NGW行星齿轮减速器的设计

目录一．绪论.....................................................................................................11．引言................................................................................................12．本文的主要内容...........................................................................1二．确定设计数据....................................................................................4三．拟定传动方案及相关参数...............................................................51．对减速器进行结构设计................................................................5２．齿形与精度..................................................................................5３．齿轮材料及其性能......................................................................6四，设计计算……………………………………………………………61.配齿数.............................................................................................62．啮合效率计算................................................................................73.确定手摇力并进行运动及动力参数计算………………………84.初步计算齿轮主要参数................................................................9（1）按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径..........................9（2）按弯曲强度初算模数........................................................115．几何尺寸计算..............................................................................126．重合度计算..................................................................................14五．行星轮的强度校核..........................................................................151．疲劳强度校核..............................................................................13（1）．外啮合............................................................................13（2）．内啮合............................................................................20六.行星轮部位的相关设计…………………………………………….21七.输入轴的设计..........................................24八输出轴的设计...........................................26九铸造箱体结构设计.......................................27十参考文献...............................................................................................28一绪论1．引言渐开线行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮绕着位置固定的几何轴线作圆周运动的齿轮传动，这种传动通常用内啮合且多采用几个行星轮同时传递载荷，以使功率分流。渐开线行星齿轮传动具有以下优点:传动比范围大、结构紧凑、体积和质量小、效率普遍较高、噪音低以及运转平稳等，因此被广泛应用于起重、冶金、工程机械、运输、航空、机床、电工机械以及国防工业等部门作为减速、变速或增速齿轮传动装置。渐开线行星齿轮减速器所用的行星齿轮传动类型很多，按传动机构中齿轮的啮合方式分为:NGW、NW、NN、NGWN、ZU飞VGW、W.W等，其中的字母表示:N—内啮合，W—外啮合，G—内外啮合公用行星齿轮，ZU—锥齿轮。NGW型行星齿轮传动机构的主要特点有:重量轻、体积小。在相同条件下比硬齿面渐开线圆柱齿轮减速机重量减速轻1/2以上，体积缩小1/2—1/3;传动效率高;传动功率范围大，可由小于1千瓦到上万千瓦，且功率越大优点越突出，经济效益越高;装配型式多样，适用性广，运转平稳，噪音小;外齿轮为6级精度，内齿轮为7级精度，使用寿命一般均在十年以上。因此NGW型渐开线行星齿轮传动已成为传动中应用最多、传递功率最大的一种行星齿轮传动。2．本文的主要内容NGW型行星齿轮传动机构的传动原理:当高速轴由电动机驱动时，带动太阳轮回转，再带动行星轮转动，由于内齿圈固定不动，便驱动行星架作输出运动，行星轮在行星架上既作自转又作公转，以此同样的结构组成二级、三级或多级传动。NGW型行星齿轮传动机构主要由太阳轮、行星轮、内齿圈及行星架所组成，以基本构件命名，又称为ZK-H型行星齿轮传动机构。本设计的主要内容是单级NGW型行星减速器的设计。二．确定设计数据F=800N，V=0.06m/S输出功率𝐩𝐰=FV=800x0.06=48w=0.048kw，取手摇转速手=60r/min总传动比i=6，滚==10r/min输出转速滚==10r/min，得滚筒直径D=115mm，取滚筒直径为40mm取手摇轮半径r=100mm=0.1m三．拟定传动方案及相关参数1．机构简图的确定减速器传动比i=6,故属于1级NGW型行星传动系统。查《渐开线行星齿轮传动设计》书表4-1确定pn=2或3。从提高传动装置承载力，减小尺寸和重量出发，取pn=3。计算系统自由度W=3*3-2*3-2=1２．齿形与精度因属于低速传动，以及方便加工，故采用齿形角为20º，直齿传动，精度定位6级。３．齿轮材料及其性能太阳轮和行星轮采用硬齿面，内齿轮采用软齿面，以提高承载能力，减小尺寸。表1齿轮材料及其性能齿轮材料热处理limH(N/mm²)limF(N/mm²)加工精度太阳轮20CrMnTi渗碳淬火HRC58~6214003506级行星轮245内齿轮40Cr调制HB262~2936502207级四，设计计算1．配齿数采用比例法：::::(2)2:(1):()acbaaaapZZZMZZiiZZin:2:5:2aaaaZZZZ按齿面硬度HRC=60，cauZ/Z62/22，查《渐开线行星齿轮传动设计》书图4-7a的max20aZ，1320aZ。取17aZ。由传动比条件知：Yi17*6102aZMY/3102/334计算内齿轮和行星齿轮齿数：Y1021785baZZ234caZZ2．啮合效率计算11XXbabaXXabii式中X为转化机构的效率，可用Kyдpявпев计算法确定。查图3-3a、b（取µ=0.06，因齿轮精度高）得：各啮合副的效率为0.978Xac，0.997Xcb，转化机构效率为0.9780.9970.975XXaccbX转化机构传动比85517baXabZZi则1150.9750.98115XXbabaXXabii联卷粘3.确定手摇力并进行运动及动力参数计算输入功率：卷粘联==0.052kW=52W手=手==0.63m/s手=手==82.5动力、运动参数计算计算项目计算及说明计算结果1.各轴转速手手手2.各轴功率=52W联行联.99=503.各轴转矩手手=8.3N.m==手=8.14初步计算齿轮主要参数（1）按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径用式32lim11ApHdHHatdTKKKuudK进行计算，式中系数：u=34172caZZ，太阳轮单个齿传递的扭矩11paT9549P/nn95490.0515/3602.7Nm则太阳轮分度圆直径为：32lim13212.71.251.051.8217680.71400214.67mmApHdHHatdTKKKuudK表2齿面接触强度有关系数代号名称说明取值tdK算式系数直齿轮768AK使用系数表6-5，中等冲击1.25pHK行星轮间载荷分配系数表7-2，太阳轮浮动，6级精度1.05HK综合系数表6-4，3pn，高精度，硬齿面1.8d小齿轮齿宽系数表6-30.7limH实验齿轮的接触疲劳极限图6-161400以上均为在书《渐开线行星齿轮传动设计》上查得（2）按弯曲强度初算模数用式1132lim1AFpFFatmdFTKKKYmKZ进行计算。由2lim212lim12453.182.45318350FFaFaFYYNmm，所以应按行星轮计算模数1232lim2322.71.251.0751.62.450.71724512.1?0.8AFpFFatmdFaTKKKYmKZ表3弯曲强度有关系数符号名称说明取值tmK算式系数直齿轮12.1FpK行星轮间载荷分配系数11.5(1)=1+1.5(1.05-1)FpHpKK1.075FK综合系数表6-4，高精度，1.61FaY齿形系数图6-25，按x=0查值3.182FaY齿形系数图6-25，按x=0查值2.45以上均为在书《渐开线行星齿轮传动设计》上查得若取模数2m，则太阳轮直径()17234mmaadZm，与接触强度初算结果14.67mmad不接近，故初定按34mmad，2m进行接触和弯曲疲劳强度校核计算。5．几何尺寸计算将分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径的计算值列于表４。表4齿轮几何尺寸齿轮分度圆直径节圆直径齿顶圆直径太阳轮34mmad'34mmad38mmaad行星轮外啮合68mmcd'c68mmd72mmacd内啮合内齿轮170mmbd'170mmbd166mmabd对于行星轮，各主要参数及数据计算值列于表５。表5行星轮几何尺寸名称代号数值齿数cZ34模数m2压力角α20°分度圆直径d68mm齿顶高ah2mm名称代号数值齿根高fh2.5mm齿全高h4.5mm齿顶圆直径ad72mm齿根圆直径fd63mm基圆直径bd63.9mm齿距p6.28mm齿厚s3.14mm齿槽宽e3.14mm6．重合度计算外啮合：aaacmZ2217217()2234234()238219()272236()(r)cos())17cos2019()(r)cos())34cos2036(t(r)=arccos(arccos()32.78a