行星齿轮减速器虚拟设计与三维建模.docx
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行星齿轮减速器虚拟设计与三维建模
XXXX大学
本科毕业设计
（论文）
学院机械工程学院
专业机械制造设计及自动化
学生姓名
班级学号
指导教师
二零年月
XXXX大学本科毕业设计论文
采煤机履带行走行星减速器的虚拟设计与运
动仿真
ShearercrawlerplanetaryreducerVirtualDesignandMotion
Simulation
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完整的毕业设计过程
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ProE三维建模，包括零件，装配图已经运动仿真。
（图中只截取部分）
输出轴A2.^AutoCAD图形j虹您j
DWG
输入轴A2.d^g
AutoCAD图形
T2KB
行星架左半盘A2址
AutoCAD图形
T3KB
行星轮A4.dw^
AutoCAD图形
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行星轮装配團AO.dwg
AutoCAD
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左行星架A2.盹
AutoCAD图形
69KB
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这里贴上行星减速器CADS
该毕业设计成果经过严格而完整的毕业答辩过程，并取得优秀
如有需要可以联系QQ
983091293
XXXX大学
本科毕业设计（论文）诚信承诺书
本人郑重声明：
所呈交的毕业设计（论文）（题目：
采煤机履带行走行星减速器的虚拟设计与运动仿真）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果品。
作者签名：
年月日（学号）
第一章绪论1
1.1本次课题的意义与目的1
1.2国内外研究发展情况1
1.2.1国内外行星减速器发展情况1
1.2.2行星减速器的发展史3
1.2.3行星齿轮研究现状4
1.3本文研究内容4
1.4常用行星齿轮的传动类型与特点5
1.4.1行星齿轮传动特点6
1.5本章小结6
第二章行星减速器的传动设计7
2.1设计参数7
2.2确定行星齿轮减速器的传动形式7
2.3确定传动主要尺寸9
2.4本章小结18
第三章行星减速器的建模与装配19
3.1行星减速器的结构、特点19
3.2减速器三维建模19
3.2.1齿轮三维建模20
3.2.2其他零件的建模23
3.3行星减速器的三维模型装配
23
3.3.1齿轮之间的啮合装配23
3.4本章小结26
第四章行星架与箱体设计27
4.1行星架的设计27
4.1.1行星架结构方案27
4.1.2各个行星齿轮的轴孔的孔距的相对偏差28
4.1.3转臂的偏心误差28
4.1.4各个行星轮轴孔的平行度误差28
4.1.5平衡性要求28
4.1.6浮动构件的轴向间隙29
4.2箱体设计29
4.3密封于润滑30
4.4本章小结30
第五章运动仿真31
5.1模拟制作动画31
5.2运动仿真制作时应当注意的问题以及相应的解决方法32
5.3制作动画及注意事项32
5.4运动仿真33
5.5本章小结37
结论38
致谢39
参考文献40
摘要
采煤机履带行走机构的关键所在时行星减速器，其主要的作用是把液压马达的动力传输给履带，使其能够行走。
本次研究主要对行星减速器机构进行虚拟设计与运动仿真，结合AutoCAD与Proe软件，对其进行草图、二维装配图、三维模型装配的绘制，并进行运动仿真。
主要做了以下的工作：
1.计算基本尺寸。
先根据给出的参数计算出齿轮、轴的基本尺寸，并对其进行强度校核。
对箱体进行简单的设计。
验证传动比。
2.各零件的建模、装配。
运用Proe软件进行各个零部件的建模，然后整体装配，完成总装配。
利用AutoCAD软件对装配三维图进行具体的装配图绘制。
3.运用Proe软件对三维装配图进行运动仿真，并检查各齿轮之间的啮合是否存在干涉，若有则找出解决方法。
关键词：
行星减速器，虚拟设计，运动仿真。
Abstract
Shearercrawlerplanetarygearwhenthekey,Itsmainroleistotransmitpowertothehydraulicmotortrack,Enableittooperate.Thisstudymainlyontheplanetarygearmechanismforvirtualdesignandmotionsimulation.CombinedwithAutoCADsoftwareandProeItssketches,assemblydrawingtwo-dimensional,three-dimensionalmodeloftheassemblydrawing,Andmotionsimulation.Mainlydonethefollowingwork:
1Thecalculationofbasicdimensions.Firstcalculatedaccordingtotheparametersgiveningears,shaftsbasicdimensions,anditsstrengthcheck.Simpledesignoftheboxbody.Verifythetransmissionratio.
（2）Eachpartofthemodeling,assembly.Proesoftwareusingvariouspartsofthemodeling,andthenthewholeassembly,completethefinalassembly.Theuseofthree-dimensionalmapofAutoCADsoftwareontheassemblydrawingforthespecificassembly.
3.Theuseofthree-dimensionalassemblydrawingProesoftwareformotionsimulationandcheckthegearsmeshingbetweentheexistenceofinterferenceifitistofindasolution.
Keywords:
planetaryreducer,virtualdesign,motionsimulation.
第一章节绪论
1.1本次课题的意义与目的
本人这次选择的毕业设计课题是采煤机履带行走行星减速器的虚拟设计与仿真。
以采煤机履带行走机构为研究的对象，这是近年来出现的没有轨道的特殊的辅助搬运设备，主要用于在矿洞下帮助其他机械设备工作面的搬运与安装，还能够同时完成其他的有关的采煤机械设备的移动、安装与放置。
它有助于减轻现场工作人员的劳动量，同时节约了时间，又提高工作效率，可以提高安装的精准度，又更加的安全可靠。
采煤机是由许多的零部件组装而成，其中履带式行走机构是机械设备的关键机构，它主要作用于工作中的行走与搬运等重要的任务，而行星减速器行走机构是行走机构的关键所在，它的结构是履带内藏式，结构十分的紧凑，适合用在传动比比较大与输出转
矩较为大的机器设备上。
行星减速器的设计对设计人员的一般要求较高，其设计者不但要十分的了解机械性能，而且还要掌握较为先进的设计方法，如果不这样的话就不可能够准确地算出各个零件的平均受作用力的大小，尤其是动力学计算，一般较为老式的研究方法拥有很大的局部限制性。
因此,本次研究的重点是对采煤机履带行走装置中的行星减速器建立了三维模型，通过对模型进行试验。
对采煤机的行星减速器用软件进行三维运动仿真，该项研究设计对采煤机的履带行走装置的设计、分析，在现实中具有一定重要的实用意义。
1.2国内外研究发展情况
本人采用ProE软件对采煤机的行星减速器进行运动仿真，因此在这儿对行星齿轮发展情况做出一些介绍。
1.2.1国内外行星减速器发展情况
目前,采煤机在国外只有英国的EIMCO公司生产的LSC100型采煤机搬运车和澳大利的一家工程有限公司生产的LSC70型采煤机搬运车两种车型。
在国内只有太原煤科院在近几年以来一直在学习与研制国外的较为相对成功的技术,对TY100FB采煤机搬运车进行了刚开始时期的技术研究开发。
行星齿轮减速器的传动机构具有的结构非常紧凑、质量较为比其他的小巧、体积同时也较为小、承载的能力比较大等特点。
这些大部分都是因为在机械的结构上运用了许多个行星轮的传动方式，并对同心轴的齿轮之间的空间进行了充分合理的利用，装载了多个行星轮来共同承担所有的载荷，并且对内齿轮啮合传动进行了合理的运用，最终使的这种行星减速器拥有了以上的那么多的优异点。
但是，这只是在最最理想的情况下，而在实际条件的运用中，由于加工产生的误差和装配中存在的误差，使得在各个行星轮上的载荷在齿轮的传动中分配不均匀，形成的载荷在有的时侯就会集中在其中某个单个行星轮上的现象。
这样做的话，就会使得行星齿轮减速器的优异性得不到全面的充分的发挥，甚至有的时候利用率比普通的外齿轮的传动结构的利用率还不如。
所以，为了使行星齿轮在机构上的优异性能够较为更好的发挥出来，于是平均分配载荷就成了一个非常重要的问题。
在结构的有关方面，刚开始时人们只有努力地使齿轮的加工精度得到提高，这样做才能提高效率，但是却使得行星齿轮在制造上和装配的过程中存在非常困难的问题。
后来通过一段时间的对其认真的研究，采用对行星齿轮的基本构件径向不加限制的专门措施和其它可自动调位的方法，即采用各种各式的机械式的用以平均载荷的机构，从而达到载荷在各个行星轮之间能够分布均匀的目的。
典型的几种均载机构：
基本构件浮动的均载机构、杠杆联动均载机构和采用弹性件的均载机构。
行星齿轮减速器的传动效率的评价好坏的指标之一便是其传动率的高低，有许多的国内外的学者对此课题进行了系统的较为全面的研究。
现在，有很多对行星齿轮传动效率来进行计算的方法，国内外的学者人员就提出了多种多样的有关对行星齿轮的传动效率的计算方法，在一般的设计计算中，较为经常使用的计算方法就有3种：
力偏移法、啮合功率法、和传动比法也叫做克莱依涅斯法，而啮合功率法的是较为广泛使用的，此种方法用来对一般的2K-H型与3K型行星齿轮减速器的效率计算就会显得十分的方便。
1.2.2行星减速器的发展史行星减速器现在已经是运用的非常常见的一种减速装置，其运用范围十分广，如各式履带推土机，挖掘机等的行走机构，这种类型的传动装置中都有着较为相类似的特
点，其传动比数值大，体积较为小，输出转矩一般都比较大
在1951年期间，德国第一次大范围的运用了大功率的高速的行星齿轮传动装置；在1958年的后期，其他的国家也陆陆续续的运用这种装置，并且都有相应的一系列的产品开发研究出来。
在欧洲德国的一家公司就生产出来一般的用在船上的行星齿轮减速器，它的功率能够达到大约11030kW;而英国的某个齿轮公司生产出来一种的用来进行压缩用途的行星齿轮减速器，其功率可以达到25740kW。
而低速的较重载的行星减速器也已经由一系列平常用途的产品开发发展到生产应用在特殊的使用上的产品，像法国的Citroen生产的用在水泥磨上的机械减速器设备与在矿山上使用的行星减速器设施，总的重量可以达到125t，输出转矩也能够达到3900kNm。
目前日本、德国等国家研究开发出的一些较为新颖的独特的行星齿轮的传动技术，例如行星齿轮的变速传动和微小型的行星传动等。
我国是从上世纪才开始研究并进行开发运用行星齿轮减速器，从上世纪70年代制订了NGW型渐开线行星齿轮减速器标准系列JB1799-1976o低速大转矩的行星齿轮减速器也开始批量的生产和运用。
己经研制成功高速大功率的多种行星齿轮减速器，如高速汽轮机、列车电站燃气轮机和万立方米制氧透平压缩机的行星齿轮箱。
现在我国已经拥有批量生产与供应最大输出转矩可达700kNm的各种行走行星齿轮减速器，在此同时具有辅助动态制动功能及大轴倾角回转行星减速器相继进行了成功开发与投入完美的使用。
由中国重型机械研究院有限公司完成的大功率重载行星减速器系列，其水平在国际上已经拥有很高的地位;由宁波德一家专门生产传动设备的有限公司完成行星减速器在与柔性液压有关的专业的技术上同时取得了较为大的突破，这在国际的减速器设计中也是较为先进的。
虽然我国在行星齿轮减速器的研制与开发上取得了一定的成果，但是与其它的工业较为发达的国家相比较还存在着一定的差距，我们不能只顾于眼前的设计，要放长远设计计划，我们还需要进行积极的引进、消化和吸收国外的较为先进的技术。
伴着我国的航天技术、航空的技术、机器机械、电子电能、能源以及在核能工业等方面的快速有效地发展和工业的机器人等在现在各工业部门的较为普遍的使用，我国在谐波传动方面的技术应用也已经取得显著的值得骄傲的成绩。
总而言之，当今世界各国的行星齿轮减速器以及齿轮的总体发展技术的趋势是向着六高、二低、二化方面发展。
六高指的是较高的承受载荷的能力、比较高硬度的齿面、比较高的可靠性、比较高的速度、比较高的精度与比较高的传动效率；二低指的是低的噪音、生产成本的低廉；二化即指的是标准化与多样化。
减速器和齿轮的设计与制造技术的发展有着一定的关联，在某种的程度上代表着一个国家的工业发展在国际上是否具有较为先进的水平，因此，开拓开展研究与发展行星齿轮减速器与齿轮的各种技术在我国有着非常的广阔的不可预测的前景。
1.2.3行星齿轮研究现状
与一般的圆柱齿轮的传动相比，行星齿轮传动有着非常大的差异在结构上，其结构比一般的齿轮较为复杂，零件的数量也比其它的多，其运动方式也比较不一样，与其它的齿轮传动相比较有着一定的差异，还会有过约束。
它的太阳轮与行星齿轮是外啮合的传动方式，而行星齿轮跟内齿圈之间是内啮合的状态，并且行星齿轮在围绕自身中心轴转动的时候同时还会围绕内齿圈的中心轴进行转动，这样就不方便于整个机构的设计，对后面的运动分析也有一定的影响。
我国一直在进行行星齿轮传动性能的研究，现在也有一些部门正在做有力学、浮动、运动学、均载和传动装置优化设计等问题的研究。
在
齿轮动态性能的研究上我国虽然开始的比其它的国家晚，但是我们不断地吸收外国研究出来的内容，再结合我们遇到的实际问题从而进行研究分析，也取得了一定的不俗的成绩。
1.3本文研究内容
这篇文章通过对采煤机的行星减速器进行虚拟三维建模，再对其进行运动仿真，对其结构的合理性进行分析，最终得出相关的结论。
本次毕业设计主要的研究内容有：
1.进行尺寸计算
（1）对行星减速器的内部结构尺寸进行计算与箱体大概的设计。
2.行星减速器的三维建模，装配的干涉，其结构的合理性
（1）对行星减速器进行三维建模，
（2）利用ProE软件对其进行合理性与干涉性的检查。
3.对行星减速器模型传动比进行研究
（1）对三维模型进行运动仿真，
（2）验证传动比。
4.关键零件的校核
（1）对齿轮的接触强度进行相应的强度校核
1.4常用行星齿轮的传动类型及特点
表i1常川行星折轮的楼动茨熨陵具特占
序号
型按星車构件僧宕
按m1>方式命名
S
比
幼ffl传范
-
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7-9
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2
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2.a-u
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效率高.体积小，Jft量ds胖掏简单.制造方使.适用丁枉阿i况下大小率的传劾，匚忤制度不闽"可作为减増速及亘速装置》为转疔的辕誰為吋，彳了星轮产生穆大的离心力曲用会受定限制“
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0.H
短期I他
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NU*N
见参考资料
64-300
0.7-（J.S
栓期Eff,p不大于10
端构紧凑,帝憶安裝较方便一
7
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见昨资料
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0.7-
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FON
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20-100
轨率较低
制谊与裝配检工艺性不铿F适用丁-短期间断I：
作，
K-H-V型
ti型
瓷料3
7-71
0,7
0.94
96KH
齿形匿输出机构翌球较
表1-1行星轮的传动特点
1.4.1行星齿轮传动特点
（1）体积较为小，质量较为轻，结构较为紧凑，承载的能力较为强。
行星齿轮传动的外轮廓尺寸和质量一般只有普通的齿轮传动的1/3。
（2）传动效率高。
在选择恰当的传动类型的情况下，合理布置结构，其传动的效率可以达到0.97~0.99。
（3）传动比较大。
只要合理的选择行星齿轮传动的类型以及相互轮齿配合的方案，就可以只使用少数的几个齿轮从而就能够获得很大的传动比。
在仅作传递运动的行星齿轮传动中，其传动比有的时候可以达到上千。
我们应该指出当行星齿轮传动在其传动比很大的时侯，其机构还会保持着结构较为紧凑、质量较为小、体积较为小等许多的优异点。
（4）运动十分平稳、抗冲击性和抗振性十分的强。
由于在结构上采用了多个结构都一样的行星轮，并且都均匀地在太阳轮的周围分布，从而可使得行星轮与转臂的惯性力能够相互平衡抵消。
同时，也会使得参与啮合的齿数增加变多，所以行星齿轮传动的运动较为平稳，抵抗性与抵冲击性和抗振性较为强，工作的能力较为可靠。
行星齿轮传动较为明显的特点是：
在齿轮进行传递动力的同时，它还可以进行功率的分流；同时其输入轴的轴心与输出轴的轴心都在同一轴线上，指的是输入轴与输出轴的各个的轴心都会在同一主轴线上重合。
所以，行星齿轮的传动现在的运用非常广泛，已经被普遍运用，而当做各种各式的机械传动系统的中的增速器、减速器和变速的一般装置。
特别是在那些对要求较为高的、质量比较小的、体积较为小的、结构比较紧凑和对传动效率要求比较高的航空航天的较为特殊的发动机、石油化工、起重的运输装置和机械兵器等机构的齿轮传动设施以及需要不断地变速的小汽车与重质量大体积的坦克等各种车辆的一般的齿轮传动机构装置，在日常生活与工业中行星齿轮传动已经运用的越来越广泛。
1.5本章小结本章节说明了本次课题研究的意义与目的，介绍了国内外的行星减速器发展动态，并阐述了本次毕业设计研究的主要内容。
第二章行星齿轮减速器的传动设计
2.1设计参数
额定功率150KW
额定转速1475r/min
工作拉力6KN
输送带工作速度1.5m/s
滚筒直径460mm
工作环境：
矿山
载荷特性：
平稳传动
最短工作年限：
八年两班
2.2确定行星齿轮减速器的传动形式
齿轮传动在跟别的传动方式相比较而言，具有这些可靠地特点，例如瞬时的传动比比较恒定、工作的能力较为可靠、使用的寿命系数较长、传动的效率较为高、可以使得平行轴之间的任意两个相交的轴与交错轴之间的传动方式得到实现，适用于大范围的圆周的速度与传动的功率，但是齿轮传动的生产制造成本比较高，而低精度的齿轮在传动时会产生非常大的噪声和振动，传动方式不适合用在两轴之间的距离比较大的情况下。
齿轮传动的方式是先让主动轮转动，用其轮齿一个一个与从动轮来啮合从而推动它来使之工作，这是一种在现在运用的十分普遍的机械传动形式。
齿轮传动的划分可以按照一对齿轮的轴线的相对位置来确定，也能够按照不同的工作条件来区分。
根据设计参数所给的额定功率为150KV，参考《减速器设计与实用数据速查》表2-2,选出减速器的型号为2K-H-NGW型，其他的型号的传动功率都不在其范围内，故选用此型号的行星齿轮减速器。
因本次设计的传动尺寸没有严格的要求限制，而且生产的数量比较小，所以小齿轮
的材料选用40Cr,热处理进行调制处理，硬度的范围为241HB~286HJff均值取为260HB较大齿轮选用45号钢，热处理进行调制处理，硬度的范围为229HB~286HB取平均值为240HB计算如下：
（1）初步计算：
转矩T1=106P/n1=9.55X106X150/14752-1
T1=971186N.mm
齿宽系数由《机械设计》表12.13取d=1.0
Hlim1=71°MPa
由此书图12.17c取
；泊iim2=58°MPa
L：
H1丨=0.9、：
Hlim1
=0.9X710=639MPa
L；H21-0.9-：
Hlim2
=0.9X580=522MPa
由表12.16，可取Ad=85.
初步计算出来的小齿轮直径：
d1_AdT1/'-d〔Hf.（u1）/u
:
59mm2-2
齿宽b=ad"i=60mm
（2）校核计算
v=~d1n1/601000
二591475cc
2-3
601000
二5.4m/s
由《机械设计》表12.6，取8级精度。
取Z1=14,Z2=39.
M=d1/z仁60/4=15.2-4
I=Z2/Z仁39/14=2.8。
故符合NGVffi行星齿轮减速器的
升级会员 