K-H-V少齿差行星式减速器设计

山东科技大学泰山科技学院毕业论文毕业设计（论文）题 目： 减速器设计 学 院 ： 山 东 科 技 大 学 泰 山 科 技 学 院 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 学 生 姓 名 ： 孙凯 指 导 教 师 ： 王 衍 国 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 时 间 ： 二 八 年 三 月 三 十 一 日 五 月 三 十 日 共 十 周山东科技大学泰山科技学院毕业论文- I -摘要摆线针轮减速机是一种采用 K-H-V 少齿差行星式传动原理及摆线针齿啮合的新颖传动机型，是一种理想的传动装置，具有许多优点，广泛应用于纺织印染、轻工食品、冶金矿山、石油化工、起重运输及工程机械等领域中的驱动和减速装置。减速器箱体的外形目前比较倾向于形状简单和表面平整。使用减速器的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异。它是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置。一般的减速机有斜齿轮减速机(包括平行轴斜齿轮减速机、蜗轮减速机、锥齿轮减速机等等)、行星齿轮减速机、摆线针轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、行星摩擦式机械无级变速机等等。减速器高速轴转速 n11500r/min。 减速器工作环境温度 -4045，低于 0时，启动前润滑油应预热。摆线针轮减速机特点 ：1、高速比和高效率单级传动，就能达到1：87 的减速比，效率在 90以上，如果采用多级传动，减速比更大。2、结构紧凑体积小由于采用了行星传动原理，输入轴输出轴在同一轴心线上，使其机型获得尽可能小的尺寸。3、运转平稳噪声低摆线针齿啮合齿数较多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理，使振动和嗓声限制在最小程度。4、使用可靠、寿命长因主要零件采用高碳铬钢材料，经淬火处理（HRC58 62）获得高强度，并且，部分传动接触采用了滚动摩擦，所以经久耐用寿命长。5、设计合理，维修方便，容易分解安装，最少零件个数以及简单的润滑，使摆线针轮减速机深采用户的信赖。本课题根据工山东科技大学泰山科技学院毕业论文- II -作的需要，设计的是 3kw 少齿差卧式减速器。本设计的总原则是使得减速器结构紧凑，体积小、重量轻、精度高、承载能力大、效率高、寿命长、可靠性高、传动平稳、噪声低。在减速器的总体设计上，为了满足传动比和工作的需要，安排了摆线针轮传动方案，该结构零件数少，并且部件容易润滑。此减速器转臂轴承转速高。承受载荷大，转臂轴承的使用寿命成为该型传动的薄弱环节，目前，摆线针轮减速器主要应用于高速轴转速小于 1500r/min 和最大功率小于 100kw 的场合。在减速器的选材方面，考虑到经济性及搅拌机为一般工作机器，我选用常用材料及热处理，通过失效分析，选择相对应的材料。减速器的箱体采用 HT200 灰铸铁材料，摆线轮用的材料是 GCr15，输入轴采用 45 号钢，正火处理。输出轴采用 45Cr，调质处理。高速轴用联轴器，考虑选用弹性柱销联轴器 TL4（GB4323-84） ，但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用 TL5（GB4323-84 ） 。在减速器的结构设计方面，设置了圆柱形油标，便于观察油面的高度，并且设置了透气塞以备在减速器工作时，箱内温度升高，气体膨胀、压力增大，为使箱内受热膨胀的空气能自由地排出，以保证箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面和轴伸或其他缝隙渗漏，设置了放油孔以备在换油时，为了排出污油和清洗剂，为改善润滑在箱盖与箱座之间设置了导油槽，轴承端盖采用机械标准进行设计，轴身的选用考虑到其具体结构进行合理布置，以满足各种强度要求。对于承担轴向力较小的轴承来说,一般采用深沟球轴承,对于承受径向力和轴向力较大的轴来说,一般采用圆柱滚子轴承。所以我箱体上的轴承用的是深沟球轴承，型号为 6007、6009。由于摆线针山东科技大学泰山科技学院毕业论文- III -轮传动同时啮合的齿对数较多，所以在啮合传递部位都采用了销轴与套筒的结构，理论上成为滚动啮合，根据自己的设计我采用了 16 个销轴的结构，有利于结构的稳定，并且有较大的过载能力和抗冲击能力。本产品的主要技术参数如下：传递功率为 3kW；最大转速为 100 r/min；传动比为 16；使用寿命为 10 年；关键词：摆线针轮减速机；设计总原则；结构设计；材料选择山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 4 -目录摘要 I第一章 引 言 51.1 课题的背景和意义 51.2 减速器国内外发展状况 61.3 减速器的市场发展前景 10第二章 减速器的构造、分类及应用 112.1 减速器的构造及特点 112.2 减速器的分类和应用 132.3 齿廓曲线 .15第三章 轴的设计与校核 19第三章 轴的设计与校核 203.1 轴的设计 .213.2 轴 23第四章 减速器的密封和润滑 324.1 减速器的润滑 324.2 减速器的密封 33第五章 公差与配合及粗糙度的标注 345.1 轴的形位公差等级 345.2 齿轮轮坯的形位公差 345.3 粗糙度的选择 355.4 配合 36参 考 文 献 .36结论 37致谢 38第一章 引 言1.1 课题的背景和意义传递运动和动力是机械系统的基本功能，担负传递运动和动力的机械传动山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 5 -是整个机械工业的基础，是机械科学研究的重要领域。在各种机器中，为满足机械的运动和动力要求，仅采用一种机构是不够的，而是将若干个机构根据需要组合起来，构成一个机械传动系统来完成。传动系统位于原动机和执行构件之间，其基本任务是将原动机的动力和运动传递给执行构件，满足其不同的运动形式、运动规律要求。机器的工作原理不同，其传动方案也不同；即使同一工作原理，也可拟定出几种不同的传动方案。而 减 速 器 在 这 一 过 程 中 起 着 重 要 的 作 用 减速器，减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。 它在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。好的减速器对于提高企业的经济效益有很大的帮助，对于提高国民经济也有间接的作用。蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。 谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。 行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。所以我们本次设计采用的就是行星传动中的摆线针轮行星传动。与其他减速器相比较如下：性能比较： 蜗轮蜗杆减速器 谐波减速器 行星减速器 体积 大 小 小 背隙 低 高 高 刚性 高 中 低 山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 6 -寿命 中 短 长 效率 低 高 高 输入转速 3000 以上 2000 以下 2000 以下当前用于齿轮传动范畴的立式减速器主要有摆线针轮减速器、推杆减速器和活齿减速器三种，其中摆线针轮减速器应用较为普遍，具有输入、输出轴同轴线，结构紧凑、传动比大、效率高、噪音低等优点，由于其输入轴的转动和针轮的限制，摆线轮既绕固定轴线作圆周平移运动，又绕自身轴线作回转运动，通过等速输出机构将动力传递给输出轴，结构复杂，抗过载能力低，仅适用于中、小功率减速器的要求；推杆减速器和活齿减速器的机械原理、结构基本类同，由于其双偏心轴为输入轴，推动推杆径向移动，沿内齿圈的等距曲面轨迹，带动传动圈绕固定轴转动，输出轴将动力输出，省去了少齿差传动的等速输出机构，但由于其传动部件均为滑动摩擦，因此，传动效率低于 75%，只能适用于输入功率小于 30KW 的减速器。1.2 减速器国内外发展状况1.2.1 国内减速器现状随 着 我 国 市 场 经 济 的 推 进 ， “九 五 ”期 间 ， 齿 轮 行 业 的 专 业 化 生 产水 平 有 了 明 显 提 高 ， 如 一 汽 、 二 汽 等 大 型 企 业 集 团 的 齿 轮 变 速 箱 厂 、 轿车 厂 ， 通 过 企 业 改 组 、 改 制 ， 改 为 相 对 独 立 的 专 业 厂 ， 参 与 市 场 竞 争 ;随 着 军 工 转 民 用 ， 农 机 齿 轮 企 业 转 加 工 非 农 用 齿 轮 产 品 ， 调 整 了 企 业 产品 结 构 ;私 有 企 业 的 崛 起 ， 中 外 合 资 企 业 的 涌 现 ， 齿 轮 行 业 的 整 体 结 构得 到 优 化 ， 行 业 实 力 增 强 ， 技 术 进 步 加 快 。重型及通用减速器行业涉及的产品类别包括了各类齿轮减速器、行星齿轮减速器及蜗杆减速器，也包括了各种专用传动装置，如增速装置、调速装置、以及包括柔性传动装置在内的各类复合传动装置等。产品服务领域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。重型及通用减速器行业的生产厂家也以多种形式并存，如外资企业、中外合资企业、国有企业、股份制企业和个体企业，规模有大到年产值数亿元以上，小到数百万元不等。具有良好生活条件、产品质量控制体系健全的企业有 100 余个，2005 年全行业销售额约为 200 亿元，这其中外资企业的销售额约占四分之一左右 2。 山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 7 -国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，完全可承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，完全可承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区。 目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。在第一代通用硬齿面齿轮减速器及圆弧圆柱蜗杆减速器系列产品的基础上，由西安重型机械研究落开发并完成标准化的新一代圆柱及圆锥圆柱齿轮减速器及圆弧圆柱蜗杆减速器业已投方市场。新一代减速器的突出特点为不仅在产品性能参数上进一步进行于优化，而且在系列设计上完全遵从模块化的设计原则，产品造型更加美观，更宜于组织批量生产，更适应现代工业不断发展而对基础件产品提出的愈来愈高的配套要求。此外，南京高精齿轮股份有限公司也推动了 PR 系列的模块式齿轮减速器系列产品。但总体而言，国内同外减速器系列产品的开发及更新工作近几年进展缓慢，与国外同行在此方面的差距有拉大的趋势。而且与市场的需求也很不适应，西安重型机械研究所及国内其他单位今年已着手开始这方面的开发级标准化工作。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw 以上） ，多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60 年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于 40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 8 -传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90 年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。北京理工大学研制成功的“内平动齿轮减速器“不仅具有三环减速器的优点外，还有着大的功率/ 重量（或体积）比值，以及输入轴和输出轴在同一轴线上的优点，处于国内领先地位。国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些研究工作，发表过一些研究论文，在利用摆线齿轮作平动减速器开展了一些工作。平动齿轮减速器是指一对齿轮传动中，一个齿轮在平动发生器的驱动下作平面平行运动，通过齿廓间的啮合，驱动另一个齿轮作定轴减速转动，实现减速传动的作用。平动发生器可采用平行四边形机构，或正弦机构或十字滑块机构。本成果采用平行四边形机构作为平动发生器。平动发生器可以是虚拟的采用平行四边形机构，也可以是实体的采用平行四边形机构。有实用价值的平动齿轮机构为内啮合齿轮机构，因此又可以分为内齿轮作平动运动和外齿轮作平动运动两种情况。外平动齿轮减速机构，其内齿轮作平动运动，驱动外齿轮并作减速转动输出。该机构亦称三环（齿轮）减速器。由于内齿轮作平动，两曲柄中心设置在内齿轮的齿圈外部，故其尺寸不紧凑，不能解决体积较大的问题。内平动齿轮减速，其外齿轮作平动运动，驱动内齿轮作减速转动输出。由于外齿轮作平动，两曲柄中心能设置在外齿轮的齿圈内部，大大减少了机构整体尺寸。由于内平动齿轮机构传动效率高、体积小、输入输出同轴线，故由广泛的应用前景。 在其他类型新产品的开发方面，行业企业也取得了不少成果，如西安重型机械研究所开发的工程车辆变速箱和风机及泵用差动节能调速装置、洛阳中重齿轮箱有限公司的大型矿井提升机行星齿轮箱、江苏金象减速机公司的磨机驱动齿轮箱、北京太富力传动有限公司的大型三环传动齿轮箱及传动装置等，也都受到了市场的欢迎并得以广泛应用。 山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 9 -在行业企业的产能扩展及技术改造方面，近几年呈现出跨越式的发展，这一方面得益于近几年市场强劲需求的拉动，另一方面也是受企业扩大生产规模、提升加工制造水平、进而提升企业竞争力的主观愿望的驱动，国内主要产品厂家近二年购进的关键加工设备，如大型磨齿机、镗铣床、技工中心及热处理设备等，累计超过 200 余台（套），预计行业产能扩大一倍以上，技改工作的开展固然有提审行业企业规模和生产集中度及竞争力的客观效果，但由于仍存在行业企业数量多、规格小及水平参差不齐等实际问题，因之随着市场需求的回落和国外同行厂商大规模进入国内市场，行业竞争必将进一步加剧，这也必将促进行业企业间的购并、整合甚至转型。 而在国内传动件产品的出口方面，目前仍以多中、小功率中、小规格产品批量出口或随主机出口为主要形式，这一方面的市场份额仍比较小，努力提高产品的质量和可扩性，积极开拓国际市场，应是国内企业寻求市场机发展的一个重要出路。1.2.2 国外减速器现状齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的 FA 型高精度减速器，美国 Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 10 -动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。1.3 减速器的市场发展前景减速器在机械产品中有重要的地位，在很多机器中都有减速装置，所以减速器行业有很好的发展前景。我们的目标是向减小体积、减轻重量、提高效率、改善工艺、延长使用寿命和提高承载能力、降低成本等等方面发展。当 今 世 界 各 国 减 速 器 及 齿 轮 技 术 发 展 总 趋 势 是 向 六 高 、 二 低 、 二 化方 面 发 展 。 六 高 即 高 承 载 能 力 、 高 齿 面 硬 度 、 高 精 度 、 高 速 度 、 高 可 靠性 和 高 传 动 效 率 :二 低 即 低 噪 声 、 低 成 本 ;二 化 即 标 准 化 、 多 样 化 。 减速 器 和 齿 轮 的 设 计 与 制 造 技 术 的 发 展 ， 在 一 定 程 度 上 标 志 着 一 个 国 家 的工 业 水 平 ， 因 此 ， 开 拓 和 发 展 减 速 器 和 齿 轮 技 术 在 我 国 有 广 阔 的 前 景 。随着市场需求的回落和国外同行厂商大规模进入国内市场，行业竞争必将进一步加剧，这也必将促进行业企业间的并购、整合甚至转型。在产品的销售市场竞争方面，国外厂商近几年在中国的扩展势头愈来愈强，SEW 公司继续在全国部署生产及销售基地，扩大市场份额。FLEDER 公司、邦飞公司、布雷维尼公司及 FORK、住友等公司也都加大了在中国建立生产基地及销售中心的步伐，积极向各个行业渗透，国外厂商先进的管理、经营理念，丰富的市场实战及拓展经验和各具特色的产品系列将会对国内厂商产生强烈的挑战和冲击，国内生产企业感受到的将会是愈来愈激烈的国内外同业者的竞争。第二章 减速器的构造、分类及应用2.1 减速器的构造及特点减速器结构因其类型、用途不同而异。但无论何种类型的减速器，其基本结构都是由轴系零件、箱体及附件三大部分。山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 11 -1. 轴系零件轴系零件包括传动件、轴和轴承组合。1）传动件：减速器箱外传动件有联轴器、连论、带轮等；箱内传动件有圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆蜗轮等。传动件决定减速器的技术特性，通常根据传动件的种类命名减速器。2）轴：传动件装在轴上以实现回转运动和传递功率，减速器普通采用阶梯轴。传动件和轴多以平键联接。轴的设计要依据计算的最小轴颈。3）轴承组合：轴承组合包括轴承、轴承盖、密封装置以及调整垫片等。轴承是支撑轴的部件。由于滚动轴承摩擦系数比普通滑动轴承小，运动精度高在轴径尺寸相同时，滚动轴承宽度比滑动轴承小，可使减速器轴向结构紧凑，润滑、维护方便等，所以减速器广泛采用滚动轴承。轴承端盖是用来固定轴承，承受轴向力，以及调整轴承间隙，轴承盖有嵌入式和凸缘式两种，凸缘式调整轴承间隙方便，密封性好；嵌入式质量较轻。密封是在输入和输出轴外伸处，为防止灰尘、水气及其它杂质浸入轴承，引起轴承急剧磨损和腐蚀，以及防止润滑剂外漏，需要在轴承盖孔中设置密封装置。调整垫片是为了调整间隙，有时也为了调整传动件（如锥齿轮、蜗轮）的轴向位置，需调整调整间隙，调整垫片是由若干薄钢片组成。2. 箱体减速器箱体是支撑轴系不见、保证零件正常啮合、良好润滑和密封的基础零件，应具有足够的强度刚度。箱体结构复杂，多用灰铸铁铸造；重型箱体传动箱体，为了提高刚度，可用铸铁；单件生产也可用钢板焊接。为了提高轴系部件安装，箱体多由箱座和箱盖组成。剖分面多取轴的中心线所在的平面，箱座和箱盖采用普通螺栓连接，圆锥销定位。为了保证减速器支撑刚度，箱体轴承座处应有足够的强度，并设置加强肋。轴承旁边螺栓凸台结构设计要有利于提高轴承的连接刚度，轴承座孔两侧螺栓应尽量靠近轴承，以不与箱体上固定轴承盖的螺纹孔及箱体剖分面上油沟发生干涉为准。山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 12 -箱体的中心高由浸油深度决定，浸油深度一般不超过其分度圆半径的3 分之一。箱盖与箱座连接凸缘应有一定的厚度，以保证箱盖与箱座的连接刚度。箱体剖分面应加工平整，要有足够的宽度。螺栓间距应不大于100-150mm，以保证箱体的密封性。要注意箱体的机构工艺性，对于铸造箱体，为了便于造型、浇铸及减少铸造缺陷和避免金属积聚，设计时应力求形状简单、壁厚均匀、过渡平缓、不应过薄，不宜形成锐角的倾斜肋和壁。3. 附件为了使减速器具备较完善的性能，如注油、排油、通气、吊运、检查油面高度、检查传动件的啮合情况、保证加工精度和装拆方便等；在减速器箱体上常设置一些装置或零件，将这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为减速器附属装置或简称为附件，包括时孔和视孔盖、通气器、油标、放油螺塞、定位销、启盖螺钉、吊运装置、油杯等。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，广泛应用于农业机械、纺织机械、冶金机械、矿山机械、工程机械、石油机械、起重运输机械、医疗器械、化工机械、印染机械、光学机械、拖拉机、军用车辆、机床、机车等行业中。 行星摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位 180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成 H 机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构， （为了减小摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套） 。 当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制之故，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助 W 输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 13 -2.2 减速器的分类和应用减速器的形式多样，特点各异。可以先了解一下减速器的外观,如图 2-1所示：图 2-1 减速器的外观减速器的分类如下：1、B 系列摆线针轮减速机BW 脚板式卧装双轴摆线针轮减速机BL 法兰式立装双轴摆线针轮速机BWY 脚板卧装专用电动机直联型摆线针轮减速机BLY 法兰式立装专用电动机直联型摆线针轮减速机BWD 脚板式卧装普通电动机直联型摆线针轮减速机BLD 法兰式立装普通电动机直联型摆线针轮减速机2、X 系列摆线针轮减速机山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 14 -XW 脚板式卧装双轴摆线针轮减速机XL 法兰式立装双轴摆线针轮减速机XWD 脚板式卧装普通电动机直联型摆线针轮减速机XLD 法兰式立装普通电动机直联型摆线针轮减速机XWD 脚板式卧装普通电动机直联型摆线针轮减速机XLY 法兰式立装专用电动机直联型摆线针轮减速机摆线针轮行星减速机是应用行星传动原理，采用短幅外摆线的等距曲线的行星齿轮，与其针轮相合的先进减速机构。该减速机广泛应用于石油、化工、制药、食品、纺织、印染、军工、船舶、冶金、矿山、起重运输机械、粮食机械、饲料机 械等多种行业，作为机械传动中的驱动装置和减速机构 。2.3齿廓曲线图 3 中心轮的齿廓曲线分析为研究齿廓方便建立如图 3 所示的模型,假设中心轮 K 固定不动，激波器 H 位移到输出轴的位置取活齿轮中心与中心轮齿底线相接触的位置为起始位置。当曲柄(激波器)逆时针转过 H 角时，活齿架转过 G 角，两角度之间满足定传动比关系，即：Gzi这是按激波器 H 与活齿架 G 同向转动时推导出来的，同样适用于反向转动的情况。山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 15 -这时，滚子中心 D 点的坐标可以写成坐标方程式，即:GHDbayxsinico中心轮实际齿廓曲线是 C 点轨迹的等距曲线，两者有共同的法线。将实际齿廓曲线写成直角坐标方程有：cosiTDryx式中 GHGbaidinstan在本次设计中采用行星传动，其优点是承载能力大，传动比大，传动平稳，噪音低。工作可靠使用寿命长，缺点是传动结构复杂，主要零件的材质要求高，加工和装配精度要求严格，同时需要专用设备。目前，对摆线轮尚缺乏一套完整的测量方法和测量工具。此外，由于转臂轴承转速较高，承受载荷大，转臂轴承的寿命成为改型传动的薄弱环节。我国在 60 年代已经开始生产摆线针轮减速器。由于该型传动具有许多独特的优点，因此在矿山、冶金、国防、化工、起重运输等工业部门得到广泛应用，并制定和颁布了摆线针轮减速器的行业标准和国家标准。随着人们对摆线针轮行星传动的逐步认识和制造工艺的不断提高，这种传动形式必将会得到更大的发展。新型摆线活齿减速器的动力通过双偏心输入轴输入，并带动两内齿圈绕活齿轮做圆周平移运动，使摆线盘的内齿圈内齿与活齿轮上的活齿啮合将动力输出，其优点为：（1）省去了少齿差传动的等速输出机构，改善了传动性能，传递扭矩大、抗过载能力强、结构简单，降低了制造成本，同时也提高了传动效率；（2）两片内齿圈与活齿轮的外齿啮合，直接将动力输出，缩短了传动链，传动效率高、传递扭矩大、抗过载能力强。（3）此传动单元属于 K-H 型少齿行星齿轮传动范畴，是各类少齿差传动中效率最高、传递扭矩最大的一种。（4）采用活齿传动，输出机构和活齿轮的活齿部分合成一体，使输山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 16 -入轴到输出轴之间的运动链缩短，减少了动力传递损失。激波器采用对称结构，使惯性力和作用力得到平衡，减小了传动轴和轴承间的附加动压力，提高了活齿传动的传动效率。主要用于化工设备，也适用于冶金矿山、起重运输、水泥建材、石油化工、纺织、轻工等需要立式减速器设备的行业，具有很好的市场前景。在本毕业设计说明书中，可以清楚的了解，在第一章可以知道减速器的国内外发展现状和发展趋势，第二章是减速器的构造、特点及应用，第三章是运动和动力参数及传动零件的设计计算，第四章是轴、轴承和键的设计和校核，第五章是减速器的润滑和密封，第六章是公差与配合及粗糙度的标注，重点是第三章，我们要认真的设计零件并且校核其强度，使减减速器的寿命能长些。有利于节约钱财和能源，提高我们的生活水平。总体设计与计算一确定传动的结构形式i=16 p=3kw n=1400r/min一般都是针轮固定，根据使用条件选用卧式带电机类型。电机的选择按照工作要求选用 Y 系列三相异步电动机，电压为 380V,型号为 Y100L2-4具体要求如表一所示型号 额定功率 满载转速 质量Y100L2-4 3KW 1400r/min 38kg表一二摆线轮、针轮的齿数，以及选用主要零件的材料内齿轮和行星轮齿数之差 1 时，叫少齿差传动Zbc所以内齿轮齿数 =16 摆线轮齿数 17，取奇数齿cZb主要零件的材料选用如表二所示零件名称 材料 硬度 许用应力（MPa）山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 17 -摆线轮针齿套GCr15GCr9HRC=58-63HRC=56-60=850-1200H=850-1200针齿销双偏心套GCr15 45HRC=58-62HRC=56-60=150-200F输入轴输出轴4540CrHRC=220-250HRC=241-286表二三定针轮直径根据公式求 DzTv=9550× ×p/n=95500×3/1400=3274.3N.cmZc针齿中心圆半径Rz=(0.50.6) =0.5 =7.42cm3T3.274取半径为 80mm齿宽 b=(0.10.2)Rz=0.2×80=16mm四确定短副系数 和偏心距 e1k因为 =17S=1.5 故可知其安全2.72S由上述所知输入轴安全3.2.2 输出轴的校核查轴的常用材料及其力学性能，得抗拉强度 ，屈服点abMP650。查轴的许用弯曲应力表，得 ， ，asMP360 21abP10b1山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 26 -一按弯曲应力计算3. 画出轴的受力简图，将齿轮上的力简化为集中力通过轮毂中点作用于轴上，轴上的支点反力也简化为集中力通过轴承载荷中心作用于轴上。取 ，则圆周里力20 NdTFt 1036549.2731径向力 tr08an2.画出水平受力图，计算支点反力，画出水平弯矩图，考虑到 B 和 C 截面可能为危险截面，计算出 B 和 C 处的弯矩。如下图 b 和 c 所示：轴受力图如下图所示：山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 27 -对 A 点取矩 08651036BHF所以 NFBH36求弯矩 B 点 mNFAMt 1C 点 t 842可以画出水平弯矩图 Mxy3.画出垂直受力图，计算弯矩，画出垂直受力图和弯矩图，如上图 d 和 e 所示：对 A 点取矩 086503BvF所以 NFBV15山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 28 -求弯矩 B 点 mNFAVMt 364501C 点 t424.求合成弯矩，画出合成弯矩图 eB 059360822NC1415.画出转矩图 f 所示：6.计算当量弯矩，画出当量弯矩图，如上图 g 所示： mNTMB 2079)96.0(59)(222' C 17.校核轴的强度，根据弯矩大小和轴的直径对 B 和 C 截面进行校核。，MpapadB 752.3.071'' C.1.9'' 所以两个截面均安全二安全系数校核计算1.初步分析 B.C 截面有较大的应力和应力集中，确定其为危险截面进行安全系数校核。因为两个截面的当量弯矩一样，故只求一个截面的即可。2. 轴的材料为 45 钢，调质处理。查得 ， ，MPab640Pa2751，求 C 截面的抗弯截面系数 W 和抗扭截面系数 计算公式和结果为MPa15 T332323 5)(154.)(2 mdtbW 854466.16T 按轴直径 54，查得键槽尺寸 b=16mm,t=6mm弯曲平均应力幅 9.7130WCa弯曲平均应力 0m扭转切应力 MPa.2854976tT切应力幅和平均切应力 MPa1ma3.求综合影响系数键槽对轴的有效应力集中系数， ,过盈配合对轴的有效应力集6.,.K中系数， 。因过盈配合的有效应力集中系数均比键槽大，取过61.,.2K山东科技大学泰山科技学院毕业论文- 29 -盈配合时的有效应力集中系数计算。当材料为碳钢时，毛坯直径50-60 时，尺寸系数 ,8.0,6.r轴按磨削加工，表面质量系数为 94.0疲劳强度综合影响系数 =3.2286.0942)(k2.5.14.求安全系数。碳钢特性系数： 取2.01.0取5 5仅有弯曲正应力时计算安全系数 3.8102.37MPakSma仅有扭转切应力时计算安全系数 5.1a弯扭联合作用下的计算安全系数 S=1.5 故可知其安全83.62S由上述所知输出轴安全输入轴轴承和键槽的设计与校核一. 转臂轴承的设计与校核1. 转臂轴承径向载荷Fr=0.72T/aZc=0.72×327400/(3×16)=4910N2. 转臂轴承当量动负荷P=X× Fr=1.05×4910=5155N3. 转臂轴承内外圈相对转速nx=1400r/min nv=nx/i=1400/16=87.5r/minn= =1400+1400/16=1487.5r/minnvx4. 根据使用条件，选用 单列向心短圆柱滚子轴承D1=（0.4-0.5）Dz=(0.4-0.5)×160=72-80mm