燕 山 大 學 本科畢業設計（論文）開題報告 課題名稱： 25 噸差動減速器設計 學院（系）： 機 械 工 程 學 院 年級專業： 05 級機械電子工程 學生姓名： 指導教師： 完成日期： 2009-3-18 一、綜述本課題國內外研究動態，選題的依據和意義 1. 減速器是一種動力傳送裝置，使用它的目的是降低轉速，增加轉矩。它的種類繁多，型號各異，不同種類有不同 的用途。減速器的種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動級數不同可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。常用的減速器大致可分為幾種： 圓柱齒輪減速器。圓柱齒輪傳動的速度和功率范圍很大、效率高，裝配和維修方便，加工成本低。 蝸桿減速器。蝸桿傳動傳動比大、工作平穩；噪聲較小、結構緊湊、在一定的條件下有自鎖性、效率低。 三環減速器。三環減速器結合了傳 統的動軸傳動減速器與定軸傳動減速器的優點 ,是一種新型高效的傳動裝置。具有結構緊湊、重量輕、傳動比大、承載力強、抗沖擊性強的優點，但是三環減速器不適合于高速 ( 1500r/min) 單級變速，傳動齒面精度不高 ,維修不方便。 行星齒輪減速器 。由于在各種類型的行星齒輪傳動中均有效地利用了功率分流和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用了內嚙合，行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩和傳動效率高等優點。行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率，而且可用于低速、大轉矩 的機械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳 動、運動的合成和分解，以及其它特殊的應用中，這些功用對于現代機械傳 動的發展有著較重要的意義。 2. 行星齒輪傳動是指：至少有一個齒輪，它同中心輪 (太陽輪 )相嚙合；該輪在隨自身幾何軸線公轉的同時，還繞自身的幾何軸線自轉。通過該輪和中心輪的運動復合，能把運動和動力從該齒輪機構的一基本構件傳遞到輸出構件，得到新的轉速和力矩，以便于向下一級機構或工作機傳遞，如圖 1 所示。 行星齒輪傳動在近些年發展很快，出現了很多新型的行星齒輪傳動，種類很多，按照齒輪形狀可分為三種 類型 :漸開線行星齒輪傳動、擺線針輪行星傳動和諧波齒輪傳動。 圖 1 行星齒輪傳動 2.1 漸開線行星齒輪傳動的特點是高速、大功率。如對機構作新的應用，也可以實現低速、大扭矩。還可以實現分流傳動、低應力嚙合、工作平衡、高可靠性、同軸傳動、 維修方便、價格較低，缺點是體積比較大。 2.2 行星擺線針輪減速器 是一種應用行星式傳動原理，采用擺線針齒嚙合的新穎傳動裝置 。 其 特點 有 ：高速比和高效率單級傳動， 單級 就能達到 1： 87 的減速比，效率在 90以上。結構緊湊體積。運轉平穩噪聲低 ， 擺線針齒嚙合齒數較多，重疊系數大以 及具有機件平衡的機理，使振動和嗓聲限制在最小程度。使用可靠 、壽命長。 缺點是維修對技術要求較高 ， 承載能力較齒輪的小、價格較高。 2.3 諧波減速 器。 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。 近十幾年來 ,計算機技術、信息技術、自動化技術在機械制造中的廣泛應用 ,改變了制造業的傳統觀念和生產組織方式。一些先進的齒輪生產企業已經采用精益生產、敏捷制造、智能制造等先進技術 ,形成了高精度、高效率的智能化齒輪生產線和計算機網絡化管理。 我國的行星減速器產品在性能和質量方面與發達國家存在著較大差距，設計和制造工藝都比較落后，還有一個原因是設計手段落后。發達國家在機械產品設計上早巳進入分析設計階段，他們利用計算機輔助設計技術，將現代設計方法，如有限元分析、優化設計等應用到產品設計中，采用機械 CAD系統在計算機上進行建模、分析、仿真、干涉檢查。實現三維設計，投產后改動很少，往往一次成功。而我們的設計手段仍處于以經驗設計為主的二維設計階段，所用的 CAD 軟件也多是二維繪圖軟件，設計完成后，在投產中往往要進行很大的改動，使得產品開發周期長、性能質量 低。 二、研究的基本內容，擬解決的主要問題 本次設計對國內和國外已經存在的幾種起重用行星減速器進行了對比和分析，總結了各自的優缺點，并提出了新的設計方案如下圖所示。 本次設計采用雙電機驅動，相比單電機驅動，可以用兩個小功率電機代替一個大電機，并得到多種變化速度，大大減小了起動電流和換擋電流。能單電機獨立運行，當一個電機出現故障時，另一電機仍然能正常工作，兼顧維修和施工，大大提高了起升機構的工作可靠性。 兩個電機分別通過一級減速后，通過斜齒輪將輸入傳動至一級行星齒輪的兩個太陽輪，共同控制行星輪 ，再通過二級行星齒輪減速傳動到卷筒，完卷筒 主輸入 從輸入 全能達到所要求的傳動比及變速要求。具有結構緊湊、減速比大、承載能力強、噪聲低、通用性好等特點，工作平穩，能夠實現多檔速度，變速平穩。 在設計過程中用計算機進行輔助設計，借助機械 CAD 軟件進行三維實體建模，在計算機上進行運動學模擬仿真，分析和干涉檢查，這樣可以減少設計失誤和工作量，縮短產品開發周期，實現信息共享。 擬解決的主要問題： 1 根據變速要求確定傳動方案，根據力矩和功率選擇合適的電機。 2 進行合理的機構設計，保證所要求的主傳動比和從傳動比。 3 在保證要求 的基礎上，盡量減小總體尺寸和重量，并減少成本。 4 設計完成后， 用機械 CAD 系統在計算機上進行建模、分析、仿真、干涉檢查。 三、研究步驟、方法及措施 1 收集相關資料，了解當前國內差動減速器的研究情況，了解和分析現有的差動減速器的不同傳動方案，進行方案論證和方案機構設計。 2 進行力分析和傳動比計算，驗證設計方案的可行性。 3 進行方案的具體結構設計和強度校核，用 CAD 軟件繪制二維裝配圖。 4 用三維 CAD 軟件進行零件的實體建模與裝配， 在計算機上進行運動學模擬仿真，分析和干涉檢查。 四、研究工作 進度 1 工作計劃 1 4 周 5 8 周 9 12 周 13 16 周 17 18 周 收集資料、擬 訂傳動方案， 繪制機構簡圖 繪制二維 裝配圖 零件三維 實體建模 零件三維實 體建模、裝 配及仿真 撰寫論文、 答辯 2 目前完成的工作 目前已完成開題報告及文獻綜述，收集了部分資料，分析和比較了了幾種方案的優劣，初步確定了設計方案并繪制了機構簡圖。下周擬進行設計方案的初步計算和分析，對方案進行補充和進一步設計。 五、主要參考文獻 1 過堅新 ,翁建生 . 雙電機驅動起升機構的分析與評價 J. 江 蘇 建筑 , 2002,(S1). 2 吳春英 ,陳奕紅 . 差動式無級變速減速器的分析研究 J. 機械科學與技術 ,2002,(6). 3 王亞鋒 ,賈爭現 ,張淳 ,李存香 . 可控制起動行星齒輪減速裝置傳動方案的改進設計 J. 陜西科技大學學報 ,2003,(1). 4 丁霞云 ,張淳 . 可控制起動行星齒輪減速裝置傳動方案的分析 J. 陜西科技大學學報 ,2006,(01). 5 趙援朝 . 起升機構變速方式的探討 J. 水利電力機械 , 2007, (10) 6 劉云 ,楊祖孝 ,王健 ,喬會琦 . 起重機 新型起升機構的開發研究 J. 起重運輸機械 ,2007,(12). 7 宋寅 . 起重機運行機構減速器選擇中的幾個問題 J.鐵道貨運 , 2003,(2) 8 劉海燕 ,. 淺論新型減速器在港口起重機上的應用 J. 港口科技動態 , 2004,(6). 9 饒振鋼 . 行星齒輪變速箱的結構參數與傳動比計算 J. 江蘇機械制造與自動化 ,2001,(2). 10 梁曉峰 ,陳艷鋒 .行星齒輪減速器建模與運動學仿真 J 機械 , 2008,(5). 11 羅會信 ,金光振 ,李偉 . 行星齒輪減速器對起升機 構安全性能的影響J. 起重運輸機械 ,2003,(1). 12 莫愛貴 .行星減速器齒輪系均載及工藝分析 J.機床與液壓 , 2002,(2). 13 王寶琳 . 行星齒輪減速器在港口裝卸機械上的應用 .第九屆全國內河船舶及航運技術學術交流會 C,2004-11-01. 14 尤瑞琳 .行星減速器行星架的改造設計 J.起重運輸機械 ,2002,(07). 15 Kahraman A. Natural Modes of Planetary Gear Trans .Journal of Sound and Vibration. 1994, 173(1). 16 Masoud Z.N., Nayfeh A.H, Mook D.T., Cargo pendulation reduction of ship-mounted cranes. Nonlinear Dynamics. 2004,(35). 17 Masoud Z., Nayfeh A., Henry R., Mook D. Cargo pendulation reduction on ship-mounted cranes via boom-luff and slew angles actuation. Collection of Technical Papers Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. 2000,(1). 18 Zhang, Zhan. Differential planet gear reducer used in the unloading ship machine. Shanghai Hydraulic Machinery Factory. 1997. 19