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1、1目录行星齿轮减速器的PRO/E的建模与仿真1摘要1Abstract3第一章 绪论61.1选题的依据、发展情况及其意义61.2 PRO/E行星齿轮的选题分析及设计内容71.3 主要的工作内容7第二章 NGW型行星轮减速器方案确定81.1 混合轮系的确定81.2周转轮系部分的选择81.3 NGW型行星轮减速器方案确定8第三章 NGW型行星减速器结构设计113.1基本参数要求与选择113.2方案设计113.3齿轮的计算与校核12表3-3 行星轮系的几何尺寸243.4 轴上部件的设计计算与校核25第四章 PRO/E的建模与运动仿真344.1 PRO/E简介344.2行星轮减速器的PRO/E建模364
2、.3行星轮减速器的装配384.4. 减速器的传动运动仿真与分析42第五章 结论50参考文献51行星齿轮减速器的PRO/E的建模与仿真摘要行星齿轮减速器作为重要的传动装置，在机械、建筑领域应用非常广泛。它具有体积小、重量轻、结构紧凑、传动比大、效率高、运动平稳等特点。本设计基于这些特点对行星齿轮进行结构设计，并对其进行PRO/E三维建模与运动仿真。首先通过比较各种类型的行星齿轮的特点，确定其方案；其次根据相应的输入功率、输出速度、传动比进行传动设计与整体的结构设计；最后完成其PRO/E的三维建模，并对模型进行整体装配，并完成传动部分的运动仿真，并对其运动进行分析。关键词： 行星齿轮减速器、运动仿
3、真、装配、三维建模The Dynamic Simulation of Planetary Gear ReducerBased on Pro/EAbstractPlanetary gear reducer as an important transmission device is used extensively in machinery, construction area，which has the characteristics of small volume, light weight, compact structure, high efficiency, high speed ra
4、tio and smooth movement. The design is based on these features of planetary gear for structure design, and carries on the PRO/E 3d modeling and Dynamic Simulation. First, adopt the scheme through comparing various types of planetary gears characteristics, Secondly, according to the corresponding inp
5、ut power、output speed and speed give the design of transmission and whole structure. Finally complete its the 3d modeling based on PRO/E, the whole assembly model and transmission part of Dynamic Simulation, and analyze its movement.Keywords: Planetary Gear Reducer、Dynamic Simulation、3D-modeling 、As
6、semble 第一章 绪论1.1选题的依据、发展情况及其意义在机械制造业，现在有很多企业把产品的设计、分析、制造、产品的数据管理和信息技术集于一体.这种先进的管理方式属于企业信息化的范畴。并且这种先进的管理方式也引发了设计领域的巨大的变化。第一次大的变化是八十年代CAD软件的推广，国内普遍使用的是AutoCAD软件。利用AutoCAD软件使许多机械工程师逐渐地甩掉了图板。第二次大的变化是大量三维CAD软件的出现，如Pro/Engineer、Solidworks、UG等。三维CAD软件不仅仅可以实体造型，还可以利用设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检验、机构分析和动态干涉检验、动力学分析
7、、强度分析等。因此运用三维设计软件的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型后的处理工作。AutoCAD软件虽然可以进行简单的三维实体模型设计，但设计出模型后的处理工作是无法实现的。在ProE环境下，对圆柱直齿轮建立了精确的参数化模型。通过定义各种约束，在装配模块中确定了齿轮副的相对位置与啮合关系。并使用机构运动分析模块，通过定义机构的连接与伺服电机，实现了齿轮副的运动过程仿真。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。虚拟装配是在虚拟环境中，利
8、用虚拟现实技术将设计的产品三维模型进行预装配虚拟装配可帮助产品摆脱对于试制物理样机并装配物理样机的依赖，可以有效地提高产品装配建模的质量与速度。通过在计算机软件平台下对整套装置的设计仿真分析，能够及时地发现设计中的缺陷，并根据分析结果进行实时改进。参数化建模、虚拟装配，运动仿真贯穿于整个计算机辅助设计全过程，可显著地缩短研发周期，降低设计成本，提高工作效率。本次建模与运动仿真分析实现了圆柱直齿轮副的电子样机设计，对现实齿轮制造过程有一定的指导意义。 1.2 PRO/E行星齿轮的选题分析及设计内容本设计以本设计基于Pro/E便于交互及强大的二维、三维绘图功能。先确定总体思路、设计总体布局，然后设
9、置零部件，最后完成一个完整的设计。利用PRO/E模块实现装配中零部件的装配、运动学仿真等功能。 行星齿轮减速器的体积、重量及其承载能力主要取决于传动参数的选择，设计问题一般是在给定传动比和输入转矩的情况下，确定各轮的齿数，模数和齿宽等参数。其中优化设计采用Pro/E自带的模块，模拟真实环境中的工作状况进行运动仿真，对元件进行运动分析。 减速器作为独立的驱动元部件，由于应用范围极广，其产品必须按系列化进行设计，以便于制造和满足不同行业的选用要求。针对其输人功率和传动比的不同组合，可获得相应的减速器系列。在以往的人工设计过程中，在图纸上尽管能实现同一机座不同规格的部分系列表示，但其图形受到极大限制
10、。采用Pro/e工具来实现这一过程，不仅能完善上述工作，方便设计操作，而且使系列产品的技术数据库，图形库的建立、查询成为可能，使设计速度加快。在设计过程中，我利用互联网对本课题的各设计步骤与任务进行了详细了解。采用计算机辅助设计的技术，利用Pro/E参数化建模，Pro/MECHANICA动态仿真。1.3 主要的工作内容1. 设计计算部分：分析行星齿轮机构传动方案；并通过计算分析，确定行星轮系齿轮的齿数、模数和轴、行星架的各项参数，校核齿轮的接触和弯曲强度；完成内外啮合齿轮、轴、行星架的设计计算；在整机设计开发背景下，结合运动参数完成建模。2. 工程仿真分析部分：本论文利用三维软件Pro/E对行
11、星轮减速器进行三维建模，并完成与整机的装配；利用Pro/MECHANICA减速器机构模型进行全局运动仿真，对内外啮合齿轮传动进行运动学分析。 第二章 NGW型行星轮减速器方案确定1.1 混合轮系的确定根据行星轮系可分为：定轴轮系、周转轮系、混合轮系、封闭行星轮系，因为混合轮系可以获得更大范围的传动比，实现多路传递、得到多速，所以选择择轮系为混合轮系，选第一级为周转轮系，第二级为定轴轮系。 1.2周转轮系部分的选择周转轮系的类型很多，按其基本构件代号可分为2Z-X、3Z和Z-X-F三大类(其中Z中心轮)。其他各种复杂的周转轮系，大抵可以看成这三类轮系的联合货组合机构。按传动机构中齿轮的啮合方式、
12、又可分为许多传动形式，如NGW型、 NW型、 NN型、WW型、ZUWGW型、 NGWN型、 N型等（其中N内啮合，W外啮合，G公用齿轮，ZU锥齿轮）。其传动类型与传动特点如表1-1。1.3 NGW型行星轮减速器方案确定NGW行星轮系由内外啮合和公用行星轮组成。结构简单、轴向尺寸小、工艺性好、效率高；然而传动比较小。但NGW性能多级串联成传动比打的轮系，这样便克服了淡季传动比较小的缺点。所以NGW型成为动力传动中应用最多、传递功率最大的一种行星传动，并根据所给的条件总的传动比为20，分配给周转轮系部分的传动比为5左右以及给定的电机功率为3KW。综合以上情况所以选定NGW型行星轮减速器。表1-1行
13、星齿轮传动的类型与传动特点传 动 类 型机构简图传 动 特 性应用特点类组性传动比范围传动比推荐值传递功率KW2Z-X负号机构NGW1.13 13.7= 2.7 9不限广泛地用于动力及辅助传动中，工作制度不限，可作为减速、增速和差速装置轴向尺寸小，便于串联多级传动，工艺性好NW150= 525不限7时，径向尺寸比NGW型小，可推荐采用 工作制度不限NN1700一个行星轮时=30100三个行星轮时3040可用于短时、间断性工作制动力传动转臂X为从动时，当， 大于某值后，机构自锁3Z负号机 构NGWN500=20100100结构很紧凑，适用于中小、功率的短时工作制传动工艺性差 当a轮从动时，达到某
14、值后机构会自锁，即0第三章 NGW型行星减速器结构设计3.1基本参数要求与选择3.11 基本参数要求电动机功率：3KW 总传动比：16 工作时间：15年（每年按300天计算，每天工作为12小时）3.12 电动机的选择：根据工作功率与要求选择电动机为：YB2S-6各项参数为：额定功率：P=3KW 转速： n=960r/min 工作效率：=83% 3.2方案设计3.21 机构简图图 3-1 机构简图设计 减速器的传动比为16，第一级为NGW行星轮部分，第二级为定轴部分3.22齿形及精度因属于低速运动，采用压力角=20 的直齿轮传动，精度等级为6级。3.23齿轮材料及性能高速机太阳轮和行星轮采用硬齿面，以提高承载能力，减低尺寸，内齿轮用软齿面（便于切齿，并使道具不致迅速磨损变钝）。高速级部分采用软齿面。两级材料分别如表3-1。疲劳极限Hlim 和Flim 查书【1】图10-20（c）、（d），10-21（d）、（e）选取，行星轮的Flim 是乘以0.7后的数值。表3-1 齿轮材料及性能齿轮材料热处理Hlim(N/mm)Flim(N/mm)加工精度太阳轮20CrMnTi渗碳淬火HRC586214003756级行星轮267.5内齿轮40Cr调质HB2622866502757级小齿轮大齿轮45钢调质217255580290 3.24传动比
