3K行星齒輪傳動設(shè)計開題報告

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南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè) ： 機械工程及自動化 設(shè)計 (論文 )題目 ： 3指 導(dǎo) 教 師 : 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教 務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于 15篇（不包括辭典、手冊）； 4． 有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) 7408— 2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 一、 發(fā)展概況 世界上一些工業(yè)發(fā)達 國家，如日本、德國、英國、美國和俄羅斯等，對行星齒輪傳動的應(yīng)用 、 生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動性能，傳動功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等早已在現(xiàn)代化的機械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自 20 世紀(jì) 60 年代以 來，我國才開始對行星齒輪傳動進行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設(shè)計理論方面，還是在試制和應(yīng)用實踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。近 20 多年來，尤其是我國改革開放以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的進步和發(fā)展，我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達國家引進了大量先進的機械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過我國機械科技人員不斷積極的 吸 收和消化，與時俱進，開拓創(chuàng)新地努力奮進，使我國的行星傳動技術(shù)有了迅速的發(fā)展 [1 二、 行星齒輪減速器類型 在較常見的行星齒輪傳動中，一般有 2和 3K 型三種基本的傳動類型。原則上，它們都可以用來做成行星齒輪減速器。但是，由于選取不同的傳動類型而制作出來的行星齒輪減速器，其傳動性能和功用就不會完全一樣 [9]。下面就來簡單介紹一下這幾種類型。 1. 2行星齒輪傳動 如果行星齒輪傳動的基本構(gòu)件包括有兩個中心輪 K 和轉(zhuǎn)臂 H 的話，則該行星齒輪傳動的類型代號為 20]，圖 l 和圖 2 所示為較常見的 2的傳動簡圖。當(dāng)轉(zhuǎn)臂H 固定時，若該行星齒輪傳動中的中心輪 a 與內(nèi)齒輪 b 的轉(zhuǎn)向相反，即其轉(zhuǎn)臂 H 固定時的傳動比 稱其為 2的正號機構(gòu) (見 圖 2)。 圖 的負(fù)號機構(gòu) 圖 的正號機構(gòu) 2. 行星齒輪傳動 如果把 2傳動中的齒輪 a 去掉，而 且將行星輪 c 的直徑增大，并使內(nèi)齒輪 c 的齒數(shù)差變得很少 [10]；然后將從動輪 c 的運動通過機構(gòu) W 傳到輸出軸 V，則可構(gòu)成 一個由轉(zhuǎn)臂 H 上動和行星輪 c 從動的少齒差行星齒輪傳動 (見圖 3)。 在少齒 差行星齒輪傳動中，其基本構(gòu)件是一個中心輪 b(代號 K)、轉(zhuǎn)臂 H 和輸出軸V，故其類型代號為 于行星輪 c 的軸線與輸出軸 V 存在一 個偏心距離，因此需要設(shè)置一個將行星輪 c 的回轉(zhuǎn)運動傳遞到輸出軸 V 的、傳動比等于 1 的輸出機構(gòu) (即W 機構(gòu) )。由于該行星傳動的嚙臺齒輪副僅有一個 動形式，故它不必再用其他的傳動代號。漸開線少齒差行星齒輪傳動和常見的擺線針輪行星傳動大都屬于 行星傳動。 圖 傳動 3. 3K 型行星齒輪傳動 在 圖 4 所示的 3K 型行星齒輪傳動中，其基本構(gòu)件是三個中心輪 a、 b 和 e，故其傳動類型代號為 3K。在 3K 型行星傳動中，由于其轉(zhuǎn)臂 H 不承受外 力矩的作用，所以，它不是基本構(gòu)件，而只是用于支承行星輪心軸所必需的結(jié)構(gòu)元件，因而，該轉(zhuǎn)臂 H 又 可稱為行星輪支 架（簡稱為行星架）。 (a) 3K(Ⅰ )型 (b) 3K(Ⅱ )型 (c) 3K(Ⅲ )型 圖 行星齒輪傳動 （ 1） 3K（ Ⅰ ） 型 具有雙齒圈行星輪的 3K 型行星齒輪傳動，如圖 4(a)所示。它的結(jié)構(gòu) 特 點是：內(nèi)齒輪 b 固定，而旋轉(zhuǎn)的中心輪 a 和 e 分別與行星輪 c 和 d 相嚙合，故可用傳動代 號 3K（ Ⅰ ） 表示。 在各種機械傳動中，它已獲得了 較廣泛的應(yīng)用。 （ 2） 3K（ Ⅱ ） 型 具有單齒圈行星輪 c 的 3K 型行星齒輪傳動，如圖 4(b)所示。該 3K 型行星傳動的結(jié)構(gòu)特點是：三個中心輪 a、 b 和 e 同時與單齒圈行星輪 c 相嚙合；即內(nèi)齒輪 b 固定，兩個旋轉(zhuǎn)的中心輪 a 和 e 同時與行星輪 c 相嚙合，故可用傳動代號 3K（Ⅱ）表示。一項較新型的行星齒輪傳動，目前該項傳動新技術(shù)在我國的齒輪傳動中已獲得了日益廣泛的應(yīng)用。 （ 3） 3K（ Ⅲ ） 型 具有雙齒圈行星輪的 3K 型行星齒輪傳動，如圖 4(c)所示。它 的結(jié)構(gòu)特點是：內(nèi)齒輪 c 固定，兩個旋轉(zhuǎn)的中心輪 a 和 b 與同一個行星輪 c 相嚙合，而另一 個行星輪 d 與固定內(nèi)齒輪 e 相嚙合；故可用傳動代號 3K（ Ⅲ ） 表示。在實際運用中，一般很少采用 3K（ Ⅲ ） 型行星齒輪傳動 [10]。 現(xiàn)在我們來看看 3K（ Ⅱ ） 型行星齒輪傳動的獨特的優(yōu)點：轉(zhuǎn)臂 H 不承受外載荷，故其轉(zhuǎn)臂 H 不是基本構(gòu)件，因而又稱該轉(zhuǎn)臂 H 為行星架。用單個行星輪 g 代替了 3K（ Ⅰ ）型行星傳動中的雙聯(lián)行星輪 而使其結(jié)構(gòu)簡化了，制造安裝容易。其傳動比范圍大，通常為 i=40～ 300。因此，人們稱 3K（ Ⅱ ） 型行星齒輪傳動是一種結(jié)構(gòu)緊湊和減速比大的奇異型的行星齒輪傳動 [9（如圖 5） 圖 Ⅱ ） 型 行星齒輪傳動 三、 發(fā)展動向 1. 行星齒輪需要微型化 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，機器人已獲得了日益廣泛的使用。然而，對于機器人的結(jié)構(gòu)而言，手臂越長則其慣性負(fù)荷就越大。若使用結(jié)構(gòu)緊湊的微型行星齒輪減速器后，可以減輕其慣性負(fù)荷，即可選用與微型行星齒輪減速器相匹配的微電動機便可以高效率地驅(qū)動其手臂。因此，可以看作為轉(zhuǎn)矩放大器的行星齒輪減速器，既可以彌補電動機功率的不足，同時又可以減速手臂的慣性負(fù)荷?？梢?，使用結(jié)構(gòu)緊湊和具有較大傳動比的行星齒輪減速器，將會為 今后研制和生產(chǎn)性能優(yōu)良的機器人做出重大的貢獻 。 當(dāng)然， 行星齒輪減速器的這個功用不僅限于機器人，對于需要使用結(jié)構(gòu)緊湊 和較大傳動比的大多數(shù)的伺服機構(gòu)來說，微型行星齒輪減速器也同樣地 起 到了上述的作用 [9]。 因而，現(xiàn)今 最迫切 的問題是：如何使行星齒輪傳動微型化。 我國目前對微型行星齒輪減速器的研制和生產(chǎn)尚屬空白，確實是一個需要掌握的新技術(shù)領(lǐng)域。 近年來，隨著微細(xì)加工技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，而產(chǎn)生了微型齒輪；目前已加工制造了其齒頂圓直徑 da<9 2. 實現(xiàn)機電一體化 在微型機器中，不僅需要可傳遞動力的微型傳動裝置 — 微型行星齒輪減速器，而且還需要能自帶動力驅(qū)動裝 置的微型行星齒輪減速器。換言之，微型機器更需要由微電動機與微型行星齒輪減速器組合成緊湊的齒輪傳動裝置，使它具備驅(qū)動和減速傳動兩種功能。因此對于具備上述功能的機電一體化的齒輪傳動裝置，其特征是：這種微型行星減速器的輸入軸與輸出軸具有同軸性，而電動機軸應(yīng)與其負(fù)荷緊湊地連接在一起。在結(jié)構(gòu)上可以將電動機的軸與行星齒輪減速器的輸入相連接，即電動機的軸與太陽輪 a 的齒輪軸位于同一個主軸線上，且相互連接起來。而行星齒輪減速器的輸出軸（與內(nèi)齒輪 e 連接為一體的）為該組合體的輸出軸，由此構(gòu)成為電動機和行星齒輪減速器組合成一體的內(nèi) 裝式齒輪傳動裝置。也可以這樣說，電動機與行星齒輪減速器兩者合一而成為一種低速電動機，它的輸出軸就可以直接與工作機相連接?，F(xiàn)今關(guān)鍵的問題在于：為了使這種帶有電動機的微型行星齒輪減速器能夠達到實用化的程度，則需要有與微型星減速器外形尺寸大小差不多的、具有優(yōu)良性能的、實用性的微型電動機 [9 3. 大批量的生產(chǎn) 為了使微型行星齒輪減速器在各種微型機器中獲得廣泛的應(yīng)用，則要求它通過試制后而進行大批量的生產(chǎn)。目前加工微型齒輪的方法是采用鋼絲放電加工的切削方法，即線切割加工。例如，使用直徑為 25鎢絲作為電極，在 油中進行放電加工。盡管采用這種線切割法能夠加工金屬材 料的齒輪和較高精度要求的微小零件。但是，采用上述方法所需的加工時間 仍較長。通常加工 1 個微型齒輪約需 1～ 2h， 1 臺線切割加工機床加工 1 臺微型行星齒輪減速器所需的 6 個齒輪 (1 個太陽輪 a， b 和 e 2 個內(nèi)齒輪， 3 個行星輪 c)約需要耗費 1 天的時間。顯然，這樣的加工能力和低效率，將會使微型行星齒輪減速器的制造成本變得較高。同時，也不利于對微型行星齒輪減速器進行更大批量生產(chǎn)。為了使該微型行星減速器能實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，可以考慮采用塑料制成的微型齒輪。首先同樣需要采用鋼絲放電 加工的切削方法來制作微型齒輪的成型模具。然后，就可以使用這一套模具去大批量生產(chǎn)塑料微型齒輪；從而，也就可以對微型行星齒輪減速器進行大批量生產(chǎn)。盡管這種塑料微型齒輪從其材料的機械強度方面來看要比金屬微型齒輪 的強度較差些，但采用塑料微型齒輪可大量生產(chǎn)出具有同樣精度等級和表面粗糙度的合格產(chǎn)品，而且其價格比金屬微型齒輪要低廉得多 [12 參考文獻 [1] 陳立德 . 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 [M]. 北京：高等教育出版社， 2006. 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[15] 饒振綱 . 微型行星減速器的研究 [J]. 機械制造與自動化 , 1999，（ 2）： 10 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 1． 熟悉機械傳動系統(tǒng)的一般要求及設(shè)計準(zhǔn)則 2． 熟悉傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理及總體設(shè)計思想 3． 對機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算及參數(shù)的選擇 4． 通過 圖，完成總裝配圖及主要零部件圖 樣設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見 ： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日