=行星減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計

本科論文目錄TOC\o"1-2"\h\u9762摘要 I23467Abstract II18974引言 1231821.1研究背景 3151261.2國內(nèi)外行星減速器研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析 4134111.3主要研究內(nèi)容 6180482行星減速器的結(jié)構(gòu)分析 7271472.1行星減速器的結(jié)構(gòu)原理分析 7138102.2行星齒輪傳動形式的分析與選擇 887302.3舊式與新式NGW行星減速器特點分析與選擇 12214323減速器主要參數(shù)的設(shè)計計算 15275293.1行星減速器傳動比計算并選擇 15126143.2行星減速器級數(shù)的選擇 15161133.3傳動比的分配與行星齒輪數(shù)的選擇 1597194減速器傳動部件的設(shè)計計算與校核 17314274.1一級輪系參數(shù)的計算與校核 17289164.2二級輪系參數(shù)的計算與校核 22148704.3軸的參數(shù)計算 27325774.4選擇輸入與輸出軸的聯(lián)接方式 2889574.5軸承的參數(shù)計算與選擇 2979995計算機三維建模與仿真 32288105.1行星減速器主要部件三維建模過程 32299855.2行星減速器的裝配 37240395.3行星減速器的運動仿真與干涉檢查 40246135.4實物模型制作 42808參考文獻 4316026結(jié)論 4431173致謝 45本科論文摘要本文是作者在研究了現(xiàn)代工業(yè)機器人的部分需求后進行相關(guān)設(shè)計，主要是針對新型制造技術(shù)所涉及到的工業(yè)機器人對于小軸向尺寸，高速比減速器的需求。對新興技術(shù)進行進行相關(guān)設(shè)計。主要根據(jù)新式超薄NGW型行星減速器進行相關(guān)設(shè)計，設(shè)計一款能滿足對工件內(nèi)部進行加工的新興工業(yè)機器人的需求的減速器。首先深入了解行星減速器功能及工作要求，然后掌握行星減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本知識和設(shè)計方法，了解行星減速器的工作原理、工作過程，進行相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。然后根據(jù)行星減速器構(gòu)成、工作原理、主要特點和技術(shù)指標，分析，加以論證，確定行星減速器最終方案然后進行計算。然后制作行星減速器電腦三維模型，完成各種仿真分析。然后制作行星減速器的模型，檢查其運動狀態(tài)，進行調(diào)試，達到足夠的相似度。關(guān)鍵詞：新式、超薄、NGW型行星減速器、三維建模、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引言隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，自動化、機械化水平不斷提高，各生產(chǎn)行業(yè)都需要使用大量的減速器，這樣，減速器的應(yīng)用就更為廣泛。減速器的應(yīng)用范圍是特別的廣泛。減速器可以廣泛應(yīng)用于冶金、輕工、紡織、礦山、食品、儀器制造、起重運輸、建筑工程等工業(yè)部門。減速器在長時間的發(fā)展以后，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)有了很多的研究成果。今天，減速器的制造和設(shè)計可以在一定條件和一定程度上用來判斷一個國家在工業(yè)的領(lǐng)域的發(fā)展境界。我國正在高速發(fā)展中，因此，減速器在中國的市場也很大，隨著我國與其他各國的聯(lián)系越來越高頻率。各行各業(yè)的出口量也越來越大。其中的制造，以及運輸機械中，多數(shù)用到減速器?？梢哉f，減速器是一種基本的機械?；镜角Ъ胰f戶中都能夠找到它身影，有很便宜的，幾元錢的玩具中都廣泛應(yīng)用。說它是很基本的，同時它也是很高級的機械，智能化的工廠，它是核心部件之一，各種汽車、輪船、飛機中，它也是核心部件，他可以很貴，貴到幾十萬元都普普通通。也有相當(dāng)多的國家無法制造出一個高級的減速器?？梢姕p速器的廣泛應(yīng)用，可見減速器的高上限，可見減速器的低下限。在未來，減速器將擁有更高承載力、更高表面硬度、更高精度、更高速度、更高可靠性、更高傳動效率、低噪音、低成本。在這眾多的減速器中，行星齒輪減速器擁有它自己的一片天空，它有很長的歷史，有眾多的結(jié)構(gòu)。同時它也有眾多的應(yīng)用領(lǐng)域，不僅家里用它，工廠里也用它，不僅高級的機器人用它、巨大的輪船用它，普通的轎車也用它。而行星齒輪傳動減速器不僅有以上有優(yōu)點，還有更低的價格，在高性能減速器中，行星減速器可以說是價格最低的減速器之一了，真是物美價廉。關(guān)鍵是它的加工還很方便，還可以用萬能刀具加工。因為價格低、性能優(yōu)秀、適應(yīng)能力強、抗沖擊能力強、能夠在極端環(huán)境下工作、體積也小。因而被廣泛應(yīng)用。在未來會有越來越大的市場。

1緒論1.1研究背景隨著時代的發(fā)展，科技的進步，工廠的智能化程度越來越高，越來越先進，工業(yè)機器人在其中的貢獻是有很大的。工業(yè)機器人是一種現(xiàn)代化工業(yè)的工具，由計算機系統(tǒng)進行控制。能夠完成各種類似于人類的動作的通用機器。通常在生產(chǎn)中的作用是代替工人做單調(diào)、頻繁和重復(fù)的作業(yè)，或是在不適合人類工作的危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)。工業(yè)機器人的廣泛使用給企業(yè)帶淚了更大的效益。它提升了生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，不用固定開工資，能夠不知疲倦的工作。工業(yè)機器人如圖1.1所示。圖1.1工業(yè)機器人目前工業(yè)機器人已經(jīng)在迅速發(fā)展，那么其發(fā)展的特點是越來越高速、越來越精確、機身機構(gòu)越來越緊湊、多的自由度和提機身本身能夠擁有更高剛性，應(yīng)用在重點領(lǐng)域的工業(yè)機器人還被要求能夠擁有重載或響應(yīng)速度快等一系列優(yōu)點。例如焊接機器人能夠擁有180-320Kg的超高負載量，而被用于電子裝配領(lǐng)域的高精度電子裝配用工業(yè)機器人則需要擁有快速的響應(yīng)速度來提取流水線上的配件。減速器是能夠連接動力和末端的中間裝置，它能夠通過內(nèi)部獨特的結(jié)構(gòu)把動力源如電動機的運轉(zhuǎn)進行減速速，并能夠在末端傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。目前成熟并標準化的減速器有：圓柱齒輪減速器、渦輪減速器、行星減速器、RV減速器、擺線針輪減速器和諧波減速器。行星減速器的特點是顯而易見的，它擁有體積小、重量輕、承載能力強、使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低。具有功率分流、多齒嚙合獨用的特性，由于其高性能低價格，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人。行星減速器如圖1.2所示。圖1.2行星減速器1.2國內(nèi)外行星減速器研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析國內(nèi)已經(jīng)在該領(lǐng)域有了一定的基礎(chǔ)，行星減速器技術(shù)自1980年以來已經(jīng)在國內(nèi)有了很大的發(fā)展。國內(nèi)制造行星減速器，已經(jīng)能夠采用合金鋼鍛件、滲碳淬火的硬齒面齒輪，精度能夠達到很高，能夠不低于ISO1328-1975的6級，綜合承載能力是與中硬齒面進行對比的3到4倍，較同等工藝條件下的軟齒面齒輪的4到5倍，且噪聲低，效率高，可靠性高。

以均載為主要優(yōu)勢的功率分支技術(shù)主要用于對于大功率機械傳動的行星齒輪減速器。我國相繼從國外買了許多設(shè)備。通過購買、研究、學(xué)習(xí)國外已經(jīng)擁有的先進技術(shù)和科學(xué)研究，開始逐漸能夠掌握各種高速、低速重載齒輪機構(gòu)的設(shè)計與制造技術(shù)。材料、熱處理質(zhì)量越來越好和齒輪加工精度能夠有了很大的提高。一般的圓柱齒輪制造精度可由JB179-60的8-9級提高到GB/T10095-2001的6級，高速的齒輪的制造精度可以穩(wěn)定在4-5級。目前，我國已能設(shè)計制造硬齒面的減速機已經(jīng)用于2800KW水泥磨，還被用于1700mm軋鋼機。我國自行設(shè)計制造的功率達到4.4萬千瓦的高速齒輪裝置也有很高的質(zhì)量與強度，齒輪圓周速度達到168米/秒，采用硬齒面后，部分減速器的體積和重量明顯減小，承載能力、使用壽命大大增強。傳動效率和可靠性大大提高，對節(jié)能降耗、提高主機整體水平起到明顯作用，有利于我國研發(fā)的機械產(chǎn)品在世界的發(fā)展。國外的生產(chǎn)研發(fā)的行星減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，這些國家能夠制造出優(yōu)質(zhì)的減速機材料以及擁有更高的優(yōu)勢，這些國家制造的行星減速器，質(zhì)量好，同時在精度度方面也很占優(yōu)勢。20世紀70－80年代，世界上的行星減速器技術(shù)有了進一步的發(fā)展，且與新技術(shù)革命的發(fā)展緊密結(jié)合在一起。當(dāng)今的行星減速器的發(fā)展經(jīng)過分析以后總結(jié)出以下幾點方向。大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及能夠擁有更高的質(zhì)量。因此，除了從材料的質(zhì)量、以制造工藝方面進行入手以外，還應(yīng)該設(shè)計新的傳動形式，在根本機械結(jié)構(gòu)上解決問題。減速器這一既古老又重要的機械結(jié)構(gòu)在未來的智能化機械上也有很大的應(yīng)用領(lǐng)域。1.3主要研究內(nèi)容本文的研究內(nèi)容是以能對工件內(nèi)部進行加工的工業(yè)機器人的實際要求為主，同時也該行星減速器具有一定的通用性，能夠滿足一類產(chǎn)品的需求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工廠也越來越智能化，而工業(yè)機器人齋期中有著很大的貢獻，而工業(yè)機器人也越來越先進，越來越靈活以及緊湊，現(xiàn)在不僅能夠?qū)ぜ耐獠窟M行加工，還能夠?qū)Υ笮凸ぜ膬?nèi)部進行加工，大大提高了生產(chǎn)效率與智能化程度。本文主要針對多軸緊湊型工業(yè)機器人進行減速器的設(shè)計，該機器人需要對工件內(nèi)部進行加工，因該工業(yè)機器人的驅(qū)動部分與手臂垂直安裝，為避免與工件發(fā)生干涉，需要嚴格控制減速器以及伺服電機的軸向尺寸，需要一款外殼軸向最大尺寸在170mm以下的行星減速器。該工業(yè)機器人的系統(tǒng)可驅(qū)動末端的一臺900W，1000r/min的伺服電動機，需要安裝減速器后的輸出扭矩高達250N/M，同時也希望能夠達到每秒90°的工作速度。工業(yè)機器人對汽車內(nèi)部加工如圖1.3所示。圖1.3工業(yè)機器人對汽車內(nèi)部加工

2行星減速器的結(jié)構(gòu)分析2.1行星減速器的結(jié)構(gòu)原理分析行星減速器結(jié)構(gòu)主要由太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行星架、組合而成。行星減速器結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1行星減速器結(jié)構(gòu)示意圖行星齒輪減速器由一個內(nèi)齒圈(A)固定于外殼上，齒圈中心有一個太陽齒輪(B)，兩者間有一組行星齒輪組(C)，該組行星齒輪由行星架固定于內(nèi)齒圈及太陽輪中間。當(dāng)太陽齒輪有動力時，可帶動行星齒輪自轉(zhuǎn)，并帶動行星架轉(zhuǎn)動，并繞太陽輪公轉(zhuǎn)由行星架帶動輸出軸輸出動力。行星減速器齒輪傳動形式如圖2.2所示。圖2.2行星減速器齒輪傳動示意圖2.2行星齒輪傳動形式的分析與選擇行星齒輪傳動形式按齒輪嚙合形式不同分為NGW、NW、NN、WW、NGWN、N等類型。2.2.1形式1，NGW型傳動比：1.13-13.7；效率：0.97-0.99；最大功率不限。特點：相比其它的傳動形式，擁有更高的機械效率，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)也比較簡單，制造也是很方便，能夠設(shè)計出的傳動功率范圍大，軸向尺寸也是能夠做到更小，可用于各種工作條件，在行星減速器中應(yīng)用最廣。一級的傳動比范圍較小，通常需要增加為二級或三級。二級和三級傳動廣泛應(yīng)用。NGW型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。圖2.3NGW型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)圖2.2.2形式2，NW型傳動比：1-50；效率：0.97-0.99；最大功率不限。特點：相比其它的傳動形式，擁有更高的機械效率，相比其他結(jié)構(gòu)，擁有更小的徑向尺寸，適宜于再細長結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝，傳動比范圍能夠擁有更大的數(shù)值大，工作條件也是多種多樣。但是這種雙聯(lián)形式的行星齒輪制造、安裝較復(fù)雜。NW型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。圖2.4NW型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)圖2.2.3形式3，NN型傳動比：8-30；最大功率40KW。特點：相比其它的傳動形式，擁有更低的機械效率，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不高。當(dāng)X輸出時，傳動比達到很高的時候，機構(gòu)將發(fā)生自鎖。適用于短期使用。NN型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。圖2.5NN型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)圖2.2.4形式4，WW型傳動比：1.2-數(shù)千；效率：小傳動比時，效率達0.9，大傳動比時，隨傳動比增加劇烈下降；最大功率20KW。特點：傳動比范圍大，外形尺寸及重量大，相比其它的傳動形式，擁有低的機械效率，運動精度低，制造成本高，可用作差速器，傳動比為2的時候應(yīng)用最廣泛，也很實用，此時效率能夠達到0.9。WW型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。圖2.6WW型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)圖2.2.5形式5，N型傳動比：20-100；效率：0.8-0.9，隨傳動比增高而下降；最大功率：短期工作≤120KW，長期工作≤10KW。特點：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，傳動比范圍大，相比其它的傳動形式，擁有更高的機械效率，適用于間斷性傳遞動力，短期工作。若中心輪A輸出，當(dāng)傳動比過大時將會發(fā)生自鎖。N型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)如圖2.7所示。圖2.7N型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)圖2.2.6形式6，NGWN型傳動比：60-500；效率：0.7-0.84，隨傳動比增加而下降；最大功率：短期工作≤120KW，長期工作≤10KW。特點：結(jié)構(gòu)更緊湊，制造，安裝方便。由于采用單齒圈行星輪，需要變位拆才能夠正常安裝。相比其它的傳動形式，擁有更低的機械效率，宜用于短期工作。若中心輪輸出動力，當(dāng)傳動過大時機構(gòu)會發(fā)生自鎖。NGWN型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)如圖2.8所示。圖2.8NGWN型行星減速器傳動結(jié)構(gòu)圖考慮到本設(shè)計所針對的是多軸工業(yè)機器人的末端傳動任務(wù)，體積小，重量輕。而工業(yè)機器人的末端所搭配的900W伺服電動機功率不大，需要更高的效率。而伺服電動機的功率范圍十分廣泛，需要減速器能夠適應(yīng)功率的變化。該工業(yè)機器人需要對工件內(nèi)部進行加工，需要減速器有更小的軸向尺寸，以避免和工件發(fā)生干涉。而NGW型行星減速器特點是效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，傳動功率范圍大，軸向尺寸小，可用于各種工作條件，在機械傳動中應(yīng)用最廣。單級傳動比范圍較小，二級和三級傳動均廣泛應(yīng)用。NGW型行星齒輪傳動形式的特點能夠滿足該減速器的設(shè)計要求，選擇該行星齒輪傳動形式設(shè)計該行星減速器。2.3舊式與新式NGW行星減速器特點分析與選擇2.3.1舊式NGW型行星減速器的結(jié)構(gòu)與特點舊式NGW型行星減速器是從減速器的角度進行設(shè)計的，所以對于產(chǎn)品本身而言，并不是非常適合的，而這種設(shè)計理念能夠得到推廣，大規(guī)模的認可是因為當(dāng)時的機械比較笨重，空間利用率不高，而配套設(shè)施也不完善，所以需要減速器本身的質(zhì)量過硬，能夠滿足產(chǎn)品的需要。而近些年機械越來越輕便與緊湊，而廣泛使用的NGW行星減速器對于新式的工業(yè)機器人，尤其是以加工工件內(nèi)部為主的的機器人來說其大軸向尺寸已經(jīng)成為很大的障礙。舊式NGW型行星減速器的結(jié)構(gòu)如圖2.9所示：圖2.9舊式NGW型行星減速器結(jié)構(gòu)圖舊式NGW型行星減速器如圖2.10所示。圖2.10舊式NGW型行星減速器舊式NGW型行星減速器的結(jié)構(gòu)中采用外殼——行星架——外殼——行星架——外殼——行星架——外殼的連接方式，占用較大的軸向尺寸。2.3.2新式超薄NGW型行星減速器的結(jié)構(gòu)與特點在這種條件下，新式超薄NGW型行星減速器出現(xiàn)了，這種行星減速器擁有舊式行星減速器的大部分優(yōu)點，同時具有小軸向尺寸的優(yōu)勢，能夠滿足緊湊型工業(yè)機器人以極小部分緊湊型設(shè)備的需要。新式超薄NGW型行星減速器結(jié)構(gòu)如圖2.11所示：圖2.11新式超薄NGW型行星減速器結(jié)構(gòu)圖新式超薄NGW型行星減速器如圖2.12所示。圖2.12新式超薄NGW型行星減速器新式超薄NGW型行星減速器的結(jié)構(gòu)中采用外殼——行星架——行星架——行星架——外殼的連接方式，行星架嵌套安裝，軸承也安裝在上一級行星架上，占用較小的軸向尺寸。所以選擇新式超薄NGW型行星減速器。

3減速器主要參數(shù)的設(shè)計計算3.1行星減速器傳動比計算并選擇因為該工業(yè)機器人的系統(tǒng)可驅(qū)動末端的一臺900W，1000r/min的伺服電動機，需要安裝減速器后的輸出扭矩高達250N/M，同時也希望能夠達到每秒90°的工作速度。電動機的最大扭矩T0為：(3-1)所以需要的最小傳動比imin為：(3-2)選擇傳動比為5×7=35。初步判定最低效率η為0.95。工做速度為：(3-3)工作速度也能滿足期望。3.2行星減速器級數(shù)的選擇為滿足傳動比高達35的需求，減速器的級數(shù)至少為2。同時該工業(yè)機器人要求小軸向尺寸，所以應(yīng)該盡可能降低減速器的級數(shù)。綜上考慮，選擇減速器的級數(shù)為2。3.3傳動比的分配與行星齒輪數(shù)的選擇傳動比的分配：為實現(xiàn)行星架嵌套安裝，低速級的傳動比需要至少比高速級大1，而這種分配方案會造成高速級的磨損較快，且精度下降。所以目前最常用的方案是高速級比低速級大2，然后增大高速級的齒輪模數(shù)在原有的1.5倍左右來平衡兩級的磨損速度，提高高速級的制造精度，并采用斜齒輪傳動。所以選擇第一級的傳動比為7，第二級的傳動比為5。5×7=35，滿足傳動比的需要。行星齒輪數(shù)的選擇：第一級的傳動比高達7，第二級的傳動比高達5。行星齒輪數(shù)不能過多。為讓行星齒輪能夠均布，還要滿足傳動比分別高達5、7的要求，所以選擇行星輪數(shù)為3。

4減速器傳動部件的設(shè)計計算與校核4.1一級輪系參數(shù)的計算與校核本章節(jié)中一些下標的含義：0：電動機；1a：一級太陽輪；1b：一級行星輪；1c：一級內(nèi)齒圈；H1：一級行星架。選擇材料并確定許用應(yīng)力：齒輪選用20Cr滲碳淬火，硬度60HRC，5級制造精度。查表得：(4-1)計算：(4-2)取一級太陽輪的齒數(shù)：為保證三個行星輪能夠均勻分布，一級太陽輪的齒數(shù)應(yīng)為3的倍數(shù)，所以取Z1a=18。計算一級行星輪的齒數(shù)Z1b。(4-3)計算一級內(nèi)齒圈的齒數(shù)Z1c。(4-4)查表得：(4-5)(4-6)計算并比較：(4-7)(4-8)取其中較大值0.0167616。計算電動機的扭矩：(4-9)計算最小的齒輪單個齒所傳遞的扭矩：(4-10)查表取K1=1.2，Ψd1=0.9。計算一級輪系的端面模數(shù)mt1：(4-11)計算一級輪系的法面模數(shù)mn1：(4-12)為平均高速級和低速級的磨損速度，適當(dāng)增大低速級的模數(shù)，取mn1=1。計算一級輪系的端面模數(shù)mt1：(4-13)計算一級輪系的太陽輪分度圓直徑d1a：(4-14)計算齒寬b1：(4-15)根據(jù)實際情況?。?4-16)驗算齒面接觸疲勞強度：計算u1：(4-17)查表得：(4-18)計算：(4-19)計算齒面接觸疲勞強度：(4-20)比較：(4-21)所以驗算齒面接觸疲勞強度合格。驗算圓周速度：(4-22)因0.99m/s<20m/s，所以驗算圓周速度合格。計算第一級輪系齒輪主要參數(shù)：第一級輪系太陽輪：齒數(shù)：(4-23)法面模數(shù)：(4-24)壓力角：(4-25)齒寬：(4-26)螺旋角：(4-27)旋向：左旋分度圓直徑：(4-28)一級輪系太陽輪主要參數(shù)計算結(jié)果如表4.1所示。表4.1一級輪系太陽輪主要參數(shù)計算結(jié)果一覽表齒數(shù)法面模數(shù)壓力角齒寬螺旋角旋向181mm20°23mm18°左旋第一級輪系行星輪（3個）：齒數(shù)：(4-29)法面模數(shù)：(4-30)壓力角：(4-31)齒寬：(4-32)螺旋角：(4-33)旋向：右旋分度圓直徑：(4-34)一級輪系行星輪主要參數(shù)計算結(jié)果如表4.2所示。表4.2一級輪系行星輪主要參數(shù)計算結(jié)果一覽表齒數(shù)法面模數(shù)壓力角齒寬螺旋角旋向271mm20°21mm18°右旋第一級輪系內(nèi)齒圈：齒數(shù)：(4-35)法面模數(shù)：(4-36)壓力角：(4-37)齒寬：(4-38)螺旋角：(4-39)旋向：右旋分度圓直徑：(4-40)一級輪系內(nèi)齒圈主要參數(shù)計算結(jié)果如表4.3所示。表4.3一級輪系內(nèi)齒圈主要參數(shù)計算結(jié)果一覽表齒數(shù)法面模數(shù)壓力角齒寬螺旋角旋向721mm20°23mm18°右旋計算第一級輪系主要參數(shù)：太陽輪和行星輪的安裝中心距：(4-41)第一級輪系設(shè)計完成。4.2二級輪系參數(shù)的計算與校核本章節(jié)中一些下標的含義：2a：二級太陽輪；2b：二級行星輪；2c：二級內(nèi)齒圈；H2：二級行星架。選擇材料并確定許用應(yīng)力：齒輪選用20Cr滲碳淬火，硬度60HRC，6級制造精度。查表得：(4-42)計算：(4-43)取一級太陽輪的齒數(shù)：為保證三個行星輪能夠均勻分布，一級太陽輪的齒數(shù)應(yīng)為3的倍數(shù)，所以取Z2a=18。計算一級行星輪的齒數(shù)Z2b。(4-44)計算一級內(nèi)齒圈的齒數(shù)Z2c。(4-45)查表得：(4-46)(4-47)插值法得：(4-48)計算并比較：(4-49)(4-50)(4-51)取其中較大值0.0167616。計算最小的齒輪單個齒所傳遞的扭矩：因行星齒輪數(shù)相等：(4-52)查表取K2=1.2，Ψd2=0.9。計算二級輪系的端面模數(shù)mt2：(4-53)計算二級輪系的法面模數(shù)mn2：(4-54)向上取mn1=1.25mm。計算二級輪系的端面模數(shù)mt2：(4-55)計算二級輪系的太陽輪分度圓直徑d2a：(4-56)計算齒寬b2：(4-57)根據(jù)實際情況?。?4-58)驗算齒面接觸疲勞強度：計算u2：(4-59)查表得：(4-60)計算：(4-61)計算齒面接觸疲勞強度：(4-62)比較：(4-63)所以驗算齒面接觸疲勞強度合格。驗算圓周速度：(4-64)(4-65)因0.25m/s<30m/s，所以驗算圓周速度合格。計算第二級輪系齒輪主要參數(shù)：第二級輪系太陽輪：齒數(shù)：(4-66)法面模數(shù)：(4-67)壓力角：(4-68)齒寬：(4-69)螺旋角：(4-70)旋向：左旋分度圓直徑：(4-71)二級輪系太陽輪主要參數(shù)計算結(jié)果如表4.4所示。表4.4二級輪系太陽輪主要參數(shù)計算結(jié)果一覽表齒數(shù)法面模數(shù)壓力角齒寬螺旋角旋向181.25mm20°28mm15°左旋第二級輪系行星輪（3個）：齒數(shù)：(4-72)法面模數(shù)：(4-73)壓力角：(4-74)齒寬：(4-75)螺旋角：(4-76)旋向：右旋分度圓直徑：(4-77)二級輪系行星輪主要參數(shù)計算結(jié)果如表4.5所示。表4.5二級輪系行星輪主要參數(shù)計算結(jié)果一覽表齒數(shù)法面模數(shù)壓力角齒寬螺旋角旋向451.25mm20°25mm15°右旋第二級輪系內(nèi)齒圈：齒數(shù)：(4-78)法面模數(shù)：(4-79)壓力角：(4-80)齒寬：(4-81)螺旋角：(4-82)旋向：右旋分度圓直徑：(4-83)二級輪系內(nèi)齒圈主要參數(shù)計算結(jié)果如表4.6所示。表4.6二級輪系內(nèi)齒圈主要參數(shù)計算結(jié)果一覽表齒數(shù)法面模數(shù)壓力角齒寬螺旋角旋向1081.25mm20°28mm15°右旋計算第二級輪系主要參數(shù)：太陽輪和行星輪的安裝中心距：(4-84)第二級輪系設(shè)計完成。4.3軸的參數(shù)計算本章節(jié)中一些下標的含義：0：電動機；a：輸入軸或一級太陽輪軸；b：二級輸入軸或一級行星架軸；c：輸出軸或二級行星架軸；軸采用20Cr滲碳淬火，查得：(4-85)一級太陽齒輪軸：(4-86)(4-87)取da=13.5mm二級太陽齒輪軸：(4-88)(4-89)取db=17mm輸出軸：(4-90)(4-91)取dc=38mm最小軸頸計算結(jié)果如表4.7所示。表4.7最小軸頸計算結(jié)果一覽表輸入軸二級太陽輪軸輸出軸9.5mm16.3mm31.2mm4.4選擇輸入與輸出軸的聯(lián)接方式軸與外界的聯(lián)接方式常用的有三種，普通鍵聯(lián)接，花鍵聯(lián)接，過盈配合。普通鍵連接的精度不能滿足要求，過盈配合又不適合本設(shè)計。本設(shè)計需要一種精度高的連接方式，所以選用漸開線花鍵聯(lián)接。輸入軸花鍵選型主要參數(shù)如表4.8所示。表4.8輸入軸花鍵選型主要參數(shù)表齒數(shù)模數(shù)壓力角總長度有效長度270.5mm30°16mm15mm輸出軸花鍵選型主要參數(shù)如表4.9所示。表4.9輸出軸花鍵選型主要參數(shù)表齒數(shù)模數(shù)壓力角總長度有效長度23mm2mm30°37mm33mm4.5軸承的參數(shù)計算與選擇本章節(jié)中一些下標的含義：0：電動機；1b：一級行星輪；H1：一級行星架。2b：二級行星輪；H2：二級行星架。因該機構(gòu)的剛性較大且極限轉(zhuǎn)速高所以選擇軸承時應(yīng)優(yōu)先選擇深溝球軸承。二級行星輪軸承的選擇：二級行星架所傳遞的扭矩：(4-92)單個行星輪輪傳遞的扭矩為100.275N·M：單個二級行星輪所傳遞的徑向力為：(4-93)因齒輪安裝兩個軸承：(4-94)轉(zhuǎn)速為75r/min。(4-95)深溝球軸承，查表可得：(4-96)當(dāng)量動載荷：(4-97)選用6302深溝球軸承。一級行星輪軸承的選擇：一級行星架所傳遞的扭矩：(4-98)單個行星輪輪傳遞的扭矩為14.326667N·M：單個一級行星輪所傳遞的徑向力為：(4-99)因齒輪安裝兩個軸承：(4-100)轉(zhuǎn)速為525r/min。(4-101)深溝球軸承，查表可得：(4-102)當(dāng)量動載荷：(4-103)選用優(yōu)質(zhì)607深溝球軸承。輸入軸軸承的選擇：輸入軸的軸向力等于一級太陽輪的軸向力：(4-104)轉(zhuǎn)速為1000r/min。(4-105)深溝球軸承，查表可得：(4-106)當(dāng)量動載荷：(4-107)選用6005深溝球軸承。一級太陽輪軸承的選擇：選用優(yōu)質(zhì)6000深溝球軸承。另有輔助軸承：輸出軸輔助軸承選用6010深溝球軸承。二級太陽輪輔助軸承選用6000深溝球軸承。軸承選型結(jié)果如表4.10所示。表4.10軸承選型結(jié)果一覽表輸入軸軸承一級行星輪軸承一級太陽輪軸承二級太陽輪輔助軸承二級行星輪軸承輸出軸輔助軸承6005深溝球軸承優(yōu)質(zhì)607深溝球軸承優(yōu)質(zhì)6000深溝球軸承6000深溝球軸承6302深溝球軸承6010深溝球軸承

5計算機三維建模與仿真5.1行星減速器主要部件三維建模過程5.1.1一級太陽輪和輸入軸建模過程使用工具箱可以很方便地建立齒輪。點擊【在任務(wù)環(huán)境中繪制草圖】進入草圖，再點擊【輪廓】繪制直線，先向上繪制一條長為15mm的線條，再向右繪制一條長為52mm的直線，再向上繪制一條長為4mm的直線，再向下繪制一條長為17mm的直線，再右下繪制一條長為5mm的直線，再繪制一條直線來封閉曲線。點擊【完成草圖】，選擇【回轉(zhuǎn)】命令來創(chuàng)建回轉(zhuǎn)體。一級太陽輪如圖5.1所示。圖5.1一級太陽輪5.1.2一級行星輪建模過程使用工具箱可以很方便地建立齒輪，具體參數(shù)如下圖。一級行星輪齒輪參數(shù)如圖5.2，5.3所示。圖5.2一級行星輪齒輪參數(shù)圖5.3一級行星輪齒輪參數(shù)點擊【在任務(wù)環(huán)境中繪制草圖】進入草圖，點擊【輪廓】繪制直線，先向右繪制一條長為22mm的線條。然后再繪制一條線連接兩端點使草圖形成封閉圖形。點擊【完成草圖】命令退出草圖。再選擇頂面進行拉伸切除。一級行星輪建模完成。一級行星輪如圖5.4所示。圖5.4一級行星輪5.1.3一級行星架建模過程點擊【在任務(wù)環(huán)境中繪制草圖】進入草圖點擊【輪廓】繪制長為11mm寬為25mm的矩形，點擊【完成草圖】然后點擊【拉伸】命令拉伸草圖拉伸草圖為38mm。再點擊【在任務(wù)環(huán)境中繪制草圖】進入草圖點擊【輪廓】繪制長為10mm寬為90mm的矩形，點擊【完成草圖】然后點擊【拉伸】命令拉伸草圖拉伸草圖為37mm。點擊【求和】命令對所有特征進行求和，完成一級行星架建模。一級行星架和二級太陽輪如圖5.5所示。圖5.5一級行星架和二級太陽輪5.1.4二級行星輪建模過程使用工具箱可以很方便的建立齒輪。點擊【在任務(wù)環(huán)境中繪制草圖】進入草圖，點擊【輪廓】繪制線條，先向左繪制一條長為20mm的線條，再向下繪制一條長為54mm的直線，再向下繪制一條長為48mm的直線，再向下繪制一條長為13mm的直線，再繪制一條直線連接兩端點。點擊【完成草圖】命令退出草圖。點擊【回轉(zhuǎn)】命令，繪制出實體。然后選擇【孔】命令，在邊緣繪制一個直徑為15mm的孔。然后選擇【陣列特征】命令，選擇圓形陣列，選擇剛剛建立的孔進行陣列特征，數(shù)量為3個，繪制完成二級行星輪。二級行星輪如圖5.6所示。圖5.6二級行星輪5.1.5二級行星架建模過程點擊【在任務(wù)環(huán)境中繪制草圖】進入草圖點擊【輪廓】繪制長為31mm寬為35mm的矩形，再點擊插入，再點擊【在任務(wù)環(huán)境中繪制草圖】進入草圖點擊【輪廓】繪制長為102mm寬為60mm的圓形，點擊【完成草圖】然后點擊【拉伸】命令拉伸草圖，拉伸草圖為37mm。點擊【求和】命令對所有特征進行求和，完成二級行星架建模。二級行星架和輸出軸如圖5.7所示。圖5.7二級行星架和輸出軸5.2行星減速器的裝配裝配結(jié)構(gòu)如圖5.8所示。圖5.8裝配結(jié)構(gòu)示意圖單擊【添加組件】，選擇部件為殼體，位置選擇絕對原點，點擊確定。在底座的基礎(chǔ)上，再對行星減速器主體部分進行裝配。單擊【添加組件】，選擇部件為一級總裝配，激活位置選項選擇通過約束，單擊確定。約束類型選擇接觸，選擇對象為殼體的側(cè)面，單擊確定。再對太陽齒輪裝配，單擊【添加組件】，選擇部件為太陽齒輪，激活位置選項選擇通過約束，單擊確定。約束類型選擇自動判斷中心軸，選擇對象分別選擇太陽齒輪上的中心線和減速器箱體的中心線，再選擇接觸，選擇對象為太陽齒輪表面和減速器箱體的上表面，單擊確定。一級總裝配如圖5.9所示。圖5.9一級總裝配對一級總裝配裝配，單擊【添加組件】，選擇部件為行星架，激活位置選項選擇通過約束，單擊確定。約束類型選擇自動判斷中心軸，選擇對象分別選擇行星架的中心線和減速器箱體的中心線，單擊確定，完成行星架的裝配。單擊【添加組件】，選擇部件為行星齒輪，激活位置選項選擇通過約束，單擊確定。約束類型選擇自動判斷中心軸，選擇對象分別選擇行星齒輪齒輪上的中心線和行星架的行星齒輪軸的中心線。再選擇選擇距離，選擇對象為行星齒輪表面和太陽齒輪表面，距離為1.5mm，單擊確定。再對減速器箱體進行裝配，單擊【添加組件】，選擇部件為減速器箱體，激活位置選項選擇通過約束，單擊確定。約束類型選擇自動判斷中心軸，選擇對象為減速器箱體的中心線和行星齒輪表面的中心線，單擊確定。二級總裝配如圖5.10所示。圖5.10二級總裝配再對二級總裝配進行裝配，單擊【添加組件】，選擇部件為軸承，激活位置選項選擇通過約束，選擇自動判斷中心軸，選擇對象為軸承孔上的中心線和行星架上的中心線，再選擇接觸，選擇對象為軸承的表面和主體的前表面，單擊確定，完成軸承的裝配。同理，其余軸承的裝配方法也如此。再對A箱體進行裝配，單擊【添加組件】，選擇部件為A箱體，激活位置選項選擇通過約束，單擊確定。約束類型選擇自動判斷中心軸，選擇對象為螺旋桿的下表面和殼體的上表面，單擊確定。添加螺栓和螺母。完成行星減速器的裝配?？傃b配如圖5.11所示。圖5.11總裝配完成總裝配的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.12所示。圖5.12總裝配的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.3行星減速器的運動仿真與干涉檢查5.3.1運動仿真單擊【開始】選擇運動仿真，進入運動仿真模塊。打開運動導(dǎo)航器，在裝配圖名稱處單擊右鍵選擇新建仿真。單擊【連桿】，選擇減速器箱體、內(nèi)齒圈，選擇固定連桿，選擇應(yīng)用。再選擇太陽齒輪，取消選擇固定連桿，然后點擊應(yīng)用。然后選擇行星齒輪，然后點擊應(yīng)用。然后選擇行星架，然后點擊應(yīng)用。然后選擇從動齒輪，然后點擊應(yīng)用。然后進行運動副的設(shè)置，添加旋轉(zhuǎn)副，選擇連桿為主動齒輪，選擇原點為主動齒輪表面的圓心，方向為垂直于平面，再選擇減速器箱體為嚙合連桿，選擇原點為減速器箱體，方向為垂直于平面，單擊應(yīng)用。再選擇連桿為太陽齒輪，選擇原點為太陽齒輪表面的圓心，方向為垂直于平面，再選擇二級減速器箱體為嚙合連桿，選擇原點為太陽齒輪軸表面的圓心，方向為垂直于平面，單擊應(yīng)用。再選擇連桿為行星齒輪，選擇原點為行星齒輪表面的圓心，方向為垂直于平面，再選擇行星架行星齒輪軸為嚙合連桿，選擇原點為行星齒輪軸表面的圓心，方向為垂直于平面，單擊應(yīng)用。選擇原點為減速器箱體表面的圓心，方向為垂直于平面，單擊應(yīng)用。再選擇連桿為齒輪，選擇原點為表面的圓心，方向為垂直于平面，再選擇軸為嚙合連桿，選擇原點為軸表面的圓心，方向為垂直于平面，單擊應(yīng)用。再選擇連桿為從動皮帶輪，選擇原點為行星齒輪，方向為垂直于平面，再選擇行星齒輪軸為嚙合連桿，選擇原點為行星齒輪軸表面的圓心，方向為垂直于平面，單擊應(yīng)用。再選擇連桿為行星齒輪軸，選擇原點為行星齒輪軸，方向為垂直于平面，再選擇殼體為嚙合連桿，選擇原點為殼體表面的圓心，方向為垂直于平面，單擊確定。添加一個齒輪副，第一個運動副選擇一級太陽齒輪，第二個運動副選擇一級行星齒輪，設(shè)置比率為1.5，點擊確定。添加一個齒輪副，第一個運動副選擇二級太陽齒輪，第二個運動副選擇二級行星齒輪，設(shè)置比率為1.5，點擊確定。設(shè)定解算方案，單擊【求解】，完成行星減速器的運動仿真。為了使仿真效果更接近實際，添加一些現(xiàn)實素材使其更為真實。5.3.2干涉檢察編輯環(huán)境條件，這些條件會影響機構(gòu)內(nèi)部的運動情況。然后對運動仿真模塊進行設(shè)置，設(shè)置后就定義了分析環(huán)境，然后激活捕捉分析功能。設(shè)置足夠長的運動時間使模型能夠運行至少一個完整的周期，待運行完成后，從分析中調(diào)出分析數(shù)據(jù)并查看結(jié)果，結(jié)果沒有顯示存在異常情況。5.4實物模型制作因本設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜、緊湊，使用手工不易制作，故選用3D打印制作，然后裝配。實物效果如圖5.13所示。圖5.13實物效果圖

參考文獻[1]孫志禮，冷興聚，魏嚴剛.機械設(shè)計[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2000[2]陳敬全，孫柳燕.創(chuàng)新意識[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010[3]鄒慧君.機械運動方案設(shè)計手冊[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1994[4]李繼慶，李育錫.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006[5]李海萍.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2004[6]高澤遠，王金.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].沈陽：東北工學(xué)院出版社，1987[7]郝桐生.理論力學(xué)[M].3版.北京：華南理工大學(xué)，2003[8]隋明陽.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008[9]邵祥華，阮寶華.造型設(shè)計機械基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008[10]胡家秀.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].2版.北京：高等教育出版社，2005[11]高志.黃純穎.機械創(chuàng)新設(shè)計[M].北京：高等機械出版社，2010[12]李學(xué)志.計算機輔助設(shè)計與繪圖[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007[13]顏鴻森.姚燕安.王玉新等譯.機構(gòu)裝置的創(chuàng)造性設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社，2002[14]吳宗澤.機械設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出社，2008[15]鄭文緯，吳克堅.機械原理[M].北京：高等教育出版社，1997

結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計我做的是行星減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計，我成功的設(shè)計出了一款實用性的減速器。并通過軟件進行分析，也證實了其結(jié)構(gòu)合理性。也是對于個人能力的一個證實。這個減速器實現(xiàn)了35高速比以及20KW大功率傳遞并擁有20CM的小尺寸，能夠滿足多數(shù)工業(yè)機器人的需求、擁有高精度、高硬度、高效率、高適應(yīng)性、高適用性、低價格的優(yōu)點。其材料采用常見材料，易于獲取和購買，結(jié)構(gòu)也可采用常見的加工方式進行加工，可以做到低價，預(yù)期成本在5000元上下，可出售價在7500元上下。其結(jié)構(gòu)采用分解形式設(shè)計，方便更換已損壞的部件，降低了使用過程成本，能夠帶來更高的效益。

致謝本研究及學(xué)位論文是在我的指導(dǎo)老師的親切關(guān)懷和指導(dǎo)下完成的。我的指導(dǎo)老師嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深的激勵著我。我的指導(dǎo)老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此向我的指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在畢業(yè)之際，我的心情無法平靜，從開始進入校園到離開校園，有許多可敬的、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后，再次對關(guān)心、幫助我的同學(xué)和指導(dǎo)老師表示衷心的感謝！

論文的研究方法和手段有哪些

（1）調(diào)查法

調(diào)查法是科學(xué)研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對象現(xiàn)實狀況或歷史狀況的材料的方法。一般是通過書面或口頭回答問題的方式獲得大量數(shù)據(jù)，進而對調(diào)查中收集的大量數(shù)據(jù)進行分析、比較、總結(jié)歸納，為人們提供規(guī)律性的知識。

（一）典型例子

調(diào)查法中最典型的例子是問卷調(diào)查法。它是通過書面提問收集信息的一種方法，即調(diào)查人員編制調(diào)查項目表，分發(fā)或郵寄給相關(guān)人員，詢問答案，然后收集、整理、統(tǒng)計和研究。

（二）研究步驟

1.確定調(diào)查課題

確定題目時要注意選題是否具有研究的必要性和可能性，同時要注意選題切忌太大，也要避免無意義的重復(fù)勞動。

2.制定調(diào)查計劃

要明確調(diào)查課題、調(diào)查目的、調(diào)查對象、調(diào)查范圍、調(diào)查手段、調(diào)查步驟、時間安排。

3.收集材料

收集材料時要盡可能保持材料的客觀性，盡可能采取多種手段或途徑。

4.整理材料

將收集到的材料進行整理，以便后續(xù)總結(jié)歸納、形成結(jié)論。

5.總結(jié)研究

對整理完的材料進行分析、總結(jié)、歸納，得出一般性的結(jié)論。

（三）特點

調(diào)查法相對其他研究方法來說較為耗時耗力，但也有其優(yōu)勢，即獲得的一手資料信息真實具體，能夠?qū)ρ芯繉ο笥懈訙蚀_、清晰的認識。

（2）觀察法

觀察法是指人們有目的、有計劃地通過感官和輔助儀器，對處于自然狀態(tài)下的客觀事物進行系統(tǒng)考察，從而獲取經(jīng)驗事實的一種科學(xué)研究方法。

（一）典型例子

皮亞杰的兒童認知發(fā)展理論就是通過觀察法提煉總結(jié)出來的；兒童心理學(xué)創(chuàng)始人——普萊爾，也是在一次次地使用觀察法后，提出了兒童心理學(xué)領(lǐng)域中的諸多理論。

（二）研究步驟

1.明確觀察對象

在選擇和確定研究問題的基礎(chǔ)上確定觀察者與觀察對象。

2.制定觀察計劃

在觀察計劃中要規(guī)定明確的觀察目的、重點、范圍以及要搜集的材料。

3.做好觀察準備

觀察準備是否充分，往往影響觀察的成敗。

4.做好記錄

在觀察過程中要時時記錄，不放掉任何一個關(guān)鍵信息。

（三）特點

觀察法具有拓展人們的感性知識、啟發(fā)思想等優(yōu)點，但是由于其強調(diào)研究要在自然環(huán)境下進行，且不允許摻雜個人的偏見，確為實際操作帶來了一定困難。

（3）實驗法

實驗法是指經(jīng)過精心設(shè)計，在高度控制的條件下，通過操縱某些因素，從而發(fā)現(xiàn)變量間因果關(guān)系以驗證預(yù)定