NGW行星齿轮减速器的设计doc.docx

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NGW行星齿轮减速器的设计doc

1.绪论1

1.引言1

2.本文的主要内容1

2.确定设计数据4

3.拟定传动方案及相关参数5

1.对减速器进行结构设计5

2・齿形与精度5

3.齿轮材料及其性能6

四，设计计算6

1.配齿数6

2.啮合效率计算7

3.确定手摇力并进行运动及动力参数计算8

4.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11

5.几何尺寸计算12

6.重合度计算14

五•行星轮的强度校核15

1.疲劳强度校核13

（1）・外啮合13

（2）・内啮合20

六•行星轮部位的相关设计21

七•输入轴的设计24

八输出轴的设计26

九铸造箱体结构设计27

十参考文献28

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儿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：

重最轻、体积小。

在相同条件下比硬齿而渐开线圆柱齿轮减速机重最减速轻1/2以上，体积缩小1/2—1/3;

传动效率高；

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：

装配型式多样，适用性广，运转平稳，噪音小；

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。

因此NGW型渐开线行星齿轮传动已成为传动中应用最多、传递功率最大的一种行星齿轮传动。

2.本文的主要内容

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一级、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，乂称为ZK・H型行星齿轮传动机构。

本设计的主要内容是单级NGW型行星减速器的设计。

确定设计数据

F=800N,V=0.06m/S

输出功率pw=FV=800x0.06=48w=0.048kw,

取手摇转速】】手

=60r/min

总传动比i=6,n^=^=10r/min

60X1000V

滚HD

得滚筒直径D=115mm,取滚筒直径为40mm

取手摇轮半径r=100mm=0.1m

三.拟定传动方案及相关参数

1.机构简图的确定

减速器传动比i=6,故属于1级NGW型行星传动系统。

查《渐开线行星齿轮传动设计》书表4・1确定Dp=2或3。

从提高传动装置承载力，减小尺寸和重量出发，取np=3°

计算系统I'l由度W=3*3-2*3-2=l

2・齿形与精度

因属于低速传动，以及方便加工，故采用齿形角为20。

，直齿传动，精度定位6级。

3・齿轮材料及其性能

太阳轮和行星轮采用硬齿面，内齿轮采用软齿面，以提高承载能力，减小尺寸。

表1齿轮材料及其性能

齿轮

材料

热处理

CFHliin（N/mm2）

（N/mm2）

加工精度

太阳轮

20CrMnTi

渗碳淬火

1400

350

6级

行星轮

HRC58~62

245

内齿轮

40Cr

调制

HB262-293

650

220

7级

采用比例法：

Za：

Zc：

Zb：

M=Za：

Za（i-2）/2:

（i-l）Za:

Za（i/llp）

=Za:

2Za:

5Za:

2Za

按齿面硬度HRC=60,u=Z^/Za=（6—2）/2=2,查《渐

开线行星齿轮传动设计》书图4-7a的Zamax=20,13

由传动比条件知：

Y=iZa=17*6=102

M=Y/3=102/3=34

计算内齿轮和行星齿轮齿数：

Zb=Y—Za=102—17=85

Z：

=2*Za=34

2.啮合效率计算

式中7X为转化机构的效率，可用K"p朋mb计算法确定。

查图3・3a、b（取p=0.06,因齿轮精度高）得:

各啮合副的效率为尤=0.978,怎=0.997”

转化机构效率为“X=於朮=0.978x0.997二0.975

转化机构传动比】ab

Zb_85

Za17

r|联=0.99r\卷=0.96r|粘=0.98

3.确定手摇力并进行运动及动力参数计算

输入功率：

n卷n粘n联2

0.048

—0.96x0.98x0.992

=0.052kW

=52W

2FIrn

=6/=2n™=0.63m/s

P昇

管蔦吨5

动力、运动参数计算

计算项目

计算及说明

计算结果

1.各轴转速

np=60r/min

1昨=60r/min

na=np=60r/min

na=60r/min

%=lOr/min

na60

nh=■:

—=—=lOr/minJh6

nw=lOr/min

nw—iq—lOr/min

2.各轴功率

片=52W

Pd=52W

匕=kr|联=52x0.99=51.5W

Pa=51.5W

Ph=50.5W

Ph=Pari行=51.5x0.98=50.5W

=50W

—Ph0联—50.5x0.99=50W

3.各轴转矩

r9550Pd9550x0.052oOXT

Tr==—————z^8.3N.m

于n手60

m9550Pa9550x0.0515门““

T—a———Q1.rn

T手=8.3N•m

Ta=8.IN-m

1Q——O.±iVill

ana60

9550巳_

nanp

9550R

9550x0.0515_

60x39550x0.0505

2.77V・m

48N•m

=2.7N•m

=48N•m

=47.8N•m

_9550f

—nw

9550x0.05

=47.8/V・m

4初步计算齿轮主要参数

（1）按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径

±ll

式中系数^

u=Zc/Za=34/17=2,

太阳轮单个齿传递的扭矩

Ti=9549P1/npna=9549x0.0515/（3x60）=2.7N-

则太阳轮分度圆臣径为:

=14.67mm

表2齿面接触强度有关系数

代号

名称

说明

取值

Ktd

算式系数

直齿轮

768

使用系数

表6-5,中等）中击

1.25

Khp

行星轮间载荷分配系数

表7-2,太阳轮浮

动，6级精度

1.05

Khs

综合系数

表6-4,

np=3，高精

度,硬齿面

1.8

（fid

小齿轮齿宽系数

表6-3

0.7

bHlim

实验齿轮的接触疲劳极限

S6-16

1400

以上均为在书《渐开线行星齿轮传动设计》±＞得

（2）按弯曲强度初算模数

_一TiKaKfpKfaY^i

用式】n=炉2：

力品进行计算。

=12.1X3

由ctfiim2Uai/¥-a2=245x3.18/2.45=318<

2.7x1.25x1.075x1.6x2.45

O.7x172x245

=0.8

表3弯曲强度有关系数

名称

说明

取值

Ktm

算式系数

直齿轮

1乙1

Kfp

行星轮间载荷分配系数

Kfp=1+1.5（Khp-1）

=1+1.5（1.05-1）

1.075

Kfz

综合系数

表6«4,高精度，

1.6

Xal

齿形系数

图6・25,按x=0查值

3.18

齿形系数

图6・25,按x=0查值

2.45

以上均为在书綢开线行星齿轮传动设计》上查得

若取模数m=2，则太阳轮直径（d）&=乙3n=17x2=34inm，与癞蚪虽度初算结果（d）a二14.67mm不接近，故初定按（d）a=34nunzm=2进行接触和弯曲疲劳强度校核计算。

5.几何尺寸计算

将分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径的计算值列于表4。

表4齿轮几何尺寸

太阳轮

（d）a=34mm

（da）a=38111111

（d）c二68mm

（da）c=72nmi

内啮合

内齿轮

（d）b=170nmi

（d）b=170nnn

（da）b=166nmi

对于行星轮，各主要参数及数据计算值列于表5。

表5行星轮几何尺寸

名称

代号

数值

齿数

模数

压力角

20°

画圈或

aw>

曲

弁d|D

63.9mm

磐B

尸

齿距

6.28mm

齿厚

3.14mm

齿槽宽

3.14mm

6.重合度计算

外啮合：

（r）a=mZa/2=2x17/2=17（t）c二mZc/2二2x34/2二34

（la）a=（da）a/2二38/2二19（la）c二（da）c/2二72/2=36

（Qa）a=aiccos（（r）acosa/（ia）a）=aiccos（l7cos20°/l9）=32.78°（aa）c=ai*ccos（（r）ccosa/（ra）c）=arccos（34cos20/36）=27.441°8a-[Za（tan（aa）a一tana）+Zc（tan（aa）c一tana]/（2〃）

=[17（tan32.78°-tan20°）+34（tan27.441°-tan20°]/（2n）

=1.598>1.2

内啮合：

（1）=mZZb/2=2x85/2二85（r）c=inEZc/2=2x34/2=34

（ra）b=（da）b/2=l66/2=83（ra）c=（da）c/2=72/2=36

（a?

）b=ai*ccos（（r）bcosa/（ra）b）=aiccos（85cos20*/83）=15.78（s）c=aiccos（（r）ccosa/

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