺乏系统地模拟。通过建立行星轮系的整体有限元模型，利用动态接触分析的方法，不仅能够观察到整个啮合过程中行星齿轮和主动齿轮的当量应力和接触应力的变化情况，进而确定工作过程中的危险点，还能够对危险点的应力随时间的变化情况进行分析，为疲劳分析提供一个输入依据。随着计算机技术的发展，目前已广泛采用有限元法对齿轮传动强度

14、进行分析计算，因为有限元法能很好地处理齿轮受载后啮合接触面力学和边界条件，从而可对齿轮传动系统作更为准确的应力变肜分析。齿轮系统是历史最悠久的机械传动形式之一，也是各种机器和机械装备中应用最广的动力和运动传递装置。齿轮系统力学特征和工作性能对整个机器有重要影响，近些年来，齿轮系统力学特征的研究主要集中在两个方面，一是传动过程中，齿轮副的动力学研究；二是齿轮啮合时，齿面接触应力和应变方面的研究。齿轮系统工作时通过一对齿轮副的连续相互作用来传递动力和运动，由于齿轮力学特性研究的复杂性与计算条件的限制，针对一对齿轮副力学特性的研究，仍是研究齿轮动系统的重点。随着机械工业的飞速发展，齿轮传动装置因其具

15、有传递功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等特点，己被广泛应用于机械、电子、纺织、冶金、采矿、航空、航天、船舶、汽车等领域，是机械中最常用的传动形式之一。为了使行星轮间载荷分布均匀，有多种多样的均载方法。对于主要靠机械的方法来实现均载的系统，其系统类型可分为静定系统和静不定系统。静定系统的均载原理是通过系统中附加的自由度来实现均载的。采用基本构件自动调位的均载机构是属于静定系统。当行星轮间的载荷不均衡时，构件按照所受到的作用力的不同情况，可在其自由度的范围内相应地进行自动调位，从而使行星轮间载荷分布均匀。较常见的静不定系统有完全刚性构件的均载系统和采用弹性件的均载系统。

16、采用弹性件的均载系统是采用具有弹性的齿轮和弹性支承，在不均衡载荷的作用下，使弹性件产生相应的弹性变形，以实现均载的机械系统。目前国内外较常采用的均载机构有：太阳轮浮动，行星架浮动，内齿圈浮动，太阳轮与行星架同时浮动，太阳轮与内齿圈同时浮动，无多余约束的浮动，行星轮油膜浮动，杠杆联动浮动，柔性均载浮动等。各种均载机构，对于不同的应用场合，都有其突出的优点。如太阳轮浮动的结构中，由扭转变形而引起的载荷沿轮齿的分布不均匀性大大减小；行星架浮动不需支承，可简化结构，尤其有利于多级行星传动。由于行星架自重大、速度高会产生较大离心力，影响浮动效果，常用于中小规格的中低速型传动中；内齿圈浮动的主要优点是可使

17、结构的轴向尺寸较小，或使两个基本构件(如太阳轮和内齿圈)同时浮动时，增强均载效果。仅内齿圈浮动使行星轮间均载的效果不如太阳轮浮动好，并且浮动内齿圈所需的均载装置的尺寸和重量较大，加工也不方便；多个构件的组合浮动结构，其浮动效果比各自单独浮动效果好，常用于多级行星传动中。此外，柔性均载浮动机构通过弹性元件的弹性变形补偿制造、安装误差，使各行星轮均匀分担载荷。各弹性件变形程度不同，从而影响载荷分配均匀性。行星轮间载荷不均衡系数与弹性元件的刚度、制造误差成正比。行星齿轮传动中的齿轮均载与误差的柔性均找浮动的形式行齿轮本身的弹性变形、弹性销法、弹性件支承行星轮及柔性轴支承行星轮。目前，强大的三维实体造

18、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。齿轮传动是应用最为广泛和特别重要的种机械传动形式，可用于传递空间任意轴之间的运动和动力。齿轮传动与其他机械传动相比具有传动平稳可靠、传动效率高、传递功率.范围大、速度范围大、结构紧凑、维护简便和使用寿命长等优点。因此，它在汽车等各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。随着近代工业技术的进步和发展，对齿轮传动的速度、效率、承载能力、可靠性以及体积、重量等技术经济指标提出了更高的要求。行星齿轮传动的研究与应用正是基于这些要求发展起来的。行星齿轮传动与普通齿轮传动相比，具有许多独特的优点，在各种机械和高科技领域已广

19、泛用来代替普通的定轴齿轮传动和杆传动。 行星齿轮减速器是一种用途广泛的工业产品由于其体积小、重量轻、传动比范围大、运转平稳、传动效率高等特点因此被广泛运用于冶金、矿山、起重机械、电力、能源、建筑材料、轻工、交通以及航空、军事等部门。 现有的各类减速器多存在着消耗材料和能源较多，对于大传动比的减速器该问题更为突出。而行星齿轮减速器具有独特的优点。由于减速装置在各部门中使用广泛，因此，人们都十分重视研究这个基础部件。不论在减小体积、减轻重量、提高效率、改善工艺、延长使寿命和提高承载能力以及降低成本等等方面有所改进的话，都将会促进资源的节省和优化配置。 可以预见，行星齿轮减速器在国内的运用前景是广大

20、的，特别是我国超大型减速器，如水泥生产行业，冶金，矿山行业都需要超大型减速器，大多依靠进口，而行星齿轮减速器的一个巨大优势就是可以做超大型的减速器，完全可以替代国外同类型产品，这将产生较大的经济效益和社会效益。1.2国内外研究状况和应用前景 自上世纪六、七十年代起，国内外许多学者对行星传动系统的动力学特性开展了大量的研究工作。其内容包括自由振动(固有频率的变化规律及其敏感度分析)、受迫振动响应(轮齿动载荷及均载特性)、振动抑制(相位调谐及附加阻尼)以及与之相关的实验研究等诸多方面。以下将从理论研究与实验研究两个方面分别予以阐述。行星齿轮传动结构上采用多个行星齿轮来分担载荷，形成功率分汇流，并合

21、理使用内啮合齿轮传动实现无径向载荷的转矩传递，具有体积小、重量轻、承载能力强等优点。因此，行星齿轮传动广泛应用于中、大型风电增速箱中。但由于不可避免的制造误差、安装误差、构件的弹性变形及温度等因素的影响，行星轮间载荷分布均匀的理想受力状态实际上很难达到，则上述优点难以实现。因此，多采用均载装置来实现或者改善系统的不均载情况，所谓行星轮间载荷分布均匀(或称载荷均衡)，就是指各行星轮的啮合作用力大小相等。用各行星轮上的最大载荷与名义载荷之比值来表示载荷分配的均衡程度，称为行星齿轮传动的均载系数(也称行星轮间载荷分配不均衡系数。不论是何种均载方法，都涉及到如何确定结构尺寸和误差等参数以满足载荷不均匀

22、性的要求。开展均载设计方法的理论和实验研究，其研究成果能为风力发电机增速器的设计提供理论基础。此外，随着现代科学技术的迅猛发展和广泛应用，以CADCAECAM技术为核心基础的先进制造技术己成为当前制造业发展的重要技术保证。现在激烈的市场竞争要求产品设计制造更新快、性能价格比高，促使许多国家和企业都把发展CADCAECAM技术作为制造业的发展战略。包括产品性能设计分析和结构优化的CAE技术的应用目前还处于起步阶段。依靠经验设计和样品试验的设计方法，产品开发周期长、成本高，限制了企业CAD应用的效果。因此在成功应用CAD后，利用CAE技术进行产品的动静态性能的分析验证、调整和优化产品结构，已成为企

23、业的当务之急。这样才能进一步缩短产品的设计周期，降低制造成本，提高产品质量和可靠性，更好地适应市场的变化，增强企业的竞争力。本文主要是将CAE技术应用于风力机的某些关键部件分析，验证一些假设和某些设计方法，希望对今后风力机的设计及分析工作能提供一定的帮助。1.3行星减速器的概念行星减速器是一种用途广泛的工业产品，其性能可与其它军品级减速机产品相媲美，却有着工业级产品的价格，被应用于广泛的工业场合。P系列行星减速机减速比：254000r/min（与、R、K系列组合可达到更大速比）, 输出转矩：高至2600000Nm, 电机功率：0.4-12934kW，产品安装形式：底脚安装、法兰安装、 扭力臂安

24、装，出轴方式：实心轴，渐开线花键实心轴等，行星减速机广泛应用于回转机构，辊压机，斗轮机，档板传送带机，分离机，曝气机，行走驱动减速机，钢带旋转碾磨机，回转窑等。P系列行星齿轮减速机有超过27种规格可供选择，其包括有2或3级行星轮，可以与不同种类的初级齿轮结合。一级齿轮可以是斜齿轮、锥齿轮或者是斜齿和直齿的结合。高质量的加工精度和对行星轮保持架进行有限元分析优化了行星轮和其他接触部分表面的负载分布，P系列行星齿轮减速机采用模块化设计，可根据客户要求进行变化组合，减速机采用渐开线行星齿轮传动，合理利用内、外啮合、功率分流，箱体采用球墨铸铁，大大提高了箱体的钢性及抗震性，齿轮均采用渗碳淬火处理，得到

25、高硬耐磨表面，齿轮热处理后全部磨齿，降低了噪音，提高了整机的效率和使用寿命。因此具有重量轻、体积小、传动比范围大、效率高、运转平稳、噪声低适应性强等特点。该行星减速器体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。最大输入功率可达104kW。适用于起重运输、工程机械、冶金、矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门行星减速器是一种具有广泛通用性的新型行星减速器，内部齿轮采用20CrMnTi渗碳淬火和磨齿。整机具有结构尺寸小，输出扭矩大，速比大、效率高、性能安全可靠等特点。本机主要用于塔式起重机的回转机

26、构，又可作为配套部件用于起重、挖掘、运输、建筑等行业。减速比：输入转速比上输出转速。级 数：行星齿轮的套数。由于一套行星齿轮无法满足较大的传动比，有时需要二套或三套来满足用户对较大传动比的要求。由于增加了行星齿轮的数量，所以二级或三机减速级的长度会有所增加，效率会有所下降。满载效率：指在最大负载情况下（故障停止输出扭矩），减速机的传输效率。平均寿命：指减速机在额定负载下，最高输入转速时的连续工作时间。额定扭矩：减速机的一个标准。在此数值下，当输出转速为100转/分钟时，减速机的寿命为平均寿命。超过此值，减速机平均寿命会减少。当输出扭矩超过两倍该值时，减速机故障。润滑方式：无需润滑。减速机为全密

27、封方式，故在整个使用期内无需添加润滑脂。噪 音：单位是分贝（dB）。此数值是在输入转速为3000转/分钟时，不带负载，距离减速机一米距离时测量的。1.4行星减速器的安装要求在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多有点，而被广泛应用于伺服、步进、直流等传动系统中。其作用就是在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。在过去几年里，有的用户在使用减速机时，由于违规安装等人为因素，而导致减速机的输出轴折断了，使企业蒙受了不必要的损失。因此，为了更好的帮助广大用户用好减速机，向你详细地介绍如何正确安装行星减速机。正确的安装，使用和维

28、护减速机，是保证机械设备正常运行的重要环节。因此，在安装行星减速机时，请务必严格按照下面的安装使用相关事项，认真地装配和使用。第一步安装前确认电机和减速机是否完好无损，并且严格检查电机与减速机相连接的各部位尺寸是否匹配，这里是电机的定位凸台、输入轴与减速机凹槽等尺寸及配合公差。第二步旋下减速机法兰外侧防尘孔上的螺钉，调整PCS系统夹紧环使其侧孔与防尘孔对齐，插入内六角旋紧。之后，取走电机轴键。第三步将电机与减速机自然连接。连接时必须保证减速机输出轴与电机输入轴同心度一致，且二者外侧法兰平行。如同心度不一致，会导致电机轴折断或减速机齿轮磨损。另外，在安装时，严禁用铁锤等击打，防止轴向力或径向力过

29、大损坏轴承或齿轮。一定要将安装螺栓旋紧之后再旋紧紧力螺栓。安装前，将电机输入轴、定位凸台及减速机连接部位的防锈油用汽油或锌钠水擦拭净。其目的是保证连接的紧密性及运转的灵活性，并且防止不必要的磨损。在电机与减速机连接前，应先将电机轴键槽与紧力螺栓垂直。为保证受力均匀，先将任意对角位置的安装螺栓旋上，但不要旋紧，再旋上另外两个对角位置的安装螺栓最后逐个旋紧四个安装螺栓。最后，旋紧紧力螺栓。所有紧力螺栓均需用力矩板手按标明的固定扭力矩数据进行固定和检查。减速机与机械设备间的正确安装类同减速机与驱动电机间的正确安装。关键是要必须保证减速机输出轴与所驱动部分轴同心度一致。根据上面的介绍，行星齿轮传动根据

30、基本够件的组成情况可分为：2KH、3K、及KHV三种。若按各对齿轮的啮合方式，又可分为：NGW型、NN型、WW型、WGW型、NGWN型和N型等。我所设计的行星齿轮是2KH行星传动NGW型。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，逐渐获得广泛应用。同时它的缺点是：材料优质、结构复杂、制造精度要求较高、安装较困难些、设计计算也较一般减速器复杂。但随着人们对行星传动技术进一步的深入地了解和掌握以及对国外行星传动技术的引进和消化吸收，从而使其传动结构和均载方式都不断完善，同时生产工艺水平也不断提高，完全可以制造出较好的行星齿轮传动减速器。根据负载情况进行一般的齿

31、轮强度、几何尺寸的设计计算，然后要进行传动比条件、同心条件、装配条件、相邻条件的设计计算，由于采用的是多个行星轮传动，还必须进行均载机第二章 减速器与方案拟定2.1减速器简介以及方案拟定减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。减速器降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。降速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。按传

32、动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。1）蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。2）谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。3）行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。图2.1行星轮2.2系统组成框图电机通过联轴器与2K-H型行星齿轮减速器输入轴相连，传

33、递扭矩和转速。行星齿轮减速器采用3个行星轮模式。内齿圈固定，行星架与输出轴相连，输出转速和扭矩图2.2行星减速器的运动简图a太阳轮 b内齿圈 c行星轮 h行星架 1输入轴 2输出轴如图2.3为减速器系统组成框图图2.3 减速器系统组成框图2.3定传动方案任何一个方案，要满足工作机的功能要求，还要满足工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求。是十分困难的，要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。例如图2.4所示为拟定的传动方案，适于在恶劣环境下长期连续工作。图2.4 周转轮系a-中心轮，b-内齿圈，g-行星轮，H-行星架2.4小结 要确定的

34、方案，必须要满足传动机的工作要求和功能性、效率性、方便性和成本低的要求。要了解行星轮的结构和特点，各零件的名称和作用，从而确定所做的方案能不能很好的实施。第三章 行星齿轮传动设计3.1行星齿轮传动的传动比和效率计算1.原始数据：传动比：i=5.2输入转速:n=2600r/min输入功率：P=150w行星轮个数：=3内齿圈齿数：=63行星齿轮传动比符号及角标含义为： 1-固定件，2-主动件，3-从动件齿轮b固定时（图1-1），2K-H（NGW）型传动的传动比为可得 传出速度： 2.行星齿轮传动的效率计算： 为a-g啮合的损失系数，为b-g啮合的损失系数，为轴承的损失系数，为总的损失系数，一般取。

35、按，可得：3.2 行星轮传动的配齿1.传动比的要求传动比条件即 可得 所以中心轮a和内齿轮b的齿数满足给定传动比的要求。2.保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合同轴条件为保证行星轮与两个中心轮同时正确啮合，要求外啮合齿轮a-g的中心距等于内啮合齿轮b-g的中心距，即称为同轴条件。对于非变位或高度位传动，有得3.保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间装配条件相邻两个行星轮所夹的中心角中心轮a相应转过角，角必须等于中心轮a转过个（整数）齿所对的中心角，即式中为中心轮a转过一个齿所对的中心角。将和代入上式，有经整理后满足两中心轮的齿数和应为行星齿轮数目的整数倍的装配条件。4.保证两行星齿轮的齿顶不相碰

36、邻接条件在行星齿轮传动中，为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰，相邻两行星轮的中心距应大于两轮齿顶圆半径之和。可得 满足邻接条件。3.3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算按齿根弯曲强度初算齿轮模数m齿轮模数m的初算公式为式中 算术系数，对于直齿轮传动； 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，； 使用系数，由参考文献二表6-7查得； 综合系数，由参考文献二表6-5查得； 计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，由参考文献二公式6-5得；小齿轮齿形系数，由图6-22可得；齿轮副中小齿轮齿数，； 试验齿轮弯曲疲劳极限，按由参考文献二图6-26至6-30选取，所以取m=0.91）分度圆直径2）齿顶圆直径齿顶

37、高：外啮合内啮合3）齿根圆直径齿根高4）齿宽由参考文献三表8-19选取5）中心距 如表5.1为齿轮数据表。对于不变位或高变位的啮合传动，因其节圆与分度圆相重合，则啮合齿轮副的中心距为：1.a-g为外啮合齿轮副2.b-g为内啮合齿轮副表3.3 齿轮数据表中心轮a行星轮g内齿圈b模数0.90.90.9齿数152463分度圆直径13.521.656.7齿顶圆直径15.323.454.9齿根圆直径11.2519.3558.95齿宽高18.518.58.5中心距3.4 行星齿轮传动强度计算及校核1.行星齿轮弯曲强度计算及校核（1）选择齿轮材料及精度等级中心轮a选用45钢正火，硬度为162-217HBS,

38、选8级精度，要求齿面粗糙度。行星轮a、内齿圈b选用聚甲醛（一般机械结构零件，硬度大，强度、刚度、韧性等性能突出，吸水性小，尺寸稳定，可用作齿轮、凸轮、轴承材料）选8级精度，要求齿面粗糙度。（2）转矩（3）按齿根弯曲强度校核由参考文献三式8-24得出 如则校核合格。（4）齿形系数由参考文献三表8-12得，；（5）应力修正系数由参考文献三表8-13得，；（6）许用弯曲应力由参考文献三图8-24得，；由表8-9得；由图8-25得；由参考文献三式8-14可得齿根弯曲疲劳强度校核合格。2.齿轮齿面强度的计算及校核（1）齿面接触应力（2）许用接触应力为许用接触应力可按下式计算，即（3）强度条件校核齿面接触

39、应力的强度条件：大小齿轮的计算接触应力中的较大值均应不大于其相应的许用接触应力，即，或者校核齿轮的安全系数：大小齿轮接触安全系数值应分别大于其对应的最小安全系数，即查参考文献二表6-11得 ，所以。3.有关系数和接触疲劳强度（1）使用系数查参考文献二表6-7选取（2）动载荷系数对于接触情况良好的齿轮副可选取（3）齿向载荷分布系数对于接触情况良好的齿轮副可取（4）齿间载荷分布系数、由参考文献二表6-9查得,（5）行星轮间载荷分布不均匀系数由参考文献二式7-13得由参考文献二图7-19得=1.5所以同上（6）节点区域系数由参考文献二图6-9查得（7）弹性系数由参考文献二图6-10查得（8）重合度系

40、数由参考文献二图6-10查得（9）螺旋角系数（10）试验齿的解除疲劳极限由参考文献二图6-116-15查得(11)最小安全系数，由参考文献二表6-11可得，（12）接触强度计算的寿命系数由参考文献二图6-11可得（13）润滑油膜影响系数，由参考文献二图6-17，图6-18，图6-19查得，（14）齿面工作硬化系数由参考文献二图6-20查得（15）接触强度计算的齿数系数由参考文献二图6-21查得所以所以有 故齿面接触强度校核合格。3.5 行星齿轮传动的受力分析在行星齿轮传动中由于其行星轮的数目通常大于1，即，且均匀对称的分布于中心轮之间；所以在2K-H型行星传动中，各基本构件（中心轮a，b和转臂

41、H）对传动主轴上的轴承所作用的总径向力等于零。因此，为了简便起见，本设计在行星齿轮传动的受力分析图中均未绘出各构件的径向力，且用一条垂直线表示一个构件，同时用符号F代表切向力。为了分析各构件所受的切向力，提出如下三点：(1)在转矩的作用下，行星齿轮传动中各构件均处于平衡状态，因此，构件间的作用力等于反作用力。(2)如果在某一构件上作用有三个平行力，则中间的力与两边的力的方向用哪个反向。(3)为了求得构件上两个平行力的比值，则应研究它们对第三个力的作用点的力矩。在2K-H型行星齿轮传动中，其受力分析图是由运动的输入件开始，然后以此确定各构件上所受的作用力和转矩。对于支持圆柱齿轮的啮合齿轮副只需绘

42、出切向力。由于在输入件中心轮a上受有个行星轮g同时施加的作用力和输入转矩的作用。当行星轮数目时，各行星轮上的载荷均匀，因此只需要计算其中的一套即可。在此首先确定输入件中心轮a在每一套中所受的输入转矩为可得式中中心轮所传递的转矩， 输入所传递的名义功率，按照上述提示进行受力分析计算，则可得行星轮g作用于中心轮a的切向力而行星轮g上所受的三个切向力为中心轮a作用于行星轮g的切向力为内齿轮作用于行星轮g的切向力为转臂H作用于行星轮g的切向力为转臂H上所受的力为转臂H上的力矩为 在内齿轮b上所受的切向力为在内齿轮b上所受的力矩为式中 中心轮a的节圆直径，mm内齿轮b的节圆直径，mm转臂H的回转半径，m

43、m根据参考文献三式6-37得转臂H的转矩为仿上 内齿轮b所传递的转矩 3.6 小结： 根据给出的数据计算出所需要的模数、齿数、齿宽高、齿顶圆直径和中心距的值，能否与方案要求相对应，分析行星轮疲劳强度的最大应力，计算出弯曲疲劳强度18.78MPa138MPa，所以强度校核合格。再对行星轮进行受力分析，对各构件所受的切向力进行分析。第四章 零件的三维设计与装配体的生成4.1 中心轮的实体建模在SolidWorks2009的环境下，开启软件，在界面右边快捷菜单中选取“设计库”“Toolbox”“ISO”“动力传动”“齿轮”，在出现的下方菜单中选取“正齿轮”，右击鼠标选取“生成零件”。模数=0.9，齿

44、数z=15，齿宽高=18.5。“插入”“阵列/镜像”“基准轴”，选基体圆柱面，单击“确定”按扭。图4.1中心轮4.2 行星轮的实体建模在SolidWorks2009的环境下，开启软件，在界面右边快捷菜单中选取“设计库”“Toolbox”“ISO”“动力传动”“齿轮”，在出现的下方菜单中选取“正齿轮”，右击鼠标选取“生成零件”。模数=0.9，齿数z=24，齿宽高=18.5。图4.2行星轮4.3 内齿圈的实体建模设计齿轮模数为0.9mm，齿数为63，齿轮宽度为8.5mm，计算得到分度圆直径为56.7mm，齿顶圆直径为54.9mm，齿根圆直径58.95图4.3内齿圈4.4 装配模型的建立(1)单击标

45、准工具栏上的“新建”按钮。“新建SolidWorks文件”对话框。单击“装配体”按钮，然后单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。(2)插入行星轮个各零件系统出现SolidWorks建立装配体界面，并弹出“插入零件体”的对话框，单击“浏览”按钮，系统弹出“打开”文件对话框，选择各零件“行星轮齿轮1”、“行星轮齿轮2”、“行星轮内齿轮”和“行星架”。图4.4行星架装配零件(3)添加装配关系单击装配体工具栏中的“配合”按钮，系统弹出“配合”对话框，添加如下关系：“行星轮齿轮1”、与“行星轮内齿轮”的轴心添加“同轴”关系； “行星轮齿轮1”、“行星轮齿轮2”和“行星轮内齿轮”的同一侧面添加“重合”与“平行

46、”关系；“行星轮齿轮1”、“行星轮齿轮2”和“行星架”的两轴心添加“同轴”关系； “行星轮齿轮1”、“行星轮齿轮2”和“行星架”的同一侧面添加“重合”与“平行”关系；(4)齿轮啮合的装配插入辅助装配草图，在装配图设计树中用鼠标右键单击“行星轮齿轮1”，选择“编辑零件”在装配图中进入“零件编辑状态”。然后，鼠标右键单击“前视”，选择“插入草图”。单击“视图定向”中“前视”按钮，使草图平面正对屏幕。然后，以“作为构造线”的方式绘制一个圆，并标注其直径为90mm，再单击草图绘制工具栏上的“中心线”命令绘制一条通过小齿轮槽中面的中心线，退出草图绘制。重复上述步骤，在“行星轮齿轮2”“前视”面上“作为构

47、造线”的方式绘制一个圆，并标注其值为90mm，再单击草图绘制工具栏上的“中心线”命令绘制一条通过小齿轮轮齿中面的中心线，退出草图绘制。为两齿轮分度圆与各自中心线交点添加“重合”装配关系，然后将该“重合”关系设为“压缩”状态，及只限用于定位。图4.5行星装配图4.5 小结掌握SolidWorks画出各行星轮的零件图，然后画出零件的装配图，进行三维实体建模，插入后看看装配图能否运转，熟练地按照已给数据来操作出想要的三维零件图,然后进行齿轮啮合的装配。 第五章 行星轮的应力分析5.1输入轴的应力分析一 利用SolidWorks里面的Simulation插件创建新算例，并选择静应力分析。图5-1 输入

48、轴二 在“材料”对话框中选择“SolidWorksmaterials”，选中“钢”中的“1023碳钢板”材料，单击确定按钮。图5-2 材料属性三 输入轴的应力图解：图5-3应力图解四 输入轴的应变图解：图5-4 应变图解五 输入轴的位移图解：图5-5位移图解根据以上的图可以显示结果如下：轴产生的最大应力发生在键的边缘，最大的应变发生在键的边缘，与设计思路基本相同。这里容易折断，这就是轴的主要失效形式。5.2 齿轮的应力分析一 创建新算例在SolidWorks中调入插件Simulation，创建新算例，选择静态，完成算例创建。图5-6 行星轮网格二 指定材料选择Simulation菜单下的材料，

49、单击应用材料到所有，选择SolidWorks materials，然后选择钢，选择45钢，单击应用，完成材料的指定。图5-7 材料属性三 添加接触对右键连接，选择相触面组，选择相互啮合的两个齿轮的齿廓面作为一对相触面组，同理，添加另一对相触面组。接触选择无穿透。四 添加夹具为了完成一个静态算例，模型必须被正确的进行约束，使之无法移动。在Simulation study树中，右键单击夹具，并选择固定几何体，将中间齿轮固定。同样，对高速小轴的轴向、径向移动进行约束，使其只有绕齿轮回转中心轴的转动自由度。五 施加外载荷对小齿轮施加扭矩，选择小齿轮的基准轴，面选择为齿轮的齿廓面上，扭矩载荷大小为25.

50、53Nm。六 划分划分网格时采用网格控制，将啮合处的齿廓细化网格，其余的为默认设置。七 运行算例单击算例，选择运行，在分析时可以通过解算器的窗口监视运算过程。八 后处理SolidWorks Simulation自动生成结果文件夹，以及默认的结果图解：应力、位移、应变。图5-8 应力图解图5-9 位移图解图5-10 应变图解根据以上的图可以显示结果如下：齿轮产生的最大应力发生在齿根的边缘，齿轮产生的最大应变发生在齿顶和齿根边缘，齿轮的应力集中在齿根圆角处，这里最容易折断，这是齿轮的主要失效形式，与设计情况相符5.3 小结 用SolidWorks对行星轮的“齿轮”和“输入轴”进行应力分析，Soli

51、dWorks软件能将零件实体分解成一定数量的单元要输，再对没一个单元进行力学方面的计算，最后求出总体的应力分布情况，然后再画出应力分析图。第六章总结与展望6.1 总结： （1）对行星齿轮减速器的现状和发展前景进行了探讨。（2）通过对现有行星齿轮减速器的研究方法进行分析研究，认识到国内行星齿轮减速器发展面临的主要问题以及相应的解决方案。行星分析出现的行星传动动力学模型主要分为两类，即集中参数模型和有限元模型。根据构件运动特征的不同，前者又可分为纯扭转模型和平移.扭转模型。平移.扭转模型包括直齿行星传动的 平移.扭转祸合模型和斜齿行星传动的精细化动力学模型。比较而言，有限元模型过于 复杂，对计算机

52、软、硬件的要求较高，实现动态有限元分柝的难度很大;平移.扭转模 型计入的影响因素较多，动力学响应的求解较为困难，多用于理论分析;纯扭转模型计入的影响因素较少，模型精简，具有一定的设计指导意义，但仍不够完善。（3）通过对行星齿轮传动各部件的设计，为行星齿轮减速器总体结构设计提供了理论依据。6.2 展望：通过本次毕业设计，我感到自己应用基础知识及专业知识解决问题的能力有了很大的提高，并且这次毕业设计的选题，是一个实际的零件建模，因此，是在我即将工作之前，他是一次重要演练。我想，通过这次毕业设计，我学习到脚踏实地、认真严谨、实事求是的态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益

53、，我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，到了工作单位后，我将能够更快的适应工作岗位和工作要求，对自己充满信心，因为这不仅仅是一次独立的完成一项毕业设计论文，而是对自己能力的一种体现，毕竟人始终都是要独立坚强的，这次毕业设计使我受益匪浅，也是为以后的道路打下了良好的基础 致 谢通经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了NGW周转轮系的应力分析的论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对软件一无所知，对Proe，CAD等相关技术很不了解的状态，我开始了独立的学习和