2011屆畢業(yè)設計(論文)開題報告畢業(yè)設計(論文)題目單級少齒差行星齒輪傳動設計學生姓名Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse專業(yè)班級指導教師姓名何毅斌職稱一、課題背景傳動裝置是機器的重要組成部分，機器工作性能的好壞很大程度上取決于傳動裝置的優(yōu)劣。因此，不斷提高傳動裝置的設計和制造水平具有極其重要的意義。齒輪傳動是最常采用的一種傳動形式，其主要特點有：效率高：在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率為最高；結構緊湊：在同樣的使用條件下，齒輪傳動所占用的空間一般較??；工作壽命長：設計合理、維護良好的齒輪傳動，其使用壽命可長達二十年；傳動比穩(wěn)定：常用的漸開線圓柱齒輪滿足定比傳動條件，且具有可分性。由于具備了上述特點，因此齒輪傳動被廣泛應用。在齒輪傳動中，當一系列互相嚙合的齒輪把原動機的轉速和扭矩傳遞給執(zhí)行機構時，這種齒輪傳動系統(tǒng)就稱為輪系。當輪系中至少有一個齒輪軸線繞其它定軸齒輪的軸線回轉，且機構的自由度為1，則輪系為行星輪系，即行星齒輪傳動。其主要特點為：體積小、重量輕：在承受相同載荷條件下，行星齒輪傳動的外廓尺寸和重量通常僅為定軸齒輪傳動的1/2?1/6；傳動效率高：行星齒輪傳動的效率可高達99.4%；工作可靠：行星齒輪傳動平穩(wěn)，抗沖擊和振動能力強。僅供個人參考1.1少齒差行星齒輪傳動原理少齒差行星齒輪傳動是行星齒輪傳動中的一種。由一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副。它采用的是漸開線齒形，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小，簡稱為.少齒差傳動。一般所講的少齒差行星齒輪傳動是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動而言的。漸開線少齒差行星齒輪傳動以其適用于一切功率、速度范圍和一切T作條件，受到了世界各國的廣泛關注。成為世界各國在機械傳動方面的重點研究方向之一。1.1.2少齒差行星齒輪傳動的特點少齒差行星齒輪傳動具有以下優(yōu)點：⑴加工方便、制造成本較低漸開線少齒差傳動的特點是用普通的漸開線齒輪刀具和齒輪機床就可以加工齒輪，不需要特殊的刀具與專用設備，材料也可采用普通齒輪材料料。傳動比范圍大，單級傳動比為10?1000以上。結構形式多樣，應用范圍廣，由于其輸入軸與輸出軸可在同一軸線上，也可以不在同一軸線上，所以能適應各種機械的需要。結構緊湊、體積小、重量輕，由于采用內(nèi)嚙合行星傳動，所以結構緊湊；當傳動比相等時，與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比，體積和重量均可減少1/3?2/3。效率高。當傳動比為10?200時，效率為80%?94%。效率隨著傳動比的增加而降低。運轉平穩(wěn)、噪音小、承載能力大，由于是內(nèi)嚙合傳動。兩嚙合輪齒一為凹齒、一為凸齒兩齒的曲率中心在同一方向。曲率半徑義接近相等，因此接觸面積大，使輪齒的接觸強度大為提高，又采用短齒制，輪齒的彎曲強度也提高了。此外，少齒差傳動時，不是一對輪齒嚙合，而是3-9對輪齒同時接觸受力。所以運轉平穩(wěn)，噪聲小，并且在相同的模數(shù)情況下。其傳遞力矩比普通同柱齒輪減速器大?；谝陨咸攸c，小到器人的關節(jié)、大到冶金礦用機械。以及從要求不高的農(nóng)用、食品機械，到要求較高的印刷和國防工業(yè)都有應用實例。少齒差減速器的結構型式較多，常見的型式可按輸出的型式、減速器的級數(shù)、行星齒輪的數(shù)目、使用安裝的型式分類。其中按輸出型式可分為：銷軸式這種減速器使用歷史較長，應用范圍較廣，實踐證明效率較高；在高速連續(xù)運轉，功率較大或扭矩較大的使用場合下，可采用銷軸式輸出機構（2）十字滑塊式這種結構形式較簡單，加工方便，但是承載能力及效率較銷軸式低，常用于小功率、只有一個行星齒輪的結構中。（3）浮動盤式這種結構形式較新穎，比銷軸式容易加工，使用效果好。但對其效率和承載能力還缺乏測試數(shù)據(jù)。（4）零齒差式零齒差式輸出機構的零件數(shù)量要少一些，結構緊湊、制造方便；（5）雙曲柄式高速軸減速后帶動行星齒輪，動負荷小。這種結構的軸向尺寸較大，加工精度要求高；1.1.3減速器工作原理第一減速部分：當電動機帶動偏心軸轉動時，由于內(nèi)齒輪與機殼固定不動，迫使行星齒輪繞內(nèi)齒輪作行星運動（即作公轉又作自轉）；又由于行星齒輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很少，所以行星齒輪繞偏心軸中心所作的運動為反向低速自轉運動。利用輸出機構將行星輪的自轉運動傳遞給輸出軸，就可以達到減速的目的。第二輸出部分：從結構上保證行星輪上的銷孔直徑比銷軸套的外徑大二倍偏心距。在運動過程中，銷軸套始終與行星齒輪上的銷孔壁接觸，從而使行星齒輪的自轉運動通過軸套傳給輸出軸，以實現(xiàn)與輸入軸方向相反的減速運動。本文主要采用SolidWorks軟件對單級少齒差行星齒輪傳動中各零件建立三維幾何模型、單級少齒差行星減速器三維虛擬裝配及工程圖生成。再充分發(fā)揮SolidWorks設計的優(yōu)點，不斷優(yōu)化零件結構。利用本文的方法設計單級少齒差行星齒輪減速器，具有方便、快捷、可靠的特點。二、國內(nèi)外研究狀況和應用前景1.2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀當內(nèi)嚙臺的兩漸開線齒輪齒數(shù)差很小時，極易產(chǎn)生各種干涉。因此在設計過程中選擇齒輪幾何參數(shù)的計算十分復雜。早在1949年，蘇聯(lián)學者就從理論上解決了實現(xiàn)一齒差傳動的幾何汁算問題。直到1960年代以后，漸開線少齒差傳動才得到迅速的發(fā)展。目前有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動盤等多種形式。1960年代，國外就開始探討圓弧少齒差傳動，到1970年代中期，日本已開始進行圓弧少齒差行星減速器的系列化生產(chǎn)。這種傳動的特點在于：行星輪的齒廓曲線用凹圓弧代替了擺線。輪齒與針齒在嚙合點的曲率方向相同，形成兩凸圓弧的內(nèi)嚙合，從而提高了輪齒的接觸強度和嚙合效率，其針齒不帶齒套，并采用半埋齒結構，既提高了彎曲強度又簡化了針齒結構。此外，圓弧形輪齒的加工無需專用機床，精度也易保證，而且修配方便。1956年我國著名的機械學家朱景梓教授根據(jù)雙曲柄機構的原理提出了一種新型少齒差傳動機構。該機構的特點是當輸人軸旋轉時，行星輪不是作擺線運動高速公轉與低速自轉的合成，而是通過雙曲柄機構導引作圓周平動。這種獨特的”雙曲柄輸入少齒差傳動機構，得到國內(nèi)外同行的高度評價。1958年開始研制擺線針輪減速器。1960年代投人工業(yè)化生產(chǎn)，目前已形成系列，制定了相應的標準，并廣泛用于各類機械中。1960年制成第一臺二齒差漸開線行星齒輪減速器，其傳動比為37.5,功率為16kW，用于橋式起重機的提升機構中。1963年朱景教授在太原學院學報上發(fā)表了《少齒差漸開線K-H-V型行星齒輪減速器及其設計》一文，詳細闡述了漸開線少齒差傳動的原理和設計方法。這些創(chuàng)造性的工作，為少齒差行星齒輪傳動在我國的推廣應用起了重要的指導作用。雙曲柄輸入少齒差行星齒輪傳動的優(yōu)點是：能使行星軸承的載荷下降，而且當內(nèi)齒板作為行星輪時，行星軸承的徑向尺寸可不受限制，從而提高了行星軸承的壽命。另外，這種傳動不需要輸出機構，還可實現(xiàn)平行軸傳動。效率高，適用性強。但是，由于歷史原因，雙曲柄輸入式少齒差傳動一直沒有得到應有的發(fā)展，直到近十幾年才逐漸為人們所重視。1985年重慶鋼鐵設計院提出了平行軸式少齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動一一i環(huán)減速器，但是這種減速器的一根曲軸上要安裝三片內(nèi)齒板，需制成偏心套機構.存在著結構復雜加工分度精度要求高、曲軸聯(lián)接結構表面產(chǎn)生微動磨損、三套互為120°的雙曲柄機構之間存在過約束等問題。1993年重慶大學博士崔建昆提出新型軸銷式少齒差行星齒輪傳動，并對其進行了理論分析。隨著少齒差行星齒輪傳動研究的深入，已成功地開發(fā)出不少新的漸開線少齒差行星齒輪傳動形式。目前，我國研究出一種連桿行星齒輪傳動一平行軸式少齒差內(nèi)齒行星齒輪傳動。該類傳動是以連桿內(nèi)齒輪（齒板）為行星輪.采用雙曲柄輸入。且無輸出機構主要有一齒環(huán)（一片連桿行星齒板）、二齒環(huán)（兩片連桿行星齒板）、三齒環(huán)及四環(huán)等結構形式的減速器。三環(huán)減速器的基本結構及其工作原理：兩根互相平行，各具有三個偏心軸徑（或偏心套）的高速軸2,動力通過其中任一或兩軸同時輸入。三片連桿行星齒板（內(nèi)齒輪）1通過軸承裝在高速軸上，外齒輪的軸3為低速軸。其軸線與高速軸2軸線平行，高、低速軸均通過軸承支承在機體上。三片齒板1與外齒輪嚙合.嚙合的瞬時相位差呈120°。國內(nèi)外學者在齒形分析、結構優(yōu)化、接觸分析、結構強度、動態(tài)性能、傳動效率、運動精度方面進行了大量的研究。利用計算機技術進行減速器各主要部件的實體建模、仿真、干涉檢查等，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，并應用到產(chǎn)品的設計中。取得了許多有價值的成果。N型內(nèi)齒行星齒輪傳動的基本結構型式一一環(huán)式減速器的傳動機理進行了分析研究，建立了環(huán)式減速器系統(tǒng)受力分析模型，得出目前環(huán)式減速器存在慣性力或慣性力矩不平衡的結論。對平行動軸少齒差傳動多齒接觸問題動平衡進行了研究，以有限元彈性接觸分析理論為基礎，建立了平行動軸少齒差傳動多齒接觸問題時的有限元分析模型，提出了一種對研究平行動軸少齒差傳動內(nèi)齒輪副嚙合過程中實際接觸齒對數(shù)、齒間載荷的分配及齒面載荷分布的分析計算方法。為平行動軸少齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動的承載能力的汁算、齒輪幾何參數(shù)的確定及零部件的強度分析計算提供了理論依據(jù)。1.2.2發(fā)展趨勢齒輪傳動技術是機械工程技術的重要組成部分，在一定程度上標志著機械—工程技術的水平。因此，齒輪被公認為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機械的承載能力和傳動效率，減少外形尺寸質(zhì)量及增大減速機傳動比等，國內(nèi)外的少齒差行星齒輪傳動正沿著高承載能力、高精度、高速度、高可靠性、高傳動效率、小型化、低振動、低噪音、低成本、標準化和多樣化的方向發(fā)展的總趨勢。少齒差行星齒輪傳動具有體積小、重量輕、結構緊湊、傳動比大、效率高等優(yōu)點，廣泛應用于礦山、冶金、飛機、輪船、汽車、機床、起重運輸、電工機械、儀表、化工業(yè)等許多領域，少齒差行星齒輪傳動有著廣泛的發(fā)展前景。三、畢業(yè)設計主要內(nèi)容和研究方案主要內(nèi)容：1、單級少齒差行星齒輪傳動設計計算；2、用SolidWorks三維軟件對各零件進行三維造型；3、用SolidWorks裝配各零件，生成裝配體；4、運用SolidWorks軟件對裝配體進行動力學分析；5、完成論文的編寫和外文翻譯。研究方法：進行文獻查詢，學習并掌握三維設計原理，SolidWorks軟件的使用，然后對單級少齒差行星齒輪傳動中各個零件進行實體建模，并進行單級少齒差行星齒輪傳動的裝配和動力學分析。研究思路：查閱資料一一學習并掌握三維設計原理一一根據(jù)實際工作需要進行單級少齒差行星齒輪傳動設計計算一一SolidWorks軟件的使用一一單級少齒差行星齒輪傳動中各零件的三維建模、裝配以及動力學分析。四、課題前期工作在開始本課題之前，通過查閱有關單級少齒差行星齒輪傳動的資料，對單級少齒差行星齒輪傳動的理論知識系統(tǒng)學習，并找到相應的設備，觀察其結構特征，并了解其工作原理，，通過相關知識的學習，了解如何用SolidWorks軟件進行單級少齒差行星齒輪傳動設計和動力學分析，并進行相應的優(yōu)化。五、總體安排和進度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）:第一周（3月21日）：確設計內(nèi)容和要求，準備好設計所需設計手冊等資料，以及所需設備、設計軟件等工具，資料的查閱；第二周：英文資料的翻譯，學習并掌握三維設計原理與SolidWorks軟件的使用；第三周一第五周：單級少齒差行星齒輪傳動常規(guī)設計計算、結果分析；第六周一第八周：利用三維設計軟件進行各零部件的設計，以及裝配體的生成；第六周一第八周：對單級少齒差行星齒輪傳動進行動力學，并進行優(yōu)化；第十一周（5月9日）：畢業(yè)設計論文的編寫，準備答辯。預期成果和可能創(chuàng)新點：整個畢業(yè)設計過程中，我們可以得到一篇相關的畢業(yè)論文和單級少齒差行星齒輪傳動裝配圖以及相關零件圖。該課題的研究對單級少齒差行星齒輪傳動的設計在整體結構和傳動效率有很大的改進，極大的優(yōu)化了傳統(tǒng)減速器設計方法，對進一步研究高效率的減速器具有很大的指導意義。教研室（學科部）審核意見教研室（學科部）主任（簽字）年月日學院審核意見主管院長（系主任）簽字年月日注：此表中的一、二、三項，由學生在教師的指導下填寫。僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nur