行星齿轮减速器虚拟设计与三维建模

1、XXXX大学本科毕业设计（论文）学院机械工程学院专业机械制造设计及自动化学生姓名 班级学号指导教师二零年 月XXXX大学本科毕业设计论文采煤机履带行走行星减速器的虚拟设计与运动仿真Shearer crawler planetary reducer Virtual Design and MotionSimulation2asQh-q-I務JUElEt*©* 期fr应a* 划 frJLkhP AM孔MFir£ttNM。包 -一j Fr粧三维建棋中期檢查表.Microsoft Office.30 KS中文翻译,docMicrosoft 0££ice.219 K

2、E开题报告.d*cMicrosoft Off ice.40 KB任勞书-AacMicroscft Office42 KB答辩 PFT.ppt Microsoft Office. 728 KE论文-docMicrosoft Office l,G05 KB完整的毕业设计过程t*lf! "B-H 鳩血 UMl 涉囘 HfU'辭牌已 I IL f D£= nvui L? U 43 c，e， ：.护拾；购 R甞诃2%电呵节再*" Uil :J O 11 '；Bn色囱啊 4 24WT|晏矛0=口:#阴H&JXPflT j| npqrmfflpqii 1

3、 apRiinnFnii amauim apfirosEPfir英文译立MgMicroso£t 0££ic*.225 KBProE三维建模，包括零件，装配图已经运动仿真。（图中只截取部分）输出轴A2. AutoCAD 图形 j 虹您jDWG输入轴A2. dgAutoCAD 图形T2 KB行星架左半盘A2址AutoCAD 图形T3 KB行星轮A4. dwAutoCAD 图形47 KE行星轮装配團AO. dwgAutoCAD135 KB左行星架A2.盹AutoCAD 图形69 KBQKCHQlliPflT这里贴上行星减速器CADS该毕业设计成果经过严格而完整的毕业答辩

4、过程，并取得优秀如有需要可以联系 QQ9830912935XXXX大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） （题目：采煤机履 带行走行星减速器的虚拟设计与运动仿真） 是本人在导师的指导下 独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文） 中特别加以标注引用的内容外，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的成果品。作者签名： 年 月 日 （学号）6目录第一章 绪论 11.1 本次课题的意义与目的 11.2 国内外研究发展情况 11.2.1 国内外行星减速器发展情况 11.2.2 行星减速器的发展史 31.2.3 行星齿轮研究现状 41

5、.3 本文研究内容 41.4 常用行星齿轮的传动类型与特点 51.4.1 行星齿轮传动特点 61.5 本章小结 6第二章 行星减速器的传动设计 72.1 设计参数 72.2 确定行星齿轮减速器的传动形式 72.3 确定传动主要尺寸 92.4 本章小结 18第三章 行星减速器的建模与装配 193.1 行星减速器的结构、特点 193.2 减速器三维建模 193.2.1 齿轮三维建模 203.2.2 其他零件的建模 233.3 行星减速器的三维模型装配233.3.1 齿轮之间的啮合装配 233.4 本章小结 26第四章 行星架与箱体设计 274.1 行星架的设计 274.1.1 行星架结构方案 27

6、4.1.2 各个行星齿轮的轴孔的孔距的相对偏差 284.1.3 转臂的偏心误差 284.1.4 各个行星轮轴孔的平行度误差 284.1.5 平衡性要求 284.1.6 浮动构件的轴向间隙 294.2 箱体设计 294.3 密封于润滑 304.4 本章小结 30第五章 运动仿真 315.1 模拟制作动画 315.2 运动仿真制作时应当注意的问题以及相应的解决方法 325.3 制作动画及注意事项 325.4 运动仿真 33本章小结 379结论 38致谢39参考文献 4010摘要采煤机履带行走机构的关键所在时行星减速器， 其主要的作用是把液压马达的动力 传输给履带，使其能够行走。本次研究主要对行星减

7、速器机构进行虚拟设计与运动仿真， 结合 AutoCAD 与 Proe 软件，对其进行草图、二维装配图、三维模型装配的绘制，并进 行运动仿真。主要做了以下的工作：1. 计算基本尺寸。先根据给出的参数计算出齿轮、轴的基本尺寸，并对其进行强度 校核。对箱体进行简单的设计。验证传动比。2. 各零件的建模、装配。运用 Proe 软件进行各个零部件的建模，然后整体装配，完 成总装配。利用 AutoCAD 软件对装配三维图进行具体的装配图绘制。3. 运用 Proe 软件对三维装配图进行运动仿真， 并检查各齿轮之间的啮合是否存在干 涉，若有则找出解决方法。关键词 ：行星减速器，虚拟设计，运动仿真。11Abst

8、ractShearer crawler planetary gear when the key, Its main role is to transmit power to the hydraulic motor track, Enable it to operate. This study mainly on the planetary gear mecha nism for virtual desig n and motio n simulati on. Comb ined with AutoCAD software and Proe Its sketches, assembly draw

9、ing two-dimensional, three-dimensional model of the assembly drawing, And motion simulation. Mainly done the following work :1 The calculatio n of basic dime nsions. First calculated accord ing to the parameters give n in gears, shafts basic dime nsions, and its stre ngth check. Simple desig n of th

10、e box body. Verify the tran smissi on ratio.(2) Each part of the modeling, assembly. Proe software using various parts of the modeling, and then the whole assembly, complete the final assembly. The use of three-dimensional map of AutoCAD software on the assembly drawing for the specific assembly.3.

11、The use of three-dime nsional assembly draw ing Proe software for moti on simulatio n and check the gears meshing between the existence of interference if it is to find a solution.Keywords: pla ne tary reducer, virtual desig n, moti on simulatio n.12第一章节 绪论1.1 本次课题的意义与目的本人这次选择的毕业设计课题是采煤机履带行走行星减速器的虚拟

12、设计与仿真。 以 采煤机履带行走机构为研究的对象，这是近年来出现的没有轨道的特殊的辅助搬运设 备，主要用于在矿洞下帮助其他机械设备工作面的搬运与安装，还能够同时完成其他的 有关的采煤机械设备的移动、安装与放置。它有助于减轻现场工作人员的劳动量，同时 节约了时间，又提高工作效率，可以提高安装的精准度，又更加的安全可靠。采煤机是由许多的零部件组装而成，其中履带式行走机构是机械设备的关键机构， 它主要作用于工作中的行走与搬运等重要的任务， 而行星减速器行走机构是行走机构的 关键所在，它的结构是履带内藏式，结构十分的紧凑，适合用在传动比比较大与输出转矩较为大的机器设备上。行星减速器的设计 对设计人员的

13、一般要求较高，其设计者不但要十分 的了解机械 性能，而且还要掌握 较为先进的设计方法，如果不这样的话 就不可能够准确地算出各个 零件的平均受作用力的大小，尤其是动力学计算，一般较为老式的研究方法拥有 很大的局部限 制性。因此 ,本次研究的重点是对采煤机履带行走装置中的行星减速器建 立了三维模型，通过对模型进行试验。 对采煤机的行星减速器用软件进行三维运动仿真， 该项研究设计对采煤机的履带行走装置的设计、分析，在现实中具有一定重要的实用意 义。1.2 国内外研究发展情况本人采用 ProE 软件对采煤机的行星减速器进行运动仿真，因此在这儿对行星齿轮 发展情况做出一些介绍。1.2.1 国内外行星减速

14、器发展情况目前,采煤机在国 外只有英国 的 EIMCO 公司生产 的 LSC100 型采 煤机搬 运车和 澳 大利 的一家工 程有 限公司生产的 LSC70 型采煤 机搬运 车两种车型。在国内只有太 原煤科 院在近几年以来一直在学习与研制国外的较为相对成功的技术 ,对 TY100FB 采 煤 机搬运车 进行了刚开始时期的技术研究开发。行星齿轮减速器的传动机构具有的结构非常紧凑、质量较为比其他的小巧、体积同 时也较为小、承载的能力比较大等特点。这些大部分都是因为在机械的结构上运用了许 多个行星轮的传动方式，并对同心轴的齿轮之间的空间进行了充分合理的利用，装载了 多个行星轮来共同承担所有的载荷，并

15、且对内齿轮啮合传动进行了合理的运用，最终使 的这种行星减速器拥有了以上的那么多的优异点。但是，这只是在最最理想的情况下， 而在实际条件的运用中，由于加工产生的误差和装配中存在的误差，使得在各个行星轮 上的载荷在齿轮的传动中分配不均匀， 形成的载荷在有的时侯就会集中在其中某个单个 行星轮上的现象。这样做的话，就会使得行星齿轮减速器的优异性得不到全面的充分的 发挥，甚至有的时候利用率比普通的外齿轮的传动结构的利用率还不如。所以，为了使 行星齿轮在机构上的优异性能够较为更好的发挥出来， 于是平均分配载荷就成了一个非 常重要的问题。在结构的有关方面，刚开始时人们只有努力地使齿轮的加工精度得到提 高，这

16、样做才能提高效率，但是却使得行星齿轮在制造上和装配的过程中存在非常困难 的问题。后来通过一段时间的对其认真的研究，采用对行星齿 轮的基本构件 径向不 加限制的专门措施和其它可自动 调位的方法，即采用各种各式的机械式的用以平均载荷 的机构，从而达到载荷在各个行星轮之间能够分布均匀的目的。典型的几种均载机构： 基本构 件浮动的均载机构、杠杆联动均载机构和采用弹 性件的均载机构。行星齿轮减速器的传动效率的评价好坏的指标之一便是其传动率的高低，有许多 的国内外的 学者对此课 题进行了系统的较为全 面的研究。现在，有很多对 行星齿 轮传动效率 来进行计算的方法， 国内外的学者人员就提出了多种多样的有关对

17、行星齿轮 的传动效率的计算方法，在一般的设计计算中，较为经常使用的计算方法就有 3 种：力 偏移法、啮合功率法、和传动比 法也叫做克莱依涅斯法， 而啮合功率法的是较为广泛使 用的，此种方法用来对一般的 2K-H 型与 3K 型行星齿轮减速器的效率计算就会显得十 分的方便。1.2.2 行星减速器的发展史 行星减速器现在已经是运用的非常常见的一种减速装置，其运用范围十分广，如各 式履 带推土机，挖掘机 等的行走机构，这种类型的传动装置中都有着较为相类似的特点，其传动比数值大，体积较为小，输出转矩一般都比较大在 1951 年期间，德国 第一次大范围的运用了大功 率的高速的行星齿轮传动装置； 在 19

18、58 年的后期，其他的国家也陆陆续续的运用这种装置，并且都有相应的一系列的 产品开发研究出来。 在欧洲德国的一家公司就生产出来一般的用在船上的行星齿轮减速 器，它的功率能够达到大约11030kW;而英国的某个齿轮公司生产出来一种的用来进行 压缩用途的行星齿轮减速器，其功率可以达到25740kW。而低速的较重载的行星减速器 也已经由一系列平常用途的产品开发发展到生产应用在特殊的使用上的产品， 像法国的 Citroen 生产的用在水泥磨上的机械减速器设备与在矿山上使用的行星减速器设施，总 的重量可以达到125t，输出转矩也能够达到3900 kNm。目前日本、德国 等国家研究开 发出的一些较为新颖的

19、独特的行星齿轮的传动技术， 例如行星齿轮的变速传动和微小型 的行星传动等。我国是从上世纪才开始研究并进行开发运用行星齿轮减速器，从上世纪 70年代制 订了 NGW型渐开线行星齿轮减速器标 准系列JB1799-1976o低速大转矩的行星齿轮减速 器也开始批量的生产和运用。己经研制成功高速大功率的多种行星齿轮减速器，如高 速汽轮机、列车电站燃气轮机和万立方米制氧透平 压缩机的行星齿轮箱。现在我国已 经拥有批量生产与供应最大输出转矩可达 700kNm的各种行走行星齿轮减速器，在此 同时具 有辅助动态制动功能及大轴倾 角回转行星减速器相继进行了成功开发与投入完 美的使用。由中国重 型机械研究院有 限公

20、司 完成的大功率重载行星 减速器系列，其水 平在国际上已经拥有很高的地位; 由宁波德一家专门生产传动设备的有限公司完成行星 减速器在与柔性液压有关的专业的技术上同时取得了较为大的突破， 这在国际的减速器 设计中也是较为先进的。虽然我国在行星齿轮减速器的研制与开发上取得了一定的成 果，但是与其它的工业较为发达的国家相比较还存在着一定的差距，我们不能只顾于眼 前的设计，要放长远设计计划，我们还需要进行积极的引 进、消化和吸 收国外的较为 先进的技术。伴着我国的航天技术、航空的技术、机器机械、电子电能、能源以及在核能工业等 方面的快速有效地发展和工业的机器人等在现在各工业部门的较为普遍的使用， 我国

21、在 谐波传动方面的技术应用也已经取得显著的值得骄 傲的成绩。 总而言之，当今世界各国 的行星齿轮减速器以及齿轮的总体发展技术的趋势是向着六 高、二低、二 化方面发展。六高指的是较高的承受载荷的能力、比较高硬度的齿面、比较高的可靠性、比较高的速 度、比较高的精度与比较高的传动效率；二低指的是低的噪音、生产成本的低廉；二化 即指 的是标准化与多 样化。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展有着一定的关联， 在 某种的程度上代表着一个国家的工业发展在国际上是否具有较为先进的水平，因此，开 拓开展研究与发展行星齿轮减速器与齿轮的各种技术在我国有着非常的广阔的不可预 测的前景。1.2.3 行星齿轮研究现状与

22、一般的圆柱齿轮的传动相比，行星齿轮传动有着非常大的差异在结构上，其结构 比一般的齿轮较为复杂，零件的数量也比其它的多，其运动方式也比较不一样，与其它 的齿轮传动相比较有着一定的差异，还会有过约束。它的太阳轮与行星齿轮是外啮合的 传动方式，而行星齿轮跟内齿圈之间是内啮合的状态，并且行星齿轮在围绕自身中心轴 转动的时候同时还会围绕内齿圈的中心轴进行转动，这样就不方便于整个机构的设计， 对后面的运动分析也有一定的影响。我国一直在进行行星齿轮传动性能的研究，现在也 有一些部门正在做有力学、 浮动、运动学、均载和传动装置优化设计等问题的研究。 在齿轮动态性能的研究上我国虽然开始的比其它的国家晚， 但是我

23、们不断地吸收外国研究 出来的内容，再结合我们遇到的实际问题从而进行研究分析，也取得了一定的不俗的成 绩。1.3 本文研究内容这篇文章通过对采煤机的行星减速器进行虚拟三维建模，再对其进行运动仿真，对 其结构的合理性进行分析，最终得出相关的结论。本次毕业设计主要的研究内容有：1. 进行尺寸计算（1）对行星减速器的内部结构尺寸进行计算与箱体大概的设计。2. 行星减速器的三维建模，装配的干涉，其结构的合理性（1） 对行星减速器进行三维建模，（2） 利用 ProE 软件对其进行合理性与干涉性的检查。3. 对行星减速器模型传动比进行研究(1) 对三维模型进行运动仿真，(2) 验证传动比。4. 关键零件的校

24、核(1)对齿轮的接触强度进行相应的强度校核1.4常用行星齿轮的传动类型及特点表i 1常川行星折轮的楼动茨熨陵具特占序号型按星車构件僧宕按m1>方式命名S比幼ffl 传范-型;?7-99 90.0.限22K型E5? 见铁77 9 g y0.0.幾23-12K-型 -阴 考3 鑫料 见资00-1L-30-好低I2Z-X 型FO 型资料32. a-u0.盼0.的不限效率高.体积小，Jft量ds 胖掏简单.制造方使.适 用丁枉阿i况下大小率 的传劾，匚忤制度不闽" 可作为减増速及亘速 装置为转疔的辕誰為 吋，彳了星轮产生穆大的离 心力曲用会受 定限制“5资料2U-1UU0. 8-0.H

25、短期I他P不大于120结构紧潴，料动牯用tt綾 大.星用丁短期的间斷L 作石3z aNU*N见参考 资料64-3000.7- (J.S栓期Eff, p不大于10端构紧凑,帝憶安裝较方 便一7PON见昨 资料20-1C00.7-U. S4与巴星冷相同3K-«型FON畫料320-100轨率较低制谊与裝配检工艺性不 铿F适用丁-短期间断I： 作，K-H-V 型ti型瓷料37-710,70.9496KH齿形匿输出机构翌球较表 1-1 行星轮的传动特点1.4.1 行星齿轮传动特点（1）体积较为小，质量较为轻，结构较为紧凑，承载的能力较为强。行星齿轮传 动的外轮廓尺寸和质量一般只有普通的齿轮传动

26、的 1/3。（2）传动效率高。在选择恰当的传动类型的情况下，合理布置结构，其传动的效 率可以达到 0.970.99。（3）传动比较大。只要合理的选择行星齿轮传动的类型以及相互轮齿配合的方案， 就可以只使用少数的几个齿轮从而就能够获得很大的传动比。 在仅作传递 运动的行星齿 轮传动中，其传动比有的时候可以达到上千。我们应该指出当行星齿轮传动在其传动比 很大的时侯，其机构还会保持着结构较为紧凑、质量较为小、体积较为小等许多的优异 点。（4）运动十分平稳、抗冲击性和抗振性十分的强。由于在结构上采用了多个结构 都一样的行星轮，并且都均匀地在太阳轮的周围分布，从而可使得行星轮与转臂的惯性 力能够相互平衡

27、抵消。同时，也会使得参与啮合的齿数增加变多，所以行星齿轮传动的 运动较为平稳，抵抗性与抵冲击性和抗振性较为强，工作的能力较为可靠。行星齿轮传动较为明显的特点是：在齿轮进行传递动力的同时，它还可以进行功率 的分流；同时其输入轴的轴心与输出轴的轴心都在同一轴线上， 指的是输入 轴与输出轴 的各个的轴心都会在同一主轴线上重合。所以，行星齿轮的传动现在的运用非常广泛， 已经被普遍运用， 而当做各 种各式的机械传动系统的中的增速器、减速器和变速的一般 装置。特别是在那些对要求较为高的、质量比较小的、体积较为小的、结构比较紧凑和 对传动效率要求比较高的航空航天的较为特殊的发动机、 石 油化工、起重的运 输

28、装置和 机械兵器等机构的齿轮传动设施以及需要不断地变速的小汽车与重质量大体积的坦克 等各种车辆的一般的齿轮传动机构装置， 在日常生活与工业中行星齿轮传动已经运用的 越来越广泛。1.5 本章小结 本章节说明了本次课题研究的意义与目的，介绍了国内外的行星减速器发展动态， 并阐述了本次毕业设计研究的主要内容。第二章 行星齿轮减速器的传动设计2.1 设计参数额定功率 150KW额定转速 1475r/min工作拉力 6KN输送带工作速度 1.5m/s滚筒直径 460mm工作环境：矿山载荷特性：平稳传动最短工作年限：八年两班2.2 确定行星齿轮减速器的传动形式齿轮传动在跟别的传动方式相比较而言，具有这些可

29、靠地特点，例如瞬时的传动比 比较恒定、工作的能力较为可靠、使用的寿命系数较长、传动的效率较为高、可以使得 平行轴之间的任意两个相交的轴与交错轴之间的传动方式得到实现， 适用于大范围的圆 周的速度与传动的功率，但是齿轮传动的生产制造成本比较高，而低精度的齿轮在传动 时会产生非常大的噪声和振动，传动方式不适合用在两轴之间的距离比较大的情况下。 齿轮传动的方式是先让主动轮转动， 用其轮齿一个一个与从动轮来啮合从而推动它来使 之工作，这是一种在现在运用的十分普遍的机械传动形式。齿轮传动的划分可以按照一 对齿轮的轴线的相对位置来确定，也能够按照不同的工作条件来区分。根据设计参数所给的额定功率为150KV

30、，参考减速器设计与实用数据速查表2-2 , 选出减速器的型号为2K-H-NGW型，其他的型号的传动功率都不在其范围内，故选用此 型号的行星齿轮减速器。因本次设计的传动尺寸没有严格的要求限制，而且生产的数量比较小，所以小齿轮的材料选用40Cr,热处理进行调制处理，硬度的范围为241HB286HJff均值取为260HB 较大齿轮选用45号钢，热处理进行调制处理，硬度的范围为229HB286HB取平均值为 240HB计算如下：（1）初步计算：转矩 T1=106P/n1=9.55X106X150/14752-1T1=971186N.mm齿宽系数 由机械设计表12.13取d =1.0H lim1 = 7

31、1°MPa由此书图12.17c取；泊 iim2 = 58°MPaL：H1 丨=0.9、：H lim1= 0.9X710 =639MPaL；H 2 1 - 0.9-：H lim2= 0.9X580 =522MPa由表12.16，可取Ad=85.初步计算出来的小齿轮直径：d1 _Ad T1/'- d H f.(u 1)/u:59mm2-2齿宽 b = ad"i = 60mm(2)校核计算v = d1 n1 /60 1000二 59 1475c c2-360 1000二 5.4m / s由机械设计表12.6，取8级精度。取 Z1=14, Z2=39.M=d1/z

32、 仁60/4=15.2-4I=Z2/Z仁39/14=2.8。故符合NGVffi行星齿轮减速器的传动比范围，故可行。因为齿轮是平稳工作，所以可按照齿根弯曲强度计算其模数m值:E£_L y y0坷S2-5由参考文献12公式(7.8)和参考文献11表7-2与7-4可得,载荷系数K=1.98;由参考文献12公式(8.11 )求得：Kfp=1.53.按Xn=O由参考文献12表7-1和表7-2查的：Yr1=2.9,Ys1=1.52. 由参考文献12表7-7初步选取初步选取fp仁470N/mm2初选b=2.1 62 x1.98x1.53x2.18>d0 x1.9<1.52“m 启訂2=

33、 3.77mm2x18 X470取模数为m=4.2.3确定传动主要尺寸d仁 m1z 仁4X14=56mmd2=m2z2=4X39=156mma=m(z1+z2)/2=4X(14+40)/2=110mm2-6齿宽 b1= d=1X59=59mm取为b仁60mmB2=70mm.故内齿轮 b: m=4,d=380mm,b=120.取 Z=94.检验传动比2-7i；H 刊 Zb/ Za=1 94 /15= 6.71在范围2.812.5内，故可行。验算弯曲应力=Yf2T1K Kvdj'-lm2-8由图8-44查得,x=0z1=14，Yf1 =2.60z2=39, 丫F2=2.1444.2N/mm

34、22.606】2菲2佟 =60.3N/mm22.14也 J 业,故应该计算较大齿轮的弯曲应力， 诈1YF2“1 =44.2N/mm2 : “i，齿轮的弯曲强度符合要求。轴的设计：1 输入轴的设计： 材料：选用45号钢调质处理，查表10-2取'=35N/mm2，C=100 各轴段直径的选择以及确定：p=3.65,则23#d1 _1003 3.65 -22.0mm，因为装小带轮的电动机轴径d = 38，又因为高速轴第一 342.86段轴径装配大带轮，且d1 =(0.8 -1.2)d，查手册P886表7-7，取d1 =36, L1 =60mm, 因为大带轮靠轴肩定位，所以取d2=40, L2

35、=58， d3段装配轴承，取d3=45,选用6309轴承，L3=28,d 4段是定位轴承，取d 4=50, L4根据箱体内壁线确定后再确定。d5段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴d d 4e4 -11 : 1.25m2查手册得t1 =3.3，得e=2.2< 2.5 1.23.125,因此做成齿轮轴.此时齿宽为30 d6 装配轴承所以 d6 = d3=45, L6 = L3=282. 校核该轴和轴承：L1 =75，L2 =215，L3=100作用在齿轮上的圆周力为：2 101.61 100030 2.5-2709.6N2-9#径向力为 Fr 二 Ftg 2709.6 tg20 =986.2

36、n#作用在轴1带轮上的外力：Fq "130.4N 求垂直面的支承反力：2-10F1v匹 215986.2 =731Nli +I275 + 215F2V =Fr -F1v =986.2 -731 =255.1N 求水平面的支承反力：由 Fih (|i J) = Ft 2 得I215F1h2 Ft2709.6 = 2008.8 Nl1 l275 215F2H = Ft F1h = 700.8 N N 求F在支点产生的反力:FifI3Fli I2100X1130.475 215-389.8NF2F 二 Rf F =389.8 1130.4 = 1520.2 N 绘制垂直面弯矩图的计算Mav

37、 =F2vI2 =255.1 215 10； =54.8N.mMav nRvh =731.1 75 10” =54.8N.m 绘制水平面弯矩图的计算MaH = FiHh =2008.8 75 10=150.7N.mMaH = F2HI2 =700.8 215 10”=150.7N.m 绘制F力产生的弯矩图计算M2F =FI3 =1130.4 100 10°=113.04NMaF =FifIi =389.8 75 1029.2 Nm 求合成弯矩图的计算：考虑在最不利的情况，把MaF与M勿M汨直接相加Ma 二MaF. MavM aH=29.2.54.82150.72 =189.6N.m2

38、-11M； =MaF M：MaJ=29.2. 54.82150.7189.6N.m 求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数：=0.6）Me 二 m2 （汀）2 = .189.62 （0.6 101.6）2 =199.2N.m2-12 计算危险截面处轴的直径因为材料选择45#调质，查课本226页表14-1得二b =650MPa，查课本231页表14-3得许用弯曲应力J = 60MPa，则:Me0.1 jb3 199.2 1030.1 60=32.1mm2-1325#因为d5 4二da =50mm d，所以该轴是安全的中间轴的设计： 材料：选用45号钢调质处理

39、，查表14-2取'=35N/mm2，C=100 各轴段直径的确定：#3 47d -100341.3mm,49.33d1段要装配轴承，查课本11-15取d 1 =40,选用6309轴承，L1=40,d装配低速级小齿轮，且d2 d1取d2=45，L2=128,d3段主要是定位高速级大齿轮，取d3 =60，L3=10,d4装配高速级大齿轮，取d4=45, L4=82d5段要装配轴承，取d5=40, L5=43 .校核该轴和轴承：L1=75, L2=115, L3=95作用在2、3齿轮上的圆周力:32T2 _ 2 671.3 10 d2 一 209 2.5= 2569.6NFt332T22 6

40、71.3 10d3 一 28 4= 11987.5N径向力.卩边二 Ftztg 一： = 2569.6 tg20 = 935.3NFr3 = Ft3tg 一： =11987.5 tg 20 = 4363.1N求垂直面的支反力F1V忒)=d 95-935.3(11595)= 765.2N2-14l1 l2 l375 115 95F2V =Fr3 F1V - Fr2 =4363.5 765.2 -935.3 =4193.4 N计算垂直弯矩：Mavm = F1Vh =765.2 75 10 =57.4N.m_3Mavn - -F1v(h 12) F2 - 1-765.2 (75 115) 935.3

41、 115 1 10一 = 39.6N.m求水平面的支承力：F1HFt3Ft2 叩2 13)11987.5 100 2569.6 21075 115 95=6099.5 N2-15F2H =Ft2 Ft3-F1H =2526.6 11987.5 -6099.5 =8017.6N计算、绘制水平面弯矩图：MaHm =F1Hh =6099.5 75 10” =457.5N.mMaHn =-F2H(h l2) Ft3l2 -1-8417.6 (75 115) 11987.5 115】10 = 220.8 N.m求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数匸=0.6

42、）Me = M：n （汀2）2 f；'220.82（0.6 671.3）2459.3N.mM T'Mfm （汀2）2 f：；457.52（0.6 671.3）609.5N.m计算危险截面处轴的直径：28Men-n截面:3459.3 100.1 60=42.5mmMem-m截面:0.1 一 ib 13 609.5 100.1 60=44.7mm29#由于d2 =d4 =50口口 d，所以该轴是安全的齿间载荷分配系数Kh.Ft=2T12 971186dj 一 60=32373N2-16KaRb1.5 3237370=79.3N / mm#< 100N / mm；一.=1.88

43、3.2(1/ Z1 1/Z2) Icos '2-17=1.88-3.2 (1/141/ 39)4 -1.753=1.75 -0.871 1由此得Kh：=二= =1.32.J 0.872齿向载荷分布系数Kh 1 ,由表12.11Kh - =A+B(b/d1) 2+C10；b#=1.17+0.16+0.61X10；X852-18#=1.38K= KaKvKh：Kh :2-19=1.5X1.2X1.32X1.38=3.28弹性系数ZE 由表12.12Z E =189.8、MPa.节点区域系数Z H系数由表12.16Z h =25接触最小安全系数SHim 由表12.14SH lim =1.&#

44、176;5总工作时间t；t=8X365X12 t=35040h 应力循环次数Nl由表12.15，估计1。7乞Nl乞109,则指数N=601 1475 35040 (1 8.78 0.2+0.5 8.78X0.5+0.2 8.78 X0.3)2-1031#=5.79107原估应力循环次数正确。卍 二 NLi/i =5.79 1 07 / 6.28= 9.93 106接触寿命系数Zn由机械设计图12.18得,Zn1 =1.18Zn2 九25许用接触应力匚H H1H Iim1 Z N1SH min710 1.181.05#= 798MPa'-H2=H lim2Z N2SH min580 1.

45、251.05#-690MPa#ZeZhZ32验算2-21= 189.8 2.5 0.872 彳28 97J86 6 1V 70X606= 681MPa-匕一 H 2 1计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整 齿根弯曲接触疲劳强度检验：重合度系数Y 丫 g=0.25+0.75%=0.25+0.75/1.75=0.682-22#齿间载荷分布系数Kf-,1 1由表 12.10， Kf1.47Y 0.68由图12.14得K 二 KaKvKf：.K2-23= 1.5 1.2 1.47 1.38= 3.65齿形系数YFd1由表12.21查得，YFd1 =2.46YFd2 =2.19应力修正系

46、数Ysa由表12.22查得，Ysa1 =1.65Ysa2 "8弯曲疲劳极限二Flim由表12.14查得，#F lim1= 600MPa#F lim 2 二 450MPa弯曲最小安全齿轮系数SFlim由表12.14查得,SF lim = 1.25应力循环次数Nl由表12.15，估计3 10气N1O10,则指数m=49.91,Nli讥n=60rn1tni 二49.91TitniVmax33#2-23弯曲寿命系数YnYn1 "95Yn2 "97=60 1 1475 32325149.91 0.2 0.549.91 0.5 0.249.91 0.36NL1 =5.76 1

47、0NL2 =NL1/i =5.76 107/6 =9.92 106#尺寸系数Yx =1.0600 0.95 1SF lim1.25= 456 MPaIS? _ ；Flim2YN2YX450 0.97 1SF lim1.25#= 349 MPa验算:2KT1bd1mYf：1Ys：1Y;2 3.65 97118670 602 42.46 1.65 0.682-24#= 213MPa#F2Fa 2论玄2YFa1YSa1= 2132.19 1.82.46 1.65#= 207MPa-'>>2 1故可行。本章小结 本章节主要对齿轮和轴的尺寸进行了基本计算，并对计算的结果进行了校核，验

48、证 了其可行性。34第三章行星减速器的建模和装配本次章节主要从两个方面来展开研究：（1）对行星减速器进行三维建模；（2）利用 ProE进行装配和干涉检查。3.1行星减速器的结构、特点行星减速器结构如下：1-输出轴2-行星架3-行星轮4-太阳轮5-内齿圈图3-1行星减速器结构图这个行星齿轮减速器主要是安装在履带内部的。其减速主要的工作过程如下：太阳轮连接着输入轴，输入轴跟液压马达相连接，由其带动转动；太阳轮带动行星轮转动； 行星轮跟行星架相连接固定，带动行星架转动；行星架一端连接着输出轴，最终由输出 轴输出转速，带动采煤机行走。这种行星齿轮减速器的结构非常简单，增距性能比较好, 非常适合用在安装

49、的空间比较小，传动比与输出转矩 大的设施上。3.2减速器三维建模在建行星齿轮加速器的三维模型时，因零部件有许多，但是又必须考虑到后面的运动仿真，所以在建模时考虑到以下的几个主要问题：(1) 对零件的模型进行简化。把对在进行运动仿真时没有影响的特征删去，把对 运动仿真有较小影响的特征简化设计。使模型的结构简单，同时又能正确的反映出行星 减速器的结构特点。(2) 选择合适的软件。因平时对ProE运用的较为熟悉，所以在此选择此款软件。 此软件不仅建模方便，而且还有利于跟其他的软件进行数据的交换与转化。可以完成行 星齿轮减速器的三维建模与装配。采煤机行星减速器主要的零部件包括有：太阳轮、各式轴承、行星

50、架、行星轮、输 入轴、输出轴、减速器的固定支架、密封圈、端盖以及一些用来连接的标准件等组合成。 3.2.1齿轮三维建模齿轮是行星齿轮减速器的最基本的最常见的零件，齿轮主要运用方式是将动能在两 个相互平行或者相交的轴之间传递，同时可以作为机械传动的主要连接方式，其传动也 是研究的较为重要的点。它是一种形状较为复杂的三维模型，在建模时的精确度高低将 影响后面运动仿真的质量高低。对于齿轮的建模，因为齿轮的形状比其它的零件较为复杂，所以对其进行多种特征 的建造就能够保证齿轮的精确度。在齿轮的建模时主要运用以下这种方法：用CAXA软件自带的参数设置进行建模，这样可以节省时间。我们所知道齿轮的主要齿形结构

51、是有一些基本的参数来决定的，例如齿轮的齿数与模数等因数，因此我们就可以利用计算出的参数再用软件画出草图，节 约时间，再导入到ProE中进行拉伸建模。2K型行星减速器主要由3个行星轮、1个太阳轮与1个内齿圈组成。其齿轮参数如 下表3-2.Hr童数(nim)-齿数"变位系数匸齿顶圆直鏡(mm)齿根圆直4-'b表3-2太阳轮2,1J0. 564P,i67-5*.150.5U冇星.14J391.10.563.1467.49.1150.5内齿轮2.14J.10.565J390.5齿轮参数具体的生成步骤如下:（1）打开CAXA软件自带的齿轮设计参数对话框（图3-3）,输入我们计算出的主要

52、 的齿轮参数，点确定就能绘制出相对应的齿轮草图，如图3-4。lTt»:*0 f3* 樹K町习 f fwi-AMr* *szP.jT Tr * 护 M 椚图3-3参数设计对话框图3-4齿轮草图（2）把绘制而生成的草图先保存下来，保存的格式为 *dxf。（3）打开ProE软件，先新建零件图，再打开之前保存的草图，对其进行拉伸，使得齿轮的宽度达到60mm,这样就能够得到齿轮的三维模型，如图 3-5。图3-5太阳轮三维模型再按照相同的方式绘制出其他齿轮的模型，例如得到如下的行星轮、内齿圈图，如 图所示：图3-6行星轮三维模型图3-7内齿圈三维模型322其他零件的建模在行星减速器中，齿轮是最基

53、本的零部件，其他的零件还有行星架、油封圈、滚动 轴承等。某个零件的建造，根据特征参数化建出模型，在ProE中为我们提供了多种多样的造型方法，例如，我们一般以实体特征来建立较为规则的零件。在建形状比较复杂的模型设计的时侯，我们有的时侯还会需要用到比较不常用的曲面特征方法，这种方法 也很实用。我们在对实体特征进行创建的时候，第一步要先绘制出截面图形的样子，画 出零件的草图后，进行一定的尺寸修改，完全确定尺寸的精度后，再对这些零件的 截图进行拉伸、旋转、扫描与混成形成基本特征实体。在这些技术上，还能建出其他的有关的辅助特征，像孔、倒角、圆角、切除等。在有关曲面特征的创建模型上，除了与实体特征相同的拉

54、伸、旋转、扫描和混成方式外，我们还能够这样做由点创建曲线，再由曲线创建曲面，这样做拥有很高的灵 活性。根据平时 的设计需要就能创建许多单一曲面，再将这些曲面组合而成为完整并且没有间隙的曲面模型，最终再通过其他的特征操作可转化为实体模型。3.3行星减速器的三维模型装配3.3.1齿轮之间的啮合装配在本次毕业设计的研究中，齿轮的精确啮合与装配关系是一重点与难点，减速器中的齿轮啮合精确和装配关系的正确是关系到后面的运动仿真能否精确运行，结果是否正确的关键。行星减速器的三维模型是运用自上而下的组装方法：先建成某个单个零件的三维模型，在模型中建立出中心轴和中心面，再将所绘制的其他模型插入到总体的装配图中， 再根据