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1、行星齿轮传动课程设计目录一. 绪论31 .引言32 .行星齿轮传动的特点及国内外研究现状4(1) 行星齿轮传动的特点及应用4(2) 国内外的研究状况及其发展方向53. 本文的主要内容7二. 机构简图的确定7三. 齿形与精度8四. 齿轮材料及其性能8五. 设计计算91. 配齿数92 .初步计算齿轮主要参数10(1) 按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径10(2) 按弯曲强度初算模数113 .几何尺寸计算124 .重合度计算145.啮合效率计算14六. 行星轮的强度计算15七. 疲劳强度校核191 .外啮合19(1) 齿面接触疲劳强度19(2) 齿根弯曲疲劳强度222. 内啮合25八. 安全系数校核
2、26九. 零件图及装配图29十.参考文献30绪论1 .引言渐开线行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮绕着位置固定的 几何轴线作圆周运动的齿轮传动，这种传动通常用内啮合且多采用几 个行星轮同时传递载荷，以使功率分流。渐开线行星齿轮传动具有以 下优点:传动比范围大、结构紧凑、体积和质量小、效率普遍较高、 噪音低以及运转平稳等，因此被广泛应用于起重、冶金、工程机械、 运输、航空、机床、电工机械以及国防工业等部门作为减速、变速或 增速齿轮传动装置。渐开线行星齿轮减速器所用的行星齿轮传动类型很多，按传动机 构中齿轮的啮合方式分为:NGW、NW、NN、NGWN、ZU飞VGW、 W.W等，其中的字母表示*内啮
3、合，W外啮合，G内外啮合 公用行星齿轮，ZU锥齿轮。NGW型行星齿轮传动机构的主要特点有：1、重量轻、体积小。在相同条件下比硬齿面渐开线圆柱齿轮减 速机重量减速轻1/2以上，体积缩小1/21/3;2、传动效率高;3、传 动功率范围大，可由小于1千瓦到上万千瓦，且功率越大优点越突出， 经济效益越高;4、装配型式多样，适用性广，运转平稳，噪音小;5、 外齿轮为6级精度，内齿轮为7级精度，使用寿命一般均在十年以上。 因此NGW型渐开线行星齿轮传动已成为传动中应用最多、传递功率 最大的一种行星齿轮传动。NGW型行星齿轮传动机构的传动原理:当高速轴由电动机驱动 时，带动太阳轮回转，再带动行星轮转动，由于
4、内齿圈固定不动，便 驱动行星架作输出运动，行星轮在行星架上既作自转又作公转，以此同样的结构组成二级、三级或多级传动。NGW型行星齿轮传动机构 主要由太阳轮、行星轮、内齿圈及行星架所组成，以基本构件命名， 又称为ZK-H型行星齿轮传动机构。2.行星齿轮传动的特点及国内外研究现状（1）行星齿轮传动的特点及应用传动装置是大多数机械设备必不可少的重要部件，其性能直接决 定着整台设备的性能和质量，随着机械工业技术的不断发展，对传动 装置的要求越来越高，要求体积小、重量轻、承载能力大、效率高、 寿命长。普通齿轮传动减速器传动比小，当传动比大时需多级减速， 体积大，结构笨重，且使用寿命短。普通的蜗轮减速器虽
5、比上述齿轮 减速器的性能好，但效率较低。对于从事机械设计的工程设计人员而 言，这就意味着两方面的要求:其一，掌握和应用先进、合理的传动 形式；其二 掌握和应用先进的设计思想、设计手段和方法。行星传 动是近几十年来迅速发展和应用起来的新型的齿轮传动形式之一，在 各种机械传动中得到了广泛的应用。为了提高机械设备、仪器和仪表 等的工作寿命、可靠性和减小外形尺寸，其传动形式常以行星传动代 替定轴传动。行星齿轮传动与其他形式的齿轮传动相比有如下几个特点：（1）体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高， 这个特点是由行星齿轮传动的结构等内在因素决定的。a）功率分流用几个完全相同的行星轮均匀地分布在
6、中心轮的周 围来共同分担载荷，因而使每个齿轮所受到的载荷都很小，相应齿轮 模数就可较小。b）合理地应用了内啮合 充分利用内啮合承载能力高和内齿轮的 空间体积，从而缩小了径向、轴向尺寸，使结构紧凑而承载能力又高。c）共轴线式的传动装置 各中心轮构成共轴线式的传动，输入轴 与输出轴共轴线，使这种传动装置长度方向的尺寸大大缩小。（2）传动比大只要适当的选择行星传动的类型及配齿方案，就 可以利用很少的几个齿轮而得到很大的传动比。在不作为动力传动而 主要用以传递运动的行星机构中，其传动比可达到几千。此外，行星 齿轮传动由于它的三个基本构件都可以传动，故可以实现运动的合成 与分解，以及有级和无级变速传动等
7、复杂的运动。（3）传动效率高 由于行星齿轮传动采用了对称的分流传动结 构，即它具有数个均匀分布的行星齿轮，使作用于中心轮和转臂轴承 中的反作用力相互平衡，有利于提高传动效率。在传动类型选择恰当、 结构布置合理的情况下，其效率可达0970.99。（4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强由于采用数个相同的行星轮，均匀分布于中心轮周围，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，抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。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，如结构形式比定轴齿轮传动复杂；对制造质量要求较高；由于体 积较小、散热面积小
8、导致油温升高，故要求严格的润滑与冷却装置等。行星齿轮传动的设计进行研究，对促进技术进步和国民经济的发 展具有重要的理论和实用意义。（2）国内外的研究状况及其发展方向世界上一些工业发达的国家，如：日本、德国、英国、美国和 俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用、生产和研究都十分重视，在结构 化、传动性能、传递功率、转矩和速度等方面均处于领先地位；并出 现了一些新型的传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代的机械传动设备中获得了成功的 应用。国内对行星齿轮传动比较深入的研究最早开始于 20世纪60 年代后期，20世纪70年代制定了 NGW型渐开线行星齿轮减速 器标准系列
9、JB1799-1976。一些专业定点厂已成批生产了 NGW型 标准系列产品，使用效果很好。已研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）、高速气轮机（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 的行星齿轮减速器已成批生产，如矿井提升机的XL-30型行星齿轮 减速器（800kW），双滚筒采煤机的行星齿轮减速器（375kW）。世界各先进工业国家，经由工业化、信息时代化，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 星齿轮传动已达到较高的水平。我国与世界先进水平虽存在明显的差 距，但随着改革开放带来设备
10、引进、技术引进，在消化吸收国外先进 技术方面取得很大的进步。目前行星齿轮传动正在向以下几个方面发 展：1）向高速大功率及低速大转矩的方向发展。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； 大型水泥磨中所用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、 零件材料与热处理及高效率、长寿命、可靠性等一系列设计制造技术 问题。2）向无级变速行星齿轮传动发展。实现无级变速就是让行星齿 轮传动中三个基本构件都传动并传递功率，这只
11、要对原行星机构中固定的构件附加一个转动（如采用液压泵及液压马达系统来实现），就 能成为变速器。3）向复合式行星齿轮传动发展。近年来，国外将蜗杆传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动与行星齿轮传动组合使用，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，这样可适用相交轴和交错轴间的传动，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，克服各自的弱点，以 适应市场上多样化需要。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。3.本文的主要内容时，NGW型行星齿轮传动机构的传动原理:当高速轴由电动机驱动 带动太阳轮回转，再带动行星
12、轮转动，由于内齿圈固定不动，便 驱动行星架作输出运动，行星轮在行星架上既作自转又作公转，以此 同样的结构组成二级、三级或多级传动。NGW型行星齿轮传动机构 主要由太阳轮、行星轮、内齿圈及行星架所组成，以基本构件命名， 又称为ZK-H型行星齿轮传动机构。本设计的主要内容是单级NGW型行星减速器 的设计。二. 机构简图的确定减速器传动比i=6,故属于1级NGW型行星传动系统。查书渐开线行星齿轮传动设计书表4-1确定np=2或3,从提 高传动装置承载力，减小尺寸和重量出发，取 =3。计算系统自由度W=3*3-2*3-2=1三. 齿形与精度因属于低速传动，以及方便加工，故采用齿形角为20,直齿传动，
13、精度定位6级。四. 齿轮材料及其性能太阳轮和行星轮采用硬齿面，内齿轮采用软齿面，以提高承载能力， 减小尺寸。表1齿轮材料及其性能齿轮材料热处理bH lim(N/mm2)b F lim(N/mm2)加工精度太阳轮20CrMnTi渗碳淬火HRC58 6214003506级行星轮245内齿轮40Cr调制HB262-2936502207级五.设计计算1 .配齿数采用比例法：Zc: Zb: M 二Za (if/2: (/ - 1)Za (i/np)=Za: 2 Za :5 Za: 2 Za按齿面硬度 HRC=60, u = Zc/Za =(6 - 2)/ 2 = 2查渐开线行星齿轮传动设计书图4-7a的
14、2以max = 20。13 z a 20 o 取 Za = 17。由传动比条件知 Y = 1 Za = 17*6 = 102M = Y/3 = 102/3 = 34计算内齿轮和行星齿轮齿数zb = Y - Zq = 102 -17 = 85Z。= 2 * z = 342.初步计算齿轮主要参数(1)按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径TKKhKh u 1 -2 T进行计算，式中系数如下:u= z iz = 34/17 = 2，.C a 太阳轮传递的扭矩Ta = 9549P/npna = 9549* 30/(3 * 100)= 954.9 N m则太阳轮分度圆直径为:!TKKHpKH u 1fHhm
15、U(d). = Ktd=768 x4.9 x 1.25 x 1.05 x 1.8Z+T x 0.7 x 14002U=103.76 mm表2齿面接触强度有关系数代号名称说明取值K td算式系数直齿轮768KA使用系数表6-5，中等冲击1.25K Hp行星轮间载荷分配系数表7-2，太阳轮浮动，6级精度1.05K H 综合系数. n = 3 表 6-4, p 3，高精度，硬齿面1.8中d小齿轮齿宽系数表6-30.7号名称说明取值bH lim实验齿轮的接触疲劳极限图 6-161400以上均为在书渐开线行星齿轮传动设计上查得(2)按弯曲强度初算模数用式m = KtmT KaKFpK七 1 t中Z ； b F阮进行计算。式中系数同表1，m = Ktm=12.1 x=5.64
