25吨差动减速器设计文献综述

   燕  山  大  学   本科毕业设计（论文）文献综述                 课题名称：    25 吨差动减速器设计    学院（系）：     机 械 工 程 学 院       年级专业：     05 级机械电子工程     学生姓名：             指导教师：            完成日期：                     一、课题国内外现状  减速器是一种动力传送装置，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿 轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。常用的减速器大致可分为以下几种：     圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮传动的速度和功率范围很大、效率高，装配和维修方便，加工成本低。     蜗杆减速器。蜗杆传动传动比大、工作平稳；噪声较小、结构紧凑、在一定的条件下有自锁性、效率低。     三环减速器。三环减速器结合了传统的动轴传动减速器与定轴传动减速器的优点  ,是一种新型高效的传动装置。具有结构紧凑、重量轻、传动比大、承载力强、抗冲击性强的优点，但是三环减速器不适合于高速 ( >1500r/min) 单级变速，传动齿面精度不高 ,维修不方便。     行星齿轮减速器 。由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效地利用了功率分流和输入、输出的同轴性以及合理地采用了内啮合，行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，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。行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率，而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。它可以用作减速、增速和变 速传  动、运动的合成和分解，以及其它特殊的应用中，这些功用对于现代机械传  动的发展有着较重要的意义。  2.  行星齿轮传动是指：至少有一个齿轮，它同中心轮 (太阳轮 )相啮合；该轮在随自身几何轴线公转的同时，还绕自身的几何轴线自转。通过该轮和中心轮的运动复合，能把运动和动力从该齿轮机构的一基本构件传递到输出构件，得到新的转速和力矩，以便于向下一级机构或工作机传递，如图 1所示。行星齿轮传动按照齿轮形状大概可分为三种类型 :渐开线行星齿轮传动、摆线针轮行星传动和谐波齿轮传动。   图 1 行星齿轮传动（ 2K-HA型 ）  2.1 渐开线行星齿轮传动的特点是高速、大功率。如对机构作新的应用，也可以实现低速、大扭矩。还可以实现分流传动、低应力啮合、工作平衡、高可靠性、同轴传动、 维修方便、价格较低，缺点是体积比较大。  2.2 行星摆线针轮减速器 是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置 。 其 特点 有 ：高速比和高效率单级传动， 单级 就能达到 1： 87 的减速比，效率在 90以上。结构紧凑体积。运转平稳噪声低 ， 摆线针齿啮合齿数较多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理，使振动和嗓声限制在最小程度。使用可靠 、寿命长。 缺点是维修对技术 要求较高 ， 承载能力较齿轮的小、价格较高。  2.3 谐波减速 器。 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。  近十几年来 ,计算机技术、信息技术、自动化技术在机械制造中的广泛应用 ,改变了制造业的传统观念和生产组织方式。一些先进的齿轮生产企业已经采用精益生产、敏捷制造、智能制造等先进技术 ,形成了高精度、高效率的智能化齿轮生产线和计算机网络化管理。     我国的行星减速器产品在性能和质量方面与发达国家存在着较大差距，设计和制造工艺 都比较落后，还有一个原因是设计手段落后。发达国家在机械产品设计上早巳进入分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，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。实现三维设计，投产后改动很少，往往一次成功。而我们的设计手段仍处于以经验设计为主的二维设计阶段，所用的 CAD 软件也多是二维绘图软件，设计完成后，在投产中往往要进行很大的改动，使得产品开发周期长、性能质量低。    二、研究主要成果   本次设计对国内和国外已经存在的几种起重用行星减速 器进行了对比和分析，总结了各自的优缺点，并提出了新的设计方案如图 1。该方案的特点是可用两个小功率电机代替一个大功率电机，以得到多种变化速度，并且起动，换档电流较小；另一显著优点是当一电机出现故障时，另一电机仍然能正常工作，兼顾维修和施工。   本次设计采用双电机驱动，具有结构紧凑、减速比大、承载能力强、噪声低、通用性好等特点，工作平稳，能够实现多档速度，变速平稳完全能达到所要求的传动比及变速要求。能单电机独立运行，大大提高了起升机构的工作可靠性。  在设计过程中用计算机进行辅助设计，借助机械 CAD 软件进行 三维实体卷筒  主输入  从输入  建模，在计算机上进行运动学模拟仿真，分析和干涉检查，这样可以减少设计失误和工作量，缩短产品开发周期，实现信息共享。  三、发展趋势：       齿轮传动技术是机械工程技术的重要组成部分，在一定程度上标志着机械工程技术的水平，因此，齿轮被公为工业和工业化的象征。为了提高机械的承载能力和传动效率，减少外形尺寸质量及增大减速机传动比等 ，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：  高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高 4倍以上，体积小、重量 轻、噪声低、效率高、可靠性高。   积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。   型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。    由于生产力的不断发展，制造技术的不断进步，以及行星传动在设计上的不断完善，目前行星齿轮传动正向以下几个方向发展。   向高速大功率、高效率和低速大扭矩的方向发展。当今的渐开线行星齿轮传动机 构，不仅适用于高速大功率，而且向低速大扭矩的方向发展。   渐开线行星齿轮传动正向无级调速行星齿轮传动的方向发展。对于行星齿轮传动来说，要实现无级调速，就是要让行星齿轮中的三个基本构件都转动起来并传动功率。这样的机构，只要把原来一个自由度行星齿轮机构的输入变为无级调速的差动输入，就可以使输出的转速按无级变化，让其转速增减成为无级变化的量，此机构就成为无级变速器。  行星齿轮传动向复合式行星齿轮传动的方向发展。近年来，国内外将蜗杆传动、螺旋齿传动、圆锥齿轮传动等与行星齿轮传动结合起来，或组合使用，构成复合的行星 齿轮箱。  行星齿轮传动向少齿差行星齿轮传动的方向发展。少齿差行星齿轮传动是行星齿轮传动的一种形式，其中渐开线行星齿轮传动是主要形式之一，主要用于大传动比、小功率齿轮传动，其中渐开线少齿差行星齿轮传动其单级传动比可达 115。  行星齿轮传动向与其它学科相结合的方向发展。将机电控制与行星传动相结合，可以充分发挥各自的优势。将 PLC 控制与行星传动相结合，可以使行星传动具有更广泛的用途。  四、存在问题  目前， 行星齿轮传动在理论、实验、制造和使用等各方面都有很多值得研究的课题，许多理论还在发展中，许多方面还缺乏现成 的公式供选用，很多参数只能依靠经验计算出相似值。  我国差动减速器整体水平虽有了一些进步，但无论性能还是内在质量与国外产品相比尚有较大差距，差动无级变速减速器偏少，差动减速器效率和可靠性不够高，制造难度和安装要求都比较高，对箱体的加工精度要求也较高，形状也较为复杂，差动减速器的设计理念和设计方法也比较落后，有必要向信息化、模块化、标准化发展。  五、主要参考文献   1 过坚新 ,翁建生 . 双电机驱动起升机构的分析与评价 J. 江苏 建筑 , 2002,(S1). 2 吴春英 ,陈奕红 . 差动式无级变速减速器的 分析研究 J. 机械科学与技术 ,2002,(6). 3 王亚锋 ,贾争现 ,张淳 ,李存香 . 可控制起动行星齿轮减速装置传动方案的改进设计 J. 陕西科技大学学报 ,2003,(1). 4 丁霞云 ,张淳 . 可控制起动行星齿轮减速装置传动方案的分析 J. 陕西科技大学学报 ,2006,(01). 5 赵援朝 . 起升机构变速方式的探讨 J. 水利电力机械 , 2007, (10) 6 刘云 ,杨祖孝 ,王健 ,乔会琦 . 起重机新型起升机构的开发研究 J. 起重运输机械 ,2007,(12). 7 宋寅 . 起重机运行机构减速器选择中的几个问题 J.铁道货运 , 2003,(2) 8 刘海燕 ,. 浅论新型减速器在港口起重机上的应用 J. 港口科技动态 , 2004,(6). 9 饶振钢 . 行星齿轮变速箱的结构参数与传动比计算 J. 江苏机械制造与自动化 ,2001,(2). 10 梁晓峰 ,陈艳锋 .行星齿轮减速器建模与运动学仿真 J 机械 , 2008,(5). 11 罗会信 ,金光振 ,李伟 . 行星齿轮减速器对起升机构安全性能的影响J. 起重运输机械 ,2003,(1). 12 莫爱贵 .行 星减速器齿轮系均载及工艺分析 J.机床与液压 , 2002,(2).  13 王宝琳 . 行星齿轮减速器在港口装卸机械上的应用 .第九届全国内河船舶及航运技术学术交流会 C,2004-11-01. 14 尤瑞琳 .行星减速器行星架的改造设计 J.起重运输机械 ,2002,(07).  15 Kahraman A. Natural Modes of Planetary Gear Trans .Journal of Sound and Vibration. 1994, 173(1). 16 Masoud Z.N., Nayfeh A.H, Mook D.T., Cargo pendulation reduction of ship-mounted cranes. Nonlinear Dynamics. 2004,(35). 17 Masoud Z., Nayfeh A., Henry R., Mook D. Cargo pendulation reduction on ship-mounted cranes via boom-luff and slew angles actuation. Collection of Technical Papers Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. 2000,(1). 18 Zhang, Zhan. Differential planet gear reducer used in the unloading ship machine. Shanghai Hydraulic Machinery Factory. 1997. 19 Wang Shijie， Jianhua,L.V. Reliability optimum design of NWG-type oil-submerged planetary gear reducer. Key Engineering Materials  2005,(297 300).