少齿差行星减速器设计说明书.doc

1 导言1.1 设计目的减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，为各行业成套装备及生产线配套的大功率和中小功率变速箱。行星齿轮减速器是齿轮减速器中应用较多的一种，它具有许多优点，在各种车辆、机械设备和其它传动系中得到广泛使用。随着近代工业技术的高速发展，对行星齿轮传动的承载能力、可靠性、效率、圆周速度、体积及质量等技术和经济指标提出了愈来愈高的要求。与此同时，优化其结构设计也被提到十分重要的地位上。行星齿轮传动较普通齿轮传动具有许多独特的优点，它不仅用于民用机械上，而且广泛用于军事机械传动装置，其主要特点如下：结构紧凑，承载能力大；只要适当选择机构的形式，便可以用较少的齿轮获得很大的传动比，甚至其传动比能达到好几千倍，虽然传动比很大但是仍然结构紧凑、重量轻；传动效率较高，其值可达0.80.9以上；由于行星轮均匀分布于中心轮的四周，因而惯性力平衡，机构运转平稳，抗冲击和抗震动能力强1。1.2 减速器的生产现状当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高就是指高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低，是指低噪声和低成本；二化是标准化和多样化。国内的减速箱将逐渐淘汰软齿面，向硬齿面（5060HRC）、高精度（4级）、高可靠度软启动、运行监控、运行状态记录、低噪声、高的功率与体积比和高的功率与重量比的方向发展。中小功率变速箱为适应机电一体化成套装备自动控制、自动调速、多种控制与通讯功能的接口需要，产品的结构与外型在相应改变。矢量变频代替直流伺服驱动，已成为近年中小功率变速箱产品（如摆轮针轮传动、谐波齿轮传动等）追求的目标。近十几年来，计算机技术、信息技术、自动化技术机械制造中的广泛应用，改变了制造业的传统观念和产品组织方式。一些先进的齿轮生产企业已经采用精益产、敏捷制造、智能制造等先进技术，形成了高精度、高效率的智能化齿轮生产线和计算机网络化管理2。1.3 设计意义由于行星传动机构具有重量轻、体积大、传动比大和效率高等优点，在许多情况下可以代替多级的普通齿轮传动，因此，在国内外得到了较大的重视。而偏心轴少齿差行星传动机构又具有结构简单、降速比大、受力情况好等特点。因此，它在冶金机械、起重运输机械、工程机械、化工机械和纺织机械等方面均得到了广泛的应用。在工农业生产中，减速器得到了广泛的应用。但能传递低速、大扭矩的减速器还不多。偏心轴输入少齿差行星减速器就是这样一种结构简单、降速比大、受力情况好、成本低、加工容易的新型减速器。减速器箱体体积大、质量大、尺寸也大，这给安装带来不便。如果知道减速器中轴上的应力分布，就可采取有效措施，加强应力大的部位，而在应力小的部位减少尺寸，使轴的材料分布更合理3。设计和校核是分析这种结构应力分布的有效方法之一，既可以检验各个零件的强度和刚度是否满足要求，也可指导减速器壳体设计。适应市场要求的新产品开发，关键工艺技术的创新竞争，产品质量竞争以及员工技术素质与创新精神，是21世纪企业竞争的焦点。在21世纪成套机械装备中，齿轮仍然是机械传动的基本部件。由于计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度、加工效率大为提高，从而推动了机械传动产品多样化,整机配套的模块化、标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致、美观。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平3。因此，改进和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景。2 方案论证2.1 常用行星轮减速其种类及特征2.1.1 减速器种类减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器。按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器等。按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。2.1.2 技术特点蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高,但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击,刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星齿轮减速器一般用于在有限的空间里需要较高的转矩时，即小体积大转矩，而且它的可靠性和寿命都比正齿轮减速器要好。展开式两级圆柱齿轮减速器是两级减速器中最简单、应用最广泛的一种。它的齿轮相对于支承位置不对称，当轴产生变形时，载荷在齿轮上分布的不均匀，因此轴应设计的具有较大的刚度，并使齿轮远离输入端或输出端。两级圆锥-圆柱齿轮减速器单级圆锥齿轮减速器及两级圆锥圆柱齿轮减速器用于需要输入轴与输出轴成90D配置的传动中。当传动比不大（i=16）时，采用单级圆锥齿轮减速器；当传动比较大时，则采用两级（i=635）或三级（i=35208）的圆锥圆柱齿轮减速器。由于大尺寸圆锥齿轮较难制造，因而总是把圆锥齿轮传动作为圆锥圆柱齿轮减速器的高速级（载荷较小），以减小其尺寸，便于提高制造精度。同轴式两级圆柱减速器的径向尺寸紧凑，但径向尺寸较大。由于中间轴较长，轴在受载时的挠曲亦较大，因而沿齿宽上的载荷集中现象亦较严重。同时由于两级齿轮的中心距必须一致，所以高速级齿轮的承载能力难以充分利用。而且位于减速器中间部分的轴承润滑也比较困难。此外，减速器的输入轴和输出轴端位于同一轴线的两端，给传动装置的总体配置带来一些限制。但当要求输入轴端和输出轴端必须放在同一轴线上时，采用这种减速器却极为方便4。 2.1.3 传统减速器结构减速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成。其基本结构有三大部分：齿轮、轴及轴承组合；箱体；减速器附件。原蜗轮减速器和圆柱圆锥齿轮减速器的箱体，除承受转矩外还承受径向力，在传递同样功率和相同传动比时，其外形尺寸比立式行星齿轮减速器的箱体大许多，重量也重很多。另外，立式行星齿轮减速器箱体由大齿圈和上、中、下箱体组成，结构非常紧凑，所占机房面积仅为前者的1/3。行星齿轮减速器中，行星架的制造、加工较为复杂，而其加工好坏又将直接影响行星齿轮传动的质量，原采用铸钢件，但由于浇铸不匀，质量难以控制，造成行星架动平衡差，影响传动。总之，减速器是由各级齿轮副组成的，利用各级齿轮传动来达到降速的目的。比如用小齿轮带动大齿轮就能达到一定的减速的目的，再采用多级这样的结构，就可以大大降低转速了。2.2 本设计减速器结构本设计属于一种用于机械传动的行星齿轮减速器，由两级传动组成。高速级为外啮合直齿圆锥齿轮传动机构，低速级为偏心轴行星齿轮传动机构。外啮合直齿圆锥齿轮传动机构实现第一级减速，将电动机功率降速并传递功率给偏心轴行星齿轮传动机构中的偏心轴，由偏心轴带动行星轮自转进而驱动内齿轮公转，并迫使与内齿轮销合的输出轴转动，最后由与输出轴配合的直齿轮直接将运动输出。图1为一齿差行星齿轮减速器装配图，当电机带动输入轴，经过支持圆锥齿轮一级减速后，带动偏心轴转动时，由于内齿轮与机壳固定不动，迫使行星齿轮绕内齿轮作行星运动（既公转又自转）；由于行星齿轮与内齿轮的齿数差很小，所以，行星齿轮绕偏心轴中心所作的运动为反向低速自转运动。利用输出机构将行星齿轮的自转运动传递给输出轴，从而达到减速目的。整个机体为立式，简化了结构，提高了承载能力，提高了运动的平稳性，降低了噪音，降低了制造成本。图1 新型减速器2.3 减速器的润滑润滑良好的润滑和散热条件可以减少减速器中各零件的摩擦，减轻磨损，提高传动效率，增加机器的平稳性，延长减速器的使用寿命。大多数减速器均采用润滑油进行润滑。润滑方式的选择常根据齿轮的圆周速度而定。当齿轮圆周速度v1215m/s时，可采用油池浸浴润滑，利用齿轮的转动，将润滑油带到啮合表面，同时将油甩上箱壁，再借助箱壁上的斜槽将油贮集在箱体接合面的油沟或油槽中，润滑轴承和轴承座，并通过斜孔流回箱内。所以对于这类减速器的下箱体应在其接合面上设计出油槽，油槽一般取宽515mm，深为510mm，箱盖内壁靠近分界面也应做成斜面。与此同时，为使润滑油能进入轴承座和轴承，在轴承端盖与轴承接触处需开有缺口，以保证上述润滑过程得以实现。为了减小传动件的运动阻力和温升，齿轮浸油深度以12个齿高为宜。速度高时可浅些，但不应小于10mm。油池应保持一定深度，通常以大齿轮齿顶圆到油池底面的距离不小于3050mm为宜否则会激起沉积在箱底的污物和杂质。值得注意的是，对于二级或多级齿轮减速器，应选择合适的传动比，使各级大齿轮的直径大致相等，这样可使各级齿轮浸油深度相当。若低速级齿轮浸油太深，可将箱体做成斜的接合面，或采用带油轮或用带油环来润滑高速级齿轮。当齿轮圆周速度v1215m/s时，可采用压力喷油润滑，即用油泵将润滑油经喷嘴喷到啮合的轮齿面上，喷出的油不但润滑了轮齿，而且还及时地冷却了刚啮合过的轮齿5。3 结构设计3.1 轴设计的主要问题设计轴的结构时，即要满足强度的要求，也要保证轴上零件的定位、固定和装配方便，并有良好的加工工艺性，所以，轴的结构一般都做成阶梯形。阶梯轴的径向尺寸的变化是根据轴上零件受力情况、安装、固定及对轴表面粗糙度、加工精度等要求而定的。当直径变化处的端面时为了固定轴上零件或承受轴向力时，则直径变化值要大些，一般取68mm。这时过渡圆角半径r应小于轴孔的倒角C和轴肩高h。当用凸肩固定滚动轴承时，过渡圆角半径r应小于轴承孔德半径r，r值可查轴承手册。而且轴肩直径D应小于轴承内圈的外径，以便于拆卸轴承。当轴径变化仅为了装配方便或区别加工表面，不受轴向力也不固定轴上零件，则相邻直径变化较小，稍有差别甚至是公差即可，其变化量取13mm。轴径变化处的端面都不与其他零件接触。当轴上装有滚动轴承、密封等标准件时，轴径应取相应的标准值。阶梯轴的轴向尺寸则根据轴上零件的位置、配合长度及支撑结构确定。轴上安装传动零件的轴段，长度是由所安装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是与轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度，但在确定这些长度时，必须注意直径变化的位置。轴的端面与零件端面应留有距离l，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取l=13mm。在装键的轴段，应使键槽靠近直径变化处，以便在安装时，使零件的键槽与轴上的键容易对准。采用过盈配合固定轴上零件时，为了便于装配，直径变化可用锥面过渡，锥面大端应在键槽直线部分，这时可不用增加轴向固定的套筒5。在一般情况下，轴的工作能力决定于它的强度和刚度，对于高转速轴，有时还决定于它的振动稳定性。在设计轴时，除了要按这些工作能力准则进行设计计算或校核计算以外，在结构设计上还需使轴能满足其他的一系列的要求，例如轴上零件固定的要求，工艺性要求，热处理的要求，运转维护的要求，等等。对于重型轴，还须考虑毛坯制造和探伤等问题6。3.2 滚动轴承设计轴承设计中的变量如额定转速、工作转速、额定动（静）载荷、当量动（静）载荷等大多属连续型随机变量，需要通过试验及数理统计方法确定其分布类型和分布参数，运用模糊数学和可靠性设计理论，科学地确定这些模糊变量的概率和轴承的模糊可靠度，作为滚动轴承设计的依据。LP方程，即，以材料强度具有组织敏感性为前提，同时考虑外载荷引发材料内部最大应力的交变应力幅，以及该应力在材料应力体积内的影响。这种立足于材料破坏原则观点至今有效。LP理论建立在源于次表面的疲劳裂纹的基础上，其认识实践受到当时轴承技术和制造水平的限制，因此其适用性有限12。滚动疲劳微裂纹的产生可分为源于表面和源于次表面两种。这两种微裂纹引起的剥落形式与弹流润滑油参数有关，疲劳寿命随的增长而提高。当3时，则几乎趋于某水平上。这表明，在有效弹流润滑的接触中（即3），整个点、线接触区不会产生大的表面剪切应力（表面剪切应力的作用是使次表面剪切应力推移到表面，试验证实当表面剪切应力大致为法向应力的30%时，最大剪切应力就会在表面出现）。而在润滑不良时，接触区将出现大的表面剪切应力。此外接触面的差动滑动及零件间的滑动摩擦亦会引起大的表面剪切应力，从而导致表面微裂纹产生7。这些正是LP理论中尚未考虑的。同时由于科学试验技术的发展，已取得表面缺陷、材料缺陷及多种应力场（残余应力及环向应力）特性对疲劳寿命影响的研究成果，Tallian认为疲劳裂纹生成可分为源于表面和源于次表面两种形式，并且确认下列三种缺陷具有导致疲劳失效的能力，即：（一）次表面缺陷。它不在表面上，可能出现在最大正交切应力作用的次表面（试验证实一般在表面下25. 4100m处），如晶粒缺陷、非金属夹杂物和气孔等。（二）局部表面缺陷。如划伤、磕伤、压痕、压坑和磨削残留纹路等制造过程产生的损伤。（三）表面间，粗糙峰交互接触所产生表面微型疲劳剥落，其深度一般为2. 55. 1m8。3.3 齿轮的基本要求齿轮结构形状与尺寸和所采用的材料、毛坯大小及制造方法有关。尺寸较小的齿轮可与轴做成一体，即齿轮轴。当齿顶圆或齿根圆直径小于轴径时，必须用滚齿法加工齿轮。当齿轮根圆直径大于轴径时，齿轮可与轴分开制造，这时轮齿可用滚齿或插齿加工。对直径较大的齿轮，常用腹板结构，并在腹板上加工孔，以便加工时装夹，还可以减轻重量。齿宽较大时，宜加肋以提高刚度。齿轮轮毂宽度与轴的直径有关，可大于或等于轮缘宽度，一般常等于轮于轮缘宽度。一般情况，提高齿轮强度有以下几点：合理选择变位系数，通常变位后比变位前强度可能提高20%左右，但要注意的是在分配变位系数时要使1=2；材料选用高强度合金钢，进行调质和表淬，提高许用应力；合理选择行星轮个数，在不增加工艺难度的情况下，减小计算扭矩；采用渗碳淬火工艺。这样将大大提高减速器的承载能力9。3.4 联轴器的类型根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度等，参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。具体选择时可考虑以下几点。所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如，对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；对严重冲击载荷或要求消除扭转振动的传动，可选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器等。联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小、对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。两轴的相对位移的大小和方向。当安装调整后，难以保持两轴的对中，或工作过程中两轮将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器、例如当径向位移较大时，可选滑块联轴器；角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器比较可靠；需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感。联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足使用性能的前提已应选用装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单，而且装拆方便，可用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器，由于具有良好的综合性能，广泛适用于一般的中、小功率传动10。综合上述条件，本设计采用挠性联轴器，由一个十字滑块和拨叉组合的联轴器。3.5 结构的合理设计减速器设计要确定合理布置方案满足动力机与工作机之间的联接要求，要合理确定运动参数满足工作机速度要求，要合理确定尺寸参数满足承载能力要求，要合理确定结构形状尺寸满足装配、加工工艺要求等等。这些是通用减速器的共同要求。根据工作机的速度、载荷等要求选择电机进行各级传动比分配、各轴运动学参数计算，各级传动设计及其支承零部件设计，是各类减速器的共同设计内答。它们的设计基本过程是相同的，见图5。当然，减速器类型不同，必然在布置方式、级数多少、传动单元组成和顺序安排存在差异，必然有其自己的特殊性问题要在设计中解决。 图5 减速器设计基本过程减速器机体结构是用以支持和固定轴系零件并保证传动件的啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件，其重量约占减速器总重的30%50%。因此，设计机体结构时必须综合考虑传动质量、加工工艺及成本等。 结构设计形状时，应尽可能减少机械加工表面面积，以提高劳动生产率，并减少刀具磨损。为了保证加工精度并缩短加工工时，应尽量减少在机械加工时工件和刀具的调整次数。例如同一轴线的两轴承座孔直径应尽量一致，以便于镗孔和保证镗孔精度5。与螺栓头部或螺母接触的支撑面，应进行机械加工。为了检查传动件的啮合情况，改善传动件及轴承的润滑条件、注油、排油、指示油面、通气及装拆吊运等，减速器常安装各种附件，包括：窥视孔、吊环螺钉定位销等。3.6 装配图技术要求（1）装配前各零件必须清洗干净。（2）所有齿轮、轴承、销套、连轴器等均涂航空润滑脂ZL45-2，SY1508-65。（3）允许用薄铜片调整轴向位置，应保证轴转动灵活，并没有轴向间隙。（4）结合面用MF-1型液态密封胶密封。连轴器与测速机的轴之间涂钛锚牌350厌氧胶放松。（5）输出轴至输入轴的回差05。（6）正反各面跑和2小时，应传动平稳，噪音低。（7）圆柱销(位号64)位置在两个螺栓之间，圆周上均匀分布。（8）行星轮上的标号应在同一方向。4 设计计算 本行星齿轮箱的设计已知条件如下：伺服控制电动机型号为Z2C-21，查电动机手册17得，功率为1.5kw，转速为2900rad/min，可计算出输入轴的转矩为：总传动比i=40.5，设第一级i1=1.35，第二级i2=30。4.1 行星齿轮设计计算本设计采用差齿行星齿轮设计，偏心轴可代替摆臂齿轮架的使用，齿轮设计下：行星轮（x2）：m=1.25，z1=120，d1=150内齿轮： m=1.25，z2=124，d2=155传动比： 4.2 输入轴的设计计算4.2.1 输入轴的强度计算（1）按许用扭应力设计由于是高速轴的缘故，轴使用材料40Cr并调制处理。使用毛坯直径100mm，查表19-111，得表1 轴材料40Cr力学性能值750550350702000.10.05由表15-312，查得 A0=11297 取A0=112，按扭转强度条件初步计算轴的最小直径有键槽的截面，应将轴径加大4%，则为：d=13.381.04=13.91mm由于最左端与连轴器相接，因此适合的轴径为dI=18mm，长度为lI=25.5mm；第二段安装滚动轴承，锥齿轮有轴向力，拟采用7204单列圆锥滚子轴承，轴径dII=20mm，长lII=32mm；安装锥齿轮的轴段带有键槽，轴径dIII=22mm，长为lIII=25mm；锥齿轮右端定位用台肩，高度取3mm，则台肩直径为28mm，长4mm；安装在基座上的轴径为d=20mm，右轴承左端亦以轴肩固定，lIV=81mm，lIIV=33.5mm。图2 输入轴（2）按许用弯曲应力计算计算轴上的受力：联轴器效率取，则输入轴上的功率P=1.46kw，转速n=2900，和转矩T=4.81圆锥齿轮大端分度圆直径 d1=mz1=58mm作用在直齿圆锥齿轮上的力：圆周力 径向力轴向力垂直面的支承反力：水平面的支承反力：绘垂直面弯矩图绘水平面弯矩图 合成弯矩图：转矩为：危险截面当量弯矩：其中，当转矩脉动变化时，危险截面处直径应满足：考虑到键槽对轴的削弱，将轴径加大4%：因此，轴设计尺寸合适。（3）安全系数校核计算6疲劳强度校核：查表1，得， 危险截面上有三种应力集中：（一）轮毂与轴的间隙配合处，查附录表36，得和。（二）过渡圆角处，查同上附录表16，当，时，查附录表56，磨光表面9级精度时，=1，查附录表66，d=2030，得合金钢，则有：（三）键槽处，查附录表26，得， 比较三种应力集中，应取，查表1，得，由 ，得：可取S1.51.8因此，安全系数合适，符合设计要求。4.2.2 输入轴的刚度计算13（1）扭角的计算其中，合金钢G=8104MPa，T=4.807N.m，d=22mm，l=121mm规定输入轴的容许扭转角 所以选取，即小齿轮的数值代入公式； （2）设计计算： 取标准模数m=24.4.3 几何尺寸计算大端分度圆直径： 小齿轮 大齿轮节锥顶距： （不能圆整）节圆锥角（未变位时，与分度圆锥角相等）：、均不得圆整。大端齿顶圆直径： 小齿轮 大齿轮齿宽： 取 b1=b2=14mm4.4.4 按齿面接触强度计算（1）确定公式中各数值对于a=20o的直齿圆锥齿轮ZH=2.5 由前计算结果，查表10-612，得弹性影响系数ZE=188Mpa1/2 接触疲劳许用应力： 查表11414得SH=1；由图10-21e12查得，弯曲疲劳极限Hlim1=Hlim2=1100Mpa；由图10-1912得，（2）设计计算： 由齿面接触强度计算的最小分度圆直径小于由齿根弯曲强度设计得到的分度圆直径，因此，此设计合理。结果为，直齿圆锥齿轮传动中，小齿轮分度圆直径为58mm，大齿轮分度圆直径为78mm，节距为48.6mm，齿宽均为14mm。4.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算4.5.1 滚动轴承优缺点滚动轴承一般采用轴承铬钢制成，比较耐磨，轴承的滚动部分与接触面的摩擦阻力小，但一般不能承受冲击负荷。滑动轴承主要部位为轴瓦，发电厂大型转机设备使用的滑动轴承，一般轴瓦采用巴氏合金制成，其软化点、熔化点都较低，与轴的接触面积大，可承重载荷、减震性好、能承受冲击负荷，若润滑油储在其下部时需有油坏带动，以保证瓦面油膜的形成。一般规定滚动轴承温度不超过80，滑动轴承温度不超过70。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换等优点，所以获得广泛应用。滚动轴承主要的缺点就是抗冲击能力较差，工作时会出现较大噪声，工作寿命也不及液体摩擦的滑动轴承。4.5.2 滚动轴承的失效形式滚动轴承在通过轴心线的轴向载荷作用下，可认为个滚动轴承体所承受的载荷是相等的。当轴承受纯径向载荷作用时，处于径向载荷作用线最下位置的滚动轴承承载最大，而原理作用线的滚动体，其承载就逐渐减小。滚动轴承的主要失效形式有很多。疲劳点蚀是滚动轴承工作过程中，滚动体相对内圈不断转动，因此滚动体与滚道接触表面受变应力。此变应力可近似看作载荷按脉动循环变化。由于脉动接触应力的反复作用，首先在滚动体或滚道的表面下一定深度处产生疲劳裂纹，继而扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，致使轴承不能正常工作14。有时，由于安装不当，轴承局部受载较大，便促使点蚀早期发生。塑性变形是在一定的静载荷或冲击载荷作用下，滚动体或套圈滚道上讲出现不均匀的塑性变形凹坑。这时，轴承的摩擦力矩、振动、噪声都将增加，运转精度也将降低16。此外，在使用维护和保养不当或密封润滑不良等因素影响下，轴承也将发生磨损、胶合，甚至使滚动体回火。速度越高，发热及磨损越严重。由于操作使用不当也会引起元件破裂、电腐蚀、锈蚀等失效形式。4.5.3 当量动载荷的计算14由输入轴计算得知，轴向力，径向力，支撑反力计算有，；根据滚动轴承有缺点，选择单列圆锥滚子轴承7204。查表3.11-231得：表2 轴承7204各数据dDBCT额定动载荷C额定静载荷C0eY204714121215.515.815.80.361.7轴承所受当量动载荷为： 轴承内部轴向力为：轴的轴向力即为轴承的外加轴向力，由于则，左端压紧，右端放松 由表2，e=0.36查表161214，得，。 因此，右轴承所受当量动载荷比较大。4.5.4 基本额定寿命计算 h其中，C为基本额定动载荷，查表2，得15.8kN；对于滚动轴承，=10/3；由条件知，n=2980 r/min，P=1.5kw；查表16-914，得ft=1，表16-1011轻微冲击，得fP=1.2。 年 因此，该滚动轴承选用合适。5 结论本设计的减速器，使用两级传动，锥齿轮-行星齿轮，其中行星齿轮采用少齿差行星齿轮传动系统。这种结构，是一种结构简单、降速比大、受力情况好、零件数目少、成本低、加工容易的减速器。输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一方向、同一平面上，能满足更多传动要求。少齿差行星齿轮传动具有的传动精度高且平稳、重量轻、体积小、传动比大、承载能力大和传动效率高等许多优点，被广大工程技术人员所了解和熟悉。由于这些新型的传动机构有效地利用了功率分流性和同轴性，以及合理地采用了内啮合的缘故，才使得它们具有许多独特优点，从而使行星齿轮传动在冶金、矿山、起重机械、化工、纺织、汽车、兵器、船舶和航空航天等工业部门中，获得了广泛的应用。参考文献1刘李梅，行星齿轮减速器的设计和应用J，无锡职业技术学院学报，2005，04（03），14-172FLEURY C，SANDER G，Dual methods for optimizing finite element flexural systemsJ，ComputerMethod in Applied Machine Engineering，1983，37(3):249-2753张展，齿轮减速器现状及发展趋势J，水利电力机械，2001(01):594TYLER E Bruns，DANIELA Tortorelli，Topology optimization of non-linear elastic structures and compliant mechanismsJ，Compute Math APPI Mach 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绘制设计减速器的零件图和装配图，制定加工工艺。1.2 主要解决的问题（1） 设计少齿差行星齿轮减速器中的二级传动比分配，设计传动配对齿轮的模数齿数，并计算分度圆直径。（2） 对输入轴尺寸按刚度和强度进行设计计算。（3） 对输出轴设计尺寸，进行刚度和强度的校核，以及安全系数校核。（4） 行星齿轮减速器整体结构设计，以及各个部件的结构设计及安装。 2 文献综述2.1 减速器的设计目的减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，为各行业成套装备及生产线配套的大功率和中小功率变速箱。行星齿轮减速器是齿轮减速器中应用较多的一种，它具有许多优点，在各种车辆、机械设备和其它传动系中得到广泛使用。随着近代工业技术的高速发展，对行星齿轮传动的承载能力、可靠性、效率、圆周速度、体积及质量等技术和经济指标提出了愈来愈高的要求。与此同时，优化其结构设计也被提到十分重要的地位上。少齿差行星齿轮传动较普通齿轮传动具有许多独特的优点，它不仅用于民用机械上，而且广泛用于军事机械传动装置，其主要特点如下：结构紧凑，承载能力大；只要适当选择机构的形式，便可以用较少的齿轮获得很大的传动比，甚至可以其传动比能达到好几千倍，即使传动比很大是仍然结构紧凑、重量轻；传动效率较高，其值可达0.80.9以上；由于行星轮均匀分布于中心轮的四周，因而惯性力平衡，机构运转平稳，抗冲击和抗震动能力强1。少齿差行星齿轮传动具有的传动精度高且平稳、重量轻、体积小、传动比人和承载能力人，传动效率高等许多优点，被广大机械工程技术人员所了解和熟悉。由于这些新型的传动机构有效地利用了功率分流性和同轴性，以及合理地采用了内啮合的缘故，才使得它们具有许多独特优点，从而使行星齿轮传动在冶金、矿山、起重机械、化工、纺织、汽车、兵器、船舶和航空航天等工业部门中，获得了广泛的应用。2.2 减速器的生产现状当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低，即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化。国内的减速箱将逐渐淘汰软齿面，向硬齿面（5060HRC）、高精度（4级）、高可靠度软启动、运行监控、运行状态记录、低噪声、高的功率与体积比和高的功率与重量比的方向发展。中小功率变速箱为适应机电一体化成套装备自动控制、自动调速、多种控制与通讯功能的接口需要，产品的结构与外型在相应改变。矢量变频代替直流伺服驱动，已成为近年中小功率变速箱产品（如摆轮针轮传动、谐波齿轮传动等）追求的目标2。近十几年来，计算机技术、信息技术、自动化技术机械制造中的广泛应用，改变了制造业的传统观念和产品组织方式。一些先进的齿轮生产企业已经采用精益产、敏捷制造、智能制造等先进技术，形成了高精度、高效率的智能化齿轮生产线和计算机网络化管理3。 2.3 新型设计的意义由于行星传动机构具有重量轻、体积大、传动比大和效率高等优点，在许多情况下可以代替多级的普通齿轮传动，因此，在国内外得到了较大的重视。而偏心轴少齿差行星传动机构又具有结构简单、降速比大、受力情况好等特点。因此，它在冶金机械、起重运输机械、工程机械、化工机械和纺织机械等方面均得到了广泛的应用4。在工农业生产中，减速器得到了广泛的应用。但能传递低速、大扭矩的减速器还不多。偏心轴输入少齿差行星减速器就是这样一种结构简单、降速比大、受力情况好、成本低、加工容易的新型减速器。减速器箱体体积大、质量大、尺寸也大，这给安装带来不便。如果知道减速器中轴上的应力分布，就可采取有效措施，加强应力大的部位，而在应力小的部位减少尺寸，使轴的材料分布更合理。设计和校核是分析这种结构应力分布的有效方法之一，既可以检验各个零件的强度和刚度是否满足要求，也可指导减速器壳体设计4。行星齿轮传动中太阳轮直径可比定轴线齿轮传动中小齿轮直径小30%左右，也即同样尺寸的齿轮，行星齿轮传动比定轴线齿轮传动的承载能力大。而本设计中的行星齿轮不使用摆臂直接采用片心轴，减少了行星轮的使用，并且使传动更加平稳，热量产生均匀，利于维护和保养齿轮以及减速箱配件。适应市场要求的新产品开发，关键工艺技术的创新竞争，产品质量竞争以及员工技术素质与创新精神，是21世纪企业竞争的焦点。在21世纪成套机械装备中，齿轮仍然是机械传动的基本部件。由于计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度、加工效率大为提高，从而推动了机械传动产品多样化,整机配套的模块化、标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致、美观。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平2。因此，改进和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景5。2.4 减速器种类及技术特点减速器的种类很多，按照传动类型