【机械设计制造及自动化专业】【毕业设计 文献综述 开题报告】小型精密行星减速器的设计

【机械设计制造及自动化专业】【毕业设计+文献综述+开题报告】小型精密行星减速器的设计 20_ _届本科毕业设计小型精密行星减速器的设计摘 要减速器由齿轮、轴、轴承及箱体组成，用于原动机和工作机或执行机构之间,起改变转速和传递转矩的作用。行星齿轮减速器与普通减速器相比拟，具有质量小、体积小、结构紧凑，传动比大，传递功率大、承载能力高，传动效率高，运动平稳、抗冲击和振动的能力较强等优点。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、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。本文针对NN型少齿差行星齿轮减速器做了相关研究，主要过程包括：齿轮的齿数选择与其参数的计算，零件和总装置结构的设计等。通过使用SolidWorks软件，绘制了减速器全部零部件的三维图，从而有利于二维图的绘制。在整个工作过程中，查阅了相关的设计书籍，从而得到齿数的最优方案及结构参数。关键词：NN型，减速器，行星传动，SolidworksThe design of small precision planetary reducerAbstractGear reduce is consist of gear, shaft,bearing and the box,used between prime mover and working machine or actuators, to change speed and transmit torque. Compared with ordinary gear, it has some advantages. And it consist of small mass, small volume, compact structure, transmission ratio, transmission power, high carrying capacity, high transmission efficiency, smooth motion and so on. It has been widely used in construction machinery, mining machinery, and metallurgical machinery, hoisting and conveying machinery, light machinery, petrochemical machinery, machine tools, robots, cars, tanks, aircraft, ships, equipment and instrumentation and other aspects.In this paper, NN model for planetary gear reducer with teeth do research. The main contents include: choice of gear teeth and its calculation of the gear data, parts structural design and so on. Using of SolidWorks software to draw 3-D diagram of the parts and assembly.It is conducive to two-dimensional mapping.Throughout the course of work, access to a large number of design books, obtained the optimal program of number of teeth and structural parameters. KEYWORDS：NN-type. Reducer,planetary drive & solidworks目录1 绪论11.1研究的背景与意义11.2减速器开展现状与趋势21.3行星齿轮减速器的开展现状21.3.1少齿差行星齿轮的开展现状与开展趋势31.3.2行星齿轮减速器的开展趋势41.4行星齿轮的加工工艺51.5课题研究的主要内容62 NN型减速器的设计与说明72.1 NN型减速器的结构示意图72.2 设计要求72.3 齿轮齿数选择72.4 齿轮参数计算122.4.1 齿轮几何参数与尺寸计算122.4.2 验算齿顶碰撞及齿廓重叠干预条件142.4.3 齿轮材料的选择142.4.4 齿轮宽度的计算152.5 机构的传动效率182.6 轴材料的选择192.7行星轮的布置方式及其对偏心轴平衡的影响192.8 偏心轴的有限元分析213 NN型减速器的结构243.1双联齿轮243.2 齿轮2243.3 齿轮4253.4 偏心轴263.5 端盖263.6 连接套273.7 NN型减速器的三维装配图和爆炸图273.8 轴承284 润滑剂的选择29毕业设计小结30参考文献31致谢32附录331 绪论1.1研究的背景与意义减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足各种机械的需要。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等。其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用。随着科学技术和国民经济的开展，且由于其传递运动准确可靠结构紧凑，效率高，寿命长，切使用维修方便，各行业对减速器的需求越来越大，这样对其综合质量提出了更高的要求。行星齿轮减速器与普通定轴减速器相比拟，具有质量小、体积小、结构紧凑，传动比大，传递功率大、承载能力高，传动效率高，运动平稳、抗冲击和振动的能力较强等优点。因此，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、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。行星传动不仅适用于高转速、大功率，而且在低速大转矩的传动装置上也已获得各个方面。我国的行星齿轮减速器产品在性能和质量方面与兴旺国家存在着较大的差距，其中一个重要原因就是设计手段的落后。兴旺国家在机械产品设计上早已进入分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现在设计方法，如有限元分析、优化设计等应用到产品设计中，采用机械CAD系统在计算机上进行建模、分析、仿真、干预检查等。从而得到最合理的设计参数。渐开线少齿差传动是少齿差行星齿轮传动中的一种，是内外齿轮的齿廓曲线采用渐开线，其轮齿结构简单、啮合接触应力小，承载能力高，可以采用软齿面，加工也容易得多。渐开线行星齿轮减速器传动与普通定轴减速器传动相比具有承载能力大、体积小、效率高、重量轻、传动比大、噪声小、可靠性高、寿命长、便于维修等优点，同时还可以提高其承载能力。1.2减速器开展现状与趋势1.2.1我国减速器的现状和开展趋势自20世纪60年代以来，中国先后制订了JB113070?圆柱齿轮减速器?等一批通用减速器的标淮。那时的减速器大多是参照苏联20世纪4050年代的技术制造的，其总体水平与国际水平有较大差距。改革开放以来，中国引进先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB17960的89级提高到GB1009588的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。中国自行设计制造的高速齿轮装置的功率已达44000kW ，齿轮圆周速度达169m/s。20世纪80年代末至90年代初，我国相继制订了近100个齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，大体上实现了通用减速器的更新换代。局部减速器采用硬齿面后，体积和重量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度的提高，对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用，为开展我国的机械产品做出了奉献。 9进入20世纪90年代中后期，国外又继续推出了更新换代的减速器，不但更突出了模块化设计的特点，而且在继承能力、总体水平、外观质量方面又有明显提高。1.3行星齿轮减速器的开展现状行星齿轮传动形式很多，根据根本构件的组成情况可以分为以下几个根本类型：12K-H型 根本构件为两个中心轮2K和一个行星架H。23K型 根本构件为三个中心轮，称为3K型，其行星架不承受外转矩，仅起支承行星轮的作用。 3 K-H-V型 根本构件为一个中心轮K、一个行星架H以及一个绕主轴线转动的构件V在实际使用中我们常常使用到三种行星减速器：渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器和谐波齿轮减速器1.3.1少齿差行星齿轮的开展现状与开展趋势少齿差行星齿轮传动是行星传动中的一种，它由一个外齿轮与一个内齿轮组成一对内啮合轮子副，内外齿轮的齿数相差很小，故简称为少齿差传动。少齿差传动的类型很多，德国人首先提出摆线针轮行星齿轮传动原理，三十年代后期日本开始研制生产这种传动，由于当时工艺条件落后，齿形加工精度很低，因而产量不高，直到六十年代摆线磨庆的出现，从工艺上保证了摆线齿形的精度，才促进了这种传动的开展，摆线针轮传动是少齿差传动中应用最广泛，最根本的一种类型，在此根底上还开展了二齿差传动，复合齿形、行星轴承与偏心套合并等新结构。摆线针轮传动承载能力高，运转平稳，效率高，寿命长。但加工精度要求高，结构复杂。渐开线少齿差传动是少齿差行星齿轮传动中的一种，是内外齿轮的齿廓曲线采用渐开线，其轮齿结构简单、啮合接触应力小，承载能力高，可以采用软齿面，加工也容易得多。由于当内啮合的一对渐七线齿轮齿数差很小时，极易产生各种干预，在设计过程中选择齿轮几何参数的计算十分复杂。早在1949年，苏联学者就从理论上解决了实现一齿差传动的几何计算问题，但直到六十年代以后，随着电子计算机的普及运用，渐开线少齿差传动才得到了较专迅速的开展。目前有柱销式、零齿差、十字滑块、浮动盘等多种形式。渐开线少齿差传动的特点是齿轮用普通的渐开线齿轮刀具和齿轮机床就可以进行加工，不需要特殊的刀具与专用设备，材料也可采用普通齿轮材料，因此加工方便、制造本钱较低。但其传动效率不如摆线少齿差传动高。目前在国内市场中，渐开线少齿差传动占有率很低,而且都是小功率的, 造成这种局面的主要原因是： 1 行星轴承承受力大, 寿命短。由于少齿差啮合传动容易发生各种干预, 为了消除干预现象, 设计中一般采用正角度变位传动, 齿轮正变位后啮合角增大, 使行星轴承径向载荷增大; 另一方面, 由于结构上的原因, 行星轴承的径向尺寸受到一定的限制, 在设计中很难满足寿命要求。 2 振动、噪音较大、运行平稳性差。渐开线少齿差减速器同时啮合的齿数少, 由于内齿轮精加工比拟困难, 轮齿制造精度较低, 啮合时冲击、噪音较大 3 传动效率低, 渐开线少齿差减速器单级传动效率仅为85% 90%。 4 4 不适合用于扭矩很大的传动中。近几十年来，又相继出现了一些新的少齿差传动形式，其中开展较快的有活齿少齿差传动，锥齿少齿差传动，双曲柄输入式少齿差传动，以及利用弹性变形来传递运动的谐波传动。随着少齿差传动应用日益广泛，国内外学者在齿形分析、结构优化、接触分析、结构强度、动态性能、传动效率、运动精度等方面进行了大量的研究，取得了许多有价值的成果，并成功地开发出不少新少齿差行星传动形式。目前，我国正在研究、生产很热门的一种连杆行星齿轮传动平行轴式少齿差内齿行星齿传输线传动。1.3.2行星齿轮减速器的开展趋势世界各先进工业国，经由工业化、信息化时代，正在进入知识化时代，行星齿轮在设计上日趋完善，制造技术不断进步。是行星齿轮传动已到达了较高的水哦。我国与世界先进水平虽然存在明显差距，但随着改革开放带来的设备引进、技术引进，在消化吸收国外先进技术方面取得了长足进步。目前行星齿轮正向一下几个方向开展：向高速、大功率及低速大转矩的方向开展。例如：年产300KT合唱氨透平压缩机的行星齿轮增速器，其齿轮圆周速度已到达150m/s；日本生产了巨型船舶推进系统用的行星齿轮箱，公路为22065kw；大型水泥磨中所用50/125型行星齿轮箱，输出转矩高达4150kn.m。在这类产品的设计和制造中需要将继续解决均载、平衡、密封、润滑、零件材料与热处理，以及高效率、长寿命、可靠性等一系列设计制造问题。向无极变速行星齿轮传动开展。实现无级变速，就是让行星齿轮传动中三个根本构件都转动并传递功率，这只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，就能成为无级变速器。3向复合式行星齿轮传动开展。近些年来，国外将蜗轮传动、交错轴斜齿轮传动、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。其高速级用各种定轴类型传动，低速级用行星齿轮传动，这样可适应相交轴和交错轴间的传动，课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。如制碱工业澄清桶用蜗杆蜗轮-行星齿轮减速器，总传动比i 4462.5，输出轴转速n 0.215r/min，输出转矩T 27200N.M。4向少齿差行星齿轮传动方向开展。这类传动主要用于大传动比、小功率传动。m，从而提高承载能力，保证可靠性和使用寿命。 91.4行星齿轮的加工工艺目前，需加工的行星齿轮要求非常高，对齿轮噪音要求非常高，齿轮要求干净，不能带一点毛刺。首先是材料的要求；其次是齿轮的齿形齿向满足DIN3962-8 的标准，齿形齿向不得中凹；第三，齿轮磨削后的圆度误差和圆柱度误差要求高，内孔外表有粗糙度要求高。行星齿轮常用的工艺路线：锻坯正火、抛丸精车剃前滚齿齿部磨棱径向剃齿去应力回火渗碳、淬火珩齿磨内孔简易CNC内圆磨床。例如太阳轮的材料通常为42CrMo。与行星轮相啮合的齿轮要求精度较高, 为766GMGB10095-88级精度, 齿部氮化深度0.5-0.8mm,氮化硬度HV 560, 齿轮的齿行必须经过766GM级精度要求，该齿轮是先磨齿后氮化。太阳轮的另一端可为两种情况, 即为30渐开线花键或标准联轴器齿轮。轮齿采用30渐开线花键滚刀或标准齿轮滚刀加工, 即先滚齿后氮化。氮化前必须将工件的所有工序都加工完成, 并将两端的加工局部全部切掉, 然后氮化处理, 氮化后齿形不再加工。 151.5课题研究的主要内容1根据传动比为20，选择并优化齿轮的齿数；2根据选定的齿数，进而计算齿轮的相关参数； 3设计NN型减速器各零件结构及布局； 4使用solidworks软件进行NN型减速器的三维零件图及装配图的绘制; 5根据三维图导出的二维图以及相关的数据，对二维图进行相关修改； 6对NN型减速器的润滑方式进行选择以及确定工作环境等。2 NN型减速器的设计与说明2.1 NN型减速器的结构示意图图2-1 NN型减速器机构简图图2-1是NN型传动的一种主要型式，其中1及3为双联齿轮，1与2、3与4分别为两对少齿差内啮合齿轮。图2-1所示的齿轮1、2、3、4对应的齿数分别记为、。2.2 设计要求设计一传动比为20，传递功率为100500W行星齿轮传动减速器，要求其外形截面尺寸为6565，轴向尺寸要求与实物NN型减速器几乎一致，保持在85-90不包括输出轴外伸局部之间。要求工作寿命10年，每年300天，每天工作8小时。2.3 齿轮齿数选择根据冯晓宁教授所写的?NN型行星传动的配齿计算方法?，从而进行齿数的选择。计算方法：设齿数差为K，错齿数为J那么： 2-1 2-2 2-3 将2-3化简整理，得到： 2-4NN型传动用于驱动动力时，一般K不大于7，J不大于10，根据上述的公式，得到数据，如表2-1，表2-2，表2-3，表2-4，表2-5，表2-6，表2-7所示。表2-1 且时各齿轮齿数表齿数差K错齿数J实际传动比I11163445221567832167910422781112519.2781213621891415719.3891516821.259101718920910181910199101920表2-2 且时各齿轮齿数表齿数差K错齿数J实际传动比I21215768220.2579911318.33810111342110121416520.811131618618.41113171971912141921819.6913152123920.44141623251019.214162426表2-3 且时各齿轮齿数表齿数差K错齿数J实际传动比I312167710218.338101013318.771013131642012161619519.21318182162115212124720.8116232326820.817252528919.2172626291019.618282831表2-4 且时各齿轮齿数表齿数差K错齿数J实际传动比I4117.56107111221101412163201216151919420.251418182252116202125620.12517212327719.6418222529819.4019232731919.3202429331019.37521253135表2-5 且时各齿轮齿数表齿数差K错齿数J实际传动比I5119.27121313220.811161818319.213182121421162125255201722272762019243030719.2920253232820.2522273535919.91232837371019.7224293939表2-6 且时各齿轮齿数表齿数差K错齿数J实际传动比I61218149152211218142032115211824420.1251723212752019252430620.2521272733719.32228293582024303238919.51253134401020.3527333743表2-7 且时各齿轮齿数表齿数差K错齿数J实际传动比I77119.281591621912191421320.816231926419.6418252229519.220272532619.322292835719.6124313138820.0326333441920.556283537441020.0529363946根据饶振纲先生所写?行星齿轮传动设计?，我们选定ip 20，e 3来计算。初选zb 57，按公式估算齿数差zp按照公式，并选取齿顶高系数，顶隙系数，压力角。数据如表2-8，表2-9所示。表?齿轮参数计算公式工程计算公式分度圆直径；啮合角中心距变动系数为变位时的中心距中心距齿顶高；齿根高；齿高；齿顶圆直径；齿顶圆半径；齿根圆直径；节圆直径；基圆直径；齿顶圆压力角；表2-9 两齿轮副齿轮参数表工程齿轮副1齿轮副2齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4分度圆直径mm54572730啮合角33.603233.6032中心距变动系数0.19320.1932未变位时的中心距mm1.51.5中心距mm1.69321.6932齿顶高mm0.80.550.80.55齿根高mm11.2511.25齿高mm1.81.81.81.8齿顶圆直径mm55.655.928.628.9齿顶圆半径mm27.829.7514.314.45齿根圆直径mm5259.52532.5节圆直径mm60.924564.309230.462233.8469基圆直径mm50.743453.562525.486228.1908齿顶圆压力角24,。125716.627827.486212.7196 重合度公式： 2-6 注：式中，外啮合用+，内啮合用-。所以所以齿轮副1的重合度齿轮副2的重合度因此，两齿轮副均符合重合度大于1的要求。2.4.2 验算齿顶碰撞及齿廓重叠干预条件1要使齿顶不发生碰撞应满足以下条件2-7式中：；代入实际中心距及表2-9数据，验算齿顶碰撞条件如下对于齿轮副1对于齿轮副2故齿轮副1与齿轮副2均不会发生齿顶碰撞。2要使不发生齿廓重叠干预应满足以下条件 2-8 式中：； 代入实际中心距、表2-1及表2-2数据计算得 对于齿轮副1对于齿轮副2故齿轮副1与齿轮副2均不会发生齿廓重叠干预。2.4.3 齿轮材料的选择 1满足材料的机械性能材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。满足材料的工艺性能材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。材料的经济性要求2.4.4 齿轮宽度的计算根据条件，齿轮1和齿轮3的材料选择是40Cr调质，齿轮2和齿轮4的材料选择40Cr调质淬火。精度等级为7级。那么按接触疲劳强度计算公式 2-9 计算齿轮副2中齿轮的宽度。整理后得 2-10计算应力循环次数 2-11 2 计算圆周力根据传递功率0.1kW，电机输出转速3000r/min及传动比20计算传递的扭矩 N?m N N 3按公式2-12计算载荷系数K按轻微冲击的原动机工作特性及均匀平稳的工作机工作特性选取使用系数。选取动载系数取弯曲疲劳强度计算的齿间载荷分布系数取弯曲疲劳强度计算的齿向间载荷分布系数，因齿宽系数未知，估取较大值如下那么载荷系数为计算弯曲疲劳许用应力 选取平安系数 根据应力循环次数选取弯曲疲劳寿命系数查取弯曲疲劳强度极限 N?mm-2 N?mm-2那么，弯曲许用应力为 N?mm-2 N?mm-2 N?mm-2 N?mm-2计算齿轮副中齿轮的宽度。mm圆整后取mm。 mm加上轴肩局部的尺寸，现取mm。 mm圆整后取mm。 mm圆整后取mm。2.5 机构的传动效率 根据?渐开线齿轮行星传动的设计与制造?中表3-2，来计算传动效率。先计算转臂H固定时的传动比：，即，按公式 2-13 2-14进行计算。其中： ；那么 所以2.6 轴材料的选择轴的材料种类很多，轴的常用材料是碳钢和合金钢，选择时应主要考虑如下因素：轴的强度、刚度及耐磨性要求；轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；轴的材料来源和经济性等。 2碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.5%的中碳钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比拟敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。值得注意的是：由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此当其他条件相同时，如想通过选用合金钢来提高轴的刚度是难以实现的。低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。轴的常用材料机械性能见?机械设计?表15-1。 综合考虑，轴的材料选择的是45钢调质。2.7行星轮的布置方式及其对偏心轴平衡的影响1 行星轮的布置方式在NN型减速器中，行星轮的布置方式大致如下列图2-2所示：图2-2 行星轮的三种布置方案用一个行星轮时称为单偏心，此时必须在偏心对方加平衡。用两个行星轮时称为双偏心，两个相同的行星轮相互错开180安装。以上两种只能做到静平衡，尚有惯性力偶存在。图2-2 c 所示的布置，可以做到动平衡，但偏心轴结构复杂，工艺性差。如图2-3所示的曲轴的示意图，其偏心力如图中所标，由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内，因而将形成惯性力偶，所以不能到达动平衡。图图2-3 曲轴结构示意 2 分析结论根据相关书籍的查阅，在综合图2-2 c 布置方式偏心轴结构复杂，工艺性差的情况，所以选择3-2 b 的布置方式，惯性力偶很小，对减速器整体影响很小，可忽略不计。所研究的NN型少齿差减速器的结构示意图如图2-4所示图中0为配重齿轮：图2-4 静平衡下的NN型行星传动机构简图2.8 偏心轴的有限元分析曲轴两偏心相错180，因其结构复杂，强度校核计算量大，应选用有限元分析的方法进行轴的强度校核。以下为轴的有限元分析数据及结果：选择轴的材料；分析确定轴的固定方式。轴两端由轴承支撑，取一端固定。给轴预加作用力，并网格化。如图2-5；通过Solidworks有限元分析得出相关数据。主要包括应力图2-6，应变图2-7，位移图2-8。图2-5 轴网格化图图2-6 轴应力图图2-7 轴应变图图2-8 轴位移图结论：通过分析，轴根本符合设计的要求。3 NN型减速器的结构 NN型减速器主要零件如下：双联齿轮，齿轮2内齿圈，齿轮4与输出轴连一起，偏心轴，轴承，输出端盖，输入端盖等。3.1双联齿轮 齿轮1与齿轮3为一双联齿轮，其根本结构如图3-1所示，其具体尺寸详见附录VII。它分别与外壳的内齿圈和输出轴上的内齿圈相内啮合。为更好的到达静平衡的思想，在设计过程中采用两个双联齿轮，其齿数、模数均相同，其中一个双联齿轮的作用就是用于平衡另一双联齿轮，它们同时连接一内齿轮，以此到达静平衡。图3-1 双联齿轮3.2 齿轮2齿轮2是一内齿圈，内齿圈同时于两双联齿轮啮合，使两双联齿轮的转速相同，转向也相同。设计其结构如图2-2所示，其具体尺寸详见附录IV。图2-2 齿轮23.3 齿轮4齿轮4也是一内齿轮，要求与输出轴固接，先设计为一体式，该输出轴连带外齿轮，和一双联齿轮的内齿轮啮合，另一端有键槽，通过键和其他轴连接，传递扭矩。如图3-3所示，其具体尺寸详见附录VI。图3-3 齿轮43.4 偏心轴 偏心轴是高速轴。为与电机连接，采用了空心结构。为抵消静态不平衡，偏心轴采用双曲柄结构。通过轴承用于支撑两个外齿轮，同时传递动力与运动。如图3-4所示，具体尺寸详见附录II。图3-4 偏心轴 3.5 端盖图3-5所示为输入端端盖。a图所示其内腔中有一轴承孔，作用为支撑输入轴；上外表凸缘主要用于与外壳的径向定位。b图所示为轴承座和端盖结合图，4个螺纹孔用于与电机或其他输入机构的链接。具体尺寸见附录III和附录V。 a b 图3-5 端盖3.6 连接套 如图3-6所示，为连接套。主要起连接作用，固定轴和电机。具体尺寸见附录I 。图3-6 连接套3.7 NN型减速器的三维装配图和爆炸图 如下列图3-7，3-8所示，分别为NN型减速器的装配图和爆炸图。图3-7 NN型减速器三维总装图图3-8 NN型减速器爆炸图3.8 轴承根据齿轮参数和偏心轴参数的选定，选择的轴承都是标准件，主要包括滚动轴承6001，滚动轴承6003，滚动轴承61907，滚动轴承6807和滚动轴承619-9。4 润滑剂的选择齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。特别是高速传动，就更需要考虑齿轮的润滑。轮齿啮合面间加注润滑剂，可以防止金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。因此，对齿轮传动进行适当地润滑，可以大为改善轮齿的工作状况，确保运转正常及预期的寿命。根据NN型减速器轴承及齿轮啮合不能在油浴环境中工作的结构特点，应选择润滑脂润滑，考虑到该减速器主要用于数控机床作为减速装置，不易接触水等物质，而因旋转可能导致发热，应选择耐热不耐水的锂基润滑脂。减速机在使用中应定期检查油脂的质量，对于混入杂质或变质的油脂需及时更换。一般情况下，对于长期连续工作的减速机，按运行20000小时或隔年更换新油脂，间断用的减速机，在重新运转之前亦应检查润滑脂情况，再润滑可由专业厂家完成，根据运转情况决定再润滑的间隔和数量。如果旧的润滑脂不能被完全去除，那么应该相应限制所注入润滑脂的数量以防止过润滑。如果再润滑周期间隔过长，推荐对全部润滑脂进行彻底更换。油脂添加量为内部空间的1/3为宜，如输入转速较低可适当增加，但最多不能超过内部空间的1/2。工作中，当发现油温温升超过80摄氏度或产生不正常的噪声等现象时应停止使用，检查原因，必须排除故障后，方可继续运转。用户应有合理的使用维护规章制度，对减速机的运转情况和检验中发现的问题应作认真记录，上述规定应严格执行。毕业设计小结毕业设计是大学4年所学知识的结晶，表达了一个学生在学校期间对所学知识的把握程度及综合运用能力，同时也是对自身能力的一次飞越性的提高。在毕业设计中，发现对于处理一些与专业有关的问题，不是很知道，甚至有些完全遗忘了。但是通过设计我学到了很多新的知识，特别是如何利用传动比去设计齿轮的齿数以及行星传动的相关知识：学到了很多书本上没有的东西，同时，也对以前所学的专业知识，有了进一步的加深和稳固。学习是一个长期积累并且反复运用、总结的过程，在以后的工作、生活中都应该像对待毕业设计的态度一样，不断的学习新知识和复习旧知识，努力提高自己知识和综合素质。本文研究是以NN型少齿差行星传动为研究对象，主要设计了少齿差内啮合齿轮副和整体的结构。通过指导老师给定的传动比，从而计算出可行的NN型齿轮传动机构。进而对减速器的整体进行设计，利用利用SoildWorks进行三维图造型，利用AUTO CAD进行二维图纸的绘制。主要完成以下工作：1查阅相关文献；2根据指导老师给定的传动比，设计适宜的齿轮齿数；3对齿轮几何参数的计算；4对小型精密行星减速器NN型减速器零件的设计；5零件的三维造型，并完成三维总装图；6运用PCCAD绘制工程图。参考文献1 孙桓、陈作模主编.?机械原理?M. 北京：高等教育出版社，2006.5.2 濮良贵、纪名刚主编.机械设计M. 北京：高等教育出版社，2006.5.3 成大先主编机械设计手册M. 北京：化学工业出版社,2004.4 渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会M. 渐开线齿轮行星传动的设计与制造. 北京：机械工业出版社，2002.45 饶振纲. 行星齿轮传动设计M18 李红保，黄恺少齿差内啮合传动多齿啮合的研究J辽宁工业大学学报2021年8月第28期第4卷19张磊林新型双曲柄少齿差行星齿轮减速机的模糊可靠性优化研究J【硕士学位论文】广西大学2004年5月附录附录 连接套零件图详见工程图NN60-20-01附录 偏心轴零件图详见工程图NN60-20-02附录 输出端端盖零件图详见工程图NN60-20-03附录 内齿圈零件图详见工程图NN60-20-04附录 输入端端盖零件图详见工程图NN60-20-05附录 输出轴零件图详见工程图NN60-20-06附录 双联齿轮零件图详见工程图NN60-20-07附录 配重齿轮零件图详见工程图NN60-20-08附录 轴承挡环详见工程图NN60-20-09附录X 轴承挡圈详见工程图NN60-20-10附录XI 轴承挡圈详见工程图NN60-20-11附录XII 总装配图详见工程图NN60-20-00文献综述小型精密行星减速器的设计图1-1 少齿差行星齿轮传动是行星齿轮传动中的一种。由一个外齿轮与一个内齿轮组成一对内啮合齿轮副。它采用的是渐开线齿形，内外齿轮的齿数相差很小，简称为少齿差传动。一般所讲的少齿差行星齿轮传动是专指渐开线少齿差行星齿轮传动而言的。渐开线少齿差行星齿轮传动以其适用于一切功率和速度范围作条件，受到了世界各国的广泛关注，成为世界各国在机械传动方面的重点研究方向之一。2主题局部说明课题的国内外开展现状和开展方向，以及对这些问题的评述2.1我国减速器的现状和开展趋势 自20世纪60年代以来，中国先后制订了JB113070?圆柱齿轮减速器?等一批通用减速器的标淮。那时的减速器大多是参照苏联20世纪4050年代的技术制造的，其总体水平与国际水平有较大差距。 改革开放以来，中国引进先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB17960的89级提高到GB1009588的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。中国自行设计制造的高速齿轮装置的功率已达44000kW ，齿轮圆周速度达169m/s。 20世纪80年代末至90年代初，我国相继制订了近100个齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，大体上实现了通用减速器的更新换代。局部减速器采用硬齿面后，体积和重量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度的提高，对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用，为开展我国的机械产品做出了奉献。 进入20世纪90年代中后期，国外又继续推出了更新换代的减速器，不但更突出了模块化设计的特点，而且在继承能力、总体水平、外观质量方面又有明显提高。2.2行星齿轮减速器的开展现状行星齿轮传动形式很多，根据根本构件的组成情况可以分为以下几个根本类型： 12K-H型 根本构件为两个中心轮2K和一个行星架H。23K型 根本构件为三个中心轮，称为3K型，其行星架不承受外转矩，仅起支承行星轮的作用。 3 K-H-V型 根本构件为一个中心轮K、一个行星架H以及一个绕主轴线转动的构件V在实际使用中我们常常使用到三种行星减速器：渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器和谐波齿轮减速器,而且都是小功率的, 造成这种局面的主要原因是： 1 行星轴承承受力大, 寿命短。由于少齿差啮合传动容易发生各种干预, 为了消除干预现象, 设计中一般采用正角度变位传动, 齿轮正变位后啮合角增大, 使行星轴承径向载荷增大; 另一方面, 由于结构上的原因, 行星轴承的径向尺寸受到一定的限制, 在设计中很难满足寿命要求。 2 振动、噪音较大、运行平稳性差。渐开线少齿差减速器同时啮合的齿数少, 由于内齿轮精加工比拟困难, 轮齿制造精度较低, 啮合时冲击、噪音较大。 3 传动效率低, 渐开线少齿差减速器单级传动效率仅为85% 90%。 近几十年来，又相继出现了一些新的少齿差传动形式，其中开展较快的有活齿少齿差传动，锥齿少齿差传动，双曲柄输入式少齿差传动，以及利用弹性变形来传递运动的谐波传动。随着少齿差传动应用日益广泛，国内外学者在齿形分析、结构优化、接触分析、结构强度、动态性能、传动效率、运动精度等方面进行了大量的研究，取得了许多有价值的成果，并成功地开发出不少新少齿差行星传动形式。目前，我国正在研究、生产很热门的一种连杆行星齿轮传动平行轴式少齿差内齿行星齿传输线传动。2.3行星齿轮减速器的开展趋势世界各先进工业国，经由工业化、信息化时代，正在进入知识化时代，行星齿轮在设计上日趋完善，制造技术不断进步。是行星齿轮传动已到达了较高的水哦。我国与世界先进水平虽然存在明显差距，但随着改革开放带来的设备引进、技术引进，在消化吸收国外先进技术方面取得了长足进步。目前行星齿轮正向一下几个方向开展：向高速、大功率及低速大转矩的方向开展。例如：年产300KT合唱氨透平压缩机的行星齿轮增速器，其齿轮圆周速度已到达150m/s；日本生产了巨型船舶推进系统用的行星齿轮箱，公路为22065kw；大型水泥磨中所用50/125型行星齿轮箱，输出转矩高达4150kn.m。在这类产品的设计和制造中需要将继续解决均载、平衡、密封、润滑、零件材料与热处理，以及高效率、长寿命、可靠性等一系列设计制造问题。向无极变速行星齿轮传动开展。实现无级变速，就是让行星齿轮传动中三个根本构件都转动并传递功率，这只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，就能成为无级变速器。 3向复合式行星齿轮传动开展。近些年来，国外将蜗轮传动、交错轴斜齿轮传动、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。其高速级用各种定轴类型传动，低速级用行星齿轮传动，这样可适应相交轴和交错轴间的传动，课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。如制碱工业澄清桶用蜗杆蜗轮-行星齿轮减速器，总传动比i 4462.5，输出轴转速n 0.215r/min，输出转矩T 27200N.M。 4向少齿差行星齿轮传动方向开展。这类传动主要用于大传动比、小功率传动。m，从而提高承载能力，保证可靠性和使用寿命。2.4行星齿轮的加工工艺目前，需加工的行星齿轮要求非常高，对齿轮噪音要求非常高，齿轮要求干净，不能带一点毛刺。首先是材料的要求；其次是齿轮的齿形齿向满足DIN3962-8 的标准，齿形齿向不得中凹；第三，齿轮磨削后的圆度误差和圆柱度误差要求高，内孔外表有粗糙度要求高。行星齿轮常用的工艺路线：锻坯正火、抛丸精车剃前滚齿齿部磨棱径向剃齿去应力回火渗碳、淬火珩齿磨内孔简易CNC内圆磨床。例如太阳轮的材料通常为42CrMo。与行星轮相啮合的齿轮要求精度较高, 为766GMGB10095-88级精度, 齿部氮化深度0.5-0.8mm,氮化硬度HV 560, 齿轮的齿行必须经过766GM级精度要求，该齿轮是先磨齿后氮化。太阳轮的另一端可为两种情况, 即为30渐开线花键或标准联轴器齿轮。轮齿采用30渐开线花键滚刀或标准齿轮滚刀加工, 即先滚齿后氮化。氮化前必须将工件的所有工序都加工完成, 并将两端的加工局部全部切掉, 然后氮化处理, 氮化后齿形不再加工。3.总结局部将全文主题进行扼要总结，提出自己的见解并对进一步的开展方向做出预测 行星齿轮传动与普通齿轮传动相比拟，它具有许多独特的优点。大致如下： 1体积小、质量小，占用的空间少，结构紧凑，承载能力大。由于行星齿轮传动具有功率分流和各中心轮构成共轴线式的传动以及合理地应用内啮合齿轮副，因此可使其结构非常紧凑。再由于在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷，从而使得每个齿轮所承受的负荷较小，并允许这些齿轮采用较小的模数。此外，在结构上充分利用了内啮合承载能力大和内齿圈本身的可容体积，从而有利于缩小其外廓尺寸，使其体积小，质量小，结构非常紧凑，且承载能力大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的1/21/5 。2传动效率比其他齿轮高。由于行星齿轮传动结构的对称性，即它具有数个匀称分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于到达提高传动效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达0.970.99。 3传动比拟大。只要适中选择行星齿轮传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比，其传动比可到达几千。在很大的传动比情况下，仍然可保持结构紧凑、质量小等许多优点。而且，它还可以实现各种变速的复杂的运动。4运动平稳、抗冲击和振动的能力较强，工作性能好。由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多。 随着行星传动技术的迅速开展，目前，高速渐开线行星齿轮传动装置所传递的功率已到达2000KW，输出转矩已到达4500KNm。据有关资料介绍，人们认为目前行星齿轮传动技术的开展方向如下：标准化、多品种。目前世界上已有50多个渐开线行星齿轮传动系列设计；而且还演化出多种型式的行星减速器、差速器和行星变速器等多器种的产品。硬齿面、高精度。行星传动机构中的齿轮广泛采用渗碳和氮化等化学热处理。齿轮制造精度一般均在6级以上。显然，采用硬齿面、高精度有利于进一步提高承载能力，使齿轮尺寸变得更小。 3高转速、大功率。行星齿轮传动机构在高速传动中，如在高速汽轮中已获得日益广泛的应用，其传动功率也越来越大。 4大规格、大转矩。在中低速、重载传动中，传递大转矩的大规格的行星齿轮传动已有了较大的发各级齿轮传动设计计算按从高速到低速的顺序 :齿轮的类型、精度等级、材料、热处理方法及齿面硬度、螺旋角分别按齿面接触强度和齿根弯曲强度，进行相关的计算；确定齿轮参数模数，齿数等和几何尺寸。 3减速器箱体模块设计 ：减速器箱体的主要作用是保持传动件正确的相对位置，承受载荷。在具体设计时可以采用一种根本箱体模块。4轴的模块设计:在不同传动比情况下,应尽量选用结构尺寸相同的轴,即使各轴的其它尺寸不同,安装轴承的轴段的直径和长度也应尽量取相同值,以便于轴承、端盖、密封等模块的通用化。5完成减速器附件的相关计算和选择：通过计算，准确的选择轴承、键，以及密封圈等附件；通过材料，选择适宜的润滑剂。6.结构设计完成后，要进行强度校核。7使用CAD软件画出圆锥齿轮、圆柱齿轮、齿轮轴、轴承、箱体等零件图及装配图，精确标出各零件的尺寸。 8完成减速器的三维立体造型。3.4课题研究难点： 适宜的材料和加工工艺，少齿差齿轮传动副的参数选择，少齿差行星齿轮传动的强度计算以及强度校核。偏心轴的计算和选择。3.5最终到达的目标: 根据要求，设计一个合理的小型精密行星减速器4研究工作详细进度和安排2021.11.15-2021.11.20下达任务书；2021.11.21-2021.01.10查阅资料，完成文献综述和2篇外文翻译；2021.01.11-2021.02.25 完成开题报告；2021.02.26-2021.03.29完成毕业实习及报告，第6周返校，保证设计时间；2021.03.30-2021.05.09完成减速器的设计论文论文IVV小型精密行星减速器的设计4637