3K行星齿轮传动设计开题报告

南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 ： 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 ： 3指 导 教 师 : 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教 务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 一、 发展概况 世界上一些工业发达 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，在结构优化、传动性能，传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的行星传动技术，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化的机械传动设备中获得了成功的应用。行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用。然而，自 20 世纪 60 年代以 来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。近 20 多年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极的 吸 收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展 1 二、 行星齿轮减速器类型 在较常见的行星齿轮传动中，一般有 2和 3K 型三种基本的传动类型。原则上，它们都可以用来做成行星齿轮减速器。但是，由于选取不同的传动类型而制作出来的行星齿轮减速器，其传动性能和功用就不会完全一样 9。下面就来简单介绍一下这几种类型。 1. 2行星齿轮传动 如果行星齿轮传动的基本构件包括有两个中心轮 K 和转臂 H 的话，则该行星齿轮传动的类型代号为 20，图 l 和图 2 所示为较常见的 2的传动简图。当转臂H 固定时，若该行星齿轮传动中的中心轮 a 与内齿轮 b 的转向相反，即其转臂 H 固定时的传动比 称其为 2的正号机构 (见 图 2)。 图 的负号机构 图 的正号机构 2. 行星齿轮传动 如果把 2传动中的齿轮 a 去掉，而 且将行星轮 c 的直径增大，并使内齿轮 c 的齿数差变得很少 10；然后将从动轮 c 的运动通过机构 W 传到输出轴 V，则可构成 一个由转臂 H 上动和行星轮 c 从动的少齿差行星齿轮传动 (见图 3)。 在少齿 差行星齿轮传动中，其基本构件是一个中心轮 b(代号 K)、转臂 H 和输出轴V，故其类型代号为 于行星轮 c 的轴线与输出轴 V 存在一 个偏心距离，因此需要设置一个将行星轮 c 的回转运动传递到输出轴 V 的、传动比等于 1 的输出机构 (即W 机构 )。由于该行星传动的啮台齿轮副仅有一个 动形式，故它不必再用其他的传动代号。渐开线少齿差行星齿轮传动和常见的摆线针轮行星传动大都属于 行星传动。 图 传动 3. 3K 型行星齿轮传动 在 图 4 所示的 3K 型行星齿轮传动中，其基本构件是三个中心轮 a、 b 和 e，故其传动类型代号为 3K。在 3K 型行星传动中，由于其转臂 H 不承受外 力矩的作用，所以，它不是基本构件，而只是用于支承行星轮心轴所必需的结构元件，因而，该转臂 H 又 可称为行星轮支 架（简称为行星架）。 (a) 3K( )型 (b) 3K( )型 (c) 3K( )型 图 行星齿轮传动 （ 1） 3K（ ） 型 具有双齿圈行星轮的 3K 型行星齿轮传动，如图 4(a)所示。它的结构 特 点是：内齿轮 b 固定，而旋转的中心轮 a 和 e 分别与行星轮 c 和 d 相啮合，故可用传动代 号 3K（ ） 表示。 在各种机械传动中，它已获得了 较广泛的应用。 （ 2） 3K（ ） 型 具有单齿圈行星轮 c 的 3K 型行星齿轮传动，如图 4(b)所示。该 3K 型行星传动的结构特点是：三个中心轮 a、 b 和 e 同时与单齿圈行星轮 c 相啮合；即内齿轮 b 固定，两个旋转的中心轮 a 和 e 同时与行星轮 c 相啮合，故可用传动代号 3K（）表示。一项较新型的行星齿轮传动，目前该项传动新技术在我国的齿轮传动中已获得了日益广泛的应用。 （ 3） 3K（ ） 型 具有双齿圈行星轮的 3K 型行星齿轮传动，如图 4(c)所示。它 的结构特点是：内齿轮 c 固定，两个旋转的中心轮 a 和 b 与同一个行星轮 c 相啮合，而另一 个行星轮 d 与固定内齿轮 e 相啮合；故可用传动代号 3K（ ） 表示。在实际运用中，一般很少采用 3K（ ） 型行星齿轮传动 10。 现在我们来看看 3K（ ） 型行星齿轮传动的独特的优点：转臂 H 不承受外载荷，故其转臂 H 不是基本构件，因而又称该转臂 H 为行星架。用单个行星轮 g 代替了 3K（ ）型行星传动中的双联行星轮 而使其结构简化了，制造安装容易。其传动比范围大，通常为 i=40 300。因此，人们称 3K（ ） 型行星齿轮传动是一种结构紧凑和减速比大的奇异型的行星齿轮传动 9（如图 5） 图 ） 型 行星齿轮传动 三、 发展动向 1. 行星齿轮需要微型化 随着工业生产的发展，机器人已获得了日益广泛的使用。然而，对于机器人的结构而言，手臂越长则其惯性负荷就越大。若使用结构紧凑的微型行星齿轮减速器后，可以减轻其惯性负荷，即可选用与微型行星齿轮减速器相匹配的微电动机便可以高效率地驱动其手臂。因此，可以看作为转矩放大器的行星齿轮减速器，既可以弥补电动机功率的不足，同时又可以减速手臂的惯性负荷。可见，使用结构紧凑和具有较大传动比的行星齿轮减速器，将会为 今后研制和生产性能优良的机器人做出重大的贡献 。 当然， 行星齿轮减速器的这个功用不仅限于机器人，对于需要使用结构紧凑 和较大传动比的大多数的伺服机构来说，微型行星齿轮减速器也同样地 起 到了上述的作用 9。 因而，现今 最迫切 的问题是：如何使行星齿轮传动微型化。 我国目前对微型行星齿轮减速器的研制和生产尚属空白，确实是一个需要掌握的新技术领域。 近年来，随着微细加工技术的出现和发展，而产生了微型齿轮；目前已加工制造了其齿顶圆直径 da9 2. 实现机电一体化 在微型机器中，不仅需要可传递动力的微型传动装置 微型行星齿轮减速器，而且还需要能自带动力驱动装 置的微型行星齿轮减速器。换言之，微型机器更需要由微电动机与微型行星齿轮减速器组合成紧凑的齿轮传动装置，使它具备驱动和减速传动两种功能。因此对于具备上述功能的机电一体化的齿轮传动装置，其特征是：这种微型行星减速器的输入轴与输出轴具有同轴性，而电动机轴应与其负荷紧凑地连接在一起。在结构上可以将电动机的轴与行星齿轮减速器的输入相连接，即电动机的轴与太阳轮 a 的齿轮轴位于同一个主轴线上，且相互连接起来。而行星齿轮减速器的输出轴（与内齿轮 e 连接为一体的）为该组合体的输出轴，由此构成为电动机和行星齿轮减速器组合成一体的内 装式齿轮传动装置。也可以这样说，电动机与行星齿轮减速器两者合一而成为一种低速电动机，它的输出轴就可以直接与工作机相连接。现今关键的问题在于：为了使这种带有电动机的微型行星齿轮减速器能够达到实用化的程度，则需要有与微型星减速器外形尺寸大小差不多的、具有优良性能的、实用性的微型电动机 9 3. 大批量的生产 为了使微型行星齿轮减速器在各种微型机器中获得广泛的应用，则要求它通过试制后而进行大批量的生产。目前加工微型齿轮的方法是采用钢丝放电加工的切削方法，即线切割加工。例如，使用直径为 25钨丝作为电极，在 油中进行放电加工。尽管采用这种线切割法能够加工金属材 料的齿轮和较高精度要求的微小零件。但是，采用上述方法所需的加工时间 仍较长。通常加工 1 个微型齿轮约需 1 2h， 1 台线切割加工机床加工 1 台微型行星齿轮减速器所需的 6 个齿轮 (1 个太阳轮 a， b 和 e 2 个内齿轮， 3 个行星轮 c)约需要耗费 1 天的时间。显然，这样的加工能力和低效率，将会使微型行星齿轮减速器的制造成本变得较高。同时，也不利于对微型行星齿轮减速器进行更大批量生产。为了使该微型行星减速器能实现大批量生产，可以考虑采用塑料制成的微型齿轮。首先同样需要采用钢丝放电 加工的切削方法来制作微型齿轮的成型模具。然后，就可以使用这一套模具去大批量生产塑料微型齿轮；从而，也就可以对微型行星齿轮减速器进行大批量生产。尽管这种塑料微型齿轮从其材料的机械强度方面来看要比金属微型齿轮 的强度较差些，但采用塑料微型齿轮可大量生产出具有同样精度等级和表面粗糙度的合格产品，而且其价格比金属微型齿轮要低廉得多 12 参考文献 1 陈立德 . 机械设计基础课程设计 M. 北京：高等教育出版社， 2006. 2 张卫平 , 陈文元 . 基于 计和制造J. 中国机械工程， 2003， 14（ 5）： 3743 吴春英 , 王晓霞 . 内齿行星齿轮减速器的设计 D. 咸阳：陕西科技大学学报，2003. 4 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社， 2001. 5 孔恒，陈作模 . 机械原理 M. 北京：高等教育出版社， 2001. 6 刘李梅 . 行星齿轮减速器的设计和应用 D. 无锡职业技术学院学报， 2005. 7 李占权 , 李百宁 , 战晓红 . 行星齿轮减速器的设计 J. 煤矿机械， 2000，（ 11） ： 128 姚家娣，李明，黄兴元 . 机械设计指导 M. 北京：化学工业出版社， 2003. 9 饶振纲 . 微型行星齿轮传动的设计研究 J. 传动设计， 2003， 17（ 2） ： 1810 饶振纲 . 行星传动机械设计 M. 北京：化学工业出版社， 2003. 11 关岳编译 . 微型机器超小型行星减速器 Z. 世界发明， 1993. 12 饶振纲 . 行星传动机构设计（第 2 版） M. 北京：国防工业出版社， 1994. 13 徐锡林 微 机械及其研究 J中国机械工程 ， 1993,（ 2）： 1014 行星齿轮传动 M. 上海科学 技术出版社， 1962. 15 饶振纲 . 微型行星减速器的研究 J. 机械制造与自动化 , 1999，（ 2）： 10 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 1 熟悉机械传动系统的一般要求及设计准则 2 熟悉传动机构的结构原理及总体设计思想 3 对机械传动系统的设计计算及参数的选择 4 通过 图，完成总装配图及主要零部件图 样设计 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日