少齒差行星齒輪減速器計算說明書一

1、word格式整理版設(shè)計計算說明書在少齒差內(nèi)嚙合傳動中，由于內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差少，在切削和裝配時 會產(chǎn)生種種干涉，以致造成產(chǎn)品的報廢。因此，在設(shè)計減速器內(nèi)齒輪副參數(shù)的時 候，需要對一些參數(shù)進(jìn)行合理的限制，以保證內(nèi)嚙合傳動的強(qiáng)度和正確的嚙合。 同時要對一些主要零件進(jìn)行強(qiáng)度校核計算。2.1減速器結(jié)構(gòu)型式的確定選用臥式電機(jī)直接驅(qū)動，因傳動比i總=153.53，傳動i = 153.53100時，少 齒差行星齒輪減速器有兩種設(shè)計方案可供選擇。第一種是采用二級或多級的N型少齒差行星齒輪減速器；第二種是采用內(nèi)齒輪輸出的NN型少齒差行星齒輪減速器。圖2-1為典型二級N型少齒差齒輪減速器的傳動原理簡圖，傳動原

2、理如下：當(dāng)電動機(jī)帶動偏心軸H轉(zhuǎn)動時，由于內(nèi)齒輪K與機(jī)殼固定不動，迫使行星齒 輪繞內(nèi)齒輪做行星運動；又由于行星輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很少， 所以行星輪繞偏 心軸的中心所做的運動為反向低速運動。利用輸出機(jī)構(gòu)V將行星輪的自轉(zhuǎn)運動傳遞給輸出軸，達(dá)到減速目的。減速后的動力通過輸出軸傳遞給中心輪1而行星輪2繞中心輪1和3做行星反向低速運動，從而達(dá)到第二次減速。此類減速器的優(yōu)點是：2K-H(負(fù)號機(jī)構(gòu))這種傳動機(jī)構(gòu)制造方便、軸向尺寸小， K-H-V型的機(jī)構(gòu)效率較高，承載能力大，兩者串聯(lián)可實現(xiàn)大的傳動比。缺點是：因轉(zhuǎn)速很高，行星輪將產(chǎn)生很大的離心力作用于軸承上，此機(jī)構(gòu)設(shè)計計算復(fù)雜，銷孔精度要求高，制造成本高，轉(zhuǎn)臂軸

3、承載荷大。圖1-3為典型的內(nèi)齒輪輸出的NN型少齒差行星齒輪減速器，這種結(jié)構(gòu)的減 速器優(yōu)點是：內(nèi)齒輪輸出的N型少齒差行星減速器的結(jié)構(gòu)簡單，用齒輪傳力，無 需加工精度較高的傳輸機(jī)構(gòu)；零件少，容易制造，成本低于上種型式；可實現(xiàn)很 大或極大的傳動比。缺點是：傳動比越大則效率也越低，為了減少振動需添加配重?；诮?jīng)濟(jì)性方面因素考慮，采用第二種方案作為本次課題的設(shè)計方案。2.2確定齒數(shù)差和齒輪的齒數(shù)由漸開線少齒差行星傳動表 4-17可知，如齒數(shù)差增大，減速器的徑向 尺寸雖增大一些，但轉(zhuǎn)臂軸承上的載荷可降低很多；并且由于齒輪直徑的增大， 從而可使軸承的壽命得到顯著提高； 此外，對減速器的效率、散熱條件等也有了

4、 一定的改善。因減速器傳遞的功率不大，決定采用三齒差。齒數(shù)差:Zd = Z2_Zi=Z4_Z3 = 3乙,Z3分別為雙聯(lián)行星齒輪的齒數(shù)；Z2, Z4分別為內(nèi)齒輪的齒數(shù)。錯齒差：乙-Zi -Z3 ，取乙=310,在這取值為5；可按機(jī)械設(shè) 計手冊：單行本.第1114篇,機(jī)械傳動公式(13-6-2 )計算，即Z2 =2 Zd +Zc +J(Zd +Zc)2 4ZdZc(1i總)=丄 3 5 (3 5)2 -4 3 5 (1 -153.53)2 = 51.999圓整得Z2=52通過乙可計算其余的齒數(shù)分別為：Z1 =49, Z3 =44, 乙=47。由機(jī)械設(shè)計手冊：單行本.第1114篇,機(jī)械傳動第13-

5、436頁傳動比 公式驗算，即Z1Z4(ZZd(ZZc)ZdZcZ1Z4 - Z2Z3i總=把計算的數(shù)據(jù)代入上式進(jìn)行驗算得49 47詁、=153.53333349 47 52 44與要求的總傳動比相近。所以本減速器的齒輪齒數(shù)為:乙=49,Z2=52,Z3 = 44,Z4 =472.3模數(shù)的確定和內(nèi)齒輪副的幾何計算2.3.1變位系數(shù)的選擇和齒頂高系數(shù)的確定由漸開線少齒差行星傳動表 4-16初選嚙合角=30。參照漸開線 少齒差行星傳動表 VI-3選外齒輪變位系數(shù)分別為x1=1.0, x3=1.0，內(nèi)齒輪變 位系數(shù)分別為x2 =1.163, x =1.158。壓力角 -20齒頂高系數(shù)ha* =0.75

6、2.3.2確定模數(shù)(1) .輸出軸轉(zhuǎn)數(shù)n4 二5009.77rad/min153.53(2) .行星輪相對轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)速nHn3 = n3 - nH =色(9.77 -1500) =-1591.84r/minZ3(3) .根據(jù)漸開線少齒差行星傳動式(8-17)行星輪上的轉(zhuǎn)矩公式= T3 二 9550 PZ3b帀乙設(shè)輸入軸上滾動軸承的效率B =0.995,貝U0 75 疋 44=丁3 = 9550 0.9951500 47 = 682.886 N.m(4) .選擇齒輪材料確定許用齒根彎曲應(yīng)力行星輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，HV二232235,由漸開線少齒差行星傳動圖8-18中查得齒輪的平均彎曲極限應(yīng)力

7、Fm1=220 MPa。內(nèi)齒輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，HV= 232235，由漸開線少齒差行星傳動圖8-18中查得齒輪的平均彎曲極限應(yīng)力 Fm2 =220 MPa。初步計算時，取模數(shù)m 3-d Z| ；.fP2682886 1.78 1 1.120.2 52220=2.33mm增大齒輪的模數(shù)，此方法使行星輪的直徑增大，因此可以選用較大尺寸的軸 承，并使轉(zhuǎn)臂軸承上的載荷減小，因此能使轉(zhuǎn)臂軸承的壽命提高。 根據(jù)上面的計 算，采用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3mm。計算圓周速度和驗算動載系數(shù)等圓周速度 v為兀m乙n4 -nHv=60 000=11.47m/s由漸開線少齒差行星傳動圖8-15中查得Kv =1.106，與試

8、算中采用的值相接近，又因模數(shù)m=3mm 1Z4 -Z3)ta+Z3 tan J -Z4 tan J_ 1a34 :2兀1 (3 0.57595544 0.565514 _47 0.411183)2-：=1.15942 1符合要求。(11).驗算齒廓重疊干涉2ra12ra22ra3= Qda1)22二(知2)2= gda3)2-(1 da4)221 22=(157.5)6201.56mm221 22=(158.2602) 6261.57mm221 2 2=(142.5)= 5076.56mm21 2 2=(143.2602)= 5130.87mm222 2= 4.88 = 23.81mm2a r

9、a1-4.88 157.5= 768.6mm22ara2=4.88 158.2602 二 722.31mm22a ra3= 4.88 142.5 = 695.4mm22a ra4 二 4.88 143.2602 二 699.11mm2COS j 二2ra22 2-ra1 - 6261.57 一6201.56 一23.81 二 0.04709922a rai768.6= 1.52368 弧度COS22ra2-唁2 aI2a ra226261.57 -6201.56 23.81772.31二 0.108532= 1.46205 弧度COS 32 _-ra3 -a 5130.87 -5076.56-

10、23.8122a ra3695.4二 0.0438596=1.52692 弧度COS 4r a4-ra32 a25130.87 -5076.56 23.81= 0.1117422a ra4699.11-1.45882 弧度Gs12 =Zj(inv： a1 J (Z2-ZJinv.- -Z2(inv： a2 、2)=49 (0.0466701.52368)3 0.053403 - 52 (0.020453 1.46205)=0.017203 0符合要求。IGs34 =Z3(i nvc(a3+63)+(Z4 Z3)i nvo( Z4(i nVGa4+4)=44 (0.0508161.52692)3

11、 0.053403 -47 (0.0210741.45882)=0.0255750 符合要求。(12).插齒刀具的選擇外齒輪可用滾刀加工，也可采用插齒刀加工，用插齒刀加工時需對插齒刀進(jìn) 行選擇，現(xiàn)設(shè)內(nèi)、外齒輪采用同一把插齒刀加工，根據(jù)漸開線少齒差行星傳動 表4-11選用插齒刀的參數(shù)為：齒數(shù)Z 0=25模數(shù) m =3.0 mm齒頂系數(shù) ha0*=1.3O最大齒頂圓直徑da0max = 83.802mm最大變位系數(shù) x01 max = 0.167并取舊刀的最小變位系數(shù)x01min =-0.263然后利用漸開線少齒差行星傳動第四章中的圖表，對選用的插齒刀進(jìn)行 以下驗算：a.由表4-3可知，外齒輪不會

12、發(fā)生根切。b.c.由表4-4可知，外齒輪不會發(fā)生頂切。 用圖4-9檢查可知，插齒刀刃磨到X01mind.=-0.263時不會發(fā)生根切。根據(jù)表4-19第27項驗算外齒輪齒頂與內(nèi)齒輪齒根的徑向間隙系數(shù)C；和C34當(dāng)I X2 -X1 |為最大時, 變位系C12和C34最?。凰栽诒驹O(shè)計中，按插齒刀的最小數(shù)x1min =-0.263進(jìn)行驗算。02 二2xXo1min ta inv： Z221163263 tan20。inv20。52-25= 0.053350cos： 02 = 0.866635m z2 -cos：a02l2cosot 023 27 cos202cosj 02=43.914mmI 2 h

13、a0 X0min= (12.5+1.30-0.263)3二 40.611mmrf 2 = a02 ra02=43.914+40.611=84.525 mm* 1 ,C12(rf 2 一 ra1 一 a )二丄 84.525 _ 78.75 _ 4.883= 0.298 0.25同理inv： 042；沐+呎皿屈cos： 04= 0.85418669a04=36.303mmra04二 40.611mmrf4二 76.914mmC34=1 (76.914 -71.25 -4.88)3=0.2613 0.25外齒輪1的齒根圓直徑in v j012(x1 “兒葉血乙Z12( .167)tan20inv2

14、04925=0.0263838cos 01-0.9135336word格式整理版m(Z1 Z01)cos：a012 cosot 01 _ 3 x (49 + 25) cos20 ：12 cosj01_ 114.178 mm*da01 =m(Z1 2ha02x01)_ 3(25 2.60.334)_ 83.802 mm1d f 1 二 2a1 - d a01 _ 144.544 mm同理可求得d f 3 _ 129.534 mm所以齒輪的齒根圓直徑結(jié)果如下df! = 144.544mmd f 2 = 169.050 mmd f 3 = 129.534 mmd f 4 = 153.828 mm2.

15、3.4轉(zhuǎn)臂軸承的選擇轉(zhuǎn)臂軸承是少齒差行星齒輪減速器中的一個薄弱環(huán)節(jié)，其原因是：a. 作用在行星輪上的力完全由它承受，而轉(zhuǎn)臂軸承又裝在輸入軸上，轉(zhuǎn)速很高，因此轉(zhuǎn)臂軸承處于高速重載下工作，減速器所能傳遞的功率往往受到轉(zhuǎn)臂軸 承上工作能力的限制；b. 由于少齒差行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)臂軸承的尺寸受到一定的限 制。下面進(jìn)行轉(zhuǎn)臂軸承的選取和其壽命的計算：(1) . 暫取齒輪寬度 b= dd0.2 147 二 29.4mm 30mm根據(jù)行星齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸，可盡量選擇直徑大的軸承以提高其使用壽命。(2) .計算轉(zhuǎn)臂軸承上的動載荷C計作用在行星齒輪1分度圓上的圓周力Ft1和徑向力Fr1分別為Ft12T1

16、d12 682.886= 9291NFri = Ft1 tant=3382N作用在行星齒輪3分度圓上的圓周力Ft3和徑向力Fr3分別為Ft32T3d3學(xué)習(xí)參考2 682.886-132= 10347NFw 二 Ft3 tan:=3766N所以在軸承上受到的最大載荷FB = F t3F r3=11011N當(dāng)量動載荷F =FBfd，根據(jù)資料得fd =1.1，則F 二 Fb fd=11011 1.1=12112.1 N轉(zhuǎn)臂軸承所受的動載荷C計,根據(jù)漸開線少齒差行星傳動中式8-47計算, 并暫取軸承壽命Lh = 10000小時，采用滾子軸承，則5 = F1 60 1591.84 100003=94.8

17、9 KN(3) .選擇軸承型號根據(jù)資料機(jī)械設(shè)計手冊，選用單列圓柱滾子軸承 N2212E其主要參數(shù)為:額定動載荷C=122X 103 N軸承外徑D= 110mm軸承內(nèi)徑d=60mm軸承寬度B= 28mm(4) .驗算所選軸承的壽命轉(zhuǎn)臂軸承上承受的作用力的簡圖如下F-bi日斗門-11r11Ih1圖2-214011*11CL:LF3F vsF vi圖2-3根據(jù)圖2-2求轉(zhuǎn)臂軸承在水平上的作用力，由力矩平衡條件，、Mh3 =0,得 FH1 42 - Ft1 41 Ft3 仁 0所以F H1Fti 41 - 氐 1 _ 9291 41 -1034742一42= 8823N作用在水平面上力的平衡條件，7

18、Fh = 0,得FH1 _Ft1 Ft3 - FH3 = 0所以FH3 二 Ft3 -Ft1 FH1 =10347-9291 8823 = 9879N根據(jù)圖2-3求轉(zhuǎn)臂軸承在垂直平面上的作用力，由力矩平衡條件, M V3 = 0，得 Fv1 42 - Fr1 41 - Fr3 1=0所以Fr1 41 Fr3 1 _ 3382 4137664242作用在垂直平面上的平衡條件，v Fv =0，得FV1 - Fr1 - Fr3FV3所以FV3 二 Fr1 - Fr3 - FV1 = 3382 3766 - 3391 二 3757N作用在轉(zhuǎn)臂軸承1上的合力F1為F , Fh/ Fv/ 二-88232 33912 =9452N作用在轉(zhuǎn)臂軸承2上的合力F2為F2 二.FH22 FV22 八.9879237572 0569N兩轉(zhuǎn)臂軸承的型號相同均為