行星摆线针轮减速器的设计与强度计算

1、行星摆线针轮减速器是采用k-h-v少齿差一式传动原理及摆线针齿啮合 的新颖传动机械，利用减速比大，传动效率高等的特点，将转速从输入轴逐级传 送到输出轴，已达到从高转速到低转速的减速目的。首先对减速器的实体进行测量，根据所学的机械基础课程、机械制图、autocad等一些的基本理论知识和一些基本的绘图软件，对主轴和摆线轮进行绘 制，根据所画的零件图，和所测绘出的零件尺寸数据，对主轴进行强度计算，校 核轴的强度，最后得出结论该主轴符合使用要求。通过这次的设计与计算，培养自己动手动脑的能力，同时也培养自己分析和 解决工程实际问题的能力、创新思维的能力、创新设计的能力。关键词行星摆线针轮减速器摆线画法

2、ca必制轴的强度计算07级专科毕业设计论文 第ii页共ii页目次第1章绪论 11.1 本设计的研究对象 11.2 行星摆线针轮减速器 11.2.1 概述 11.2.2 行星摆线针轮减速器型号 11.2.3 减速器的工作原理 31.2.4 使用条件 31.2.5 减速器的润滑 31.2.6 减速器的安装 41.3 研究的目的 41.4 课题研究意义 51.5 减速器国内外的发展 51.5.1 国内的发展 51.5.2 国外发展 5第2章 典型零件图的绘制 62.1 cad制图简介和绘图前的准备 62.2 二维图的绘制 72.2.1 新建图层 72.2.2 书写文字 82.2.3 尺寸的标注步骤

3、92.2.4 绘制三视图 112.3 摆线轮的绘制 122.3.1 摆线轨迹的定义 122.3.2 摆线方程 122.3.3 摆线针轮轨迹的画法 12第3章轴的强度计算 173.1 外力偶矩的计算 173.2 计算扭矩和弯矩并画扭矩和弯矩图 173.2.1 受力分析 183.2.2 画内力图 183.2.3 强度校核 20第4章装配图 214.1 装配图的作用和技术要求 214.1.1 装配图的作用 214.1.2 装配图的技术要求 214.2 装配图的表达方法 21结论 22参考文献 23致 ft 2407级专科毕业设计论文 第3页共27页第1章绪论1.1 本设计的研究对象摆线针轮减速机采用

4、摆线针齿啮合、行星式传动原理，所以通常也叫 行星摆线减速机。其独特的平稳结构在许多情况下可替代普通圆柱齿轮减 速机及蜗轮蜗杆减速机。根据减速器减速比大，传动效率高，体积小，重量轻，故障少，寿命 长，运转平稳可靠，噪音小，拆装方便，容易维修，结构简单，过载能力 强，耐冲击，惯性力矩小，等特点。设计出合适的轴类等零件，以保证设 计出的减速器能在一定的条件下进行正常的工作，完成工作任务。1.2 行星摆线针轮减速器1.2.1 概述行星摆线针减速机是采用k-h-v少齿差一式传动原理及摆线针齿 啮合的新颖传动机械，广泛应用于纺织印染、轻工食品、冶金矿山、石油 化工、起重运输及工程机械领域中的驱动和减速装置

5、。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分1.2.2 行星摆线针轮减速器型号x系列行星摆线针轮减速器、8000系列行星摆线针轮减速机、b系列（化工部标准）行星摆线针轮减速机、bjxj系列行星摆线针轮减速机、adc系列行星摆线针轮减速机、f8000系列行星摆线针轮减速机、台湾传仕600系列摆线针轮减速机。本设计所使用的型号是：xwe-8130a传动比1:5133如下图所示图1.3摆线针轮减速器核心部件的结构组成1.2.3 减速器的工作原理在输入轴上装有一个错位1 8 0 0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

6、 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。1.2.4 使用条件1 .摆线针轮减速机允许使用在连续工作制的场合，同时允许正、反两个方 向运转。2 .输入轴的转速额定转数为1500转/分，在输入功率

7、大于 18.5千瓦时建议采用960转/分的6极电机配套使用。3 .卧式安装摆线针轮减速机的工作位置均为水平位置。在安装时最大的水 平倾斜角一般小于 15。在超过15。时应采用其他措施保证润滑充足和防 止漏油。4 .摆线针轮减速机的输出轴不能受较大的轴向力和径向力，在有较大轴轴 向力和径向力时须采取其他措施。1.2.5减速器的润滑1 .卧式摆线减速机在正常情况下采用油池润滑，油面高度保持在视油窗的 中部即可，在工作条件恶劣，环境温度处于高温时可采用循环润滑。2 .摆线针轮减速机在常温下一般选用40#或50#机械油润滑，为了提高减速机的性能、延长摆线针轮减速机的使用寿命，建议采用70#或90#极压

8、齿轮油，在高低温情况下工作时也可应重新考虑润滑油。3 .立式安装行星摆线针轮减速机要严防油泵断油，以避免减速机的部件损 坏。07级专科毕业设计论文 第9页共27页4 .加油时可旋开机座上部的通气帽即可加油。放油时旋开机座下部的放油 塞，即可放出污油。该减速机出厂时内部无润滑油。5 .第一次加油运转 100小时应更换新油，（并将内部污油冲干净）以后再 连续工作，每半年更换一次（8小时工作制），如果工作条件恶劣可适当缩 短换油时间，实践证明减速机的经常清洗和换油（如 3-6个月）对于延长 减速机的使用寿命有着重要作用。在使用过程中应经常补充润滑油。6 .本厂新发出的减速机已加润滑油脂，每六个月更换

9、一次。油脂采用二硫 化铝-2#或2l-2#锂基润滑油脂。1.2.6减速器的安装1 .在摆线减速机的输出轴上加装联轴器、皮带轮、链轮等联结件时不允许 采用直接捶击方法，因该减速机的输出轴结构不能承受轴向的捶击力，可 用轴端螺孔旋入螺钉压入联结件。2 .输出轴及输入轴的轴径选用gb1568-79配合。3 .减速机上的吊环螺钉只限起吊减速机用。4 .在基础上安装减速机时，应校准减速机的安装中心线标高，水平度及其 相连部分的相关尺寸。校准装动轴的同心度不应超过联轴器所允许的范围。5 .减速机校准时，可用钢制垫块或铸铁垫块进行，垫块在高度方面不超过 三块，也可用契铁进行，但减速机校准后应换入平垫块。6

10、.垫块的配置应避免引起机体变形，应按基础螺栓两边对称排列，其相互 距离能足够使水浆在灌溉时自由流通。7 .水泥浆的灌溉应密实，不可有气泡、空隙和其他缺陷。1.3 研究的目的设计研究的目的是巩固学生所学的机械基础课程、机械制图、 autocad等一些的基本理论知识和一些基本的绘图知识。通过对具体的 实物图的拆装，了解行星摆线针轮减速器的内部结构，并结合减速器的 工作原理联想各个构件的相对运动关系。通过对减速器各个零件的尺寸测绘，记录下测量出的数据，用autocad绘制出实物图，并对其进行逐个装配。1.4 课题研究意义通过这次的测绘与计算，培养自己动手动脑的能力，自己分析和解决 工程实际问题的能力

11、、创新思维的能力、创新设计的能力。通过这次设计 要学会把机构系统设计成机械实体装置，完成从方案拟定到机械结构主轴 的校核的过程训练。通过查阅和使用各种资料，运用cad技术等完成机构分析、机械零件的设计、绘制零件图等基本技能的训练。1.5 减速器国内外的发展1.5.1 国内的发展国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与 重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工 艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方 面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、 重量轻、机械效率高等这些基本要求。1.5.2 国外发展国外的减速器，

12、以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造 工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以 定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的减速器是向着大 功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。第2章典型零件图的绘制2.1 cad制图简介和绘图前的准备机械图样是工程技术界的语言，是表达设计思想、而进行技术交流 的重要工具。因此在学习理论课程的过程中，掌握绘制机械制图的基本 技能和做图方法。目前在很多领域，计算机辅助绘图autocad已经基本做到了代替传统的手工尺规绘图，而成为主要的标准绘图工具，深受各 行各业工程技术人员的欢迎。autocad

13、是当今世界，也是我国应用最广泛的通用绘图软件。我国制图 员职业资格技能将其列为上机操作备选软件之一。cad的使用可以极大的缩短从设计到生产的周期，提高设计质量，使设计更加规范化、标准化。它可 以利用计算机系统对产品进行描述，并在计算机内建立模型，显示产品的形 象，并对其进行分析、修改，还可以进行模拟制造。1.设计边框图纸幅面尺寸：由国家标准 gb/t 14689-1993技术制图 图纸幅面和格式 规定，绘制技术样时，应优先采用表 1-1中所规定的基本幅面。表2.1基本幅面尺寸（第一选择）幅面代号尺寸bx la0841x1189a1594 x 841a2420x 594a3297x 420a42

14、10x 2972.图框格式标题栏图21图框格式表2.2基本幅面的周边尺寸幅面代号a0a1a2a3a4bx l841x1189594 x 841420x549297x 420210x 297e2010c105注：在图纸上必须用细实线画出表示图幅大小的纸边界线；用粗实线画出图框。3.标题栏15 一 一 3530（图名）材料比例cu制图（姓名）（日期）审核（姓名）（日期）l40图2.2标题栏2.2二维图的绘制2.2.1 新建图层图2.3图层在机械图样中，图线分为粗、细两种线宽。画图时，根据图形的大小和复杂程度，突现宽度d可在0.25、0.35、0.5、0.7、1、1.4、2 (mm的数系中选 取。粗

15、线与细线的宽度比例为2:1。画图时优先采用0.5mm?口 0.7mm的图线宽度。即细实线d/2、波浪线d/2、双折线d/2、粗实线d、细虚线d/2、粗虚线d、细 点画线d/2、粗点画线d、细双点画线d/2。用局部剖绘制主轴零件图，显示内部结构图2.4轴内部结构2.2.2 书写文字在autocad环境下，图形中的所有文字都有与之相关的文字样式，样式中可设置字体、宽度比例、倾斜角度等文字特性。在输入文字之前，须设立符合国标 的文字样式。07级专科毕业设计论文 第26页共27页图2.5文字样式2.2.3 尺寸的标注步骤autoca所境下，尺寸标注的命令有专门的工具栏和菜单。标注x|llq今整0烫04

16、比除中怨函自/月免新建标注样式图3.6标注图2.7标注样式管理1 .“直线”选项卡设置尺寸线、尺寸界线的格式和特性。(1) “尺寸线”区 设置尺寸线的格式(2) “尺寸界线”区设置尺寸界线的格式图2.8修改标注样式2 .“符号和箭头”选项卡 设置箭头、圆心标记、弧长符号和折弯半径标注的格 式和位置。(1) “箭头”区 设置尺寸终端的格式。箭头大小：按国标应设为 34(2) “圆心标记”区 控制圆心的显示方式，一般按国标选择“无”。(3) “弧长符号”区 控制弧长标注中圆弧符号的显示。(4) ”半径标注折弯”区 控制折弯(z字型)半径标注的显示。图2.9修改标注样式3 .“文字”选项卡设置标注文

17、字的格式、放置和对齐(1) “文字外观”区按国标“文字样式”设为“字母数字”；“文字高度”设为3.5(2) “文字位置”区和“文字对齐”区按默认设置。图2.10修改标注样式4.将新建好的标注样式将已画好的主轴零件图进行尺寸标注图2.11轴尺寸标注注：所选平键尺寸按( gb/t 1096-2003 )详见机械制图高等教育出版社isbn978-7-04-023174-8 2008.4 第 406 页附表 3-12.2.4绘制三视图根据以上所述用cad的基本三视图绘制在图纸上，并标注尺寸，零件图如下109射iii.nv-jin?5 rl.qvog4遇士倒it 1跤量1诬号a4芝区李建红m期大字联口枝

18、忒闱短大学事根控茎图2.12轴零件图2.3摆线轮的绘制2.3.1 摆线轨迹的定义一个圆沿一直线缓慢地滚动，则圆上一周定点所经过的轨迹称为摆线假设有 一个定圆，若有另一个半径是刚才的圆形的1/(n+1)倍的圆在其内部滚动，则圆周上的一定点在滚动时划出的轨迹就是一条内摆线(圆内螺线)2.3.2 摆线方程摆线(圆内螺线)是所有形式为x=cost+cos(nt)/ny=sint-sin(nt)/n 或x=a( i-sin )y=a(1- cos )的曲线，其中n为正实数。2.3.3 摆线针轮轨迹的画法1 .摆线轮与针轮啮合的模型，针轮套为圆柱面，根据摆线针轮行星传动原理，与其啮合的摆线行星轮齿形是短幅

19、外摆线的等距曲线，在任一时刻每一摆线轮总有 一定数量的针齿与其啮合，产生啮合力，力的方向始终沿啮合线的公法线方向， 且相交于节圆节点，而不存在啮合关系的针齿没有作用力，如图 3.13所示图2.13摆线轮与针轮的啮合关系2 .摆线轮与针轮的啮合画法在剖视图中，当剖切平面通过摆线轮和针轮的轴线时，在啮合区内，摆线轮轮齿部分按不剖处理。针轮的针齿销一律按不剖处理。摆线轮轮齿被针齿遮挡的 部分用虚线绘制，也可省略不画。在剖视图中，当剖切平面垂直于摆线轮与针轮轴线时，摆线轮按不剖绘，如图2.14所示图2.14摆线轮剖视图3 .针轮的画法(1)在平面内绘制直径是177、68、22的圆，如下图所示图2.15

20、摆线轮轮廓(2)摆线的轨迹由公式x=a( i-sin )y=a(1- cos )经过测量可得突出的牙的宽度是5cnn,由公式2na=5cm得a=0.8给定一个角度，就会对应一对x、y值，如表3.3表2.3坐标x.y的值e0兀3 二2 二22x00.4572.54.575.03y00.81.60.80所示图3.17摆线轮轮廓(4)由于俯视图投影出的线比较多看起来比较乱，所以在绘制三视图时,只把处于中心的圆投影到视图上了，如图 2.18所示1 ! i ! 1 “ ！ | 总摆线轮材料45号纲比例1： 1数里1图号a4制图李桂红且期天津职叱技术师范大学审核姓名日期图2.18摆线轮零件图第3章轴的强度

21、计算在工程上大多数的受力构件都是由两种或两种以上的基本变形组合起来的， 这种变形称为组合变形。如电动机带动主轴运转，则是由弯曲和扭转两种基本变 形组合起来的。一般构件的组合变形的应力课依据叠加原理求解，即先将构件上的载荷进行分析，使构件在每组载荷的作用下只产生一种基本变形，然后计算构件在基本变形下的应力，再将基本变形的应力叠加啊，即得组合变形的应力。在 进行强度运算时，当构件的危险点处于单向应力状态时， 可将基本变形的应力求 代数和，按轴向拉压强度条件进行计算；当构件的危险点处于复杂应力状态时， 则需要求主应力，按强度理论计算。当轴的结构设计完成后，对轴进行受力分析及强度、刚度等进行校核计算。

22、设轴在转矩t的作用下，产生应力，对于圆截面的实心轴，其抗扭条件为 最大切应力小于给定的许用切应力。3.1 外力偶矩的计算根据所给出的传动轴的转速和所传递的功率，由公式m=9549 p/n,（式中m为外力偶矩，p为轴的传递功率，n为轴的转速。输入力偶矩为主动力偶矩，其 转向与轴的转向相同；输出力偶矩为阻力偶矩，其转向与轴的转向相反）计算出 外力偶矩。3.2 计算扭矩和弯矩并画扭矩和弯矩图在电动机运转的情况下，会在圆轴上作用一对平衡的外力偶矩m,现在用截面法求圆轴面上的内力，将轴从m-m横截面处截开，以左段为研究对象，根据平 衡条件12 mx=0,在m-m截面上必定有一个内力与外力偶矩 m平衡，该

23、内力偶矩 称为扭矩，用t表示，单位是n.m=根据右手螺旋法则：四指顺着扭矩的转向握 住轴线，大拇指的指向与截面的外法线方向一致为正，反之为负。下面对摆线针轮减速器的主轴进行强度校核：假定用一个额定功率为30kw转速为960n/min的电动机带动主轴运转，轴 的最小直径为50mm两个阶梯轴的直径分别是 63mm 65mm最大直径是142mm 许用应力为60mpa各支撑间的尺寸如图所示图3.1简化图主轴3.2.1 受力分析将主轴的外力向轴线简化，如图3.2 (a)所示由公式：m=9549*p/n=9549*30/960=298.4 n.m用截面法计算各段的扭矩t,由 工 mx=0 t1+m=0 可

24、得 t1=-m=-298.4n.m同理可得 t2=-m=-298.4n.m3.2.2 画内力图由计算的扭矩绘制出扭矩图，如图3.2 (b)所示由 t=ft*d/2 可得 ft=298.4*2/0.65=918nfr=ft*tan20=334.1n求支反力：由 fa+fb- fr=0(1)对 a 点求矩，fb*109- fr*(109+26)=0(2)(2)联立得fa= -79.7nfb=413.8n所以可得弯矩：my= fb*(109+26)=558600n.mm=558.6n.mmz=fr* d/2=298.4n.mm=(my2 mz2) =633.61n.m弯矩图如3.2图（c）所示图3.

25、2受力分析图3.2.3 强度校核由第三强度理论w2 t2)=wz经过上述分析可知轴的直径取最小值 d=50mm,.一p 3qq所以 wz=3.14* 503/32=3295mn332将上面计算出的 w t值带入方程，二者联立方程可解得二=51.63mpa 二=60mpa所以该轴的强度足够。第4章装配图装配图是表达机器、部件和组件的图样。通常是表示各部件间相对位置和机 器的整体情况，而把整台机器按各部件分别画出的装配图。4.1 装配图的作用和技术要求4.1.1 装配图的作用1 .装配图是机械设计中设计意图的反映， 是机械设计、制造、装配的重要技术依 据。在机器或部件的设计、制造及装配时，都需要装

26、配图。用装配图来表达机器 或部件的工作原理，零部件间的装配关系和各零件的主要结构形状，以及装配、 检验和安装时所需的尺寸和技术要求。2 .在新设计或测绘装配体时，要画出装配图表示该机器或部件的构造、工作原理 和装配关系，并确定个零件的结构形状和协调各零件尺寸等， 是绘零件图的依据。3 .在生产装配机器时，要根据装配图制订装配工艺规程，装配图是机器装配、检 验、调试和安装工作的依据。4 .在使用和维修中，装配图是了解机器和部件工作原理、 结构性能、从而决定操 作、保养、拆装和维修方法的依据。5 .在进行技术交流或更新改造原有设备时，装配图也是不可缺少的资料。4.1.2装配图的技术要求用文字或符号

27、在装配图中说明对机器或部件的性能、装配、检验、使用等方面的要求和条件，统称装配图的技术要求。性能要求指机器部件的规格、参数、性能指标等；装配要求一般是装配方法 和顺序，装配时的有关说明，装配时应保证的精确度、密封性等要求，检验要求 是指对机器或部件检验时，对所用的特定方法和专用量具、 量仪加以说明；使用 要求是指对机器或部件的操作维护和保养等有关要求。4.2装配图的表达方法机器或部件的表达与零件的表达，其共同点都是要反映他们的内外结构形 状，因此，为了把装配图表达清楚，可以选用全剖视图，局部视图，半剖视图等 方法进行表达。结论通过对实物各个零部件的测量，用计算机绘图软件绘制出各个零件实物图。

28、掌握了行星减速器的传动原理和行星减速器的构造和装配关系.以轴的零件图（cad、实物装配图（cad）形式，将其图表达出来。根据所画 的零件图，和所测绘出的零件尺寸数据，对轴进行强度计算，并校核轴的强度， 由电动机的额定功率和转速计算出需用应力， 和轴的额定应力进行比较，结果计 算出的数值小于额定的数值，所以得出的结论是该轴的强度足够， 可以进行正常 的工作，完成所需的工作任务。参考文献1张定华.工程力学（少学时）.高等教育出版社，20002陈立德.机械设计基础（第二版）.高等教育出版社,20013殷玉枫.机械设计课程设计.机械工业出版社 ，20034聂毓琴，孟光伟.材料力学（第二版）.机械工业出版社，20025李澄，吴天生.机械制图（第三版）.高等教育出版社，20056易良海，许伯生.高等数学.上海交通大学出版社 ，20067刘巧伶，李洪.理论力学（第三版）.科学出版社，20038王旭.新编机械设计cadk术基础.机械工业出版社，20009王旭，王积森.机械设计课程设计.机械工业出版社，200410叶伟昌.机械工程及自