1、本科毕业论文（20 届）行星齿轮减速器设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘 要随着科学技术的发展，现代工业的自动化水平在不断地提高，对于传递运动和动力的减速装置也提出了更高的要求。传统的齿轮装置，正在被越来越多的新型装置所替代，使得减速器在品种上得到了丰富，在性能上得到完善。行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点。因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门
2、均获得了广泛的应用。本文主要对NGW型行星齿轮减速器的行星传动以及均载机构进行了设计计算，并对行星减速器的轴、轴承进行了结构设计和强度校核，对减速器的箱体零件和润滑也做了相应的分析。关键字：齿轮减速器；行星传动；均载机构本科生毕业论文IIAbstractWith the development of science and technology, the automatic level of modern industry is improving constantly, for transmit movement and moderation of power fit, put forwar
3、d high requirement too. Traditional gear wheel device, is being substituted by more and more new devices, make the decelerator get on the variety abundantly, improve on performance.The transmission of the planet gear compares with gear wheel transmission of the ordinary fixed axis, have quality litt
4、le, small, heavy and transmission steady with transmission efficiency higher advantage than heavy, bearing capacity transmission, these have already been understood and paid attention to by our countrys more and more mechanical engineers and technicians. So, the transmission of the planet gear is in
5、 the transportation of jack-up, engineering machinery, metallurgical mine, petrochemical industry, industrial departments such as machinery of the building, textile of light industry, medical equipment, instrument and apparatus, car, vessel, weapon and Aero-Space,etc. have found extensive applicatio
6、n.In the paper, the main process of the NGW-type planetary gear reducer design includes the design of planetary gear trains , load Sharing train, axle , gearings, and analysis of box-parts of the planetary reducer and Lubrication.Key words :Gear reducer; Planetary transmission; Load Sharing train;本科
7、生毕业论文III目录第 1 章 绪论 .11.1 选题背景及研究意义 .11.2 国内外研究现状 .11.2.1 行星齿轮减速器的发展概况 .11.2.2 行星齿轮减速器的特点 .2第 2 章 行星齿轮传动设计 .42.1 行星齿轮传动的类型 .42.2 行星齿轮传动的设计计算 .42.2.1 选取行星齿轮传动的传动类型和传动简图 .42.2.2 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定 .42.2.3 确定各主要参数 .51、传动比分配 .52.2.4 齿轮强度校核计算 .132.2.5 传动效率计算 .232.2.6 齿轮结构设计 .253、内齿圈结构设计 .26第 3 章 均载装置的设计计算
8、 .273.1 均载原理 .273.2 均载方法和装置的类型 .281、太阳轮浮动 .282、行星架浮动 .283、内齿圈浮动 .284、太阳轮与行星架同时浮动 .285、太阳轮与内齿圈同时浮动 .286、无多余约束的浮动 .287、行星轮油膜浮动 .298、杠杆联动浮动 .299、柔性均载浮动 .293.3 均载方法和装置的选择原则 .293.4 均载方法与装置的选择 .313.5 均载机构浮动件的浮动量计算 .313.6 齿轮联轴器的设计与计算 .323.6.1 齿轮联轴器的结构和特点 .323.6.2 齿轮联轴器基本参数的确定 .323.6.3 几何尺寸确定 .343.6.4 强度校核计
9、算 .34第 4 章 其他主要零部件设计 .364.1 行星架、行星轮轴及其轴承设计 .36本科生毕业论文IV4.1.1 行星架结构设计 .364.1.2 低速级行星轮轴及其轴承设计 .364.1.3 高速级行星轮轴及其轴承设计 .394.2 低速轴、中间轴、高速轴及其轴承设计 .414.2.1 低速轴及其轴承设计 .414.2.2 中间轴设计 .434.2.3 高速轴及其轴承设计 .44第 5 章 减速器箱体及其润滑 .465.1 减速器箱体结构设计 .465.2 减速器润滑 .475.2.1 齿轮的润滑 .475.2.2 轴承的润滑 .48致 谢 .49参考文献 .50附录主要符号表 .5
10、1本科生毕业论文1第 1 章 绪论1.1 选题背景及研究意义齿轮传动是应用最为广泛和特别重要的种机械传动形式，可用于传递空间任意轴之间的运动和动力。齿轮传动与其他机械传动相比，具有传动平稳可靠、传动效率高、传递功率范围大、速度范围大、结构紧凑、维护简便和使用寿命长等优点。因此，它在汽车等各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。随着近代工业技术的进步和发展，对齿轮传动的速度、效率、承载能力、可靠性以及体积、重量等技术经济指标提出了更高的要求。行星齿轮传动的研究与应用正是基于这些要求发展起来的。行星齿轮传动与普通齿轮传动相比，具有许多独特的优点，在各种机械和高科技领域已广泛用来代替普通的定轴齿轮传动和
11、蜗杆传动。行星齿轮减速器是一种用途广泛的工业产品，由于其体积小、重量轻、传动比范围大、运转平稳、传动效率高等特点，因此被广泛运用于冶金、矿山、起重机械、电力、能源、建筑材料、轻工、交通以及航空、军事等部门。 现有的各类减速器多存在着消耗材料和能源较多，对于大传动比的减速器，该问题更为突出。而行星齿轮减速器具有独特的优点。由于减速装置在各部门中使用广泛，因此，人们都十分重视研究这个基础部件。不论在减小体积、减轻重量、提高效率、改善工艺、延长使用寿命和提高承载能力以及降低成本等等方面有所改进的话，都将会促进资源的节省和优化配置。 可以预见，行星齿轮减速器在国内的运用前景是广大的，特别是我国超大型减
12、速器（如水泥生产行业，冶金，矿山行业都需要超大型减速器）大多依靠进口，而行星齿轮减速器的一个巨大优势就是可以做超大型的减速器，完全可以替代国外同类型产品，这将产生较大的经济效益和社会效益。1.2 国内外研究现状1.2.1 行星齿轮减速器的发展概况国内减速器发展概况：对行星齿轮传动技术的开发及运用在我国自上世纪五十年代就开始了，但直到改革开放前的相当长的一段时间里，由于受设计理念与水平、加工手段与材料及热处理质量等方面的限制，我国各类行星齿轮减速箱的承载能力及可靠性都还处于一个比较低的水平，以至于我国许多行业配套的高性能行星齿轮箱，如磨机齿轮箱等都采用进口产品。改革开放以来，随着国内多家单位相继
13、引进了国外先进的行星传动生产和设计技术并在此基础上进行了消化吸收和创新开发，使得国内的行星传动技术有了长足的进步。在基础研究方面，通过国内相关高校、研究院所及企业的合作，在行星传动的均载技术、优化设计技术、结构强度分析、系统运动学与动力学分析及制造装配技术等方面都取得了一系列的突破，使得我国已全面掌握了行星传动的设计、制造技术并形成了一批具有较强实力的研发制造机构。继西安重型机械研究所联合多家单位推出国内第一代通用行星齿轮减速器产品系列并完本科生毕业论文2成其标准化工作后，目前正在推出性能更为先进、结构更为合理的新一代行星齿轮减速器产品。与此同时，国内其他单位也开发出了一系列专用行星齿轮产品。
14、在制造手段方面，近二十年来通过引进及自主开发的磨齿机、插齿机、加工中心及热处理装置的广泛运用，大大提升了制造水平，在硬件上也切实保证了产品的加工质量。目前，国内开发的重载行星传动装置已成功运用于许多多年来一直采用国外产品的领域。如西重所开发的运用于铝铸压机的行星齿轮箱最大输出力矩已达到 600KNm，运用于水泥滚压机的大型行星齿轮箱的输出力矩已达到 400KNm，均成功替代了进口产品。国内生产的运用于磨机的行星齿轮箱的最大功率已达到 3600KW，运用于中小功率的行星齿轮箱更是数不胜数。二十余年的实践与运用证明目前我国的行星传动齿轮箱的设计制造已达到与先进工业国家相当的水品，完全可满足为国内格
15、行业传动配套的的需求。国外减速器发展概况：国外的行星齿轮传动技术以德国、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。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的影响。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，高速大功率船舰、透平发电机组、透平压缩机组、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际应用，于 1951 年首先在德国获得成功。1958 年后，英、意、日、
16、美、苏、瑞士等国亦获得成功，均有系列产品，并已成批生产，普遍应用。英国 Allen 齿轮公司生产的压缩机用行星减速器，功率 25740kW；德国 Renk 公司生产的船用行星减速器，功率 11030kW。低速重载行星减速器已由系列产品发展到生产特殊用产品，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3900kWm；德国 Renk 公司生产矿井提升机的行星减速器，功率 1600kW，传动比 13，输出 转矩 350 kWm；日本宇都兴产公司生产了一台 3200 kW，传动比 720/280，输出转矩 2100 kWm 的行星减速器。1.2.2
17、行星齿轮减速器的特点目前，行星传动技术已成为世界各国机械传动技术的重要发展方向，主要表现在广泛采用硬齿面、高精度、高转速、大功率、大转矩、大规格，而且向多品种、标准化的方向发展。概括地讲，在矿山、工程、冶金、起重、运输、轻工、石油化工、机床、汽车、机器人、坦克、火炮、飞机、船舶、仪器仪表等机械行业和高科技领域中，已普遍采用行星传动作为减速、增速、差速、变速或控制装置。(1)行星齿轮传动的优点结构紧凑、体积小、重量轻行星传动具有行星运动和功率分流的传动特性，采用内齿轮副,可以充分利用内啮合承载能力大和内齿圈内部的可容空间，使其具有结构紧凑、外廓尺寸小、重量轻等优点。通常情况下，传递功率和传动比相
18、同时，行星传动的体积和重量约为普通齿轮传动的 1/21/6。传动比大，可实现运动的合成与分解行星传动的类型很多，如渐开线行星传动、摆线针轮行星传动、谐波行星传动及活齿行本科生毕业论文3星传动等，一般都具有大传动比的特点。用于传递运动时，其最大传动比可达几万或数十万以上；作为动力传动，其最大传动比可达几十或数百。采用差动行星传动，可实现两个运动的合成和一个运动的分解。在某些情况下，适当选择行星传动的类型，可实现各种变速的复杂运动。效率高、功率损失小行星传动采用数个行星轮均匀分布在内、外中心轮之间，可平衡作用于中心轮与行星架轴承上的惯性力。采用这种对称结构，有利于提高传动系统的效率。适当选择传动类
19、型，设计合理的结构，可使行星传动的效率达到 0.970.99。传动平稳，抗冲击振动能力强采用数个行星轮均匀分布在两个中心轮之间，同时用均载装置保持各行星轮间载荷均匀分布和功率均匀分流，不仅可平衡各行星轮和转臂的惯性力，而且显著提高了行星传动的平稳性以及抗冲击、振动的能力。(2)行星齿轮传动的缺点行星齿轮传动的主要缺点是材料优质、结构复杂、制造和安装较困难等。但随着人们对行星传动技术进一步深人地了解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，同时生产工艺水平也不断提高。因此，对于它的制造安装问题，目前已不再成为一件困难的事情。实践表明，在具有中等技术水平的工厂里
20、也完全可以制造出较好的行星齿轮传动减速器。本科生毕业论文4第 2 章 行星齿轮传动设计2.1 行星齿轮传动的类型行星齿轮传动可根据采用的基本构件不同划分为：-型、型和-三种。基本构件代号：中心轮；行星架；输出机构。行星齿轮传动还可按齿轮啮合方式不同划分为：型、型、型、型、型、型和型等。代号为：-内啮合齿轮；-外啮合齿轮；-锥齿轮。2.2 行星齿轮传动的设计计算本设计为纺织传动机械装置设计所配用的行星齿轮减速器。已知电机功率 ，=18.5输入转速 ，传动比 ，传动比误差 ，24 小时不间断工作，要求=1470/0=22.44%使用寿命 4 年；且要求该行星齿轮传动结构紧凑，轴向尺寸较小和传动效率
21、高。2.2.1 选取行星齿轮传动的传动类型和传动简图根据上述设计要求：结构简单紧凑、轴向尺寸小、传动效率高、传动比较大。再结合各传动类型的特点，选择 NGW 型行星传动完全可以满足要求，由于 NGW 型行星传动的传动比较小，因此，此次设计中为弥补 NGW型行星传动传动比小的缺点，采用二级传动。其传动简图如图 2-1 所示。图 2-1NGW 型二级行星齿轮减速器传动简图 2.2.2 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定按典型搭配，太阳轮、行星轮材料为 20CrNiMo,表面渗碳淬火处理，表面硬度5761HRC。试验齿轮齿面许用接触疲劳极限 =1450试验齿轮齿根许用弯曲疲劳强度极限 太阳轮 =4
22、00行星轮 =4000.7=280齿轮为渐开线直齿，最终加工为磨齿，精度为 6 级。内齿圈材料 42CrMo，调质处理，硬度为 262302HBS。试验齿轮齿面许用接触疲劳极限 =750本科生毕业论文5试验齿轮齿根许用弯曲疲劳强度极限 =280齿形的最重加工为插齿，精度为 7 级。2.2.3 确定各主要参数1、传动比分配低速级传动比 （式 2-2=0.5+25=0.5 22.4+25=4.364.861）高速级传动比 （式 2-1=02=5.134.612）参照表1表 6-4，取 2=5， 1=4.52、 行星轮数目 取 =33、能力参数设计低速级输出工作转矩 （式 2-()2=9549=954918.5147022.4=2691.93）高速级输出工作转矩 （式()1=22=2691.95 =538.42-4）使用系数 ，查2表 10-2 取 =1.25行星齿轮间载荷不均衡系数 ，本例采用第一级行星架浮动的均载方式，查1表 7-3 取，则=1.1 =1+1.5(1)=1.154、配齿计算1.低速级配齿根据传动比条件、同心条件和装配条件联立求解，得配齿计算式：（式 2-5）=(22 )(1)将=5=306代入配 齿计 算式得：=96246106可见，若 为 6 的整数倍 ，即可使式中各项均为整数。结合考虑齿轮强 (如 =18、 24)
