NN型渐开线少齿差行星传动齿轮副的设计
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关于少齿差行星齿轮传动设计的新思路
张晶
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2012(000)010
【摘要】渐开线少齿差行星齿轮是目前广泛应用的一种传动机构.由于人工计算其过程繁琐且误差较大,实际生产应用很不理想,因此本文针对其复杂的设计计算过程编写了一套程序.此程序采用牛顿迭代法作为基本数学原理,一改过去人工计算的复杂与繁琐,同时解决了以往存在的较大误差问题.此过程利用了MATlAB程序的自带模块,程序简明易用.对于不懂编程的人员也可迅速读懂程序,大大方便了工程人员的使用与操作.在程序生成参数后,采用辅助制造软件可以进行模拟制造.由于有效数字比较长,精度大幅提高,使得成品齿轮啮合明显好于以往,传动效率符合要求,有效降低了生产成本.经证实,该方法的确有效且高效解决以往生产中出现的问题.
【总页数】2页(P257-258)
【作者】张晶
【作者单位】天津机电职业技术学院,天津300131
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.4
【相关文献】
1.活齿少齿差行星齿轮传动的功率流分析 [J], 李明山;王永信
2.少齿差内齿行星齿轮传动的研究现状 [J], 张锁怀;张江峰;李磊
3.少齿差行星齿轮传动多齿弹性啮合效应的研究 [J], 朱超强;王家序;张林川;朱双盛
4.少齿差行星齿轮传动实际接触齿数及载荷分配的研究 [J], 朱才朝;黄健;唐倩
5.渐开线少齿差传动设计参数的选择 [J], 冯晓宁;李宗浩
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1 前言NGWN(III)型行星轮减速器设计1 前言随着现代化工业的发展,机械化和自动化水平不断地提高,各工业部门需要大量的减速器,并要求减速器的体积小、重量轻、传动比大、效率高、承载能力大、运转可靠和寿命长等。
而行星齿轮传动具有减速比大、传动效率高、结构小巧、承载能力强等优点,在许多情况下可代替二级、三级的普通齿轮减速器和涡轮减速器,因此行星轮减速器被广泛应用于各个方面。
行星传动不仅适用于高转速、大功率,而且在低速大转矩的传动装置上也已获得广泛的应用,所以目前行星传动技术已成为世界各国机械传动重点之一。
目前国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,在结构优化、传动性能,传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位,并出现一些新型的行星传动技术,如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。
行星轮减速装置经过一个多世纪的发展设计理论及制造技术有了很大的进步,而且与新技术革命的发展紧密结合。
当今世界行星轮减速装置总的发展趋势是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率、高的承载能力以及利用寿命长的目标发展,而且其重量更轻,噪声更低,效率更高,可靠性也更高。
目前世界各国由工业化信息化时代正在进入知识化时代,行星轮在设计上的研究也趋于完善,制造技术也不断改进。
行星齿轮传动类型很多,行星齿轮传动根据基本够件的组成情况可分为:2K—H、3K、及K—H—V三种。
若按各对齿轮的啮合方式,又可分为:NGW型、NN型、WW型、WGW 型、NGWN型和N型等。
我所研究的NGWN(III)行星齿轮属于3Z型行星齿轮传动的一种。
本文主要对NGWN(III)齿轮减速器设计方法进行了探讨,主要内容包括齿轮传动比的分配计算,主要零部件参数设计,标准零部件的选用,以及减速器中零件三维模型的设计。
NGWN(III)行星轮减速器的设计2 选题背景2.1 题目来源生产实际2.2 研究的目的与意义由于行星轮齿轮减速器具有质量小、体积小、传动比大以及效率高等优点,因此行星轮减速器被广泛应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、飞机、轮船等各个方面。
摘要对少齿差行星齿轮减速器国内外的发展现状、优缺点、结构型式和其传动原理进行了一定的阐述。
在设计过程当中,对内啮合传动产生的各种干涉进行了详细验算;从如何提高转臂轴承的寿命为出发点,来计算选择减速器齿轮的模数,进行少齿差内齿轮副的设计计算,最终合理设计减速器的整体结构。
关键词:少齿差行星传动;行星齿轮减速器;内齿轮副AbstractHaving expounded the planetary gear reducer of a few-tooth differenceabout its development of the status quo at home and abroad, the advantages and disadvantages, structural type and principle of its transmission. Among the process of designing, having checked detailedly about the interference which generated by internal mesh transmission. From how to improve the life of bearing arms to the starting point, choosing and calculating the modulus of the gear reducer for designing the internal gear pair of a few-tooth difference and the final overall structure of the reducer.Key words:Small tooth number difference planet transmission; Planetary gear reducer; Annular gear目 录摘要 ................................................................................................................................. Ⅰ ABSTRACT . (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 少齿差行星减速器的结构型式 (2)1.2.1 N 型少齿差行星减速器 (2)1.2.2 NN 型少齿差行星减速器 (3)1.3 国内外研究状况 (5)1.4 发展趋势 (6)1.5 本课题的意义与设计任务 (7)1.5.1 本课题的设计意义 (7)1.5.2 设计任务 .................................................................................................... 7 2 减速器结构型式的确定 .. (8)2.1 减速器结构型式的确定 ......................................................................................... 8 3 减速器的内齿和外齿轮参数的确定 .. (10)3.1齿轮齿数确定 (10)3.2主要零件的材质和齿轮精度 (10)3.3 啮合角、变位系数确定 (10)3.3.1 确定啮合角和外齿轮变位系数c x 及内齿轮变位系数b x (10)3.3.2 计算四个导数 (11)3.3.3 计算(1)(1),c bx x 及相应的'α .......................................................................... 12 4 几何尺寸计算及主要限制条件检查 .. (14)4.1 切削内齿轮插齿刀的选用 (14)4.1.1 径向切齿干涉 (14)4.1.2 插齿啮合角'0b α .........................................................................................15 4.2 切削内齿轮的其他限制条件检查 (15)4.2.1 展成顶切干涉 (15)4.2.2 齿顶必须式渐开线 (15)4.3 切削外齿轮的限制条件检查 (16)4.4 内齿轮其他限制条件检查 (16)4.4.1 渐开线干涉 (16)4.4.2 外齿轮齿顶与内齿轮啮合线过渡曲线干涉 (16)4.4.3 内齿轮齿顶与外齿轮齿根过渡曲线干涉 (16)4.4.4 顶隙检查 (17)5 强度计算 (19)5.1 转臂轴承寿命计算 (19)5.2 销轴受力 (19)5.3 销轴的弯曲应力 (19)6 轴的设计 (20)6.1 轴的材料选择 (20)6.2 轴的机构设计 (21)6.2.1 输入偏心轴的结构设计 (21)6.2.2 输出轴的机构设计 (22)6.3 强度计算 (23)6.3.1 输入轴上受力分析 (23)6.3.2 输入轴支反力分析 (23)6.3.3 轴的强度校核 (24)7 浮动盘式输出机构设计及强度计算 (26)7.1 机构形式 (26)7.2几何尺寸的确定 (26)7.3 销轴与浮动盘平面的接触应力 (26)8 效率计算 (27)8.1 啮合效率 (27)8.1.1 一对内啮合齿轮的效率 (27)8.1.2 行星结构的啮合效率 (27)8.2 输出机构的效率 (27)8.2.1 用浮动盘输出机构 (27)8.2.2 行星机构 (28)8.3 转臂轴承效率 (28)8.4 总效率 (28)9 箱体与附件的设计 (29)9.1 减速器箱体的基本知识简介 (29)9.2 减速器箱体材料和尺寸的确定 (31)9.3 减速器附件的设计 (31)9.3.1 配重的设计 (31)9.3.2减速器附件设计 (32)10 工作条件 (34)总结 (35)参考文献 (36)致谢 (37)1 绪论1.1 概述随着现代工业的高速发展,机械化和自动化水平的不断提高,各工业部门需要大量的减速器,并要求减速器体积小,重量轻,传动比范围大,效率高,承载能力大,运转可靠以及寿命长等。
少齿差行星齿轮传动原理1.1 少齿差行星齿轮传动原理少齿差行星齿轮传动是行星齿轮传动中的一种。
由一个外齿轮与一个内齿轮组成一对内啮合齿轮副(它采用的是渐开线齿形,内外齿轮的齿数相差很小,简称为少齿差传动。
一般所讲的少齿差行星齿轮传动是专指渐开线少齿差行星齿轮传动而言的。
渐开线少齿差行星齿轮传动以其适用于一切功率、速度范围和一切T 作条件,受到了世界各国的广泛关注(成为世界各国在机械传动方面的重点研究方向之一。
1.1 2少齿差传动1.2 行星齿轮传动是动轴齿轮传动的一种主要方式,其最基本的形式是2K—H 型(即两个中心轮 a,b和个转臂 H),如图 l所示,传动比为 iaH=1+Zh/Zn.它演变出两种典型的少齿差行星齿轮传动形式 (如图 2所示:K—H—V行星齿轮传动如图2(a)所示 (基本构件为中心轮 b、转臂H和构件V,当中心轮 b固定,转臂H主动,构件V从动时,传动比为iHg= - Zg/(Zb-Zg).。
把构件V 固定(转臂H主动,中心轮 b输出(如图2(b)所示,其传动比iHb=Zb/(Zb-Zg)。
为少齿差行星齿轮传动机构实质是一个由平面四连杆机构和内啮合齿轮副组成的齿轮连杆机构。
通过对不同构件作不同限制,可以设计出多种少齿差行星齿轮传动结构形式。
1.1.3 少齿差行星齿轮传动的特点少齿差行星齿轮传动具有以下优点:(I)加工方便、制造成本较低渐开线少齿差传动的特点是用普通的渐开线齿轮刀具和齿轮机床就可以加工齿轮,不需要特殊的刀具与专用设备,材料也可采用普通齿轮材料料。
(2)传动比范围大,单级传动比为 10,1000以上。
(3)结构形式多样,应用范围广,由于其输入轴与输出轴可在同一轴线上,也可以不在同一轴线上,所以能适应各种机械的需要。
(4) 结构紧凑、体积小、重量轻,由于采用内啮合行星传动,所以结构紧凑;当传动比相等时,与同功率的普通圆柱齿轮减速器相比,体积和重量均可减少1/3,2,3。
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作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室(或答辩小组)及教学系意见摘要对少齿差行星齿轮减速器国内外的发展现状、优缺点、结构型式和其传动原理进行了一定的阐述。
在设计过程当中,对内啮合传动产生的各种干涉进行了详细验算;从如何提高转臂轴承的寿命为出发点,来计算选择减速器齿轮的模数,进行少齿差内齿轮副的设计计算,最终合理设计减速器的整体结构。
行星齿轮传动设计引言行星齿轮传动是一种常见的机械装置,广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域。
其特点是结构紧凑、传动比大、承载能力强等优点。
本文将介绍行星齿轮传动的基本原理和设计步骤。
基本原理行星齿轮传动由太阳轮、行星轮和内齿轮组成。
太阳轮是固定不动的,行星轮绕太阳轮旋转,内齿轮与行星轮上的齿轮啮合。
传动比由太阳轮的齿数、行星轮的齿数和内齿轮的齿数共同决定。
行星齿轮传动的基本原理如下:1.太阳轮转动一周,行星轮转动n周;2.太阳轮齿数与行星轮齿数之比为1:n;3.太阳轮齿数与内齿轮齿数之比为1:(n+1);根据上述原理,可以计算出行星齿轮传动的传动比和输入输出的转速关系。
设计步骤进行行星齿轮传动的设计,需要按照以下步骤进行:1.确定输入和输出参数:包括输入功率、输入转速、输出转速、传动比等;2.选择行星轮和太阳轮的齿数:根据传动比和输入输出转速关系,选择合适的行星轮和太阳轮的齿数;3.确定行星轮的位置:行星轮通常有几颗,需要确定每颗行星轮的位置,以及行星轮与太阳轮的啮合方式;4.计算内齿轮的齿数:根据太阳轮和行星轮的齿数,计算出内齿轮的齿数;5.绘制行星齿轮传动的示意图:根据上述计算结果,绘制行星齿轮传动的示意图;6.进行传动效率计算:根据输入功率和输出功率,计算传动效率;7.进行强度计算:根据输入功率、传动比和材料强度等参数,计算行星齿轮传动的承载能力。
实例演示为了更好地理解行星齿轮传动的设计过程,以下是一个实例演示:假设输入功率为100W,输入转速为1000rpm,输出转速为500rpm,要求传动比为2:1。
1.根据输出转速和传动比,可以计算得到太阳轮的转速为250rpm;2.假设行星轮的齿数为30,太阳轮的齿数为60,可以得到行星轮的转速为500rpm;3.根据太阳轮和行星轮的齿数,可以计算出内齿轮的齿数为20;4.根据齿数的要求,确定行星轮位置为太阳轮外侧,并与太阳轮以外啮合城sk1;5.绘制行星齿轮传动的示意图如下:行星齿轮传动示意图行星齿轮传动示意图6.计算传动效率:根据输入功率和输出功率,可以计算传动效率为80%;7.强度计算:根据输入功率、传动比和材料强度等参数,可以计算行星齿轮传动的承载能力为xxx。
目录一.绪论 (2)1.引言 (2)2.行星齿轮传动的特点及国内外研究现状 (3)(1)行星齿轮传动的特点及应用 (3)(2)国内外的研究状况及其发展方向 (4)3.本文的主要内容 (6)二.机构简图的确定 (6)三.齿形与精度 (7)四.齿轮材料及其性能 (7)五.设计计算 (8)1.配齿数 (8)2.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 (10)3.几何尺寸计算 (11)4.重合度计算 (12)5.啮合效率计算 (13)六.行星轮的强度计算 (14)七.疲劳强度校核 (18)1.外啮合 (18)(1)齿面接触疲劳强度 (18)(2)齿根弯曲疲劳强度 (21)2.内啮合 (24)八.安全系数校核 (25)九.零件图及装配图 (28)十.参考文献 (29)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:1、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;2、传动效率高;3、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;4、装配型式多样,适用性广,运转平稳,噪音小;5、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。
1 前言NGWN(III)型行星轮减速器设计1 前言随着现代化工业的发展,机械化和自动化水平不断地提高,各工业部门需要大量的减速器,并要求减速器的体积小、重量轻、传动比大、效率高、承载能力大、运转可靠和寿命长等。
而行星齿轮传动具有减速比大、传动效率高、结构小巧、承载能力强等优点,在许多情况下可代替二级、三级的普通齿轮减速器和涡轮减速器,因此行星轮减速器被广泛应用于各个方面。
行星传动不仅适用于高转速、大功率,而且在低速大转矩的传动装置上也已获得广泛的应用,所以目前行星传动技术已成为世界各国机械传动重点之一。
目前国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,在结构优化、传动性能,传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位,并出现一些新型的行星传动技术,如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。
行星轮减速装置经过一个多世纪的发展设计理论及制造技术有了很大的进步,而且与新技术革命的发展紧密结合。
当今世界行星轮减速装置总的发展趋势是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率、高的承载能力以及利用寿命长的目标发展,而且其重量更轻,噪声更低,效率更高,可靠性也更高。
目前世界各国由工业化信息化时代正在进入知识化时代,行星轮在设计上的研究也趋于完善,制造技术也不断改进。
行星齿轮传动类型很多,行星齿轮传动根据基本够件的组成情况可分为:2K—H、3K、及K—H—V三种。
若按各对齿轮的啮合方式,又可分为:NGW型、NN型、WW型、WGW 型、NGWN型和N型等。
我所研究的NGWN(III)行星齿轮属于3Z型行星齿轮传动的一种。
本文主要对NGWN(III)齿轮减速器设计方法进行了探讨,主要内容包括齿轮传动比的分配计算,主要零部件参数设计,标准零部件的选用,以及减速器中零件三维模型的设计。
NGWN(III)行星轮减速器的设计2 选题背景2.1 题目来源生产实际2.2 研究的目的与意义由于行星轮齿轮减速器具有质量小、体积小、传动比大以及效率高等优点,因此行星轮减速器被广泛应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、飞机、轮船等各个方面。
第4卷 第6期光学 精密工程Vo l.4,N o.6 1996年12月OPTICS AND PRECISION ENGINEERING D ecember,1996少齿差行星齿轮传动的设计计算与计算机辅助设计陈岱民 温 坚 何 平 赵明晶(长春大学机械工程学院,长春130022) 摘要 阐述了以少齿差行星齿轮传动的设计计算方法及计算机辅助设计方法。
内容包括工作原理、参数选择、几何计算、流程框图以及变位系数选择表等。
文中根据所设计的程序,计算了284种少齿差内啮合齿轮副的几何参数并附有计算实例。
实践表明,文中给出的设计计算方法是正确的,可供少齿差传动设计参考。
关键词:少齿差;变位系数;齿廓重迭干涉;重合度1 引 言 少齿差行星齿轮传动是以齿数差相差甚少的圆柱内齿轮副为传动元件的一种行星传动。
它具有传动比大、重量轻、结构简单、效率高、寿命长等特点。
因此,广泛应用于起重、运输、矿山、冶金、造船、建筑、农机、水利、轻工仪表、食品化工以及国防工业等部门。
但少齿差行星轮传动,由于内齿轮与外齿轮齿数相差甚少,在传动过程中易产生干涉,且计算比较复杂,参数选择过程繁锁,因此有待开发新的设计计算方法。
为此,本文采用CAD方法,设计了少齿差传动的计算机程序,计算了齿数差Z2-Z1=1~4的内啮齿轮副的变位系数,并列出了变位系数选择表。
根据该表可方便地进行少齿差传动计算。
实践表明文中给出的设计方法是正确的,计算数据是可靠的,可满足传动比i=30~100和齿数差Z2-Z1=1~4范围内的Z-X-V型少齿差行星齿轮传动的设计计算要求,可供少齿差传动设计参考。
2 工作原理 少齿差行星齿轮传动的型式有N型内啮合齿轮传动(Z-X-V型)和NN型双联行星轮内啮合齿轮传动(2Z-X型)两种。
其工作原理与传动比计算公式示于表1。
其中,Z-X-V型应用较多,它是由一组内啮齿轮副组成的,并需采用输出机构将其行星轮自身回转运动以1∶1的传动比传输给输出轴,其传动比一般i≤100。
少齿差行星齿轮传动原理1.1 少齿差行星齿轮传动原理少齿差行星齿轮传动是行星齿轮传动中的一种。
由一个外齿轮与一个内齿轮组成一对内啮合齿轮副(它采用的是渐开线齿形,内外齿轮的齿数相差很小,简称为少齿差传动。
一般所讲的少齿差行星齿轮传动是专指渐开线少齿差行星齿轮传动而言的。
渐开线少齿差行星齿轮传动以其适用于一切功率、速度范围和一切T 作条件,受到了世界各国的广泛关注(成为世界各国在机械传动方面的重点研究方向之一。
1.1 2少齿差传动1.2 行星齿轮传动是动轴齿轮传动的一种主要方式,其最基本的形式是2K—H 型(即两个中心轮 a,b和个转臂 H),如图 l所示,传动比为 iaH=1+Zh/Zn.它演变出两种典型的少齿差行星齿轮传动形式 (如图 2所示:K—H—V行星齿轮传动如图2(a)所示 (基本构件为中心轮 b、转臂H和构件V,当中心轮 b固定,转臂H主动,构件V从动时,传动比为iHg= - Zg/(Zb-Zg).。
把构件V 固定(转臂H主动,中心轮 b输出(如图2(b)所示,其传动比iHb=Zb/(Zb-Zg)。
为少齿差行星齿轮传动机构实质是一个由平面四连杆机构和内啮合齿轮副组成的齿轮连杆机构。
通过对不同构件作不同限制,可以设计出多种少齿差行星齿轮传动结构形式。
1.1.3 少齿差行星齿轮传动的特点少齿差行星齿轮传动具有以下优点:(I)加工方便、制造成本较低渐开线少齿差传动的特点是用普通的渐开线齿轮刀具和齿轮机床就可以加工齿轮,不需要特殊的刀具与专用设备,材料也可采用普通齿轮材料料。
(2)传动比范围大,单级传动比为 10,1000以上。
(3)结构形式多样,应用范围广,由于其输入轴与输出轴可在同一轴线上,也可以不在同一轴线上,所以能适应各种机械的需要。
(4) 结构紧凑、体积小、重量轻,由于采用内啮合行星传动,所以结构紧凑;当传动比相等时,与同功率的普通圆柱齿轮减速器相比,体积和重量均可减少1/3,2,3。
2008年8月第33卷第8期润滑与密封LUBR I C A TI ON EN GI N EER I N GA ug .2008V ol 133No 183基金项目:国家自然科学基金重点项目(50735008);“长江学者和创新团队发展计划”项目(I RT0763);“中韩合作项目NSFC 2K O SEF ”(50611140547)1收稿日期:2008-04-30作者简介刘文吉(—),男,硕士研究生,主要研究方向为新型高性能传动件及系统的可靠性设计理论与方法12f @6311考虑润滑性能的少齿差行星传动多目标优化设计3刘文吉 王家序 肖 科 华细金(重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆400044)摘要:传统少齿差行星传动设计,由于设计计算复杂,润滑设计是在后期被动的验算,而很难得到最佳设计参数。
在分析齿形参数对齿轮润滑性能影响的基础上,结合少齿差行星传动的结构特点,以体积最小和最小油膜厚度最大作为目标函数建立了NN 型少齿差行星传动的数学模型。
通过实例计算表明,所建立的数学模型能够真实反映设计问题,简化设计计算,实现了主动润滑设计。
关键词:润滑性能;少齿差;行星传动;润滑设计中图分类号:T H11213 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2008)8-086-4M ult i 2object i ve O pt im i za t i on of Sma ll Tooth D i fference Ep i cycli c Gear sw ith Respect to L ubr i ca t i on Per for m anceL iu W e n ji W a ng J i a xu Xiao Ke Hua X ijin(State Key Labora t ory of M echanica l Trans m issi on,Ch ongqing University,Ch ongqing 400044,China )A bstr ac t:The design ing calcu lation is c omp lex and lub rication design is passive checking in the traditi onal design ofs mall t oo th d iff erence ep icyclic gears,it is difficult t o obtain the best design p ar a meters .Based on the analysis of the influ 2ence of tooth para meters on gear lubrication and the structure features,a mathe matical model ofNN fe w teeth dif fer ence ep 2icyclic gears was bu ilt up by tak ing the m ini mum of p lanetar y reducer ’s body and maxi mum of the mini mum o il fil m thick 2ness as target f uncti ons .The actual calcu lation shows that the model can reflect the design p r oblem factually,si mp lify the designing calculati on and achieve active lubrication design .Keyword s :lub rication p er f o r mance;s mall t oo th d ifference;ep icyclic gears;lub ricati on design 渐开线少齿差行5星齿轮减速器由于体积小、质量轻、传动比大、效率高、承载能力强等优点,已被广泛应用于航空航天、船舶、仪表等行业。
行星齿轮传动课程设计目录一.绪论 (3)1.引言 (3)2.行星齿轮传动的特点及国内外研究现状 (4)(1)行星齿轮传动的特点及应用 (4)(2)国内外的研究状况及其发展方向 (5)3.本文的主要内容 (7)二.机构简图的确定 (7)三.齿形与精度 (8)四.齿轮材料及其性能 (8)五.设计计算 (9)1.配齿数 (9)2.初步计算齿轮主要参数 (10)(1)按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径 (10)(2)按弯曲强度初算模数 (11)3.几何尺寸计算 (12)4.重合度计算 (14)5.啮合效率计算 (14)六.行星轮的强度计算 (15)七.疲劳强度校核 (19)1.外啮合 (19)(1)齿面接触疲劳强度 (19)(2)齿根弯曲疲劳强度 (22)2.内啮合 (25)八.安全系数校核 (26)九.零件图及装配图 (29)十.参考文献 (30)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:1、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;2、传动效率高;3、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;4、装配型式多样,适用性广,运转平稳,噪音小;5、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。
渐开线行星齿轮传动设计渐开线行星齿轮传动是一种常用的齿轮传动,以其具有的高传递功率、高精度、高效率等优点而备受关注。
在渐开线行星齿轮传动的设计中,需要考虑许多因素,如齿轮的几何形状、齿轮材料的选择、齿轮的装配方式等等。
下面将就渐开线行星齿轮传动设计的一些关键因素进行探讨。
第一,齿轮的几何形状。
渐开线行星齿轮传动的核心之一是齿轮的几何形状,它直接决定着齿轮的传动效率和质量。
因此,在设计齿轮几何形状时,需要选取合适的基圆半径、齿数量、等效齿数、修形系数等参数,以达到最佳的传动效果。
第二,齿轮材料的选择。
在渐开线行星齿轮传动中,齿轮的材料选择对齿轮的使用寿命和性能有着很大的影响。
常用的齿轮材料包括高速钢、硬质合金、碳化钨等,各具有其优缺点和适用范围。
在选择齿轮材料时,需要根据齿轮的使用环境、传动功率要求、预算等因素进行综合考虑。
第三,齿轮的装配方式。
渐开线行星齿轮传动的装配方式直接影响着齿轮间的传动效率和稳定性。
一般来说,装配方式可分为盘装、坑槽装、钳口装等多种型式,其中盘装是最常见的一种。
在选择齿轮的装配方式时,需要根据齿轮的传动性能要求、装配难度、维护成本等因素进行综合评估。
综上所述,渐开线行星齿轮传动的设计是一个综合性的问题,需要在多个方面进行考虑和设计。
正确地选择齿轮的几何形状、材料和装配方式,是确保齿轮传动的高效、稳定、长寿命运行的关键。
在实际应用中,还需要根据实际情况制定完整的传动方案,包括传动比的选择、齿轮箱的防尘、降噪处理等。
只有综合考虑各种因素,才能设计出最优质的渐开线行星齿轮传动。
现代制造工程2007年第8期设备设计/诊断维修/再制造NN型渐开线少齿差行星传动齿轮副的设计 陶桂宝,李泽群(重庆大学机械工程学院,重庆400044)
摘要:对NN型渐开线少齿差行星齿轮减速器的传动原理、传动特点、齿轮副的主要干涉限制条件、设计参数的选择提出一些看法和认识。提出简明实用的设计计算方法,可简化设计工作,避免反复计算。关键词:行星传动;少齿差传动;内齿轮副中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1671-3133 (2007) 08-0116--04
Designing of the gear pair for NN type of involute planetary gear transmission Tao Gui-bao,Li Ze-qun (Colege of Mechanical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, CHN )Abstract: According to the designing of decelerate organization for electric executor-decelerate machine for NN type of involuteplanetary gear transmission, put forward some viewpoints and understanding put forward a simple and practical method for its de-sign calculation. This may simpl海the design process and avoid the repeated calculation.Key words: Planetary gear transmission; Smal tooth number difference transmission; Internal gear画r
0引言 少齿差行星齿轮传动是以齿数相差少的圆柱内齿轮副为传动元件的一种行星传动。其主要特点是:传动比范围大、体积小、质量轻、传动效率高(一般高于蜗杆传动)、承载能力大,加之制造、加工、维修方便,因而广泛应用于起重、运输、矿山、冶金、造船、建筑、农机、水利、轻工仪表、食品化工以及国防工业等部门。笔者在“基于少齿差传动的电动调节阀控制系统的研究与开发”项目中设计了NN型渐开线少齿差行星齿轮减速器,用于电动执行器的减速机构。现将NN型渐开线少齿差行星齿轮减速器齿轮副的设计方法介绍如下。1,外齿轮3与内齿轮4组成的内齿轮副为内齿轮副2。其结构简图如图1所示,由两个中心轮(即内齿轮)和一个行星架H(即偏心轴)组成两级行星传动。 当电动机带动偏心轴转动时,行星齿轮与内齿轮啮合,由于内齿轮4固定不动,迫使双联行星轮既绕内齿轮公转,又绕自身中心自转,带动内齿轮2输出运动。从而达到传动的目的。
2传动比及配齿计算 少齿差行星传动属动轴轮系,啮合过程中行星轮的中心作圆周运动。采用转化机构法计算传动比,可以求得机构传动比i"为:
i"=n 1ZIZ3ZZZ3一Z, Z4(1)24
-几2
-21传动原理
NN型少齿差行星齿轮传动可以实现大传动比传动,它是一种典型的行星齿轮传动形式,由两个内齿轮副组成。设外齿轮1与内齿轮2组成的内齿轮副为内齿轮副 116
1一图1 NN型行星机构简图式中:nH,n:分别为偏心轴H与内齿轮2的转速;ZZ3分别为双联行星轮两个外齿轮的齿数;Zz、乙分别为两个内齿轮的齿数。 NN型传动由两个内齿轮副组成,构成双内啮合行星齿轮传动。两个内齿轮副内、外齿轮的齿数差分别为ZZ一ZIA一Z3,实用中齿数差有两种取值情况,一种是两个内齿轮副的齿数差相同,即ZZ一Z,二Z,-
万方数据设备设计/诊断维修/再制造现代制造工程2007年第8期T'3的情况;另一种是两个齿轮副的齿数差不相同的情况,本课题所讨论的间题属于前者。设齿数差K二Z2一z;二Z,一T'3;错齿数J二Z3一Z,。则:线少齿差内齿轮副,主要限制条件是齿廓重叠干涉条件叹!:>0,重合度e,2 > 1,外齿轮齿顶与内齿轮齿根之顶隙q2 i O. 251/6,除非插齿刀选择极为不妥,否则上述结论总是成立的。文献【1]附录II中的大量封闭图均检验证明了这一点。因此设计时如何选择设计参数以满足上述3个(或2个)条件就成了渐开线少齿差内齿轮副设计计算的关键问题。
一几二z,+K
Z3=zi+J乙二Z3十K将式(2)代人式(1),可得: Z2 Z3ZZ Z3&M=ZZZ3 - Z, Z4“(T2一ZI) Z3一(Za一Z3)Z,
(Z,+K) (Z,+J) KJ(3)
由式(3)可知:K值越小,J的绝对值iii越小,Z,越大时,传动比im越大。但需注意,齿数差K越小,则减速器的啮合效率越低。如果取J为正值,即Z3>Z,,传动比im均为正值,此时输人轴与输出轴转向相同。反之J取负值时,由于齿数Z,一般远大于J的绝对值,因此传动比均为负值。所以设计时欲使传动比为正值,应取J>0,即几> Z,,反之欲使传动比为负值,应取J为负值,即Z, < Z, o 配齿计算时,设K.J为常数,由式(3)可以得到关于Z,的二元一次方程: 老+(K+J) Z,+KJ(1一in)=0 根据求根公式,舍去负根,可得齿数Z,为:
图2渐开线少齿差内齿轮副封闭图
Z,二令〔一(K+J)+了(K+ J)2一4KJ(1一i. )] ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・。・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・……(4) 由式(4)可知:只要预先选定K,J的值,将KJ与给定传动比i,a的数值一并代人式(4),即可求出Z,a如果Z,带有小数部分应取整,然后与KJ一并代人式(3)计算实际传动比,取整后计算出的实际传动比与给定值必有误差,只能得到近似解;如果由式(4)求出的恰为整数,计算出的实际传动比必定与给定值完全相同,此时可得到准确解。最后将Z, ,K与J代人式(2),即可确定其余齿数Z2 A与Z4之值。
3少齿差传动中的主要干涉限制条件 NN型传动的两个内齿轮副都属于渐开线少齿差内齿轮副。然而对于渐开线少齿差内齿轮副而言,其干涉限制条件很多,如果将内、外齿轮分开计算,其干涉限制条件可多达十几条。但理论分析与应用实践表明,其齿轮副存在几个主要干涉限制条件,与其他条件相比,它们构成更强的约束,在它们得到满足后,其余条件可自行满足或易于通过。 图2给出4幅封闭图,观察封闭图可知:对于渐开
图2中,限制线1为齿廓重迭干涉条件G,:二0;限制线2为重合度e,:二1;限制线3为外齿轮齿顶与内齿轮齿根之顶隙口:=0. 25m;限制线4为外齿轮插齿时不产生顶切的极限情况;限制线5为内齿轮插齿时不产生径向切人顶切的极限情况。
设计参数的选择下面对NN型传动机构中的内齿轮副1的设计参数确定方法进行说明,内齿轮副2的设计参数确定方法与之相同,区别仅在于两者的齿数不同,外齿轮1和外齿轮3的变位系数选取略有不同。其余参数的选取方法相同。4.1有关的计算公式 本文所有设计计算的公式均选自文献【2]0 在文献【2〕中,采用DIN标准计算齿顶圆:d.,二m(Z, +2ha +2x,),心二m(几一2ha +2x,),其中ha为齿顶高系数;m为模数;二:,x:分别为外、内齿轮变位系数。这样,在几何参数计算中不涉及到刀具参数,使问题大为简化,且具有通用性。由于在少齿差传动中均采用短齿制,而刀具采用正常齿,故顶隙是能够得到保证的。 一由计算公式可知,齿廓重迭干涉条件Gilt与重合度e,2是五个基本设计参数心,Z,.Z2、二,和二:的函 117
万方数据现代制造工程2007年第8期设备设计/诊断维修/再制造数,齿数与变位系数又经常以齿数差Z2一2、、变位系数差x:一x,的形式出现。至于啮合角『,在齿数差几一Z;确定之后,仅与二:一x,有关(压力角a =200)而最小啮合角a。即对应于“2二0时的啮合角,同时还与ha有关。4.2 x:一x,与。‘的选择 在Z2一Z;与ha*确定之后,要同时满足“2 >0与e,2 > 1,关键决定于变位系数差x:一x,的正确选取(或决定于啮合角a‘的正确选取)。 x2一x,有一个选取或变动范围,其下限对应于G.,2 = 0,此时x:一x;为最小值(显然,啮合角a‘也为最小值,即x:一x;的最小值对应于最小啮合角a’min,重合度e,2为最大值;随着x:一x,之值的增大,吼:值增大,a’增大,而e,2减小。当e,2减小到e,:二1时,x:一二,达到最大值,即其上限,同时几2与a’也达到各自的最大值。设计时应在避免齿廓重迭干涉的条件下使啮合角尽量小,根据实际经验,考虑到制造与装配误差,取“2二0.1左右时可确保不会发生齿廓重迭干涉,啮合角a'与变位系数差x:一x;的选用推荐值如表1所示[[21,表中数值就是按外齿轮齿数Z, =100,变位系数二;=0时,取G,12 = 0. 1计算出来的。若Z, < 100或x, > 0,按表1选取C,与二:一x:之值,句2略大于0.10在Z, :30,x, ,< 1. 5的范围内,G,12最大值不超过0.4.
重合度e,:二1.05和顶隙C12二0. 25m时:、的取值上限如表2所示。在计算表2中二:的上限值时,对应的啮合角是按表1选取的。表中不带*号者表示x,取值上限受到重合度e,:二1.05的限制,:;的上限值与插齿刀参数无关,只要取二;小于或等于表中x,之值,即可保证e12) 1,同时有C12 },>0. 25m。带*号者表示x,取值上限受到顶隙q:二0. 25m的限制,x,与插齿刀参数有关,如果设计时插齿刀参数与表注不同,表中数值可供估算。估算方法是:插齿刀齿数Zo <25或齿顶高h, > 1. 25m或变位系数二。>0时,x,实际上限值会略大于表中之值,反之则小于表中之值。设计选用x;时,距离其上限值留有裕量,这样顶隙验算容易通过。
表2外齿轮变位系数x,的上限值齿数差齿数齿顶高系数ha几一Z, Z, 0.80 0.60齿数差齿数齿顶高系数h:
几一Z, Z, 0.80 0印 40 0.15一0.501 60 0.30 -0.70 100 0.70一1.00 40 0.95 0.002 60 1.35.0.10 100 1.95.0.19
40 0.95.0.253印1. 30' 0.35 100 1.75.0.60 40 0.90' 0.354 60 1.25.0.50 1以)1.70.0.85注:插齿刀参数Zo =25,h,0 =1. 25m,xo二0