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信息检索与利用综合实验报告题目齿轮减速器及设计系年级机械工程 2009 专业机电一体化姓名学号指导教师陈英完成日期 2010-04-00一、选题意义减速器需求量大、产品更新换代快。
为了数控加工、结构展示和应力及运动分析等的需要，通过对国内外文献的检索，以了解对减速器的优化设计思路，从而达到能提高齿轮减速器的优化设计效率，并能够应用到工程实际中去。
二、检索数据库1.中国期刊全文数据库(CEKI)2.中文科技期刊数据库3.国家科技图书文献中心.cn4.万方数据.cn5. 中国专利数据库.cn/sipo2008/6. IEEE/IET Electronic Library（IEL）7.欧洲专利数据库三、编制检索策略1．选关键词齿轮—gear减速器—reducer齿轮减速器—Gear Reducer设计—design2、编制检索式检索式1：[齿轮AND减速器AND设计]/主题检索式2：[齿轮AND减速器AND设计]/篇名检索式3：[齿轮减速器AND设计]/篇名/核心期刊检索式4：齿轮AND减速器检索式5：Gear Reducer AND design*检索式6：Gear Reducer四、检索结果1.国内文献(10-20篇，要求对文献进行整理)[1]基于Inventor齿轮减速器零部件的装配关联设计王小玲;, 煤矿机械, 2009,(12),210-212减速器需求量大、产品更新换代快。
为了数控加工、结构展示和应力及运动分析等的需要,必须对减速器进行三维建模设计。
根据齿轮减速器的装配连接结构特点,采用AutodeskInventor的基于装配的关联设计功能,能比较方便快捷地生成齿轮减速器中的有关零部件,从而能提高齿轮减速器三维建模的设计效率。
[2]基于遗传算法的齿轮减速器优化设计吴婷;张礼兵;黄磊;, 煤矿机械,2009,(12), 9-11对两级齿轮减速器优化设计进行了分析,建立了其优化设计的数学模型,确定了优化设计的约束条件,采用遗传算法对两级齿轮减速器进行优化设计,并通过实例说明,采用遗传算法对减速器进行优化,可以得到更加优化的设计结果。
NGW行星齿轮减速器的设计首先，我们需要确定NGW行星齿轮减速器的传动比。
传动比是指输入轴转速与输出轴转速之间的比值，通常由齿轮的齿数比确定。
在确定传动比时，需要考虑到被传动装置的工作条件和要求，以及NGW行星齿轮减速器的结构特点和制造工艺。
一般而言，NGW行星齿轮减速器的传动比可以根据工作条件和设计要求进行选择。
接下来，我们需要进行NGW行星齿轮减速器的齿轮参数设计。
齿轮的参数设计包括齿轮的模数、齿数、齿轮啮合角等。
模数决定了齿轮的尺寸和齿面接触强度，一般通过强度计算来确定。
齿数决定了齿轮的传动比，并且齿数的选择还需要满足齿轮传动的平滑性要求。
齿轮啮合角则决定了齿轮的啮合性能和传动效率，一般通过减速器的运动试验来确定。
在设计NGW行星齿轮减速器时，还需要考虑到齿轮的材料选择和热处理工艺。
齿轮的材料应具有良好的力学性能和疲劳强度，一般选择高强度合金钢或工程塑料。
齿轮的热处理工艺包括淬火和回火等，可以提高齿轮的强度和硬度，延长使用寿命。
此外，NGW行星齿轮减速器还需要进行结构设计和强度计算。
结构设计包括减速器的内部组成部分、外部壳体和密封装置等。
强度计算主要包括齿轮的强度计算和轴的强度计算等，以确保减速器在工作过程中能够承受所需的工作载荷和传动力矩。
最后，需要进行NGW行星齿轮减速器的动力学分析和传动效率计算。
动力学分析可以通过数值模拟或实验来进行，以研究减速器在工作过程中的振动和噪声情况。
传动效率计算可以通过减速器的理论计算和实际测试来进行，以评估减速器的传动效率和能量损耗情况。
综上所述，NGW行星齿轮减速器的设计涉及传动比的选择、齿轮参数设计、材料选择、热处理工艺、结构设计、强度计算、动力学分析和传动效率计算等多个方面。
通过合理的设计和优化，可以实现减速器的高精度、高扭矩传动，并满足各种机械设备的要求。
行星齿轮减速器的设计一、传动比计算行星齿轮减速器的传动比是根据其结构和工作原理来计算的。
首先，需要确定减速器的级数和各级齿轮的齿数、模数、螺旋角等参数。
然后，根据这些参数和相关公式计算出减速器的传动比。
二、齿轮设计齿轮设计是行星齿轮减速器设计的核心环节，包括齿轮类型选择、齿轮精度确定、齿轮材料和热处理选择、齿轮强度计算等。
此外，还需要根据减速器的工作环境和工况条件，对齿轮进行优化设计，以提高其承载能力和使用寿命。
三、轴承选择轴承是行星齿轮减速器中非常重要的部件，其选择应根据载荷的大小、方向和转速等因素来确定。
对于行星齿轮减速器，常用的轴承类型包括球轴承和滚子轴承。
在选择轴承时，应考虑其尺寸、载荷容量、极限转速和极限寿命等参数。
四、箱体结构设计箱体是行星齿轮减速器的支撑和固定部件，其结构设计应考虑减速器的安装方式和整体布局。
同时，箱体结构应具有良好的刚度和强度，能够承受较大的动载荷和静载荷。
此外，箱体结构还应具有良好的散热性能和密封性能。
五、润滑与散热设计润滑与散热是行星齿轮减速器正常运行的必要条件。
润滑设计主要是确定润滑油或润滑脂的类型、添加量和润滑方式。
散热设计主要是通过合理的散热结构和散热面积来降低减速器的温度。
六、热负荷与疲劳强度校核热负荷与疲劳强度校核是行星齿轮减速器设计的重要环节，主要目的是确保减速器在正常工作时不会因过热或疲劳而损坏。
通过热负荷与疲劳强度校核，可以确定减速器的安全系数和使用寿命。
七、强度与刚度计算强度与刚度计算是行星齿轮减速器设计的关键环节，主要目的是确保减速器在工作过程中具有良好的稳定性和可靠性。
通过强度与刚度计算，可以确定减速器的各部件尺寸和材料类型，以满足工作需求。
八、优化与改进在完成初步设计后，还需要对行星齿轮减速器进行优化和改进。
这包括对各部件的优化设计、对整体结构的改进等。
通过优化与改进，可以提高减速器的性能、降低制造成本和提高生产效率。
NGW型行星齿轮传动及优化设计所在学院机械与电气工程学院专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号指导老师年月日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《NGW型行星齿轮传动系统的优化设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。
承诺人（签名）：年月日摘要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。
本设计的基本思想是以两级外啮合接触强度相等为原则分配传动比，而构造是以高速级传动比为设计变量的目标函数，采用黄金分割法得到合理的传动比分配。
然后采用离散变量的组合型法分别进行单级传动的优化设计。
关键词：渐开线齿轮，离散变量，齿轮传动，优化设计AbstractInvolute planetary gear reducer is a kind of at least one gear around the axis of the geometry of the fixed position for circular motion of gear transmission, the transmission usually use internal meshing and use more several planet round and load, in order to make power diversion. Involute planetary gear transmission has the following advantages: transmission range, compact structure, small volume and quality, and generally high efficiency, low noise and stable operation, etc, so are widely used in lifting, metallurgy, construction machinery, transportation, aviation, machine tools, electric machinery and defense industry and other sectors for slowing down, variable speed or growth gear transmission devicePlanetary gear transmission mechanism NGW modeled drive principle: when the shaft from motor driver, drive the sun turn rebirth, then drive the planet wheel rotation, with the inner circle teeth fixed, then drive planet shelf as the output motion, the planet round in the planet shelf is rotation and the revolution, to the same structure of the second and third or multi-stage transmission. NGW modeled planetary gear transmission main institutions by the sun, planets wheel, inner wheel gear circle and of planet shelf, with basic component named, also called ZK-H planetary gear transmission mechanism.The basic idea of this design is based on the two levels of meshing contact strength for principle equal distribution ratio, and structure is based on the level as the design variables transmission ratio, the objective function of the separation of gold get reasonable distribution of transmission ratio. And then the discrete variable combination method, single stage of transmission of optimization design.Key Words:Involute gear, discrete variables, gear transmission, optimization design目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 行星齿轮传动的特点及国内外研究现状 (1)1.2.1行星齿轮传动的特点及应用 (1)1.2.2 国内外的研究状况及其发展方向 (3)1.3 本文的主要内容 (4)第2章NGW齿轮结构分析 (5)2.1NGW齿轮渐开线齿廓曲线方程 (5)2.2齿根过渡曲线方程 (7)2.3 行星轮系中各轮齿数的确定 (8)第3章NGW型行星齿轮传动优化设计 (11)3.1双极NGW行星减速器传动比分配 (11)3.2优化设计分析 (13)3.2.1 建立齿轮优化设计模型 (14)3.2.2 选取目标函数 (14)3.2.3 确定设计变量 (15)3.2.4 约束条件的建立 (15)3.2.5 优化设计分析 (16)3.3建立、运行优化任务 (17)3.4分析优化结果和更新模型参数 (17)第4章NGW型行星传动机构主要零部件设计 (18)4.1行星轮轴、轴承、行星轮内孔设计 (18)4.2浮动机构齿轮联轴器的设计与校核 (18)4.2.1齿轮联轴器的特点 (18)4.2.2齿轮联轴器基本参数的确定 (19)4.2.3齿轮联轴器的强度校核 (19)4.2.4齿轮联轴器的几何计算 (19)总结与展望 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)第1章绪论第1章绪论1.1 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。
3.1单行星排耦合系统根据上述设计要求可知，该行星齿轮减速器传递功率高、传动比较大、工作环境恶劣等特点。
故采用双级行星齿轮传动。
2X-A 型结构简单，制造方便，适用于任何工况下的大小功率的传动。
选用由两个2X-A 型行星齿轮传动串联而成的双级行星齿轮减速器较为合理，名义传动比可分为17.1p i =,25p i =进行传动。
传动简图如图1所示：图13.2 配齿计算根据2X-A 型行星齿轮传动比pi的值和按其配齿计算公式，可得第一级传动的内齿轮1b ,行星齿轮1c 的齿数。
现考虑到该行星齿轮传动的外廓尺寸，故选取第一级中心齿轮1a 数为17和行星齿轮数为3p n =。
根据内齿轮()1111b a p iz z=-()17.1117103.7103b z =-=≈对内齿轮齿数进行圆整后，此时实际的P 值与给定的P 值稍有变化，但是必须控制在其传动比误差范围内。
实际传动比为i ＝1＋11za zb ＝7．0588其传动比误差i ∆＝ip i ip-＝7.17.05887.1-＝5℅根据同心条件可求得行星齿轮c1的齿数为()111243c b a zz z =-=所求得的1ZC 适用于非变位或高度变位的行星齿轮传动。
再考虑到其安装条件为：112za zb +＝ C ＝40 ()整数第二级传动比2p i为5，选择中心齿轮数为23和行星齿轮数目为3，根据内齿轮zb1＝()111ip za -,1zb ＝()5123-＝92再考虑到其安装条件，选择1zb 的齿数为91根据同心条件可求得行星齿轮c1的齿数为1zc ＝﹙1zb －1za ﹚／2＝34实际传动比为 i ＝1＋11za zb ＝4.957 其传动比误差 i ∆＝ip i ip-＝8﹪3.3 初步计算齿轮的主要参数齿轮材料和热处理的选择：中心齿轮A1和中心齿轮A2，以及行星齿轮C1和C2均采用20CrMnTi,这种材料适合高速，中载、承受冲击和耐磨的齿轮及齿面较宽的齿轮,故且满足需要。
行星齿轮的优化设计优化设计就是用现代优化设计方法,对数学模型求解的不断分析和综合迭代过程。
因此,一个重要而关键的任务是建立正确的能反应实际情况的数学模型,并选择合适的优化方法求解。
在优化迭代过程中,首选对系统进行分析,因此要建立分析数学模型,分析之后进行优化。
图1为建立优化模型过程的具体化。
一、优化设计数学模型的建立1、 建立目标函数图2所示是行星齿轮减速器的运动简图。
行星齿轮传动的体积基本上决定了产品材料的消耗量,空间布置的难易,制造成本的大小,是一项重要的综合性目标。
在行星齿轮减速器中,太阳轮和全部行星轮的体积之和能影响和决定齿圈或整个机构的尺寸和体积,因此选择太阳轮a 与行星轮c 体积之和为优化目标函数,目标函数表达式为：f (x )=V =V 1+qV 2=π4(d 1+qd 1d 2)φd (1) d 1—齿轮a 的分度圆直径d 2—齿轮c 的分度圆直径φd —齿宽系数q —行星轮个数（1）行星齿轮减速器各轮齿数的关系必须满足传动比条件:i =1+zb z a (2) (2)同轴条件：不满意选定设计方案 明确问题,确定设计要求和优化范围 分析设计对象确定设计变量 选择和构造目标函数 确定系统边界 建立约束函数 选择合适的优化求解方法 对结果分析和评价结束数学模型的规范化量纲分析,尺度分析 满意图一z c =z b −z a 2 (3)将d 1=mz a ，d 2=mz c 带入公式（2）（3），经整理后得目标函数为：f (x )=0.19635x 1x 2x 3[4+(i −2)2q](3)设计变量 [x 1 x 2 x 3]=[z a b m]2、 约束条件(1)、齿面接触强度在齿面接触疲劳强度计算方面,只考虑外啮合副的接触强度条件作为设计约束,根据对圆柱齿轮轮齿接触强度的要求,得:d 1≫K d √T 1K A K p φd (σHP )21−μμ3式中:k d ———算式系数;T 1———啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩,N ·m 应是功率分流后的值;K A ———工况系数;K β———载荷分布系数;φd ———齿宽系数;σHP ———齿轮接触疲劳许用应力,(MPa);u ———外啮合副传动比。
行星齿轮减速器毕业设计行星齿轮减速器毕业设计在机械设计领域，减速器是一种常见而重要的机械传动装置。
它能够将高速旋转的输入轴通过齿轮的传动作用，使输出轴的转速降低，同时增加输出轴的扭矩。
而行星齿轮减速器作为一种常见的减速器类型，具有结构紧凑、传动效率高、承载能力强等优点，因此被广泛应用于各个领域。
一、行星齿轮减速器的工作原理行星齿轮减速器由太阳轮、行星轮、内啮合齿轮和外啮合齿轮等组成。
其中，太阳轮为输入轴，行星轮和内啮合齿轮为输出轴。
当输入轴旋转时，太阳轮通过内啮合齿轮的传动作用，驱动行星轮绕太阳轮旋转。
而行星轮与外啮合齿轮之间的啮合作用，则使得输出轴的转速降低，同时增加输出轴的扭矩。
二、行星齿轮减速器的设计要点1. 齿轮的材料选择：在行星齿轮减速器的设计中，齿轮的材料选择非常关键。
一般情况下，齿轮需要具有足够的强度和硬度，以承受高速旋转和大扭矩的作用。
常见的齿轮材料有合金钢、硬质合金等。
2. 齿轮的模数和齿数选择：行星齿轮减速器的传动比由齿轮的模数和齿数决定。
模数越大，齿轮的齿数越少，传动比就越大。
在设计过程中，需要根据实际需求来选择合适的模数和齿数，以满足减速器的性能要求。
3. 轴承的选用：行星齿轮减速器中的轴承起到支撑和定位的作用。
在设计中，需要选择合适的轴承类型和尺寸，以确保减速器的稳定运行和寿命。
4. 传动效率的计算：传动效率是衡量减速器性能的重要指标之一。
在设计过程中，需要根据齿轮的啮合条件、齿轮材料的摩擦系数等因素，来计算减速器的传动效率，以提高减速器的工作效率。
三、行星齿轮减速器的应用领域行星齿轮减速器由于其结构紧凑、传动效率高、承载能力强等优点，被广泛应用于各个领域。
其中，常见的应用包括机床、船舶、风力发电、汽车等。
例如，在机床领域，行星齿轮减速器常用于数控机床的主轴传动系统，以实现高精度的转速控制和扭矩输出。
四、行星齿轮减速器的改进方向尽管行星齿轮减速器具有许多优点，但在实际应用中仍存在一些问题，例如噪音大、寿命短等。
摘要行星齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立封闭传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的要求，行星齿轮传动与普通齿轮传动相比, 具有结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、传动比大等优点, 因此得到了广泛的应用。
但是在国内在研究生产行星齿轮减速器方面还存在一定局限，为了适应生产发展需要，本论文通过初步分析行星齿轮减速器的总体结构设计，为行星齿轮减速器的进一步研制和开发提供理论依据。
论文首先介绍了行星齿轮减速器的特点和要求，并对国内外行星齿轮减速器的发展现状和发展前景作了分析。
结合目前存在的行星齿轮传动原理以及生产上对行星齿轮减速器技术要求进行了初步分析，并通过设计和计算，完成了减速器的零件设计，整体设计，初步确定了行星齿轮减速器总体结构设计。
为行星齿轮减速器产品的开发和性。
能评价，实现行星齿轮减速器规模化生产提供了参考和理论依据。
关键词: 减速器行星齿轮优化设计Title Planetary gear-type speed reducerAbstractPlanetary gear reducer is the prime mover and an independent closed between gear to reduce speed and increase torque in order to meet the requirements of a variety of mechanical work, planetary gear transmission as compared with ordinary gear drive with compact structure, small size, light weight, high efficiency, the transmission ratio advantages, it has been widely used. However, in domestic production in the study of planetary gear reducer that there are still some limitations, in order to meet the development needs of production, a preliminary analysis of this thesis through the planetary gear reducer overall structural design, planetary gear reducer for further research and development and provide a theoretical basis.Paper introduces the characteristics of planetary gear reducer and demands at home and abroad and the development of planetary gear reducer and development prospects of the status quo analyzed. Combination of existing principles of planetary gear transmission and the production of planetary gear reducer on the technical requirements of a preliminary analysis, and through the design and calculation of the parts to complete the design of the reducer, the overall design, initially set the overall structure of planetary gear reducer design . Planetary gear reducer for product development and performance evaluation of planetary gear reducer to achieve large-scale production to provide a reference and theoretical basis.Keywords: Reducer planetary gear reducer planetary gear drive.目录摘要 (I)ABSTRACT........................................................... I I 绪论.. (1)1．1 齿轮传动的发展简介 (1)1．2 行星齿轮的发展及特点 (1)1．3 机械优化设计的发展概况 (4)1．4行星齿轮的设计任务 (5)2、行星轮系的设计 (6)2. 1 行星轮系类型的选择 (6)2.2 行星轮系各轮齿数的确定 (6)2.3 行星轮系的均载装置 (9)2.4 行星齿轮传动的受力分析及强度计算 (9)2.5 行星齿轮的传统设计 (12)3、行星齿轮减速器优化设计 (14)3.1 行星齿轮减速器的数学模型 (14)3.2 优化方法及原理 (16)3.3 行星齿轮的约束优化方法 (18)4、VISUAL BASIC程序简要说明 (23)4.1 变量和数组 (23)4.2 Visual Basic控制结构 (24)4.3优化程序的简要说明 (28)5、结果与分析 (29)结构计算 (30)致谢........................................... 错误！未定义书签。
