NGW型行星齿轮减速器——行星轮的设计DOC

目录一．绪论 (3)1．引言 (3)2．本文的主要内容 (3)二．拟定传动方案及相关参数 (4)1．机构简图的确定 (4)２．齿形与精度 (4)３．齿轮材料及其性能 (5)三．设计计算 (5)1．配齿数 (5)2．初步计算齿轮主要参数 (6)（1）按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径 (6)（2）按弯曲强度初算模数 (7)3．几何尺寸计算 (8)4．重合度计算 (9)5．啮合效率计算 (10)四．行星轮的的强度计算及强度校核 (11)１．强度计算 (11)２．疲劳强度校核 (15)1．外啮合 (15)2．内啮合 (19)３．安全系数校核 (20)五．零件图及装配图 (24)六．参考文献 (25)一．绪论1．引言渐开线行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮绕着位置固定的几何轴线作圆周运动的齿轮传动，这种传动通常用内啮合且多采用几个行星轮同时传递载荷，以使功率分流。

渐开线行星齿轮传动具有以下优点:传动比范围大、结构紧凑、体积和质量小、效率普遍较高、噪音低以及运转平稳等，因此被广泛应用于起重、冶金、工程机械、运输、航空、机床、电工机械以及国防工业等部门作为减速、变速或增速齿轮传动装置。

渐开线行星齿轮减速器所用的行星齿轮传动类型很多，按传动机构中齿轮的啮合方式分为:NGW、NW、NN、NGWN、ZU飞VGW、W.W等，其中的字母表示:N—内啮合，W—外啮合，G—内外啮合公用行星齿轮，ZU—锥齿轮。

NGW型行星齿轮传动机构的主要特点有:重量轻、体积小。

在相同条件下比硬齿面渐开线圆柱齿轮减速机重量减速轻1/2以上，体积缩小1/2—1/3;传动效率高;传动功率范围大，可由小于1千瓦到上万千瓦，且功率越大优点越突出，经济效益越高;装配型式多样，适用性广，运转平稳，噪音小;外齿轮为6级精度，内齿轮为7级精度，使用寿命一般均在十年以上。

因此NGW型渐开线行星齿轮传动已成为传动中应用最多、传递功率最大的一种行星齿轮传动。

2．本文的主要内容NGW型行星齿轮传动机构的传动原理:当高速轴由电动机驱动时，带动太阳轮回转，再带动行星轮转动，由于内齿圈固定不动，便驱动行星架作输出运动，行星轮在行星架上既作自转又作公转，以此同样的结构组成二级、三级或多级传动。

NGW型行星齿轮传动机构主要由太阳轮、行星轮、内齿圈及行星架所组成，以基本构件命名，又称为ZK-H型行星齿轮传动机构。

本设计的主要内容是单级NGW型行星减速器的设计。

二．拟定传动方案及相关参数1．机构简图的确定减速器传动比i=6,故属于1级NGW型行星传动系统。

n=2或3。

从提高传动装置查《渐开线行星齿轮传动设计》书表4-1确定pn=3。

承载力，减小尺寸和重量出发，取p计算系统自由度W=3*3-2*3-2=1２．齿形与精度因属于低速传动，以及方便加工，故采用齿形角为20º，直齿传动，精度定位6级。

３．齿轮材料及其性能太阳轮和行星轮采用硬齿面，内齿轮采用软齿面，以提高承载能力，减小尺寸。

三．设计计算1．配齿数采用比例法：::::(2)2:(1):()a c b a a a a p Z Z Z M Z Z i i Z Z i n =--:2:5:2a a a a Z Z Z Z =按齿面硬度HRC=60，()c a uZ /Z 62/22==-=，查《渐开线行星齿轮传动设计》书图4-7a 的max20a Z =，1320a Z <<。

取17a Z =。

由传动比条件知：Y i 17*6102a Z ===M Y /3102/334===计算内齿轮和行星齿轮齿数： Y 1021785b a Z Z =-=-=234c a Z Z =*=2．初步计算齿轮主要参数（1）按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径用式()32lim1A p d Ha H a tdT K K K u ud K ϕσ∑±=进行计算，式中系数：u=34172c a Z Z ==，太阳轮传递的扭矩()a p a T 9549P /n n 954930/3100954.9 N m ==**=⋅则太阳轮分度圆直径为：()32lim1768103.76 mmA p d Ha H a tdT K K u ud K ϕσ∑±==⨯=（2）按弯曲强度初算模数用式1321A Fp tm d T K KmKZ ϕσ=进行计算。

由2lim 212lim 1245 3.182.54306.73350 F Fa Fa F Y Y N mm σσ=⨯=<=，所以应按行星轮计算模数3212.15.64a A Fp tmd a T K K m K Z ϕσ==⨯=若取模数6m =，则太阳轮直径()176102 mm a ad Z m ==⨯=，与接触强度初算结果()103.76 mm a d =接近，故初定按()108.5 mm a d =，6m =进行接触和弯曲疲劳强度校核计算。

3．几何尺寸计算将分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径的计算值列于表４。

4．重合度计算外啮合：()()a a a c m Z 2617251 ()26342102()2114257 ()2162108()(r)cos ())51cos 2057()(r)cos ())102cos 20108(r)=arccos(arccos()32.78arccos(arccos()27.441c c a a a a a c a c a a a a a c a c r m Z r d r d r r ααααε︒︒︒︒=⨯===⨯=============[](tan()tan )(tan()tan )=17(tan 32.78tan 20)34(tan 27.441tan 20(2)=1.598>1.2a a a c a c Z Z αααααππ︒︒︒︒=-+-⎡⎤-+-⎣⎦内啮合：()()b b b c m Z 26852255 ()26342102()24952247.5 ()2162108()(r)cos ())255cos 20()(r)cos ())102cos 20108(r)=arccos(arccos()14.50arccos(arccos()27.c c a b a b a c a c a b a b a c a c r m Z r d r d r r αααα︒︒︒=⨯===⨯=============[](tan()tan )(tan()tan )=34(tan 27.441tan 20)85(tan14.50tan 20)(2)=2.266>1.2441c a c b a b Z Z αεααααππ︒︒︒︒︒=---⎡⎤---⎣⎦5．啮合效率计算11X Xbab aXXabi i ηηη-==-式中Xη为转化机构的效率，可用Kyдpявпев计算法确定。

查图3-3a 、b （取µ=0.06，因齿轮精度高）得：各啮合副的效率为0.978X ac η=，0.997X cb η=，转化机构效率为0.9870.9970.984X X ac cb X ηηη==⨯=转化机构传动比85517b a XabZ Z i=-=-=-则1150.9840.987115X Xb abaX Xabiiηηη-+⨯====-+.四．行星轮的的强度计算及强度校核１．强度计算图1 断面几何参数行星轮可归结为受内外载荷的封闭圆环，其弯曲半径与断面厚度之比5/hρ，属于大曲率圆环，弯曲中性层不通过重心，相距为e。

当轴承装在行星轮内时，其轮缘减薄，若3/mh时，在载荷作用下有较大变形。

此变形对齿轮弯曲强度和轴承的承载能力有显著影响，应准确且计算。

但在设计时由于轴承上载荷大小和分布规律不清楚，而难以计算。

这里设想轴承中反力按余弦规律分布，并且不考虑离心力对轴承载荷的影响，作一简化计算。

图2 计算简图及弯矩分布 表6行星轮轮缘强度计算公式外载荷危险断面的弯矩])1cos[(42t tt t t 't t 't ϕπρα-====i F q H F M tg F F n d K T F r pa AaραρραρHtg F M Htg F M 138.0182.011.0()5.0318.0094.0('t t 2't t 1-+=++-=危险断面的轴向力 轮缘外侧弯曲应力)637.05.0796.0(0't 21ραH tg F N N i +-== ωωσρσσρσ+++=+++=SN h Se h M SN h Se h M 1''1min2''2max )()( 在与内、外齿中心轮啮合处分别有一组相等且对称的载荷：圆周力t F 、径向力r F 和t F 对弯曲中心的力矩t M 。

在圆周力t F 相背的一半轴承上作用有按余弦规律分布的径向分布力i q 。

载荷计算式如表6。

内力素弯矩ϕM 在两个啮合节点，即断面1处达最小值，在与断面1成︒90断面２处达最大值。

这两个断面的弯矩1M 、2M 和轴向力1N 、2N 的计算式列于表6。

最大、最小应力都发生在轮缘的外侧，为弯曲应力、轴向应力和离心应力之和。

内力素及应力计算公式列于。

其中离心力产生的应力202ρωγσωg=式中 γ——齿轮材料的比重；322ππγ==p ng ——重力加速度；ω——齿轮的绝对角速度；()s rad n /33.526050*2602===ππω0ρ——轮缘断面重心位置的曲率半径。

使用表6中的公式时，要从实际断面尺寸换算出一个相当矩形断面，才能较准确的求出应力的大小和位置。

相当断面的惯性矩为2min min a S I I +=式中min min S I 、——实际断面对OX 轴的惯性矩和断面面积；a ——系数，按经验公式确定：167.4)6*3.05.44(*6*25.0)3.0(25.0min =+=+=m h m am in h ——不计轮齿时的断面厚度；5.44min =hm ——齿轮模数。

相当断面的宽度取为轮缘的实际宽度b ，其高度h 、面积S 、断面系数W 分别为：实际断面尺寸()100d 72==孔，b36300655*726;396055*72;557212122233=========bh W bh S b h396055*72,9982501255*7212min 33min======bh S bh I 1067011167.4*396099825022min min =+=+=a S I I断面的弯曲半径为e -=0ρρ；25.720=ρ，而73.33960*25.7210670110===SI e ρ52.6873.325.720=-=-=e ρρ)/(29925.72*33.52*10*32222202mm N g===πρωγσω 断面上承受最大、最小应力处到断面重心的距离为'h 和''h 。