自动洗衣机行星齿轮减速器的设计.doc

编号: 山东 大 学毕业论文(设计)题 目 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 指导教师学生姓名学 号专 业教学单位 （盖章）二O一O年 五 月 三 日目 录摘要11 绪论11.1 概述11.2行星齿轮传动原理12原始数据及系统组成框图22.1有关原始数据22.2系统组成框图23 减速器简介34 传动系统的方案设计44.1对传动方案的要求44.2拟定传动方案45 行星齿轮传动设计55.1 行星齿轮传动的传动比和效率计算55.2 行星轮传动的配齿65.3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算75.4 行星齿轮传动强度计算及校核95.5 行星齿轮传动的受力分析125.6行星齿轮传动的均载机构及浮动量146 行星轮架与输出轴间齿轮传动的设计146.1 轮材料及精度等级146.2 按齿面接触疲劳强度设计146.3 按齿根弯曲疲劳强度计算156.4 主要尺寸计算166.5验算齿轮的圆周速度167 行星轮系减速器齿轮输入输出轴的设计167.1减速器输入轴的设计167.2减速器输出轴的设计188 结束语21参考文献：22谢辞24自动洗衣机行星齿轮减速器的设计苏会摘 要：本课题是有关一种自动洗衣机减速离合器内部减速装置行星轮系减速器的设计。

在洗衣机中使用行星轮系减速器正是利用了星星齿轮传动：体积小、质量轻、结构紧凑、承载能力大、传动效率高、传动比较大、运动平稳、抗冲击和震动的能力较强、噪声低的特点行星轮减速器其实就是齿轮减速器的原理，它有一个轴线位置固定的齿轮叫太阳轮，在太阳轮边上有轴线变动的齿轮，既做自传又做公转的齿轮叫行星轮，行星轮有支持构件叫行星架，通过行星架将动力传到轴上，再传给其它齿轮它们由一组若干个齿轮组成一个轮系，只有一个原动件，这种周转轮系称为行星轮系关键词：行星轮系减速器；行星轮；太阳轮；行星架1 绪论1.1 概述行星轮系减速器较普通齿轮减速器具有体积小、重量轻、效率高及传递功率范围大等优点，逐渐获得广泛的应用同时它的缺点是：材料优质、结构复杂、制造精度要求较高、安装较困难些，设计计算也较一般减速器复杂但随着人们对行星传动技术进一步的深入低了解和掌握以及对国外行星传动技术的引进和消化吸收，从而使其传动结构和均载方式都不断完善，同时生产工艺水平也不断提高，完全可以制造出较好的行星齿轮传动减速器根据负载情况进行一般的齿轮强度、集合尺寸的设计计算，然后要进行传动比条件、同心条件、装配条件、相邻条件的设计计算，由于采用的是多个行星轮传动，还必须进行均载机构及浮动量的设计计算。

行星齿轮传动根据基本够件的组成情况可分为：2K—H、3K、及K—H—V三种若按各对齿轮的啮合方式，又可分为：NGW型、NN型、WW型、WGW型、NGWN型和N型等我所设计的行星齿轮是2K—H行星传动NGW型1.2行星齿轮传动原理行星齿轮传动装置由输入轴、行星轮及销轴式输出机构组成行星轮中的输入轴1外围设有偏心套2、转臂轴承3、星齿4、针齿5和固定的内齿圈7；输出机构包括带销盘8即将输出轴9及销轴和销孔，销轴由针齿5的圆柱滚子代替，其圆柱滚子的一端插入销轴孔内，即将输出机构中的销轴与针齿合而为一，增大了容纳转臂轴承的空间，若销轴的另一端与均载环6相配合，则可增加其强度当输入轴旋转时其上的偏心套带动转臂轴承旋转，使转臂轴承外圈上空套的星齿和针齿做偏心运动和错齿运动，这时针齿既做高速公转，又做低速自转的行星运动针齿的自转通过其圆柱滚子的另一端作为销轴，与输出轴销盘上的销孔始终相互接触而转动，将针齿的行星运动变成输出轴的低速、定轴转动，以实现减速行星齿轮传动是两个圆的啮合，且同时参与啮合的齿数较多，理论上为1/2，均衡各啮合齿对的受力，减小动载及承受冲击载荷；同时各受力接触点处，通过活齿的弹性变形还可以扩大接触面积，降低接触压力而提高承载能力。

行星齿轮传动的结构简单、紧凑，零部件加工工艺性较好，与其它活齿传动相比有两个很重要的优点：一是这种传动采用的齿形最简单，采用标准的圆柱，基本实现了受载零件全部做纯滚动此外，各主要受力处又多为凹凸接触，不仅具有较高的接触强度而且容易形成油膜，有利于润滑，因此传动效率高；二是针齿与输出机构合而为一，使得容纳转臂轴承的空间增大，可以选择较大的、具有较高承载能力的转臂轴承，使转臂轴承不再是传动中的的薄弱环节，同时，销轴的分布圆直径也增大，进而加大销轴的直径，使其强大增大因此，行星齿轮传动可有效解决转臂轴承寿命较短、销轴强度不够的难题，具有巨大的优势和发展潜力2原始数据及系统组成框图2.1有关原始数据课题: 一种自动洗衣机行星轮系减速器的设计原始数据及工作条件：使用地点：自动洗衣机减速离合器内部减速装置；传动比：i=5.2输入转速:n=2600r/min输入功率：P=150w行星轮个数：=3内齿圈齿数：=632.2系统组成框图自动洗衣机的工作原理：见图1洗涤：A制动，B放开，运动经电机、带传动、中心齿轮、行星轮、行星架、波轮脱水：A放开，B制动，运动经电机、带传动、内齿圈（脱水桶）、中心齿轮、行星架、波轮与行星架等速旋转。

图1 洗衣机工作原理图图2减速器系统组成框图3 减速器简介减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构减速器降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩降速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等1）蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高2）谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差输入转速不能太高3）行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大图示为一种行星齿轮传动的原理图：图3 减速器齿轮传动结构图4 传动系统的方案设计传动方案的分析与拟定4.1对传动方案的要求 合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，还要满足工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求。

4.2拟定传动方案任何一个方案，要满足上述所有要求是十分困难的，要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求例如图4所示为作者拟定的传动方案，适于在恶劣环境下长期连续工作图4 周转轮系a-中心轮，b-内齿圈，g-行星轮，H-行星架5行星齿轮传动设计5.1 行星齿轮传动的传动比和效率计算行星齿轮传动比符号及角标含义为： 1-固定件，2-主动件，3-从动件1.齿轮b固定时（图1-1），2K-H（NGW）型传动的传动比为可得传出速度： 2.行星齿轮传动的效率计算：为a-g啮合的损失系数，为b-g啮合的损失系数，为轴承的损失系数，为总的损失系数，一般取按，，可得：5.2 行星轮传动的配齿1.传动比的要求—传动比条件即可得 所以中心轮a和内齿轮b的齿数满足给定传动比的要求2.保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合——同轴条件为保证行星轮与两个中心轮同时正确啮合，要求外啮合齿轮a-g的中心距等于内啮合齿轮b-g的中心距，即称为同轴条件对于非变位或高度位传动，有得 3.保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间——装配条件相邻两个行星轮所夹的中心角中心轮a相应转过角，角必须等于中心轮a转过个（整数）齿所对的中心角，即式中为中心轮a转过一个齿所对的中心角。

将和代入上式，有经整理后满足两中心轮的齿数和应为行星齿轮数目的整数倍的装配条件4.保证两行星齿轮的齿顶不相碰——邻接条件在行星齿轮传动中，为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰，相邻两行星轮的中心距应大于两轮齿顶圆半径之和可得满足邻接条件5.3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算按齿根弯曲强度初算齿轮模数m齿轮模数m的初算公式为式中 —算术系数，对于直齿轮传动；—啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，；—使用系数，由《参考文献二》表6-7查得；—综合系数，由《参考文献二》表6-5查得；—计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，由《参考文献二》公式6-5得；—小齿轮齿形系数，由图6-22可得；—齿轮副中小齿轮齿数，；—试验齿轮弯曲疲劳极限，按由《参考文献二》图6-26至6-30选取，所以取m=0.91）分度圆直径2）齿顶圆直径齿顶高：外啮合内啮合3）齿根圆直径齿根高4）齿宽由《参考文献三》表8-19选取5）中心距对于不变位或高变位的啮合传动，因其节圆与分度圆相重合，则啮合齿轮副的中心距为：1.a-g为外啮合齿轮副2.b-g为内啮合齿轮副表1 齿轮数据表中心轮a行星轮g内齿圈b模数0.90.90.9齿数152463分度圆直径13.521.656.7齿顶圆直径15.323.454.9齿根圆直径11.2519.3558.95齿宽高18.518.58.5中心距5.4 行星齿轮传动强度计算及校核1.行星齿轮弯曲强度计算及校核（1）选择齿轮材料及精度等级中心轮a选用45钢正火，硬度为162-217HBS,选8级精度，要求齿面粗糙度。

行星轮a、内齿圈b选用聚甲醛（一般机械结构零件，硬度大，强度、刚度、韧性等性能突出，吸水性小，尺寸稳定，可用作齿轮、凸轮、轴承材料）选8级精度，要求齿面粗糙度2）转矩（3）按齿根弯曲强度校核由《参考文献三》式8-24得出 如则校核合格4）齿形系数由《参考文献三》表8-12得，，；（5）应力修正系数由《参考文献三》表8-13得，，；（6）许用弯曲应力由《参考文献三》图8-24得，；由表8-9得；由图8-25得；由《参考文献三》式8-14可得齿根弯曲疲劳强度校核合格2.齿轮齿面强度的计算及校核（1）齿面接触应力（2）许用接触应力为许用接触应力可按下式计算，即（3）强度条件校核齿面接触应力的强度条件：大小齿轮的计算接触应力中的较大值均应不大于其相应的许用接触应力，即，或者校核齿轮的安全系数：大小齿轮接触安全系数值应分别大于其对应的最小安全系数，即查《参考文献二》表6-11得 ，所以3.有关系数和接触疲劳强度（1）使用系数查《参考文献二》表6-7选取（2）动载荷系数对于接触情况良好的齿轮副可选取（3）齿向载荷分布系数对于接触情况良好的齿轮副可取（4）齿间载荷分布系数、由《参考文献二》表6-9查得,（5）行星轮间载荷分布不均匀系数由《参考文献二》式7-13得由《参考文献二》图7-19得=1.5所以同上（6）节点区域系数由《参考文献二》图6-9查得（7）弹性系数由《参考文献二》图6-10查得（8）。