1、 学校代码： 0842 学 号： 0706011042 Hefei University 本科课程设计（论文） B ACH ELO R DIS S ERTATIO N 论文题目： 渐开线行星齿轮减速器的设计与制造 学科专业： 07 机械设计制造及其自动化 (1)班 作者姓名： 刘 豪 亮 导师姓名： 徐强 副 教 授 完成时间： 2010 年 6 月 27 日 渐开线少齿差行星减速器的设计与制造 （浮动盘式输出机构） 摘要 在条件为输入转速为 1440 转 /分钟、输入功率为 7.5KW、传动比为 51 等这些技术参数的基础上 设计一渐开线 少齿差 (浮动盘式输出机构 )行星齿轮 减速器。 渐
2、开线行星齿轮减速器传动与普通定轴减速器传动相比具有承载能力大、体积小、效率高、重 量轻、传动比大、噪声小、可靠性高、寿命长、运动平稳、便于维修等优点，同时还可以提高其承载能力。 本次毕业设计最主要的设计过程就是少齿差 (浮动盘式输出机构 )设计参数的选取与计算，特别是变位系数的选取，需通过查阅相关资料，这样很大程度上节省了因选取的变位系数不当而需重新计算所需要的时间。还可以多次给定初值选取最佳的变位系数，从而有利于少齿差行星齿轮减速器的结构设计。同时还需对轴类零件、端盖、箱体等主要零件进行校核计算。装配时，需要对轴承、密封圈、挡圈、键进行选用。 关键词： 减速器 行星齿轮 浮动盘式输出机构 I
3、nvolute few tooth difference planet gear reduction gear design (one tooth difference output element) Abstract The planet gear reduction gear with few-tooth difference transmission and the ordinary dead axle reduction gear transmission compares has the bearing capacity in a big way, the volume small,
4、 the efficiency high, the weight light, the velocity ratio big, the noise small, the reliability high, the life long, is advantageous for merits and so on service, meanwhile may sharpen its bearing capacity. This design process most main is the few tooth difference and the zero tooth difference desi
5、gn variable selection and the calculation, specially dislodges the coefficient the selection, must through the Matlab software programming computation, save like this to a great extent because of the dislodgement coefficient which selected not when had the recomputation to need time. It also may man
6、y times assign the starting value selection best dislodgement coefficient, thus is advantageous to the few tooth difference and the zero tooth difference structural design. When simultaneously also needs the counter shaft class components, the end cover, the body structural design, the assembly, nee
7、ds to the bearing, the seal packing collar, the elastic ring, the key to carry on selects. Key word: The reduction gear planet gear optimizes the design 目录 第一章 概述 . 6 1.1 发展概况 . 6 1.2 发展方向 . 6 1.3 传动特点 . 7 1.4 设计目的 . 7 第二章 齿差传动 . 8 2.1 少齿差传动原理 . 8 2.2 少齿差传动的结构类型 . 9 2.2.1 按输出机构型式分 . 10 2.2.2 按减速器的级数
8、分 . 10 2.2.3 按安装型式分 . 10 2.3 2K-H型传动装置 . 11 2.4 传动比计算 . 11 2.5 少齿差传动的特点和应用 . 8 2.6 少齿差传动的设计顺序 . 12 2.7 少齿差传动的各个限 制条件 . 12 2.7.1 齿廓不重迭干涉 . 12 2.7.2 啮合角 . 13 2.7.3 重合度 . 13 2.7.4 变位系数 . 14 2.8 少齿差内齿轮副的几何计算 . 错误 !未定义书签。 第三章 零齿差传动 .错误 !未定义书签。 3.1 零齿差传动原理 . 错误 !未定义书签。 3.2 零齿差传动的主要参数 . 错误 !未定义书签。 3.2.1 变位
9、系数与中心距 . 错误 !未定义书签。 3.2.2 啮合齿面的诱导法曲率 . 错误 !未定义书签。 3.2.3 重迭系数 . 错误 !未定义书签。 3.2.4 齿面滑动系数 . 错误 !未定义书签。 3.2.5 啮合效率 . 错误 !未定义书签。 3.3 主要几何限制条件 . 错误 !未定义书签。 3.3.2 齿顶具有一定的厚度 . 错误 !未定义书签。 3.3.3 验算径向间隙 . 错误 !未定义书签。 3.3.4 差齿刀齿数要适当 . 错误 !未定义书签。 3.4 零齿差内齿轮副的设计步骤 . 错误 !未定义书签。 3.5 零齿差内齿轮副的几何计算 . 错误 !未定义书签。 第四章 其他元
10、件的选择 .错误 !未定义书签。 4.1 键的选择 . 错误 !未定义书签。 4.2 齿轮的材料及其选择原则 . 错误 !未定义书签。 4.2.1 选用的齿轮材料：钢 . 错误 !未定义书签。 4.2.2 选择原则 . 错误 !未定义书签。 4.3 滚动轴承的选择 . 错误 !未定义书签。 4.4 轴的设计 . 错误 !未定义书签。 4.5 密封件 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 第一章 概述 机械设计制造及其自动化专业是为了培养从事机械设计、制造行业的人才而开设的专业。而机械计制造及其自动化专业 的毕业设计 不仅培养设计者对机械
11、的认识、运用能力 ,而且也增进了对机械工业发展的了解和认知。 1.1 发展概况 我国早在南北朝时代，祖冲之发明了有行星齿轮的差动式指南车。因此我国行星齿轮传动的应用是非常早的。 1880 年德国第一个行星齿轮传动装置的专利出现了。 19 世纪以来，随着机械工业特别是汽车和飞机工业的发展，对行星齿轮传动的发 展有很大影响。 1920年首次成批制造出行星齿轮传动装置，并首先用作汽车的差速器。二次大战后，高速大功率船舰、航空发动机及工程机械的发展，促进行星齿轮传动的发展。 高速大功率行星齿轮传动广泛的实习应用，于 1951 年首先在德国获得成功。1958 年后，英、意、日、美、苏、瑞士等国亦获得成功
12、，均有系列产品，并已成批生产，普遍应用。 行星齿轮传动技术是齿轮传动技术的一个重要分支。采用行星齿轮传动技术开发的各类行星齿轮减速器及行星齿轮增速器，较之于一般的定轴式齿轮箱，在传递同样功率或转矩时，具有更小的体积、更轻的质量及 更高的效率，因而也更容易进行传动系统的布置，便于降低造价、运输和检修成本，因此在水泥、冶金、煤矿、矿山及石化等许多行业普遍得以应用。 1.2 发展方向 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益完善，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
13、化吸收国外先进技术方面取得长足的进步。 目前行星齿轮传动正向以下几个方向发展： 1） 向高速大功率及低速大转距的方向发展。 2） 向无级变速行星齿轮传动发 展。 3） 向复合式行星齿轮传动发展。 4） 向少齿差行星齿轮传动方向发展。 5） 制造技术的发展方向。 1.3 传动特点 1） 结构紧凑、体积小 、重量轻 由于其采用内啮合传动以及紧凑的 W机构，使得整个传动装置体积小、重量轻。当传动比相同时，与同功率的定轴圆柱齿轮减速器相比，体积与重量均可减少 1/31/2。 2） 传动功率大、承载能力高 2）传动比范围大 对于单级的 K-H-V 型式的减速器，其传动比为 10100，若两级串联起传动比
14、可达 10010000。对于 2K-H 的双内啮合正号机构的减速器装置，其传动比可达 501000 或者 更大。 3）传动效率高 国内生产的单级渐开线少齿差行星齿轮减速器的机械效率一般为 0.80.9；设计合理，制造精度较高的可达 0.94。 4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 5) 加工方便、成本较低 这种采用渐开线齿形的减速装置，由于齿轮副的加工不需要，特殊的刀具与专用设备，用普通的渐开线齿轮刀具和齿轮机床就可以进行加工制造，材料也可以采用通用的齿轮材料。 在具有上述特点和优越性的同时，行星齿轮传动也存在一些缺点，例如结构形式比定轴齿轮传动要复杂一些；对制造质量要求较高；由于体积小、散热
15、面小导致油温 升高，所以要求具有严格的润滑与冷却装置等。 1.4 设计目的 ： 1、 培养机械设计能力； 2、 扩展知识结构； 3、 帮助培养综合运用能力； 4、 是课堂教学的有益补充 本课题从少齿差行星齿轮着手，首先选择计算了 与设计少齿差行星齿轮有关的主要参数，经过验算后符合条件，在根据中心距进行一齿差的设计计算，同时也要验证选用的参数的合理性。整体机构设计完后，装配时，需要对键、轴承、密封圈、轴等进行选用和对主要零部件进行校核，装配后减速器能正常地进行工作。 第二章 少齿差行星齿轮传 动 2.1 少齿差行星齿轮传动的原理 渐开线内啮合圆柱齿轮副，当内齿轮和外齿轮的齿数差很少时，按 N型或
16、NN型组成的行星齿轮机构，称为少齿差行星齿轮传动，简称少齿差传动，如图 1所示 (N 型 )。行星齿轮为外齿轮，中心齿轮为内齿轮，他们之间的齿数差通常为1-4 个。 这种少齿差行星齿轮传动用于减速时，是以系杆 H为主动件，构件 V为从动件。当系杆 H输入运动时，行星轮与内齿中心轮啮合。由于内齿中心轮是固定的，行星轮被迫绕自身轴心线自传，同时又随构件 H绕主轴线公转；又因为行星轮与构件不同心，其合成运动是平面运动。因此，就需 要借助于一个输出机构才能将运动传递给，这个输出机构称为机构。由于这种行星轮系，是由一个中心内齿轮 K，一个系杆 H 和构件 V所构成的，故简称 K-H-V 型行星机构。 假
17、如内齿轮与机壳固定不动，当电动机带动系杆 H转动时，系杆将迫使装于偏心轴上的行星齿轮绕内齿轮中心作公转运动。同时，行星齿轮绕偏心轴中心作反向低速自传运动。利用偏心输出机构将行星轮的自传运动传递给输出轴，就可以达到减速的目的。 在设计少齿差行星齿轮减速器时，如果内齿轮齿数 2z 不变，行星齿 轮齿数 1z越大，两者之间的齿数差 12 zzzp 越小，则传动比越大。但是，当内齿轮副的齿数差 pz 小到一定程度时，将会发生不在啮合位置的齿廓相互重迭现象。 为了使内齿轮副在少齿差时仍然能够正确啮合顺利运转，可以从两条途径消除齿廓重迭干涉：一是降低齿顶高选用短齿，从齿高方向消除齿廓重迭，一是选择适当的较
18、大的正变位系数，减少外齿轮的齿顶厚度，增大内齿轮的齿槽宽度，从齿厚方向消除齿廓重迭。 在加工变 位齿轮时齿轮滚刀的位置要在径向移动一些距离，用模数的倍数xm来表示， x称为变位系数。变位系数取代数值，当齿条刀具相对于加工标准齿轮的位置远离齿轮坯中心时，称为正变位，反之，称为负变位。 变位齿轮与标准齿轮相比，它的齿厚，齿高和公法线长度等都有变化。变位内齿轮副与标准内齿轮副相比，它的中心距和啮合角也都有变化。 2.2 少齿差传动的结构型式 渐开线少齿差行星齿轮减速装置的结构型式较多，可以分为两大类。一类为K-H-V型渐开线少齿差行星减速装置，只有一对内啮合齿轮副，又称型减速装置；另一类为 2K-H
19、 型双内 啮合正号机构渐开线少齿差行星减速装置，又称 NN型减速装置。 2.2.1 K-H-V型减速装置 K-H-V 型减速装置通常可按输出机构的型式、减速器的级数以及使用安装型式进行分类。 2.2.1.1 按输出机构型式分： （ 1） 内齿圈固定，低速轴输出 常见的有下列几种型式： 1） 销轴式 这种减速器使用时间较长，应用广泛，效率较高，但销孔加工精度要求较高。它有三种结构型式：销轴悬臂式、在销轴悬臂端加均载环式、销轴是简支梁式。 2） 十字滑块式 这种结构型式简单，加工方便，但承载能力与效率均较销轴式输出低，常用于小功率 场合。 3） 浮动盘式 这种结构型式新颖，加工较方便，使用效果较好
20、。 4） 零齿差式输出 其特点是通过一对零齿差齿轮副将行星轮的低速反向转动传递给输出轴，零齿差系指齿轮副的内外齿轮齿数相同，像齿轮联轴器那样，但内、外齿轮的齿间间隙较大，但是其结构型式较简单，制造也不困难，较适用于中心距较小的一齿差传动。 （ 2） 输出轴固定，内齿圈输出 1） 内齿圈与机壳一起输出， W机构的销轴固定不动，行星轮只作平动，不作转动，迫使内齿圈与卷筒一起输出，这是常见的卷扬机的结构型式。 2） 双曲柄式，双曲柄机构不是 W 输出机构，它不仅替代了行星架 H，并使 W机构省掉，可获得较大的传动比，运转平稳性有所提高，但轴向尺寸加大。 （ 3） 波纹管 W机构 波纹管较薄，行星外齿轮的平动由波纹管补偿。但是其扭转刚度较好，不能补偿行星外齿轮的低速转动，只能传递给内齿轮输出。由于波纹管的变形能损失代替了摩擦损失，可以获得较高的传动效率。 2.2.1.2 按减速器的级数分 （ 1） 单级减速器 传动比从 10100，这种型式用的最为广泛。 （ 2） 双级减速器 传动比可以从几十到一万多。 2.2.1.3 按安装型式分 （ 1） 卧室安装 （ 2） 立式安装
