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1、自动洗衣机行星齿轮减速器的设计摘要本文阐述一种自动洗衣机内部的行星轮系减速器。在洗衣机中使用行星轮系减速器正是利用了行星齿轮传动：体积小、质量轻、结构紧凑、承载能力大、传动效率高、传动比较大、运动平稳、抗冲击和震动的能力较强、噪声低的特点。行星轮减速器利用齿轮减速器的原理，用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机高速运转的动力，通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮，啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的。由于行星轮系减速也存在很多缺点，它不仅要材料优质、结构复杂、制造精度要求较高、安装较困难些，设计计算也较一般减速器复杂。本文主要就对这些缺点加以改进，使洗衣机的工作性能更加的平稳。随着对行星传动技术进
2、一步的深入地了解和掌握，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，同时生产工艺水平也不断提高，完全可以制造出更好的行星齿轮传动减速器。关键词：行星轮系减速器；行星轮；太阳轮；行星架 . . .目录摘要I第1章 绪论11.1 课题背景11.2 国内外的研究现状和发展趋势11.3 主要研究内容1第2章 传动原理及特点32.1 行星齿轮传动原理32.2 有关固定参数和工作原理32.3 行星轮系减速器特点52.4 本章小结5第3章 传动系统方案的设计63.1 传动方案的分析与拟定63.1.1 对传动方案的要求63.1.2 拟定传动方案63.2 行星齿轮传动设计63.
3、2.1 传动比和效率计算63.3 传动的配齿计算73.4 几何尺寸和啮合参数计算83.5 传动强度计算及校核113.6 行星齿轮传动的受力分析123.7 本章小结15第4章 轮架与输入输出轴的设计174.1 齿轮材料及精度等级174.2 减速器齿轮输入输出轴的设计174.2.1 减速器输入轴的设计174.2.2 减速器输出轴的设计194.3 本章小结21结论22参考文献23致谢24第1章 绪论1.1 课题背景本课题研究的是一种自动洗衣机的行星齿轮减速器，其特征在于采用由太阳轮、均匀排布在太阳轮外周并与太阳轮外啮合的各行星轮、以及与所述各行星轮内啮合的内齿轮构成的行星轮系。各行星轮的轴端都是支承
4、在端盖上的，以太阳轮的轴为主动轴，即减速器的输入轴，与该轴位于同一轴线上的端盖中心轴为输出轴。本课题由于采用输入输出轴线重合的结构方式，而且提高减速器中各齿轮间的传动精度，能使洗衣机在运行中做到震动小,从根本上削弱了噪音、延长设备使用寿命。1.2 国内外的研究现状和发展趋势随着科学技术的发展，人们对机械设备的性能要求越来越高，在齿轮传动装置方面具体表现为提高齿轮的承载能力、传动效率、减小外形尺寸、减轻质量以及增大传动比等，行星齿轮传动便是在这种背景下产生，并随着齿轮传动的设计与制造技术不断发展而逐渐完善。行星齿轮传动以其使用功率、速度范围和工作条件宽而受到了世界各国的广泛关注，成为世界各国在机
5、械同行的重点研究课题之一。我国对行星齿轮传动的研究起步较晚，而且在行星齿轮产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家，由于行星齿轮减速器具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大和同轴性好等许多优点，它可以广泛地应用于航空航天、兵器、石油化工、纺织、轻工食品、精密机械、医疗器械、仪器仪表、机器人和工业机械手以及高级电动玩具等各个领域和部门中。行星齿轮减速器在现代的军用和民用工业中具有极广阔的应用前景。1.3 主要研究内容本文主要设计的是一种自动洗衣机的行星齿轮减速器。这种减速器对于体积和重量方面要求较高，在设计过程中
6、不仅要注意其体积和质量的控制，同时也要保证其精度，如果精度达不到一定的要求，洗衣机运行中产生的震动和噪音就很大，随着人们对家电的要求逐渐提高和科技的日益发展，洗衣机已经成为每个家庭的必备家电之一，人们对它的性能要求也就越来越高，对它的重量、体积、噪音等方面的要求也越来越高，本文设计的减速器就注重在这些方面下手，尽量减轻减速器的重量并缩小其体积，同时提高减速器中各齿轮间的传动精度，能使洗衣机在运行中做到噪音小，震动小。第2章 传动原理及特点2.1 行星齿轮传动原理行星齿轮传动装置由输入轴、行星轮及销轴式输出机构组成。行星轮中的输入轴1、外围设有偏心套2、转臂轴承3、星齿4、针齿5和固定的内齿圈7
7、；输出机构包括带销盘8即将输出轴9及销轴和销孔，销轴由针齿5的圆柱滚子代替，其圆柱滚子的一端插入销轴孔内，即将输出机构中的销轴与针齿合而为一，增大了容纳转臂轴承的空间，若销轴的另一端与均载环6相配合，则可增加其强度。当输入轴旋转时。其上的偏心套带动转臂轴承旋转，使转臂轴承外圈上空套的星齿和针齿做偏心运动和错齿运动，这时针齿既做高速公转，又做低速自转的行星运动。针齿的自转通过其圆柱滚子的另一端作为销轴，与输出轴销盘上的销孔始终相互接触而转动，将针齿的行星运动变成输出轴的低速、定轴转动，以实现减速。此外，各主要受力处又多为凹凸接触，不仅具有较高的接触强度而且容易形成油膜，有利于润滑，因此传动效率高
8、；二是针齿与输出机构合二为一，使得容纳转臂轴承的空间增大，可以选择较大的、具有较高承载能力的转臂轴承，使转臂轴承不再是传动中的的薄弱环节，同时，销轴的分布圆直径也增大，进而加大销轴的直径，使其强度增大。因此，行星齿轮传动可有效解决转臂轴承寿命较短、销轴强度不够的难题，具有巨大的优势和发展潜力。2.2 有关固定参数和工作原理本课题是关于一种自动洗衣机行星轮系减速器的设计，有关固定参数如下表所示：表2-1有关固定参数数据传动比（）5.2输入转速n（r/min）2600输入功率p（w）150行星轮个数3内齿圈齿数63使用地点：自动洗衣机减速离合器内部减速装置；自动洗衣机的工作原理：见图2-1洗涤过程
9、具体工作内容如下：在A制动同时B放开，运动经电机、带传动、中心齿轮、行星轮、行星架、波轮。脱水过程具体工作内容如下：在A放开同时B制动，运动经电机、带传动、内齿圈（脱水桶）、中心齿轮、行星架、波轮与行星架等速旋转。图2-1 洗衣机工作原理图减速器系统主要由电动机输出轴、中心轮、行星轮、输出轴等组成。具体减速器系统组成框图如图2-2（电机输入转速）输出轴 中心轮 行星轮 输出轴图2-2 减速器系统组成框图2.3 行星轮系减速器特点行星轮系减速器较普通齿轮减速器具有体积小、重量轻、效率高及传递功率范围大等优点，逐渐获得广泛应用。同时它的缺点是：材料优质、结构复杂、制造精度要求较高、安装较困难些、设
10、计计算也较一般减速器复杂。但随着人们对行星传动技术进一步的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，同时生产工艺水平也不断提高，完全可以制造出较好的行星齿轮传动减速器。2.4 本章小结本章对行星齿轮减速器进行了分析具体内容如下：（1）论述了行星齿轮传动装置的组成。（2）阐述了行星轮系减速器的各种特点。（3）确定原始数据以及一些数据参数。第3章 传动系统方案的设计3.1 传动方案的分析与拟定3.1.1 对传动方案的要求合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，还要满足工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、
11、使用和维护方便等要求。3.1.2 拟定传动方案任何一个方案，要满足上述所有要求是十分困难的，要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。例如图3-1所示是拟定的传动方案，适于在恶劣环境下长期连续工作。a-中心轮；b-内齿圈；g-行星轮；H-行星架图3-1周转轮系3.2 行星齿轮传动设计3.2.1 传动比和效率计算行星齿轮传动比符号及角标含义为：，1固定件、2主动件、3从动件，1、齿轮2固定时（图31），2KH（NGW）型传动的传动比为： =1-=1+/ (3-1)输出转速：=/=n/=2600/5.2=500r/min2、行星齿轮传动的效率计算： =1-|-/(-1)| (3-2) =式中 ag啮
12、合的损失系数bg啮合的损失系数轴承的损失系数总的损失系数，一般取=0.025按=2600 r/min、=500r/min、=-21/5可得=1-|-/(-1)|=97.98%3.3 传动的配齿计算传动比的要求传动比条件 =1+/=4.2 (3-3) 所以中心轮a和内齿轮b的齿数满足给定传动比的要求。保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合同轴条件为保证行星轮与两个中心轮、同时正确啮合，要求外啮合齿轮ag的中心距等于内啮合齿轮bg的中心距，即称为同轴条件。 = (3-4)对于非变位或高度变位传动，保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间装配条件 m/2(+)=m/2(-) (3-5)得=-/2=63-1
13、5/2=24相邻两个行星轮所夹的中心角=2/中心轮a相应转过角，角必须等于中心轮a转过个（整数）齿所对的中心角，即 =2/ (3-6)式中2/为中心轮a转过一个齿（周节）所对的中心角。 =n/=/=1+/ (3-7) 经整理后=+=（15+63）/2=24 (3-8)满足两中心轮的齿数和应为行星轮数目的整数倍的装配条件。 保证相邻两行星轮的齿顶不相碰邻接条件在行星传动中，为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰，相邻两行星轮的中心距应大于两轮齿顶圆半径之和，如图3-2所示图3-2 行星齿轮 可得 2 (3-9)22/m(+)sin=39/2m=d+2=17m满足邻接条件。3.4 几何尺寸和啮合参数计算按齿根弯曲强度初算齿轮模数m齿轮模数m的初算公式为 m= (3-10)式中 算数系数，对于直齿轮传动=12.1； 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，Nm ； =/=9549/n=95490.15/31600=0.2984Nm; 使用系数，由参考文献2表67查得=1； 综合系数，由参考文献2表65查得=2； 计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，由参考文献2公式65得=1.85； 小齿轮齿形系数，由参考文献2图622可得=3.15；， 齿轮副中小齿轮齿数，=15； 试验齿轮弯曲疲劳极限，N按由参考文献2图626630选取=120N所以
