周鹏2K-H行星齿轮减速器(传动系统设计)

1、四川大学锦江学院毕业论文（设计） 毕业论文（设计）题 目 2K-H行星齿轮减速器传动系统设计 系 部 机械系 专 业 机械设计制造及自动化 年级 08数控2班 学生姓名 周鹏 学 号 070663001 指导教师 牟柳晨 74 2K-H行星齿轮减速器（传动系统设计） 【摘 要】 行星齿轮变速器，是用行星齿轮机构实现变速的装置。它通常装在液力变扭器的后面，共同组成液力自动变速器。 行星齿轮机构，有点好像太阳系。它的中央是太阳轮，太阳轮的周围有几个围绕它旋转的行星轮，行星轮之间，有一个共用的行星架。行星轮的外面，有一个大齿圈。行星齿轮变速器，属于一种齿轮箱，它是由行星齿圈、太阳轮、行星轮（又称卫星

2、轮）和齿轮轮轴组成，根据齿圈、太阳轮和行星轮的运动关系，可以实现输入轴与输出轴脱离刚性传动关系、输入轴与输出轴同向或反向传动和输。本文通过对2K-H型变速器的传动结构、传动原理及行星齿轮传动的设计来计算一个2K-H型变速器。2K-H型具有构件数量少，传动功率和传动比变化范大，设计容易等优点，因此应用最广泛。论文首先介绍了行星变速器的定义，用途及功能。并对国内外行星变速器的发展现状和发展前景作了分析。通过设计和计算，完成对变速器相关结构的零件设计，整体设计，初步确定了行星变速器结构的总体设计。【关键词】 行星齿轮传动 行星齿轮传动结构 行星齿轮变速器【Abstract】Planetary gea

3、r transmission，is the use of planetary gear mechanism of variable-speed device。It is usually mounted on the back of the torque converter, consisting of a hydraulic automatic transmission. Planetary gear mechanism, a bit like the solar system. It is the center of the sun wheel, a sun wheel around sev

4、eral of its planets wheel, planet wheel, there is a shared the planet carrier. Planet wheel on the outside, there is a large gear ring. Planetary gear transmission, which belongs to a gear box, which is composed of a planetary ring gear, a sun wheel, a planetary wheel ( also known as satellite wheel

5、 and gear wheel shaft ), according to the ring gear, the sun wheel and planetary wheel motor, can achieve the input shaft and the output shaft from the rigid transmission relations, the input shaft and the output shaft the same direction or in the reverse transmission and transmission.This article t

6、hrough to the 2K-H transmission, the transmission structure and transmission principle of planetary gear transmission design to calculate a2K-H type speed 2K-H行星. 2K-H has few members, transmission power and transmission ratio range, design is easy, therefore the most widely used. The paper firstly

7、introduces the definition of planet transmission, use and function. To domestic and international planetary transmission development present situation and the prospect of development is analyzed. Through the design and calculation of transmission, associated structural parts design, overall design,

8、preliminary and affirmatory planetary transmission structure overall design.【Key words】Planetary gear transmission， Planetary gear transmission structure ， Planetary gear transmission1 2k-h型变速器概述11.1 行星齿轮变速器的定义11.2行星齿轮变速器的特点31.3 2K-H变速器的设计目的和工作原理91.4 行星齿轮变速器的设计目的121.5 2K-H减速器的工作原理142 2K-H行星齿轮减速器设计概要

9、182.1 2K-H行星齿轮减速器概述182.2 2K-K行星齿轮减速器主要参数的确定182.3 2K-H行星齿轮减速器强度计算242.4 2K-H行星齿轮减速器结构设计263 2K-H行星齿轮减速器优化设计293.1 2K-H行星齿轮减速器优化设计原理293.2 优化数学模型313.3 配齿计算353.4 2K-H行星齿轮优化设计程序结构364行星齿轮的传动374.1 行星齿轮传动简介374.2 行星齿轮传动的特点394.3行星齿轮传动的结构形式405 2K-H行星齿轮减速器传动设计425.1 设计要点425.2 行星齿轮减速器传动的传动比计算445.3 2K-H行星齿轮减速器的传动效率计算

10、535.4 行星轮支架上的作用力555.5 减速器传动类型选择及折其原因576 2K-H行星齿轮减速器传动系统的设计576.1 传动系统的方案拟定576.2 传动比和效率的计算586.3行星齿轮传动的配齿计算596.4行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算616.5行星齿轮传动强度计算及校核636.6行星齿轮传动的受力分析676.7行星齿轮传动的均载机构及浮动量696.8轮间载荷分布均匀的措施696.9轮材料及精度等级和齿面接触疲劳强度设计716.10 主要尺寸及圆周速度计算727 结论72参考文献73致谢74 1通常情况，应用最多的是内齿圈3固定、太阳轮1主动、行星架从动的传动装置。当太阳轮1

11、从动、行星架H主动时，则为行星增速传动。而当太阳轮、行星架、内齿圈均不固定时，便可得到行星差动传动。1 2k-h型变速器概述1.1 行星齿轮变速器的定义行星齿轮变速器，是用行星齿轮机构实现变速的变速器。它通常装在液力变扭器的后面，共同组成液力自动变速器。 行星齿轮机构，就像好像太阳系。它的中央是太阳轮，太阳轮的周围有几个围绕它旋转的行星轮，行星轮之间，有一个共用的行星架。行星轮的外面，有一个大齿圈。1. 太阳轮 2. 行星轮 3. 内齿圈图1-1 2K-H型行星齿轮传动简图 上图为一种广泛应用的2K-H型行齿轮传动简图，从结构上看其由四个构件组成的：在动轴线上做行星运动的齿轮称是行星轮，用数字

12、2表示，行星轮一般都在2-6个；其它两个齿轮构件的轴线和主轴线重合，称为中心轮，通常用K表示，其中外齿中心轮通常称作太阳轮，如图用数字1表示，内齿轮通常称为内齿圈，如图用数字3表示；支承行星轮的动轴线构件称作行星架，用H表示。其齿轮三维结构图如图1-2图1-3、中心轮浮动的单级行星齿轮减速器图1-2 2K-H型行星齿轮三维简图1.2行星齿轮变速器的特点 齿轮轴线可动的传动称为行星齿轮传动。与普通齿轮减速器相比，行星齿轮减速器的特点是，当传动比和输出轴上的转矩相同时，结构较为紧凑。常见的行星齿轮减速器为2K-H型，可以正反两向运转，一般情况下的使用条件为：( 1 ） 高速轴最高转速成1500r/

13、min ( 2 ） 齿轮圆周速度成15m/s ( 3 ） 工作环境温度为一40 45 在保证工作转速和输出功率的条件下，确定了所需的减速器传动比及电机（或其他驱动器）的实际输入功率Ps后，可选择减速器。行星轮（称卫星轮）和齿轮轮轴组成的，根据齿圈、太阳轮和行星轮的运动关系，可以实现输入轴与输出轴脱离刚性传动关系、输入轴与输出轴同向或反向传动和输。2K-H型具有构件数量少，传动功率和传动比变化范围大，设计容易等优点，因此应用最广泛。还有以下优点：体积小、重量轻、结构比较紧凑，只有一般齿轮传动体积、重量地1/21/3，承载能力高、传递功率范围及传动比范围大。由于行星齿轮传动是一种共轴线的传动装置，

14、即具有同轴线传动的特点，在结构上采用了对称的分流传动结构，即用几个完全相同的行星轮均匀的分布在中心轮的周围来共同分担载荷，从而使每个齿轮所受的负荷变小，相应齿轮模数就可以较小，也合理的应用了内啮合，充分利用了内啮合承载能力高和内齿轮的空间容量，从而缩小了径、轴向尺寸，使结构很紧凑，而承载能力又高。传动效率高，由于行星齿轮传动结构地对称性，即它具有数个匀称分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于达到提高传动效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达0.970.99。 传动比较大，可以实现运动的合成与分解，只要合理选择行星齿轮传动的类型和配

15、齿方案，就可以用少数几个齿轮来获得很大的传动比。在只作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。这里指出，行星齿轮传动在其传动比很大的时侯，依然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。而且，它还可以实现运动的合成与分解以及实现各种变速的复杂运动。运动平稳、抗冲击和振动的能力比较强，因为采用了多个结构相同的行星轮，均匀地分布在中心轮周围，使行星轮与转臂的性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，所以行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力很强，工作起来比较可靠。综上所述：行星齿轮传动具有质量小、体积小、传动比大及效率高等优点。因此，行星齿轮传动已经广泛的应用于工程机械、矿山机械、冶

16、金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。行星传动不仅适用于高转速、大功率，而且在低速大转矩的传动装置上也已获得了应用。它几乎可以适用到一切功率和转速范围，所以目前行星齿轮传动技术已经成为世界各个国家机械传动发展的很重要的一部分。 表1-1行星齿轮减速器箱和普通定轴减速器箱的比较 比较项目 行星齿轮减速箱 普通定轴减速器箱 重量（N） 34020 68040 高度（m） 1.30 1.80 长度（m） 1.29 1.42 宽度（m） 1.34 2.36 体积（） 2.29 6.08 齿宽（m） 0.18 0.40 损失功率（

17、ps） 110 130 圆周速度（m/S） 42.7 99.41.3 2K-H型变速器的发展和现状变速器广泛应用于各个行业，特别是在汽车行业应用的最为广泛，对其要求也是很高。2K-H行星变速器利用行星齿轮传动在国内和国外得到了很大的发展。在汽车应用上,广泛的采用活塞式内燃发动机。因为发动机地扭矩变化范围比较较小,不能适应汽车在各种条件下阻力变化地要求,并且在复件下要求汽车的牵引力和车速能在很大的范围内变化,所以在汽车传动系中,采用了可以改变转速比和扭矩的装置,即变速器。车辆传动系要实现减速增扭,变速(无级或有级) ,倒向行驶,中断传动,车轮差速等功能,变速器是其中重要的部件。本文主要对2K-H

18、变速器中2K-H行星减速器的设计，下面我们来看看2K-H型行星减速器的现状和发展。 2K-H型行星齿轮减速器与普通圆柱齿轮相比，尺寸小重量轻，但是制造精度要求较高，结构较复杂，在要求结构紧凑的动力传动中应用广泛。 减速器行业涉及地产品类别涵盖了各类齿轮减速器、行星齿轮减速器和蜗杆减速器，同样还包括了各种专用的传动装置，如减速装置、调速装置、和包括柔性传动装置在内的各种复合传动装置等。减速器服务领涵盖了冶金、机械、采煤、建材、船舶、水电、工程机械及石油化工等行业。重型和通用减速器行业的制造厂家也以不同形式并存，如外资企业、中外合资企业、国有企业、股份制企业和私营企业，规模根据公司的生产能力的大小

19、不同而变化，有的年产值数亿元以上，而有的小到数百万元。具有良好生活条件、产品质量控制体系健全的企业有100余个，2005年全行业销售额约为200亿元，但据资料显示外资企业的销售额约占四分之一，说明国外在减速器各个方面的发展还是比国内先进些。查阅史料记载，我国是发明齿轮传动和应用齿轮传动最早的国家，远在西汉时代已经开始制作应用了铸铜齿轮，在东汉时代（约公元78年139年）张衡已开始应用比较复杂的齿轮系。特别是在行星齿轮传动方面，我国在南北朝时期时（公元429500年），我国著名的伟大科学家祖冲之发明创造了有行星齿轮的差动式的指南针。这种由圆锥齿轮构成的差动行星齿轮传动能保证“圆转不穷，而司方如一

20、”，因而，我国行星齿轮传动在应用方面比欧洲各个国家早一千三百多年。但是从资料上显示的销售业绩上来看，我国在减速器的发展和技术要求等领域还不如国外强。国内减速器行业的重点骨干企业产品品种、规格和参数覆盖得范围在近几年都在不断的扩展，产品质量达到了甚至有些产品已经超过国外先进工业国家同类产品，完全有能力可承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区。.国内减速器的现状：国内的减速器大多数都以齿轮传动、蜗杆传动为主，但是还普遍存在着功率与重量比很小，或者传动比很大但机械效率很低的问题。此外，材料品质和工艺水平还存在着很多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命短

21、。国内使用的大型减速器（500kw以上），大多都是从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但是其传动理论有限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质等方面还没有突破，因此，没有从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，可实现较大的传动比，传递载荷地能力也很大。它的大小和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构很简单，效率且很高。由于该减速器的三轴

22、平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。并且其输入轴与输出轴并不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。北京理工大学成功研制的内平动齿轮减速器不仅具有三环减速器的优点外，还有着很大的功率/重量（或体积）比值，以及输入轴和输出轴在同一轴线上的优点，处于国内领先地位。国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些研究工作，发表过一些研究论文，在利用摆线齿轮作平动减速器开展了一些工作。二、平动齿轮减速器工作原理简介,平动齿轮减速器是指一对齿轮传动中，一个齿轮在平动发生器的驱动下作平面平行运动，通过齿廓间的啮合，驱动另一个齿轮作定轴减速转动，实现减速传动的作用。平动发生器可采用平行四边形机

23、构，或正弦机构或十字滑块机构。本成果采用平行四边形机构作为平动发生器。平动发生器可以是虚拟的采用平行四边形机构，也可以是实体的采用平行四边形机构。有实用价值的平动齿轮机构为内啮合齿轮机构，因此又可以分为内齿轮作平动运动和外齿轮作平动运动两种情况。外平动齿轮减速机构，其内齿轮作平动运动，驱动外齿轮并作减速转动输出。该机构亦称三环（齿轮）减速器。由于内齿轮作平动，两曲柄中心设置在内齿轮的齿圈外部，故其尺寸不紧凑，不能解决体积很大的问题。内平动齿轮减速器，它的外齿轮作平动运动，驱动内齿轮作减速转动的输出。因为外齿轮做的平动，两曲柄中心能设置在外齿轮的齿圈内部，很大程度的减少了机构整体尺寸。由于内平动

24、齿轮机构传动效率高、体积小、输入输出同轴线，故由有着广泛的应用前景。 国外减速器现状：齿轮减速器在各行各业中十分广泛的应用着，是一种不可以缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或传动比大而机械效率很低的问题。国外的减速器，其中以德国、丹麦和日本的处于世界领先地位，特别是在材料和制造工艺方面占据很大的优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动的形式仍然以定轴齿轮传动为主，体积和重量过大的问题，也未解决好。据资料显示，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，其性能和效率都达到了很高的技术要求，都为目前先进的齿轮减速器。目前减速

25、器发展方向都向着大功率、大传动比、小体积、低重量、高机械效率和使用寿命长的方向发展。所以，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还应在传动原理和传动结构上深入探讨、研究、和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果并不是很明显。但在医疗器械、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，据有关报道，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围以内，但其只是发动机，如果能成功研制纳米级的减速器做辅助，那其发展前景肯定很大。 减速器的制造方面，国内现在生产厂家的数目众多，如对

26、各种类型的圆柱齿轮和圆锥圆柱齿轮或者齿轮蜗杆减速器系列产品，国内主要得生产制造厂家有南京高精齿轮股份有限公司、宁波东力传动设备有限公司、河北桥星减速机制造有限公司、江苏泰星减速器有限公司、江苏金象减速机有限公司、山西平遥减速机厂等。对象蜗杆减速器，目前国内主要生产圆弧圆柱蜗杆减速器、锥面包络圆柱蜗杆减速器、平面二次包络环面蜗杆减速器等多种类型，主要生产厂家有江苏金象减速机有限公司、首钢机械制造公司、杭州减机厂、杭州万杰减速剂有限公司、上海玉隆减速机有限公司、天津万新减速机厂、上海浦江减速机有限公司等，对各种通用行星齿轮减速器、包括标准的NGW系列行星齿轮减速器，也包括各类回转行星减速器及封闭式

27、行星齿轮检录其等，主要生产厂家有荆州巨鲸动机械有限公司、泰兴减速机总厂有限公司、洛阳中重齿轮箱有限公司、西安重型机械研究所、石家庄科一重工有限公司、内蒙兴华机械厂等。本文主要研究的是行星齿轮减速器的传动，随着行星传动技术的迅速发展，目前，高速渐开线行星齿轮传动装置所传递的功率已达到2000KW，输出转矩已达到4500KNm。从有关资料上分析显示，行星齿轮传动的发展方向会朝着几个方向发展：1）标准化、多品种。目前世界上已经有50多个渐开线行星齿轮传动系列的设计；并且还演化出多种型式的行星减速器、差速器和行星变速器等产品。2）硬齿面、高精度。行星齿轮传动机构在高速传动过程中，高精度不不仅对工程完成

28、效率又提高，且能增加齿轮的寿命。如在高速汽轮应用中已经得到广泛的认可，其传动功率也变得越来越大。3）高转速、大功率。行星齿轮传动机构在高速传动中，如在高速汽轮中已获得日益广泛的应用，其传动功率也越来越大。4）大规格、大转矩。行星齿轮中低速、重载的传动中，传递大转矩的大规格的行星齿轮传动已经有了较大的发展。1.3 2K-H变速器的设计目的和工作原理行星齿轮变速器是由行星齿轮和换挡执行机构（离合器、制动器和单向离合器）等组成。不同车型的自动变速器及其齿轮变速器各部分的结构类型、布置形式、数量往往是不同的，但是其基本原理是相同的。图2-1 自动变速器结构简图如图2-2所示行星齿轮结构由太阳轮、行星轮

29、、行星架及齿圈组成。图2-2 行星齿轮的组成1-行星架 2-齿圈 3-太阳轮 4-行星轮根据力的平衡原理和能量守恒定律，可推导行星齿轮的运动方程： n1+an2-（1+a）n3=0 式中：n1、n2、n3分别为太阳轮、齿圈、行星架的转速； a为齿圈与太阳轮的齿数比（Z2/Z4）。 从上诉运动方程中可以看出，将太阳轮、齿圈和行星架这三个构件中的某一个构件固定及使其转速为0，另一个连接输入轴，还有一个连接输出轴，可获得6种不同的传动方式，加上任意两构件连锁（直接传动）和任何构件都不加限制（自由空转），单排行星齿轮就有8种传动方案可以选择。 1.前进挡减速传动 当齿圈制动，太阳轮输入，行星架输出。由

30、于n2=0，这时输入输出的传动比为： i3-3=n1/n3=1+a=1+Z2/Z1 这是一种传动比大于2的减速传动。 （2）当太阳轮制动，齿圈输入，行星架输出。由于n3=0，这时的输入输出传动比为： i2-3=n2/n3=1+1/a=1+Z1/Z2 这是一种传动比大于1但小于2的减速传动。2.前进挡超速传动 （1）当齿圈制动，行星架输入，太阳轮输出。由于n2=0，这时的输入输出传动比为：i3-1=n3/n1=1/(1+a)=Z1/(Z1+Z2) 这是一种传动比小于0.5的超速传动。 （2）太阳轮制动，行星架输入，齿圈输出。由于n1=0，这时的输入输出传动比为： i3-2=n3/n2=1/(1+

31、a)=Z2/(Z1+Z2) 这是一种传动比大于0.5，小于1的超速传动。3.倒档传动 （1）当行星架制动，太阳轮输入时，此时齿圈输出。由于n3=0，所以这时的输入输出的传动比为： i1-2=n1/n2=-a=-Z2/Z1 这种传动方式使内齿圈与太阳轮传动的方向相反，是一种传动比大于1地倒档减速传动。 （2）当行星架制动，齿圈输入时，此时太阳轮输出。由于n3=0，所以这时的输入输出的传动比为： i2-1=n2/n1=-1/a=-Z1/Z2 是一种传动比小于1的倒档升速的传动。4.直接档传动 直接传动时太阳轮、行星架、齿圈中的任意两个锁定在一起了，此时各个齿轮之间都不会有相对转动，整个行星轮系将整

32、体转动，所以，这时的传动是一个传动比为1的直接挡传动。 5.空档 当太阳轮、行星架、齿圈都不制动，且也无任何两个互相锁定时，这时，太阳轮、齿圈、行星架可自由的转动。输入轴转动时，输出轴可以不随其转动，此时行星齿轮并不传递动力，实现了空档传动。 上诉5种行星齿轮实现的不同传动比，实现了不同档位的控制，充分说明了行星变速器结构的作用。1.4 行星齿轮变速器的设计目的变速器是指发动机的转速一定的情况下，能输出不同的转速，并可以控制其转向。且能控制在低转速时输出很大的扭矩，在高转速时会有很好的的传动效率，但扭矩较低。因此机器在启动的时候，要在低转速启动，待机械运行起来后再切换为高转速，以保持效率在理想

33、范围内。变速器分为有级变速器和无极变速器。有极变速器是指在转速在一定范围内，能够实现若干固定的、不连续转速的变动。其工作可靠，传动比比较准确，采用多轴传动时变速范围很大；但是其缺点为不能在运转中变速，不宜选择最适合的转速值，有极变速器或称有极变速箱，应用广泛。其中，定轴变速器多采用齿轮或带轮进行变速，全部传动轴都是绕本身固定的轴线旋转。行星变速器多采用齿轮进行变速，有些传动轴是绕某一固定轴线在空间旋转，可将行星排中的太阳轮、内齿轮个行星架的任意元件作为输入件和输出件，就可以实现很多种不同的变速传动装置。无极变速器是指：机械无级变速器是指在转速输入一定的情况下来实现输出转速在一定范围内连续变化的

34、运动和动力传动装置，由变速传动机构、调速机构和加压装置或者输出机构组成。无极变速器转速不较稳定、具有恒功率、传动效率高、滑动率很小的特点，能够更好的适应不同种类的工况要求和产品及时变换的需要，其容易实现整个系统的自动化、机械化，而且其结构很简单，易于生产与操作，且维修方便、价格也很便宜。广泛用于纺织、轻工、冶金、石油、等领域。但是由于机械无极变速器绝大多数是依靠摩擦传动动力，故承受过载和冲击力差，且不能满足严格的传动要求。总的来说变速器的作用有以下几点一：实现动力的传递；二：改变动力传递方向，实现倒挡。三：利用大小不同的齿轮改变扭矩. 2K-H包括单级、两级、三级、减速的十二个系列和八个派生系

35、列的渐开线圆柱齿轮行星系列。行星减速机是一种用途很广泛的工业产品，它的性能可与其它军品级减速机产品相媲美，而它的价格却和工业产品相差不大，适用于齿轮圆周速度小于12m/s，输入转速不大于1500r/min，工作时环境温度为-4045地传动机械。主要用在塔式起重机的回转机构，又可以作为配套部件用于起重、挖掘、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药、食品环保、建筑等行业。本系列产品是个量大面广的产品，该减速器体积小、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。最大输入功率可达到104kW。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、

36、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。性能特点： 2K-H型齿轮减速机主要组成有太阳轮、行星轮、内齿圈、行星架。行星减速器具有：体积小、工作平稳、重量轻、效率高及噪声小等特点。且在相同得情况下，比普通渐开线圆柱齿轮减速机重量轻1/2以上，体积小1/21/3;且传动效率高，单级行星齿轮减速器达9798；两级达9496；三级9194。传动功率范围大：可以从1KW至1300KW之间变动，甚至可以达到更大。行星减速机素来以承载扭矩大，速比大，启动允许冲击载荷大等优点，输出功率跟级数一般很多，从0.75-

37、200KW都可以选择，但是具体功率要选择具体的行星减速机机座号，如果小功率放在大减速机上是不行的，小减速机用大功率电机配也是不行的，行星减速机一般有分一级，二级，三级，当然可以在串级一个行星，那一起算起来就有6级了。且其传动范围很大：当i=2.82000 适应性强且耐用。齿轮、齿轴等主要零件采用优质低碳合金钢。采用渗碳、淬火磨齿等制造工艺制造。承载功率大，可由0-1300KW，并且功率越大，优点越突出,装配型式多样;采用硬齿面技术，使用寿命长，使用性广。减速机的作用主要有：1）降速的同时提高了输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘以减速比，但要注意不能超出减速机的额定扭矩。 2）减速的同时也降低了

38、负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。行星减速器的传动方式不同于一般传统齿轮的运动方式，其传统齿轮仅仅靠大小齿轮间接触面驱动，所有负荷集中于该接触点，很容易产生齿轮之间的磨擦与断裂，在高速比中更需要有更多段齿轮相互连结，除占用大量空间外，同时产生更多之磨擦损耗，其每一段减速齿轮之间隙成倍数累计，故其效率相形变低。 行星式齿轮减速机於驱动时，太阳齿、行星齿及内环齿间有六个接触面均匀承受负载，并依附著内齿轨迹呈360度均布冲击负荷，这样可以降低齿轮之磨擦更使得齿轮无断裂。行星齿轮采取的是浮游式运动，其间隙相当的密极，所以其高效率最高可达到百分之97。2K-H型行星变速器其应用领域面很广，其传动比与

39、传动效率的分配很合理，因此，在各个领域发展都很好。1.5 2K-H减速器的工作原理2K-H型行星减速器主要是由行星轮、太阳轮、行星架和内齿圈构成，原理是行星轮围绕太阳轮转动来降低齿轮转速，而增大转矩，从而达到减速的目的。 所谓行星齿轮传动即：当齿轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线位置是不固定的，而是绕着其他的齿轮的几何轴线做旋转运动，即在这个轮系中，最少都有一个做行星运动的齿轮。行星减速器因为结构的原因，单极减速最小为3，最大一般不超过10，常见的减速比为3、4、5、6、8、10，减速器级数一般不超过3级，但有部分大减速比定制的减速器有4级减速。 图2-3 行星齿轮结构图如图2-3表示了简单

40、的行星齿轮传动机构，位于行星齿轮机构中心的是太阳轮，太阳轮和行星轮常啮合，两个外齿轮啮合，旋转方向相反。就像太阳位于太阳系的中心一般。行星轮不仅可以绕行星架架旋转外，在有些特殊工况下，还会在行星架的带动下，围绕太阳轮的中心轴旋转，就像地球自转和公转一般，如果出现这种情况，就被称作行星齿轮机构作用的传动方式。在整个行星齿轮机构中，如果行星轮的自转存在，而行星架则固定不随转动，此时这种方式就称作定轴传动。齿圈是内齿轮，其和行星轮啮合，是内齿和外齿轮的啮合类型，两者间旋转方向是相同的。行星齿轮的数量于减速器器的设计负荷有着很大的关系，通常会有三个或四个，个数越多承担的负荷也就越大。简单的行星齿轮机构

41、通常称为三构件机构，三个构件分别是指太阳轮、行星架和齿圈。如果这三构件要确定相互间地运动关系，通常情况下首先需要固定其中的一个构件，然后确定哪个是主动件，并且确定主动件的转速和旋转方向，结构被动件的转速和旋转方向也就确定了。行星齿轮的传动可以分一下三种类型来进行讨论：图2-4 齿圈固定 太阳轮驱动 行星架被动1. 当齿圈固定时，太阳轮就为主动件其方向为顺时针转动如图2-4，此时行星架为被动件。当太阳轮旋转方向为顺时针时，太阳轮轮齿必然会给行星轮齿一个推力，则行星轮的转动方向为逆时针，但由于齿圈固定，因此齿圈轮齿也会给行星轮齿一个相反的作用力,行星轮在两个方向相同且不在同一直线的合力的作用下一定

42、会绕太阳轮顺时针旋转，结果行星轮不仅存在逆时针自转，并且在行星架的带动下，绕太阳轮中心轴线顺时针转动。在这样的状态下，就出现了行星齿轮机构作用的传动方式，并且被动件行星架的旋转方向和主动件的旋转方向相同。在这里，太阳轮作为主动件而且是小齿轮，行星架作为被动件没有具体齿数的传动关系，所以定义行星架的当量齿数等于太阳轮齿数和齿圈齿数的和。这样，太阳轮带动行星架转动仍然属于小齿轮带动最大的齿轮转动，这是一种有最大传动比的减速运动，其传动比在2.5-5.图2-5 太阳轮固定 行星架驱动 齿圈被动2. 当太阳轮固定时，行星架作为主动件且假设其顺时针转动，如图2-5，此时齿圈作为被动件。当行星架顺时转动时

43、，行星轮也一定会顺时针转动，但因太阳轮制动，太阳轮齿给行星轮齿一个反作用力,行星轮在太阳轮力的作用下顺时针旋转，行星轮轮齿给齿圈轮齿一个顺时针的推力，齿圈在此力的作用下也顺时针旋转。此传动为降速传动器传动比为1.25-1.67.图2-6 行星架固定 太阳轮驱动 齿圈被动3. 当行星架固定，太阳轮作为主动件并且顺时针转动，而齿圈作为被动件时如图2-6。因为行星架被固定了，所以机构就就属于定轴传动，当太阳轮顺时针转动时，其必然给行星轮齿一个作用力，此时行星轮则逆时针转动，行星轮转动会给齿圈轮齿一个作用力，此时齿圈的转动方向和行星轮的方向一致，也是沿逆时针转动逆时针，这样齿圈的转动的方向和太阳轮的方

44、向就相反了。在定轴传动中，行星轮作为了过渡轮，改变了被动件齿圈的旋转方向。2 2K-H行星齿轮减速器设计概要2.1 2K-H行星齿轮减速器概述渐开线行星齿轮传动是一种具有动轴线的齿轮传动， NGW 型行星齿轮传动是其中的一种型式（ N 内啮合、 G 公共行星轮、W 外啮合），由于这种传动的基本构件是两个中心轮和一个行星架（ K 中心轮、 H 行星架），因此NGW型又称2K-H型行星齿轮传动。 NGW 型行星齿轮传动与普通定轴圆柱齿轮传动相比较，主要优点是体积小、重量轻、传动比大、效率高，缺点是结构复杂，制造和安装要求较高。 NGW 型是行星齿轮传动中应用最广泛的一种型式，其单级传动比常用 2

45、. 7 9 ，效率甲为 0 .97 0 . 99 ，两级传动比常用 1060 ，效率为 0 . 94 0 . 97 。2.2 2K-K行星齿轮减速器主要参数的确定第一个要确定的就是齿数及行星轮数 （1） 确定齿数及行星轮数的条件在设计行星齿轮传动时，由 机械原理 课程知道，选择各个齿轮齿数及行星轮个数，应满足下列几个条件： 传动比条件如图2-1所示，在 NGW 型行星齿轮传动中，当内齿轮b固定，小中心轮a 为主动件，而行星架 H为从动件时，其传动比为 （2-1）当小中心轮 a 固定，内齿轮 b 为主动件，而行星架 H 为从动件时，其传动比为 （2-2）式中小中心轮 a 的齿数； 内齿轮 b 的

46、齿数。 图2-1、NGW型行星齿轮传动简图a-小中心轮b-大中心轮c-行星轮H-行星架 同心条件外啮合齿轮 a 、c的中心距应等于内啮合齿轮 b 、c的中心距，即当采用标准齿轮或高度变位齿轮传动时，则由此得行星轮c的齿数 （2-3）由上式可见，为满足同心条件，两中心轮的齿数和必须同时为偶数或奇数，否则行星轮齿数不可能为整数。当采用角度变位齿轮传动时，则 （2-4）式中 m-齿轮的模数； a-齿轮的齿形角； -外啮合齿轮a、c传动的啮合角； -内啮合齿轮b、c传动的啮合角。 装配条件两个中心轮的齿数和应为行星轮个数的整数倍，即 （2-5a）或 （2-5b） 邻接条件相邻两行星轮的中心距必须大于它

47、们的齿顶圆半径之和，即 （2-6）应当注意，行星轮齿顶间的最小间隙一般可取0 . 5 m, ( m为模数），否则需要减少行星轮的数目，或增加小中心轮 a 的齿数。常用行星轮个数与其传动比范围见表2-1 。 表2-1 单级NGW型行星齿轮传动的行星轮个数与传动比范围设计行星传动时，一般已知传动比，然后按表2-1选择行星轮个数, 但确定时还需要考虑制造条件，均载方法，结构尺寸等因素，常用= 3 。当需要提高承载能力，减少传动装置的尺寸和重量时，在满足邻接条件下可采用3 ，但要有合适的均载方法。 其他有关条件考虑齿轮的啮合质量、强度和切齿等因素，对软齿面（ HBS 350 ）的传动，推荐小齿轮的最小

48、齿数 17 ；对硬齿面（ HBS 350 ）的传动，推荐小齿轮的最小齿数12 。各啮合齿轮齿数应尽可能互为质数。当用插齿刀或剃齿刀加工齿轮时，被加工齿轮的齿数不应是刀具齿数的倍数。（2）配齿方法 根据给定的传动比按表2-1选择行星轮个数。 确定中心轮齿数由式根据并适当调整，使C等于整数，求出。 确定内齿轮齿数 确定行星轮齿数当采用角度变位传动时（) ，应将算出的减去02 齿，以适应变位的需要，此时计算所得的可以不是整数，而在减少齿数时去掉小数。 必要时验算邻接条件。其次是选择齿轮变位系数在渐开线行星齿轮传动中，采用变位齿轮并选择合理的变位系数，可提高承载能力和改善传动的啮合质量；在满足传动比的

49、条件下可实现非标准中心距传动；在保证装配和同心条件下，使齿数的选择有较多的灵活性。选择齿轮变位系数的方法有查表法、封闭图法和线图法等，这里只简单介绍线图法。图2-2为外啮合圆柱齿轮选择变位系数的线图。图中分左、右两部分右部的横坐标为齿数和，纵坐标为总变位系数，图中阴影线以内为许用区，区内各射线表示同一啮合角时与间的函数关系。根据、或其他具体要求，在右部线图的许用区内选择。对同一的越大，所选的也越大，但重合度越小。线图的左部，横坐标为小齿轮的变位系数（由坐标原点O向左为正值），纵坐标仍为，根据已确定的和齿数比可确定，而大齿轮变位系数。按此线图选择的变位系数可保证：(1)加工时不根切； (2)啮合

50、时不干涉；(3)齿顶厚0.40 ；(4)重合度1 . 2；(5)两轮最大滑动系数大致相等。图2-2、选择变位系数线图线图的具体应用按齿轮变位方法不同予以说明。（1）高度变位高度变位的目的主要用于消除根切和平衡大小齿轮强度。其变位系数之和=0，通常一对相啮合的齿轮，小齿轮取正变位，而大齿轮取负变位。当时，行星轮c为小齿轮，中心轮 a 取负变位。行星轮c和内齿轮b取正变位，即 （2-7）当时，中心轮 a 为小齿轮，取正变位；行星轮c和内齿轮 b 取负变位，即 （2-8）式中和分别为中心轮 a 、行星轮c和内齿轮 b 的变位系数。确定完齿数和行星轮数后就开始确定角度变位。角度变位的目的主要用于提高外

51、啮合的承载能力，改善啮合性能，能更灵活地选择齿轮的齿数。在NGW型行星传动中，当各齿轮的许用接触应力相同时，内啮合的接触强度比外啮合高 2.5 5 倍，如果在直齿的NGW型行星传动中，采用不等啮合角的角度变位，通常取外啮合的啮合角，内啮合的啮合角，则可显著提高外啮合的承载能力。同时变位不受的限制，选择齿数较灵活。采用角度变位时，选择变位系数的步骤如下： 按上述配齿方法，确定各齿轮的齿数和 根据提高接触强度或其他方面的要求，初定啮合角。 计算外啮合的分度圆分离系数，中心距和实际啮合角。未变位时（标准）的中心距 （2-9）初算分度圆分离系数 （2-10）计算中心距并取圆整值 （2-11）实际分度圆

52、分离系数 （2-12）计算实际啮合角 （2-13） 按和实际啮合角，查图2-2右部确定总变位系数，并由该图左部分配变位系数和。 计算齿顶高变动系数： （2-14） 计算内啮合的啮合角： （2-15） 计算内啮合总变位系数和内齿轮变位系数： （2-16） （2-17）2.3 2K-H行星齿轮减速器强度计算1受力分析：为进行齿轮和轴的强度计算及轴承的寿命计算，需要对行星传动各构件进行受力分析表2-2列出直齿NGW型行星齿轮传动的受力计算。 表2-2 直齿NGW型行星齿轮传动各构件的受力分析2强度计算特点NGW型行星齿轮传动，可分解为a-c外啮合齿轮传动和c-b内啮合齿轮传动。分解后其齿轮强度计算就

53、可引用普通齿轮传动的计算公式，但应考虑行星齿轮传动的恃点，在计算时要注意以下几方面。 （1）计算转矩计算转矩T1为一对啮合齿轮中小齿轮所传递的转矩。对a-c外啮合齿轮传动：当时 （2-18）当时 （2-19）对c-b内啮合齿轮传动： （2-20）（2）应力循环次数行星齿轮传动的应力循环次数N应用齿轮相对于行星架的转速来计算。对中心轮 a 和内齿轮 b： （2-21） （2-22）对行星轮c： （2-23）式中n代表各轮的传速r/minL表示齿轮的工作寿命，h。（3）行星轮轮齿的弯曲应力总是按对称循环变应力考虑。（4）动载系数按齿轮对于行星架的圆周速度来确定动载系数。 （2-24）式中为中心轮a的节圆直径。0 . 6 子（5）齿宽系数一般情况齿宽系数按下列推荐值选取：当，取；当，取0.6；人字齿轮可大于0.7但小于1.5。内啮合b-c传动取。(6) 内齿轮b的齿宽和材料在一般条件下NGW型行星齿轮传动，内啮合传动的承载能力高于外啮合传动，因此，计算时首先对外啮合传动进行强度计算，为使内啮合传动的承载能力与外啮合传动接近相同，可在外啮合传动尺寸确定后，根据给定的材料及有关参数，用强度计算式求