行星齿轮减速器虚拟设计与三维建模本科毕业设计(编辑修改稿)

行星齿轮减速器虚拟设计与三维建模本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

用 也 已 经 取 得 显 著 的 值 得 骄傲的 成绩。 总 而言 之，当今世界各国 11 的行星 齿轮 减速器 以 及齿轮 的 总体发展技术 的 趋势是向 着六 高 、 二 低 、 二 化方面发展。 六高指的是 较 高 的 承 受 载 荷的 能力、 比较 高 硬度的 齿面、 比较 高 的 可靠性 、 比较 高 的 速度、 比较 高 的 精度与 比较 高 的传动效率；二低 指的是 低 的噪音 、 生产 成本 的低廉 ；二化即 指 的 是 标 准 化 与 多样化。 减速器和齿轮的设计与制造技术的发展 有着一定的关联 ，在某种 的 程度上代表 着一个国家的工业 发展 在国际上 是否 具有较为 先进的 水平，因此，开拓 开展 研究与 发展 行星 齿轮 减速器与 齿轮 的 各种 技术在我国有 着非常的 广阔的 不可预测的 前景。 行星齿轮研究现状 与一般的 圆柱 齿轮 的传动相比，行星齿轮传动有着非常 大 的 差异 在结构上 ，其结构比一般 的齿轮较为复杂，零 件的数量也比其它的多，其运动方式也比较不一样，与其它的齿轮传动相 比 较 有着 一定的 差异，还 会有过约束。 它的太阳轮与行星齿轮是 外啮合 的传动方式 ，而 行星齿轮跟内齿圈之间 是内啮合 的状态 ，并且行星齿轮在 围绕 自身 中心轴转动的时候同时还 会 围绕内齿圈 的 中心轴 进行 转动， 这样就不方便于整个机构的设计，对后面的运动分析也有一定的影响。 我国一直在进行行星齿轮传动性能的研究 ，现在也有一些部门正在做有力学、浮 动 、 运 动 学 、 均 载 和 传 动 装 置 优 化 设计等问题的研究。 在齿轮动态性能的研究上 我国 虽 然开始的比其它的国家晚，但是我们不断地吸收外国研究出来的内容 ，再结合 我们遇到的实际 问题 从而进行研究分析， 也取得了一定的不俗的 成绩。 本文研究内容 这篇文章通过对采煤机的行星减速器进行虚拟三维建模，再 对其进行运动仿真，对其结构的合理性进行分析，最终得出相关的结论。 本次毕业设计主要的研究内容有： 1. 进行尺寸计算 （ 1）对行星减速器的内部结构 尺寸 进行计算与箱体大概的设计。 2. 行星减速器的三维建模，装配的干涉，其结构的合理性 （ 1） 对行星减速器进行三维建模， （ 2） 利用 ProE 软件 对其 进行合理性与干涉 性的 检查。 12 3. 对行星减速器模型传动比 进行 研究 （ 1） 对三维模型进 行运动仿真， （ 2） 验证传动比。 4. 关键零件的校核 （ 1） 对齿轮 的 接触强度进行 相应 的强度 校核。 常用行星齿轮的传动类型及特点 13 表 11 行星轮的传动特点 行星齿轮传动特点 （ 1） 体积 较为 小，质量 较为 轻，结构 较为 紧凑，承载 的 能力 较为强。 行星齿轮传动的外轮廓尺寸和质量一般只有 普通 的 齿轮传动的 1/3。 （ 2）传动效率高。 在选择恰当的 传动类型的 情况下，合理 布置结构 ，其 传动的效率可以达 到 ~。 （ 3）传动比 较 大。 只要 合理的选择行星齿轮传动的类型以及相互轮 齿 配合的方案，就 可以 只使 用少数 的几个齿轮从而就能够 获得很大的传动比。 在仅作 传递 运 动 的 行 星 齿轮传动中，其传动比 有的时候 可 以达到上 千。 我们应该指出当 行星齿轮传动在其传动比很大 的 时 侯 ， 其机构还会 保持 着 结构 较为 紧凑、质量 较为 小、体积 较为 小等许多 的 优 异点。 （ 4）运动 十分 平稳 、抗冲击 性 和 抗振性十分的 强。 由于 在结构上采用了多 个结构都一样 的行星轮， 并且都均匀地在太阳 轮的周围 分布 ，从而可使 得 行星轮与转臂的惯性力 能够 相互平衡 抵消。 同时，也 会 使 得 参与啮合的齿数增 加变多，所以 行星齿轮传动的运动 较为 平稳，抵抗 性与抵 冲击 性 和 抗振性 较 为 强，工作 的能力 较 为 可靠。 行星齿轮传动 较为明显的特 点是：在 齿 轮进行 传递动力 的同 时 ， 它 还 可 以 进行功率的 分流；同时 其输入轴 的轴心 与输出轴 的轴心 都在同一轴线上 ，指的是 输入 轴 与 输 出 轴的各个的轴心都 会 在同一主轴线上 重合。 所以，行星齿轮 的 传动 现在的运用非常广泛，已经被普遍运用 ，而当做 各 种 各 式 的 机 械 传 动 系 统 的 中 的 增 速 器 、 减 速 器 和 变 速 的 一 般装置。 特别 是在 那些 对 要求 较 为 高的、 质量 比较 小 的 、 体积 较为 小 的 、结构 比较 紧凑和对 传动效率 要求比较 高的航空 航天的较为特殊 的 发动机 、 石 油 化 工 、 起 重 的 运输装置 和机械 兵器等 机构的齿轮传动设施 以及需要 不断地变速 的 小汽车与重质量大体积的 坦克等 各种 车辆的 一般的 齿轮传动 机构 装置， 在日常生活与工业中 行星齿轮传动 已 经 运用的越来越 广泛。 本章小结 本章节说明了本次课题研究的意义与目的，介绍了国内外的行星减速器发展动 态，并阐 述了本次毕业设计 研究 的主要内容。 14 第二章 行星齿轮减速器的传动设计 设计参数 额定功率 150KW 额定转速 1475r/min 工作拉力 6KN 输送带工作速度 滚筒直径 460mm 工作环境：矿山 载荷特性：平稳传动 最短工作年限：八年两 班 确定行星齿轮减速器的传动形式 齿轮传动在跟别的 传动 方式相 比较 而言 ，具有 这些可靠地特点，例如 瞬时 的 传动比比较 恒定、工作 的能力较为 可靠、 使用的 寿命 系数较 长、 传动的 效率 较为 高、可 以使得平行轴 之间的 任意两 个 相交 的 轴 与 交错轴之间的传动 方式得到实现，适用于大范围的 圆周 的速度与 传动 的功率 ，但 是 齿轮传动的 生产 制造成本 比较 高， 而 低精度 的 齿轮 在 传动时 会产生非常大的噪声和振动，传动方式不适合用在两轴之间的距离比较大的情况下。 齿轮传动 的方式是先让 主动轮 转动，用其轮齿一个一个与 从动轮来 啮合从而推动它来使之工作，这是 一种 在现 在运用的十分普遍的机械传动形式。 齿轮传动的划分可以按照一对齿轮的轴线的相对位置来确定，也能够按照 不同 的工作条件来区 分。 根据设计参数所给的额定功率为 150KW，参考《减速器设计与实用数据速查》表 22，选出减速器的型号为 2KHNGW 型，其他的型号的传动功率都不在其范围内，故选用此型号的行星齿轮减速器。 因 本次设计的 传动尺寸没有 严格 的 要求限制，而且生产的数量比较小，所以 小齿轮的材料选用 40Cr， 热处理 进行调制处理，硬度 的范围 为 241HB~286HB，平均值取为 260HB。 较 大齿轮选用 45 号钢， 热处理 进行调 制处理，硬度 的范围 为 229HB~286HB，取平均值为240HB。 计算如下： （ 1） 初步计算： 转矩 T1= 610 P/n1= 610 X150/1475 21 15 T1= 齿宽系数 由《机械设计》表 取   由此书图 取 lim1lim 2710580HHMPaMPa   1 lim 10 .90 .9 7 1 0 6 3 9HHX M Pa  2 lim 20 .90 .9 5 8 0 5 2 2HHX M Pa 由表 ，可取 Ad=85. 初步计算 出来 的小齿轮直径：  3 211 1 / . ( 1 ) /5960Had A d T d u ummb d m m齿 宽 22 （ 2） 校核计算 11 / 6 0 1 0 0 05 9 1 4 7 56 0 1 0 0 05 .4 /v d nms 23 由《机械设计》表 ，取 8级精度。 取 Z1=14， Z2=39. M=d1/z1=60/4=15. 24 I=Z2/Z1=39/14=。 故符合 NGW 型行星齿轮减速器的传动比范围，故可行。 因为齿轮是平稳工作，所以可按照齿根弯曲强度计算其模数 m 值： 25 由参考文献 [12] 公式（ ）和参考文献 [11]表 72 与 74 可得 ,载荷系数 K=；由参考文献 [12]公式（ ）求得： Kfp=. 16 按 Xn=0 由参考文献 [12]表 71 和表 72 查的： Yr1=,Ys1=. 由参考文献 [12]表 77初步选取初步选取 fp1=470N/mm2,初选 b=2. 622 1 . 9 8 1 . 5 3 2 . 1 8 1 0 1 . 9 1 . 5 2 3 . 7 72 1 8 4 7 0m m m      取模数为 m=4. 确定传动主要尺寸 d1=m1z1=4X14=56mm d2=m2z2=4X39=156mm a=m(z1+z2)/2=4X(14+40)/2=110mm 26 齿宽 b1= d=1X59=59mm 取为 b1=60mm B2=70mm. 故内齿轮 b: m=4,d=380mm,b=120. 取 Z=94. 检验传动比 1/1 94 /15baH b ai Z Z 27 在范围 ~ 内，故可行。 验算弯曲应力 1212 VFFdT K KY dm  28 由图 844 查得 ,x=0 1z =14， 1FY = 2z =39， 2FY = 211[] 136 4 4 .2 /2 .6 0FF N m mY  222[] 129 6 0 .3 /2 .1 4FF N m mY  17 12[ ] [ ]FFYY ,故应 该 计算 较 大齿轮的弯曲应力， 2114 4 .2 / [ ]FFN m m   ， 齿轮的弯曲强度符合要求。 轴的设计： 1．输入轴的设计： ①材料：选用 45 号钢调质处理，查表 102 取 [] =35 2/N mm ， C=100 ②各轴段直径的选择以及确定 ： 由 3 pdCn ， p=,则 31 3 .6 51 0 0 2 2 .03 4 2 .8 6d m m，因为装小带轮的电动机轴径 38d ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 1 ( )dd，查手册 886P 表 77，取 1d =36,1L =60mm, 因为大带轮靠轴肩定位，所以取 2d =40, 2L =58， 3d 段装配轴承，取 3d =45，选用 6309 轴承， 3L =28， 4d 段是定位轴承，取 4d =50， 4L 根据箱体内壁线确定后再确定。 5d 段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴 4 1 1 .2 52dde t m   查手册得 1t =，得 e=  ,因此做成齿轮轴 . 此时齿宽为 30。 6d 装配轴承所以 6d = 3d =45， 6L = 3L =28 ： 1L =75， 2L =215， 3L =100 作用在齿轮上的圆周力为： 112 2 1 0 1 . 6 1 1 0 0 0 2 7 0 9 . 63 0 2 . 5t TFNd    29 径向力为 27 09 .6 20 98 6. 2rtF F tg tg N      18 作用在轴 1带轮上的外力：  ①求垂直面的支承反力： 2112215 9 8 6 . 2 7 3 17 5 2 1 5rV lFFNll    210 21 9 8 6 . 2 7 3 1 2 5 5 . 1V r VF F F N     ②求水平面的支承反力： 由 1 1 2 2()HtF l l Fl得 2112215 2 7 0 9 . 6 2 0 0 8 . 87 5 2 1 5HtlFFll   N 21 t HF F F N  N ③求 F在支点产生的反力： 31121 0 0 1 1 3 0 . 4 3 8 9 . 87 5 2 1 5F lF XF。