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小型精密行星减速器的设计【开题报告】

毕业设计开题报告机械设计制造及自动化小型精密行星减速器的设计1选题的背景、意义减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置,用来降低转速和增大转矩,以满足各种机械的需要。

在目前用于传递动力与运动的机构中,减速机的应用范围相当广泛。

几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹,从交通工具的船舶、汽车、机车,建筑用的重型机具,机械工业所用的加工机具及自动化生产设备,到日常生活中常见的家电,钟表等等。

其应用从大动力的传输工作,到小负荷,精确的角度传输都可以见到减速机的应用。

随着科学技术和国民经济的发展,且由于其传递运动准确可靠结构紧凑,效率高,寿命长,切使用维修方便,各行业对减速器的需求越来越大,这样对其综合质量提出了更高的要求。

行星齿轮减速器与普通定轴减速器相比较,具有质量小、体积小、结构紧凑,传动比大,传递功率大、承载能力高,传动效率高,运动平稳、抗冲击和振动的能力较强等优点。

因此,行星齿轮传动现已广泛地应用于工程机械、矿山机械、,冶金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。

行星传动不仅适用于高转速、大功率,而且在低速大转矩的传动装置上也已获得各个方面。

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的差距,其中一个重要原因就是设计手段的落后。

发达国家在机械产品设计上早已进入分析设计阶段,他们利用计算机辅助设计技术,将现在设计方法,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。

从而得到最合理的设计参数。

渐开线少齿差传动是少齿差行星齿轮传动中的一种,是内外齿轮的齿廓曲线采用渐开线,其轮齿结构简单、啮合接触应力小,承载能力高,可以采用软齿面,加工也容易得多。

渐开线行星齿轮减速器传动与普通定轴减速器传动相比具有承载能力大、体积小、效率高、重量轻、传动比大、噪声小、可靠性高、寿命长、便于维修等优点,同时还可以提高其承载能力。

2相关研究的最新成果及动态2.1发展方向世界各先进工业国,经由工业化、信息化时代,正在进入知识化时代,行星齿轮传动在设计上日益完善,制造技术不断进步,使行星齿轮传动已达到了较高水平。

我国与世界先进水平虽存在明显差距,但随着改革开放带来设备引进、技术引进,在消化吸收国外先进技术方面取得长足的进步。

目前行星齿轮传动正向以下几个方向发展:1)向高速大功率及低速大转距的方向发展。

2)向无级变速行星齿轮传动发展。

3)向复合式行星齿轮传动发展。

4)向少齿差行星齿轮传动方向发展。

5)制造技术的发展方向。

2.2发展成果(一)星轮减速器星轮减速器属于渐开线行星齿轮传动范畴,星轮减速器充分运用有效圆的设计原理,通过多排齿啮合来实现均衡受力,采用合金钢硬齿面和高性能组合的滚动星轮,连续滚动地传递转矩和转速,具有体积小,重量轻,承载能力大,效率高,寿命长,传动平稳,允许高速输入等优点,适用于矿山、冶金、电力、起重运输、橡胶、水泥、造纸、锅炉、建筑等行业的机械传动。

是我国一项专利发明产品。

星轮减速器以其优良的性能,至少可替代现有80%以上规格品种的传统减速器,尤其是重型减速器,目前国内年需求量约1 千台左右,年市场额约在40~50 亿元。

很多场合设备需要大功率低速运行,由于没有可靠的减速方法,往往需要采用多极同步电机,如采用星轮减速器配套,就可以替代价格昂贵、耗能大的同步电机运行。

可见星轮减速器不但能以其优异的性能替代原有减速器,还可以在一些原不使用减速器的地方开拓了新的使用领域,所以是极具发展前途的。

(二)NN型减速器NN型传动是一种行星传动,其机构有一根偏心轴、两个内齿轮和一个双联行星轮组成。

NN行减速器结构紧凑,在现有同型号减速器中为最小。

它有以下的特点:多齿均载,齿轮啮合无高速传动;传递扭矩大,速比范围广;单级系列传动,传动效率高(>=94%),径向承载能力强;回差间隙小,传递精度高;发热少、噪音低、寿命长、重量轻;安装简便,同轴输出,标准法兰定位;性价比高,同等精度,市场价格最低。

广泛应用于航空工业、冶金矿山、工程机械、数控机床、医疗器械、包装机械、纺织印染等各个领域。

原山西矿业学院冯晓宁教授,曾对NN 型减速器作了大量的相关研究,主要有:NN型传动的传动比计算与特点分析;NN 型行星传动变位系数的确定方法;NN型行星齿轮传动的设计方法与参数选择;NN 型行星传动的配齿计算方法;NN型传动的传动比问题分析。

另外李宗浩也对NN 型减速器有所研究,主要有:双联行星齿轮齿数相同时NN型少齿差传动的设计计算。

3 课题的研究内容及拟采取的研究方法(技术路线)、研究难点及预期达到的目标3.1研究内容:减速器主要零部件的设计计算,利用三维造型软件进行减速器的三维实体造型,绘制出减速器零件的二维零件图和整体装配图。

3.2研究方法:减速器的设计可采用模块化设计。

减速器的设计可采用模块化设计。

模块化设计是近年来发达国家普遍采用的一种先进的设计方法。

它的核心思想是将系统根据功能分解为通用模块和为实现多样化效果的专用模块,将这两部分巧妙的组合起来构成新产品或使产品多样化。

模块化设计是将产品上同一功能的单元设计成具有不同性能,可以互换的模块,选用不同的模块即可组成不同类型,不同规格的产品。

模块化设计的原则是力求以少数模块组成尽可能多的产品,并在满足用户要求的基础上使产品精度高,性能稳定,结构简单,成本低廉。

采用模块化设计产品具有下列优点:(1)产品构成的柔性化和更新换代较快。

新产品的发展通常是局部改进,若将先进技术引进相应模块,比较容易实现,这就加快了产品更新换代的速度。

(2)缩短设计和制造周期$ 用户提出需求后,只需更换部分模块或设计,制造个别模块即可获得所需产品$ 另外采用模块化设计后,各模块可同时分头制造、分别调试,这样设计和制造周期就大大缩短。

(3)降低成本。

(4)便于维修、扩充、改装和实现多样化。

(5)产品可靠。

模块化设计时对产品功能划分及模块设计进行了精心研究,保证了它的性能,使产品性能稳定可靠。

本次减速器设计的过程:1.原理方案设计2.减速器主要模块设计,主要包括的模块是轴模块,箱体和减速器附件3.对整体设计的参数进行优化4.确定最终的方案。

3.3技术路线:1.确定减速器动力学参数:各级传动效率的确定;减速器形式(展开式、同轴式、分流式)的先择;电动机的选择;计算减速器各级传动动力学参数(传动比、传动功率、传动扭矩以及转速)。

2.各级齿轮传动设计计算(按从高速到低速的顺序):齿轮的类型、精度等级、材料、热处理方法及齿面硬度、螺旋角(分别按齿面接触强度和齿根弯曲强度,进行相关的计算);确定齿轮参数(模数,齿数等)和几何尺寸。

3.减速器箱体模块设计:减速器箱体的主要作用是保持传动件正确的相对位置,承受载荷。

在具体设计时可以采用一种基本箱体模块。

4.轴的模块设计:在不同传动比情况下,应尽量选用结构尺寸相同的轴,即使各轴的其它尺寸不同,安装轴承的轴段的直径和长度也应尽量取相同值,以便于轴承、端盖、密封等模块的通用化。

5.完成减速器附件的相关计算和选择:通过计算,准确的选择轴承、键,以及密封圈等附件;通过材料,选择合适的润滑剂。

6.结构设计完成后,要进行强度校核。

7.使用CAD软件画出圆锥齿轮、圆柱齿轮、齿轮轴、轴承、箱体等零件图及装配图,精确标出各零件的尺寸。

8.完成减速器的三维立体造型。

3.4课题研究难点:合适的材料和加工工艺,少齿差齿轮传动副的参数选择,少齿差行星齿轮传动的强度计算以及强度校核。

偏心轴的计算和选择。

3.5最终达到的目标:根据要求,设计一个合理的小型精密行星减速器。

4研究工作详细进度和安排2010.11.15-2010.11.20 下达任务书;2010.11.21-2011.01.10 查阅资料,完成文献综述和2篇外文翻译;2011.01.11-2011.02.25 完成开题报告;2011.02.26-2011.03.29 完成毕业实习及报告,第6周返校,保证设计时间;2011.03.30-2011.05.09 完成减速器的设计,绘制出工程图;2011.05.09-2011.05.20 完成毕业论文初稿;2011.05.21-2011.05.26 完成毕业论文终稿,答辩前准备;2011.05.27-2011.05.29 毕业答辩。

5参考文献[1] 孙桓、陈作模主编.《机械原理》. 北京:高等教育出版社,2006.5.[2] 濮良贵、纪名刚主编.机械设计. 北京:高等教育出版社,2006.5.[3] 成大先主编.机械设计手册. 北京:化学工业出版社,2004.[4] 渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会. 渐开线齿轮行星传动的设计与制造. 北京:机械工业出版社,2002.4[5] 饶振纲. 行星齿轮传动设计. 北京:化学工业出版社,2003.7[6] 冯晓宁.NN型传动的传动比计算与特点分析.机械传动.1994(2).[7] 冯晓宁,李宗浩.渐开线少齿差传动设计参数的选择.机械传动.1995(1).[8] 张展.减速器设计与实用数据速查.北京:机械工业出版社.2009.[9]张展,张弘松,张晓维. 行星差动传动装置.北京:机械工业出版社.2008.[10] 王文斌.机械设计手册减速器和变速器.北京:机械工业出版社.2007.[11]李华敏,李瑰贤.齿轮机构设计与应用.北京:机械工业出版社.2007.[12] 杨兰春.渐开线内齿轮副的设计与计算.北京:机械工业出版社.1995.[13]程乃士.减速器和变速器设计与选用手册.北京:机械工业出版社.2004.[14]高晨丹.基于对星轮减速器的研究谈发展前景.民营科技.2009(9).[15]邹,葛冉.减速器的模块设计.新设备·新材料·新方法.2004.[16]汪云祥,高洪.模块化设计及其在齿轮减速器中的应用.安徽机电学院学报.2002(2).。

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