2022年40KW二级行星减速器设计 .docx

精品_精品资料_山东交通学院2022 届毕业生毕业设计题目： 40KW 二级行星齿轮减速器设计院系别工程机械系专业 机械设计制造及其自动化班级机械 071 班学号070611134姓名杨模尖指导老师韩 鹰二一一年六月可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_摘 要行星齿轮传动与一般定轴齿轮传动相比较,具有质量小、体积小、传动比大、承载才能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、仪器外表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用 .本设计便是基于这些特点对行星齿轮进行结构设计,第一通过比较各种类型的行星齿轮的特点,确定其方案.其次依据相应的输入功率、输出速度、传动比进行传动设计与整体的结构设计 .关键词： 一般定轴齿轮传动,行星齿轮传动,行星齿轮减速器,工程机械,建筑机械Abstract可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Compared with common fixed axis gear, planetary gear transmission has small size, small quality, big transmissionratio,largecarryingcapacity, smoothtransmission and hightransmissionefficiency.So planetarygeardriveintheliftingandtransportation 、 engineeringmachinery 、 metallurgical, petrochemical, constructionmachinery, lightindustry and textiles, medical equipment, instrumentation, automotive,shipbuilding,and aerospace and otherindustrialsectors are received awiderange of applications.The design is based on these features of planetary gear for structure design. First, adopt the scheme through comparing various types of planetary gears characteristics, Secondly, according to thecorresponding input power 、output speed and speed give the design of transmission and whole structure.Keywords ： commonfixedaxis gear,planetary gear transmission,planetarygear reducer,engineering machinery,construction machinery目 录前 言01 争论该行星齿轮减速器的目的、意义0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 国内外行星齿轮减速器进展简况01 行星齿轮传动概论11.1 行星齿轮传动的定义11.2 主要的工作内容22 行星轮减速器方案确定32.1 轮系的确定32.2 周转轮系的挑选32.3 行星轮减速器方案确定53 减速器结构设计及传动尺寸设计运算63.1 运动简图63.2 工作条件及要求73.3 电动机的挑选73.4 联轴器的挑选与校核73.5 配齿数83.6 转速比运算83.7 初步运算齿轮的主要参数83.7.1 高速级部分齿轮的运算93.7.2 低速级部分齿轮的运算123.8 齿轮传动强度的校核163.8.1 高速级齿轮疲惫强度校核163.8.2 低速级齿轮疲惫强度校核214 主要构件的结构设计与运算254.1 行星轮传动的受力分析264.1.1 高速轴274.1.2 低速轴274.2 轴的运算274.2.1 输出轴274.2.2 输入轴（矩形花键联结）29可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4.2.3 行星轴304.3 滚动轴承的寿命校核324.3.1. 高速级行星轴上滚动轴承的寿命校核324.3.2. 低速级行星轴上滚动轴承的寿命校核334.4 浮动用齿式联轴器的设计与运算334.5 行星架设计344.5.1 高速级行星架的设计与运算354.5.2 低速级行星架的设计与运算354.6 减速器箱体设计35结 论37致 谢38参考文献39附录 A40附录 B41可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_前 言1 争论该行星齿轮减速器的目的、意义减速器作为独立的驱动元部件,齿轮减速器在各行各业中非常广泛的使用着,是一种不行缺少的机械传动装置. 当前减速器普遍存在着体积大、重量大,或者传动比大而机械效率过低的问题. 因此,除了不断改进材料品质、提高工艺水平外,仍在传动原理和传动结构上深化探讨和创新,平动齿轮传动原理的显现就是一例. 当今,世界减速器技术有了很大的进展,总的进展趋势是六高、两低、两化 .六高,即高承载才能、高齿面硬度、高精度、高速度、高牢靠性和高传动效率.两低,即低噪声、低成本.两化,即标准化、多样化（模块化） .由于应用范畴极广,其产品必需按系列化进行设计,以便于制造和满意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 .国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主,但普遍存在着功率与重量比小,或者传动比大而机械效率过低的问题 .另外,材料品质和工艺水平上仍有很多弱点,特殊是大型的减速器问题更突出,使用寿命不长 .行星齿轮传动与一般定轴齿轮传动相比较,具有质量小、体积小、传动比大、承载才能大以及传动平稳和传动效率高等优点,这些已被我国越来越多的机械工程技术人员所明白和重视.由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理的采纳了内啮合,才使得其具有了上述的很多特殊的优点.行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上.它可以用作减速、增速和变速传动,运动的合成和分解,以及 其特殊的应用中.这些功用对于现代机械传动进展有着重要意义.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、仪器外表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用.2 国内外行星齿轮减速器进展简况在国外,行星齿轮减速器应用极为普遍,在德国、日本、捷克、英国、法国、奥的利、前苏联等国家均有系列产品,并以大量生产 .其行星齿轮减速器的承载才能不断的提高,以德国 DEMAG 的一种行星减速器为例,承载才能已高达 54600KW ,对应的输出轴最大转矩约为 2400KN.m ,最大传动比已达 5000.1） ）国外在高速大功率传动方面,特殊是在动力、船舶的报告机械设备上行星传动已普遍应用,主要有：英国艾伦（Allen ）齿轮公司为帕森（C.A. Parsons）公司制造了一台压缩机用行星减速器,功率相当于25740KW .瑞士马格（ MAAG ）公司已生产了船用行星减速器,功率相当于11030KW .日本三菱造船公司生产了功率相当于8830KW 的船用行星减速器.2） ）低速重载方面,国外行星减速器生产已由系列产品进展到接受各种特种、特殊用途订货的大型减速器,重量有的达100t 左右,如法国雪铁龙（Citroen ）公司,据资料介绍可生产用于水泥磨、榨糖机、矿山设备的行星减速器,重量可达50-125t .德国法伦达（ Flender）公司,曾为我国徐州淮海水泥厂水泥磨配套生产了重量达72t,输出转矩为2800KN.m的两级行星减速器.日本宇可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_都兴产公司生产了一台3200KW , i=720/480 ,输出转矩 T=2100KN.m的行星减速器 .国内近年来,在行星减速器方面有了很大的进展与提高.主要在矿山机械、起重运输、轻工化 工、船舶工业、工程机械、鼓风机、风力发电等设备上.1975 年,我国制订了NGW 型行星减速器系列（ JB1799-1976 ）,分一、二、三级三个系列.输入最高转速不超过1500r/min ,质量 0.128- 1.75t ,传动比 i=2022 ,最大输出转矩为50KN.m. 目前,国内不少厂家在生产,同时非标准大功率行星齿轮减速器也不断涌现.我国于 1984 年又颁布了 NGW-S （由弧齿锥齿轮与行星齿轮组合的垂直传动）、 NGW-Z （由圆柱齿轮与行星齿轮组合的平行轴传动）、NGW-L （立式行星齿轮）三十派生系列的标准 .我国现有齿轮制造企业600 多家,减速器制造企业约400 家,年生产通用减速器超过25 万台,生产齿轮（汽车齿轮）和减速器总产值超过500 亿元,为进展我国的机械产品做出了重要奉献 .1 行星齿轮传动概论1.1 行星齿轮传动的定义当齿轮系运转时,假如组成该齿轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定,而围着其他齿轮的几何轴线旋转,即在该齿轮系中,至少具有一个作行星运动的齿轮,如下列图.在上诉齿轮传动中,齿轮 a、b 和构件 x 绕几何轴线 OO 转动,而齿轮 c 是活套在构件 x 的轴 Oc 上,它一方面绕自身的几何轴线 Oc 旋转（自转）,同时又随着几何轴线 Oc 绕固定的几何轴线 OO 旋转 公可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_转,即齿轮 c 作行星运动.因此,称该齿轮传动为行星齿轮传动,即行星轮系.bcOcxaOO图 1.1 行星轮系Fig.1.1 Epicyclic gear trains分类：照传动类型可分为齿轮减速机、蜗杆减速机和行星齿轮减速机.依据传动级数不同可分为单级和多级减速机.依据齿轮外形可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥圆柱齿轮减速机.依据传动的布置形式又可分为绽开式、分流式和同轴式减速机.以下是常用的减速机分类：1、摆线减速机2、硬齿面圆柱齿轮减速器3、行星齿轮减速机4、软齿面减速机5、三环减速机6、起重机减速机7、蜗杆减速机 8、轴装式硬齿面减速机9、无级变速机组成：速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成.其基本结构有三大部分：1）齿轮、轴及轴承组合. 2）箱体. 3）减速器附件 .1.2 主要的工作内容（ 1）运算说明部分：分析行星齿轮机构传动方案,确定行星齿轮减速器的传动原理图.并通过运算分析,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、行星架的设计运算及相关几何尺寸.最终完成传动比在12 左右的二级行星齿轮减速器的设计.（ 2）图纸部分：二级行星齿轮减速器装配图一张,零件图三张.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 行星轮减速器方案确定2.1 轮系的确定依据行星轮系可分为：定轴轮系、周转轮系、混合轮系、封闭行星轮系,由于混合轮系可以获得更大范畴的传动比,实现多路传递、得到多速,本设计通过两级周转轮系串联形成混合轮系.2.2 周转轮系的挑选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、又可分为很多传动形式,如NGW 型、 NW 型、 NN 型、 WW 型、 ZUWGW型、 NGWN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_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 2.1 所示 .表 2.1 行星齿轮传动的类型与传动特点传 动 类 型传 动 特 性机构简图应用特点类组性传动比范畴传动比举荐值传递功率 KWTab.2.1 Planetary gear transmission types and transmission characteristics可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_NGW1.1313.7bi aX = 2.7 9不限广泛的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2Z-X负号机构i aXb>7 时,径向NW150biaX = 525不限尺寸比 NGW 型小,可举荐采纳工作制度不限一个行星轮时bNN1700iXa =3010040三个行星轮时iXa <30b可用于短时、间断性工作制动力传动转臂 X 为从动时, 当, i 大于某值后,机构自锁负结构很紧凑,适用于中小、功率的短时3Z号机构NGWN工作制传动工艺性差500iae =20100b100当 a 轮从动时, i达到某值后机构会自b锁,即ea02.3 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.结构简洁、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,并依据所给的条件总的传动比为 12,输出功率为40KW 左右,且要求两级减速.综合以上情形所以选定NGW型行星轮减速器,高低速级可通过双齿式联轴器联结.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3 减速器结构设计及传动尺寸设计运算3.1 运动简图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 3.1 机构简图设计Fig.3.1 Actuating limbs design该装要求传输功率为40KW 左右,总传动比为12 左右,单向传送 ,有稍微冲击,三班制工作每天工作 24 小时 ,使用期限 5 年每年按 300 天运算 .3.3 电动机的挑选依据工作功率与工作条件查机械设计手册可选三相异步电动机, 参数如下表 3.1 所示.Y200L-4 ,容量为 45KW ,主要型号表 3.1 电机主要参数Tab.3.1 Motors main parameters转数 r/minY200L-4额定功率/KW 45KW14753.2 工作条件及要求定子电流 /A效率 %功率因数重量 Kg85.5910.873103.4 联轴器的挑选与校核本设计电动机与减速器间的联轴器选用弹性注销联轴器,由电机型号Y200L-4 查得电机输出轴直径为 60mm ,伸出长为140mm ,由于联轴器两端孔径有肯定的范畴,查机械设计手册可选用HL4 型弹性注销联轴器,其许用公称转矩为1250N.m ,许用转速为 4000r/min.联轴器的校核可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_66P9.55 10453可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_输入转矩 T=9.55 ×10 × =n1475=291.36 ×10 N. 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由机械设计表14-1 得KA =1.5 由公式Tca = K A T 得公称转矩可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_caT=1.5 ×291.36 ×103N. =437.04N. <1250N. 故满意要求 .3.5 配齿数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1） 高速级按非变为传动要求选配齿数,查【2】表 3-2 可选配成Za32 Zb70 Zc19实际传动比可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ibi1ax1ZbZa170323.1875可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2） 低速级i b12123.765查【 2】表 3-2 可选配成Z23 Z22 Z67可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ibax3.1875abc可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_实际传动比 i1ax1Zb Za167233.9130可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_i总传动比 ii i3.18753.913012.47故满意传动比条件.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3.6 转速比运算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_转臂 x1 转速nx 1na1ib1a114753.1875426.74r/min可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_行星轮 c1 的相对转速1p270可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_nx1nn2p1 n32 462.741704.83 r/min可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_c1c 1x1x1117032可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_同理可算得nx2na 2ib 2a2118.26 r/minx1nnc 1c 1nx1689.0 r/min可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3.7 初步运算齿轮的主要参数齿轮材料和热处理的挑选可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_太阳轮a1、 a2和行星轮c1 、 c2均采纳 20 CrM n M o 优质低碳合金钢,渗碳淬火,齿面硬度58-可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_62HRC ,据【 2】图 6-14 和图 5-29,取2H lim1500N/ mm 和F lim420N / mm2 ,太阳轮a1 、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_a2 和行星轮c1、 c2 的加工精度 6 级,内齿轮b1、 b2 均采纳 42 CrM o ,调质硬度 283-323HBS ,据可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_【2】图 6-13 和 6-28,取780N/ mm2 和320N/ mm2 ,内齿轮b 、 b 的加工精度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_H limF lim127 级,详见如表 3.2 所示 .表 3.2 齿轮材料及性能Tab.3.2 Gear material and performance可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_齿轮材料热处理 Hlim2N/mm Flim2N/mm加工精度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_太阳轮行星轮20Cr Mn M o渗碳淬火58-62HRC15004206 级可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_内齿轮42 Cr M o调质 283- 323HBS7803007 级可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3.7.1 高速级部分齿轮的运算1 初步运算齿轮主要参数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 1）按齿面接触强度初算太阳轮a1的分度圆直径d1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_用【 2】式（ 6-6）进行运算,式中系数K A 、 K H、 d 、 K HP 如表 3.3 所示 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_表 3.3 接触强度有关系数Tab.3.3 Contact strength relevant coefficients代号名称说明取值K A使用系数查书【 2】表 6-7,稍微冲击1.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_K HP行星轮间载荷安排不均系数查书【 2】表 7-1 行星架浮动,6 级精度1.20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_K H综合系数n p =3, 高精度,硬齿面2.4d齿宽系数查书【 2】表 6-60.6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电机效率00.91,电机与输出轴键弹性柱销联轴器之间的效率为10.99可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就输入功率 ：P1P0 1450.910.9940.54 Kw可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_太阳轮a 的传递扭矩为 ：T9549 | p1954940.5487.484 N.m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_11n31475p 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_直齿轮算式系数 K d768,就太阳轮a1 分度圆直径191可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_d K 3T1K A K HK Hpu176887.4841.52.41.23269.82mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_H1d2dlimu30.6150021932可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(2) 按弯曲强度初算模数m用【 2】式 6-50 进行运算,式中系数如表3.4 所示 .表 3.4 接触强度有关系数Tab.3.4 Contact strength relevant coefficients代号名称说明取值K m算式系数直齿轮12.1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_K Fp行星轮间载荷安排系数K FP11.5KHP -11.31.3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_K F综合系数查【 2】表 6-5 高精度2.2YFa1YFa1齿形系数查书【 2】图 6-2222.532.81可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于Flim 取Flim1 和F lim 2YFa1YFa 2中的较小值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_F lim 2YFa1=4202.53378.154202就 Flim =378.15N/mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_YFa 22.81可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就齿轮模数：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_T1K FK FPYFa187.4841.52.21.32.81可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mkm212.1322.84 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_d z1F lim0.619378.15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_取模数 m=3mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就 daza m32396 > d174.2 ,故取 da96 m3 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_因 aac133219a276.5 , abc137019276.5 ,明显aacabc,满意非变可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_位同心条件,故取啮合中心距'76.5 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1(3) 几何尺寸运算按【 2】表 4-2 标准圆柱齿轮传动的几何尺寸运算公式进行其几何尺寸运算,各齿轮副的几何尺寸结果列于表 3.5 所示 .序名称a-c 齿轮副b-c 齿轮副号1模数 m32压力角203分度圆直径dda96dc57表 3.5 高速级齿轮基本几何尺寸单位： mm Tab.3.5 High grade gear basic geometry size可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_dc57d b210可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4 齿顶高ha5 齿根高外啮合内啮合hfhaahac33.75hac hab32.68可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_6全齿高 h6.75ha6.75hb6.43可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_7 齿顶圆直径 dada102dc63dc63db204.46可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_8 齿根圆直径 d fd fa88.5d fc49.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_9基圆直径 dbd fc dba dbc49.590.2153.56d fb dbc dbb217.553.56197.34可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_10中心距 a76.576.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_11齿顶圆压力角aa27.82c31.77c31.77b15.35可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12重合度端面重合度1.611.77纵向重合度00总重合度1.611.772、装配条件的验算对于所设计的上述行星齿轮传动应满意如下的装配条件：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1）邻接条件由公式d ac'sin得2 aacnp可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_82.5276.5sin 1803132.5（单位：）满意条件可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2） 同心条件由ZbZa27032192Zc知满意同心条件可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3） 安装条件