【導(dǎo)讀】ProE三維建模，包括零件，裝配圖已經(jīng)運(yùn)動(dòng)仿真。該畢業(yè)設(shè)計(jì)成果經(jīng)過(guò)嚴(yán)格而完整的畢業(yè)答辯過(guò)程，并取得優(yōu)秀。師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。本次課題的意義與目的--------------------------------------------1. 國(guó)內(nèi)外行星減速器發(fā)展情況--------------------------------------1. 行星減速器的發(fā)展史--------------------------------------------3. 常用行星齒輪的傳動(dòng)類型與特點(diǎn)-------------------------------------5. 行星齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)----------------------------------------------6

　　

【正文】 ?????????? 故可行。 25 本章小結(jié) 本章節(jié)主要對(duì)齒輪和軸的尺寸進(jìn)行了基本計(jì)算，并對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了校核，驗(yàn)證了其可行性。 26 第三章 行星減速器的建模和裝配 本次章節(jié) 主要 從兩個(gè)方面來(lái)展開研究：（ 1）對(duì)行星減速器進(jìn)行三維建模；（ 2）利用ProE 進(jìn)行裝配和干涉檢查。 行星減速器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn) 行星減速器結(jié)構(gòu)如下： 1輸出軸 2行星架 3行星輪 4太陽(yáng)輪 5內(nèi)齒圈 圖 31 行星減速器結(jié)構(gòu)圖 這個(gè)行星齒輪減速器 主要 是安 裝在履帶內(nèi)部的 。其減速 主要的 工作過(guò)程如下：太陽(yáng)輪連接著輸入軸，輸入軸跟液壓馬達(dá)相連接，由其帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；太陽(yáng)輪帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)；行星輪跟行星架相連接固定，帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)；行星架一端連接著輸出軸，最終由輸出軸輸出轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)采煤機(jī)行走。這種 行星齒輪 減速器 的 結(jié)構(gòu) 非常 簡(jiǎn)單，增距 性能 比較好，非常 適合用在安裝 的 空間 比較 小， 傳 動(dòng) 比 與 輸 出 轉(zhuǎn) 矩大的設(shè)施上。 減速器三維建模 在建行星齒輪加速器的三維模型時(shí)，因零部件有許多， 但是 又必須考慮到后面的運(yùn) 27 動(dòng)仿真，所以在建模時(shí)考慮到以下 的幾個(gè)主要 問(wèn)題： （ 1） 對(duì) 零件 的 模型 進(jìn)行簡(jiǎn)化 。把對(duì)在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)沒(méi)有影響的特征刪去，把對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真有較小影響的特征簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。使模型 的結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單， 同時(shí) 又能正確的反映出 行星減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 （ 2） 選擇合適的軟件。因平時(shí)對(duì) ProE 運(yùn)用的較為熟悉，所以在此選擇此款軟件。此軟件不僅 建模方便，而且還有利于跟其他 的 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù) 的 交換與轉(zhuǎn)化。可以完成行星齒輪減速器的三維建模與裝配 。 采煤機(jī)行星減速器主要的零部件包括有：太陽(yáng)輪、 各式軸承、行星架、行星輪 、輸入軸、 輸出軸、 減速器 的固定支架、密封圈、端蓋 以及一些 用來(lái) 連接 的標(biāo)準(zhǔn) 件等組 合 成。 齒輪三維建模 齒輪是行星齒輪減速器的最基本的最常見(jiàn)的零件 ，齒輪主要運(yùn)用 方式是將動(dòng)能在兩個(gè)相互平行或者相交的軸之間傳遞 ，同時(shí) 可以 作為機(jī)械傳動(dòng)的主要連接 方式，其 傳動(dòng) 也是研究的 較為重要的點(diǎn)。它是一種形狀較為復(fù)雜 的三維模型，在建模時(shí)的精確度高低將影響 后面 運(yùn)動(dòng) 仿真的質(zhì)量 高低 。 對(duì)于齒輪的建模，因 為 齒輪的形狀 比其它的零件較為復(fù)雜，所以對(duì)其進(jìn)行 多種特征的建造就能夠 保證齒輪的精確度。 在 齒輪的 建模時(shí)主要運(yùn)用以下這種方法：用 CAXA 軟件自帶的參數(shù) 設(shè)置 進(jìn)行建模 ，這樣可以節(jié)省時(shí)間 。我們所知道齒 輪 的 主 要 齒 形 結(jié) 構(gòu) 是 有 一 些 基 本 的 參數(shù) 來(lái)決定的，例如齒輪的 齒數(shù) 與模數(shù) 等 因數(shù) ，因此我們 就 可以利用計(jì)算出的參數(shù) 再 用軟件畫出草圖， 節(jié)約時(shí)間， 再導(dǎo)入到 ProE 中進(jìn)行拉伸建模。 2K 型行星減速器主要由 3 個(gè)行星輪、 1 個(gè)太陽(yáng)輪與 1 個(gè)內(nèi)齒圈組成。其齒輪參數(shù)如下表 32. 表 32 齒輪參數(shù) 具體的生成步驟如下： 28 (1) 打開 CAXA 軟件 自帶的齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)話框 （圖 33），輸入 我們計(jì)算出的 主要的齒輪參數(shù)， 點(diǎn)確定 就能繪 制 出相 對(duì) 應(yīng)的齒輪草圖，如圖 34。 圖 33 參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)話框 圖 34 齒輪草圖 （ 2）把繪制而生 成的草圖 先保存下來(lái)， 保存 的格式為 *dxf。 （ 3）打開 ProE 軟件， 先新建零件圖， 再打開 之前 保存的草圖，對(duì)其進(jìn)行拉伸 ，使得 齒輪的寬度 達(dá)到 60mm，這樣就能 夠 得到齒輪的三維模型，如圖 35。 29 圖 35 太陽(yáng)輪三維模型 再按照相同的方式繪制 出其他齒輪的模型， 例如 得到如 下的行星輪、內(nèi)齒圈圖，如圖所示： 圖 36 行星輪三維模型 30 圖 37 內(nèi)齒圈三維模型 其他零件的建模 在行星減速器中，齒輪是最基本的零部件，其他的零件還有行星架、油封圈 、 滾動(dòng)軸承等。某 個(gè)零件 的建造，根據(jù) 特征 參數(shù)化建出模 型， 在 ProE 中為我們 提供了多種 多樣的造型方法，例如 ， 我們 一般 以 實(shí) 體 特 征 來(lái) 建 立 較 為 規(guī) 則的零件 。 在建形狀比較復(fù)雜的模型 設(shè)計(jì) 的 時(shí) 侯 ， 我們 有 的 時(shí) 侯 還 會(huì) 需要用到 比 較不常用的 曲面特征 方法，這種方法也很實(shí)用 。 我們 在 對(duì) 實(shí)體特征 進(jìn)行創(chuàng)建 的時(shí)候 ，第一步 要 先 繪制 出 截面圖形 的樣子 ， 畫出 零件的 草圖后，進(jìn)行 一定的尺寸修改，完全確定尺寸的精度后 ， 再對(duì)這些零件的截 圖 進(jìn) 行 拉 伸 、 旋 轉(zhuǎn) 、 掃 描 與 混 成 形 成 基 本 特 征實(shí)體。在這些技術(shù)上 ， 還能 建 出其 他 的 有 關(guān) 的 輔 助 特 征 ， 像 孔 、 倒 角 、 圓 角 、 切 除 等 。 在 有關(guān) 曲面特征的創(chuàng)建 模型上 ， 除 了 與 實(shí) 體 特 征 相 同 的 拉 伸 、 旋 轉(zhuǎn) 、 掃 描 和 混 成 方 式 外， 我們 還能 夠這樣做 由點(diǎn)創(chuàng) 建 曲 線 ， 再 由 曲 線 創(chuàng) 建 曲 面 ， 這 樣 做 擁有很高的靈 活 性 。 根 據(jù) 平 時(shí)的設(shè)計(jì)需要就能創(chuàng) 建 許 多 單 一 曲 面 ， 再 將 這 些 曲 面 組 合而 成為完整 并且沒(méi)有間隙的曲面模型，最終再通 過(guò) 其 他 的 特 征 操 作 可 轉(zhuǎn) 化 為 實(shí) 體 模型 。 行星減速器的三維模型裝配 齒輪之間的嚙合裝配 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究中，齒輪的精確嚙合與裝配關(guān)系是一重點(diǎn)與難點(diǎn)，減速器中 31 的齒輪嚙合精確和裝配關(guān)系的正確是關(guān)系到后面的運(yùn)動(dòng)仿真能否精確運(yùn)行，結(jié)果是否正確的關(guān)鍵。 行星 減速器的三維模型是運(yùn)用自上而下的組裝方法：先建成 某個(gè)單個(gè)零件的三維模型，在模型中建立出中心軸和中心面，再將所繪制的 其他 模型 插入 到總體的 裝配圖 中，再根據(jù)設(shè)計(jì) 的 要求 對(duì)零件進(jìn)行 相互關(guān)系的 配合 ，最終 完成行星 減速器的裝配 圖。本次 研究 設(shè)計(jì) 的 行星 齒輪 減速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下 ； 圓柱齒輪的漸開線 繪圖 是行星減速器傳動(dòng) 正確 的關(guān)鍵 ，太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈都是 運(yùn) 用 此種方法繪制而出 的漸開線圓柱齒輪。其中箱體是 用分開制造的，其軸與箱體、行星架之間的連接方式均采用滾動(dòng)球 軸承，行星架之間是分開鑄造的 ，這樣方便于安裝與制造 ，再利用螺栓 連接 進(jìn)行 整體的 連接固定。 在裝配時(shí)，各模型之間的裝配關(guān)系必須采用正確的關(guān)系，否則將使得運(yùn)動(dòng)仿真之間存在不小的問(wèn)題，這也是進(jìn)行仿真 能付正確 的關(guān)鍵所 在。所以無(wú)論采用何種軟件，都必須保持各零件之間 的裝配關(guān)系正確且沒(méi)有 誤差 ，這樣才能產(chǎn)生正確的結(jié)果 。 由于 減速器 整體的裝配是有一定的難度的 ，所以我們要簡(jiǎn)化 模型 ，以防止產(chǎn)生一定的誤 差，從而對(duì)仿真結(jié)果產(chǎn)生影響。先對(duì)相對(duì)應(yīng)的子裝配進(jìn)行簡(jiǎn)單的裝配，再 進(jìn)行整體的裝配，從而簡(jiǎn)化過(guò)程，減少出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率。 同時(shí) 選取正確的裝配 順序能夠有效的提高效率 ， 我 經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)與研究 探討 ， 得出 對(duì)本次研究的 行星 減速器 最為正確的裝配順序 ：先固定住內(nèi)齒圈，并設(shè)立中心軸，導(dǎo)入太陽(yáng)輪，使得太陽(yáng)輪與內(nèi)齒圈的中心軸相重合，再將行星架導(dǎo)入其中，設(shè)定好其位置，在行星架上建立好三個(gè)相互位置確定的中心軸， 再根據(jù)這些中心軸導(dǎo)入行星輪，最后將端蓋組裝上去， 最終 完成總體減速器的三維 模型組裝圖。 在進(jìn)行三維模型裝配時(shí)，每個(gè)零件的草圖與基準(zhǔn)平面都有好幾個(gè) ，如果現(xiàn)實(shí)所有的特征與對(duì)象 都在同一空間內(nèi)，我們 就 可能會(huì)造成大量的混淆，這樣做對(duì) 零部件的裝配難 32 度 就會(huì) 加大，還不利于 軟件 系統(tǒng)的內(nèi)存處理， 有時(shí)可能會(huì)死機(jī)。因此我通過(guò)學(xué)會(huì)命令引用集 ， 從而來(lái)限制裝配圖中 大量 的對(duì)我們研究 不必要的信息。 引用集 的定義 是指用戶 對(duì) 整個(gè)零件的部分幾何對(duì)象 進(jìn)行定義 ， 它表示相對(duì)應(yīng)的零部件 的幾何參數(shù)與 裝配 關(guān)系 。 引用集可以包含下列數(shù)據(jù)對(duì)象 ： 部件 的 名稱 、 原點(diǎn) 、 各軸 的方向 、 幾何體坐標(biāo)系 、 各個(gè) 基準(zhǔn)軸 、 每個(gè)零件的 基準(zhǔn)平面和 零件的獨(dú)特與普遍 屬性等。 保證 齒輪正確嚙合的約束因素有： （ 1） 兩個(gè)圓柱齒輪的中心軸 要相互 保持平行； （ 2） 兩個(gè)圓柱齒輪的分度圓要相切，同時(shí)又 可以保證 中心距； （ 3） 相互接觸的兩個(gè)齒輪的接觸面要相切 ，保證輪齒的正確嚙合 。 對(duì)于前 面的 兩個(gè) 基本條件，我們可以很容易的達(dá)到這些 要求，但對(duì)于 最后一條就沒(méi)那么容易達(dá)到 。在裝配 的 時(shí) 侯，如果只有齒輪接觸的兩個(gè)齒面相切，那么后面其他的齒輪 嚙合 方面就會(huì)存在 較大的誤差間隙， 最后使齒輪出現(xiàn)干涉現(xiàn)象， 這樣 會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真就產(chǎn)生 不利 的結(jié)果 。 在裝配過(guò)程中 主要的注意事項(xiàng)是齒輪之間的嚙合關(guān)系，只有正確的輪齒嚙 合才能確定行星齒輪減速器中的行星齒輪能夠同時(shí)與太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈正確 的嚙合上。所以 在裝配時(shí)主要的注意事項(xiàng)是齒輪之間的嚙合，配合好才能有正確的結(jié)果 。 在進(jìn)行齒輪的裝配時(shí)先要確定兩個(gè)齒輪的輪齒嚙合定位 是否正確 ，因?yàn)?我所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中有三個(gè)行星輪，而太陽(yáng)輪的齒數(shù)不是三的倍數(shù)，所以 定位 時(shí) 有一定的難度，先選用一個(gè)齒形的中心線來(lái)定位，其他的兩個(gè)行星輪根據(jù)所接觸的齒面來(lái)調(diào)整角度來(lái) 使輪槽與之 定位，使其都能夠正確的嚙合上。 齒輪的配合先要將太陽(yáng)輪與三個(gè)行星齒輪相互配合好， 然后只要 根據(jù)其中的一個(gè)行星輪與內(nèi)齒圈配合好，再根據(jù)相關(guān)的關(guān)聯(lián)配合將其他的兩個(gè)齒輪完成其與內(nèi)齒圈的嚙合。由于在此次的結(jié)構(gòu)中，內(nèi)齒圈為基本的固定的齒輪，因此在內(nèi)齒圈與行星輪所進(jìn)行的裝配中，選擇 ‘ 反轉(zhuǎn) ’ 功能，這樣才能確定齒輪之間的正確裝配 關(guān)系 。 在裝配時(shí)，因?yàn)槿绻麑⑿行羌茏鳛橐粋€(gè)完整的 裝配 零件的話，就會(huì)產(chǎn)生一定的難度 ，而且還會(huì)限制自由度，使裝配不能夠正常的進(jìn)行， 所以我們將此行星架 進(jìn)行 分開 設(shè)計(jì)與裝配。 在對(duì)引用集的研究時(shí)，我們找到解決方法，可以先找到基準(zhǔn)面在一個(gè) 齒輪的 輪齒的對(duì)稱中心，然后再找一個(gè)基準(zhǔn)面在齒槽上的，這樣可以讓 兩個(gè)基準(zhǔn)面重合，就可以完成 33 齒輪副的精確裝配。這種方法特別適用于對(duì)齒輪嚙合的精確裝配。按照以上方法，完成太陽(yáng)輪與行星輪的齒輪嚙合裝配，行星輪和內(nèi)齒圈的齒輪嚙合裝配。完成如下的裝配圖。 圖 38 行星齒輪的裝配 本章小結(jié) 本章節(jié)主要說(shuō)明了行星減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，用 ProE 軟件對(duì)減速器進(jìn)行了三維建模，并對(duì)減速器進(jìn)行了整體裝配。對(duì)其齒輪間的嚙合進(jìn)行簡(jiǎn)單的干涉檢查。同時(shí)驗(yàn)證了自己設(shè)計(jì)的裝置的可行性及真確性。 34 第 四 章 行星架和箱體的設(shè)計(jì) 行星架的設(shè)計(jì) 行星架是 行星減速器的 關(guān)鍵裝配，其質(zhì)量的好壞將影響齒輪的嚙合是否正確，因此我們要慎重選擇與設(shè)計(jì)。 行星架結(jié)構(gòu)方案 我 采用 雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂 式行星架機(jī)構(gòu)， 這種機(jī)構(gòu)有利于加工安裝與拆卸。 雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂 (見(jiàn)圖 41)的結(jié)構(gòu) 中的最突出 的 明顯的 特點(diǎn) 就是把其一塊側(cè)板疊加安裝到另外的一塊 側(cè)板上， 中間空出放置其它零件的空間， 因此 我們 又 將它叫做 裝配式轉(zhuǎn)臂 。他的 結(jié)構(gòu) 比 與 一般的機(jī)構(gòu) 相比較，就具有一定的復(fù)雜性 ，其中最主要的原因是 與行星齒輪 的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝方式有一定的關(guān)系 。當(dāng) 行星齒輪的 傳動(dòng)比 數(shù)值 比一般的 數(shù)值 較為 小時(shí)， 我們來(lái) 舉個(gè)例子 說(shuō)明 ， 2ZX(A)型 行星 減速器 的傳動(dòng)比 baxi 4 的原因 ， 那是 因 為 此種減速器的 行星輪的直徑 比 其他的齒輪的直徑 小， 大部分都會(huì)在 轉(zhuǎn)臂的側(cè)板孔內(nèi) 安裝固定軸承，這樣的話就會(huì)對(duì)裝配產(chǎn)生難度 。 如果我們 采用 的是 雙側(cè)板分開式的轉(zhuǎn)臂， 就能夠?qū)S承進(jìn)行 較為 方便 的 安裝 。 在雙側(cè)板分開式和雙側(cè)板整體 式轉(zhuǎn) 臂的結(jié)構(gòu)中 ，都能夠采用連接 塊或者連接板 的固定方法 將兩塊側(cè)板 同時(shí)連接 固定 到一起 ，但是安裝的效率高低卻大不同。所以采用分開式的連接方式方便于行星減速器的安裝和 拆卸 ，能大大提高效率 。 在 轉(zhuǎn)臂 軸 中所需 要的 連接板的數(shù)目一般應(yīng) 該 等 同 于行星輪 的 數(shù) 量 ，這樣能更好的受力均勻 。 各個(gè)行星齒輪的軸孔的孔距的相對(duì)偏差 1? 35 因?yàn)?各行星輪 的 軸孔的孔距 的 相對(duì)偏差 1? 的數(shù)值大小， 對(duì)行星 齒 輪 之間是否能夠平均 的分布載荷具有很大的影響，所以 我對(duì)它的取值 范圍 必須 較為 嚴(yán)格 的限制 ，從而達(dá)到能夠 控制 其 值 數(shù) 的大小。而 這個(gè) 數(shù) 值 的大小 不是自定的， 主要 是 由 各 個(gè) 軸孔的 之間的分度誤差 來(lái)決定 ， 因此是對(duì)軸孔的一種反應(yīng)，即取決于 工藝裝備 與機(jī)床之間 的精 確 度。在 一般 的條件 下 ，相對(duì)偏差數(shù)值 的大小 可 以 按 照 下 列 公 式計(jì)算 出 來(lái) ，即 ? ?1 3 ~ 4 .5 1000a mm? ?? 而 括號(hào)中的數(shù)值是代表 在 高速 的旋轉(zhuǎn)地 行星齒輪 的 傳動(dòng) 系數(shù)，我們 一般 選 取 較 為小 的 值， 而 一般 的在 中低速 范圍內(nèi)的 行星傳動(dòng)取 就會(huì)選擇 較 為 大 的 值。