=行星减速器结构设计

本科论文目录TOC\o"1-2"\h\u9762摘要 I23467Abstract II18974引言 1231821.1研究背景 3151261.2国内外行星减速器研究现状和发展趋势分析 4134111.3主要研究内容 6180482行星减速器的结构分析 7271472.1行星减速器的结构原理分析 7138102.2行星齿轮传动形式的分析与选择 887302.3旧式与新式NGW行星减速器特点分析与选择 12214323减速器主要参数的设计计算 15275293.1行星减速器传动比计算并选择 15126143.2行星减速器级数的选择 15161133.3传动比的分配与行星齿轮数的选择 1597194减速器传动部件的设计计算与校核 17314274.1一级轮系参数的计算与校核 17289164.2二级轮系参数的计算与校核 22148704.3轴的参数计算 27325774.4选择输入与输出轴的联接方式 2889574.5轴承的参数计算与选择 2979995计算机三维建模与仿真 32288105.1行星减速器主要部件三维建模过程 32299855.2行星减速器的装配 37240395.3行星减速器的运动仿真与干涉检查 40246135.4实物模型制作 42808参考文献 4316026结论 4431173致谢 45本科论文摘要本文是作者在研究了现代工业机器人的部分需求后进行相关设计，主要是针对新型制造技术所涉及到的工业机器人对于小轴向尺寸，高速比减速器的需求。对新兴技术进行进行相关设计。主要根据新式超薄NGW型行星减速器进行相关设计，设计一款能满足对工件内部进行加工的新兴工业机器人的需求的减速器。首先深入了解行星减速器功能及工作要求，然后掌握行星减速器结构设计的基本知识和设计方法，了解行星减速器的工作原理、工作过程，进行相应结构设计。然后根据行星减速器构成、工作原理、主要特点和技术指标，分析，加以论证，确定行星减速器最终方案然后进行计算。然后制作行星减速器电脑三维模型，完成各种仿真分析。然后制作行星减速器的模型，检查其运动状态，进行调试，达到足够的相似度。关键词：新式、超薄、NGW型行星减速器、三维建模、仿真分析

AbstractInthispaper,theauthorstudiessomerequirementsofmodernindustrialrobotsanddesignstherelevantdesign,mainlyfortheneedsofindustrialrobotsinvolvedinnewmanufacturingtechnologyforsmallaxialsize,high-speedratioreducer.Designthenewtechnology.Basedonthenewultra-thinNGWtypeplanetaryreducer,areducerisdesignedtomeettheneedsofthenewindustrialrobotprocessingtheworkpiece.First,understandthefunctionandworkingrequirementsoftheplanetaryreducer,thenmasterthebasicknowledgeanddesignmethodsofthestructuraldesignoftheplanetaryreducer,understandtheworkingprincipleandworkingprocessoftheplanetaryreducer,andcarryoutthecorrespondingstructuraldesign.Then,accordingtothecomposition,workingprinciple,maincharacteristicsandtechnicalindexesofplanetaryreducer,thefinalschemeofplanetaryreducerisdeterminedandcalculated.Thenthecomputerthree-dimensionalmodelofplanetaryreducerismadeandallkindsofsimulationanalysisarecompleted.Thenmakethemodelofplanetaryreducer,checkitsmotionstate,debug,andachieveenoughsimilarity.Keywords:new;ultra-thin;NGWtypeplanetaryreducer;3Dmodeling;simulationanalysis引言随着现代工业的快速发展，自动化、机械化水平不断提高，各生产行业都需要使用大量的减速器，这样，减速器的应用就更为广泛。减速器的应用范围是特别的广泛。减速器可以广泛应用于冶金、轻工、纺织、矿山、食品、仪器制造、起重运输、建筑工程等工业部门。减速器在长时间的发展以后，已经在世界范围内有了很多的研究成果。今天，减速器的制造和设计可以在一定条件和一定程度上用来判断一个国家在工业的领域的发展境界。我国正在高速发展中，因此，减速器在中国的市场也很大，随着我国与其他各国的联系越来越高频率。各行各业的出口量也越来越大。其中的制造，以及运输机械中，多数用到减速器。可以说，减速器是一种基本的机械。基本到千家万户中都能够找到它身影，有很便宜的，几元钱的玩具中都广泛应用。说它是很基本的，同时它也是很高级的机械，智能化的工厂，它是核心部件之一，各种汽车、轮船、飞机中，它也是核心部件，他可以很贵，贵到几十万元都普普通通。也有相当多的国家无法制造出一个高级的减速器。可见减速器的广泛应用，可见减速器的高上限，可见减速器的低下限。在未来，减速器将拥有更高承载力、更高表面硬度、更高精度、更高速度、更高可靠性、更高传动效率、低噪音、低成本。在这众多的减速器中，行星齿轮减速器拥有它自己的一片天空，它有很长的历史，有众多的结构。同时它也有众多的应用领域，不仅家里用它，工厂里也用它，不仅高级的机器人用它、巨大的轮船用它，普通的轿车也用它。而行星齿轮传动减速器不仅有以上有优点，还有更低的价格，在高性能减速器中，行星减速器可以说是价格最低的减速器之一了，真是物美价廉。关键是它的加工还很方便，还可以用万能刀具加工。因为价格低、性能优秀、适应能力强、抗冲击能力强、能够在极端环境下工作、体积也小。因而被广泛应用。在未来会有越来越大的市场。

1绪论1.1研究背景随着时代的发展，科技的进步，工厂的智能化程度越来越高，越来越先进，工业机器人在其中的贡献是有很大的。工业机器人是一种现代化工业的工具，由计算机系统进行控制。能够完成各种类似于人类的动作的通用机器。通常在生产中的作用是代替工人做单调、频繁和重复的作业，或是在不适合人类工作的危险、恶劣环境下的作业。工业机器人的广泛使用给企业带泪了更大的效益。它提升了生产的效率和产品的质量，不用固定开工资，能够不知疲倦的工作。工业机器人如图1.1所示。图1.1工业机器人目前工业机器人已经在迅速发展，那么其发展的特点是越来越高速、越来越精确、机身机构越来越紧凑、多的自由度和提机身本身能够拥有更高刚性，应用在重点领域的工业机器人还被要求能够拥有重载或响应速度快等一系列优点。例如焊接机器人能够拥有180-320Kg的超高负载量，而被用于电子装配领域的高精度电子装配用工业机器人则需要拥有快速的响应速度来提取流水线上的配件。减速器是能够连接动力和末端的中间装置，它能够通过内部独特的结构把动力源如电动机的运转进行减速速，并能够在末端传递更大的转矩。目前成熟并标准化的减速器有：圆柱齿轮减速器、涡轮减速器、行星减速器、RV减速器、摆线针轮减速器和谐波减速器。行星减速器的特点是显而易见的，它拥有体积小、重量轻、承载能力强、使用寿命长、运转平稳、噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性，由于其高性能低价格，被广泛应用于工业机器人。行星减速器如图1.2所示。图1.2行星减速器1.2国内外行星减速器研究现状和发展趋势分析国内已经在该领域有了一定的基础，行星减速器技术自1980年以来已经在国内有了很大的发展。国内制造行星减速器，已经能够采用合金钢锻件、渗碳淬火的硬齿面齿轮，精度能够达到很高，能够不低于ISO1328-1975的6级，综合承载能力是与中硬齿面进行对比的3到4倍，较同等工艺条件下的软齿面齿轮的4到5倍，且噪声低，效率高，可靠性高。

以均载为主要优势的功率分支技术主要用于对于大功率机械传动的行星齿轮减速器。我国相继从国外买了许多设备。通过购买、研究、学习国外已经拥有的先进技术和科学研究，开始逐渐能够掌握各种高速、低速重载齿轮机构的设计与制造技术。材料、热处理质量越来越好和齿轮加工精度能够有了很大的提高。一般的圆柱齿轮制造精度可由JB179-60的8-9级提高到GB/T10095-2001的6级，高速的齿轮的制造精度可以稳定在4-5级。目前，我国已能设计制造硬齿面的减速机已经用于2800KW水泥磨，还被用于1700mm轧钢机。我国自行设计制造的功率达到4.4万千瓦的高速齿轮装置也有很高的质量与强度，齿轮圆周速度达到168米/秒，采用硬齿面后，部分减速器的体积和重量明显减小，承载能力、使用寿命大大增强。传动效率和可靠性大大提高，对节能降耗、提高主机整体水平起到明显作用，有利于我国研发的机械产品在世界的发展。国外的生产研发的行星减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，这些国家能够制造出优质的减速机材料以及拥有更高的优势，这些国家制造的行星减速器，质量好，同时在精度度方面也很占优势。20世纪70－80年代，世界上的行星减速器技术有了进一步的发展，且与新技术革命的发展紧密结合在一起。当今的行星减速器的发展经过分析以后总结出以下几点方向。大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及能够拥有更高的质量。因此，除了从材料的质量、以制造工艺方面进行入手以外，还应该设计新的传动形式，在根本机械结构上解决问题。减速器这一既古老又重要的机械结构在未来的智能化机械上也有很大的应用领域。1.3主要研究内容本文的研究内容是以能对工件内部进行加工的工业机器人的实际要求为主，同时也该行星减速器具有一定的通用性，能够满足一类产品的需求。随着科学技术的不断发展，工厂也越来越智能化，而工业机器人斋期中有着很大的贡献，而工业机器人也越来越先进，越来越灵活以及紧凑，现在不仅能够对工件的外部进行加工，还能够对大型工件的内部进行加工，大大提高了生产效率与智能化程度。本文主要针对多轴紧凑型工业机器人进行减速器的设计，该机器人需要对工件内部进行加工，因该工业机器人的驱动部分与手臂垂直安装，为避免与工件发生干涉，需要严格控制减速器以及伺服电机的轴向尺寸，需要一款外壳轴向最大尺寸在170mm以下的行星减速器。该工业机器人的系统可驱动末端的一台900W，1000r/min的伺服电动机，需要安装减速器后的输出扭矩高达250N/M，同时也希望能够达到每秒90°的工作速度。工业机器人对汽车内部加工如图1.3所示。图1.3工业机器人对汽车内部加工

2行星减速器的结构分析2.1行星减速器的结构原理分析行星减速器结构主要由太阳轮、行星轮、内齿圈、行星架、组合而成。行星减速器结构如图2.1所示。图2.1行星减速器结构示意图行星齿轮减速器由一个内齿圈(A)固定于外壳上，齿圈中心有一个太阳齿轮(B)，两者间有一组行星齿轮组(C)，该组行星齿轮由行星架固定于内齿圈及太阳轮中间。当太阳齿轮有动力时，可带动行星齿轮自转，并带动行星架转动，并绕太阳轮公转由行星架带动输出轴输出动力。行星减速器齿轮传动形式如图2.2所示。图2.2行星减速器齿轮传动示意图2.2行星齿轮传动形式的分析与选择行星齿轮传动形式按齿轮啮合形式不同分为NGW、NW、NN、WW、NGWN、N等类型。2.2.1形式1，NGW型传动比：1.13-13.7；效率：0.97-0.99；最大功率不限。特点：相比其它的传动形式，拥有更高的机械效率，体积小，重量轻，结构也比较简单，制造也是很方便，能够设计出的传动功率范围大，轴向尺寸也是能够做到更小，可用于各种工作条件，在行星减速器中应用最广。一级的传动比范围较小，通常需要增加为二级或三级。二级和三级传动广泛应用。NGW型行星减速器传动结构如图2.3所示。图2.3NGW型行星减速器传动结构图2.2.2形式2，NW型传动比：1-50；效率：0.97-0.99；最大功率不限。特点：相比其它的传动形式，拥有更高的机械效率，相比其他结构，拥有更小的径向尺寸，适宜于再细长结构内安装，传动比范围能够拥有更大的数值大，工作条件也是多种多样。但是这种双联形式的行星齿轮制造、安装较复杂。NW型行星减速器传动结构如图2.4所示。图2.4NW型行星减速器传动结构图2.2.3形式3，NN型传动比：8-30；最大功率40KW。特点：相比其它的传动形式，拥有更低的机械效率，其结构稳定性不高。当X输出时，传动比达到很高的时候，机构将发生自锁。适用于短期使用。NN型行星减速器传动结构如图2.5所示。图2.5NN型行星减速器传动结构图2.2.4形式4，WW型传动比：1.2-数千；效率：小传动比时，效率达0.9，大传动比时，随传动比增加剧烈下降；最大功率20KW。特点：传动比范围大，外形尺寸及重量大，相比其它的传动形式，拥有低的机械效率，运动精度低，制造成本高，可用作差速器，传动比为2的时候应用最广泛，也很实用，此时效率能够达到0.9。WW型行星减速器传动结构如图2.6所示。图2.6WW型行星减速器传动结构图2.2.5形式5，N型传动比：20-100；效率：0.8-0.9，随传动比增高而下降；最大功率：短期工作≤120KW，长期工作≤10KW。特点：结构紧凑，体积小，传动比范围大，相比其它的传动形式，拥有更高的机械效率，适用于间断性传递动力，短期工作。若中心轮A输出，当传动比过大时将会发生自锁。N型行星减速器传动结构如图2.7所示。图2.7N型行星减速器传动结构图2.2.6形式6，NGWN型传动比：60-500；效率：0.7-0.84，随传动比增加而下降；最大功率：短期工作≤120KW，长期工作≤10KW。特点：结构更紧凑，制造，安装方便。由于采用单齿圈行星轮，需要变位拆才能够正常安装。相比其它的传动形式，拥有更低的机械效率，宜用于短期工作。若中心轮输出动力，当传动过大时机构会发生自锁。NGWN型行星减速器传动结构如图2.8所示。图2.8NGWN型行星减速器传动结构图考虑到本设计所针对的是多轴工业机器人的末端传动任务，体积小，重量轻。而工业机器人的末端所搭配的900W伺服电动机功率不大，需要更高的效率。而伺服电动机的功率范围十分广泛，需要减速器能够适应功率的变化。该工业机器人需要对工件内部进行加工，需要减速器有更小的轴向尺寸，以避免和工件发生干涉。而NGW型行星减速器特点是效率高，体积小，重量轻，结构简单，制造方便，传动功率范围大，轴向尺寸小，可用于各种工作条件，在机械传动中应用最广。单级传动比范围较小，二级和三级传动均广泛应用。NGW型行星齿轮传动形式的特点能够满足该减速器的设计要求，选择该行星齿轮传动形式设计该行星减速器。2.3旧式与新式NGW行星减速器特点分析与选择2.3.1旧式NGW型行星减速器的结构与特点旧式NGW型行星减速器是从减速器的角度进行设计的，所以对于产品本身而言，并不是非常适合的，而这种设计理念能够得到推广，大规模的认可是因为当时的机械比较笨重，空间利用率不高，而配套设施也不完善，所以需要减速器本身的质量过硬，能够满足产品的需要。而近些年机械越来越轻便与紧凑，而广泛使用的NGW行星减速器对于新式的工业机器人，尤其是以加工工件内部为主的的机器人来说其大轴向尺寸已经成为很大的障碍。旧式NGW型行星减速器的结构如图2.9所示：图2.9旧式NGW型行星减速器结构图旧式NGW型行星减速器如图2.10所示。图2.10旧式NGW型行星减速器旧式NGW型行星减速器的结构中采用外壳——行星架——外壳——行星架——外壳——行星架——外壳的连接方式，占用较大的轴向尺寸。2.3.2新式超薄NGW型行星减速器的结构与特点在这种条件下，新式超薄NGW型行星减速器出现了，这种行星减速器拥有旧式行星减速器的大部分优点，同时具有小轴向尺寸的优势，能够满足紧凑型工业机器人以极小部分紧凑型设备的需要。新式超薄NGW型行星减速器结构如图2.11所示：图2.11新式超薄NGW型行星减速器结构图新式超薄NGW型行星减速器如图2.12所示。图2.12新式超薄NGW型行星减速器新式超薄NGW型行星减速器的结构中采用外壳——行星架——行星架——行星架——外壳的连接方式，行星架嵌套安装，轴承也安装在上一级行星架上，占用较小的轴向尺寸。所以选择新式超薄NGW型行星减速器。

3减速器主要参数的设计计算3.1行星减速器传动比计算并选择因为该工业机器人的系统可驱动末端的一台900W，1000r/min的伺服电动机，需要安装减速器后的输出扭矩高达250N/M，同时也希望能够达到每秒90°的工作速度。电动机的最大扭矩T0为：(3-1)所以需要的最小传动比imin为：(3-2)选择传动比为5×7=35。初步判定最低效率η为0.95。工做速度为：(3-3)工作速度也能满足期望。3.2行星减速器级数的选择为满足传动比高达35的需求，减速器的级数至少为2。同时该工业机器人要求小轴向尺寸，所以应该尽可能降低减速器的级数。综上考虑，选择减速器的级数为2。3.3传动比的分配与行星齿轮数的选择传动比的分配：为实现行星架嵌套安装，低速级的传动比需要至少比高速级大1，而这种分配方案会造成高速级的磨损较快，且精度下降。所以目前最常用的方案是高速级比低速级大2，然后增大高速级的齿轮模数在原有的1.5倍左右来平衡两级的磨损速度，提高高速级的制造精度，并采用斜齿轮传动。所以选择第一级的传动比为7，第二级的传动比为5。5×7=35，满足传动比的需要。行星齿轮数的选择：第一级的传动比高达7，第二级的传动比高达5。行星齿轮数不能过多。为让行星齿轮能够均布，还要满足传动比分别高达5、7的要求，所以选择行星轮数为3。

4减速器传动部件的设计计算与校核4.1一级轮系参数的计算与校核本章节中一些下标的含义：0：电动机；1a：一级太阳轮；1b：一级行星轮；1c：一级内齿圈；H1：一级行星架。选择材料并确定许用应力：齿轮选用20Cr渗碳淬火，硬度60HRC，5级制造精度。查表得：(4-1)计算：(4-2)取一级太阳轮的齿数：为保证三个行星轮能够均匀分布，一级太阳轮的齿数应为3的倍数，所以取Z1a=18。计算一级行星轮的齿数Z1b。(4-3)计算一级内齿圈的齿数Z1c。(4-4)查表得：(4-5)(4-6)计算并比较：(4-7)(4-8)取其中较大值0.0167616。计算电动机的扭矩：(4-9)计算最小的齿轮单个齿所传递的扭矩：(4-10)查表取K1=1.2，Ψd1=0.9。计算一级轮系的端面模数mt1：(4-11)计算一级轮系的法面模数mn1：(4-12)为平均高速级和低速级的磨损速度，适当增大低速级的模数，取mn1=1。计算一级轮系的端面模数mt1：(4-13)计算一级轮系的太阳轮分度圆直径d1a：(4-14)计算齿宽b1：(4-15)根据实际情况取：(4-16)验算齿面接触疲劳强度：计算u1：(4-17)查表得：(4-18)计算：(4-19)计算齿面接触疲劳强度：(4-20)比较：(4-21)所以验算齿面接触疲劳强度合格。验算圆周速度：(4-22)因0.99m/s<20m/s，所以验算圆周速度合格。计算第一级轮系齿轮主要参数：第一级轮系太阳轮：齿数：(4-23)法面模数：(4-24)压力角：(4-25)齿宽：(4-26)螺旋角：(4-27)旋向：左旋分度圆直径：(4-28)一级轮系太阳轮主要参数计算结果如表4.1所示。表4.1一级轮系太阳轮主要参数计算结果一览表齿数法面模数压力角齿宽螺旋角旋向181mm20°23mm18°左旋第一级轮系行星轮（3个）：齿数：(4-29)法面模数：(4-30)压力角：(4-31)齿宽：(4-32)螺旋角：(4-33)旋向：右旋分度圆直径：(4-34)一级轮系行星轮主要参数计算结果如表4.2所示。表4.2一级轮系行星轮主要参数计算结果一览表齿数法面模数压力角齿宽螺旋角旋向271mm20°21mm18°右旋第一级轮系内齿圈：齿数：(4-35)法面模数：(4-36)压力角：(4-37)齿宽：(4-38)螺旋角：(4-39)旋向：右旋分度圆直径：(4-40)一级轮系内齿圈主要参数计算结果如表4.3所示。表4.3一级轮系内齿圈主要参数计算结果一览表齿数法面模数压力角齿宽螺旋角旋向721mm20°23mm18°右旋计算第一级轮系主要参数：太阳轮和行星轮的安装中心距：(4-41)第一级轮系设计完成。4.2二级轮系参数的计算与校核本章节中一些下标的含义：2a：二级太阳轮；2b：二级行星轮；2c：二级内齿圈；H2：二级行星架。选择材料并确定许用应力：齿轮选用20Cr渗碳淬火，硬度60HRC，6级制造精度。查表得：(4-42)计算：(4-43)取一级太阳轮的齿数：为保证三个行星轮能够均匀分布，一级太阳轮的齿数应为3的倍数，所以取Z2a=18。计算一级行星轮的齿数Z2b。(4-44)计算一级内齿圈的齿数Z2c。(4-45)查表得：(4-46)(4-47)插值法得：(4-48)计算并比较：(4-49)(4-50)(4-51)取其中较大值0.0167616。计算最小的齿轮单个齿所传递的扭矩：因行星齿轮数相等：(4-52)查表取K2=1.2，Ψd2=0.9。计算二级轮系的端面模数mt2：(4-53)计算二级轮系的法面模数mn2：(4-54)向上取mn1=1.25mm。计算二级轮系的端面模数mt2：(4-55)计算二级轮系的太阳轮分度圆直径d2a：(4-56)计算齿宽b2：(4-57)根据实际情况取：(4-58)验算齿面接触疲劳强度：计算u2：(4-59)查表得：(4-60)计算：(4-61)计算齿面接触疲劳强度：(4-62)比较：(4-63)所以验算齿面接触疲劳强度合格。验算圆周速度：(4-64)(4-65)因0.25m/s<30m/s，所以验算圆周速度合格。计算第二级轮系齿轮主要参数：第二级轮系太阳轮：齿数：(4-66)法面模数：(4-67)压力角：(4-68)齿宽：(4-69)螺旋角：(4-70)旋向：左旋分度圆直径：(4-71)二级轮系太阳轮主要参数计算结果如表4.4所示。表4.4二级轮系太阳轮主要参数计算结果一览表齿数法面模数压力角齿宽螺旋角旋向181.25mm20°28mm15°左旋第二级轮系行星轮（3个）：齿数：(4-72)法面模数：(4-73)压力角：(4-74)齿宽：(4-75)螺旋角：(4-76)旋向：右旋分度圆直径：(4-77)二级轮系行星轮主要参数计算结果如表4.5所示。表4.5二级轮系行星轮主要参数计算结果一览表齿数法面模数压力角齿宽螺旋角旋向451.25mm20°25mm15°右旋第二级轮系内齿圈：齿数：(4-78)法面模数：(4-79)压力角：(4-80)齿宽：(4-81)螺旋角：(4-82)旋向：右旋分度圆直径：(4-83)二级轮系内齿圈主要参数计算结果如表4.6所示。表4.6二级轮系内齿圈主要参数计算结果一览表齿数法面模数压力角齿宽螺旋角旋向1081.25mm20°28mm15°右旋计算第二级轮系主要参数：太阳轮和行星轮的安装中心距：(4-84)第二级轮系设计完成。4.3轴的参数计算本章节中一些下标的含义：0：电动机；a：输入轴或一级太阳轮轴；b：二级输入轴或一级行星架轴；c：输出轴或二级行星架轴；轴采用20Cr渗碳淬火，查得：(4-85)一级太阳齿轮轴：(4-86)(4-87)取da=13.5mm二级太阳齿轮轴：(4-88)(4-89)取db=17mm输出轴：(4-90)(4-91)取dc=38mm最小轴颈计算结果如表4.7所示。表4.7最小轴颈计算结果一览表输入轴二级太阳轮轴输出轴9.5mm16.3mm31.2mm4.4选择输入与输出轴的联接方式轴与外界的联接方式常用的有三种，普通键联接，花键联接，过盈配合。普通键连接的精度不能满足要求，过盈配合又不适合本设计。本设计需要一种精度高的连接方式，所以选用渐开线花键联接。输入轴花键选型主要参数如表4.8所示。表4.8输入轴花键选型主要参数表齿数模数压力角总长度有效长度270.5mm30°16mm15mm输出轴花键选型主要参数如表4.9所示。表4.9输出轴花键选型主要参数表齿数模数压力角总长度有效长度23mm2mm30°37mm33mm4.5轴承的参数计算与选择本章节中一些下标的含义：0：电动机；1b：一级行星轮；H1：一级行星架。2b：二级行星轮；H2：二级行星架。因该机构的刚性较大且极限转速高所以选择轴承时应优先选择深沟球轴承。二级行星轮轴承的选择：二级行星架所传递的扭矩：(4-92)单个行星轮轮传递的扭矩为100.275N·M：单个二级行星轮所传递的径向力为：(4-93)因齿轮安装两个轴承：(4-94)转速为75r/min。(4-95)深沟球轴承，查表可得：(4-96)当量动载荷：(4-97)选用6302深沟球轴承。一级行星轮轴承的选择：一级行星架所传递的扭矩：(4-98)单个行星轮轮传递的扭矩为14.326667N·M：单个一级行星轮所传递的径向力为：(4-99)因齿轮安装两个轴承：(4-100)转速为525r/min。(4-101)深沟球轴承，查表可得：(4-102)当量动载荷：(4-103)选用优质607深沟球轴承。输入轴轴承的选择：输入轴的轴向力等于一级太阳轮的轴向力：(4-104)转速为1000r/min。(4-105)深沟球轴承，查表可得：(4-106)当量动载荷：(4-107)选用6005深沟球轴承。一级太阳轮轴承的选择：选用优质6000深沟球轴承。另有辅助轴承：输出轴辅助轴承选用6010深沟球轴承。二级太阳轮辅助轴承选用6000深沟球轴承。轴承选型结果如表4.10所示。表4.10轴承选型结果一览表输入轴轴承一级行星轮轴承一级太阳轮轴承二级太阳轮辅助轴承二级行星轮轴承输出轴辅助轴承6005深沟球轴承优质607深沟球轴承优质6000深沟球轴承6000深沟球轴承6302深沟球轴承6010深沟球轴承

5计算机三维建模与仿真5.1行星减速器主要部件三维建模过程5.1.1一级太阳轮和输入轴建模过程使用工具箱可以很方便地建立齿轮。点击【在任务环境中绘制草图】进入草图，再点击【轮廓】绘制直线，先向上绘制一条长为15mm的线条，再向右绘制一条长为52mm的直线，再向上绘制一条长为4mm的直线，再向下绘制一条长为17mm的直线，再右下绘制一条长为5mm的直线，再绘制一条直线来封闭曲线。点击【完成草图】，选择【回转】命令来创建回转体。一级太阳轮如图5.1所示。图5.1一级太阳轮5.1.2一级行星轮建模过程使用工具箱可以很方便地建立齿轮，具体参数如下图。一级行星轮齿轮参数如图5.2，5.3所示。图5.2一级行星轮齿轮参数图5.3一级行星轮齿轮参数点击【在任务环境中绘制草图】进入草图，点击【轮廓】绘制直线，先向右绘制一条长为22mm的线条。然后再绘制一条线连接两端点使草图形成封闭图形。点击【完成草图】命令退出草图。再选择顶面进行拉伸切除。一级行星轮建模完成。一级行星轮如图5.4所示。图5.4一级行星轮5.1.3一级行星架建模过程点击【在任务环境中绘制草图】进入草图点击【轮廓】绘制长为11mm宽为25mm的矩形，点击【完成草图】然后点击【拉伸】命令拉伸草图拉伸草图为38mm。再点击【在任务环境中绘制草图】进入草图点击【轮廓】绘制长为10mm宽为90mm的矩形，点击【完成草图】然后点击【拉伸】命令拉伸草图拉伸草图为37mm。点击【求和】命令对所有特征进行求和，完成一级行星架建模。一级行星架和二级太阳轮如图5.5所示。图5.5一级行星架和二级太阳轮5.1.4二级行星轮建模过程使用工具箱可以很方便的建立齿轮。点击【在任务环境中绘制草图】进入草图，点击【轮廓】绘制线条，先向左绘制一条长为20mm的线条，再向下绘制一条长为54mm的直线，再向下绘制一条长为48mm的直线，再向下绘制一条长为13mm的直线，再绘制一条直线连接两端点。点击【完成草图】命令退出草图。点击【回转】命令，绘制出实体。然后选择【孔】命令，在边缘绘制一个直径为15mm的孔。然后选择【阵列特征】命令，选择圆形阵列，选择刚刚建立的孔进行阵列特征，数量为3个，绘制完成二级行星轮。二级行星轮如图5.6所示。图5.6二级行星轮5.1.5二级行星架建模过程点击【在任务环境中绘制草图】进入草图点击【轮廓】绘制长为31mm宽为35mm的矩形，再点击插入，再点击【在任务环境中绘制草图】进入草图点击【轮廓】绘制长为102mm宽为60mm的圆形，点击【完成草图】然后点击【拉伸】命令拉伸草图，拉伸草图为37mm。点击【求和】命令对所有特征进行求和，完成二级行星架建模。二级行星架和输出轴如图5.7所示。图5.7二级行星架和输出轴5.2行星减速器的装配装配结构如图5.8所示。图5.8装配结构示意图单击【添加组件】，选择部件为壳体，位置选择绝对原点，点击确定。在底座的基础上，再对行星减速器主体部分进行装配。单击【添加组件】，选择部件为一级总装配，激活位置选项选择通过约束，单击确定。约束类型选择接触，选择对象为壳体的侧面，单击确定。再对太阳齿轮装配，单击【添加组件】，选择部件为太阳齿轮，激活位置选项选择通过约束，单击确定。约束类型选择自动判断中心轴，选择对象分别选择太阳齿轮上的中心线和减速器箱体的中心线，再选择接触，选择对象为太阳齿轮表面和减速器箱体的上表面，单击确定。一级总装配如图5.9所示。图5.9一级总装配对一级总装配装配，单击【添加组件】，选择部件为行星架，激活位置选项选择通过约束，单击确定。约束类型选择自动判断中心轴，选择对象分别选择行星架的中心线和减速器箱体的中心线，单击确定，完成行星架的装配。单击【添加组件】，选择部件为行星齿轮，激活位置选项选择通过约束，单击确定。约束类型选择自动判断中心轴，选择对象分别选择行星齿轮齿轮上的中心线和行星架的行星齿轮轴的中心线。再选择选择距离，选择对象为行星齿轮表面和太阳齿轮表面，距离为1.5mm，单击确定。再对减速器箱体进行装配，单击【添加组件】，选择部件为减速器箱体，激活位置选项选择通过约束，单击确定。约束类型选择自动判断中心轴，选择对象为减速器箱体的中心线和行星齿轮表面的中心线，单击确定。二级总装配如图5.10所示。图5.10二级总装配再对二级总装配进行装配，单击【添加组件】，选择部件为轴承，激活位置选项选择通过约束，选择自动判断中心轴，选择对象为轴承孔上的中心线和行星架上的中心线，再选择接触，选择对象为轴承的表面和主体的前表面，单击确定，完成轴承的装配。同理，其余轴承的装配方法也如此。再对A箱体进行装配，单击【添加组件】，选择部件为A箱体，激活位置选项选择通过约束，单击确定。约束类型选择自动判断中心轴，选择对象为螺旋杆的下表面和壳体的上表面，单击确定。添加螺栓和螺母。完成行星减速器的装配。总装配如图5.11所示。图5.11总装配完成总装配的内部结构如图5.12所示。图5.12总装配的内部结构5.3行星减速器的运动仿真与干涉检查5.3.1运动仿真单击【开始】选择运动仿真，进入运动仿真模块。打开运动导航器，在装配图名称处单击右键选择新建仿真。单击【连杆】，选择减速器箱体、内齿圈，选择固定连杆，选择应用。再选择太阳齿轮，取消选择固定连杆，然后点击应用。然后选择行星齿轮，然后点击应用。然后选择行星架，然后点击应用。然后选择从动齿轮，然后点击应用。然后进行运动副的设置，添加旋转副，选择连杆为主动齿轮，选择原点为主动齿轮表面的圆心，方向为垂直于平面，再选择减速器箱体为啮合连杆，选择原点为减速器箱体，方向为垂直于平面，单击应用。再选择连杆为太阳齿轮，选择原点为太阳齿轮表面的圆心，方向为垂直于平面，再选择二级减速器箱体为啮合连杆，选择原点为太阳齿轮轴表面的圆心，方向为垂直于平面，单击应用。再选择连杆为行星齿轮，选择原点为行星齿轮表面的圆心，方向为垂直于平面，再选择行星架行星齿轮轴为啮合连杆，选择原点为行星齿轮轴表面的圆心，方向为垂直于平面，单击应用。选择原点为减速器箱体表面的圆心，方向为垂直于平面，单击应用。再选择连杆为齿轮，选择原点为表面的圆心，方向为垂直于平面，再选择轴为啮合连杆，选择原点为轴表面的圆心，方向为垂直于平面，单击应用。再选择连杆为从动皮带轮，选择原点为行星齿轮，方向为垂直于平面，再选择行星齿轮轴为啮合连杆，选择原点为行星齿轮轴表面的圆心，方向为垂直于平面，单击应用。再选择连杆为行星齿轮轴，选择原点为行星齿轮轴，方向为垂直于平面，再选择壳体为啮合连杆，选择原点为壳体表面的圆心，方向为垂直于平面，单击确定。添加一个齿轮副，第一个运动副选择一级太阳齿轮，第二个运动副选择一级行星齿轮，设置比率为1.5，点击确定。添加一个齿轮副，第一个运动副选择二级太阳齿轮，第二个运动副选择二级行星齿轮，设置比率为1.5，点击确定。设定解算方案，单击【求解】，完成行星减速器的运动仿真。为了使仿真效果更接近实际，添加一些现实素材使其更为真实。5.3.2干涉检察编辑环境条件，这些条件会影响机构内部的运动情况。然后对运动仿真模块进行设置，设置后就定义了分析环境，然后激活捕捉分析功能。设置足够长的运动时间使模型能够运行至少一个完整的周期，待运行完成后，从分析中调出分析数据并查看结果，结果没有显示存在异常情况。5.4实物模型制作因本设计结构复杂、紧凑，使用手工不易制作，故选用3D打印制作，然后装配。实物效果如图5.13所示。图5.13实物效果图

参考文献[1]孙志礼，冷兴聚，魏严刚.机械设计[M].沈阳：东北大学出版社，2000[2]陈敬全，孙柳燕.创新意识[M].上海：上海科学技术出版社，2010[3]邹慧君.机械运动方案设计手册[M].上海：上海交通大学出版社，1994[4]李继庆，李育锡.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2006[5]李海萍.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2004[6]高泽远，王金.机械设计基础课程设计[M].沈阳：东北工学院出版社，1987[7]郝桐生.理论力学[M].3版.北京：华南理工大学，2003[8]隋明阳.机械设计基础[M].北京：机械工业出版社，2008[9]邵祥华，阮宝华.造型设计机械基础[M].北京：机械工业出版社，2008[10]胡家秀.机械设计基础[M].2版.北京：高等教育出版社，2005[11]高志.黄纯颖.机械创新设计[M].北京：高等机械出版社，2010[12]李学志.计算机辅助设计与绘图[M].北京：清华大学出版社，2007[13]颜鸿森.姚燕安.王玉新等译.机构装置的创造性设计[M].北京:机械工业出版社，2002[14]吴宗泽.机械设计手册[M].北京：机械工业出社，2008[15]郑文纬，吴克坚.机械原理[M].北京：高等教育出版社，1997

结论本次毕业设计我做的是行星减速器结构设计，我成功的设计出了一款实用性的减速器。并通过软件进行分析，也证实了其结构合理性。也是对于个人能力的一个证实。这个减速器实现了35高速比以及20KW大功率传递并拥有20CM的小尺寸，能够满足多数工业机器人的需求、拥有高精度、高硬度、高效率、高适应性、高适用性、低价格的优点。其材料采用常见材料，易于获取和购买，结构也可采用常见的加工方式进行加工，可以做到低价，预期成本在5000元上下，可出售价在7500元上下。其结构采用分解形式设计，方便更换已损坏的部件，降低了使用过程成本，能够带来更高的效益。

致谢本研究及学位论文是在我的指导老师的亲切关怀和指导下完成的。我的指导老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深的激励着我。我的指导老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此向我的指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在毕业之际，我的心情无法平静，从开始进入校园到离开校园，有许多可敬的、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后，再次对关心、帮助我的同学和指导老师表示衷心的感谢！

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素，从而发现变量间因果关系以验证预定