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毕业设计开题报告

机械设计制造及其自动化 伺服电机用小型行星减速器的设计

一、 前言

减速器是原动机与工作机之间最重要的一种独立的减速机械传动装置，能降低原动机转速或增大扭矩，是一种被广泛应用在工矿企业及运输、建筑等部门中的机械部件。减速器的种类很多。常用的齿轮及蜗杆减速器按其传动及结构特点，大致可分为三类：

(1)齿轮减速器 主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥—圆柱齿轮减速器三种。 (2)蜗杆减速器 主要有圆柱蜗杆减速器、圆弧齿蜗杆减速器、锥蜗杆减速器和蜗杆—齿轮减速器等。

(3)行星减速器 主要有渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器和谐波齿轮减速器等。 行星顾名思义就是围绕恒星转动，因此行星减速器就是如此，有两个行星轮围绕一个太阳轮旋转结构的减速器。行星减速器是一种用途广泛的工业产品，其性能可与其它军品级行星减速器产品相媲美，却有着工业级产品的价格，被应用于广泛的工业场合。行星减速器体积小、重量轻，承载能力高，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，最大输入功率较高，适用于起重运输、工程机械、冶金、矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门。行星系列新品种WGN定轴传动减速器、WN子母齿轮传动减速器、弹性均载少齿差减速器。行星减速器是一种具有广泛通用性的新性行星减速器，整机具有结构尺寸小，输出扭矩大，速比在、效率高、性能安全可靠等特点。

为了节省能源和材料，现代社会对齿轮传动装置提出了高效率和小型化的要求。由于行星齿轮传动装置采用数个行星齿轮同时传递负载，使功率分流，并且合理使用了内啮合齿轮，因此具有一系列的特点，如结构紧凑、体积小、重量轻、承载能力大、工作平稳、传动比范围大、传动效率高、输入输出轴同心等。因为满足了上述条件，所以行星齿轮减速器在各个领域得到广泛的应用，作为减速和增速的重要元件。行星齿轮减速器与普通圆柱齿轮减速器比较，体积和重量可减少50%左右，效率明显提高，但是制造精度高、结构复杂。

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二、主题

2.1 行星差动传动的发展概况

我国是发明齿轮和应用最早的国家。早在西汉时代就已应用了铸铜齿轮。1880年，德国出现了第一个行星齿轮传动装置的专利。19世纪以来，机械工业特别是汽车和飞机工业的发展，对行星齿轮的传动的发展有很大的影响。1920年，首次成功制造出行星差动传动装置，并首先用作汽车的差速器。1958年后，英、意、日、美、前苏联、瑞士等国亦获得成功，均有系列产品，并已成批生产，普遍应用。

我国对行星齿轮传动技术的开发和应用，开始于20世纪50年代，但是直至改革开放前的相当长一段时间里，由于受设计理念与水平、加工手段、材料与热处理质量等方面的限制，我国各类行星齿轮箱的总体承载水平和可靠性都还处于一个较低的水平，以致于我国许多行业配套的高性能行星齿轮箱多采用进口产品。改革开放以来，国内多家单位相许引进了国外先进的行星传动生产及设计技术，并在此基础上进行了消化吸收和创新开发，使得国内的行星齿轮传动技术取得了长足发展。在基础研究方面，通过国内相关高校、研究院所以及企业之间的合作，行星传动的均载技术、优化技术、结构强度分析、系统运动学和动力学分析，以及少赤差行星传动、重载行星差动技术、封闭式行星差动传动及行星粗寒冬制造装配技术等方面，都取得了一系列突破，使得我国已全面掌握行星传动设计、制造技术并形成一批具有较强实力的研发制造机构。制造手段方面，近20年来，通过对引进的磨齿机、插齿机、加工中心及热处理装置的广泛应用，大大提升了制造水平，在硬件上也切实保证了产品的加工质量。总体而言，近些年我国在各类行星传动产品的开发与应用方面都取得了较大进展。

2.2 行星齿轮减速器的现状和发展方向

齿轮传动是机械传动中最重要的，也是应用最广泛的一种机械传动型式。齿轮和齿轮装置的质量，直接影响着机械产品的质量，寿命和性能。齿轮传动可以实现平行轴，相交轴和交错轴之间的传动等多种空间传动方式。齿轮技术在一定程度上标志着机械工程技术的水平，被公认为是工业和工业化的象征。行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，因为有效地利用了功率分流和输入，输出的同轴性以及合理采用内啮合，所以具有质量小，体积小，传动比大，承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点。从而提高了机械的承载能力和传动效率，减小了外形尺寸和质量及增大了减速机传动比等，而被广泛应用。并随着齿轮传动技术和其它相关技术的不断发展逐渐完善起来。行星齿轮传动日益受到了世界各国的广泛关

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注，成为在机械传动方面的重点研究方向之一。

行星齿轮传动形式很多，根据基本构件的组成情况可以分为以下几个基本类型： （1）2K-H型 基本构件为两个中心轮2K和一个行星架H。

（2）3K型 基本构件为三个中心轮，称为3K型，其行星架不承受外转矩，仅起支承行星轮的作用。

（3）K-H-V型 基本构件为一个中心轮K、一个行星架H以及一个绕主轴线转动的构件V在实际使用中我们常常使用到三种行星减速器：渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器和谐波齿轮减速器。

2.2.1 渐开线行星少齿差齿轮传动

众所周知, 渐开线齿轮由于加工方便,成本低, 在实际生产中应用最为广泛。渐开线行星齿轮传动是一种至少有一个齿轮及其几何轴线绕公共几何轴线作回转运动的齿轮传动装置。由于此装置采用数个行星轮, 同时传递载荷, 使功率分流并合理地采用内齿轮, 因而具有一系列的优点: 如结构紧凑, 传动比范围大, 运转平稳, 可进行运动的合成与分解, 因而广泛用于冶金、化工、船舶、透平等流域的设备上, 作为减速、增速和变速传动装置。渐开线少齿差传动中, 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, 不需要特殊的刀具与专用设备进行加工。渐开线少齿差传动的不足:渐开线少齿差减速器是少齿差减速器的一种, 但是目前国内市场的占有率很低,而且都是小功率的, 造成这种局面的主要原因是渐开线少齿差减速器存在以下缺点:

(1) 行星轴承承受力大, 寿命短。由于少齿差啮合传动容易发生各种干涉, 为了 消除干涉现象, 设计中一般采用正角度变位传动, 齿轮正变位后啮合角增大, 使行星轴承径向载荷增大; 另一方面, 由于结构上的原因, 行星轴承的径向尺寸受到一定的限制, 在设计中很难满足寿命要求。

(2) 振动、噪音较大、运行平稳性差。渐开线少齿差减速器同时啮合的齿数少, 由于内齿轮精加工比较困难, 轮齿制造精度较低, 啮合时冲击、噪音较大。

(3) 传动效率低, 渐开线少齿差减速器单级传动效率仅为85% ～90%。 2.2.2 摆线针轮行星减速器

摆线针轮减速器是采用Ｋ－Ｈ－Ｖ少齿差一式传动原理及摆线针齿啮合的新颖传动机械，广泛应用于纺织印染、轻工食品、冶金矿山、石油化工、起重运输及工程机械领域中的驱动和减速装置。摆线针轮减速器是按照JB/T2982—94采用摆线针齿啮合的、少齿差行星传动原理设计而成的一种新型传动机械，已广泛地应用到石油、化工、建筑、冶金、矿山、起

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