某行星齿轮变速箱的设计及分析

发布时间：2017-07-31 21:44

  本文关键词：某行星齿轮变速箱的设计及分析

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【摘要】：行星齿轮传动与普通的齿轮传动相比较,具有质量轻、体积小、传动比大、承载能力强以及传动平稳传动效率高等优点,这些已经被我国越来越多的科研人员所了解和重视。虽然行星齿轮的传动方案比较多,其设计也比较复杂,但是行星齿轮传动不但可以用于高速、大功率而且可以用于低速大转矩的机械传动装置上,因此行星齿轮传动在很多部门获得了日益广泛的应用。由于要求其尺寸小、传动比大,导致其结构复杂,合理确定其设计参数是工程设计的难点。本文主要根据某公司的需求设计一台行星齿轮变速箱,此变速箱是用于搅拌机减速的传动装置。主要分以下四个部分来完成此设计。首先传动方案的确定、传动零件主要参数的设计以及零件尺寸的设计。根据公司的设计需求确定传动比,进而确定了传动方案。通过传动方案以及理论计算完成其主要零件参数的设计和零件尺寸的设计。其次精确的参数化建模、装配仿真以及干涉检验,确定方案设计的可靠性。根据第一部分确定的参数,利用PRO/E对行星齿轮变速箱的零件进行参数化建模,完成建模后进行虚拟装配。装配完成的行星齿轮变速箱进行运动仿真和干涉检验,确定行星齿轮变速箱运动平稳无干涉,进而保证第一部分方案设计的可靠性。再次对行星齿轮变速箱的齿轮进行有限元接触分析。运用／ANSYS软件对行星齿轮变速箱一组典型的啮合齿轮进行有限元接触分析,计算接触齿面的最大接触应力。确定接触应力发生的位置,为将来机构进行改进和优化提供参考。最后对行星齿轮变速箱的箱体进行有限元静力分析。由于整个箱体对变速箱具有支撑和保护的作用,并且对整个行星齿轮传动系统的平稳运行以及部分零件的正确安装有着重要的作用,同时由于其结构复杂人工计算误差较大,所以运用ANSYS对整个箱体进行静力分析,验证了其强度和刚度符合要求,同时表明设计参数合理可行。
【关键词】：齿轮传动 结构计算 PRO/E建模 接触分析 静力学分析
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 行星齿轮传动的发展概况与方向11-13
• 1.1.1 发展概况11-12
• 1.1.2 发展方向12-13
• 1.2 行星减速器的类型及特点13-14
• 1.2.1 行星减速器的类型13
• 1.2.2 2K-H型行星齿轮传动13-14
• 1.2.3 行星齿轮传动的特点14
• 1.3 主要应用软件介绍14-15
• 1.3.1 PRO/E的简介14-15
• 1.3.2 ANSYS简介15
• 1.4 本文研究意义及内容15-18
• 1.4.1 本文的课题来源及研究意义15-16
• 1.4.2 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 行星齿轮箱的总体结构设计18-36
• 2.1 传动类型选择及各个参数的计算18-19
• 2.1.1 选取行星齿轮传动的类型及传动简图18-19
• 2.1.2 齿轮的材料、热处理工艺及制造工艺的选定19
• 2.2 初步确定各主要参数19-22
• 2.3 几何尺寸计算22-23
• 2.4 啮合要素验算23-25
• 2.5 齿轮强度验算25-33
• 2.6 行星齿轮减速器主要零件设计33-35
• 2.6.1 行星轮轴33-34
• 2.6.2 选择轴承34-35
• 2.7 本章小结35-36
• 第3章 基于PRO/E的精确建模36-56
• 3.1 对圆柱形直齿轮行星轮的建模过程36-49
• 3.1.1. 输入基本参数和关系式36-38
• 3.1.2. 创建齿轮基本圆38-40
• 3.1.3. 创建渐开线40-42
• 3.1.4. 镜像渐开线42-45
• 3.1.5. 创建齿根圆45-47
• 3.1.6. 创建齿形47-49
• 3.2 对行星传动齿轮箱中的齿圈的建模过程49-53
• 3.3 齿轮箱的主要零件的建模以及最终装配图形53-55
• 3.3.1 太阳轮的建模过程及三维模型53
• 3.3.2 行行星架的三维建模过程及行星架的模型53-54
• 3.3.3 行星齿轮箱的装配模型图54-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第4章 渐开线直齿圆柱齿轮接触有限元分析56-67
• 4.1 接触问题的基本理论56-59
• 4.1.1 齿轮接触问题的研究现状56
• 4.1.2 经典Hertz接触理论56-59
• 4.2 ANSYS接触分析59-60
• 4.2.1 ANSYS接触分析理论59-60
• 4.2.2 接触分析的步骤60
• 4.3 用ANSYS分析渐开线直齿圆柱齿的啮合60-66
• 4.3.1 直齿圆柱齿轮的模型参数60-61
• 4.3.2 ANSYS的有限元分析61-65
• 4.3.3 ANSYS分析与理论计算比较65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 减速箱箱体的有限元静力分析67-76
• 5.1 静力分析的理论67-68
• 5.1.1 静力分析的概述67
• 5.1.2 有限元静力分析的方法及理论67
• 5.1.3 静力分析的理论及步骤67-68
• 5.2 减速器箱体载荷分布计算68-71
• 5.2.1 箱体载荷分析68-69
• 5.2.2 齿轮载荷计算69-70
• 5.2.3 作用在箱体上力的计算与分析70-71
• 5.3 行星齿轮箱体ANSYS静力分析71-75
• 5.3.1 建立有限元模型,设置材料特征71-72
• 5.3.2 定义网格控制并划分网格72
• 5.3.3 施加载荷和边界条件72-73
• 5.3.4 求解结果73-74
• 5.3.5 箱体强度分析74
• 5.3.6 箱体的刚度分析74-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 结论与展望76-78
• 6.1 结论76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81

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本文编号：601258