1、攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要 攀枝花学院本科毕业论文 摆线针轮减速器 学生姓名： xxx 学生学号： 有 CAD图纸哦 院（系）： 图纸联系方式在最后 年级专业： 指导教师： 20XX 年 6 月 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要 摘 要 摘要：本 次设计的是摆线针轮行星减速器，摆线针轮行星传动具有传动比范围大，体积小、重量轻，效率高，运转平稳、噪声低，工作可靠、寿命长的特点。因此，摆线针轮行星齿轮传动现已广泛地应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。文中从对齿轮减速器的发展的历史研
2、究开始，再对传动比进行计算，而后分别进行齿数计算、齿形分析、效率计算、强度验算、结构设计、绘制减速器装配图及零件图。最后对行星齿轮的结构设计进行了较详细的阐述。通过对摆线针轮 行星减速器的研究，结合目前的发展情况和所要面临解决的问题，设计出具有上述一系列优点的减速机构。在设计中，摆线针轮行星传动的薄弱环节是转臂轴承，因转臂轴承在受力大，转速也较高的情况下工作（其内、外圈的相对转速等于输入轴与输出轴二者转速绝对值之和），所以 在新系列中为保证转臂轴承的寿命，往往采用加强型的滚子轴承。 关键词：摆线针轮行星减速器；齿轮；行星齿轮减速器；齿轮啮合；滚子轴承。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） Abst
3、ract Abstract Abstract:This design is pin-cycloidal gear planetary .Pin-cycloidal gear planetary gear transmission range is big, small volume, light weight, high efficiency, stable operation,low noise,long life and reliable , Therefore, the planetary gear transmission has been widely used in enginee
4、ring machinery, mining machinery, metallurgy, machinery, lifting transportation machinery, light industrial machinery, petroleum, chemical machinery, machine tools, robots, automobile, tanks, artillery and aircraft, ships, instrument and meter, etc. Based on the development of gear reducer, “the stu
5、dy of history to start again, then calculated the transmission separately gear tooth profile analysis and calculation, the calculation efficiency, strength calculation, the structure design, drawing assembly and detail drawings. Finally the structure design of planetary gears are expounded in detail
6、. Through the cycloid planetary reducer, combining the current development situation and to solve the problem, the design has the advantages of a slowdown. In the design of cycloid planetary gear, the weak link is turning arm bearing, because in turn arm bearing force, high speed and under the condi
7、tion of inner work (the relative speed equals input shaft and the output shaft rotational sum between absolute). so that a new series in turn for the life, often arm bearing reinforced by the roller bearings. Key words: Pin-cycloidal gear planetary reducer； gear; planetary gear reducer; gears meshin
8、g; roller bearings 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 目录 摘 要 . I Abstract. II 第一章 绪论 . 1 1.1 行星齿轮传动的发展概况 . 1 1.2 行星齿轮传动的发展趋势 . 3 1.3 行星齿轮传动的优缺点 . 4 1.4 本设计课题简介 . 6 第二章 摆线针轮减速器传动理论与设计方法 . 7 2.1 摆线针轮减速器的传动原理 与结构特点 . 7 2.1.1 摆线针轮行星传动的传动原理 . 7 2.1.2 摆线针轮减速器的结构特点 . 7 3.1.3 摆线针轮传动的啮合原 理 . 8 第三章 针齿与摆线轮齿啮合时的作用力 . 15 3.1 确定
9、初始啮合侧隙 . 15 3.2 判定摆线轮与针轮同时啮合齿数的基本原理 . 16 3.3 针齿与摆线轮齿啮合的作用力 . 16 3.4 输出机构的柱销（套）作用于摆线轮上的力 . 17 3.4.1 判断同时传递转矩的柱销数目 . 18 3.4.2 输出机构的柱销作用于摆线轮上的力 . 18 3.4.3 转臂轴承的作用力 . 18 3.5 摆线针轮行星减速器主要强度件的计算 . 19 3.5.1 齿面接触强度计算 . 19 3.5.2 针齿抗弯曲强度计算及刚度计算 . 19 3.5.3 转臂轴承选择 . 20 3.5.4 输出机构柱销强度计算 . 20 第四章 摆线针轮减速器的设计计算 . 22
10、 4.1 摆线轮的设计 . 22 4.1.1 确定传动的结果形式 . 22 4.1.2 确定摆线轮针轮的齿数 . 22 4.1.3 确定针轮半径 . 22 4.1.4 确定短幅系数和偏心距 . 23 4.2 转臂轴承的选择 . 23 4.2.1 转臂轴承负载计算 . 23 4.2.3 转 臂轴承选择 . 24 4.2.4 转臂轴承寿命计算 . 24 4.3 确定针轮尺寸 . 24 4.4 摆线轮结果尺寸的计算 . 26 4.5 确定输出机构中柱销、柱销套和柱销空的直径 . 27 4.6 摆线轮、针齿、柱销的数据表 . 27 第五章 轴的计算 . 30 5.1 输出轴的计算 . 30 5.1.1
11、 输出轴的结构装配图 . 30 5.1.2 初步确定轴的最小直径 . 30 5.1.3 输出轴的结构设计 . 30 5.1.4 求轴上载荷 . 31 5.1.5 按弯扭合成应力校核 . 31 5.1.6 精确校核轴的疲劳强度 . 32 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 5.2 输入轴的计算 . 33 5.2.1 输入轴结构转配图 . 33 5.2.2 初步确定轴的最小直径 . 34 5.2.3 轴的结构设计 . 34 5.2.4 力的计算 . 35 5.2.5 按弯扭合成强度校核 . 35 5.2.6 精确校核轴的疲劳强度 . 35 第六章 箱体的结构设计 . 38 6.1 箱体的结构设计
12、准则 . 38 6.1.1 机体应具有足够的刚度 . 38 6.1.2 应考虑便于机体内零件的润滑、密封及散热 . 38 6.1.3 机体要有良好的工艺性 . 39 6.2 减速器箱体密封 . 39 6.3 试验要求、观、包装、运输和储藏的要求 . 39 第七章 减速器的润滑 . 41 7.1 润滑的意义 . 41 7.2 齿轮润滑剂的选择 . 42 参考文献 . 44 致 谢 . 45 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪论 第 一章 绪论 1.1 行星齿轮传动的发展概况 我国早在南北朝时代（公元 429 500 年），祖冲之就发明了有行星齿轮的差动式指南车，比欧美早了 1300 多年。 18
13、80 年德国第一个行星齿轮传动装置的专利出现了。 1920 年首次成批制造出行星齿轮传动装置，并首先用于汽车的差速器。 1938 年起集中发展汽车用的行星齿轮传动装置。二次世界大战后机械行业的蓬勃发展促进了行星齿轮传动的发展。 高速大功率行星齿轮传动广泛的实际应用，于 1951 年首先在德国获得成功。1958 年后，英、意、日、美、苏、瑞士等国也获得成功。 低速重 载行星减速器已由系列产品发展到生产特殊用途产品，如法国Citroen 生产用于水泥磨、榨糖机、矿山设备的行星减速器，重量达 125t，输出转矩 3900KN.m； 公元 1765 年欧拉提出用渐开线作为齿轮齿廓曲线以来，定轴轮系的齿
14、轮传动获得了最广泛的应用。但是，随着生产发展的需要，早在 1879 年 BOCK 就论述了传动比 i= 610 的行星齿轮装置，继后 Shaw 发表了传动比 i=2 510 的机构，以及 TOBPNABHKO 用串联 K-H-V 型行星传动获得了传动比 i= 610 的传动机构，当时这些大传动比的行星机构主要是用以实现某一运动。 19 世纪以来，随着机械工业的发展（如汽车、航空工业等），特别是第二次世界大战后，高速大功率船舰以及透平发动机组和透平压缩机等的发展，对渐开线齿轮传动在速度、功率、效率、外廓尺寸和重量等诸方面提出了愈来愈高的要求，这对于一对外啮合的定轴齿轮传动来说，由于在承载能力、速
15、比、外廓尺寸和重量等诸方面的限制，是难以满足生产发展的需要的，从而提出了采用内啮合的分流传动结构， 由于分流效应和合理地利用了内啮合，以及行星齿轮传动在运动学上的优点，从而使渐开线行星齿轮传动得到了迅速的发展。 高速大功率行星齿轮传动的实际应用，于 1951 年首先在西德获得成功， 1958年以后，美、英、日、苏、捷、意、荷、瑞士等国亦获得成功，并已成批生产使用。其中在国际上享有盛名的有，西德 Renk 行星齿轮箱、瑞士 Maag 行星齿轮箱、美国 Fritlsch 行星齿轮箱、英国 C O G行星齿轮箱、捷克 SKODA 行星齿轮箱和日本 IMT 行星齿轮箱等。 攀枝花学院本科毕业设计（论文
16、） 绪论 随着生产的不断发展，制造技术的不断进步，以及行星齿轮传动在设计上日趋 完善，从而使行星齿轮传动至今已达到了较高的水平。目前渐开线行星齿轮传动圆周速度达 160 200 米 /秒，传递功率达 100000 马力，效率达 0.98 以上，齿轮噪音达 85 分贝以下，并且外廓尺寸小，重量轻，它比同等工作条件下的定轴齿轮传动外廓尺寸和重量减小 1/2 1/6。表 1 列出了 Delaval 公司生产的传动比 i=7.15， N=6000 马力的行星齿轮减速箱与该工作条件下的一般定轴齿轮减速箱的比较情况。行星齿轮传动与一般齿轮传动在相同条件下，圆周速度也较小，故传动载荷比一般齿轮也小些，并且行
17、星齿轮传动还具有工作可靠， 同轴传动等一系列优点。 表 1 行星齿轮减速箱和一般定轴齿轮减速箱比较 项 目 行星齿轮减速箱 一般定轴齿轮减速箱 总 重 量 （ kg） 3471 6943 高 度 （ m） 1.31 1.80 长 度 （ m） 1.29 1.42 宽 度 (m) 1.35 2.36 体 积 ( 3m ) 2.29 6.09 损 失 功 率 （ kw） 0.18 0.41 齿 宽 (m) 81 95 圆 周 速 度 (m/s) 42.7 99.4 目前行星齿轮传动不仅适用于高速大功率，而且在低速大扭矩设备上也已推广采用，它几乎适应于一切功率、速度范围和一切工作条件，成为世界各国齿
18、轮传动发展之重点。渐开线行星齿轮传动已被广泛应用于船舰主减速器，汽车、坦克和拖拉机的差速器，活塞式和涡轮螺旋桨式航空发动机与直升飞机中带动螺旋桨的行星传动，以及波音 菲托 CH 1T前旋翼驱动行星齿轮箱和贝尔 VH 1D 主旋翼驱动行星齿轮减速器，燃气轮机、高速汽轮机和透平鼓风机及压缩机的行星齿轮增速箱和减速箱， 以及工程机械等产品上。 我国从 1968 年起，先后在有关单位试制成功列车电站燃气轮机（ N=3000 千瓦），工业用高速汽轮机（ N=500 千瓦）和万立米制氧透平压缩机（ N=6300 千瓦）攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪论 的行星齿轮箱。为了推广行星传动，有一机部组成了 N
19、GW 系列工作组，由西安重机研究所、银川通用机械厂、荆州减速机厂和各中性机械厂等二十几个单位于1974 年制定了 NGW（ 2K-H）型渐开线行星齿轮减速器的部标准。目前渐开线行星齿轮传动在国内已逐渐受到重视，并推广其应用。 我国是从 20 世纪 60 年代起开始研制应用行星齿轮减速器， 20 世纪70年代制订了 NGW 型渐开线行星齿轮减速器标准系列 JB1799-1976。已形制成功高速大功率的多种行星齿轮减速器，如列车电站燃气轮机（ 3000kW） /高速汽轮机（ 500kW）和万立方米制氧透平压缩机（ 6300kW）的行星齿轮箱，低速大转矩的行星减速器也已批量生产，如矿井提升机的 XL
20、-30 型行星减速器（ 800kW）。 世界各先进工业国，经由工业化、信息化时代，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了较高水平。我国与世界先进水平虽存在明显差距，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长足的进步。 1.2 行星齿轮传动的发展趋势 （ 1）向高速大功率及低速大转矩的方向发展。行星齿轮箱传递的功率将与日俱增，但是机组功率的继续增大，目前受优越工艺因素的限制，主要是没有与齿轮尺寸进一步增大相适应的高精度切齿机，另一方面则是梅雨齿轮直径大于 6米的热加工锻造设备。因此需进一步研制大尺寸的高淬硬齿轮切削
21、用的高刚性高精度滚齿和插齿机，以及高精度和超硬切齿刀具和检验仪器。在设计方面，则应着重于擦伤强度的研究，制定出齿轮擦伤强度的计算公式，并对齿轮 本体和箱体的变形、应力计算进行研究。随着高速的发展，目前对行星齿轮传动的动力学研究还很不够，特别是与公害有关的振动和噪音的研究。随着电算技术的发展，还应用有限元法制定出应用电子计算机进行齿轮设计和加工精度的计算方法，用电算解决参数选择最优化。此外，还必须对内齿圈的固定方法，齿面接触应力、齿根弯曲应力、齿轮加工工艺、均载机理及其装置、齿轮润滑等进行研究，还应大量开展行星齿轮传动的试验研究工作，例如：实际负荷运转试验，齿轮应力状态、效率、温升、振动、噪音、
22、润滑等各种性能试验，寿命试验，破坏试验等。例如年产 300Kt 合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 22065kw；大型水泥球磨机所用 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、零件材料及热处理及高效率、长寿命、可靠性等一系列设计制造技术问题。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪论 （ 2）向无级变速行星齿轮传动发展。多年来一直需要一种传递大功率、高效率、变速比的传动装置（无级变速），即输入速度是固定的，输出速度是可调的。实现无级变速，
23、对行星齿轮传动来说，就 是让行星齿轮传动中三个基本构件都转动并传递功率，这只要在原先行星齿轮传动装置中对原来固定的基本构件附加一个转动，就能使输出转速有所增减而成为行星齿轮无级变速器。现已制成能传递 2000Psi 以上的无级变速齿轮箱。实现无级变速就是让行星齿轮传动中三个基本构件都转动并传递功率，这只要对原行星结构中固定的构件加一个转动（如采用液压泵及液压马达系统来实现），就成为无级变速器。 （ 3）向复合式行星齿轮传动发展。近几年来，国外蜗杆传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动与行星齿轮组合使用，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，这样可适应相交轴和交
24、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，克服各自的缺点，以适应市场上多样化需求。如制碱工业澄清桶用蜗杆蜗轮 行星齿轮减速器，总传动比 i=0.125r/min,输出转矩 27200N.m。 （ 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。主要是它外廓尺寸小、重量轻、传动比大，一级可达 100115，效率较高，达 0.85 左右，该机薄弱环节主要是转臂轴承于高速重载，啮合角很大，一齿差时达 56左 右，故传动中径向载荷为不进行变位切削时的 2.8 倍。因此，这种传动现阶段只适用于中小功率，国内应用的少齿差渐开线行星齿轮传动功率均为
25、超过 50 千瓦。转臂轴承性能和承载能力有所提高，则传递功率增大。西德Fridocon Michel 公司生产了齿数差为 2 5 的 ACBAR 渐开线少齿差行星齿轮减速器，并制定了标准系列。而少齿差传动的效率和强度计算等还有待于进一步研究。 （ 5）制造技术的发展方向。采用新型优质钢材，经热处理获得高硬齿面（内齿轮离子渗碳，外齿轮渗碳淬火），精密加工以获得高齿轮精度及低粗糙度（内齿轮精插齿达 5-6 级精度，外齿轮经磨齿达 5 级精度，粗糙度 Ra0.2-0.4 m），从而提高承载能力，保证可靠性和使用寿命。 1.3 行星齿轮传动的优缺点 行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优
26、点。它的显著特点是：在传递动力时它可以进行功率分流；同时，其输入轴和输出轴具有同轴性，即输入轴和输出轴均设在同一轴线上。所以，行星齿轮传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。尤其攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪论 是对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的航空发动机、起重运输、石油化工和兵器等的 齿轮传动装置以及需要差速器的汽车和坦克等车辆的齿轮传动装置，行星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用。行星齿轮传动的特点如下： (1)体积小，质量小，结构紧凑，承载能力大 由于行星齿轮传动具有功率分流和各中心轮构成共轴线式的传动以及合理地应用内啮
27、合齿轮副，因此可使其结构非常紧凑。再由于在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷，从而使得每个齿轮所承受的负荷较小，并允许这些齿轮采用较小的模数。此外，在结构上充分利用了内啮合承载能力大和内齿圈本身的可容体积，从而有利于缩小其外廓尺寸，使其体积小，质量小，结 构非常紧凑，且承载能力大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的 1/2 1/5（即在承受相同的载荷条件下）。 (2)传动效率高 由于行星齿轮传动结构的对称性，即它具有数个匀称分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能相互平衡，从而有利于达到提高传动效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，
28、其效率值可达 0.97 099。 (3)传动比较大，可实现运动的合成与分解 只要适当选择行星齿轮传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿 轮传动中，其传动比可达几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。而且，它还可以实现运动的合成与分解以及实现各种变速的复杂的运动。 (4)运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。 总之
29、，行星齿轮传动具有质量小、体积小、传动比大及效率高（类型选用得当）等优点。因此，行星齿轮传动现已 广泛地应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。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成为世界各国机械传动发展的重点之一。 但是行星齿轮传动的缺点是：材料优质、结构复杂、制造和安装较困难些。但随着人们对行星传动技术进一步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 产生产工
