行星齿轮减速器（全文标明引文）.pdf

“中国知网”大学生论文检测系统 - 1 - 文本复制检测报告单(全文标明引文) ADBD2017R_2017041416225220170417205745425080055953 检测时间：2017-04-17 20:57:45 检测文献:行星齿轮减速器 作者:应存超 检测范围: 中国学术期刊网络出版总库 中国博士学位论文全文数据库/中国优秀硕士学位论文全文数据库 中国重要会议论文全文数据库 中国重要报纸全文数据库 中国专利全文数据库 大学生论文联合比对库 互联网资源(包含贴吧等论坛资源) 英文数据库(涵盖期刊、博硕、会议的英文数据以及德国Springer、英国Taylor3 - 豆丁网 0.3%（35） - 互联网文档资源（ ）- 2015是否引证：否 7 41081024_张重阳_机械工程及自动化_玉米收割机传动系统设计 (2) 0.3%（35） 张重阳 - 大学生论文联合比对库- 2012-06-04是否引证：否 8 机械设计-简答题 0.3%（32） - 互联网文档资源（http:/wenku.baidu.c）- 2016是否引证：否 原文内容 南通职业大学 毕业设计（论文） 课题： 行星齿轮减速器的设计与仿真 院部机械工程系 专业数控技术 班级数控141 姓名应存超 指导教师彭淑华 完成日期 2016.12.7 摘要 本课题研究是的如何设计一个不同于传统定轴传动的行星齿轮传动的减速器，因为它比常规定轴传动的减速器相比，能更 加精确的传动，获得更加高效的传动效率。设计后的行星减速器与常规的定轴传动的减速器相比，它拥有更加大的减速比，同 时也能占用较小的占地面积，这为每一个对减速器对那些既要求能获得较高的传动比，又能节省空间面积的厂家提供了另一种 选择。 本文主要应用了工程力学和机械原理的相关知识，对行星齿轮进行计算，利用Creo软件对所设计的减速器进行机构运动仿 真。分析所设计的行星齿轮减速器在实际应用当中是否能符合预期的要求。本文主要分为三部分，第一部分是应用机械原理对 行星齿轮进行相关的设计与校核，第二部分则是利用Creo软件进行机构的运动仿真，第三部分是制作部分，利用3D打印机将 所制作的行星齿轮减速器进行打印制作。 机械原理部分主要应用了变位齿轮的角度变位和相关系数的计算，使得所设计的行星齿轮减速器能够在实际生活中能够被 正确的安装。以下是满足正确安装的三个条件：1.同心条件；2.邻接条件；3.安装条件。只要满足了以上几点，便能对变位齿 轮进行正确的安装，并且能够使齿轮进行正确的啮合，避免根切，提高齿轮的传动效率。 软件部分主要应用了Creo软件，进行三维建模，将所有零件进行组装，然后在软件当中进行仿真，在模拟环境中的状况尽 量靠近真实的实际情况下，观察所设计的行星齿轮减速器是否满足预期要求。如果不满足要求，便对行星齿轮减速器进行适当 的调整，使得行星齿轮减速器的制造成本既能降到买家能够接受的程度，又不会降低行星齿轮减速器的相关性能呢。 建模部分是利用3D打印机将制作的减速器进行增料打印，这不同于传统的切削减材料的加工方式。将所打印的模型进行装 配，进一步观察在设计过程中，结构设计的是否合理，是否能在最大程度上减轻工人的劳动强度。 所制作的行星齿轮减速器主要是有以下几个部分组成：3个中心轮，3个行星轮和1个行星架组成，其运动的规律犹如地球在 自转的同时，还能绕着太阳公转那样，行星齿轮既能和输入中心轮进行啮合自转，又能在中心轮所设定的轨道内沿着输入中心 轮进行公转。不过与地球的公转和自转不同的是，行星齿轮还能带动输出中心齿轮进行旋转，以达到速度的输出的目的。在软 件当中，我们主要是通过观察输入轴与输出轴的转速的快慢，来观察是否达到了减速器的现象，然后对根据软件进行相关的设 定，令输出的转速显示在窗口当中，比较减速器是否达到了所需要的速度。 关键词：行星齿轮减速器，Creo，变位齿轮，3D打印 Abstract The research of subject is to desgin planetary gear reducer which has more effective property than common fixed spindle transmission reducer, such as accurate transmission and higher transmission efficiency. Compared with traditional transmission reducer, the planetary gear reducer doesnt only have little floor area, but also have extensive reduction ratio. There is a alternative choice for merchants who want to use little money to get superior quality goods. This thesis applies much knowledge about engineering mechanics and Theory of Machines and Mechanisms into working process. Besides this, I also make the most of software named Creo to do mechanism simulation which can provide flash for people to make them understand this production how to work and lets us analyze the data from simulation. It is helpful for us to figure out that the reducer has been obtained or not in fact. This thesis consists of three parts, including: Theory of Machines and Mechanisms, software named Creo used in mechanism simulation and production part where we use technology of 3D print which can print the planetary gear reducer. The theory of Machines and Mechanisms mainly uses angle modification and computing of correlation coefficient of profile “中国知网”大学生论文检测系统 - 3 - shifted gear making gear assembled correctly. There are there requirements about how to assemble planetary gears: First, equal distance condition; Second, the adjacent condition; and the last, installation condition. If those requirements are met, the gear will be avoided from undercutting and booted transmission efficiency. The part of software is application of Creo. I use it to construct 3D Modeling and assemble all parts. Then we start to do mechanism simulation and set up condition related to reality. If work condition isnt accorded with reality, the reducer will be adjusted to a balance point that the reducer isnt only care to many merchants, but also dont reduce the requirements of planetary gear. The 3D print, that is different from traditional production, belongs to the third part. To get the product, it increases material in production process. Then we will assemble those parts and observe whether the structure of the products assembled is reasonable, and it can reduce the labor intensity at utmost. Planetary gear reducers consist of three centre gears, one planetary gear and one planet carrier. Like the earth going around the sun, the planetary gears go around one center and at the same time, the planetary gear also makes planet carrier rotation. The condition of deceleration will be observed by spindle speed compared with output speed. Then data on the screen will be compared with the requirement of data. We could judge the reducer is up to standard or not. Key word: planetary gear reducer, Creo, shifted gear，3D print 目录 一、引言 5 二、 减速器的选用形式 6 2.1 减速器设计要求 6 2.2要求分析 6 2.3 机构运动简图 6 三、减速器的参数计算 7 3.1 配齿及传动比计算 7 3.2 计算齿轮的模数 8 3.3 计算齿轮啮合时的参数 9 3.4 行星齿轮所有重要参数 12 3.5 校核装配参数 14 3.7 计算传动效率 15 3.8 齿轮的校核 16 四、轴的材料选用及其结构分析 16 4.1 太阳轮所在轴 17 4.2 行星轴 17 4.3 输出轮轴的结构设计 18 五、轴的校核 18 5.1 太阳轮所在轴 18 5.2 行星齿轮所在轴 20 5.3 输出轴的受力分析 24 六、轴承的选用与校核 25 6.1 太阳轮所在轴的轴承校核 25 6.2 行星轮所在轴的轴承校核 25 6.3 输出轴所在轴的轴承校核 26 七、CREO软件的三维设计及仿真分析 26 7.1 零件三维图的绘制 26 7.2 机构的装配 29 八、3D打印 34 九、结论 41 十、参考文献 42 一、引言 本论文主要目的是：如何制作一个行星齿轮减速器，并进行仿真模拟，最后利用3D打印技术将理论上的模型打印成机械零 件。之所以要制作行星齿轮减速器，是因为课上我们所学习的基本上都是定轴传动的齿轮减速器，然而现在社会上许多的大功 率，大转矩的电动机基本上是利用行星齿轮变速器，而本文的行星齿轮减速器作为其中的一种，是为了让我们更好地理解行星 “中国知网”大学生论文检测系统 - 4 - 变速器的减速原理，从而能够更好地理解市面上变速器的变速原理。这也是为了适应机械发展的潮流，为了让我们知道，怎么 把所学习的基础知识能够更好地应用在我们不知道的新生事物上，从而改变我们认为老师教的知识都是些落后的知识，没有必 要花太大的功夫去深究这些知识。然后，利用我们所学的软件进行仿真模拟，让我们发现我们所制作的行星齿轮减速器在实际 装配和运行中发生哪些问题，然后装配和仿真过程中所出现的问题，进行修改，令我们制作的行星齿轮减速器更能适用于实际 。 最后，利用时下最火热的3D打印技术打印出我们的理论模型。这样能更加直观的观察出我们所制作的零件在理论上正确的 装配过程中，还有哪些不人性化的设计会加大装配难度，从而能更加的让我们继续去优化自己的模型，让所制作的模型能收到 更多人的喜欢。此外，使用3D打印技术，能让我们知道3D打印的原理。在未来，这让我们会在3D打印成为主流的过程中占有 更大的优势，占有更大的主动权，让我们更好地走在时代前面，在现有的3D打印技术上开拓出目前还不为人知的领域。 二、 减速器的选用形式 2.1 减速器设计要求 试为一卷筒直径为4.5m的卷扬机设计减速器，高速轴通过与联轴器与电动机连接。目前只知道电动机功率，输入轴输入的 转速，减速比，容许的传动比误差，短时间间断工作方式，天天工作，寿命维持10年，且要求布局结构紧凑，外形尺寸较小 和工作效率较高。 2.2要求分析 减速器的设计可以采用两种结构来设计，第一种是采用定轴传动的方法，让每个齿轮绕着自己的旋转中心旋转，并且每个 旋转中心采用并联的方式进行连接。第二种是采用行星式传动，这种减速器，一般是由三个基本构件（中心轮，行星轮和行星 架）组成。因其行星轮的运动方式类似于地球绕着太阳运动的方式，自身绕着中心轴转动，中心轴又绕着其它齿轮的中心轴圆 周运动，而得名为行星齿轮减速器。 题目中要求传动结构紧凑，轮廓尺寸较小和传动效率较高，并且传动比。传统圆柱齿轮减速器的传动比（这里以圆柱齿轮 二级减速为例） ，如果我采用定轴传动的方法来设计减速器，必然要增加齿轮的个数，扩大减速器的箱体尺寸，占用较大的 空间。这显然不是太符合题目要求，所以我采用第二种方式：行星式传动。利用这个方法来设计减速器，因为行星齿轮减速器 中内置的行星个数可以是多个，能够有效的减小从高速轴传动到行星轴的扭矩，在一定程度上能够有效地防止硬质齿轮之间因 为齿根弯曲的疲劳强度过大而导致齿根断裂的现象出现。 2.3 机构运动简图 行星齿轮减速器的结构形式有多个，但是我们采用NGWN的形式。因为NGWN型的行星齿轮减速器的减速比 ，短时间工作 ，并且传动效率，布局紧凑，建造安装较3Z（I）型容易；用于短时间间断工作的传动最合理。 机构运动简图如下所示： 输出输入 图2-1 机构运动简图 三、减速器的参数计算 3.1 配齿及传动比计算 由于没有设计经验，我们查找相关书籍的表格，根据传动比的差值来确定中心轮的齿数，查得我们的中心轮a（太阳轮，为 了行文方便，下述太阳轮均指中心轮a）的齿数，根据题目要求，减小减速器的轮廓尺寸，行星轮个数。根据以下公式 ： 如果是偶数的话，则行星齿轮 如果是奇数的话，则行星齿轮 计算得出： 再按下面的传动比计算公式： 计算得出： 所以，其传动比误差，制定的齿轮齿数合格。 3.2 计算齿轮的模数 根据相关教材可以知道，齿轮的磨损方式有齿面点蚀和齿根弯曲断裂。在这，我考虑到由于是短期间断工作方式，为了及 时发现减速器出现的故障，减少因为传动比下降不明显的原因而导致的经济损失，因此选用硬度较大的金属来作为行星齿轮的 毛坯。查找机械设计手册得到的金属材料及相关的齿轮参数如下表所示： 齿轮种类齿数材料加工方法硬度 太阳轮 21 20CrMnTi 渗碳淬火回火 56-62HBS 1500MPa 850MPa 行星轮c 31 中心轮b 81 中心轮c 84 表3-1 选用的金属材料属性 由于选用的都是硬质合金，其硬度都比较大，所以按照机械原理的要求，按照齿根弯曲疲劳强度设计，按照齿面接触疲劳 强度校核。在此，根据相关公式： 上式中： -计算系数，关于直齿轮增减速时=12.1 “中国知网”大学生论文检测系统 - 5 - 根据机械设计手册，查找相关参数可以知道：, 。 同时，计算式中的转矩，按照行星齿轮的转矩来计算。因为行星齿轮不仅要自己绕着轴线进行自转，还要沿着太阳轮的轴 线进行公转，也就是说，对于高速轴上的太阳轮来说，行星齿轮虽然扭矩承受的小了点，但是其转速依然相当快，而且，在我 们所设计的NGWN形式中，三个行星轮要同时和一个中心齿轮相互啮合，所以相对于其它齿轮来说，行星轮受损的概率相对 较高。 综上所述，行星轮的转矩 将上面查找和计算得出的值带入（3.7）式当中，可以得到，翻阅机械设计手册，可以得到标准的模数值m=2.5 3.3 计算齿轮啮合时的参数 考虑到减速器在工作中，行星齿轮与三个中心轮相互啮合，我们不妨把这三个齿轮副分别叫做a-c齿轮副，b-c齿轮副，e- c齿轮副。安装时，三个齿轮的中心距要相等，才能实现齿轮安装和啮合。所以，下面计算三个齿轮的中心距： 由上式结算结果明显知道，三个齿轮副的中心距不相等，并且要想正确运行行星齿轮，还必须满足其他三个条件：同心条 件，邻接条件和安装条件。 由于邻接条件与行星齿轮的个数有关，我们采用一般的行星轮个数，应满足如下条件 ： （3.8） 将所设计的相关参数带入上式进行验算： 上式中：-指行星轮的齿顶圆直径 所以，经计算发现，所设计的减速器满足邻接条件。 然后就是同心条件，对于NGWN的行星齿轮来说，同心条件就要满足三个齿轮副的中心距要相等，通过前面计算，发现设 计的齿轮并不满足这个条件。最后是安装条件，要满足以下关系式： （3.9） 上式中：N,C均为正整数； 经过计算，发现所设计的减速器也不满足这个条件，所以我们要对齿轮副进行调整。而调整的方法又有两个，分别是：高 度变位和角度变位。虽然高度变位能够改善齿轮副的啮合条件和能使其正确安装，但是高度变位又有一定的限制。所以，我们 考虑进行角度变位。 此时，发现所设计的减速器的中心距满足关系式： 所以，根据有关书籍，我们令变位中心距作为个齿轮副的变位中心值。然后，根据公式： 分别计算出各参数，现将所有结果整理于下表： 齿轮副a-c齿轮副b-c齿轮副e-c 中心距变动系数y 0.5 1.25 0 啮合角 变位系数和 0.53365 1.78133 0 齿顶高变动系数 0.03365 0.53133 0 表3-2 行星齿轮啮合时的参数 由于知道齿轮副之间的变位系数和没有办法对单个齿轮进行角度变位，接下来，计算单个齿轮的变位系数的计算： 太阳轮的变位系数计算 在齿轮副a-c中，齿轮均为直齿轮，所以齿顶高系数,压力角按标准值计算，避免根切的最小的变位系数可按照公式： （3.14） 其中：17是避免根切的最小齿数； 接下来，按照公式 （3.15） 计算出太阳轮的变位系数：. 然后再根据公式： （3.16） 其中：是大齿轮，是小齿轮； 外啮合用“-”，内啮合用“+”； 可以计算出:； 中心轮b的变位系数计算 由公式（2.16）可以计算得出: 输出内齿轮e的变位系数计算 由公式（3.16）可以计算得出: 3.4 行星齿轮所有重要参数 /mm “中国知网”大学生论文检测系统 - 6 - 类型公式 a-c b-c e-c 变位系数 分度圆直径 基圆直径 节圆直径 齿顶圆直径外啮合 内啮合 齿根圆直径外啮合 内啮合 表3-3 行星齿轮各重要参数表 关于内齿轮的加工，一般采用插齿刀加工。现在，要计算表格中没有公式的 假设使用一把模数，插齿刀齿数，齿顶高系数,变位系数的插齿刀来加工所设计的内齿轮。根据公式： （3.17） 其中：-插齿刀齿顶圆直径 -插齿刀与被加工内齿轮中心距 可以按照下面的公式来计算插齿刀的齿顶圆直径： （3.18） 可以解得出 下面进行两个内齿轮副b-c和e-c的相关计算： b-c 中内齿轮的齿根圆直径计算 根据公式： （3.19） 式子中：inv表示反函数； 表示压力角 将已知数据带入公式（3.19）中，可以计算出. 查表可得 加工中心距为 接着，按照公式（2.17）计算齿根圆直径： e-c中内齿轮的齿根圆直径计算（： 查表可得 加工中心距为 接着，按照公式（2.17）计算齿根圆直径： 3.5 校核装配参数 所设计的行星齿轮已经按照角変位的要求进行了重新的设计，现在进行校核，计算变位后的齿轮是否满足行星齿轮的安装 要求。 同心条件： 根据如下公式进行验算： （3.20） 将所设计的相关参数代入上式： 满足同心安装条件。 邻接条件： 邻接条件的验算，按照公式（2.8）进行验算： 发现满足行星齿轮的邻接条件。 安装条件： 按照公式（3.9）进行验算： 发现，满足安装条件。 综上，发现所设计的行星齿轮满足装配有关参数。 3.6 精度的确定 根据相关材料，查找齿轮传动精度等级的选择及应用，再根据题目要求，传动比，在高速、重载下工作的齿轮传动，是高 速减速器中的齿轮，将其定为6级精度。 3.7 计算传动效率 根据相关书籍查询，发现因为 ，所以根据公式： “中国知网”大学生论文检测系统 - 7 - （3.21） 其中：-系数， -啮合损失系数，其计算： （3.22） （3.23） 上式中：-啮合摩擦系数。一般； “”用于外啮合，“”用于内啮合。 将所设计的行星齿轮相关参数代入： 该传动效率与一般的齿轮传动差不多，也能满足短期间断工作方式的要求。 3.8 齿轮的校核 前面是按照齿轮齿根容易断裂的齿根弯曲疲劳强度设计，所以，也要按照齿轮的齿面容易胶合的齿面接触疲劳强度进行校 核。计算时，我们选用高速轴的齿轮副。即a-c齿轮副进行计算，因为这部分传递的扭矩最大，转速最快。，只要这部分校验 合格，下面的计算全部合格。计算如下： 因为有三个行星轮，我只是对一个行星轮和太阳轮进行校核，所以传递的扭矩为太阳轮传递扭矩的的. 不难发现：。 所以，设计的行星齿轮符合要求。 四、轴的材料选用及其结构分析 根据机械设计手册的相关标准，制定轴的材料。下面是选用的轴的材料的表格; 原料热处理毛坯直径/mm 硬度(HBS) 强度极限 (MPa) 屈服极限 (MPa) 弯曲疲劳极限(MPa) 高速轴 40Cr 调质750 550 350 行星轴 40Cr 调质750 550 350 输出轴 40Cr 调质750 550 350 表4.1 选用轴的原料及其需要的力学性能 选用完轴的原料之后，接下来根据相关书籍 ，开始对轴的结构进行设计并且进行力学计算： 4.1 太阳轮所在轴 太阳轮所在轴的结构设计图如下： 图4.1 太阳轮所在轴的结构设计图 将其做成齿轮轴的形式，是因为要减少占用的体积和避免不必要的安装麻烦。因为行星齿轮的安装和维护费用都比一般的 定轴传动的齿轮麻烦，所以，这里采用齿轮轴的形式。其次，在齿轮的两边打上圆角，是为了防止因齿轮轴转动而引起在齿轮 两边引起的应力集中，（在画轴的力矩分析图中会发现这些地方的力矩发生突变）在轴承安装的地方打圆角也是这个原因。轴 的左边再降下一个阶梯，原因是为了让安装人员好安装轴承，右边打倒角也是这个原因，并且也是为了能够让高速轴固定而采 取的措施。 4.2 行星轴 首先，我们知道 所以： 行星轮所在轴的结构设计图如下： 图4.2 行星轮所在轴的结构设计图 放轴承的定位轴肩出打圆角是为了防止因应力集中而导致轴的失效，定位齿轮的定位轴肩两边打上圆角,也是为了防止因为 应力集中而导致的轴的失效。有一段轴肩的高速比较小是因为要考虑到选用的套筒要能够挡住轴承的内齿圈，不能没过内齿圈 ，否则就因为内齿圈的全部没有，而导致轴承不好拆卸，只能更换新的轴承。无形之中增加了一定的经济损失，还可能会在拆 卸轴承的过程中，对轴产生伤害。 4.3 输出轮轴的结构设计 因为输出轴和内齿轮e做成一个整体，所以力矩即为内齿轮e所承受的力矩，不难发现，在不考虑力矩损失的情况下，内齿 轮e所承受的力矩是单个行星齿轮的三倍。 所以： 为了使输出齿轮的转矩得以输出，我在输出轴开一个键槽，所以，计算结果要增大5有以下结果： 内齿轮e所在轴的结构设计图如下： 图4.3 内齿轮e所在轴的结构设计图 有轴承处打圆角的均是为了防止应力集中而导致轴的失效。其次，在输出轮e的中间开了一个孔的目的是放置输出轴，因为 根据相关书籍查得，要避免直径较大的轴与直径较小的轴连接，所以采取了在内齿轮e处开一个孔，通过键连接来传递扭矩。 五、轴的校核 轴的结构设计完以后，接下来就是各个轴进行校核，计算出每个轴的结果是否满足实际要求。 “中国知网”大学生论文检测系统 - 8 - 5.1 太阳轮所在轴 受力分析图如下所示： 水平面铅垂面56510.085水平面弯矩图20567.88铅垂面弯矩图60136.74合成弯矩图159150扭矩图 159150170132.7460136.74acdabbcdabcdabcdabcd当量弯矩图 图4.4 太阳轮所在轴受力分析图 太阳轮所受的力计算式如下所示： 根据水平面受力分析图可得方程： 解得： 所以： 同理可得，垂直面的弯矩值为： 合成弯矩为： 力矩 危险截面当量弯矩为： 5.2 行星齿轮所在轴 受力分析图如下所示： 水平面铅垂面水平面弯矩图铅垂面弯矩图合成弯矩图扭矩图acdabbcdabcdabcd 33912.1306当量弯矩图 13263.7807510611.024661539.94813-16197.734848074.857260093.571536315.3165-37581.9000849231.95751- 110685.3675738661.7393836564.88675bcd61539.94813-37581.9000849231.9575138661.73938a 图4.5 行星齿轮所在轴的受力分析图 根据以下公式，可以得到行星轴相关数据： （4.1） （4.2） 我们不难计算出： 同时根据受力分析图，我们不难计算出各未知力： 解得： 根据工程力学相关知识，即可得出铅垂面相关结果： 同理可得水平面的弯矩图： 根据弯矩图可以得到危险截面的当量弯矩： 5.3 输出轴的受力分析 受力分析图如下所示： 水平面铅垂面扭矩图abc212200abcabcabcabc1369032.25498286.6751456893.5829441472266.19047212200水平面铅垂 面合成弯矩图当量弯矩图 图4.6 输出轴的受力分析图 易见： 危险截面的当量弯矩： 六、轴承的选用与校核 由于已经对轴的最小直径进行了计算，我们把最小直径进行元整。 指 标 疑似剽窃文字表述 - 1. 设计的行星齿轮减速器是否满足预期要求。如果不满足要求，便对行星齿轮减速器进行适当的调整， 2. 齿轮的校核 前面是按照齿轮齿根容易断裂的齿根弯曲疲劳强度设计，所以，也要按照齿轮的齿面容易胶合的齿面接触疲劳强度进行 校核。计算时， 2. 行星齿轮减速器_第2部分 总字数：3203 相似文献列表 文字复制比：0%(0) 疑似剽窃观点：(0) 原文内容 将其作为两端装轴承的直径，于是，便可以选择国标代号为6304和6306的深沟球轴承。现对轴承进行校核，计算选择的轴 承是否符合要求。 “中国知网”大学生论文检测系统 - 9 - 6.1 太阳轮所在轴的轴承校核 前面计算已知：. 根据 ，查阅相关表格，使用插值法可得：。因为：，所以，X=1，Y=0。 当量动载荷 6.2 行星轮所在轴的轴承校核 前面计算已知：. 根据查阅相关表格，使用插值法可得：。因为：，所以，X=1，Y=0。 当量动载荷 6.3 输出轴所在轴的轴承校核 前面计算已知：. 根据查阅相关表格，使用插值法可得：。因为：，所以，X=1，Y=0。 当量动载荷 七、CREO软件的三维设计及仿真分析 7.1 零件三维图的绘制 首先，打开Creo3.0软件，进入欢迎界面。 接着，点击工具栏中的新建选项，勾选零件，实体选项。零件名称创建为xingxingchilunzhou，取消使用默认模板选项，在 随后弹出的对话框中选择mns_part_solid，如图7.1所示： 图7.1 勾选mns_part_solid选项 然后进入三维绘图准备页面。这里以行星齿轮轴的创建为例，进行绘制。 选择上方工具栏中的旋转按钮，进入旋转截面。点击放置，草绘。在弹出来的对话框中，基准平面选择TOP平面，参考平 面选择RIGHT平面，方向选择向上。设置完成后，点击确定。如图7.2所示： 图 7.2 草绘设置 在接下来的三维平面中点击按钮，进入草绘二维截面。在二维界面中绘制如下图7.3所示的草绘图形： 图7.3 行星齿轮轴的二维草绘图形 绘制完成后，点击工具栏中的确定按钮，退出草绘。（这里旋转草绘一定要保证只有一个旋转轴和一个封闭图形！） 然后在中填入360。保证绘制的二维草图按照右手螺旋的规则，绕着旋转轴旋转360形成一个轴。 最后得到如下图7.4所示的三维立体图形： 图7.4 行星齿轮轴三维实体图 7.2 机构的装配 点击新建按钮，选择装配，设计选项。下方名称栏填写zhuangpei。取消默认模板，在随后的对话框中选择 mns_asm_design选项。如图7.5所示： 图 7.5勾选mns_asm_design选项 进入装配界面。然后点击工具栏中的组装按钮，在随后的对话框中找到已经设计好的各个零件的三维实体图。这里主要介 绍怎么装配行星齿轮。 第一步：在点击组装按钮之后弹出的对话框中点击机箱齿轮b文件，进入装配的自由度限制界面，所有自由度限制选项的设 置按照下图7.6所示： 图 7.6 机箱齿轮b的自由度限制选项设置 第二步：重复第一步，选择行星架的三维图文件，自由度限制选项选择销钉连接，在放置选项卡中的轴对齐使行星架的轴 线与机箱齿轮b的轴线重合，平移选项选定两个平面的距离，距离数值按照二维装配图确定，步骤按下图7.7与图7.8所示; 图 7.7 行星架自由限制类型 图 7.8 行星架销钉自由度限制设定 第三步：重复第二步，选择太阳齿轮轴的三维零件图进行装配设置。 第四步：重复第二步，选择行星齿轮的三维零件图进行装配设置。 第五步：重复第二步，选择输出齿轮的三维零件图进行装配设置。 第六步：选择菜单栏中的应用程序，点击机构。 第七步：点击齿轮，将需要啮合的齿轮进行齿轮副连接，步骤如下图7.9所示： 图 7.9 齿轮副连接设置 其中：pitch circle为节圆直径。Gear1为主动齿轮，Gear2为从动齿轮。 第八步：重复第七步，将所有齿轮的齿轮副完成定义。 第九步：点击拖动元件按钮，尝试转动太阳齿轮轴，发现机构开始运动。 以下是通过相关书籍的查阅， 利用Creo软件中进行运动仿真与分析的最终结果： 图7.1 装配后的视图 “中国知网”大学生论文检测系统 - 10 - 图7.2 三维模拟结果 装配后，机构的运动结果分别是：输入转速1800 r/min和输出转速13.2354208408r/min .我们不妨令太阳轮的转速为 ，输出 轮的转速为. 计算传动误差说明符合我们的要求。 所以，设计的行星齿轮减速器合格。 八、3D打印 3D打印突破传统通过去除材料，获得特定形状的零件的方法，使用增加材料的方法，来获得特定形状的零件。这里打印太 阳齿轮轴为例，介绍3D打印技术。 首先，我们将已经做好的太阳轴文件在Creo3.0中打开，点击菜单栏中的文件选项，选择另存为，格式类型选择stl类型。 然后通过存储移动设备，将其转移到与3D打印相连的计算机上，利用3D打印机的软件ideaMaker点击“+”号，打开文件类型 为.stl的太阳轴文件。如下图8.1所示： 图 8.1 打开类型为stl的太阳轴文件 第二步：通过软件的相应按钮，使得太阳轴的摆放和相关参数如下图8.2和如8.3所示： 图 8.2 太阳轴的摆放 图 8.3 太阳轴的缩放比例 第三步：点击开始切片，在随后的跳出的对话框中，选择喷嘴材料PLA，模板使用“最佳F100LPLA”，点击下一步； 第四步：底座选择“Raft”,支撑结构选择“仅外部支撑”。高级设置，填充率和模型壁厚可按照个人想法自行设置，这里选择默 认选项和数值。如图8.4所示： 图 8.4 打印参数设置 第五步：将生成文件类型为.gcode的文件保存至能找到的地方，然后将3D打印机中的存储卡拔出，插至装有刚才生成 .gcode文件计算机中，并将文件复制入存储卡中。 第六步：将存储卡插回3D打印机中，打开打印机。如果打印机有材料，则跳过第七步；若没有，则执行第七步。 第七步：调平。通过旋转按钮将光标调至运动控制，摁下按钮，选择平台调平。然后按照相应提示，对平台进行调平。调 平的三个点是支撑板的三个点。如图8.5和图8.6所示： 图 8.5 平台调平的3个定位点 图 8.6 平台调平 第八步：进入打印机界面，选择预热PLA预热，当温度预热至规定温度（这里是230）,将材料从后面的塑料齿轮的插孔 中插入，直至材料被吸入打印机中，管内材料并且不断伸长。直至喷嘴有细丝吐出。如下图8.7和图8.8所示： 图 8.7 打印机初始页面 图 8.8 材料送入的地方 第九步：进入打印机界面，选择预热PLA预热，当温度预热至规定温度（这里是230），然后旋转按钮，当光标停在SD卡 打印上时，摁下按钮。然后，选择刚才复制在SD卡中的文件，接着，打印机开始打印。 第十步：拿铲子铲下打印的模型，并把外界的支撑结构全部去除。得到最后的实体零件如图8.9所示： 图 8.9 最后得到的实体模型 九、结论 经过反复计算的校核，Creo的仿真模拟装配和最后数据的输出显示，发现我们设计的行星齿轮减速器输出的速度差距比例 还是在题目要求的范围