少齿差行星齿轮减速器计算说明书一

1、word格式整理版设计计算说明书在少齿差内啮合传动中，由于内齿轮和外齿轮的齿数差少，在切削和装配时 会产生种种干涉，以致造成产品的报废。因此，在设计减速器内齿轮副参数的时 候，需要对一些参数进行合理的限制，以保证内啮合传动的强度和正确的啮合。 同时要对一些主要零件进行强度校核计算。2.1减速器结构型式的确定选用卧式电机直接驱动，因传动比i总=153.53，传动i = 153.53100时，少 齿差行星齿轮减速器有两种设计方案可供选择。第一种是采用二级或多级的N型少齿差行星齿轮减速器；第二种是采用内齿轮输出的NN型少齿差行星齿轮减速器。图2-1为典型二级N型少齿差齿轮减速器的传动原理简图，传动原

2、理如下：当电动机带动偏心轴H转动时，由于内齿轮K与机壳固定不动，迫使行星齿 轮绕内齿轮做行星运动；又由于行星轮与内齿轮的齿数差很少， 所以行星轮绕偏 心轴的中心所做的运动为反向低速运动。利用输出机构V将行星轮的自转运动传递给输出轴，达到减速目的。减速后的动力通过输出轴传递给中心轮1而行星轮2绕中心轮1和3做行星反向低速运动，从而达到第二次减速。此类减速器的优点是：2K-H(负号机构)这种传动机构制造方便、轴向尺寸小， K-H-V型的机构效率较高，承载能力大，两者串联可实现大的传动比。缺点是：因转速很高，行星轮将产生很大的离心力作用于轴承上，此机构设计计算复杂，销孔精度要求高，制造成本高，转臂轴

3、承载荷大。图1-3为典型的内齿轮输出的NN型少齿差行星齿轮减速器，这种结构的减 速器优点是：内齿轮输出的N型少齿差行星减速器的结构简单，用齿轮传力，无 需加工精度较高的传输机构；零件少，容易制造，成本低于上种型式；可实现很 大或极大的传动比。缺点是：传动比越大则效率也越低，为了减少振动需添加配重。基于经济性方面因素考虑，采用第二种方案作为本次课题的设计方案。2.2确定齿数差和齿轮的齿数由渐开线少齿差行星传动表 4-17可知，如齿数差增大，减速器的径向 尺寸虽增大一些，但转臂轴承上的载荷可降低很多；并且由于齿轮直径的增大， 从而可使轴承的寿命得到显著提高； 此外，对减速器的效率、散热条件等也有了

4、 一定的改善。因减速器传递的功率不大，决定采用三齿差。齿数差:Zd = Z2_Zi=Z4_Z3 = 3乙,Z3分别为双联行星齿轮的齿数；Z2, Z4分别为内齿轮的齿数。错齿差：乙-Zi -Z3 ，取乙=310,在这取值为5；可按机械设 计手册：单行本.第1114篇,机械传动公式(13-6-2 )计算，即Z2 =2 Zd +Zc +J(Zd +Zc)2 4ZdZc(1i总)=丄 3 5 (3 5)2 -4 3 5 (1 -153.53)2 = 51.999圆整得Z2=52通过乙可计算其余的齿数分别为：Z1 =49, Z3 =44, 乙=47。由机械设计手册：单行本.第1114篇,机械传动第13-

5、436页传动比 公式验算，即Z1Z4(ZZd(ZZc)ZdZcZ1Z4 - Z2Z3i总=把计算的数据代入上式进行验算得49 47诂、=153.53333349 47 52 44与要求的总传动比相近。所以本减速器的齿轮齿数为:乙=49,Z2=52,Z3 = 44,Z4 =472.3模数的确定和内齿轮副的几何计算2.3.1变位系数的选择和齿顶高系数的确定由渐开线少齿差行星传动表 4-16初选啮合角=30。参照渐开线 少齿差行星传动表 VI-3选外齿轮变位系数分别为x1=1.0, x3=1.0，内齿轮变 位系数分别为x2 =1.163, x =1.158。压力角 -20齿顶高系数ha* =0.75

6、2.3.2确定模数(1) .输出轴转数n4 二5009.77rad/min153.53(2) .行星轮相对转臂H的转速nHn3 = n3 - nH =色(9.77 -1500) =-1591.84r/minZ3(3) .根据渐开线少齿差行星传动式(8-17)行星轮上的转矩公式= T3 二 9550 PZ3b帀乙设输入轴上滚动轴承的效率B =0.995,贝U0 75 疋 44=丁3 = 9550 0.9951500 47 = 682.886 N.m(4) .选择齿轮材料确定许用齿根弯曲应力行星轮选用40Cr钢调质，HV二232235,由渐开线少齿差行星传动图8-18中查得齿轮的平均弯曲极限应力

7、Fm1=220 MPa。内齿轮选用40Cr钢调质，HV= 232235，由渐开线少齿差行星传动图8-18中查得齿轮的平均弯曲极限应力 Fm2 =220 MPa。初步计算时，取模数m 3-d Z| ；.fP2682886 1.78 1 1.120.2 52220=2.33mm增大齿轮的模数，此方法使行星轮的直径增大，因此可以选用较大尺寸的轴 承，并使转臂轴承上的载荷减小，因此能使转臂轴承的寿命提高。 根据上面的计 算，采用标准模数m=3mm。计算圆周速度和验算动载系数等圆周速度 v为兀m乙n4 -nHv=60 000=11.47m/s由渐开线少齿差行星传动图8-15中查得Kv =1.106，与试

8、算中采用的值相接近，又因模数m=3mm 1Z4 -Z3)ta+Z3 tan J -Z4 tan J_ 1a34 :2兀1 (3 0.57595544 0.565514 _47 0.411183)2-：=1.15942 1符合要求。(11).验算齿廓重叠干涉2ra12ra22ra3= Qda1)22二(知2)2= gda3)2-(1 da4)221 22=(157.5)6201.56mm221 22=(158.2602) 6261.57mm221 2 2=(142.5)= 5076.56mm21 2 2=(143.2602)= 5130.87mm222 2= 4.88 = 23.81mm2a r

9、a1-4.88 157.5= 768.6mm22ara2=4.88 158.2602 二 722.31mm22a ra3= 4.88 142.5 = 695.4mm22a ra4 二 4.88 143.2602 二 699.11mm2COS j 二2ra22 2-ra1 - 6261.57 一6201.56 一23.81 二 0.04709922a rai768.6= 1.52368 弧度COS22ra2-唁2 aI2a ra226261.57 -6201.56 23.81772.31二 0.108532= 1.46205 弧度COS 32 _-ra3 -a 5130.87 -5076.56-

10、23.8122a ra3695.4二 0.0438596=1.52692 弧度COS 4r a4-ra32 a25130.87 -5076.56 23.81= 0.1117422a ra4699.11-1.45882 弧度Gs12 =Zj(inv： a1 J (Z2-ZJinv.- -Z2(inv： a2 、2)=49 (0.0466701.52368)3 0.053403 - 52 (0.020453 1.46205)=0.017203 0符合要求。IGs34 =Z3(i nvc(a3+63)+(Z4 Z3)i nvo( Z4(i nVGa4+4)=44 (0.0508161.52692)3

11、 0.053403 -47 (0.0210741.45882)=0.0255750 符合要求。(12).插齿刀具的选择外齿轮可用滚刀加工，也可采用插齿刀加工，用插齿刀加工时需对插齿刀进 行选择，现设内、外齿轮采用同一把插齿刀加工，根据渐开线少齿差行星传动 表4-11选用插齿刀的参数为：齿数Z 0=25模数 m =3.0 mm齿顶系数 ha0*=1.3O最大齿顶圆直径da0max = 83.802mm最大变位系数 x01 max = 0.167并取旧刀的最小变位系数x01min =-0.263然后利用渐开线少齿差行星传动第四章中的图表，对选用的插齿刀进行 以下验算：a.由表4-3可知，外齿轮不会

12、发生根切。b.c.由表4-4可知，外齿轮不会发生顶切。 用图4-9检查可知，插齿刀刃磨到X01mind.=-0.263时不会发生根切。根据表4-19第27项验算外齿轮齿顶与内齿轮齿根的径向间隙系数C；和C34当I X2 -X1 |为最大时, 变位系C12和C34最小；所以在本设计中，按插齿刀的最小数x1min =-0.263进行验算。02 二2xXo1min ta inv： Z221163263 tan20。inv20。52-25= 0.053350cos： 02 = 0.866635m z2 -cos：a02l2cosot 023 27 cos202cosj 02=43.914mmI 2 h

13、a0 X0min= (12.5+1.30-0.263)3二 40.611mmrf 2 = a02 ra02=43.914+40.611=84.525 mm* 1 ,C12(rf 2 一 ra1 一 a )二丄 84.525 _ 78.75 _ 4.883= 0.298 0.25同理inv： 042；沐+呎皿屈cos： 04= 0.85418669a04=36.303mmra04二 40.611mmrf4二 76.914mmC34=1 (76.914 -71.25 -4.88)3=0.2613 0.25外齿轮1的齿根圆直径in v j012(x1 “儿叶血乙Z12( .167)tan20inv2

14、04925=0.0263838cos 01-0.9135336word格式整理版m(Z1 Z01)cos：a012 cosot 01 _ 3 x (49 + 25) cos20 ：12 cosj01_ 114.178 mm*da01 =m(Z1 2ha02x01)_ 3(25 2.60.334)_ 83.802 mm1d f 1 二 2a1 - d a01 _ 144.544 mm同理可求得d f 3 _ 129.534 mm所以齿轮的齿根圆直径结果如下df! = 144.544mmd f 2 = 169.050 mmd f 3 = 129.534 mmd f 4 = 153.828 mm2.

15、3.4转臂轴承的选择转臂轴承是少齿差行星齿轮减速器中的一个薄弱环节，其原因是：a. 作用在行星轮上的力完全由它承受，而转臂轴承又装在输入轴上，转速很高，因此转臂轴承处于高速重载下工作，减速器所能传递的功率往往受到转臂轴 承上工作能力的限制；b. 由于少齿差行星齿轮减速器的结构紧凑，转臂轴承的尺寸受到一定的限 制。下面进行转臂轴承的选取和其寿命的计算：(1) . 暂取齿轮宽度 b= dd0.2 147 二 29.4mm 30mm根据行星齿轮的结构尺寸，可尽量选择直径大的轴承以提高其使用寿命。(2) .计算转臂轴承上的动载荷C计作用在行星齿轮1分度圆上的圆周力Ft1和径向力Fr1分别为Ft12T1

16、d12 682.886= 9291NFri = Ft1 tant=3382N作用在行星齿轮3分度圆上的圆周力Ft3和径向力Fr3分别为Ft32T3d3学习参考2 682.886-132= 10347NFw 二 Ft3 tan:=3766N所以在轴承上受到的最大载荷FB = F t3F r3=11011N当量动载荷F =FBfd，根据资料得fd =1.1，则F 二 Fb fd=11011 1.1=12112.1 N转臂轴承所受的动载荷C计,根据渐开线少齿差行星传动中式8-47计算, 并暂取轴承寿命Lh = 10000小时，采用滚子轴承，则5 = F1 60 1591.84 100003=94.8

17、9 KN(3) .选择轴承型号根据资料机械设计手册，选用单列圆柱滚子轴承 N2212E其主要参数为:额定动载荷C=122X 103 N轴承外径D= 110mm轴承内径d=60mm轴承宽度B= 28mm(4) .验算所选轴承的寿命转臂轴承上承受的作用力的简图如下F-bi日斗门-11r11Ih1图2-214011*11CL:LF3F vsF vi图2-3根据图2-2求转臂轴承在水平上的作用力，由力矩平衡条件，、Mh3 =0,得 FH1 42 - Ft1 41 Ft3 仁 0所以F H1Fti 41 - 氐 1 _ 9291 41 -1034742一42= 8823N作用在水平面上力的平衡条件，7

18、Fh = 0,得FH1 _Ft1 Ft3 - FH3 = 0所以FH3 二 Ft3 -Ft1 FH1 =10347-9291 8823 = 9879N根据图2-3求转臂轴承在垂直平面上的作用力，由力矩平衡条件, M V3 = 0，得 Fv1 42 - Fr1 41 - Fr3 1=0所以Fr1 41 Fr3 1 _ 3382 4137664242作用在垂直平面上的平衡条件，v Fv =0，得FV1 - Fr1 - Fr3FV3所以FV3 二 Fr1 - Fr3 - FV1 = 3382 3766 - 3391 二 3757N作用在转臂轴承1上的合力F1为F , Fh/ Fv/ 二-88232 33912 =9452N作用在转臂轴承2上的合力F2为F2 二.FH22 FV22 八.9879237572 0569N两转臂轴承的型号相同均为