畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
系：
機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
設(shè)計(jì)(論文)題目：
3K行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
指 導(dǎo) 教 師:
專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人:
發(fā)任務(wù)書(shū)日期: 2010 年2 月 23日
任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專(zhuān)業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)；
4．任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“系”、“專(zhuān)業(yè)”等名稱(chēng)的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱(chēng)，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)；
5．任務(wù)書(shū)內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫(xiě)，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書(shū)寫(xiě)，不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
1． 熟悉機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
2． 熟悉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理及總體設(shè)計(jì)思想
3． 熟練掌握機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及參數(shù)選擇
4． 掌握工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，完成總裝配圖及主要零部件圖樣設(shè)計(jì)
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
1． 設(shè)計(jì)指標(biāo)：
傳動(dòng)比：i＝25～35
功率：0.15kw
輸入轉(zhuǎn)速：1450r/min
效率：>78％
2． 工作要求：
了解國(guó)內(nèi)外傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀，并進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
1．完成總裝配圖設(shè)計(jì)
2．完成主要零件圖
3．畢業(yè)論文說(shuō)明書(shū)一份
4．主要參考文獻(xiàn)：
[1] 王華坤，范元?jiǎng)? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（下）[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，2001.
[2] 楊黎明. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，1998.
[3] 饒振綱. 行星傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.
[4] 孔恒，陳作模. 機(jī)械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2001.
[5] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.
[6] 卜炎. 機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.
[7] 唐嘉平. AutoCAD2006實(shí)用教程（第2版）[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006.
[8] 姚家娣，李明，黃興元. 機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.
[9] 饒振綱. 微型行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)研究[J]. 傳動(dòng)設(shè)計(jì)，2003，17（2）：18-24.
[10] 劉李梅. 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[D]. 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.
[11] 關(guān)岳編譯. 微型機(jī)器超小型行星減速器[Z]. 世界發(fā)明，1993.
[12] 饒振綱. 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（第2版）[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1994.
[13] 徐錫林．微機(jī)械及其研究[J]．中國(guó)機(jī)械工程，1993,（2）：10-12.
[14] 李占權(quán), 李百寧, 戰(zhàn)曉紅. 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)[J]. 煤礦機(jī)械，2000，（11）：12-13.
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2010年
1月20日~3月19日
3月20日~4月30日
5月1日~5月15日
5月16日~5月20日
5月21日~5月25日
6月1日~
6月5日
查閱資料，完成外文翻譯和開(kāi)題報(bào)告
基本總體方案設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算及論文分析
完成總裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)
完成論文初稿
完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)，并提出申請(qǐng)優(yōu)秀論文
優(yōu)秀論文答辯
論文答辯
所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系意見(jiàn)：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料
學(xué)生姓名:
學(xué) 號(hào)：
系：
機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目:
3K行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師:
講師
(姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù))
材 料 目 錄
序號(hào)
名 稱(chēng)
數(shù)量
備 注
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表
1
2
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
1
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告〔含文獻(xiàn)綜述〕
1
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕
1
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
1
2010 年 3 月
注：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查工作結(jié)束后，請(qǐng)將該封面與目錄中各材料合訂成冊(cè)，并統(tǒng)一存放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中（打印件一律用A4紙型）。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系： 機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
(用外文寫(xiě))
外文出處： Department of Machine Design
Royal Institute of Technology, KTH
S-100 44 STOCKHOLM
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
簽名：
年 月 日
附件1：外文資料翻譯譯文
基于直齒輪和行星齒輪尺寸與傳動(dòng)比間的關(guān)系
本文推導(dǎo)出了一個(gè)關(guān)于驅(qū)動(dòng)給定載荷所必需的最小齒輪尺寸的公式。這個(gè)公式以直齒輪尺寸的瑞典標(biāo)準(zhǔn)：SS1863和SS1871為基礎(chǔ)，提出了直齒輪副和三輪行星齒輪之間的最小尺寸公式。此外，也得到了齒輪重量和慣性與齒輪傳動(dòng)比、負(fù)載扭矩和齒輪形狀之間的函數(shù)表達(dá)式。
已知扭矩和材料，可以重新獲得所需的齒輪尺寸、重量和與齒輪傳動(dòng)比有關(guān)的慣性。這不僅對(duì)齒輪優(yōu)化是非常有用的，而且對(duì)完整的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化也同樣有用，其中齒輪大小，慣性和重量可能會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)其他部分的要求。
結(jié)果表明，赫茲側(cè)向壓力在大多數(shù)情況下限制了齒輪的大小。齒根彎曲應(yīng)力僅適用于硬齒面。此外，與同樣小齒輪和同樣構(gòu)造的齒輪相比，行星齒輪所必需的尺寸，重量和慣性相對(duì)更小。這兩種結(jié)果都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行星齒輪較緊湊，具有較低的慣性。
關(guān)鍵字
直齒輪，行星齒輪，減速機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)器，優(yōu)化
1. 背景介紹
這項(xiàng)工作在一開(kāi)始是一項(xiàng)關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法的研究項(xiàng)目。該研究項(xiàng)目的目標(biāo)是為了獲得機(jī)電驅(qū)動(dòng)模塊的方法，關(guān)于重量，尺寸或效率（魯斯 2004年）。為了達(dá)到這一目標(biāo)，必須有模型把齒輪的尺寸和重量與傳動(dòng)比和負(fù)載相關(guān)聯(lián)（扭矩和作為時(shí)間函數(shù)的傳出軸角）。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中負(fù)載通常是動(dòng)態(tài)的，因此，慣性在機(jī)電一體化模塊的優(yōu)化中起著核心作用。在機(jī)電一體化應(yīng)用最常用的齒輪類(lèi)型是直齒輪和斜齒輪，行星齒輪和諧波驅(qū)動(dòng)器。
圖1.在機(jī)電伺服驅(qū)動(dòng)器里電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)
本文提出的工作針對(duì)在兩種不同構(gòu)造下的直齒輪，單直齒輪和三輪行星齒輪。這兒得到的所有表達(dá)式都以?xún)煞N齒輪尺寸的瑞典標(biāo)準(zhǔn)文件：SS1863和SS1871為基礎(chǔ)。分析的目的是為了表示出作為傳動(dòng)比功能和輸出扭矩的齒輪大小。從這個(gè)尺寸上看，將有可能得出齒輪的質(zhì)量和慣性。也可以得出螺旋齒輪的這些數(shù)據(jù)，盡管可能有必要進(jìn)一步引進(jìn)一些簡(jiǎn)單的方法。
本文的重點(diǎn)是齒輪尺寸和性質(zhì)，這些可直接從齒輪大小和形狀，慣性和重量中得到。齒輪的其它性質(zhì)，是重要的機(jī)電一體化應(yīng)用（范斯坦1997年）
l 配置（內(nèi)聯(lián)或直角）
l 精度和反彈
l 輸出速度
l 效率
l 環(huán)保能力（密封，噪音，振動(dòng)）
l 成本
本文中得出的表達(dá)式的參數(shù)數(shù)量是很大的。已知參數(shù)取決于設(shè)計(jì)情況：在一些情況下負(fù)載已知和齒輪的尺寸幾乎可以不考慮，而另一些情況尺寸已知，允許的輸出扭矩應(yīng)該取最大值等。本文中，所有的例子和方程都是假設(shè)它的負(fù)載是已知的，尺寸，重量和齒輪的慣性能夠得到。此外，還假設(shè)齒輪材料以及壓力角也都是已知的。
2. 等效負(fù)載
在機(jī)電一體化應(yīng)用程序中負(fù)載通常是慣性和摩擦相結(jié)合的。負(fù)載轉(zhuǎn)矩通常是非常動(dòng)態(tài)的，也就是說(shuō)，它隨著時(shí)間的變化而變化。因此，需要使用等效連續(xù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。在電動(dòng)機(jī)大小計(jì)算方法上，負(fù)載周期均方值常用于計(jì)算等效連續(xù)電機(jī)負(fù)載。這是可能的，因?yàn)闊崃磕芟拗七B續(xù)扭矩；電機(jī)繞組產(chǎn)生的熱量由電機(jī)電流有效值提供。由于電流跟電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩成正比，扭矩均方根可用于電機(jī)計(jì)算尺寸。
圖2.“慣性”負(fù)載周期有效值
齒輪設(shè)計(jì)傳統(tǒng)上側(cè)重于齒輪強(qiáng)度。齒輪負(fù)載是循環(huán)的，因此，齒輪故障是最常見(jiàn)的機(jī)械疲勞的結(jié)果。在齒輪設(shè)計(jì)上，表面疲勞和齒根彎曲疲勞是兩個(gè)典型的限制因素。
當(dāng)齒輪嚙合時(shí)齒輪循環(huán)荷載的結(jié)合和隨時(shí)間的變化的外加負(fù)載比在電機(jī)時(shí)更加難以表達(dá)出等效負(fù)載。用來(lái)計(jì)算齒輪尺寸的扭矩準(zhǔn)則中使用的指數(shù)不是2作為規(guī)范的有效值，而是從3到50之間（安東尼2003年）。等效負(fù)載表示式依據(jù)所謂的線(xiàn)性累積損傷規(guī)則（帕爾姆格規(guī)則）。假定一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品全壽命可以通過(guò)加入由每個(gè)應(yīng)力循環(huán)的生命消耗的比例估計(jì)得到。應(yīng)力循環(huán)的每一個(gè)齒輪傳動(dòng)齒數(shù)在一生中是巨大的。安東尼（2003）用三輪行星齒輪印證了這個(gè)假設(shè)，一個(gè)太陽(yáng)齒輪齒將8小時(shí)暴露在2000轉(zhuǎn)的近300萬(wàn)負(fù)載循環(huán)中。
圖3.不同的鋼曲線(xiàn)
使用等效載荷計(jì)算的指數(shù)取決于材料的類(lèi)型，熱處理和加載類(lèi)型（安東尼2003年）。
不過(guò)，顯而易見(jiàn)的是，帕爾姆格規(guī)則不能用于無(wú)限壽命設(shè)計(jì)（“大于106負(fù)載周期），尤其是不能運(yùn)用在齒輪受到最大負(fù)荷106倍以上的情況下。事實(shí)上，只能運(yùn)用在負(fù)載周期總數(shù)低于2?106的地方，一個(gè)比允許的極限載荷持久力更高的負(fù)載（安東尼2003年）。這意味著對(duì)于無(wú)限壽命尺寸計(jì)算，應(yīng)該計(jì)算在負(fù)載周期最大扭矩處的尺寸。當(dāng)然也有例外情況，例如負(fù)載周期在最大負(fù)載的地方時(shí)發(fā)生齒輪停滯不前。因此，對(duì)于無(wú)限壽命設(shè)計(jì)，等效連續(xù)扭矩Tcal可以得出：
（1）
這是本文所采取的做法，假設(shè)齒輪受到最大負(fù)載106倍以上，并且峰值扭矩用來(lái)標(biāo)注。然而這個(gè)研究領(lǐng)域是非常復(fù)雜的，在本報(bào)告中沒(méi)有做進(jìn)一步的調(diào)查。通過(guò)這種方法，至少方程（1）不是用的很低的等效扭矩。
考慮軸承時(shí)，計(jì)算過(guò)程就變的更加復(fù)雜。對(duì)于軸承，負(fù)載平均立方根通常用來(lái)作為等效連續(xù)負(fù)載（圖3）。然而，只處理了齒輪實(shí)際尺寸而沒(méi)對(duì)軸承進(jìn)行處理。但是，應(yīng)該指出，軸承可能限制最大齒輪載荷。
3. 直齒輪分析
本文所做的分析主要是根據(jù)瑞典標(biāo)準(zhǔn)：SS1871和齒輪幾何標(biāo)準(zhǔn)SS1863兩份文件提出的公式來(lái)做的。圖4展現(xiàn)了一個(gè)直齒輪，為了簡(jiǎn)化分析，使用沒(méi)有增修改過(guò)的直齒輪。
圖4.直齒輪
3.1直齒輪的幾何、質(zhì)量和慣性
3.1.1幾何關(guān)系
為了簡(jiǎn)化其它分析，這是是非常有用的派生一些簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系
齒輪比u是定義為：
（2）
齒輪的中心距a由下式給出：
（3）
結(jié)合方程（2）及（3）：
（4）
最后，結(jié)合方程（3）及（4）得到了r1和r2的表達(dá)式：
（5） （6）
3.1.2 齒輪副質(zhì)量
齒輪在這兒做成一個(gè)圓柱體，近視的接近準(zhǔn)確值。因此齒輪質(zhì)量M可以給出:
(7)
其中b是面寬度，r是參考半徑和ρ是輪子的質(zhì)量密度。一對(duì)齒輪副總質(zhì)量可以表示為：
最后，結(jié)合公式（2），（5）及（8）得到以下齒輪副質(zhì)量表達(dá)式：
3.1.3慣性
旋轉(zhuǎn)圓桶的慣性J以下給出：
因此反映在齒輪副小齒輪軸（軸1）上的慣性由此給出：
圖5.齒輪嚙合
如果加上方程（5）及（6）得出下面齒輪副慣性的表達(dá)式：
3.2 必要齒輪尺寸
據(jù)SS1871，必要齒輪尺寸取決于齒側(cè)赫茲壓力和齒根壓力。摩擦損失忽略不計(jì)，見(jiàn)圖5，在齒輪齒上給出：
3.2.1 齒側(cè)的赫茲壓力
在齒側(cè)的赫茲壓力由下式給出（SS1871）：
對(duì)于無(wú)增修改齒輪，形成因素ZH由以下給出的：
如下所示，對(duì)于直齒輪，切向壓力角at和an法向壓力角是同樣標(biāo)準(zhǔn)的。因此，從現(xiàn)在起壓力角僅用α表示：
由于螺旋角在斜圓柱（β）上為零，在基圓柱上也為零(βb)
得出了ZH的表達(dá)式：
材料因數(shù)ZM是由（SS1857）給出：
E是各自齒輪彈性模量和v是瓦松數(shù)。對(duì)于直齒輪的重合度Zε是根據(jù)SS1871給出：
其中εα是重合度。對(duì)外部直齒輪副εα是根據(jù)SS1863給出的：
對(duì)于無(wú)增修改過(guò)的齒輪，aw是齒輪中心距，得到Pb：
其中m是模數(shù)，其定義為：
對(duì)外部直齒輪，齒頂圓直徑da和基圓直徑db可由（SS1863）給出：
從方程（5）及（6）齒輪直徑可以得出如下的表達(dá)式：
通過(guò)結(jié)合方程（24）和（25），并插入式（21），得到重合度的表達(dá)式：
插入式（13）和式（25）到式（14）得到：
方程能重新寫(xiě)為：
其中ZH,ZM,Zε是由方程（18），（19）和（20）給出。KHα和KHβ是分別描述每個(gè)齒輪與負(fù)荷分配負(fù)載的分工的因素。一般KHα可以設(shè)置為1。KHβ較為復(fù)雜，因?yàn)樗荒茉诶碚撋蠟?（齒輪理想狀態(tài)下）。為了簡(jiǎn)單點(diǎn)，在這里，它被設(shè)置為1.3，但如果要求更精確的數(shù)據(jù)，應(yīng)該通過(guò)SS1871查詢(xún)更多的信息和有關(guān)如何選擇此常量的規(guī)定。方程（27）給出了已知σHmax，E1，E2,v1,v2,傳動(dòng)比u，齒數(shù)z1，壓力角α和計(jì)算扭矩Tcal的齒輪副最小尺寸（相對(duì)于赫茲壓力）。
3.2.2齒根彎曲應(yīng)力
彎曲應(yīng)力σF可根據(jù)SS1871計(jì)算如下：
窗體系數(shù)YF的計(jì)算方式有點(diǎn)復(fù)雜，因此YF可近視為：
因?yàn)闇p少了z ，對(duì)小齒輪來(lái)說(shuō)，YF總是較大的
直齒輪的螺旋角系數(shù)Yβ是1。 Yε是重合度系數(shù)，根據(jù)SS1871計(jì)算如下：
之前根據(jù)方程（26）計(jì)算重合度。通過(guò)結(jié)合方程（13），（23）和（28），得到以下：
上述表達(dá)式可改寫(xiě)為如下：
其中YF，Yε是由方程（29）和（30）得到。KFα和KFβ是分別描述每個(gè)齒輪與負(fù)荷分配負(fù)載的分工的因素。在沒(méi)有其他數(shù)據(jù)可用時(shí)，KFα可以設(shè)置為1，KFα和KFβ為相同的值（SS1871）。方程（32）對(duì)于彎曲強(qiáng)度可用于計(jì)算齒輪副的最小尺寸。
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
作 者:
學(xué) 號(hào)：
系：
機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
題 目:
3K行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
講師
指導(dǎo)者：
(姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù))
評(píng)閱者：
(姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù))
年 月
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
本課題主要是為了加強(qiáng)自身了解國(guó)內(nèi)外傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)自己所學(xué)的知識(shí)，按照要求設(shè)計(jì)一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本文較詳細(xì)地討論了行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展概況，其結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計(jì)計(jì)算，強(qiáng)度的校核，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，分析了傳動(dòng)條件，導(dǎo)出了傳動(dòng)比、鄰接條件、同心條件、安裝條件的計(jì)算公式，探討了變位法改善嚙合性能和修復(fù)嚙合齒輪副。本文采用了3K(Ⅱ)型行星齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。它是一項(xiàng)較新型行星齒輪傳動(dòng)，目前該項(xiàng)傳動(dòng)新技術(shù)我國(guó)齒輪傳動(dòng)中已獲了日益廣泛應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 行星齒輪 變位 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要
Title The design of the planetary gear transmission
Abstract
This issue is mainly to strengthen our understanding of the development of domestic and international architacture and to design a planetary gear according to our learned knowledge. This article discusses the development of planetary gear in detail,and its structure composition and design calculations,strength checking,architectural design,analyses the driving conditions,deduces the formula of the gear ratio,adjacency condition, concentric conditions and installation conditions ,and explores the deflection method to improve performance and fix meshing gears. In this paper, I select the 3K (Ⅱ)-type planetary gear to design. It is a relatively new type of planetary gear transmission, the current of the drive gear in our new technology has been increasingly widely used.
Keywords planetary gear deflection architacture
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
3K行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
年 3 月 19 日
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
一、 發(fā)展概況
世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和俄羅斯等，對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用、生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動(dòng)性能，傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動(dòng)技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動(dòng)、行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。行星齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)才開(kāi)始對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無(wú)論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。近20多年來(lái)，尤其是我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過(guò)我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國(guó)的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展[1-8]。
二、 行星齒輪減速器類(lèi)型
在較常見(jiàn)的行星齒輪傳動(dòng)中，一般有2K-H、K-H-V型和3K型三種基本的傳動(dòng)類(lèi)型。原則上，它們都可以用來(lái)做成行星齒輪減速器。但是，由于選取不同的傳動(dòng)類(lèi)型而制作出來(lái)的行星齒輪減速器，其傳動(dòng)性能和功用就不會(huì)完全一樣[9]。下面就來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下這幾種類(lèi)型。
1. 2K-H型行星齒輪傳動(dòng)
如果行星齒輪傳動(dòng)的基本構(gòu)件包括有兩個(gè)中心輪K和轉(zhuǎn)臂H的話(huà)，則該行星齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型代號(hào)為2K-H[10]，圖l和圖2所示為較常見(jiàn)的2K-H型的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。當(dāng)轉(zhuǎn)臂H固定時(shí)，若該行星齒輪傳動(dòng)中的中心輪a與內(nèi)齒輪b的轉(zhuǎn)向相反，即其轉(zhuǎn)臂H固定時(shí)的傳動(dòng)比iH<0，則稱(chēng)其為2K-H型的負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖1)。當(dāng)轉(zhuǎn)臂H固定時(shí)，若中心輪a與b，或者中心輪b與e的轉(zhuǎn)向相同，即其傳動(dòng)比iH>0，則稱(chēng)其為2K-H型的正號(hào)機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖2)。
圖1.2K-H型的負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)
圖2.2K-H型的正號(hào)機(jī)構(gòu)
2. K-H-V型行星齒輪傳動(dòng)
如果把2K-H型傳動(dòng)中的齒輪a去掉，而且將行星輪c的直徑增大，并使內(nèi)齒輪b與行星輪c的齒數(shù)差變得很少[10]；然后將從動(dòng)輪c的運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)構(gòu)W傳到輸出軸V，則可構(gòu)成一個(gè)由轉(zhuǎn)臂H上動(dòng)和行星輪c從動(dòng)的少齒差行星齒輪傳動(dòng)(見(jiàn)圖3)。
在少齒差行星齒輪傳動(dòng)中，其基本構(gòu)件是一個(gè)中心輪b(代號(hào)K)、轉(zhuǎn)臂H和輸出軸V，故其類(lèi)型代號(hào)為K-H-V。由于行星輪c的軸線(xiàn)與輸出軸V存在一個(gè)偏心距離，因此需要設(shè)置一個(gè)將行星輪c的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到輸出軸V的、傳動(dòng)比等于1的輸出機(jī)構(gòu)(即W機(jī)構(gòu))。由于該行星傳動(dòng)的嚙臺(tái)齒輪副僅有一個(gè)c-b傳動(dòng)形式，故它不必再用其他的傳動(dòng)代號(hào)。漸開(kāi)線(xiàn)少齒差行星齒輪傳動(dòng)和常見(jiàn)的擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)大都屬于K-H-V型行星傳動(dòng)。
圖3.K-H-V型傳動(dòng)
3. 3K型行星齒輪傳動(dòng)
在圖4所示的3K型行星齒輪傳動(dòng)中，其基本構(gòu)件是三個(gè)中心輪a、b和e，故其傳動(dòng)類(lèi)型代號(hào)為3K。在3K型行星傳動(dòng)中，由于其轉(zhuǎn)臂H不承受外力矩的作用，所以，它不是基本構(gòu)件，而只是用于支承行星輪心軸所必需的結(jié)構(gòu)元件，因而，該轉(zhuǎn)臂H又可稱(chēng)為行星輪支架（簡(jiǎn)稱(chēng)為行星架）。
(a) 3K(Ⅰ)型 (b) 3K(Ⅱ)型 (c) 3K(Ⅲ)型
圖4.3K型行星齒輪傳動(dòng)
（1）3K（Ⅰ）型 具有雙齒圈行星輪的3K型行星齒輪傳動(dòng)，如圖4(a)所示。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：內(nèi)齒輪b固定，而旋轉(zhuǎn)的中心輪a和e分別與行星輪c和d相嚙合，故可用傳動(dòng)代號(hào)3K（Ⅰ）表示。在各種機(jī)械傳動(dòng)中，它已獲得了較廣泛的應(yīng)用。
（2）3K（Ⅱ）型 具有單齒圈行星輪c的3K型行星齒輪傳動(dòng)，如圖4(b)所示。該3K型行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：三個(gè)中心輪a、b和e同時(shí)與單齒圈行星輪c相嚙合；即內(nèi)齒輪b固定，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的中心輪a和e同時(shí)與行星輪c相嚙合，故可用傳動(dòng)代號(hào)3K（Ⅱ）表示。一項(xiàng)較新型的行星齒輪傳動(dòng)，目前該項(xiàng)傳動(dòng)新技術(shù)在我國(guó)的齒輪傳動(dòng)中已獲得了日益廣泛的應(yīng)用。
（3）3K（Ⅲ）型 具有雙齒圈行星輪的3K型行星齒輪傳動(dòng)，如圖4(c)所示。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：內(nèi)齒輪c固定，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的中心輪a和b與同一個(gè)行星輪c相嚙合，而另一個(gè)行星輪d與固定內(nèi)齒輪e相嚙合；故可用傳動(dòng)代號(hào)3K（Ⅲ）表示。在實(shí)際運(yùn)用中，一般很少采用3K（Ⅲ）型行星齒輪傳動(dòng)[10]。
現(xiàn)在我們來(lái)看看3K（Ⅱ）型行星齒輪傳動(dòng)的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)臂H不承受外載荷，故其轉(zhuǎn)臂H不是基本構(gòu)件，因而又稱(chēng)該轉(zhuǎn)臂H為行星架。用單個(gè)行星輪g代替了3K（Ⅰ）型行星傳動(dòng)中的雙聯(lián)行星輪g-f；因而使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了，制造安裝容易。其傳動(dòng)比范圍大，通常為i=40～300。因此，人們稱(chēng)3K（Ⅱ）型行星齒輪傳動(dòng)是一種結(jié)構(gòu)緊湊和減速比大的奇異型的行星齒輪傳動(dòng)[9-12]。（如圖5）
圖5.3K（Ⅱ）型行星齒輪傳動(dòng)
三、 發(fā)展動(dòng)向
1. 行星齒輪需要微型化
隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)器人已獲得了日益廣泛的使用。然而，對(duì)于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)而言，手臂越長(zhǎng)則其慣性負(fù)荷就越大。若使用結(jié)構(gòu)緊湊的微型行星齒輪減速器后，可以減輕其慣性負(fù)荷，即可選用與微型行星齒輪減速器相匹配的微電動(dòng)機(jī)便可以高效率地驅(qū)動(dòng)其手臂。因此，可以看作為轉(zhuǎn)矩放大器的行星齒輪減速器，既可以彌補(bǔ)電動(dòng)機(jī)功率的不足，同時(shí)又可以減速手臂的慣性負(fù)荷?？梢?jiàn)，使用結(jié)構(gòu)緊湊和具有較大傳動(dòng)比的行星齒輪減速器，將會(huì)為今后研制和生產(chǎn)性能優(yōu)良的機(jī)器人做出重大的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，行星齒輪減速器的這個(gè)功用不僅限于機(jī)器人，對(duì)于需要使用結(jié)構(gòu)緊湊和較大傳動(dòng)比的大多數(shù)的伺服機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，微型行星齒輪減速器也同樣地起到了上述的作用[9]。因而，現(xiàn)今最迫切的問(wèn)題是：如何使行星齒輪傳動(dòng)微型化。我國(guó)目前對(duì)微型行星齒輪減速器的研制和生產(chǎn)尚屬空白，確實(shí)是一個(gè)需要掌握的新技術(shù)領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著微細(xì)加工技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，而產(chǎn)生了微型齒輪；目前已加工制造了其齒頂圓直徑da
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