科毕业文（设计）
题 目 NGW型行星齿轮减速器设计
学 院 工程技术学院
专 业 机械设计制造动化
年 级
学 号
姓 名
指 导 教 师 （教授）
成 绩 ___________________
年 月 日
目录
摘 1
ABSTRACT 2
0文献综述 3
01行星轮特点 3
02发展概况 4
1 传动方案确定 6
12行星机构类型选择 6
121行星机构类型特点 6
112确定行星齿轮传动类型 8
2 齿轮设计计算 9
21 配齿计算 9
211确定齿轮齿数 9
212初算中心距模数 10
22尺寸计算 11
23 装配条件验算 13
231 邻接条件 13
232心条件 14
233安装条件 14
24 齿轮强度校核 15
241 ac传动强度校核 15
242 cb传动强度校核 20
3 轴设计计算 23
31行星轴设计 23
32 转轴设计 25
321 输入轴设计 25
322 输出轴设计 26
4 行星架相关部件 28
41 行星架设计行星轮支撑 28
42行星架变形计算校核 29
43浮动齿式联轴器设计计算 29
44减速器润滑 30
441减速器润滑方式选择 30
442行星齿轮减速器润滑油选择 31
附录 35
参考文献 36
致谢 38
NGW型行星齿轮减速器设计
摘：文介绍NGW型行星齿轮减速器设计程具行星齿轮传动通优点：质量体积传动承载力传动稳传动效率高等优点行星齿轮传动起重运输工程机械冶金矿山石油化工建筑机械轻工纺织等工业部门均获广泛应首先介绍行星齿轮减速器应背景发展趋势接选定型号行星齿轮减速器具体设计程包括行星机构类型选择齿轮齿数确定齿轮强度校核轴键尺寸强度校核行星齿轮减速器结构设计等组成部分文设计行星齿轮减速器采双侧板整体式转臂具刚性优势箱体采法兰式机体三行星轮载荷均匀分布采齿式浮动机构文设计行星齿轮减速器特点减速器设计进行总结完成该减速器总体设计
关键词：行星齿轮 传动机构 结构设计 校核计算
The design of NGW planetary gear reducer
ABSTRACTThis paper introduces the design process of NGW type planetary gear reducer It has the general advantages of planetary gear transmission such as the quality of small small sizelarge transmission ratio large carrying capacity smooth transmission and high transmission efficiency Therefore the planetary gear transmission is widely used in engineering machinery lifting transport metallurgy petrochemical construction machinery textile and light industry and other industrial sectorsThe application background and development trend of first introduced the planetary gear reducer The following is the detailed design process of the planetary gear reducer of the selected type select the type of planetary mechanism determine the number of gear teethgear strength check the size and strength check of shaft and the key planetary gear reducer structure design part In this paper the design of planetary gear reducer with double plate over all jib it has the advantages of good rigidity The box body adopts the flange body In order to make the load evenly distributed three planetary gear the tooth type floating mechanism a major feature of this paper is the design of planetary gear reducer Finally the design of the reducer are introduced the basic completion of the overall design of the reducer
Key Words：Planetary gear transmission mechanism intensity check Physical design
0文献综述
齿轮传动种机械设备中已获广泛应齿轮传动分普通齿轮传动行星齿轮传动文设计减速器采行星齿轮传动行星齿轮传动普通齿轮传动相较具许独特优点：输入轴输出轴具轴性输出轴输入轴均设置轴线时传递动力时进行功率分流现类减速器存消耗源材料传动减速器该问题更加突出行星齿轮减速器方面具独特优点种机械高科技领域已代涡轮蜗杆传动定轴齿轮传动减速器部门中应广泛十分重视研究基础部件减体积减轻重量提高效率改善工艺延长寿命降低成促进资源优化配置节省资源预见行星齿轮减速器发展前景广特国超型减速器水泥冶金采矿行业型减速器现需进口行星齿轮减速器优势做超型减速器完全代国外类型产品产生巨社会效益济效益
01行星轮特点
行星齿轮减速器已越越受青睐行星齿轮传动特点：
传动效率高行星齿轮传动结构称性利达提高传动效率作传动效率选择恰结构布置合理情况效率值达097~099
体积质量结构紧凑承载力行星齿轮传动具功率分流中心轮构成轴线式传动合理应啮合齿轮副结构非常紧凑中心轮周围均匀分布着数行星轮分担载荷齿轮承受负荷较允许齿轮采较模数
运动稳抗击振动力较强采数结构相行星轮均匀分布中心轮周围行星轮转臂惯性力相互衡时参啮合齿数增行星齿轮传动运动稳抵抗击振动力较强工作较
传动较实现运动合成分解适选择行星齿轮传动类型配齿方案便少数齿轮达传动作动力传动传递运动行星机构中传动达千外行星齿轮传动三基构件转动实现运动合成分解级级变速传动等复杂运动
02发展概况
1880年德国第行星齿轮传动装置专利出现19世纪着机械工业特汽车飞机工业发展行星齿轮传动发展影响1920年首次成批制造出行星齿轮传动装置首先作汽车差速器1938年起集中发展汽车行星齿轮传动装置二次世界战高速功率船舰透发电机透压缩机组航空发动机工程机械发展促进行星齿轮传动发展
高速功率行星齿轮传动广泛实际应1951年首先德国获成功
低速重载行星减速器已系列产品发展生产特殊途产品法国Citroen生产水泥磨榨糖机矿山设备行星减速器重量达125吨输出转矩3900kNm
国20世纪60年代起开始研制应行星齿轮减速器20世纪70年代制订NGW型渐开线行星减速器标准系列JB17991976
03发展方
世界先进工业国工业化信息化时代正进入知识化时代行星齿轮传动设计日趋完善制造技术断进步行星齿轮传动已达较高水国世界先进水存明显差距着改革开放带设备引进技术引进消化吸收国外先进技术方面取长足进步目前行星齿轮传动正着方发展：
高速功率机低速转矩方发展类产品设计制造中需继续解决均载衡密封润滑零件材料热处理高效率长寿命性等系列设计制造技术问题
级变速行星齿轮传动发展实现级变速行星齿轮传动中三基构件转动传递功率原行星机构中固定构件附加转动（采液压泵液压马达系统实现）成级变速器
复合式行星齿轮传动发展
少齿差行星齿轮传动方发展类传动传动功率传动
制造技术发展方采新型优质钢材热处理获高硬齿面精密加工获高齿轮精度低粗糙度提高承载力保证性寿命
1 传动方案确定
11原始条件数
传动i6功率p100kW输入转速N1000 rpm中等击寿命10年求该齿轮传动结构紧凑外廓尺寸较
12行星机构类型选择
121行星机构类型特点
常见行星齿轮传动机构NGW型行星传动机构行星齿轮传动型式两种方式划分：齿轮啮合方式分NGWNWNNWWNGWNN等类型基结构组成情况2ZX3ZZXVZX等类型表11列出常行星齿轮传动型式特点：
表11 常行星齿轮传动传动类型特点
Tab11 transmission types of planetary gear and its characteristics
传动
形式
简图
性参数
特点
传动
效率
功率kW
NGW（2ZX
负号机构）
113~137推荐28~9
097~099
限
效率高体积重量轻结构简单制造方便传递公路范围轴尺寸工作条件机械传动中应广单级传动范围较耳机三级传动均广泛应
NW（2ZX负号机构）
1~50推荐7~21
效率高径尺寸NGW型传动范围较NGW型种工作条件双联行星齿轮制造安装较复杂||7时宜采
NN（2ZX负号机构）
推荐值：
8~30
效率较低般07～08
40
传动效率较低适短期工作传动行星架X动时传动||某值机构发生锁
WW（2ZX负号机构）
12~数千
||12~5时效率达09~07>5||增加徒降
20
传动范围外形尺寸重量较效率低制造困难般动力传动运动精度低分度机构行星架X动时||某数值起会发生锁常作差速器传动取值18~3佳值2时效率达09
NGW（Ⅰ）型（3Z）
功率传动500推荐：20~100
08~09增加降
短期工作120长期工作10
结构紧凑体积传动范围效率低NGW型工艺性差适中功率功率短期工作中心轮A输出||某数值时会发生锁
NGWN（Ⅱ）型（3Z）
07~084
短期工作
结构更紧凑制造安装列Ⅰ型传动方便采单齿圈行星轮需角度变满足心条件效率较低宜短期工作传动锁情况
60~500推荐：64~300
增加降
120长期工作10
112确定行星齿轮传动类型
根设计求：连续运转传动结构紧凑外廓尺寸较根表11中传动类型工作特点知2ZX(A)型效率高体积机构简单制造方便适工况功率传动广泛应动力辅助传动中工作制度限设计选2ZX(A)型行星传动较合理传动简图图11示
行星轮传动图11 减速器设计方案（单级NGW—2ZX(A)型行星齿轮）
Planetary wheel drive diagram 11 reducer design (single stage NGW 2ZX (A) planetary tooth)
2 齿轮设计计算
21 配齿计算
211确定齿轮齿数
2ZX(A)型行星传动传动值配齿计算求齿轮b行星轮c齿数现考虑行星齿轮传动外廓尺寸较选择中心轮a齿数17行星轮3
根齿轮 (21)
85
齿轮齿数进行圆整时考虑安装条件取时实际p值定p值稍变化必须控制传动误差范围
实际传动
传动误差
外啮合采角度变位传动行星轮c齿数应公式计算
(22)
偶数取齿数修正量时通角变位增该行星传动径尺寸改善ac啮合齿轮副传动性
考虑安装条件
（整数）
212初算中心距模数
1）齿轮材料热处理工艺制造工艺选定
太阳轮行星轮材料20GrMnTi表面渗碳淬火处理表面硬度57~ 61HRC
试验齿轮齿面接触疲劳极限1591Mpa
试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮485Mpa
行星轮48507Mpa3395Mpa (称载荷)齿形渐开线直齿终加工磨齿精度6级
齿圈材料38GrMoAlA淡化处理表面硬度973HV
试验齿轮接触疲劳极限1282Mpa
验齿轮弯曲疲劳极限370MPa
齿形终加工插齿精度7级
2）减速器名义输出转速
16667
3）载荷均衡系数
采太阳轮浮动均载机构取
4）齿轮模数中心距a
首先计算太阳轮分度圆直径：
(23)
式中： 齿数
系数125
算式系数768
综合系数2
太阳轮单齿传递转矩
314
中 —高速级行星齿轮传动效率取0985
—齿宽系数暂取05
1450Mpa
代入
7313
模数 m
取 m4
100
取
齿宽
取
22尺寸计算
221计算变位系数
1) ac传动
啮合角
2537
变位系数 (24)
（17+33）
113
中心距变动系数y
y1 (25)
齿顶降低系数
(26)
分配边位系数：
齿顶降低系数
(27)
分配边位系数：
根线图法通查找线图21
边位系数
2) cb传动
啮合两齿轮采高度变位齿轮
222尺寸计算结果
单级2ZX(A)型行星齿轮传动公式进行尺寸计算齿轮副计算结果表：
表21 齿轮副尺寸计算结果
Table 21 the results of the geometrical dimensions of the gear pairs
项目
计算公式
ac齿轮副
bc齿轮副
分度圆直径
基圆直径
齿顶圆直径
外啮合
啮合
齿根圆直径
外啮合
啮合
注：齿顶高系数：太阳轮行星轮—齿轮—
顶隙系数：齿轮—
23 装配条件验算
设计单级2ZX(A)型行星齿轮传动应满足装配条件
231 邻接条件
公式验算邻接条件
(28)
已知行星轮c齿顶圆直径1463代入式
1463满足邻接条件
232心条件
公式角变位
(29)
已知 代入式
5534满足心条件
233安装条件
公式验证安装条件
(210)
代入该式验证
满足安装条件
啮合素验算
1） ac传动端面重合度
a顶圆齿形曲率半径
(211)
太阳轮
2353
行星轮
3879
b端面啮合长度
(212)
式中号正号外啮合负号啮合
端面节圆啮合角
直齿轮
1776
c端面重合度150 (213)
2) 端面重合度
a顶圆齿形曲率半径
行星轮面计算3879
齿轮
5391
b端面啮合长度
2045
c端面重合度 173
24 齿轮强度校核
241 ac传动强度校核
节仅列出相啮合齿轮(太阳轮)强度计算程齿轮(行星轮)计算方法相略
1)确定计算载荷
名义转矩
31353N·m
名义圆周力
N9221N (214)
2)应力循环次数
60次次 (215)
13333 (216)
100013333 (217)
86667
式中 —太阳轮相行星架转速()
—寿命期求传动总运转时间(h)
t10a51200h
3)确定强度计算中种系数
a系数K
取K1 25
b动负荷系数K
z17<50根圆周速度
297
查（6级精度)：K1 039
c齿载荷分布系数KK
(218)
1+(1)1+(1121)1112 (219)
查图68 112图6707图671
d齿间载荷分布系数KK
1 2519210精度6级硬齿面直齿轮查KK10
e节点区域系数Z式计算
Z (220)
2186
式中 直齿轮 0
—端面节圆啮合角
直齿轮
—端面压力角
直齿轮20
f弹性系数
查 1898(钢钢)
g载荷作齿顶时齿形系数Y
根 z17x055
查Y2160
h载荷作齿顶时应力修正系数Y
图624查Y1796
i重合度系数z
z091 (221)
025+025+075 (222)
j螺旋角系数式计算
0z 1
1
4)齿数 1941
5)计算接触应力基值
(223)
218618980911MPa
69875MPa
6)接触应力
(224)
69875
839MPa
7)弯曲应力基值
YYYY (225)
11158MPa
8)齿根弯曲应力
(226)
1115812510681121
16683MPa
9)确定计算许接触应力时种系数
a寿命系数Z
N 表612
b润滑系数Z
220>1200MPa
图618查Z10
c速度系数Z
2971591 MPa
查Z0900
d粗糙度系数Z
>1200 MPa齿面R16696
查Z1000
e工作硬化系数
1012
f尺寸系数
查Z10
10)许接触应力
(227)
1591086610091101210
125491MPa
11)接触强度安全系数S
S150
12)确定计算许弯曲应力时种系数
a试验齿轮应力修正系数 20
b寿命系数
c相齿根圆角敏感系数
1796查 10
d齿根表面状况系数 0925(齿根R636 37 8)
e尺寸系数 式计算
001101 (228)
13)许弯曲应力
(229)
48520085100925101MPa
77029 MPa
14)弯曲强度安全系数S
S462 (230)
242 cb传动强度校核
节仅列出相啮合齿轮(齿轮)强度计算程齿轮(行星轮)计算方法相略
1）名义切力
9221N
2）应力循环次数N
N60 60次153610次
式中 n—太阳轮相行星架转速()
nn16667
3）确定强度计算中种系数
a系数K 取K1 25
b动负荷系数K
根
297
图661060
c齿载荷分布系数KK
太阳轮
d齿间载荷分布系数KK
精度7级非硬齿面直齿轮表59查KK10
e节点区域系数Z查图513式计算
Z
2495
式中 直齿轮 0
—端面节圆啮合角
直齿轮20
—端面压力角
直齿轮20
f弹性系数Z
查 Z1898(钢钢)
g载荷作齿顶时齿形系数Y
查Y2053
h载荷作齿顶时应力修正系数Y
查Y265
i重合度系数zY
z0870
025+025+068
j螺旋角系数Z Y式计算
0z z1
Y
z1Y1
4)齿数u258
5)计算接触应力基值
2495189808701MPa
34788MPa
6)接触应力
34788
41615MPa
7)弯曲应力基值
YYYY
14214MPa
8)齿根弯曲应力
KKKK
1421412510601121
21094MPa
9）确定计算许接触应力时种系数
a寿命系数Z
根太阳轮计算
b润滑系数Z
1282MPa
查Z1
c速度系数Z
v2971282MPa
查Z0900
d粗糙度系数Z
1282 MPa齿面R63696
查Z1000
e工作硬化系数
取10
f尺寸系数
查Z10
10)许接触应力
Z Z Z ZZw Z
12820866109110121
1011MPa
11)接触强度安全系数S
S
12)确定计算许弯曲应力时种系数
a试验齿轮应力修正系数Y 20
b寿命系数N153610查Y085
c相齿根圆角敏感系数Y
Y 1796查Y 10
d齿根表面状况系数0925(齿根R636 37 8)
e尺寸系数Y 式计算
Y0006m1030006510
13)许弯曲应力
YYYYY
3702085109251006MPa
58532MPa
14)弯曲强度安全系数S
S277
3 轴设计计算
31行星轴设计
311初算轴直径
相运动中行星轮轴承受稳定载荷行星轮相行星架称布置时载荷作轴跨距中间取行星轮行星架间间隙跨距长度行星轮轴转臂中配合选H7h6时成具跨距双支点梁轴较短时两轴承距离较认轴着整跨度承受均布载荷
危险截面（跨度中间）弯矩
Nmm (31)
147536 Nmm
行星轮轴采40Cr钢调质MPa考虑击振动取安全系数许弯曲应力MPa176MPa行星轮轴直径
取
实际尺寸选择轴承时确定
312选择行星轮轴轴承
行星轮安装两轴承轴承径载荷
N (32)
1678N
相运动中轴承外圈转速
42929 (33)
考虑行星轮轴直径安装行星轮体轴承外廓尺寸受限制初步选单列深沟球轴承6306型参数
kN kN
取载荷系数
量动载荷 N2014N (34)
轴承寿命计算 h93617h (35)
根设计求该减速器求连续工作10年年320天计算天22时计算h设计决定选6306型轴承行星轮轴直径增
校核行星轮轮缘厚度否许值：
mm (36)
式中 行星轮模数（mm）
mm
357128mm
满足条件>
行星轮宽度mm两轴承间安装厚度6mm宽度13mm套筒
32 转轴设计
321 输入轴设计
1）初算轴直径
式
初步估算轴直径选取轴材料40Cr钢调质处理根表32查112
输入轴直径安装法兰该截面处开键槽轴颈增5~7
实际尺寸选择轴承时确定
2）选择输入轴轴承
a轴结构设计
根估算直径轮彀宽安装情况等条件轴结构尺寸进行草图设计该轴中间段称安装深沟球轴承6217型尺寸
轴承寿命计算 参数
kN kN （油浴）
取载荷系数
量动载荷 N40272N
轴承寿命计算 h146993h>51200h
该轴承满足寿命求
322 输出轴设计
1)初算轴直径
三行星轮均布条件轮齿啮合中作中心轮力相互衡输出轴轴端安装膜片盘式联轴器时输出轴运转时承受转矩输出轴选42CrMo合金钢许剪切应力MPa求出输出轴伸出端直径
8565取86mm
Nmm
5557Nmm
式中 —输出轴转矩
—齿轮啮合传动效率取097
2)选择输出轴轴承
输出轴轴承承受径工作载荷（仅承受输出行星架装置重）示轴承尺寸应结构求确定
输出轴端轴颈mm
结构特点输出轴轴承须兼作行星架轴承太阳轮安装方便太阳轮通行星架轮毂中孔轮毂孔直径应太阳轮齿顶圆直径7936mm
结构求选特轻系列单列深沟球轴承6030型尺寸
轴承寿命计算 参数
kN kN （油浴）
取载荷系数
量动载荷 N5088N
轴承寿命计算
h1746460h>70400h
该轴承满足寿命求
3)输出轴键选择强度计算
键连接传递转矩时失效形式工作面压溃通常工作面挤压应力进行强度校核计算普通键连接强度条件计算
（37）
式中 －转矩
－轴颈mm
－键轮毂键槽接触高度处键高度mm
－键工作长度mm型键型键型键中键长度键宽度
－许挤压应力里键材料45钢许挤压应力值轻微击算查相关资料100~120
前面计算知输入转矩Nm
选型键型号
数值
键连接处轴颈 110mm代入式（32）
399<
该键满足强度求
4 行星架相关部件
41 行星架设计行星轮支撑
行星轮传动中行星轮支撑受负荷
般途低速传动航空机械传动中采滚动轴承作行星齿轮支撑高速传动中滚动轴承满足寿命求采滑动轴承支撑行星轮
常见采滚动轴承作支点支撑结构减传动装置轴尺寸轴承直接装入行星齿轮孔轴承外圈旋转寿命降低
斜齿NGW型传动行星轮中装滚动轴承该轴承外圈间相轴移动心球轴承球面调心滚子轴承等行星轮斜齿轮双联齿轮情况允许装滚动轴承行星轮受啮合力产生倾覆力矩作
减制造误差变形引起齿长载荷分布均行星轮装球面调心轴承利应注意时传动浮动构件计算机构度余度存
般情况行星轮装两滚动轴承避免轴承载荷作初始径游隙配合直径导致行星轮倾斜预先轴承进行挑选配必轴承间距离加减种倾斜行星轮轴承间做轴定位采矩形截面弹性挡圈恰避免行星轮设置工艺性台阶调节环补偿轴尺寸误差增强挡圈载荷作抵挡轴承外圈倾斜力挡肩轴承外圈间增加倒角
行星轮直径较安装普通标准轴承满足承载力求时采专轴承种情况轴外表面行星轮孔直接作轴承滚道种结构轴齿轮采合金渗碳钢制造
行星架合理结构应该重量轻加工便加工装配常见结构形式双臂整体式双臂分开式单臂式三种双臂整体式行星架刚性更优秀更加广泛采
种行星架
滚动轴承装行星架方法解决轴承径尺寸行星轮法容纳困难时装配性行星架常常做成分开式种结构轴承径游隙造成行星轮倾斜减种结构缺点结构复杂轴尺寸
行星轮支撑果采两轴调整轴承工作性取决轴调整准确性斜齿轮双联齿轮说倾翻力矩作轴调整重性尤突出简化装配时调整工作特殊需时般采轴调整轴承短圆柱滚子轴承针轴承等
42行星架变形计算校核
行星架变形计算校核较复杂程较复杂设计中应力载荷适中载荷局部应力忽略行星架变形考虑选双臂整体式行星架结构
43浮动齿式联轴器设计计算
节介绍行星轮间载荷完全均匀分配种浮动原理相应行星齿轮减速器结构结构知合理选择浮动件组合减少旋转轴支撑联轴器等简化减速器结构减速器中采太阳轮浮动方法
减速器采鼓形齿式联轴器相直齿联轴器鼓形齿式联轴器独特点
鼓形齿式联轴器特点(直齿式联轴器相特点) 1承载力强相齿套外径联轴器外径鼓形齿式联轴器承载力均直齿式联轴器 提高15～20 2角位移补偿量径位移等零时鼓形齿式联轴器较直齿式联轴器提高50相模数齿数齿宽鼓形齿直齿允许角位移3鼓形齿面外齿接触条件改善避免角位移条件直齿齿端棱边挤压应力集中弊端时改善齿面摩擦磨损状况降低噪声维修周期长 4外齿套齿端呈喇叭形状外齿装拆十分方便 5传动效率高达997 基特点国外已普遍鼓形齿代直齿式联轴器UMA生产鼓形齿式联轴器品种规格齐全符合相应标准 鼓形齿式联轴器刚性
挠性弹性适宜求减振缓二轴中求严格机械
太阳轮通鼓形齿式联轴器高速轴联接实现浮动（双联浮动）太阳轮质量惯性浮动灵活结构简单容易制造通性强广泛应低速传动3时均载效果显著载荷均衡系数11~115
太阳轮浮动齿轮联轴器通常单联齿双联齿实心空心扭转轴太阳轮做成体具双联齿浮动均载机构太阳轮利种结构中扭转变形引起载荷轮齿分布均匀性减
分析齿式联轴器浮动效果知结构条件允许情况应量增加联轴器分度圆直径长度齿宽强度计算确定齿圈齿宽稍通常取
选2020mm齿轮模数35齿数选25
44减速器润滑
441减速器润滑方式选择
行星齿轮减速器润滑相般定轴减速器特殊处
1） 行星齿轮减速器外啮合传动啮合传动工作温度工作制度等变化润滑油行星齿轮减速器启动正常运行中具良粘温特性
2） 行星齿轮减速器体积散热面积求润滑油良抗挤压性热稳定性耐氧化性
3） 行星轮般两围绕着中心轮旋转求润滑油良抗泡沫性
4） 求润滑油油漆油封轴承保持架具良相容性
行星齿轮减速器润滑方式常采油浴润滑者压力喷油润滑两种方式喷油润滑较安全利散热冷
1）油浴润滑 采油浴润滑时减速器箱体作油箱油位控制低速级机架轴承面滚珠宜输入级轴承采前机盖设置集油槽润滑油浴润滑行星齿轮减速器运行程中常检查工作状态油位时补充定期更换润滑油
2）循环强制喷油润滑 行星减速器循环喷油润滑两种形式减速器箱体油箱加套润滑装置种外配置油箱润滑装置两种型式喷油润滑油泵油滤器冷器入箱润滑齿轮轴承进油般前机盖机盖分设置润滑油喷行星齿轮齿轮啮合处前机盖进油集油槽方孔润滑前机盖轴承行星齿轮减速器回油高度应低油浴润滑时油位高度
油箱储油量应满足齿轮啮合点润滑轴承润滑散热冷需
通常油箱储油量喷油流量循环冷时间计算般4~15min油箱体积总油量11~12倍适加环境温度较低时应设加热装置油箱温度超60摄氏度需加冷装置
文涉减速器采油浴润滑方式
442行星齿轮减速器润滑油选择
1）环境温度
般情况行星齿轮减速器40℃~+50℃范围条件工作环境温度定义减速器接空气温度
2）行星齿轮减速器油池油极限温度
润滑油温度高会引起润滑油早老化缩短周期甚会引起齿轮失效矿物基齿轮润滑油高温度限95℃合成型工业齿轮油高温度限107℃润滑油超出述高限时许润滑剂失稳定性
行星齿轮减速器低温环境工作应保证润滑油循环流动引起启动转矩时选择合适低温工业齿轮润滑油选润滑油冰点少温度低值低5℃
43 箱体设计
机体结构根制造工艺安装工艺维护方便否济性等条件决定
非标准单件生产求质量较轻传动般采焊接机体反批量生产时通常采铸造机体机体形状传动装置安装形式分卧式立式法兰式等型传动装置机体般做成轴剖分式便安装检修
文中减速器采卧式轴剖分式结构
铸造机体应量避免壁厚突变减壁厚差免产生缩孔疏松等铸造缺陷
铸造机体常材料灰铸铁承受较振动击场合铸钢减轻重量铝合金轻金属铸造机体
铸造机体特点效吸收振动降低噪声良耐腐蚀性
机体强度刚度计算复杂般验方法确定结构尺寸铸造机体壁厚表计算重传动取两者中较值
表41 箱体尺寸表
Tab41 Box size table
尺寸系数
壁厚
尺寸系数
壁厚
06
6
>20~25
>15~17
>06~08
7
>25~32
>17~21
>08~1
8
>32~40
>21~25
>10~125
>8~10
>40~50
>25~30
>125~16
>10~13
>50~63
>30~35
>16~20
>16~20
型传动装置减轻重量采双臂焊接式结构种结构噪声控制较范围壁壁间连接非常重连接板壁板定厚度差功率传动装置采机体壁板弹性模数材料作连接板
种机体轴线镗孔直径相直径阶梯式减简化加工工艺提高加工精度
般齿轮传动机体样行星齿轮传动装置机体设置通气帽观察孔起吊钩油标放油塞等
结
文设计NWG型行星齿轮减速器包括该减速器运行原理阐述部分设计文中行星齿轮减速器齿轮轴轴承进行校核均满足设计求通减速器设计知道行星齿轮减速器定轴减速器相结构更加紧凑相较复杂更高设计安装求文行星齿轮减速器数部件进行简说明缺乏减速器设计验行星齿轮减速器缺乏系统认识减速器方缺乏认识者理解位情况工作学中会逐步提高方面认识行星齿轮减速器图纸绘制程中掌握基三维二维软件绘图方法行星齿轮减速器然应较广泛相减速器够查资料加力限文图纸避免存某种缺漏图纸绘制涉知识面较广包括减速器种结构尺寸制定种公差制定等没养成良学惯细致东西没做善美种公差理解透彻存错标漏标情况
文然完成错误难免方会工作学中断总结错误提高正确设计绘图力
附录
代号
Main code name
代号
意 义
单 位
代号
意 义
单 位
a
b
C
d
e
H
HB
HRC
中心距标准中心距
角度变位齿轮中心距
切齿中心距
齿宽
顶隙
顶隙系数
直径分独圆直径
插刀齿分度圆直径
齿顶圆直径
基圆直径
齿根圆直径
节圆直径
齿槽宽
作力
法力
径力
切力
齿公差
摩擦系数
基节极限偏差
齿距极限偏差
高度
布氏硬度
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
N
N
N
N
mm
mm
m
N
角渐开线函数
系数载荷系数
系数
行星轮间载荷分布均匀系数
齿间载荷分布系数
齿载荷分布系数
动载系数
长度
弯矩
模数
指数
应力循环次数
转速
行星轮数目
功率
半径分度圆半径
节圆半径
齿顶圆半径
基圆半径
齿根圆半径
转矩
重合度
效率
计算齿根弯曲应力
mm
mm
rmin
kW
mm
mm
mm
mm
mm
X
洛氏硬度
齿顶高
齿顶高系数
齿根高
传动
齿数
变位系数
转臂
变位系数
系数
齿形系数
弯曲强度计算时寿命系数
应力修正系数
mm
y
许齿根弯曲应力
系数
弯曲强度计算时尺寸系数
弯曲强度计算时螺旋角系数
弯曲强度计算时重合度系数
中心距变动系数
压力角齿形角
齿顶压力角
rad
rad
参考文献
[1]饶振刚行星齿轮传动设计[M]北京化学工业出版社20031215 [2]渐开线齿轮行星传动设计制造编委会[M]渐开线齿轮行星传动设计制造北京机械工业出版社20022536
[3]马谦陈修渐开线行星齿轮传动设计[M]北京机械工业出版社19876670
[4]濮良贵纪名刚机械设计[M]北京高等教育出版社20095052
[5]孙桓陈作模葛文杰机械原理[M]北京 高等教育出版社20096870
[6]朱孝录齿轮传动设计手册[M]北京化学工业出版社20007779
[7]王昆柏汪信远机械设计课程设计[M]北京 高等教育出版社 20098992
[8]徐灏机械设计手册第二版（第34卷）[M]北京 机械工业出版社20004346
[9]成先机械设计手册第四版[M]北京化学工业出版社2004133137
[10]吴宗泽罗胜国机械设计课程设计手册[J]北京 高等教育出版社2006201203
[11]胡佳秀 简明机械零件设计实手册[J]北京 机械工业出版社2007166169
[12]孟宪源 现代机构手册[J]北京机械工业出版社19944550
[13]陈玉萍周兆元互换性测量技术基础第二版[M]北京 机械工业出版社20082124
[14]黄世清王世左计算机辅助机械零件设计[J]海交通学出版社19915657
[15]Hindhede IUffeMachine Design FundamentalsA Practical Approach[J] New York Wiley 19833337
[16]Juvinal R C Engineering Considerations of StressStrain and Strength[J]New YorkMcGraw Hill19672728
致谢
文学期做完学期学设计程中首先感谢李华英老师指导文图纸方方面面提出修改意见拙劣设计善美写出文基础知识学院老师教导学四年学中工院老师细致耐心严谨教学风格留深刻印象受益匪浅致谢
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科毕业文（设计）
题 目 NGW型行星齿轮减速器设计
学 院 工程技术学院
专 业 机械设计制造动化
年 级
学 号
姓 名
指 导 教 师 （教授）
成 绩 ___________________
年 月 日
目录
摘 1
ABSTRACT 2
0文献综述 3
01行星轮特点 3
02发展概况 4
1 传动方案确定 6
12行星机构类型选择 6
121行星机构类型特点 6
112确定行星齿轮传动类型 8
2 齿轮设计计算 9
21 配齿计算 9
211确定齿轮齿数 9
212初算中心距模数 10
22尺寸计算 11
23 装配条件验算 13
231 邻接条件 13
232心条件 14
233安装条件 14
24 齿轮强度校核 15
241 ac传动强度校核 15
242 cb传动强度校核 20
3 轴设计计算 23
31行星轴设计 23
32 转轴设计 25
321 输入轴设计 25
322 输出轴设计 26
4 行星架相关部件 28
41 行星架设计行星轮支撑 28
42行星架变形计算校核 29
43浮动齿式联轴器设计计算 29
44减速器润滑 30
441减速器润滑方式选择 30
442行星齿轮减速器润滑油选择 31
附录 35
参考文献 36
致谢 38
NGW型行星齿轮减速器设计
摘：文介绍NGW型行星齿轮减速器设计程具行星齿轮传动通优点：质量体积传动承载力传动稳传动效率高等优点行星齿轮传动起重运输工程机械冶金矿山石油化工建筑机械轻工纺织等工业部门均获广泛应首先介绍行星齿轮减速器应背景发展趋势接选定型号行星齿轮减速器具体设计程包括行星机构类型选择齿轮齿数确定齿轮强度校核轴键尺寸强度校核行星齿轮减速器结构设计等组成部分文设计行星齿轮减速器采双侧板整体式转臂具刚性优势箱体采法兰式机体三行星轮载荷均匀分布采齿式浮动机构文设计行星齿轮减速器特点减速器设计进行总结完成该减速器总体设计
关键词：行星齿轮 传动机构 结构设计 校核计算
The design of NGW planetary gear reducer
ABSTRACTThis paper introduces the design process of NGW type planetary gear reducer It has the general advantages of planetary gear transmission such as the quality of small small sizelarge transmission ratio large carrying capacity smooth transmission and high transmission efficiency Therefore the planetary gear transmission is widely used in engineering machinery lifting transport metallurgy petrochemical construction machinery textile and light industry and other industrial sectorsThe application background and development trend of first introduced the planetary gear reducer The following is the detailed design process of the planetary gear reducer of the selected type select the type of planetary mechanism determine the number of gear teethgear strength check the size and strength check of shaft and the key planetary gear reducer structure design part In this paper the design of planetary gear reducer with double plate over all jib it has the advantages of good rigidity The box body adopts the flange body In order to make the load evenly distributed three planetary gear the tooth type floating mechanism a major feature of this paper is the design of planetary gear reducer Finally the design of the reducer are introduced the basic completion of the overall design of the reducer
Key Words：Planetary gear transmission mechanism intensity check Physical design
0文献综述
齿轮传动种机械设备中已获广泛应齿轮传动分普通齿轮传动行星齿轮传动文设计减速器采行星齿轮传动行星齿轮传动普通齿轮传动相较具许独特优点：输入轴输出轴具轴性输出轴输入轴均设置轴线时传递动力时进行功率分流现类减速器存消耗源材料传动减速器该问题更加突出行星齿轮减速器方面具独特优点种机械高科技领域已代涡轮蜗杆传动定轴齿轮传动减速器部门中应广泛十分重视研究基础部件减体积减轻重量提高效率改善工艺延长寿命降低成促进资源优化配置节省资源预见行星齿轮减速器发展前景广特国超型减速器水泥冶金采矿行业型减速器现需进口行星齿轮减速器优势做超型减速器完全代国外类型产品产生巨社会效益济效益
01行星轮特点
行星齿轮减速器已越越受青睐行星齿轮传动特点：
传动效率高行星齿轮传动结构称性利达提高传动效率作传动效率选择恰结构布置合理情况效率值达097~099
体积质量结构紧凑承载力行星齿轮传动具功率分流中心轮构成轴线式传动合理应啮合齿轮副结构非常紧凑中心轮周围均匀分布着数行星轮分担载荷齿轮承受负荷较允许齿轮采较模数
运动稳抗击振动力较强采数结构相行星轮均匀分布中心轮周围行星轮转臂惯性力相互衡时参啮合齿数增行星齿轮传动运动稳抵抗击振动力较强工作较
传动较实现运动合成分解适选择行星齿轮传动类型配齿方案便少数齿轮达传动作动力传动传递运动行星机构中传动达千外行星齿轮传动三基构件转动实现运动合成分解级级变速传动等复杂运动
02发展概况
1880年德国第行星齿轮传动装置专利出现19世纪着机械工业特汽车飞机工业发展行星齿轮传动发展影响1920年首次成批制造出行星齿轮传动装置首先作汽车差速器1938年起集中发展汽车行星齿轮传动装置二次世界战高速功率船舰透发电机透压缩机组航空发动机工程机械发展促进行星齿轮传动发展
高速功率行星齿轮传动广泛实际应1951年首先德国获成功
低速重载行星减速器已系列产品发展生产特殊途产品法国Citroen生产水泥磨榨糖机矿山设备行星减速器重量达125吨输出转矩3900kNm
国20世纪60年代起开始研制应行星齿轮减速器20世纪70年代制订NGW型渐开线行星减速器标准系列JB17991976
03发展方
世界先进工业国工业化信息化时代正进入知识化时代行星齿轮传动设计日趋完善制造技术断进步行星齿轮传动已达较高水国世界先进水存明显差距着改革开放带设备引进技术引进消化吸收国外先进技术方面取长足进步目前行星齿轮传动正着方发展：
高速功率机低速转矩方发展类产品设计制造中需继续解决均载衡密封润滑零件材料热处理高效率长寿命性等系列设计制造技术问题
级变速行星齿轮传动发展实现级变速行星齿轮传动中三基构件转动传递功率原行星机构中固定构件附加转动（采液压泵液压马达系统实现）成级变速器
复合式行星齿轮传动发展
少齿差行星齿轮传动方发展类传动传动功率传动
制造技术发展方采新型优质钢材热处理获高硬齿面精密加工获高齿轮精度低粗糙度提高承载力保证性寿命
1 传动方案确定
11原始条件数
传动i6功率p100kW输入转速N1000 rpm中等击寿命10年求该齿轮传动结构紧凑外廓尺寸较
12行星机构类型选择
121行星机构类型特点
常见行星齿轮传动机构NGW型行星传动机构行星齿轮传动型式两种方式划分：齿轮啮合方式分NGWNWNNWWNGWNN等类型基结构组成情况2ZX3ZZXVZX等类型表11列出常行星齿轮传动型式特点：
表11 常行星齿轮传动传动类型特点
Tab11 transmission types of planetary gear and its characteristics
传动
形式
简图
性参数
特点
传动
效率
功率kW
NGW（2ZX
负号机构）
113~137推荐28~9
097~099
限
效率高体积重量轻结构简单制造方便传递公路范围轴尺寸工作条件机械传动中应广单级传动范围较耳机三级传动均广泛应
NW（2ZX负号机构）
1~50推荐7~21
效率高径尺寸NGW型传动范围较NGW型种工作条件双联行星齿轮制造安装较复杂||7时宜采
NN（2ZX负号机构）
推荐值：
8~30
效率较低般07～08
40
传动效率较低适短期工作传动行星架X动时传动||某值机构发生锁
WW（2ZX负号机构）
12~数千
||12~5时效率达09~07>5||增加徒降
20
传动范围外形尺寸重量较效率低制造困难般动力传动运动精度低分度机构行星架X动时||某数值起会发生锁常作差速器传动取值18~3佳值2时效率达09
NGW（Ⅰ）型（3Z）
功率传动500推荐：20~100
08~09增加降
短期工作120长期工作10
结构紧凑体积传动范围效率低NGW型工艺性差适中功率功率短期工作中心轮A输出||某数值时会发生锁
NGWN（Ⅱ）型（3Z）
07~084
短期工作
结构更紧凑制造安装列Ⅰ型传动方便采单齿圈行星轮需角度变满足心条件效率较低宜短期工作传动锁情况
60~500推荐：64~300
增加降
120长期工作10
112确定行星齿轮传动类型
根设计求：连续运转传动结构紧凑外廓尺寸较根表11中传动类型工作特点知2ZX(A)型效率高体积机构简单制造方便适工况功率传动广泛应动力辅助传动中工作制度限设计选2ZX(A)型行星传动较合理传动简图图11示
行星轮传动图11 减速器设计方案（单级NGW—2ZX(A)型行星齿轮）
Planetary wheel drive diagram 11 reducer design (single stage NGW 2ZX (A) planetary tooth)
2 齿轮设计计算
21 配齿计算
211确定齿轮齿数
2ZX(A)型行星传动传动值配齿计算求齿轮b行星轮c齿数现考虑行星齿轮传动外廓尺寸较选择中心轮a齿数17行星轮3
根齿轮 (21)
85
齿轮齿数进行圆整时考虑安装条件取时实际p值定p值稍变化必须控制传动误差范围
实际传动
传动误差
外啮合采角度变位传动行星轮c齿数应公式计算
(22)
偶数取齿数修正量时通角变位增该行星传动径尺寸改善ac啮合齿轮副传动性
考虑安装条件
（整数）
212初算中心距模数
1）齿轮材料热处理工艺制造工艺选定
太阳轮行星轮材料20GrMnTi表面渗碳淬火处理表面硬度57~ 61HRC
试验齿轮齿面接触疲劳极限1591Mpa
试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮485Mpa
行星轮48507Mpa3395Mpa (称载荷)齿形渐开线直齿终加工磨齿精度6级
齿圈材料38GrMoAlA淡化处理表面硬度973HV
试验齿轮接触疲劳极限1282Mpa
验齿轮弯曲疲劳极限370MPa
齿形终加工插齿精度7级
2）减速器名义输出转速
16667
3）载荷均衡系数
采太阳轮浮动均载机构取
4）齿轮模数中心距a
首先计算太阳轮分度圆直径：
(23)
式中： 齿数
系数125
算式系数768
综合系数2
太阳轮单齿传递转矩
314
中 —高速级行星齿轮传动效率取0985
—齿宽系数暂取05
1450Mpa
代入
7313
模数 m
取 m4
100
取
齿宽
取
22尺寸计算
221计算变位系数
1) ac传动
啮合角
2537
变位系数 (24)
（17+33）
113
中心距变动系数y
y1 (25)
齿顶降低系数
(26)
分配边位系数：
齿顶降低系数
(27)
分配边位系数：
根线图法通查找线图21
边位系数
2) cb传动
啮合两齿轮采高度变位齿轮
222尺寸计算结果
单级2ZX(A)型行星齿轮传动公式进行尺寸计算齿轮副计算结果表：
表21 齿轮副尺寸计算结果
Table 21 the results of the geometrical dimensions of the gear pairs
项目
计算公式
ac齿轮副
bc齿轮副
分度圆直径
基圆直径
齿顶圆直径
外啮合
啮合
齿根圆直径
外啮合
啮合
注：齿顶高系数：太阳轮行星轮—齿轮—
顶隙系数：齿轮—
23 装配条件验算
设计单级2ZX(A)型行星齿轮传动应满足装配条件
231 邻接条件
公式验算邻接条件
(28)
已知行星轮c齿顶圆直径1463代入式
1463满足邻接条件
232心条件
公式角变位
(29)
已知 代入式
5534满足心条件
233安装条件
公式验证安装条件
(210)
代入该式验证
满足安装条件
啮合素验算
1） ac传动端面重合度
a顶圆齿形曲率半径
(211)
太阳轮
2353
行星轮
3879
b端面啮合长度
(212)
式中号正号外啮合负号啮合
端面节圆啮合角
直齿轮
1776
c端面重合度150 (213)
2) 端面重合度
a顶圆齿形曲率半径
行星轮面计算3879
齿轮
5391
b端面啮合长度
2045
c端面重合度 173
24 齿轮强度校核
241 ac传动强度校核
节仅列出相啮合齿轮(太阳轮)强度计算程齿轮(行星轮)计算方法相略
1)确定计算载荷
名义转矩
31353N·m
名义圆周力
N9221N (214)
2)应力循环次数
60次次 (215)
13333 (216)
100013333 (217)
86667
式中 —太阳轮相行星架转速()
—寿命期求传动总运转时间(h)
t10a51200h
3)确定强度计算中种系数
a系数K
取K1 25
b动负荷系数K
z17<50根圆周速度
297
查（6级精度)：K1 039
c齿载荷分布系数KK
(218)
1+(1)1+(1121)1112 (219)
查图68 112图6707图671
d齿间载荷分布系数KK
1 2519210精度6级硬齿面直齿轮查KK10
e节点区域系数Z式计算
Z (220)
2186
式中 直齿轮 0
—端面节圆啮合角
直齿轮
—端面压力角
直齿轮20
f弹性系数
查 1898(钢钢)
g载荷作齿顶时齿形系数Y
根 z17x055
查Y2160
h载荷作齿顶时应力修正系数Y
图624查Y1796
i重合度系数z
z091 (221)
025+025+075 (222)
j螺旋角系数式计算
0z 1
1
4)齿数 1941
5)计算接触应力基值
(223)
218618980911MPa
69875MPa
6)接触应力
(224)
69875
839MPa
7)弯曲应力基值
YYYY (225)
11158MPa
8)齿根弯曲应力
(226)
1115812510681121
16683MPa
9)确定计算许接触应力时种系数
a寿命系数Z
N 表612
b润滑系数Z
220>1200MPa
图618查Z10
c速度系数Z
2971591 MPa
查Z0900
d粗糙度系数Z
>1200 MPa齿面R16696
查Z1000
e工作硬化系数
1012
f尺寸系数
查Z10
10)许接触应力
(227)
1591086610091101210
125491MPa
11)接触强度安全系数S
S150
12)确定计算许弯曲应力时种系数
a试验齿轮应力修正系数 20
b寿命系数
c相齿根圆角敏感系数
1796查 10
d齿根表面状况系数 0925(齿根R636 37 8)
e尺寸系数 式计算
001101 (228)
13)许弯曲应力
(229)
48520085100925101MPa
77029 MPa
14)弯曲强度安全系数S
S462 (230)
242 cb传动强度校核
节仅列出相啮合齿轮(齿轮)强度计算程齿轮(行星轮)计算方法相略
1）名义切力
9221N
2）应力循环次数N
N60 60次153610次
式中 n—太阳轮相行星架转速()
nn16667
3）确定强度计算中种系数
a系数K 取K1 25
b动负荷系数K
根
297
图661060
c齿载荷分布系数KK
太阳轮
d齿间载荷分布系数KK
精度7级非硬齿面直齿轮表59查KK10
e节点区域系数Z查图513式计算
Z
2495
式中 直齿轮 0
—端面节圆啮合角
直齿轮20
—端面压力角
直齿轮20
f弹性系数Z
查 Z1898(钢钢)
g载荷作齿顶时齿形系数Y
查Y2053
h载荷作齿顶时应力修正系数Y
查Y265
i重合度系数zY
z0870
025+025+068
j螺旋角系数Z Y式计算
0z z1
Y
z1Y1
4)齿数u258
5)计算接触应力基值
2495189808701MPa
34788MPa
6)接触应力
34788
41615MPa
7)弯曲应力基值
YYYY
14214MPa
8)齿根弯曲应力
KKKK
1421412510601121
21094MPa
9）确定计算许接触应力时种系数
a寿命系数Z
根太阳轮计算
b润滑系数Z
1282MPa
查Z1
c速度系数Z
v2971282MPa
查Z0900
d粗糙度系数Z
1282 MPa齿面R63696
查Z1000
e工作硬化系数
取10
f尺寸系数
查Z10
10)许接触应力
Z Z Z ZZw Z
12820866109110121
1011MPa
11)接触强度安全系数S
S
12)确定计算许弯曲应力时种系数
a试验齿轮应力修正系数Y 20
b寿命系数N153610查Y085
c相齿根圆角敏感系数Y
Y 1796查Y 10
d齿根表面状况系数0925(齿根R636 37 8)
e尺寸系数Y 式计算
Y0006m1030006510
13)许弯曲应力
YYYYY
3702085109251006MPa
58532MPa
14)弯曲强度安全系数S
S277
3 轴设计计算
31行星轴设计
311初算轴直径
相运动中行星轮轴承受稳定载荷行星轮相行星架称布置时载荷作轴跨距中间取行星轮行星架间间隙跨距长度行星轮轴转臂中配合选H7h6时成具跨距双支点梁轴较短时两轴承距离较认轴着整跨度承受均布载荷
危险截面（跨度中间）弯矩
Nmm (31)
147536 Nmm
行星轮轴采40Cr钢调质MPa考虑击振动取安全系数许弯曲应力MPa176MPa行星轮轴直径
取
实际尺寸选择轴承时确定
312选择行星轮轴轴承
行星轮安装两轴承轴承径载荷
N (32)
1678N
相运动中轴承外圈转速
42929 (33)
考虑行星轮轴直径安装行星轮体轴承外廓尺寸受限制初步选单列深沟球轴承6306型参数
kN kN
取载荷系数
量动载荷 N2014N (34)
轴承寿命计算 h93617h (35)
根设计求该减速器求连续工作10年年320天计算天22时计算h设计决定选6306型轴承行星轮轴直径增
校核行星轮轮缘厚度否许值：
mm (36)
式中 行星轮模数（mm）
mm
357128mm
满足条件>
行星轮宽度mm两轴承间安装厚度6mm宽度13mm套筒
32 转轴设计
321 输入轴设计
1）初算轴直径
式
初步估算轴直径选取轴材料40Cr钢调质处理根表32查112
输入轴直径安装法兰该截面处开键槽轴颈增5~7
实际尺寸选择轴承时确定
2）选择输入轴轴承
a轴结构设计
根估算直径轮彀宽安装情况等条件轴结构尺寸进行草图设计该轴中间段称安装深沟球轴承6217型尺寸
轴承寿命计算 参数
kN kN （油浴）
取载荷系数
量动载荷 N40272N
轴承寿命计算 h146993h>51200h
该轴承满足寿命求
322 输出轴设计
1)初算轴直径
三行星轮均布条件轮齿啮合中作中心轮力相互衡输出轴轴端安装膜片盘式联轴器时输出轴运转时承受转矩输出轴选42CrMo合金钢许剪切应力MPa求出输出轴伸出端直径
8565取86mm
Nmm
5557Nmm
式中 —输出轴转矩
—齿轮啮合传动效率取097
2)选择输出轴轴承
输出轴轴承承受径工作载荷（仅承受输出行星架装置重）示轴承尺寸应结构求确定
输出轴端轴颈mm
结构特点输出轴轴承须兼作行星架轴承太阳轮安装方便太阳轮通行星架轮毂中孔轮毂孔直径应太阳轮齿顶圆直径7936mm
结构求选特轻系列单列深沟球轴承6030型尺寸
轴承寿命计算 参数
kN kN （油浴）
取载荷系数
量动载荷 N5088N
轴承寿命计算
h1746460h>70400h
该轴承满足寿命求
3)输出轴键选择强度计算
键连接传递转矩时失效形式工作面压溃通常工作面挤压应力进行强度校核计算普通键连接强度条件计算
（37）
式中 －转矩
－轴颈mm
－键轮毂键槽接触高度处键高度mm
－键工作长度mm型键型键型键中键长度键宽度
－许挤压应力里键材料45钢许挤压应力值轻微击算查相关资料100~120
前面计算知输入转矩Nm
选型键型号
数值
键连接处轴颈 110mm代入式（32）
399<
该键满足强度求
4 行星架相关部件
41 行星架设计行星轮支撑
行星轮传动中行星轮支撑受负荷
般途低速传动航空机械传动中采滚动轴承作行星齿轮支撑高速传动中滚动轴承满足寿命求采滑动轴承支撑行星轮
常见采滚动轴承作支点支撑结构减传动装置轴尺寸轴承直接装入行星齿轮孔轴承外圈旋转寿命降低
斜齿NGW型传动行星轮中装滚动轴承该轴承外圈间相轴移动心球轴承球面调心滚子轴承等行星轮斜齿轮双联齿轮情况允许装滚动轴承行星轮受啮合力产生倾覆力矩作
减制造误差变形引起齿长载荷分布均行星轮装球面调心轴承利应注意时传动浮动构件计算机构度余度存
般情况行星轮装两滚动轴承避免轴承载荷作初始径游隙配合直径导致行星轮倾斜预先轴承进行挑选配必轴承间距离加减种倾斜行星轮轴承间做轴定位采矩形截面弹性挡圈恰避免行星轮设置工艺性台阶调节环补偿轴尺寸误差增强挡圈载荷作抵挡轴承外圈倾斜力挡肩轴承外圈间增加倒角
行星轮直径较安装普通标准轴承满足承载力求时采专轴承种情况轴外表面行星轮孔直接作轴承滚道种结构轴齿轮采合金渗碳钢制造
行星架合理结构应该重量轻加工便加工装配常见结构形式双臂整体式双臂分开式单臂式三种双臂整体式行星架刚性更优秀更加广泛采
种行星架
滚动轴承装行星架方法解决轴承径尺寸行星轮法容纳困难时装配性行星架常常做成分开式种结构轴承径游隙造成行星轮倾斜减种结构缺点结构复杂轴尺寸
行星轮支撑果采两轴调整轴承工作性取决轴调整准确性斜齿轮双联齿轮说倾翻力矩作轴调整重性尤突出简化装配时调整工作特殊需时般采轴调整轴承短圆柱滚子轴承针轴承等
42行星架变形计算校核
行星架变形计算校核较复杂程较复杂设计中应力载荷适中载荷局部应力忽略行星架变形考虑选双臂整体式行星架结构
43浮动齿式联轴器设计计算
节介绍行星轮间载荷完全均匀分配种浮动原理相应行星齿轮减速器结构结构知合理选择浮动件组合减少旋转轴支撑联轴器等简化减速器结构减速器中采太阳轮浮动方法
减速器采鼓形齿式联轴器相直齿联轴器鼓形齿式联轴器独特点
鼓形齿式联轴器特点(直齿式联轴器相特点) 1承载力强相齿套外径联轴器外径鼓形齿式联轴器承载力均直齿式联轴器 提高15～20 2角位移补偿量径位移等零时鼓形齿式联轴器较直齿式联轴器提高50相模数齿数齿宽鼓形齿直齿允许角位移3鼓形齿面外齿接触条件改善避免角位移条件直齿齿端棱边挤压应力集中弊端时改善齿面摩擦磨损状况降低噪声维修周期长 4外齿套齿端呈喇叭形状外齿装拆十分方便 5传动效率高达997 基特点国外已普遍鼓形齿代直齿式联轴器UMA生产鼓形齿式联轴器品种规格齐全符合相应标准 鼓形齿式联轴器刚性
挠性弹性适宜求减振缓二轴中求严格机械
太阳轮通鼓形齿式联轴器高速轴联接实现浮动（双联浮动）太阳轮质量惯性浮动灵活结构简单容易制造通性强广泛应低速传动3时均载效果显著载荷均衡系数11~115
太阳轮浮动齿轮联轴器通常单联齿双联齿实心空心扭转轴太阳轮做成体具双联齿浮动均载机构太阳轮利种结构中扭转变形引起载荷轮齿分布均匀性减
分析齿式联轴器浮动效果知结构条件允许情况应量增加联轴器分度圆直径长度齿宽强度计算确定齿圈齿宽稍通常取
选2020mm齿轮模数35齿数选25
44减速器润滑
441减速器润滑方式选择
行星齿轮减速器润滑相般定轴减速器特殊处
1） 行星齿轮减速器外啮合传动啮合传动工作温度工作制度等变化润滑油行星齿轮减速器启动正常运行中具良粘温特性
2） 行星齿轮减速器体积散热面积求润滑油良抗挤压性热稳定性耐氧化性
3） 行星轮般两围绕着中心轮旋转求润滑油良抗泡沫性
4） 求润滑油油漆油封轴承保持架具良相容性
行星齿轮减速器润滑方式常采油浴润滑者压力喷油润滑两种方式喷油润滑较安全利散热冷
1）油浴润滑 采油浴润滑时减速器箱体作油箱油位控制低速级机架轴承面滚珠宜输入级轴承采前机盖设置集油槽润滑油浴润滑行星齿轮减速器运行程中常检查工作状态油位时补充定期更换润滑油
2）循环强制喷油润滑 行星减速器循环喷油润滑两种形式减速器箱体油箱加套润滑装置种外配置油箱润滑装置两种型式喷油润滑油泵油滤器冷器入箱润滑齿轮轴承进油般前机盖机盖分设置润滑油喷行星齿轮齿轮啮合处前机盖进油集油槽方孔润滑前机盖轴承行星齿轮减速器回油高度应低油浴润滑时油位高度
油箱储油量应满足齿轮啮合点润滑轴承润滑散热冷需
通常油箱储油量喷油流量循环冷时间计算般4~15min油箱体积总油量11~12倍适加环境温度较低时应设加热装置油箱温度超60摄氏度需加冷装置
文涉减速器采油浴润滑方式
442行星齿轮减速器润滑油选择
1）环境温度
般情况行星齿轮减速器40℃~+50℃范围条件工作环境温度定义减速器接空气温度
2）行星齿轮减速器油池油极限温度
润滑油温度高会引起润滑油早老化缩短周期甚会引起齿轮失效矿物基齿轮润滑油高温度限95℃合成型工业齿轮油高温度限107℃润滑油超出述高限时许润滑剂失稳定性
行星齿轮减速器低温环境工作应保证润滑油循环流动引起启动转矩时选择合适低温工业齿轮润滑油选润滑油冰点少温度低值低5℃
43 箱体设计
机体结构根制造工艺安装工艺维护方便否济性等条件决定
非标准单件生产求质量较轻传动般采焊接机体反批量生产时通常采铸造机体机体形状传动装置安装形式分卧式立式法兰式等型传动装置机体般做成轴剖分式便安装检修
文中减速器采卧式轴剖分式结构
铸造机体应量避免壁厚突变减壁厚差免产生缩孔疏松等铸造缺陷
铸造机体常材料灰铸铁承受较振动击场合铸钢减轻重量铝合金轻金属铸造机体
铸造机体特点效吸收振动降低噪声良耐腐蚀性
机体强度刚度计算复杂般验方法确定结构尺寸铸造机体壁厚表计算重传动取两者中较值
表41 箱体尺寸表
Tab41 Box size table
尺寸系数
壁厚
尺寸系数
壁厚
06
6
>20~25
>15~17
>06~08
7
>25~32
>17~21
>08~1
8
>32~40
>21~25
>10~125
>8~10
>40~50
>25~30
>125~16
>10~13
>50~63
>30~35
>16~20
>16~20
型传动装置减轻重量采双臂焊接式结构种结构噪声控制较范围壁壁间连接非常重连接板壁板定厚度差功率传动装置采机体壁板弹性模数材料作连接板
种机体轴线镗孔直径相直径阶梯式减简化加工工艺提高加工精度
般齿轮传动机体样行星齿轮传动装置机体设置通气帽观察孔起吊钩油标放油塞等
结
文设计NWG型行星齿轮减速器包括该减速器运行原理阐述部分设计文中行星齿轮减速器齿轮轴轴承进行校核均满足设计求通减速器设计知道行星齿轮减速器定轴减速器相结构更加紧凑相较复杂更高设计安装求文行星齿轮减速器数部件进行简说明缺乏减速器设计验行星齿轮减速器缺乏系统认识减速器方缺乏认识者理解位情况工作学中会逐步提高方面认识行星齿轮减速器图纸绘制程中掌握基三维二维软件绘图方法行星齿轮减速器然应较广泛相减速器够查资料加力限文图纸避免存某种缺漏图纸绘制涉知识面较广包括减速器种结构尺寸制定种公差制定等没养成良学惯细致东西没做善美种公差理解透彻存错标漏标情况
文然完成错误难免方会工作学中断总结错误提高正确设计绘图力
附录
代号
Main code name
代号
意 义
单 位
代号
意 义
单 位
a
b
C
d
e
H
HB
HRC
中心距标准中心距
角度变位齿轮中心距
切齿中心距
齿宽
顶隙
顶隙系数
直径分独圆直径
插刀齿分度圆直径
齿顶圆直径
基圆直径
齿根圆直径
节圆直径
齿槽宽
作力
法力
径力
切力
齿公差
摩擦系数
基节极限偏差
齿距极限偏差
高度
布氏硬度
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
N
N
N
N
mm
mm
m
N
角渐开线函数
系数载荷系数
系数
行星轮间载荷分布均匀系数
齿间载荷分布系数
齿载荷分布系数
动载系数
长度
弯矩
模数
指数
应力循环次数
转速
行星轮数目
功率
半径分度圆半径
节圆半径
齿顶圆半径
基圆半径
齿根圆半径
转矩
重合度
效率
计算齿根弯曲应力
mm
mm
rmin
kW
mm
mm
mm
mm
mm
X
洛氏硬度
齿顶高
齿顶高系数
齿根高
传动
齿数
变位系数
转臂
变位系数
系数
齿形系数
弯曲强度计算时寿命系数
应力修正系数
mm
y
许齿根弯曲应力
系数
弯曲强度计算时尺寸系数
弯曲强度计算时螺旋角系数
弯曲强度计算时重合度系数
中心距变动系数
压力角齿形角
齿顶压力角
rad
rad
参考文献
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致谢
文学期做完学期学设计程中首先感谢李华英老师指导文图纸方方面面提出修改意见拙劣设计善美写出文基础知识学院老师教导学四年学中工院老师细致耐心严谨教学风格留深刻印象受益匪浅致谢
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