摆线针轮行星减速器毕业设计

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AbstractAbstractThisdesignispin-cycloidalgearplanetaryPin-cycloidalgearplanetarygeartransmissionrangeisbigsmallvolumelightweighthighefficiencystableoperationlownoiselonglifeandreliableThereforetheplanetarygeartransmissionhasbeenwidelyusedinengineeringmachineryminingmachinerymetallurgymachineryliftingtransportationmachinerylightindustrialmachinerypetroleumchemicalmachinerymachinetoolsrobotsautomobiletanksartilleryandaircraftshipsinstrumentandmeteretcBasedonthedevelopmentofgearreducerthestudyofhistorytostartagainthencalculatedthetransmissionseparatelygeartoothprofileanalysisandcalculationthecalculationefficiencystrengthcalculationthestructuredesigndrawingassemblyanddetaildrawingsFinallythestructuredesignofplanetarygearsareexpoundedindetailThroughthecycloidplanetaryreducercombiningthecurrentdevelopmentsituationandtosolvetheproblemthedesignhastheadvantagesofaslowdownInthedesignofcycloidplanetarygeartheweaklinkisturningarmbearingbecauseinturnarmbearingforcehighspeedandundertheconditionofinnerworktherelativespeedequalsinputshaftandtheoutputshaftrotationalsumbetweenabsolutesothatanewseriesinturnforthelifeoftenarmbearingreinforcedbytherollerbearingsKeywordsPin-cycloidalgearplanetaryreducergearplanetarygearreducergearsmeshingrollerbearings目录摘要IAbstractII第一章绪论111行星齿轮传动的发展概况112行星齿轮传动的发展趋势313行星齿轮传动的优缺点414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721摆线针轮减速器的传动原理与结构特点7211摆线针轮行星传动的传动原理7212摆线针轮减速器的结构特点7313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1531确定初始啮合侧隙1532判定摆线轮与针轮同时啮合齿数的基本原理1633针齿与摆线轮齿啮合的作用力1634输出机构的柱销套作用于摆线轮上的力17341判断同时传递转矩的柱销数目18342输出机构的柱销作用于摆线轮上的力18343转臂轴承的作用力1835摆线针轮行星减速器主要强度件的计算19351齿面接触强度计算19352针齿抗弯曲强度计算及刚度计算19353转臂轴承选择20354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2241摆线轮的设计22411确定传动的结果形式22412确定摆线轮针轮的齿数22413确定针轮半径22414确定短幅系数和偏心距2342转臂轴承的选择23421转臂轴承负载计算23423转臂轴承选择24424转臂轴承寿命计算2443确定针轮尺寸2444摆线轮结果尺寸的计算2645确定输出机构中柱销柱销套和柱销空的直径2746摆线轮针齿柱销的数据表27第五章轴的计算3051输出轴的计算30511输出轴的结构装配图30512初步确定轴的最小直径30513输出轴的结构设计30514求轴上载荷31515按弯扭合成应力校核31516精确校核轴的疲劳强度3252输入轴的计算33521输入轴结构转配图33522初步确定轴的最小直径34523轴的结构设计34524力的计算35525按弯扭合成强度校核35526精确校核轴的疲劳强度35第六章箱体的结构设计3861箱体的结构设计准则38611机体应具有足够的刚度38612应考虑便于机体内零件的润滑密封及散热38613机体要有良好的工艺性3962减速器箱体密封3963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4171润滑的意义4172齿轮润滑剂的选择42参考文献44致谢45第一章绪论11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1880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3900KNm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的行星齿轮装置继后Shaw发表了传动比i2的机构以及TOBPNABHKO用串联K-H-V型行星传动获得了传动比i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098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12～16表1列出了Delaval公司生产的传动比i715N6000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kg34716943高度m131180长度m129142宽度m135236体积229609损失功率kw018041齿宽m8195圆周速度ms427994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CH1T前旋翼驱动行星齿轮箱和贝尔VH1D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N3000千瓦工业用高速汽轮机N500千瓦和万立米制氧透平压缩机N6300千瓦的行星齿轮箱为了推广行星传动有一机部组成了NGW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NGW2K-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-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12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150ms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80125型行星齿轮箱输出转矩高达4150kN