K-H-V少齒差行星式減速器設(shè)計

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山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目： 減速器設(shè)計 學(xué) 院 ： 山 東 科 技 大 學(xué) 泰 山 科 技 學(xué) 院 專 業(yè) ： 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 學(xué) 生 姓 名 ： 孫凱 指 導(dǎo) 教 師 ： 王 衍 國 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 時 間 ： 二 О О 八 年 三 月 三 十 一 日 ～ 五 月 三 十 日 共 十 周山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- I -摘要擺線針輪減速機是一種采用 K-H-V 少齒差行星式傳動原理及擺線針齒嚙合的新穎傳動機型，是一種理想的傳動裝置，具有許多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于紡織印染、輕工食品、冶金礦山、石油化工、起重運輸及工程機械等領(lǐng)域中的驅(qū)動和減速裝置。減速器箱體的外形目前比較傾向于形狀簡單和表面平整。使用減速器的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。它的種類繁多，型號各異。它是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動所組成的獨立部件，常用在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置。一般的減速機有斜齒輪減速機(包括平行軸斜齒輪減速機、蝸輪減速機、錐齒輪減速機等等)、行星齒輪減速機、擺線針輪減速機、蝸輪蝸桿減速機、行星摩擦式機械無級變速機等等。減速器高速軸轉(zhuǎn)速 n1≤1500r/min。 減速器工作環(huán)境溫度 -40~45℃，低于 0℃時，啟動前潤滑油應(yīng)預(yù)熱。擺線針輪減速機特點 ：1、高速比和高效率單級傳動，就能達到1：87 的減速比，效率在 90％以上，如果采用多級傳動，減速比更大。2、結(jié)構(gòu)緊湊體積小由于采用了行星傳動原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，使其機型獲得盡可能小的尺寸。3、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，重疊系數(shù)大以及具有機件平衡的機理，使振動和嗓聲限制在最小程度。4、使用可靠、壽命長因主要零件采用高碳鉻鋼材料，經(jīng)淬火處理（HRC58～ 62）獲得高強度，并且，部分傳動接觸采用了滾動摩擦，所以經(jīng)久耐用壽命長。5、設(shè)計合理，維修方便，容易分解安裝，最少零件個數(shù)以及簡單的潤滑，使擺線針輪減速機深采用戶的信賴。本課題根據(jù)工山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- II -作的需要，設(shè)計的是 3kw 少齒差臥式減速器。本設(shè)計的總原則是使得減速器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕、精度高、承載能力大、效率高、壽命長、可靠性高、傳動平穩(wěn)、噪聲低。在減速器的總體設(shè)計上，為了滿足傳動比和工作的需要，安排了擺線針輪傳動方案，該結(jié)構(gòu)零件數(shù)少，并且部件容易潤滑。此減速器轉(zhuǎn)臂軸承轉(zhuǎn)速高。承受載荷大，轉(zhuǎn)臂軸承的使用壽命成為該型傳動的薄弱環(huán)節(jié)，目前，擺線針輪減速器主要應(yīng)用于高速軸轉(zhuǎn)速小于 1500r/min 和最大功率小于 100kw 的場合。在減速器的選材方面，考慮到經(jīng)濟性及攪拌機為一般工作機器，我選用常用材料及熱處理，通過失效分析，選擇相對應(yīng)的材料。減速器的箱體采用 HT200 灰鑄鐵材料，擺線輪用的材料是 GCr15，輸入軸采用 45 號鋼，正火處理。輸出軸采用 45Cr，調(diào)質(zhì)處理。高速軸用聯(lián)軸器，考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器 TL4（GB4323-84） ，但由于聯(lián)軸器一端與電動機相連，其孔徑受電動機外伸軸徑限制，所以選用 TL5（GB4323-84 ） 。在減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，設(shè)置了圓柱形油標，便于觀察油面的高度，并且設(shè)置了透氣塞以備在減速器工作時，箱內(nèi)溫度升高，氣體膨脹、壓力增大，為使箱內(nèi)受熱膨脹的空氣能自由地排出，以保證箱體內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婧洼S伸或其他縫隙滲漏，設(shè)置了放油孔以備在換油時，為了排出污油和清洗劑，為改善潤滑在箱蓋與箱座之間設(shè)置了導(dǎo)油槽，軸承端蓋采用機械標準進行設(shè)計，軸身的選用考慮到其具體結(jié)構(gòu)進行合理布置，以滿足各種強度要求。對于承擔(dān)軸向力較小的軸承來說,一般采用深溝球軸承,對于承受徑向力和軸向力較大的軸來說,一般采用圓柱滾子軸承。所以我箱體上的軸承用的是深溝球軸承，型號為 6007、6009。由于擺線針山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- III -輪傳動同時嚙合的齒對數(shù)較多，所以在嚙合傳遞部位都采用了銷軸與套筒的結(jié)構(gòu)，理論上成為滾動嚙合，根據(jù)自己的設(shè)計我采用了 16 個銷軸的結(jié)構(gòu)，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并且有較大的過載能力和抗沖擊能力。本產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)如下：傳遞功率為 3kW；最大轉(zhuǎn)速為 100 r/min；傳動比為 16；使用壽命為 10 年；關(guān)鍵詞：擺線針輪減速機；設(shè)計總原則；結(jié)構(gòu)設(shè)計；材料選擇山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 4 -目錄摘要 I第一章 引 言 51.1 課題的背景和意義 51.2 減速器國內(nèi)外發(fā)展狀況 61.3 減速器的市場發(fā)展前景 10第二章 減速器的構(gòu)造、分類及應(yīng)用 112.1 減速器的構(gòu)造及特點 112.2 減速器的分類和應(yīng)用 132.3 齒廓曲線 .15第三章 軸的設(shè)計與校核 19第三章 軸的設(shè)計與校核 203.1 軸的設(shè)計 .213.2 軸 23第四章 減速器的密封和潤滑 324.1 減速器的潤滑 324.2 減速器的密封 33第五章 公差與配合及粗糙度的標注 345.1 軸的形位公差等級 345.2 齒輪輪坯的形位公差 345.3 粗糙度的選擇 355.4 配合 36參 考 文 獻 .36結(jié)論 37致謝 38第一章 引 言1.1 課題的背景和意義傳遞運動和動力是機械系統(tǒng)的基本功能，擔(dān)負傳遞運動和動力的機械傳動山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 5 -是整個機械工業(yè)的基礎(chǔ)，是機械科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。在各種機器中，為滿足機械的運動和動力要求，僅采用一種機構(gòu)是不夠的，而是將若干個機構(gòu)根據(jù)需要組合起來，構(gòu)成一個機械傳動系統(tǒng)來完成。傳動系統(tǒng)位于原動機和執(zhí)行構(gòu)件之間，其基本任務(wù)是將原動機的動力和運動傳遞給執(zhí)行構(gòu)件，滿足其不同的運動形式、運動規(guī)律要求。機器的工作原理不同，其傳動方案也不同；即使同一工作原理，也可擬定出幾種不同的傳動方案。而 減 速 器 在 這 一 過 程 中 起 著 重 要 的 作 用 減速器，減速器是一種動力傳達機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。 它在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機械傳動裝置。好的減速器對于提高企業(yè)的經(jīng)濟效益有很大的幫助，對于提高國民經(jīng)濟也有間接的作用。蝸輪蝸桿減速機的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。 諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。 行星減速器其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。所以我們本次設(shè)計采用的就是行星傳動中的擺線針輪行星傳動。與其他減速器相比較如下：性能比較： 蝸輪蝸桿減速器 諧波減速器 行星減速器 體積 大 小 小 背隙 低 高 高 剛性 高 中 低 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 6 -壽命 中 短 長 效率 低 高 高 輸入轉(zhuǎn)速 3000 以上 2000 以下 2000 以下當前用于齒輪傳動范疇的立式減速器主要有擺線針輪減速器、推桿減速器和活齒減速器三種，其中擺線針輪減速器應(yīng)用較為普遍，具有輸入、輸出軸同軸線，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、效率高、噪音低等優(yōu)點，由于其輸入軸的轉(zhuǎn)動和針輪的限制，擺線輪既繞固定軸線作圓周平移運動，又繞自身軸線作回轉(zhuǎn)運動，通過等速輸出機構(gòu)將動力傳遞給輸出軸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗過載能力低，僅適用于中、小功率減速器的要求；推桿減速器和活齒減速器的機械原理、結(jié)構(gòu)基本類同，由于其雙偏心軸為輸入軸，推動推桿徑向移動，沿內(nèi)齒圈的等距曲面軌跡，帶動傳動圈繞固定軸轉(zhuǎn)動，輸出軸將動力輸出，省去了少齒差傳動的等速輸出機構(gòu)，但由于其傳動部件均為滑動摩擦，因此，傳動效率低于 75%，只能適用于輸入功率小于 30KW 的減速器。1.2 減速器國內(nèi)外發(fā)展狀況1.2.1 國內(nèi)減速器現(xiàn)狀隨 著 我 國 市 場 經(jīng) 濟 的 推 進 ， “九 五 ”期 間 ， 齒 輪 行 業(yè) 的 專 業(yè) 化 生 產(chǎn)水 平 有 了 明 顯 提 高 ， 如 一 汽 、 二 汽 等 大 型 企 業(yè) 集 團 的 齒 輪 變 速 箱 廠 、 轎車 廠 ， 通 過 企 業(yè) 改 組 、 改 制 ， 改 為 相 對 獨 立 的 專 業(yè) 廠 ， 參 與 市 場 競 爭 ;隨 著 軍 工 轉(zhuǎn) 民 用 ， 農(nóng) 機 齒 輪 企 業(yè) 轉(zhuǎn) 加 工 非 農(nóng) 用 齒 輪 產(chǎn) 品 ， 調(diào) 整 了 企 業(yè) 產(chǎn)品 結(jié) 構(gòu) ;私 有 企 業(yè) 的 崛 起 ， 中 外 合 資 企 業(yè) 的 涌 現(xiàn) ， 齒 輪 行 業(yè) 的 整 體 結(jié) 構(gòu)得 到 優(yōu) 化 ， 行 業(yè) 實 力 增 強 ， 技 術(shù) 進 步 加 快 。重型及通用減速器行業(yè)涉及的產(chǎn)品類別包括了各類齒輪減速器、行星齒輪減速器及蝸桿減速器，也包括了各種專用傳動裝置，如增速裝置、調(diào)速裝置、以及包括柔性傳動裝置在內(nèi)的各類復(fù)合傳動裝置等。產(chǎn)品服務(wù)領(lǐng)域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、電力、工程機械及石化等行業(yè)。重型及通用減速器行業(yè)的生產(chǎn)廠家也以多種形式并存，如外資企業(yè)、中外合資企業(yè)、國有企業(yè)、股份制企業(yè)和個體企業(yè)，規(guī)模有大到年產(chǎn)值數(shù)億元以上，小到數(shù)百萬元不等。具有良好生活條件、產(chǎn)品質(zhì)量控制體系健全的企業(yè)有 100 余個，2005 年全行業(yè)銷售額約為 200 億元，這其中外資企業(yè)的銷售額約占四分之一左右 [2]。 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 7 -國內(nèi)減速器行業(yè)重點骨干企業(yè)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及參數(shù)覆蓋范圍近幾年都在不斷擴展，產(chǎn)品質(zhì)量已達到國外先進工業(yè)國家同類產(chǎn)品水平，完全可承擔(dān)起為國民經(jīng)濟各行業(yè)提供傳動裝置配套的重任，部分產(chǎn)品還出口至歐美及東南亞地區(qū)。國內(nèi)減速器行業(yè)重點骨干企業(yè)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及參數(shù)覆蓋范圍近幾年都在不斷擴展，產(chǎn)品質(zhì)量已達到國外先進工業(yè)國家同類產(chǎn)品水平，完全可承擔(dān)起為國民經(jīng)濟各行業(yè)提供傳動裝置配套的重任，部分產(chǎn)品還出口至歐美及東南亞地區(qū)。 目前，國內(nèi)各類通用減速器的標準系列已達數(shù)百個，基本可滿足各行業(yè)對通用減速器的需求。在第一代通用硬齒面齒輪減速器及圓弧圓柱蝸桿減速器系列產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，由西安重型機械研究落開發(fā)并完成標準化的新一代圓柱及圓錐——圓柱齒輪減速器及圓弧圓柱蝸桿減速器業(yè)已投方市場。新一代減速器的突出特點為不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進一步進行于優(yōu)化，而且在系列設(shè)計上完全遵從模塊化的設(shè)計原則，產(chǎn)品造型更加美觀，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展而對基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出的愈來愈高的配套要求。此外，南京高精齒輪股份有限公司也推動了 PR 系列的模塊式齒輪減速器系列產(chǎn)品。但總體而言，國內(nèi)同外減速器系列產(chǎn)品的開發(fā)及更新工作近幾年進展緩慢，與國外同行在此方面的差距有拉大的趨勢。而且與市場的需求也很不適應(yīng)，西安重型機械研究所及國內(nèi)其他單位今年已著手開始這方面的開發(fā)級標準化工作。國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國內(nèi)使用的大型減速器（500kw 以上） ，多從國外（如丹麥、德國等）進口，花去不少的外匯。60 年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大，體積小、機械效率高等優(yōu)點。但受其傳動的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于 40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 8 -傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求。90 年代初期，國內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動齒輪傳動的減速器，它可實現(xiàn)較大的傳動比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的“內(nèi)平動齒輪減速器“不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點外，還有著大的功率/ 重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。國內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對平動齒輪傳動中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動減速器開展了一些工作。平動齒輪減速器是指一對齒輪傳動中，一個齒輪在平動發(fā)生器的驅(qū)動下作平面平行運動，通過齒廓間的嚙合，驅(qū)動另一個齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)減速傳動的作用。平動發(fā)生器可采用平行四邊形機構(gòu)，或正弦機構(gòu)或十字滑塊機構(gòu)。本成果采用平行四邊形機構(gòu)作為平動發(fā)生器。平動發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機構(gòu)，也可以是實體的采用平行四邊形機構(gòu)。有實用價值的平動齒輪機構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)，因此又可以分為內(nèi)齒輪作平動運動和外齒輪作平動運動兩種情況。外平動齒輪減速機構(gòu)，其內(nèi)齒輪作平動運動，驅(qū)動外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動輸出。該機構(gòu)亦稱三環(huán)（齒輪）減速器。由于內(nèi)齒輪作平動，兩曲柄中心設(shè)置在內(nèi)齒輪的齒圈外部，故其尺寸不緊湊，不能解決體積較大的問題。內(nèi)平動齒輪減速，其外齒輪作平動運動，驅(qū)動內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動輸出。由于外齒輪作平動，兩曲柄中心能設(shè)置在外齒輪的齒圈內(nèi)部，大大減少了機構(gòu)整體尺寸。由于內(nèi)平動齒輪機構(gòu)傳動效率高、體積小、輸入輸出同軸線，故由廣泛的應(yīng)用前景。 在其他類型新產(chǎn)品的開發(fā)方面，行業(yè)企業(yè)也取得了不少成果，如西安重型機械研究所開發(fā)的工程車輛變速箱和風(fēng)機及泵用差動節(jié)能調(diào)速裝置、洛陽中重齒輪箱有限公司的大型礦井提升機行星齒輪箱、江蘇金象減速機公司的磨機驅(qū)動齒輪箱、北京太富力傳動有限公司的大型三環(huán)傳動齒輪箱及傳動裝置等，也都受到了市場的歡迎并得以廣泛應(yīng)用。 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 9 -在行業(yè)企業(yè)的產(chǎn)能擴展及技術(shù)改造方面，近幾年呈現(xiàn)出跨越式的發(fā)展，這一方面得益于近幾年市場強勁需求的拉動，另一方面也是受企業(yè)擴大生產(chǎn)規(guī)模、提升加工制造水平、進而提升企業(yè)競爭力的主觀愿望的驅(qū)動，國內(nèi)主要產(chǎn)品廠家近二年購進的關(guān)鍵加工設(shè)備，如大型磨齒機、鏜銑床、技工中心及熱處理設(shè)備等，累計超過 200 余臺（套），預(yù)計行業(yè)產(chǎn)能擴大一倍以上，技改工作的開展固然有提審行業(yè)企業(yè)規(guī)模和生產(chǎn)集中度及競爭力的客觀效果，但由于仍存在行業(yè)企業(yè)數(shù)量多、規(guī)格小及水平參差不齊等實際問題，因之隨著市場需求的回落和國外同行廠商大規(guī)模進入國內(nèi)市場，行業(yè)競爭必將進一步加劇，這也必將促進行業(yè)企業(yè)間的購并、整合甚至轉(zhuǎn)型。 而在國內(nèi)傳動件產(chǎn)品的出口方面，目前仍以多中、小功率中、小規(guī)格產(chǎn)品批量出口或隨主機出口為主要形式，這一方面的市場份額仍比較小，努力提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可擴性，積極開拓國際市場，應(yīng)是國內(nèi)企業(yè)尋求市場機發(fā)展的一個重要出路。1.2.2 國外減速器現(xiàn)狀齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機械傳動裝置。當前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比大而機械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。最近報導(dǎo)，日本住友重工研制的 FA 型高精度減速器，美國 Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式減速器，在傳動原理和結(jié)構(gòu)上與本項目類似或相近，都為目前先進的齒輪減速器。當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動齒輪傳動原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動機的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 10 -動機已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動機的尺寸在納米級范圍，如能輔以納米級的減速器，則應(yīng)用前景遠大。1.3 減速器的市場發(fā)展前景減速器在機械產(chǎn)品中有重要的地位，在很多機器中都有減速裝置，所以減速器行業(yè)有很好的發(fā)展前景。我們的目標是向減小體積、減輕重量、提高效率、改善工藝、延長使用壽命和提高承載能力、降低成本等等方面發(fā)展。當 今 世 界 各 國 減 速 器 及 齒 輪 技 術(shù) 發(fā) 展 總 趨 勢 是 向 六 高 、 二 低 、 二 化方 面 發(fā) 展 。 六 高 即 高 承 載 能 力 、 高 齒 面 硬 度 、 高 精 度 、 高 速 度 、 高 可 靠性 和 高 傳 動 效 率 :二 低 即 低 噪 聲 、 低 成 本 ;二 化 即 標 準 化 、 多 樣 化 。 減速 器 和 齒 輪 的 設(shè) 計 與 制 造 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 在 一 定 程 度 上 標 志 著 一 個 國 家 的工 業(yè) 水 平 ， 因 此 ， 開 拓 和 發(fā) 展 減 速 器 和 齒 輪 技 術(shù) 在 我 國 有 廣 闊 的 前 景 。隨著市場需求的回落和國外同行廠商大規(guī)模進入國內(nèi)市場，行業(yè)競爭必將進一步加劇，這也必將促進行業(yè)企業(yè)間的并購、整合甚至轉(zhuǎn)型。在產(chǎn)品的銷售市場競爭方面，國外廠商近幾年在中國的擴展勢頭愈來愈強，SEW 公司繼續(xù)在全國部署生產(chǎn)及銷售基地，擴大市場份額。FLEDER 公司、邦飛公司、布雷維尼公司及 FORK、住友等公司也都加大了在中國建立生產(chǎn)基地及銷售中心的步伐，積極向各個行業(yè)滲透，國外廠商先進的管理、經(jīng)營理念，豐富的市場實戰(zhàn)及拓展經(jīng)驗和各具特色的產(chǎn)品系列將會對國內(nèi)廠商產(chǎn)生強烈的挑戰(zhàn)和沖擊，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)感受到的將會是愈來愈激烈的國內(nèi)外同業(yè)者的競爭。第二章 減速器的構(gòu)造、分類及應(yīng)用2.1 減速器的構(gòu)造及特點減速器結(jié)構(gòu)因其類型、用途不同而異。但無論何種類型的減速器，其基本結(jié)構(gòu)都是由軸系零件、箱體及附件三大部分。山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 11 -1. 軸系零件軸系零件包括傳動件、軸和軸承組合。1）傳動件：減速器箱外傳動件有聯(lián)軸器、連論、帶輪等；箱內(nèi)傳動件有圓柱齒輪、圓錐齒輪、蝸桿蝸輪等。傳動件決定減速器的技術(shù)特性，通常根據(jù)傳動件的種類命名減速器。2）軸：傳動件裝在軸上以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動和傳遞功率，減速器普通采用階梯軸。傳動件和軸多以平鍵聯(lián)接。軸的設(shè)計要依據(jù)計算的最小軸頸。3）軸承組合：軸承組合包括軸承、軸承蓋、密封裝置以及調(diào)整墊片等。軸承是支撐軸的部件。由于滾動軸承摩擦系數(shù)比普通滑動軸承小，運動精度高在軸徑尺寸相同時，滾動軸承寬度比滑動軸承小，可使減速器軸向結(jié)構(gòu)緊湊，潤滑、維護方便等，所以減速器廣泛采用滾動軸承。軸承端蓋是用來固定軸承，承受軸向力，以及調(diào)整軸承間隙，軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種，凸緣式調(diào)整軸承間隙方便，密封性好；嵌入式質(zhì)量較輕。密封是在輸入和輸出軸外伸處，為防止灰塵、水氣及其它雜質(zhì)浸入軸承，引起軸承急劇磨損和腐蝕，以及防止?jié)櫥瑒┩饴?，需要在軸承蓋孔中設(shè)置密封裝置。調(diào)整墊片是為了調(diào)整間隙，有時也為了調(diào)整傳動件（如錐齒輪、蝸輪）的軸向位置，需調(diào)整調(diào)整間隙，調(diào)整墊片是由若干薄鋼片組成。2. 箱體減速器箱體是支撐軸系不見、保證零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，應(yīng)具有足夠的強度剛度。箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用灰鑄鐵鑄造；重型箱體傳動箱體，為了提高剛度，可用鑄鐵；單件生產(chǎn)也可用鋼板焊接。為了提高軸系部件安裝，箱體多由箱座和箱蓋組成。剖分面多取軸的中心線所在的平面，箱座和箱蓋采用普通螺栓連接，圓錐銷定位。為了保證減速器支撐剛度，箱體軸承座處應(yīng)有足夠的強度，并設(shè)置加強肋。軸承旁邊螺栓凸臺結(jié)構(gòu)設(shè)計要有利于提高軸承的連接剛度，軸承座孔兩側(cè)螺栓應(yīng)盡量靠近軸承，以不與箱體上固定軸承蓋的螺紋孔及箱體剖分面上油溝發(fā)生干涉為準。山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 12 -箱體的中心高由浸油深度決定，浸油深度一般不超過其分度圓半徑的3 分之一。箱蓋與箱座連接凸緣應(yīng)有一定的厚度，以保證箱蓋與箱座的連接剛度。箱體剖分面應(yīng)加工平整，要有足夠的寬度。螺栓間距應(yīng)不大于100-150mm，以保證箱體的密封性。要注意箱體的機構(gòu)工藝性，對于鑄造箱體，為了便于造型、澆鑄及減少鑄造缺陷和避免金屬積聚，設(shè)計時應(yīng)力求形狀簡單、壁厚均勻、過渡平緩、不應(yīng)過薄，不宜形成銳角的傾斜肋和壁。3. 附件為了使減速器具備較完善的性能，如注油、排油、通氣、吊運、檢查油面高度、檢查傳動件的嚙合情況、保證加工精度和裝拆方便等；在減速器箱體上常設(shè)置一些裝置或零件，將這些裝置和零件及箱體上相應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為減速器附屬裝置或簡稱為附件，包括時孔和視孔蓋、通氣器、油標、放油螺塞、定位銷、啟蓋螺釘、吊運裝置、油杯等。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單，并可成批生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械、紡織機械、冶金機械、礦山機械、工程機械、石油機械、起重運輸機械、醫(yī)療器械、化工機械、印染機械、光學(xué)機械、拖拉機、軍用車輛、機床、機車等行業(yè)中。 行星擺線針輪減速機全部傳動裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。在輸入軸上裝有一個錯位 180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個稱為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成 H 機構(gòu)、兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機構(gòu)， （為了減小摩擦，在速比小的減速機中，針齒上帶有針齒套） 。 當輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動一周時，由于擺線輪上齒廓曲線的特點及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運動成為既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運動，在輸入軸正轉(zhuǎn)周時，偏心套亦轉(zhuǎn)動一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過一個齒從而得到減速，再借助 W 輸出機構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運動通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 13 -2.2 減速器的分類和應(yīng)用減速器的形式多樣，特點各異。可以先了解一下減速器的外觀,如圖 2-1所示：圖 2-1 減速器的外觀減速器的分類如下：1、B 系列擺線針輪減速機BW 腳板式臥裝雙軸擺線針輪減速機BL 法蘭式立裝雙軸擺線針輪速機BWY 腳板臥裝專用電動機直聯(lián)型擺線針輪減速機BLY 法蘭式立裝專用電動機直聯(lián)型擺線針輪減速機BWD 腳板式臥裝普通電動機直聯(lián)型擺線針輪減速機BLD 法蘭式立裝普通電動機直聯(lián)型擺線針輪減速機2、X 系列擺線針輪減速機山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 14 -XW 腳板式臥裝雙軸擺線針輪減速機XL 法蘭式立裝雙軸擺線針輪減速機XWD 腳板式臥裝普通電動機直聯(lián)型擺線針輪減速機XLD 法蘭式立裝普通電動機直聯(lián)型擺線針輪減速機XWD 腳板式臥裝普通電動機直聯(lián)型擺線針輪減速機XLY 法蘭式立裝專用電動機直聯(lián)型擺線針輪減速機擺線針輪行星減速機是應(yīng)用行星傳動原理，采用短幅外擺線的等距曲線的行星齒輪，與其針輪相合的先進減速機構(gòu)。該減速機廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、食品、紡織、印染、軍工、船舶、冶金、礦山、起重運輸機械、糧食機械、飼料機 械等多種行業(yè)，作為機械傳動中的驅(qū)動裝置和減速機構(gòu) 。2.3齒廓曲線圖 3 中心輪的齒廓曲線分析為研究齒廓方便建立如圖 3 所示的模型,假設(shè)中心輪 K 固定不動，激波器 H 位移到輸出軸的位置取活齒輪中心與中心輪齒底線相接觸的位置為起始位置。當曲柄(激波器)逆時針轉(zhuǎn)過 H 角時，活齒架轉(zhuǎn)過 G 角，兩角??度之間滿足定傳動比關(guān)系，即：Gzi?這是按激波器 H 與活齒架 G 同向轉(zhuǎn)動時推導(dǎo)出來的，同樣適用于反向轉(zhuǎn)動的情況。山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 15 -這時，滾子中心 D 點的坐標可以寫成坐標方程式，即:GHDbayx?sinico??中心輪實際齒廓曲線是 C 點軌跡的等距曲線，兩者有共同的法線。將實際齒廓曲線寫成直角坐標方程有：?cosiTDryx?式中 GHGbaid?instan??在本次設(shè)計中采用行星傳動，其優(yōu)點是承載能力大，傳動比大，傳動平穩(wěn)，噪音低。工作可靠使用壽命長，缺點是傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要零件的材質(zhì)要求高，加工和裝配精度要求嚴格，同時需要專用設(shè)備。目前，對擺線輪尚缺乏一套完整的測量方法和測量工具。此外，由于轉(zhuǎn)臂軸承轉(zhuǎn)速較高，承受載荷大，轉(zhuǎn)臂軸承的壽命成為改型傳動的薄弱環(huán)節(jié)。我國在 60 年代已經(jīng)開始生產(chǎn)擺線針輪減速器。由于該型傳動具有許多獨特的優(yōu)點，因此在礦山、冶金、國防、化工、起重運輸?shù)裙I(yè)部門得到廣泛應(yīng)用，并制定和頒布了擺線針輪減速器的行業(yè)標準和國家標準。隨著人們對擺線針輪行星傳動的逐步認識和制造工藝的不斷提高，這種傳動形式必將會得到更大的發(fā)展。新型擺線活齒減速器的動力通過雙偏心輸入軸輸入，并帶動兩內(nèi)齒圈繞活齒輪做圓周平移運動，使擺線盤的內(nèi)齒圈內(nèi)齒與活齒輪上的活齒嚙合將動力輸出，其優(yōu)點為：（1）省去了少齒差傳動的等速輸出機構(gòu)，改善了傳動性能，傳遞扭矩大、抗過載能力強、結(jié)構(gòu)簡單，降低了制造成本，同時也提高了傳動效率；（2）兩片內(nèi)齒圈與活齒輪的外齒嚙合，直接將動力輸出，縮短了傳動鏈，傳動效率高、傳遞扭矩大、抗過載能力強。（3）此傳動單元屬于 K-H 型少齒行星齒輪傳動范疇，是各類少齒差傳動中效率最高、傳遞扭矩最大的一種。（4）采用活齒傳動，輸出機構(gòu)和活齒輪的活齒部分合成一體，使輸山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 16 -入軸到輸出軸之間的運動鏈縮短，減少了動力傳遞損失。激波器采用對稱結(jié)構(gòu)，使慣性力和作用力得到平衡，減小了傳動軸和軸承間的附加動壓力，提高了活齒傳動的傳動效率。主要用于化工設(shè)備，也適用于冶金礦山、起重運輸、水泥建材、石油化工、紡織、輕工等需要立式減速器設(shè)備的行業(yè)，具有很好的市場前景。在本畢業(yè)設(shè)計說明書中，可以清楚的了解，在第一章可以知道減速器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，第二章是減速器的構(gòu)造、特點及應(yīng)用，第三章是運動和動力參數(shù)及傳動零件的設(shè)計計算，第四章是軸、軸承和鍵的設(shè)計和校核，第五章是減速器的潤滑和密封，第六章是公差與配合及粗糙度的標注，重點是第三章，我們要認真的設(shè)計零件并且校核其強度，使減減速器的壽命能長些。有利于節(jié)約錢財和能源，提高我們的生活水平?？傮w設(shè)計與計算一確定傳動的結(jié)構(gòu)形式i=16 p=3kw n=1400r/min一般都是針輪固定，根據(jù)使用條件選用臥式帶電機類型。電機的選擇按照工作要求選用 Y 系列三相異步電動機，電壓為 380V,型號為 Y100L2-4具體要求如表一所示型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 質(zhì)量Y100L2-4 3KW 1400r/min 38kg表一二擺線輪、針輪的齒數(shù)，以及選用主要零件的材料內(nèi)齒輪和行星輪齒數(shù)之差 1 時，叫少齒差傳動?Zb?c所以內(nèi)齒輪齒數(shù) ==16 擺線輪齒數(shù) 17，取奇數(shù)齒c?Zb主要零件的材料選用如表二所示零件名稱 材料 硬度 許用應(yīng)力（MPa）山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 17 -擺線輪針齒套GCr15GCr9HRC=58-63HRC=56-60=850-1200][H?=850-1200針齒銷雙偏心套GCr15 45HRC=58-62HRC=56-60=150-200F輸入軸輸出軸4540CrHRC=220-250HRC=241-286表二三定針輪直徑根據(jù)公式求 DzTv=9550× ×p/n=95500×3/1400=3274.3N.cmZc針齒中心圓半徑Rz=(0.5～0.6) =0.5 =7.42cm3T3.274取半徑為 80mm齒寬 b=(0.1～0.2)Rz=0.2×80=16mm四確定短副系數(shù) 和偏心距 e1k因為 =17[S]=1.5 故可知其安全2.72???S由上述所知輸入軸安全3.2.2 輸出軸的校核查軸的常用材料及其力學(xué)性能，得抗拉強度 ，屈服點abMP650??。查軸的許用彎曲應(yīng)力表，得 ， ，asMP360?? ??21???abP10????b1?山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 26 -一．按彎曲應(yīng)力計算3. 畫出軸的受力簡圖，將齒輪上的力簡化為集中力通過輪轂中點作用于軸上，軸上的支點反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心作用于軸上。取 ，則圓周里力?20?? NdTFt 1036549.2731????徑向力 tr08an?2.畫出水平受力圖，計算支點反力，畫出水平彎矩圖，考慮到 B 和 C 截面可能為危險截面，計算出 B 和 C 處的彎矩。如下圖 b 和 c 所示：軸受力圖如下圖所示：山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 27 -對 A 點取矩 08651036?????BHF所以 NFBH36?求彎矩 B 點 mNFAMt ??1C 點 t 842可以畫出水平彎矩圖 Mxy3.畫出垂直受力圖，計算彎矩，畫出垂直受力圖和彎矩圖，如上圖 d 和 e 所示：對 A 點取矩 086503??????BvF所以 NFBV15?山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 28 -求彎矩 B 點 mNFAVMt ????364501C 點 t?424.求合成彎矩，畫出合成彎矩圖 eB ??059360822NC?1415.畫出轉(zhuǎn)矩圖 f 所示：6.計算當量彎矩，畫出當量彎矩圖，如上圖 g 所示： mNTMB ?????? 2079)96.0(59)(222' ?C?? 17.校核軸的強度，根據(jù)彎矩大小和軸的直徑對 B 和 C 截面進行校核。，MpapadB 75][2.3.071'' ?????C.1.9'' ???所以兩個截面均安全二．安全系數(shù)校核計算1.初步分析 B.C 截面有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中，確定其為危險截面進行安全系數(shù)校核。因為兩個截面的當量彎矩一樣，故只求一個截面的即可。2. 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。查得 ， ，MPab640??Pa2751???，求 C 截面的抗彎截面系數(shù) W 和抗扭截面系數(shù) 計算公式和結(jié)果為MPa15??? T332323 5)(154.)(2 mdtbW?????? 854466.16T ?按軸直徑 54，查得鍵槽尺寸 b=16mm,t=6mm彎曲平均應(yīng)力幅 9.7130??WCa?彎曲平均應(yīng)力 0m扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa.2854976tT?切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力 MPa1??ma3.求綜合影響系數(shù)鍵槽對軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)， ,過盈配合對軸的有效應(yīng)力集6.,.?K中系數(shù)， 。因過盈配合的有效應(yīng)力集中系數(shù)均比鍵槽大，取過61.,.2???K山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院畢業(yè)論文- 29 -盈配合時的有效應(yīng)力集中系數(shù)計算。當材料為碳鋼時，毛坯直徑〉50-60 時，尺寸系數(shù) ,8.0,6.?r??軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 94.0????疲勞強度綜合影響系數(shù) =3.2286.0942)(?????k2.5.1??4.求安全系數(shù)。碳鋼特性系數(shù)： 取2.0~???1.0???取5? 5?僅有彎曲正應(yīng)力時計算安全系數(shù) 3.8102.37????MPakSma???僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時計算安全系數(shù) 5.1???a????彎扭聯(lián)合作用下的計算安全系數(shù) [S]=1.5 故可知其安全83.62???S由上述所知輸出軸安全輸入軸軸承和鍵槽的設(shè)計與校核一. 轉(zhuǎn)臂軸承的設(shè)計與校核1. 轉(zhuǎn)臂軸承徑向載荷Fr=0.72T/aZc=0.72×327400/(3×16)=4910N2. 轉(zhuǎn)臂軸承當量動負荷P=X× Fr=1.05×4910=5155N3. 轉(zhuǎn)臂軸承內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)速nx=1400r/min nv=nx/i=1400/16=87.5r/minn= =1400+1400/16=1487.5r/min??nvx4. 根據(jù)使用條件，選用 單列向心短圓柱滾子軸承D1=（0.4-0.5）Dz=(0.4-0.5)×160=72-80mm