1、毕 业 设 计 (论 文 )行星齿轮减速器的设计及箱体的加工工艺PLANETARY GEAR REDUCER DESIGN AND MACHINING PROCESS OF THE BOX摘要本文首先对行星齿轮传动的特点，减速器的主要型式及其特性，我国行星齿轮传动技术的发展及目前的水平，常用行星齿轮传动的类型及其特点等进行了简要的介绍，然后对行星齿轮减速器的传动，结构及箱体的加工工艺进行了设计。并采用 AutoCAD 设计软件对齿轮轴、行星齿轮、行星轴、内齿轮、输出轴、箱体、总装图等进行了工程绘图。通过查阅大量文献资料，阐述了行星齿轮传动设计和主要的强度等的相关内容。对行星齿轮减速器传动机构的
2、基本参数和尺寸进行了选择和计算。在查阅了大量关于行星齿轮减速器设计的资料和参考了某公司生产的 3K 型行星齿轮减速器后，确定了此行星齿轮减速器的设计方案。关键词 减速器； 行星齿轮； 箱体AbstractThis paper firstly planetary gear transmission characteristics, the main types and characteristics of gear reducer, our planetary gear transmission technology and the development of the current leve
3、l of planetary gear transmission, commonly used the types and characteristics of etc were briefly reviewed in this paper, Then to the planetary gears reduction gear transmission, structure and the processing technology of the box on the design. and using AutoCAD design software for the gear axis, a
4、planetary gear, a planetary shaft in the gears, output shaft, body, assembly figure etc engineering drawing. Through consulting a large number of literature, this paper expounds the planetary gear transmission design and major strength of related content. Planetary gear reducer drive institutions of
5、 the basic parameters and size were chosen and calculation. A lot about the planets in consult the material and design of gear reducer reference in a company production of 3K type planetary gear reducer defined after this planetary gear reducer design scheme.Keywords speed reducer planet gear the bo
6、x 目 录1 绪论 .11.1 概述 .11.2 行星齿轮传动的特点： .11.3 齿轮减速器的现状及发展趋势 .21.4 常用行星齿轮传动的类型及其特点 .32 行星齿轮减速器传动设计 .42.1 设计参数 .42.2 确定石油机械装置行星减速器的传动形式 .42.3 根据给定的传动比确定各轮的齿数 .42.4 按齿根弯曲强度条件确定模数 m.52.5 啮合参数的计算 .62.6 几何尺寸的计算 .62.7 传动效率的计算 .72.8 装配条件的验算 .92.8.1 邻接条件 .92.8.2 同心条件 .92.8.3 安装条件 .92.9 强度验算 .93 行星齿轮减速器结构设计 .153.
7、1 传动作用力计算 .153.1.3 各行星轮作用在轴上的总力及转矩 .173.2 轴的设计 .183.2.1 选择轴的材料 .183.2.2 按许用扭应力初步估算轴径 .183.2.3 轴的结构设计 .183.2.4 按许用弯曲应力计算轴径 .193.2.5 轴的疲劳强度安全因数校核计算 .203.2.6 轴的静强度安全因数校核计算 .213.3 轴承的选用 .224 行星齿轮减速器箱体工艺规程 .234.1 零件的分析 .234.1.1 零件的功用 .234.1.2 零件的工艺分析 .234.2 确定零件生产类型 .244.2.1 确定零件生产类型 .244.2.2 确定零件毛坯制造形式
8、.244.3 定位基准的选择 .244.3.1 粗基准的选择 .244.3.2 精基准的选择 .244.4 零件各表面加工工序的确定 .244.4.1 各表面加工工序的确定原则 .244.4.2 拟定工艺路线（机加工） .244.5 毛坯余量与工序间余量的确定 .254.6 箱体的加工 .25结论 .35致谢 .36参考文献 .37谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载此设计说明书（不包含 CAD 图纸）。我这 里还有一个压缩包，里面有相应的 word 说明书（附 带：外文翻 译）和 CAD 图纸。需要压缩包的朋友联系 QQ 客服1：1459919609 或 QQ 客服 2：19690432
9、02。需要其他设计题目直接联系！ 1 绪论1.1 概述齿轮减速器在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器绝大多数都是闭式传动装置，按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计，制造和使用特点各不相同。我国及一些工业化大国的在用减速器数量以百万计，其中80%以上的中小规格减速器都直接选用了通用系列或标准化系列产品。通用减速器由于实现了系列化和标准化，具有便于组织专业化生产，容易形成批量和规模生产，有利于提高产品的生产水品和质量，降低设计和制造成本，缩短供货周期，容易获得备件，便于维修等许多优点，而成为一般用户的首选产品。只有在特殊用途或选不到合适的
10、产品时才考虑设计和选用专用减速器。通用和专用齿轮减速器在设计方面的一个主要区别是通用减速器齿轮传动的中心距a，传动比i等主要参数为有限个数值的有序分档排列，产品的尺寸和承载能力有规律；专用齿轮减速器则无规律，需视具体要求进行设计。另一区别是通用减速器面向各个行业，但只能按一种特定的工况条件设计，选用时用户需根据各自的实际工况采用不同的修正系数去修正。减速器参数的选择是根据自身的特点为谋求综合的最佳性能而确定的，不可能像专用减速器那样针对每一个具体工况选择不同的参数。尽管由于产品的系列化和通用化给通用减速器不可避免地带来一些弱点，但这些不足与其众多的优点相比是微不足道的。事实上，除了由于经验丰富
11、的技术人员进行设计并由专业商制造外，一般单件小批量生产的专用减速器从设计到制造都很难达到通用减速器的技术指标。通用减速器的某些不足，在专用减速器中也会出现。因此，努力提高各类减速器的设计制造水品，更好的满足各类用户的广泛需求，仍是广大齿轮工作者的长期任务。1.2 行星齿轮传动的特点：（1）体积小，质量小，结构紧凑，承载能力大。一般地，行星齿轮传动的外轮廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的1/21/3。（2）传动效率高。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达0.970.99。（3） 传动比较大。在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。（4）运动平稳。总之，行星齿轮传动具有
12、质量小，体积小，传动比及效率高的优点。因此，行星齿轮传动现已广泛应用于工程机械，冶金机械，起重运输机械，矿山机械，轻工机械，石油化工机械，机床，机器人，汽车，轮船仪表和仪器等各个方面，行星传动不仅适用于高转速，大功率，而且在低速大转矩的传动装置上也已经获得了应用。它几乎可适用于一切功率和转速范围，故目前行星传动技术已经成为世界各国机械传动发展的重点之一。随着行星传动技术的迅速发展，目前，高速渐开线行星齿轮传动装置所传递的功率已经达到20000kw，输出转矩已经达到4500KN.据有关资料介绍，人们认为目前行星传动技术的发展方向如下：(1）标准化。多品种目前世界上已经有50多个渐开线行星齿轮传动
13、系列设计，而且还演化出多种形式的行星减速器，差速器和行星变速器等多品种产品。（2）硬齿面。（3）高速转速。（4）大规格，大转矩在中低速，重载传动中，传递大转矩的大规格的行星齿轮传动已经有了较大的发展。行星齿轮传动的缺点是： 材料优质、结构复杂、制造和安装较困难。1.3 齿轮减速器的现状及发展趋势20世纪70年代末以来，世界减速器技术有了很大发展。产品发展的总趋势是小型化，高速化，低噪声和高可靠性；技术发展中最引人注目的是硬齿面技术，功率分支技术和模块化设计技术。到20世纪80年代，国外硬齿面技术已日趋成熟。采用优质合金钢锻件，渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于GB/T10095.12008的
14、六级，综合承载能力为中硬齿面调制齿轮的34倍，为软齿面齿轮的45倍。一个中等规格的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的1/3左右，且噪音低，效率高，可靠性高。功率分支技术主要用于行星及大功率双分支以及多分支装置，如中心传动的水泥磨的主减速器。其核心技术是均载。对通用减速器而言，除了普遍采用硬齿面技术外，模块化设计技术已成为其发展的一个主要方向。它旨在追求高性能的同时，尽可能的减少零件及毛胚的各种规格和数量，以便于组织生产，形成批量，降低成本，获得规模效益。同时，利用基本零件，增加产品的形势和花样，尽可能多地开发实用的变型设计或派生系列产品，如由一个通用系列派生出多个专用系列；摆脱了传统的单一
15、有底座实心轴输出的安装方式，添加了空心轴输出的无底座悬挂式，浮动支撑底座，电动机与减速器一体式连接，多方位安装面等不同形式，扩大了使用范围。改革开放以来，我国陆续引进先进加工装备，通过引进，消化，吸收国外先进技术和科研攻关，开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度都有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可以从JB1791960的89级提高到GB/T100952001的六级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。目前我国已可设计制造2800KW的水泥磨减速器，1700mm轧钢机各种齿轮减速器。进入20世纪90年代中后期，国外又陆续推出了更新换代的减速器，不但更突出了模块
16、化设计特点，且在承载能力，总体水品，外观质量等方面又有明显提高。1.4 常用行星齿轮传动的类型及其特点表1-1常用行星齿轮的传动类型及其特点型 号序号按基本构件命名按啮合方式命名传动简图传动比范围传动效率传动功率范围特点1 2K-H NGW型 见参考资料3 2.8-12.5 0.97-0.99 不限加工与装配工艺简单，可用于任何情况下，单级传动，负号机构2 2K-H型 NW型 见参考资料3 7-17 0.97-0.99 不限双联行星轮，加工与装配复杂，可用于任何情况下，负号机构3 2K-H型NN型 见参考资料330-100效率低不大于30KW制造精度较高，适用于短期间断作，双内啮合，正号机构4
17、 2Z-X型NGW型见参考资料 32.8-13 0.97-0.99不限效率高，体积小，质量小，结构简单，制造方便。适用于任何工况下大小率的传动，工作制度不限。可作为减速，增速及差速装置。当转臂的转速高时，行星轮产生很大的离心力应用会受一定限制。5 NGWN 见参考资料20-100 0.8-0.9结构紧凑，传动范围比较大，适用于短期的间断工作6 NGWN 见参考资料64-300 0.7-0.9结构紧凑,制造安装较方便.73Z 型NGWN 见参考资料20-100 0.7-0.84短期工作，p 不大于120长期工作，p 不大于10 与上基本相同8 3K-H型NGWN 见参考资料 320-100 效率
18、较低 96KW 制造与装配的工艺性不佳，适用于短期间断工作。9 K-H-V型N 型 见参考资料 37-71 0.7-0.9496KW 齿形及输出机构要求较高2 行星齿轮减速器传动设计2.1 设计参数试为某石油机械装置设计所需配用的行星齿轮减速器，已知该行星传动的输出功率=1000kw，输入转速 =1460r/min，传动比i=210，允许的传动比偏差ip=0.05，短期1P1n间断的工作方式，每天工作16 小时，要求使用寿命10 年；且要求该行星齿轮传动结构紧凑、外廓吃寸较小和传动效率较高。2.2 确定石油机械装置行星减速器的传动形式该石油机械装置的工作特点为：短期间断式工作、传动比大，结构要
19、求要紧凑、外廓尺寸小、重量轻，传动效率比较高。而3K 型传动较适合于短期间断式工作，其传动比大，结构也紧凑、重量轻，故选用3K 型传动较合理。图2-1 为3K 型行星齿轮减速器结构示意图。图2-1 3K 型行星齿轮减速器结构示意图2.3 根据给定的传动比确定各轮的齿数根据已给定的传动比 i=210，且选取行星轮数目 =3。pn查参考文献1表6-4得各轮齿数 =18, =198, =189, =90, =81aZbeZgfZ其传动比为 i=210,其传动比误差 为式(2.1)2100.5pi ipi故满足传动比误差要求。据给定的传动比 =210,最后确定该石油机械装置行星减速器各轮齿数为 =18
20、, pi aZ=198, =189, =90, =81。bZegZf2.4 按齿根弯曲强度条件确定模数m根据某石油机械装置对其行星齿轮减速器的强度、速度及精度的要求，该行星齿轮减速器的齿轮材料均为合金调质钢，经过调质处理后，其硬度HB350为软齿面。由于该行星齿轮减速器具有短期间断的工作特点，故可按齿根弯曲强度条件的设计公式可确定其模数m；即式(2.2)132FPSKTmYbZ由于3K 型传动有三个啮合齿轮副： a-g、 b-g 和 e-f。在此先按高速级 a-g 齿轮副进行模数m的初算。首先求得转矩T1，即式(2.3)1apTn式中，输入轴作用在a轮上的转矩 为a式(2.4)66609.5109.5.54101aaPTNn即得 661.402.8(.)3m由参考文献12公式（7.8）和参考文献1表7-27-4 可得：载荷系数K=1.98;由参考文献12公式（8.11）求得： .5FPK按 =0由参考文献12表7-1 和7-2查得： =2.9和 =1.52。由参考文献12表aX1FY1S7-7初步选取 =470N/mm2。初选b*=2。1pf
