行星齒輪減速器的設(shè)計【含9張CAD圖紙和說明書】
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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目: 行星齒輪減速器
年 3 月 16 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
1.文獻綜述:結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻資料,每人撰寫2500字以上的文獻綜述,文后應(yīng)列出所查閱的文獻資料。
文 獻 綜 述
0 引言
行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較,具有許多獨特的優(yōu)點。其最顯著的特點是:在傳遞動力時可以進行功率分流;輸入軸與輸出軸具有同軸性.對于那些要求體積小,質(zhì)量小,結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機,起重運輸,石油化工和艦艇等的齒輪傳動裝置,行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。世界上一些工業(yè)發(fā)達國家,如13本,德國,英國,美國和俄羅斯等國家對行星齒輪的應(yīng)用,生產(chǎn)和研究都十分重視,在結(jié)構(gòu)優(yōu)化,傳動性能,傳遞功率,轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位,并研究出一些新的行星傳動技術(shù),如封閉行星齒輪傳動,行星齒輪變速傳動和微型行星傳動等早已在現(xiàn)代化的機械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。行星齒輪傳動在我國已有許多年的發(fā)展史,很早就有了應(yīng)用。自20世紀60年代以來,我國對行星齒輪傳動進行了較深入,系統(tǒng)地研究和試制工作。但無論是在設(shè)計理論方面,還是在試制和應(yīng)用實踐方面,均取得了許多創(chuàng)新性的研究成果。[1]
行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動,運動的合成和分解,以及其特殊的應(yīng)用中;這些功用對于現(xiàn)代機械傳動發(fā)展有著重要的意義。因此,行星齒輪傳動在起重運輸、工程機械、冶金礦山、石油化工、建筑機械、輕工紡織、醫(yī)療器具、儀表儀器、汽車、船舶、兵器和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。[2]
1 行星齒輪減速器概念及特點
齒輪傳動是應(yīng)用最為廣泛和特別重要的一種機械傳動形式,可用于傳遞空間任意軸之間的運動和動力。齒輪傳動與其他機械傳動相比,具有傳動平穩(wěn)可靠、傳動效率高、傳遞功率范圍大、速度防衛(wèi)廣、結(jié)構(gòu)緊湊、維護簡便和使用壽命長等優(yōu)點。因此,它在汽車等各種機械設(shè)別和儀器儀表中被廣泛使用。隨著近代工業(yè)技術(shù)的進步和發(fā)展,對齒輪傳動的速度、效率、承載能力、可靠性以及體積、重量等技術(shù)經(jīng)濟指標提出了更高的要求。行星齒輪傳動的研究與應(yīng)用證實基于這些要求發(fā)展起來的。行星齒輪傳動是齒輪傳動中的一種主要的形式,可以提高機器的傳動效率和承載能力,減小機器的質(zhì)量,減小機器外形尺寸及減速器傳動比范圍廣等,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展齒輪傳動技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)不斷完善和發(fā)展,行星齒輪傳動有了長足的發(fā)展和應(yīng)用。[3] [4]行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比,具有許多獨特的優(yōu)點,在各種機械和高科技領(lǐng)域已廣泛用來代替普通的定軸齒輪傳動和蝸桿傳動。
少齒差行星齒輪傳動克服了同軸式少齒差行星傳動的行星軸承受力大,壽命短、整機振動大、噪音大等人們力求解決的難題,具有結(jié)構(gòu)簡單,傳動比大,體積小,重量輕,傳動效率高等優(yōu)點。由于采用軟齒面的漸開線齒輪內(nèi)嚙合,故接觸承載的齒對數(shù)多,具有優(yōu)良的承載和過載能力,而且齒輪生產(chǎn)成本比硬齒面造價低,加工精度要求低。其中,少齒差行星齒輪傳動比較適合我國目前的經(jīng)濟發(fā)展水平。實踐表明,少齒差行星齒輪傳動與適用工況相同的其它傳動形式相比較,具有許多顯著的優(yōu)點:體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,傳動比范圍大,效率高等。[5]
少齒差行星齒輪傳動的主要優(yōu)點具體而言有以下幾點:
(1)加工方便,制造成本低。不需要特殊刀具和專用設(shè)備,材料也可采用普通齒輪材料。
(2)傳動比范圍大,單級傳動比為10-1000以上。
(3)結(jié)構(gòu)形式多,運用范圍廣。由于其輸入軸和輸出軸可以在同一軸線上,也可以在不同一軸線上,所以能適應(yīng)各種機械的需求。
(4)結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,體積小。由于采用內(nèi)嚙合行星傳動,所以結(jié)構(gòu)緊湊,當傳動比相同時,與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比,體積和重量均可減少1/2-2/3。
(5)效率高。當傳動比為10-200時,效率為80%-94%,效率隨著傳動比的增加而降低。
(6)運轉(zhuǎn)平穩(wěn),噪音小,承載能力大。由于是內(nèi)嚙合傳動,兩嚙合吃昆一為凹齒,一為凸齒,兩者的曲率中心在同一方向,曲率半徑又接近相等,因此接觸面積大,是輪齒的接觸強度大為提高;又因采用短齒制,輪齒的彎曲強度也提高了。[6]
2 國內(nèi)外行星傳動的發(fā)展
世界上一些工業(yè)發(fā)達國家,如日本、德國、英國、美國和俄羅斯等,對行星齒輪 傳動的應(yīng)用、生產(chǎn)和研究都十分重視,在結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳動性能、傳動功率轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先位置,并出現(xiàn)一些新型的行星傳動技術(shù),如封閉行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等早已在現(xiàn)代化的機械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。
1974年,Cunliffe等建立了十三個自由度的行星齒輪的動力學(xué)模型,并對其固有特性進行了研究。[7]1994年,Kahraman建立了行星齒輪機構(gòu)的非線性時變動態(tài)模型,該模型中包括了制造誤差、安裝誤差、齒形誤差和時變嚙合剛度等因素,設(shè)立了一個動態(tài)均載稀疏,并分析了上述因素對動態(tài)均載系數(shù)的影響,通過扭轉(zhuǎn)-平移耦合模型分析了行星齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)均載特性。[8]
對行星齒輪傳動技術(shù)的開發(fā)及運用在我國自上世紀五十年代就開始了,但直到改革開放前的相當長的一段時間里,由于受設(shè)計理念與水平、加工手段與材料及熱處理質(zhì)量等方面的限制,我國各類行星齒輪減速器的承載能力及可靠性都還處于一個比較低的水平,以至于我國許多行業(yè)配套的高性能星星齒輪箱,如磨機齒輪箱等都采用進口產(chǎn)品。自20世紀60年代以來,我國才開始對行星齒輪傳動進行了較深入、系統(tǒng)地研究和試制工作,無論是在設(shè)計理論方面,還是在試制和應(yīng)用實踐方面,均取得了較大的成就,并獲得了許多的研究成果。[9]改革開放以來,隨著國內(nèi)多家單位相繼引進了國外先進的行星傳動生產(chǎn)和設(shè)計技術(shù)并在此基礎(chǔ)上進行了消化吸收和創(chuàng)新開發(fā),使得國內(nèi)的行星傳動技術(shù)有了長足的進步。[10]
目前,數(shù)控機床與伺服電機配套使用的減速器是NGW型的行星齒輪傳動減速器,單級的傳動比20以下,如果有大速比的要求,必須串聯(lián)成兩級甚至三級使用,零件多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對制造和安裝提出了很高的要求。精密齒輪傳動與一般的齒輪傳動區(qū)別在于對其傳動精度要求較高,我們與國外同類型產(chǎn)品的主要差距在于傳動精度指標比較低,并且仍以仿造為主,產(chǎn)品類型很少,速比和承載能力范圍較小,外形較大,精度和效率低,噪音和振動偏大,可適應(yīng)工況有限,而且壽命短,可靠性低,因此還遠遠無法與國外的產(chǎn)品競爭,國外產(chǎn)品由于性能先進,在國內(nèi)市場長期占據(jù)著相當大的份額。[11]
3 齒輪減速器發(fā)展現(xiàn)狀及展望
齒輪和減速器是各種機械傳動裝置的重要基礎(chǔ)件,其精度和承載能力的優(yōu)劣直接影響著主機的性能。因此,一個國家的齒輪工業(yè)先進與否,是這個個國家機械水平高低的重要標志之一。
當前,齒輪傳動技術(shù)發(fā)展很快,其主要內(nèi)容包括采用硬齒面和行星減速器,以及開發(fā)新型傳動。其中行星傳動是將定軸線改為動軸線傳動,采用功率分流(由若干個行星齒輪分擔載荷),合理地應(yīng)用內(nèi)嚙合機構(gòu)及合理的變位等,從而使傳動機構(gòu)具有重量輕,體積小,傳動比大,傳動效率高以及承載能力較大等優(yōu)點。[12]
20世紀末的20多年,世界齒輪技術(shù)有了很大的發(fā)展。產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢是小型化、高速化、低噪聲、高可靠度。技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計技術(shù)。?
硬齒面齒輪減速器具有承載能力高、體積小、重量輕、使用壽命長等特點,已得到廣泛的運用。[13]硬齒面技術(shù)到20世紀80年代時在國外日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪,精度不低于ISO1328-1975的6級,綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的4倍,為軟齒面齒輪的5-6倍。一個中等規(guī)格的硬齒面齒輪減速器的重量僅為軟齒面齒輪減速器的1/3左右。功率分支技術(shù)主要指行星及大功率齒輪箱的功率雙份及多分支裝置,如中心傳動的水泥磨主減速器,其核心技術(shù)是均載。
精密行星齒輪減速器在伺服系統(tǒng)中的運用日趨廣泛,精度、穩(wěn)定性和靈敏度是伺服系統(tǒng)的三大重要性能指標,而閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈敏度很大程度上取決于齒輪裝置的回差能否控制在要求的范圍內(nèi)。隨著工業(yè)機器人、數(shù)控設(shè)備、軍工設(shè)備、航空航天等提出了苛刻的要求。[14]
適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品開發(fā),關(guān)鍵工藝技術(shù)的創(chuàng)新競爭以及員工技術(shù)素質(zhì)與創(chuàng)新精神,是21世紀企業(yè)競爭的焦點。在21世紀成套機械裝備中,齒輪仍然是機械傳動的基本部件。由于計算機技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,使得機械加工精度、加工效率大為提高,從而推動機械傳動產(chǎn)品多樣化,整機配套的模塊化、標準化,以及造型設(shè)計藝術(shù)化,使產(chǎn)品更加精致、美觀。?
CNC機床和工藝技術(shù)的發(fā)展,推動了機械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計中的電子控制、液壓傳動,齒輪、帶鏈的混合傳動,將成為變速箱設(shè)計中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設(shè)計中的學(xué)科交叉,將成為新型傳動產(chǎn)品的重要趨勢。?
總之,當今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高、二低、二化方面發(fā)展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率;二低即低噪聲、低成本;二化即標準化、多樣化。減速器和齒輪的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展,在一定程度上標志著一個國家的工業(yè)水平。因此,開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景。[15]
4 結(jié)論
隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展,國內(nèi)的裝備制造業(yè)也取得了長足的進步,與之緊密相關(guān)的齒輪傳動領(lǐng)域的研究也取得了很大的進展,對行星齒輪機構(gòu)的研究是齒輪領(lǐng)域的一個重要研究方向。
近幾十年來,計算機技術(shù)、信息技術(shù)在機械制造中的廣泛應(yīng)用,改變了制造業(yè)的傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式。一些先進的齒輪生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采用精益生產(chǎn)、敏捷制造、智能制造等先進技術(shù)。形成了高精度、高效率的智能化齒輪生產(chǎn)線和計算機網(wǎng)絡(luò)化管理。?
隨著我國工業(yè)的發(fā)展,行星齒輪機構(gòu)的應(yīng)用范圍將不斷擴大,因此,合理的解決行星齒輪機構(gòu)現(xiàn)階段存在的相關(guān)問題會對我國的發(fā)展起到重大的作用。[16]
參考文獻
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畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
2.開題報告:一、課題的目的與意義;二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望;三、課題主要內(nèi)容和要求;四、研究方法、步驟和措施
開 題 報 告
一、課題的目的與意義
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,機械化和自動化水平的不斷提高,各工業(yè)部門需要大量減速器,并要求減速器的體積小、重量輕、傳動比大、效率高、承載能力大、運轉(zhuǎn)可靠以及壽命長等。減速器的種類雖然很多,但普通的圓柱齒輪減速器的體積大,結(jié)構(gòu)笨重;普通的蝸輪減速器在大傳動比時,效率較低;擺線針輪雖能滿足以上提出的要求,但其成本高,需要用專用設(shè)備制造;而行星齒輪減速器不但能基本滿足以上提出的要求,并可用通用刀具在插齒機上加工,因而成本較低。
本課題需要學(xué)生在閱讀大量文獻資料的基礎(chǔ)上,運用在校學(xué)習(xí)的圖學(xué),力學(xué),材料
學(xué),機械學(xué)及計算機等相關(guān)知識,結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)和工藝實習(xí)等實踐教學(xué),掌握由原理方案的設(shè)想,轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的的設(shè)計思路及設(shè)計方法。在常規(guī)減速器的基礎(chǔ)上,需要了解一系列特殊的減速器。機械畢業(yè)設(shè)計是機械工程類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),是使學(xué)生綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力,拓寬和深化學(xué)生的知識。培養(yǎng)了自己調(diào)查研究,熟悉有關(guān)技術(shù)政策,運用國家標準、規(guī)范、手冊、圖冊等工具書,進行設(shè)計計算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件的獨立工作能力。培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想,設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維,掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。培養(yǎng)了自己進行綜合分析和提高解決實際問題的能力,從而達到鞏固、擴大、深化所學(xué)知識的目的。培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設(shè)計計算,數(shù)據(jù)處理,編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。培養(yǎng)學(xué)生進行調(diào)查研究,面向?qū)嶋H,面向生產(chǎn),向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度,工作作風(fēng)和工作方法。
二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望
我國是發(fā)明齒輪和應(yīng)用齒輪傳動最早的國家。特別是在行星差動傳動方面,我國早在南北朝時代,祖沖之發(fā)明了具有錐齒輪行星差動傳動的指南車。因此,我國行星差動傳動的應(yīng)用比歐美各國早了1300多年。
隨著國家對機械制造業(yè)的重視,重大裝備國產(chǎn)化進程的加快以及城市化改造進程的加快,減速機行業(yè)仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢,尤其是齒輪減速機的增長將會大幅度提高,這與進口設(shè)備大多配套采用齒輪減速機有關(guān)。因此,業(yè)內(nèi)專家希望企業(yè)抓緊開發(fā)制造齒輪減速機,尤其是大、中、小功率硬齒面減速機,以滿足市場的需求。
目前,國內(nèi)外動力齒輪傳動正沿著小型化、高速化、標準化、小振動、低噪聲的方向發(fā)展。行星齒輪傳動的發(fā)展和少齒差零齒差內(nèi)齒輪副的應(yīng)用,是當代齒輪的一大特征,是齒輪傳動小型化的一個典型的標志。行星傳動把傳統(tǒng)的定軸傳動改為動軸傳動,采用了功率分流并合理應(yīng)用內(nèi)嚙合及均載裝置,具有重量輕,體積小,承載高等優(yōu)點,因此,行星傳動技術(shù)的應(yīng)用日漸廣泛。少齒差行星齒輪傳動是行星傳動中的一種,它由一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副,內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小,故簡稱為少齒差傳動。
現(xiàn)有的各類減速器多存在著消耗材料和能源較多的問題,對于大傳動比的減速器,該問題更為突出。而行星齒輪減速器具有獨特的優(yōu)點。由于減速裝置在各部門中使用廣泛,因此,人們都十分重視研究就這個基礎(chǔ)部件。不論在減小體積,減輕重量,提高效率,改善工藝,延長壽命和提高承載力以及降低成本等等方面有所改進的話,都會促進資源的節(jié)省和優(yōu)化配置??梢灶A(yù)見,行星齒輪減速器在國內(nèi)的運用前景時廣大的。
三、課題主要內(nèi)容和要求
行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動比較,具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點,這些已被我國越來越多的機械工程技術(shù)人員所了解和重視。行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動,運動的合成和分解,以及其特殊的應(yīng)用中;這些功用對于現(xiàn)代機械傳動發(fā)展有著重要意義。因此,行星齒輪傳動在起重運輸、工程機械、冶金礦山、石油化工、建筑機械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器、和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。?
1、設(shè)計條件:?
圓錐齒輪轉(zhuǎn)動與NGW串聯(lián),臥式軸向部分機體。大修期限為1年,每年工作300日,每日工作24小時。?
2、原始數(shù)據(jù):?
公稱傳動:ip=5.4,
輸入轉(zhuǎn)速:n=640r/min,
輸入功率:P=1140W,
行星輪個數(shù):nw=3,
內(nèi)齒圈齒數(shù):zb=88。?
四、研究方法、步驟和措施
1、查閱資料,翻譯英文資料
查找設(shè)計所需的資料,資料的內(nèi)容要有深度,要具有參考意義。
2、熟練掌握設(shè)計所需的內(nèi)容
復(fù)習(xí)以前所學(xué)設(shè)計有關(guān)的專業(yè)知識,并熟練的運用到設(shè)計中去。設(shè)計運用UG軟件繪制二極行星齒輪減速器所有零件的三維模型圖,經(jīng)過AUTOCAD形成正式二維工程圖,并在仿真軟件系統(tǒng)UG中完成二極行星齒輪減速器關(guān)鍵零件的運動學(xué)、動力學(xué)、有限元分析和模態(tài)分析。
3、設(shè)計內(nèi)容
(1)減速器行星輪設(shè)計;
(2)傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計;
(3)行星齒輪的傳動設(shè)計;
(4)行星齒輪架與輸出軸間齒輪傳動的設(shè)計;
(5)行星輪系減速器齒輪輸入輸出設(shè)計。
4、具體設(shè)計步驟
(1)根據(jù)原始數(shù)據(jù),計算出相關(guān)的其他數(shù)據(jù);
(2)利用CAD畫出零件圖和裝配圖得到初始結(jié)構(gòu);
(3)將初始結(jié)構(gòu)分成若干子結(jié)構(gòu),利用UG對子結(jié)構(gòu)三維建模;
(4)對子結(jié)構(gòu)進行裝配,整裝成組裝圖;
(5)進入運動仿真系統(tǒng),先確定連桿;再確定運動副;接著設(shè)置動力源;最后設(shè)置仿真所需的步數(shù)、時間等參數(shù);
(6)對運動仿真進行運動可靠性與干涉分析;
(7)讀取結(jié)果,并對仿真結(jié)果進行可視化處理,根據(jù)仿真結(jié)果提出合理改進意見;
(8)改進后重新建模并進行分析;
(9)整理仿真分析所得數(shù)據(jù),得出結(jié)論,為優(yōu)化提供參考。
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見:
1.對“文獻綜述”的評語:
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(論文)結(jié)果的預(yù)測:
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編號:16300011
類型:共享資源
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格式:ZIP
上傳時間:2020-09-25
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- 關(guān) 鍵 詞:
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含9張CAD圖紙和說明書
行星
齒輪
減速器
設(shè)計
cad
圖紙
以及
說明書
仿單
- 資源描述:
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行星齒輪減速器的設(shè)計【含9張CAD圖紙和說明書】,含9張CAD圖紙和說明書,行星,齒輪,減速器,設(shè)計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單
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