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NGW行星轮减速器设计

NGW行星减速器的设计

摘要

本文完成了对一级行星齿轮减速器的结构设计。该减速器具有较小的传动比，而且，它具有结构紧凑、传动效率高、外廓尺寸小和重量轻、承载能力大、运动平稳、抗冲击和震动的能力较强、噪声低的特点，适用于化工、轻工业以及机器人等领域。这些功用对于现代机械传动的发展有着较重要的意义。

首先简要介绍了课题的背景以及齿轮减速器的研究现状和发展趋势，然后比较了各种传动结构，从而确定了传动的基本类型。论文主体部分是对传动机构主要构件包括太阳轮、行星轮、内齿圈及行星架的设计计算，通过所给的输入功率、传动比、输入转速以及工况系数确定齿轮减速器的大致结构之后，对其进行了整体结构的设计计算和主要零部件的强度校核计算。其中该减速器的设计与其他减速器的结构设计相比有三大特点：其一，为了使三个行星轮的载荷均匀分配，采用了齿式浮动机构，即太阳轮与高速轴通过齿式联轴器将二者连接在一起，从而实现了太阳轮的浮动；其二，该减速器的箱体采用的是法兰式箱体，上下箱体分别铸造而成；其三，内齿圈与箱体采用分离式，通过螺栓和圆锥销将其与上下箱体固定在一起。最后对整个设计过程进行了总结，基本上完成了对该减速器的整体结构设计。

关键词：行星齿轮，传动机构，结构设计，校核计算

The design of NGW planetary gear reducer

ABSTRACT

This completed a single-stage planetary gear reducer design. The gear has a smaller transmission ratio, and it has a compact, high transmission efficiency, outline, small size and light weight, carrying capacity, smooth motion, shock and vibration resistant and low noise characteristics, Used in chemical, light industry and robotics fields. The function of the development of modern mechanical transmission has a more important significance.

First paper introduces the background and the subject of gear reducer situation and development trend, and then compared various transmission structures, which determine the basic type of transmission. Thesis is the main part of the main components of drive mechanism including the sun wheel, planet gear, ring gear and planet carrier in the design calculation, given by the input power, gear ratio, input speed and the condition factor to determine the approximate structure after the gear reducer And to carry out the design and calculation of the overall structure and main components of the strength check calculation. One of the other gear reducer design and compared the structural design of the three major characteristics: First, the three planetary gear to make the load evenly, using a gear-type floating body, the sun gear and high-speed shaft through the gear together Coupling the two together to achieve a floating sun gear; Second, the box uses a reducer flange box, upper and lower box were cast; Third, the ring gear and Box with separate, through bolts and tapered pins will be fixed together with the upper and lower box. Finally, a summary of the entire design process is basically complete the overall design of the reducer.

KEY WORDS:planetary gear，driving machanism，structural design，checking calculation

前言 (1)

第1章传动方案的确定 (6)

1.1 设计任务 (6)

1.1.1 齿轮传动的特点 (6)

1.1.2 齿轮传动的两大类型 (7)

1.2行星机构的类型选择 (7)

1.2.1 行星机构的类型及特点 (7)

1.2.2 确定行星齿轮传动类型 (10)

第2章齿轮的设计计算 (12)

2.1 配齿计算 (12)

2.1.1 确定各齿轮的齿数 (12)

2.1.2 初算中心距和模数 (13)

2.2 几何尺寸计算 (14)

2.3 装配条件验算 (17)

2.3.1 邻接条件 (17)

2.3.2 同心条件 (17)

2.3.2 安装条件 (18)

2.4 齿轮强度校核 (19)

2.4.1 a-c传动强度校核 (19)

2.4.1 c-b传动强度校核 (24)

第3章轴的设计计算 (29)

3.1 行星轴设计 (29)

3.2 转轴的设计 (31)

3.2.1 输入轴设计 (31)

3.2.2 输出轴设计 (32)

第4章行星架和箱体的设计 (35)

4.1 行星架的设计 (35)

4.1.1 行星架结构方案 (35)

4.1.2 行星架制造精度 (37)

4.2 箱体的设计 (39)

结论 (42)

谢辞 (43)

参考文献 (44)

附录 (45)

外文资料翻译 (48)

主要代号

)rad

前言

本课题通过对行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对涉及结果进行参数化分析，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价实现行星齿轮减速器规模化生产提供了参考和理论依据。通过本设计，要能弄懂该减速器的传动原理，达到对所学知识的复习与巩固，从而在以后的工作中能解决类似的问题。

1.齿轮减速器的研究现状

齿轮是使用量大面广的传动元件。目前世器上齿轮最大传递功率已达6500kW，最大线速度达210m／s(在实验室中达300m/s)；齿轮最大重量达 (组合式)，最大模数m达50mm。我国自行设计200t，最大直径达m

的高速齿轮(增)减速器的功率已达44000kW，齿轮圆周速度达150m／s以上。

由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器，用于原动机和工作机或执行机构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。

20世纪末的20多年，世界齿轮技术有了很大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声、高可靠度。技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。

硬齿面技术到20世纪80年代时在国外日趋成熟。采用优质合金钢锻件渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于IS01328一1975的6级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的4倍，为软齿而齿轮的5一6倍。一个中等规格的硬齿面齿轮减速器的重量仅为软齿面齿轮减速器的1/3左右。

功率分支技术主要指行星及大功率齿轮箱的功率双分及多分支装置，如中心传动的水泥磨主减速器，其核心技术是均载。

模块化设计技术对通用和标准减速器旨在追求高性能和满足用户多样化大覆盖面需求的同时，尽可能减少零部件及毛坯的品种规格，以便于组织生产，使零部件生产形成批量，降低成本，取得规模效益。

其他技术的发展还表现在理论研究(如强度计算、修形技术、现代设计

方法的应用，新齿形、新结构的应用等)更完善、更接近实际；普遍采用各种优质合金钢锻件；材料和热处理质量控制水平的提高；结构设计更合理；加工精度普遍提高到ISO的4一6级；轴承质量和寿命的提高；润滑油质量的提高；加工装备和检测手段的提高等方面。

这些技术的应用和日趋成熟，使齿轮产品的性能价格比大大提.高，产品越来越完美。如非常粗略地估计一下，输出IOONm转矩的齿轮装置，如果在1950年时重10kg，到80年代就可做到仅约lkg。

20世纪70年代至90年代初，我国的高速齿轮技术经历了测绘仿制、技术引进(技术攻关)到独立设计制造3个阶段。现在我国的设计制造能力基本上可满足国内生产需要，设计制造的最高参数:最大功率44MW,最高线速度168m/s，最高转速67000r/min。

我国的低速重载齿轮技术，特别是硬齿面齿轮技术也经历了测绘仿制等阶段，从无到有逐步发展起来。除了摸索掌握制造技术外，在20世纪80年代末至90年代初推广硬齿面技术过程中，我们还作了解决“断轴”、“选用”等一系列有意义的工作。在20世纪70-80年代一直认为是国内重载齿轮两大难题的“水泥磨减速器”和“轧钢机械减速器”，可以说已完全解决。

20世纪80年代至90年代初，我国相继制订了一批减速器标准，如ZBJ19004一88《圆柱齿轮减速器》、ZBJ19026一90《运输机械用减速器》和YB/T050一93《冶金设备用YNK齿轮减速器》等几个硬齿面减速器标准，我国有自己知识产权的标准，如YB/T079 - 95《三环减速器》。按这些标准生产的许多产品的主要技术指标均可达到或接近国外同类产品的水平，其中YNK减速器较完整地吸取了德国FLENDER公司同类产品的特点，并结合国情作了许多改进与创新。

（1）渐开线行星齿轮效率的研究

行星齿轮传动的效率作为评价器传动性能优劣的重要指标之一，国内外有许多学者对此进行了系统的研究。现在，计算行星齿轮传动效率的方法很多，国内外学者提出了许多有关行星齿轮传动效率的计算方法，在设计计算中，较常用的计算方有3种：啮合功率法、力偏移法、和传动比法（克莱依涅斯法），其中以啮合功率法的用途最为广泛，此方法用来计算普通的2K2H和3K型行星齿轮的效率十分方便。