南京理工大学泰州科技学院毕业设计说明书(论文) 作 者:沈华学 号：0601510145学院(系):机械工程学院专 业:机械工程及自动化题 目:高层建筑消防救援装置行星减速器I 高工曲波指导者： 评阅者： 2010 年 6 月毕业设计说明书（论文）中文摘要行星齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立封闭传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的要求，行星齿轮传动与普通齿轮传动相比, 具有结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、传动比大等优点, 因此得到了广泛的应用。但是在国内在研究生产行星齿轮减速器方面还存在一定局限，为了适应生产发展需要，本论文通过初步分析行星齿轮减速器的总体结构设计，为行星齿轮减速器的进一步研制和开发提供理论依据。论文首先介绍了行星齿轮减速器的特点和要求，并对国内外行星齿轮减速器的发展现状和发展前景作了分析。结合目前存在的行星齿轮传动原理以及生产上对行星齿轮减速器技术要求进行了初步分析，并通过设计和计算，完成了减速器的零件设计，整体设计，初步确定了行星齿轮减速器总体结构设计。为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价，实现行星齿轮减速器规模化生产提供了参考和理论依据13。关键词减速器 行星齿轮 消防 毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleNonlinEAR DYNAMICS MODEL OF A PLANETARYGEAR SYSTEM WITH MULTIPLE CLEARANCESAbstractPlanetary gear reducer is the prime mover and an independent closed between gear to reduce speed and increase torque in order to meet the requirements of a variety of mechanical work, planetary gear transmission as compared with ordinary gear drive with compact structure, small size, light weight, high efficiency, the transmission ratio advantages, it has been widely used. However, in domestic production in the study of planetary gear reducer that there are still some limitations, in order to meet the development needs of production, a preliminary analysis of this thesis through the planetary gear reducer overall structural design, planetary gear reducer for further research and development and provide a theoretical basis.Paper introduces the characteristics of planetary gear reducer and demands at home and abroad and the development of planetary gear reducer and development prospects of the status quo analyzed. Combination of existing principles of planetary gear transmission and the production of planetary gear reducer on the technical requirements of a preliminary analysis, and through the design and calculation of the parts to complete the design of the reducer, the overall design, initially set the overall structure of planetary gear reducer design. Planetary gear reducer for product development and performance evaluation of planetary gear reducer to achieve large-scale production to provide a reference and theoretical basis.Keywords Reducer planetary gear fire本科毕业设计说明书（论文）第7 页共26 页目 录1 绪论31.1 行星齿轮减速器的设计目的和意义31.2 国内外行星齿轮减速器研究现状31.3 行星传动发展方向52 消防救援总体方案制定62.1 具体实施方法63 设计与校核63.1 设计参数63.2 方案设计63.2.1 传动形式选择63.2.2 齿形及精度设计63.2.3 齿轮材料及其性能63.2.4 传动比分配73.3 高速级设计计算73.3.1 配齿数73.3.2 初步计算齿轮主要参数及齿轮变位计算83.3.3 几何尺寸计算113.3.4 重合度计算113.3.5 齿轮疲劳强度校核123.3.6 行星轮轴承计算173.3.8 行星架设计计算183.4 低速级设计计算203.4.1 配齿数203.4.2 中心距203.4.3 变位计算结果203.5 均载机构设计计算213.5.1 均载机构位移量计算213.5.2 联轴器几何计算233.5.3 联轴器强度验算23结束语25致 谢26参 考 文 献271 引言1.1 行星齿轮减速器的设计目的和意义行星齿轮减速器与普通定轴减速器相比，具有承载能力大、传动比大、体积小、重量轻、效率高等特点，被广泛应用于汽车、起重、冶金、矿山等领域。我国的行星齿轮减速器产品在性能和质量方面与发达国家存在着较大差距，其中一个重要原因就是设计手段落后，发达国家在机械产品设计上早巳进入分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，如有限元分析、优化设计等应用到产品设计中，采用机械CAD系统在计算机上进行建模、分析、仿真、干涉检查等。本文通过对行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对设计结果进行参数化分析，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价，实现行星齿轮减速器规模化生产提供了参考和理论依据。41.2 国内外行星齿轮减速器研究现状（1）渐开线行星齿轮的效率的研究行星齿轮传动的效率 作为评价其传动性能优劣的重要指标之一,国内外有许多学者对此进行了系统的研究。行星齿轮的效率是由3 部分组成1 :啮合齿轮副中的摩擦损失m、轴承中的摩擦损失n 和液力损失s ,其总效率=mns 。行星齿轮传动的效率变化范围很大,最高可达0. 98 ,低的可接近于零,甚至 0 ,即可自锁。现在,计算行星齿轮传动效率的方法很多,国内外学者提出了许多有关行星齿轮传动效率的计算方法,在设计计算中,较常用的计算方法有3 种:啮合功率法、力偏移法和传动比法(克莱依涅斯法) ,其中以啮合功率法的用途最为广泛,此方法用来计算普通的2K2H 和3K型行星齿轮的效率十分方便,但是,此方法计算差动轮系的效率时,必须将其中心轮分别固定,当作两个行星轮系,计算出各自的输出功率,再进行叠加,才能计算出效率。该计算过程十分繁杂,不便应用,例如:对于差动轮系中的封闭式行星轮系,其效率虽然可用动力学与运动学方法求出,但不直观,尤其看不出封闭效率流对效率的影响。文献推荐使用差动比三角结构图,根据差动轮系和封闭式行星轮系的功率流向及由运动合成与分解所确定的总输入、输出功率,可以直接列出效率计算关系式,迅速准确地计算出机械效率,这种方法非常直观明了,简便实用。对于复杂多排行星传动效率的计算,除了用传统的啮合功率法计算外,还可以采用更加简便明了的行列式计算方法。“啮合功率法、力偏移法、传动比法和行列式”等方法基本上都是建立在刚体动力学基础之上,即不考虑传动系统的动态特性对传动效率的影响,因而求得的是静态效率,无法反映传递功率、输入转速、齿轮误差及支承刚度等因素对传动效率的影响,往往造成计算效率高于实验效率的现象。2对于某些重要的高速动力传输系统(例如航空齿轮系统) 中的行星传动,当其工作转速在一阶临界速附近时,若按传统的方法计算效率,将会产生更大的误差。因此,需要建立动态情况下更精确的效率计算方法。（2）渐开线行星齿轮均载分析的研究现状行星齿轮传动具有结构紧凑、质量小、体积小、承载能力大等优点。这些都是由于在其结构上采用了多个行星轮的传动方式,充分利用了同心轴齿轮之间的空间,使用了多个行星轮来分担载荷,形成功率流,并合理地采用了内啮合传动,从而使其具备了上述的许多优点。但是,这只是最理想的情况,而在实际应用中,由于加工误差和装配误差的存在,使得在传动过程中各个行星轮上的载荷分配不均匀,造成载荷有集中在一个行星轮上的现象,这样,行星齿轮的优越性就得不到发挥,甚至不如普通的外传动结构。所以,为了更好地发挥行星齿轮的优越性,均载的问题就成了一个十分重要的课题。在结构方面,起初人们只努力地提高齿轮的加工精度,从而使得行星齿轮的制造和装配变得比较困难。后来通过实践采取了对行星齿轮的基本构件径向不加限制的专门措施和其它可自动调位的方法,即采用各种机械式的均载机构,以达到各行星轮间的载荷分布均匀的目的。典型的几种均载机构有基本构件浮动的均载机构、杠杆联动均载机构和采用弹性件的均载机构5。在理论方面, 20世纪90年代初,NASA开始对齿轮传动的均载性能开始进行研究。1994年,Kahraman对行星齿轮装置作了静态力学分析和实验,在该模型中,他考虑了齿轮的位置度偏差和齿形误差,此后他又从动力学角度对行星齿轮机构的均载进行了研究,定义了动态均载系数、静态均载系数和动态系数,用来表征行星齿轮传动的均载效果,研究并得出了结论。Teruaki用静态力学的方法,对行星轮系中各种均载机构的误差和均载系数的关系进行了研究,得出行星轮装配误差对系统均载的影响最大,因此在工作中尤其要注意在圆周方向的误差分布情况。肖铁英等人研究了适用于行星齿轮机构静态力学均载机理。袁茹等人研究了浮动构件的支承刚度对行星齿轮功率分流动态均衡性的影响,发现浮动中心太阳轮能有效地均衡载荷,在低速运行时,动态系数接近于1,可以用传统的静态均载系数来反映均载效果6。但对高速行星传动,动态系数远大于1,因此动态均载系数远远大于静态均载系数,只能用动态均载系数才能