【文章內(nèi)容簡介】 用 也 已 經(jīng) 取 得 顯 著 的 值 得 驕傲的 成績。總 而言 之，當今世界各國 11 的行星 齒輪 減速器 以 及齒輪 的 總體發(fā)展技術(shù) 的 趨勢是向 著六 高 、 二 低 、 二 化方面發(fā)展。六高指的是 較 高 的 承 受 載 荷的 能力、 比較 高 硬度的 齒面、 比較 高 的 可靠性 、 比較 高 的 速度、 比較 高 的 精度與 比較 高 的傳動效率；二低 指的是 低 的噪音 、 生產(chǎn) 成本 的低廉 ；二化即 指 的 是 標 準 化 與 多樣化。 減速器和齒輪的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展 有著一定的關(guān)聯(lián) ，在某種 的 程度上代表 著一個國家的工業(yè) 發(fā)展 在國際上 是否 具有較為 先進的 水平，因此，開拓 開展 研究與 發(fā)展 行星 齒輪 減速器與 齒輪 的 各種 技術(shù)在我國有 著非常的 廣闊的 不可預(yù)測的 前景。 行星齒輪研究現(xiàn)狀 與一般的 圓柱 齒輪 的傳動相比，行星齒輪傳動有著非常 大 的 差異 在結(jié)構(gòu)上 ，其結(jié)構(gòu)比一般 的齒輪較為復(fù)雜，零 件的數(shù)量也比其它的多，其運動方式也比較不一樣，與其它的齒輪傳動相 比 較 有著 一定的 差異，還 會有過約束。它的太陽輪與行星齒輪是 外嚙合 的傳動方式 ，而 行星齒輪跟內(nèi)齒圈之間 是內(nèi)嚙合 的狀態(tài) ，并且行星齒輪在 圍繞 自身 中心軸轉(zhuǎn)動的時候同時還 會 圍繞內(nèi)齒圈 的 中心軸 進行 轉(zhuǎn)動， 這樣就不方便于整個機構(gòu)的設(shè)計，對后面的運動分析也有一定的影響。我國一直在進行行星齒輪傳動性能的研究 ，現(xiàn)在也有一些部門正在做有力學(xué)、浮 動 、 運 動 學(xué) 、 均 載 和 傳 動 裝 置 優(yōu) 化 設(shè)計等問題的研究。在齒輪動態(tài)性能的研究上 我國 雖 然開始的比其它的國家晚，但是我們不斷地吸收外國研究出來的內(nèi)容 ，再結(jié)合 我們遇到的實際 問題 從而進行研究分析， 也取得了一定的不俗的 成績。 本文研究內(nèi)容 這篇文章通過對采煤機的行星減速器進行虛擬三維建模，再 對其進行運動仿真，對其結(jié)構(gòu)的合理性進行分析，最終得出相關(guān)的結(jié)論。 本次畢業(yè)設(shè)計主要的研究內(nèi)容有： 1. 進行尺寸計算 （ 1）對行星減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 尺寸 進行計算與箱體大概的設(shè)計 。 2. 行星減速器的三維建模，裝配的干涉，其結(jié)構(gòu)的合理性 （ 1） 對行星減速器進行三維建模， （ 2） 利用 ProE 軟件 對其 進行合理性與干涉 性的 檢查。 12 3. 對行星減速器模型傳動比 進行 研究 （ 1） 對三維模型進 行運動仿真， （ 2） 驗證傳動比 。 4. 關(guān)鍵零件的校核 （ 1） 對齒輪 的 接觸強度進行 相應(yīng) 的強度 校核。 常用行星齒輪的傳動類型及特點 13 表 11 行星輪的傳動特點 行星齒輪傳動特點 （ 1） 體積 較為 小，質(zhì)量 較為 輕，結(jié)構(gòu) 較為 緊湊，承載 的 能力 較為強。行星齒輪傳動的外輪廓尺寸和質(zhì)量一般只有 普通 的 齒輪傳動的 1/3。 （ 2）傳動效率高。在選擇恰當?shù)?傳動類型的 情況下，合理 布置結(jié)構(gòu) ，其 傳動的效率可以達 到 ~。 （ 3）傳動比 較 大。 只要 合理的選擇行星齒輪傳動的類型以及相互輪 齒 配合的方案，就 可以 只使 用少數(shù) 的幾個齒輪從而就能夠 獲得很大的傳動比 。 在僅作 傳遞 運 動 的 行 星 齒輪傳動中，其傳動比 有的時候 可 以達到上 千。 我們應(yīng)該指出當 行星齒輪傳動在其傳動比很大 的 時 侯 ， 其機構(gòu)還會 保持 著 結(jié)構(gòu) 較為 緊湊、質(zhì)量 較為 小、體積 較為 小等許多 的 優(yōu) 異點。 （ 4）運動 十分 平穩(wěn) 、抗沖擊 性 和 抗振性十分的 強。由于 在結(jié)構(gòu)上采用了多 個結(jié)構(gòu)都一樣 的行星輪， 并且都均勻地在太陽 輪的周圍 分布 ，從而可使 得 行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力 能夠 相互平衡 抵消 。同時，也 會 使 得 參與嚙合的齒數(shù)增 加變多，所以 行星齒輪傳動的運動 較為 平穩(wěn)，抵抗 性與抵 沖擊 性 和 抗振性 較 為 強，工作 的能力 較 為 可靠 。 行星齒輪傳動 較為明顯的特 點是：在 齒 輪進行 傳遞動力 的同 時 ， 它 還 可 以 進行功率的 分流；同時 其輸入軸 的軸心 與輸出軸 的軸心 都在同一軸線上 ，指的是 輸入 軸 與 輸 出 軸的各個的軸心都 會 在同一主軸線上 重合 。所以，行星齒輪 的 傳動 現(xiàn)在的運用非常廣泛，已經(jīng)被普遍運用 ，而當做 各 種 各 式 的 機 械 傳 動 系 統(tǒng) 的 中 的 增 速 器 、 減 速 器 和 變 速 的 一 般裝置。特別 是在 那些 對 要求 較 為 高的、 質(zhì)量 比較 小 的 、 體積 較為 小 的 、結(jié)構(gòu) 比較 緊湊和對 傳動效率 要求比較 高的航空 航天的較為特殊 的 發(fā)動機 、 石 油 化 工 、 起 重 的 運輸裝置 和機械 兵器等 機構(gòu)的齒輪傳動設(shè)施 以及需要 不斷地變速 的 小汽車與重質(zhì)量大體積的 坦克等 各種 車輛的 一般的 齒輪傳動 機構(gòu) 裝置， 在日常生活與工業(yè)中 行星齒輪傳動 已 經(jīng) 運用的越來越 廣泛 。 本章小結(jié) 本章節(jié)說明了本次課題研究的意義與目的，介紹了國內(nèi)外的行星減速器發(fā)展動 態(tài)，并闡 述了本次畢業(yè)設(shè)計 研究 的主要內(nèi)容。 14 第二章 行星齒輪減速器的傳動設(shè)計 設(shè)計參數(shù) 額定功率 150KW 額定轉(zhuǎn)速 1475r/min 工作拉力 6KN 輸送帶工作速度 滾筒直徑 460mm 工作環(huán)境：礦山 載荷特性：平穩(wěn)傳動 最短工作年限：八年兩 班 確定行星齒輪減速器的傳動形式 齒輪傳動在跟別的 傳動 方式相 比較 而言 ，具有 這些可靠地特點，例如 瞬時 的 傳動比比較 恒定、工作 的能力較為 可靠、 使用的 壽命 系數(shù)較 長、 傳動的 效率 較為 高、可 以使得平行軸 之間的 任意兩 個 相交 的 軸 與 交錯軸之間的傳動 方式得到實現(xiàn)，適用于大范圍的 圓周 的速度與 傳動 的功率 ，但 是 齒輪傳動的 生產(chǎn) 制造成本 比較 高， 而 低精度 的 齒輪 在 傳動時 會產(chǎn)生非常大的噪聲和振動，傳動方式不適合用在兩軸之間的距離比較大的情況下 。齒輪傳動 的方式是先讓 主動輪 轉(zhuǎn)動，用其輪齒一個一個與 從動輪來 嚙合從而推動它來使之工作，這是 一種 在現(xiàn) 在運用的十分普遍的機械傳動形式。齒輪傳動的劃分可以按照一對齒輪的軸線的相對位置來確定，也能夠按照 不同 的工作條件來區(qū) 分。 根據(jù)設(shè)計參數(shù)所給的額定功率為 150KW，參考《減速器設(shè)計與實用數(shù)據(jù)速查》表 22，選出減速器的型號為 2KHNGW 型，其他的型號的傳動功率都不在其范圍內(nèi)，故選用此型號的行星齒輪減速器。 因 本次設(shè)計的 傳動尺寸沒有 嚴格 的 要求限制，而且生產(chǎn)的數(shù)量比較小，所以 小齒輪的材料選用 40Cr， 熱處理 進行調(diào)制處理，硬度 的范圍 為 241HB~286HB，平均值取為 260HB。較 大齒輪選用 45 號鋼， 熱處理 進行調(diào) 制處理，硬度 的范圍 為 229HB~286HB，取平均值為240HB。計算如下： （ 1） 初步計算： 轉(zhuǎn)矩 T1= 610 P/n1= 610 X150/1475 21 15 T1= 齒寬系數(shù) 由《機械設(shè)計》表 取 ? ? 由此書圖 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. 初步計算 出來 的小齒輪直徑： ? ?3 211 1 / . ( 1 ) /5960Had A d T d u ummb d m m????????齒 寬 22 （ 2） 校核計算 11 / 6 0 1 0 0 05 9 1 4 7 56 0 1 0 0 05 .4 /v d nms????????? 23 由《機械設(shè)計》表 ，取 8級精度。 取 Z1=14， Z2=39. M=d1/z1=60/4=15. 24 I=Z2/Z1=39/14=。 故符合 NGW 型行星齒輪減速器的傳動比范圍，故可行。 因為齒輪是平穩(wěn)工作，所以可按照齒根彎曲強度計算其模數(shù) m 值： 25 由參考文獻 [12] 公式（ ）和參考文獻 [11]表 72 與 74 可得 ,載荷系數(shù) K=；由參考文獻 [12]公式（ ）求得： Kfp=. 16 按 Xn=0 由參考文獻 [12]表 71 和表 72 查的： Yr1=,Ys1=. 由參考文獻 [12]表 77初步選取初步選取 fp1=470N/mm2,初選 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? ? ? ? ? ????? 取模數(shù)為 m=4. 確定傳動主要尺寸 d1=m1z1=4X14=56mm d2=m2z2=4X39=156mm a=m(z1+z2)/2=4X(14+40)/2=110mm 26 齒寬 b1=? d=1X59=59mm 取為 b1=60mm B2=70mm. 故內(nèi)齒輪 b: m=4,d=380mm,b=120. 取 Z=94. 檢驗傳動比 1/1 94 /15baH b ai Z Z????? 27 在范圍 ~ 內(nèi)，故可行。 驗算彎曲應(yīng)力 1212 VFFdT K KY dm??? ? 28 由圖 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??? ,故應(yīng) 該 計算 較 大齒輪的彎曲應(yīng)力， 2114 4 .2 / [ ]FFN m m? ? ? ?， 齒輪的彎曲強度符合要求 。 軸的設(shè)計： 1．輸入軸的設(shè)計： ①材料：選用 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理，查表 102 取 []?? =35 2/N mm ， C=100 ②各軸段直徑的選擇以及確定 ： 由 3 pdCn? ， p=,則 31 3 .6 51 0 0 2 2 .03 4 2 .8 6d m m??，因為裝小帶輪的電動機軸徑 38d? ，又因為高速軸第一段軸徑裝配大帶輪，且 1 ( )dd??，查手冊 886P 表 77，取 1d =36,1L =60mm, 因為大帶輪靠軸肩定位，所以取 2d =40, 2L =58， 3d 段裝配軸承，取 3d =45，選用 6309 軸承， 3L =28， 4d 段是定位軸承，取 4d =50， 4L 根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后再確定。 5d 段裝配齒輪直徑：判斷是否做成齒輪軸 4 1 1 .2 52dde t m?? ? ? 查手冊得 1t =，得 e= ?? ,因此做成齒輪軸 . 此時齒寬為 30。 6d 裝配軸承所以 6d = 3d =45， 6L = 3L =28 ： 1L =75， 2L =215， 3L =100 作用在齒輪上的圓周力為： 112 2 1 0 1 . 6 1 1 0 0 0 2 7 0 9 . 63 0 2 . 5t TFNd ??? ? ?? 29 徑向力為 27 09 .6 20 98 6. 2rtF F tg tg N? ? ? ? ? ? 18 作用在軸 1帶輪上的外力： ? 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在支點產(chǎn)生的反力： 31121 0 0 1 1 3 0 . 4 3 8 9 . 87 5 2 1 5F lF XF