行星減速電動滾筒畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要電動滾筒是一種將電動機(jī)和減速器共同置于滾筒體內(nèi)部的新型驅(qū)動裝置。它重要應(yīng)用于固定式和移動式帶式輸送機(jī)，替代傳統(tǒng)的電動機(jī)、減速器在驅(qū)動滾筒之外的分離式驅(qū)動裝置。行星齒輪傳動電動滾筒，具有體積小、重量輕、工作平穩(wěn)、噪音低、使用壽命長等特點(diǎn)，已被廣泛使用。本文著重研究行星齒輪傳動電動滾筒的工作原理，在給定基本參數(shù)的前提下作出合理布局，通過選擇電機(jī)功率來擬定行星輪系的數(shù)目。設(shè)計(jì)中，對其重要部分（電機(jī)、行星齒輪）和輔助部分（滾筒體、端蓋、左、右法蘭軸及支座）進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、力學(xué)分析和材料的性能分析及計(jì)算和校核，并且運(yùn)用數(shù)字化三維設(shè)計(jì)軟件UG進(jìn)行電動滾筒的參數(shù)化建模，進(jìn)行模擬仿真進(jìn)一步檢查設(shè)計(jì)的合理性、可行性。關(guān)詞：電動滾筒；行星齒輪；參數(shù)化建模；仿真；AbstractThistopiciselectricrollerdrovedbyplanetarygear.Electricrollerisanewdriveswhichcontrastofelectromotorandreducer.Itismainlyusedforfixedormobilebeltconveyorstoreplacethetraditionalmotor,reducerinadditiontothedrivepulley-drovedseparationdevice.Meanwhile,overtherightplanetarygeartransmissionandfixed-axisdrivedistinction.Itisofsmallsize,lightweight,stable,lownoise,longlifeandotherfeatures,andhasbeenwidelyused.Ididsomethingonplanetarygear-electricdrumprincipleandthedeterminationofvariousparameters,whenbasicparametersweregiven.Inthedesignofthemainparts(motors,planetarygear)andsupportingparts(drumbodyCover,left,Rightaxisandflangebearings),Ididsomethinginmechanicalanalysisandmaterialsperformanceanalysistomakeanaccuratecalculationandtherationalstructure.IusedUGNXinmakingmodelingandsimulating.BuyUGNX,theelectricrollerisimprovedinstructure.Keywords:ElectricRoller;Planetarygear;Modeling;Simulate;目錄摘要 IAbstract II1.緒論 11.1電動滾筒發(fā)展概括 11.1.1國內(nèi)電動滾筒的發(fā)展概括 11.1.2國外電動滾筒的發(fā)展概括 21.2研究內(nèi)容及目的 31.2.1研究目的和意義 31.2.2研究內(nèi)容 32.電動滾筒設(shè)計(jì)方案 42.1電動滾筒的設(shè)計(jì)參數(shù)及規(guī)定 42.1.1電動滾筒的合用場合 42.1.2電動滾筒的參數(shù) 42.1.3對齒輪傳動提出的設(shè)計(jì)規(guī)定 42.2傳動方案 52.2.1減速器傳動結(jié)構(gòu) 52.2.2漸開線行星輪傳動的優(yōu)點(diǎn)與局限性 62.2.3行星齒輪傳動設(shè)計(jì)和制造時重要技術(shù)規(guī)定 72.3行星輪電動滾筒部件的設(shè)計(jì)及選用 82.3.1電動機(jī) 82.3.2漸開線行星齒輪傳動 92.4.3滾筒體 202.4.4法蘭軸 212.4.6端蓋作用及選擇 252.4.7支座 263.UGNX的實(shí)體建模 273.1UGNX軟件簡介 273.2運(yùn)用UGNX4.0進(jìn)行實(shí)體建模 283.2.1低速級行星架建模 283.2.2實(shí)體模型圖展示 344.UG的虛擬裝配 364.1裝配方式 364.2裝配過程展示 374.3裝配過程舉例 394.4總裝模型 424.5UG裝配的作用 425.UG的模擬仿真 435.1創(chuàng)建連桿 435.2創(chuàng)建運(yùn)動副 445.3創(chuàng)建傳動副 455.4進(jìn)行解算及制作仿真動畫 465.5進(jìn)行運(yùn)動分析 475.5.1電子表格分析 475.5.2圖表分析 485.6UG模擬仿真的作用簡述 50結(jié)論 51致謝 52參考文獻(xiàn) 53附錄A 54附錄B 661.緒論1.1本文研究目的和意義通過設(shè)計(jì)行星減速電動滾筒，替代傳統(tǒng)的電動機(jī)、減速器在驅(qū)動滾筒之外的分離式驅(qū)動裝置，完善電動滾筒的安裝使用、維護(hù)規(guī)定。電動滾筒是一種將電動機(jī)和減速器共同置于滾筒體內(nèi)部的新型驅(qū)動裝置，它重要應(yīng)用于固定式和移動式帶式輸送機(jī)，替代傳統(tǒng)的電動機(jī)、減速器在驅(qū)動滾筒之外的分離式驅(qū)動裝置。通過設(shè)計(jì)完善電動滾筒的參數(shù)，對電動滾筒在各領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)，有助于電動滾筒的推廣應(yīng)用。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)電動滾筒的發(fā)展概況我國最早使用電動滾筒是在20世紀(jì)40年代，北京石景山發(fā)電廠煤倉進(jìn)口的配煤移動式帶式輸送機(jī)，就隨機(jī)引進(jìn)了電動滾筒。到了50軍代，錦州石油六廠、北京市玻璃廠、南京下關(guān)發(fā)電廠、鄭州砂輪廠、新疆牙克石烤膠廠等單位都是在引進(jìn)帶式輸送機(jī)時，隨機(jī)引進(jìn)了電動滾筒。在使用過程中，效果很好、于是，電動滾筒的優(yōu)越性逐漸被人們結(jié)識到。我國研制開發(fā)電動滾筒始于20世紀(jì)50年代。1959年，當(dāng)時的天津市皮帶機(jī)廠（現(xiàn)為天津市叉車總廠）開始收集電動滾筒的有關(guān)資料。1961年初試制出我國第一臺油冷式電動滾筒，其規(guī)格參數(shù)為：功率（P)2.8kw；滾筒表面線速度（v）1.25;帶寬（B）500mm；滾筒直徑（D）400mm。1964年5月完畢了YD64型油冷式電動滾筒的系列設(shè)計(jì)，當(dāng)時系列表中規(guī)定的參數(shù)范圍為：功率1.5—13kw；帶速0.63一2.5；帶寬（D）300—1200mm；滾筒直250一630mm?？偟囊?guī)格數(shù)為153種，可以滿足當(dāng)時我國帶式輸送機(jī)的基本需要。隨著我國輸送機(jī)行業(yè)的發(fā)展，對電動滾筒的規(guī)定越來越高。1971對YD64型油冷式電動滾筒進(jìn)行更新設(shè)計(jì)，1975年九月通過定型審核，并改稱為“TDY75型油冷式電動滾筒”。系列參數(shù)作了如下的調(diào)整：功率1.5—15KW；帶速0.8—3.15；帶寬500—1400mm；滾筒直徑320—800mm。總的規(guī)格數(shù)上升到194種，其中改動最大的是淘汰了E級絕緣的JO2型電動機(jī)，改用B級絕緣的Y系列電動機(jī),并且與國際接軌貫徹了六項(xiàng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)人20世紀(jì)80年代，原有的TDY75型油冷式電動滾筒已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了新型輸送機(jī)的需要。1979年終，當(dāng)時的鶴崗電動滾筒廠（后為鶴崗煤礦機(jī)械廠）試制成功隔爆型電動滾筒。有些廠家開始從國外引進(jìn)先進(jìn)的電動滾筒制造技術(shù)，促進(jìn)了我國電動滾筒的蓬勃發(fā)展。從1989年開始,在北京起重運(yùn)送機(jī)械研究所的領(lǐng)導(dǎo)下，著手統(tǒng)一普通型、防腐型、隔爆型電動滾筒的基本參數(shù)、技術(shù)規(guī)定、實(shí)驗(yàn)方法、檢查項(xiàng)目、檢查規(guī)則以及標(biāo)志和包裝，形成JB/T733—94電動滾筒標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)中將過去常用的帶寬B換成筒長L。這是吸取了國際標(biāo)準(zhǔn)及德國國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,已經(jīng)與國際常規(guī)接軌。事實(shí)上筒長L=250—2400，已經(jīng)完全涉及了標(biāo)準(zhǔn)帶寬的相應(yīng)筒長。最近電動滾筒基本參數(shù)，又向高低兩個方向進(jìn)行了擴(kuò)展。向低方向擴(kuò)展形成了自然風(fēng)冷式微型電動滾筒；向高方向擴(kuò)展形成了直接油冷式（即俗稱油浸式）大型電動滾筒系列。與此同時，于1988年12月左右，我國第一臺電動機(jī)外裝式電動滾筒先后在自貢市運(yùn)送機(jī)械總廠和東豐機(jī)械廠試制成功，并通過鑒定。以變速傳動軸承作為新型減速器的低速微型電動滾筒1991年在天津市叉車總廠試制成功。我國電動滾筒行業(yè)的蓬勃發(fā)展，還表現(xiàn)在生產(chǎn)廠家的不斷增多。1973年以前，國內(nèi)只有一家電動滾筒生產(chǎn)廠。1973一1975年，先后有泰州機(jī)械廠、鶴崗電動滾筒廠（后稱鶴崗煤礦機(jī)械廠）、集安通用機(jī)械廠三家開始試生產(chǎn)電動滾筒。進(jìn)入80年代，行業(yè)內(nèi)先后又有汕頭電動滾筒廠、桐鄉(xiāng)機(jī)械廠、湖州電動滾筒廠、天津約基電動滾筒廠、淄博電動滾筒廠、東豐機(jī)械廠、沈陽電動滾筒廠生產(chǎn)電動滾筒。到了90年代，電動滾筒行業(yè)又增長了天津市電動滾筒廠。上述列舉的是中國重工業(yè)協(xié)會帶式輸送機(jī)分會行業(yè)內(nèi)的廠家。事實(shí)上，從1980年以后，國內(nèi)生產(chǎn)電動滾筒的廠家遠(yuǎn)不止這些。但是，他們所生產(chǎn)電動滾筒的品種、規(guī)格和產(chǎn)量遠(yuǎn)不如行業(yè)內(nèi)廠家多。大約在20世紀(jì)2023代末期，德國一方面研制成功自然風(fēng)冷式電動滾簡，例如德國Bauer公司生產(chǎn)的18.5kw以下的風(fēng)冷式電動滾簡。差不多就是從那時開始，使用的電動機(jī)為定子旋轉(zhuǎn)的集流環(huán)式異步電動機(jī)。但是，以后該公司也跟著生產(chǎn)采用籠式電動機(jī)的油浸式電動滾筒。而德國Baumuele公司、奧地利Herco公司則生產(chǎn)采用籠式電動機(jī)的風(fēng)冷式電動滾簡。稍后，油冷式電動滾筒陸續(xù)制成并投人使用，如匈牙利的Hukeke公司、德國的Abus公司生產(chǎn)的籠式電動機(jī)驅(qū)動的油冷式電動滾筒。到了20世紀(jì)40年代末和50年代初，隨著電動機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展，就出現(xiàn)了油浸式電動滾簡。典型的代表公司為德國的Muchna(即現(xiàn)在的WAT)公司和丹麥的JOKI（即現(xiàn)在的Interroll）公司,他們分別于1951年和1953年開始生產(chǎn)這種電動滾筒。[3]在西歐、北美多為油浸式齒輪傳動的電動滾筒，而自然風(fēng)冷式和油冷式電動滾筒較少。自然風(fēng)冷式電動滾筒多用在食品工業(yè)及生產(chǎn)線上，作為積極輥?zhàn)邮褂?。所有各大洲重要生產(chǎn)電動滾筒的廠家，涉及我國的廠家在內(nèi)，目前各種電動滾筒的總年產(chǎn)量在40—50萬臺。1.3本文重要研究內(nèi)容設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。對其重要部分（電機(jī)、行星齒輪）和輔助部分（滾筒體、端蓋、左、右法蘭軸及支座）進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、力學(xué)分析和材料的性能分析及計(jì)算和校核，以擬定結(jié)構(gòu)的可行性、材料的選用、零件的加工精度規(guī)定及潤滑維護(hù)的規(guī)定。運(yùn)用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)軟件UG對傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動仿真。對傳動裝置進(jìn)行模擬，進(jìn)一步檢查設(shè)計(jì)的可行性。2.電動滾筒設(shè)計(jì)方案2.1電動滾筒的設(shè)計(jì)參數(shù)及規(guī)定2.1.1電動滾筒的合用場合將電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)置于傳動滾筒筒體內(nèi)的電動滾筒和僅將減速機(jī)構(gòu)置于傳動滾筒筒體內(nèi)、外接電機(jī)（或其他動力）而構(gòu)成的外裝式電動滾筒，作為一種驅(qū)動裝置，重要應(yīng)用在固定式和移動式帶式輸送機(jī)卜，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機(jī)、減速器在傳動滾筒之外的分離式驅(qū)動裝置。隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和電動滾筒自身技術(shù)水平的不斷提高，電動滾筒作為驅(qū)動單元應(yīng)用在斗式提高機(jī)上，作為積極輥?zhàn)討?yīng)用在輥道、輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)上，輸送各種散狀、件狀物品。制成錐形電動滾筒，可容易實(shí)現(xiàn)輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的轉(zhuǎn)彎；制成兩端大、中間小，類似于雙曲線形狀的電動滾筒可用于工廠或林場輸送各種直徑的圓形鋼材或圓木；通過特殊設(shè)計(jì)，且?guī)в邪踩煽康闹苿雍湍嬷寡b置，制成卷揚(yáng)滾筒或電纜卷筒；也可以在筒體上加焊螺旋葉片，制成輕巧的螺旋輸送機(jī)。此外雙速、三速或無級變速的低噪聲滾筒，已廣泛地應(yīng)用于超級市場和技術(shù)密集型產(chǎn)品裝配線上；特殊的隔爆滾筒、防腐滾筒等被應(yīng)用在易燃、易爆、空氣潮濕等條件惡劣的環(huán)境下工作。總之，由于電動滾筒具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、耗能少、噪聲低、壽命長、運(yùn)營平穩(wěn)、工作可靠、密封性好、占用場地少、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，將更加廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、建材、煤炭、交通、能源、糧食、商業(yè)、郵電、農(nóng)林等各個領(lǐng)域。[3]2.1.2電動滾筒的參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：電動滾筒的功率為55kw，電動滾筒的表面線速度3.2,電動滾筒的名義直徑800mm，電動滾筒的筒長1400mm。2.1.3對齒輪傳動提出的設(shè)計(jì)規(guī)定(1)足夠長的使用壽命應(yīng)在連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工作制下進(jìn)行設(shè)計(jì)，即假定天天工作24h，每年工作300d，齒輪工作壽命規(guī)定不少于5年，或者不少于36000h整機(jī)無端障工作時間應(yīng)不少于15000h，為此應(yīng)選用較優(yōu)質(zhì)的齒輪材料和合理的熱解決工藝。(2)較小的噪聲和合理的制造工藝電動滾筒在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的噪聲，應(yīng)盡也許小于或者等于JB/T730一94中的規(guī)定值。齒輪精度取6～8中檔精度等級，使用在一般場合的電動滾筒應(yīng)達(dá)成GB10095—88漸開線圓柱齒輪精度中規(guī)定的8一7一7級精度，室內(nèi)使用或規(guī)定特別低噪聲的場合，常規(guī)定達(dá)成7—6—6級精度。(3)采用油池及飛濺潤滑，潤滑油常用N46、N68翻機(jī)械油或N150中負(fù)荷齒輪油。(4)優(yōu)良的通用性事實(shí)上電動滾筒的規(guī)格很多，為便于生產(chǎn)過程管理，必須考慮其通用性，規(guī)定達(dá)成：l）滾筒直徑D、模數(shù)m。、電機(jī)機(jī)座號三者都相同時，其內(nèi)嚙合傳動的齒輪是通用的，僅根據(jù)傳遞功率P的大小調(diào)節(jié)齒寬；2）滾筒直徑D、帶速v、模數(shù)m相同時，其外嚙合傳動的齒輪是通用的，也僅根據(jù)傳遞功率的大小調(diào)節(jié)齒寬。3）同一滾筒直徑D、齒輪中心距a是相同的；4）滾筒直徑D、帶速。、電機(jī)機(jī)座號相同時，相應(yīng)齒輪模數(shù)m相同。目前電動滾筒類型的劃分有四種基本方法。即依據(jù)電動機(jī)冷卻方式、所采用減速器傳動結(jié)構(gòu)類型、電動滾筒基本工作環(huán)境特性和電機(jī)置于滾簡內(nèi)外，來劃分電動滾筒的類型。[3]2.2傳動方案2.2.1減速器傳動結(jié)構(gòu)國內(nèi)外生產(chǎn)的減速器類型不少，但目前用在電動滾筒上能批量生產(chǎn)的不外乎三種類型：定軸齒輪電動滾筒、漸開線行星齒輪電動滾筒、擺線針齒輪電動滾筒。本設(shè)計(jì)采用的是漸開線行星齒輪傳動，如圖2-1所示為漸開線行星齒輪電動滾筒的裝配圖。這種傳動形式與定軸齒輪傳動比較，具有體積小、重量輕、承載能力大、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。在電動滾筒中最常用的為NGW(2K一H）型的二級或三級傳動機(jī)構(gòu)。在國外，如WAT、Interroll等公司一般只用在直徑112mm以下的微型電動滾筒中。而在日本、英國及國內(nèi)一些廠家，大、中、小型電動滾筒中都采用這種結(jié)構(gòu)。2.2.2漸開線行星輪傳動的優(yōu)點(diǎn)與局限性在行星傳動中，NGW型機(jī)構(gòu)是目前電動滾筒中應(yīng)用最廣泛的傳動結(jié)構(gòu)。對于和定周軸齒輪傳動對比。他的重要優(yōu)點(diǎn)在于可以減少載荷不均勻系數(shù)，從而提高承載能力，減少噪聲，提高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和可靠性，減少齒輪制造精度等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛采用。缺陷在于各行星輪所承受的負(fù)載是否能均勻分派，這是一個至關(guān)重要的問題尚有就是結(jié)構(gòu)較定軸齒輪傳動復(fù)雜?，F(xiàn)在均載機(jī)構(gòu)的型式較多，重要合用于三個行星輪的行星齒輪傳動。它是靠三個基本構(gòu)件―太陽輪、齒圈或行星架，沒有固定的徑向支承，在受力不平衡的條件下，可以做徑向浮動，以使各行星輪均勻分擔(dān)載荷?；緲?gòu)件浮動的最常用方法是采用雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器。一般有一個基本構(gòu)件浮動即可起到均載作用，若是采用兩個基本構(gòu)件浮動效果更好。均載機(jī)構(gòu)的種類很多，并且各有特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時可根據(jù)下述原則進(jìn)行選擇：浮動構(gòu)件的重量要輕，受離心力影響要小，浮動要靈敏；浮動構(gòu)件受力要大，受力大則靈敏，均載效果好；浮動構(gòu)件應(yīng)能以較小的位移量即可補(bǔ)償制造誤差；均載機(jī)構(gòu)要具有緩沖和減震性能；均載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)要簡樸，便于制造并且效率要高。[3]圖2-1NGW行星齒輪傳動電動滾筒圖2-1NGW行星齒輪傳動電動滾筒2.2.3行星齒輪傳動設(shè)計(jì)和制造時重要技術(shù)規(guī)定行星齒輪傳動設(shè)計(jì)和制造時重要技術(shù)規(guī)定為使各行星輪均勻分擔(dān)載荷，補(bǔ)償不可避免的制造誤差，以充足發(fā)揮行星齒輪傳動具有體積小，重量輕和承載能力高等優(yōu)點(diǎn)，為此應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造和安裝上采用措施滿足其重要技術(shù)規(guī)定。(1)齒輪齒輪精度通常與定軸傳動的齒輪精度相稱或稍高，在一般條件下，齒輪精度應(yīng)不低于8—7—7級，高速傳動的太陽輪和行星輪精度應(yīng)稍高，有的規(guī)定不低于5級，內(nèi)齒輪精度不低于6級。齒輪精度除與齒輪相對于行星架的圓周速度有關(guān)外，還與選取合理的均載機(jī)構(gòu)有關(guān)。合理的均載機(jī)構(gòu)，取定軸傳動的齒輪精度即可，而齒輪聯(lián)軸器的齒輪精度達(dá)成8級即可。齒輪嚙合側(cè)隙應(yīng)比一般定軸傳動稍大，即齒厚極限偏差或公法線長度極限偏差達(dá)成Ⅱ組：8—9級，中心距偏差達(dá)成Ⅱ組9—10級即1/2IT9即可，齒輪聯(lián)軸器的齒輪側(cè)隙也可以參照這個規(guī)定制造。齒輪的材料和熱解決，一般太陽輪和行星輪的載荷循環(huán)次數(shù)最多，所以兩者通常選用相同的材料和熱解決，應(yīng)選用承載能力較高的合金鋼，采用表面淬火、滲碳淬火或滲氮等熱解決，內(nèi)齒輪強(qiáng)度一般裕量較大，可采用稍差一些的材料。(2)行星架中心距偏差會影響齒輪嚙合側(cè)隙，還會由于各中心距偏差的數(shù)值和方向不同，而導(dǎo)致行星輪軸孔距相對誤差和行星架偏心，從而影響浮動件的浮動量。(3)行星架偏心公差行星架偏心公差應(yīng)不大于行星輪軸孔的相鄰孔距公差之半。(4)行星架加工后應(yīng)進(jìn)行靜平衡實(shí)驗(yàn)當(dāng)行星架外圓直徑小于200mm時，不平衡力矩不大于0.15N.m;當(dāng)行星架外圓直徑200～300mm時不平衡力距不大于0.25N.m當(dāng)行星架外圓直徑為350～500mm時不平衡力矩不大于O.5N.m。為了最大限度的補(bǔ)償不可避免的制造誤差，除了前述采用基本構(gòu)件浮動的均載機(jī)構(gòu)外，尚有下述措施。a.盡也許采用滑動軸承的行星輪結(jié)構(gòu)，這樣可使作為滑動軸承的金屬或非金屬襯套由于它自身的彈性和間隙配合，使行星輪也成為一種彈性件的均載機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡樸，制造容易，緩沖性能好二在微型電功滾筒或電動輥?zhàn)又?，干脆用粉末冶金材料、尼龍或工程塑料等制成行星輪，用間隙配合裝在行星輪軸上，對減少成木、均勻載荷分派有很好的效果。b.在小型或微型電動滾筒中，也常將內(nèi)齒輪用金屬或非金屬制成薄壁的柔性構(gòu)件，靠內(nèi)齒輪的薄壁的彈性變形以達(dá)成均載的目的。當(dāng)內(nèi)齒輪外徑不大于100～時，內(nèi)齒輪壁厚＝(0.05—0.l)a。在較大型的電動滾筒中，內(nèi)齒輪可用彈性圓柱銷（GB879一86）固定到滾筒體上，也有較好的緩沖減振作用，這些都可以對制造和裝配基本構(gòu)件時產(chǎn)生的不可避免的誤差進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，從而可減少對基本構(gòu)件制造的技術(shù)規(guī)定，達(dá)成既節(jié)約成本又叮使傳動性能平穩(wěn)和可靠的目的。[3]2.3行星輪電動滾筒部件的設(shè)計(jì)及選用2.3.1電動機(jī)圖2-3直接油冷式電動滾筒圖2-2圖2-3直接油冷式電動滾筒圖2-2直接油冷式電動機(jī)采用55kw直接油冷式電動機(jī)。電動滾筒作為帶式輸送機(jī)的動力源，電動滾筒的工作特點(diǎn)是：長時間連續(xù)工作，因此規(guī)定電動機(jī)為連續(xù)工作制；帶式輸送機(jī)一旦停機(jī)，規(guī)定電動滾筒可以在有負(fù)荷的情況下啟動，一次規(guī)定電動機(jī)有較大的起動轉(zhuǎn)矩，并且又規(guī)定電動機(jī)的起動電流不要太大。因此選用籠式三相異步電動機(jī)，而直接油冷式電動機(jī)定子殼體上除了有散熱片外，尚有許多孔。滾簡體內(nèi)的冷卻油通過這些孔流到電動機(jī)的繞組上，直接冷卻繞組及鐵芯產(chǎn)生的熱量。滾筒體內(nèi)壁上有刮油板，當(dāng)電動滾筒旋轉(zhuǎn)時，刮油板也攪動冷卻油。刮油板將帶起的油澆到有孔的定子殼體的上部及側(cè)面，冷卻油便可以通過定子殼體上的孔流人定子殼體內(nèi)，直接冷卻電動機(jī)繞組。冷卻效果好，因此可以選用相應(yīng)的大功率電動機(jī)。[3]2.3.2漸開線行星齒輪傳動漸開線行星齒輪傳動的電動滾筒這種傳動形式與定軸齒輪傳動比較，具有體積小、重量輕、承載能力大、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。在電動滾筒中最常用的為NGW(ZK一H）型的二級或三級傳動機(jī)構(gòu)。在國外，如WAT、Interroll等公司一般只用在直徑112cm以下的微型電動滾筒中。而在日本、英國及國內(nèi)一些廠家，大、中、小型電動滾筒中都采用這種結(jié)構(gòu)。圖2圖2-4兩級行星齒輪傳動的結(jié)構(gòu)原理圖從圖2-4中可見，它屬于NGW型傳動機(jī)構(gòu)。圖中太陽輪A1通過聯(lián)軸器與電動機(jī)的轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接。第一級齒圈B1固定，由行星架輸出，同時作為第二級傳動太陽輪A2的輸入。第二級傳動行星架與法蘭軸聯(lián)接固定，行星輪C2定軸，行星架與筒體聯(lián)接輸出動力，從而驅(qū)動電動滾筒的筒體旋轉(zhuǎn)。a．齒輪材料的選擇齒輪是電動滾筒中的重要零件，它擔(dān)負(fù)著傳遞動力、改變運(yùn)動速度及方向的重要任務(wù)，因此對齒輪材料提出如下規(guī)定：具有高的接觸疲勞極限；具有高的抗彎強(qiáng)度；具有高的耐磨性；具有足夠的沖擊韌性。[3]同時還應(yīng)考慮材料的加工工藝性、經(jīng)濟(jì)性，以及材料的來源等因素。對的的選用齒輪材料和進(jìn)行合理的熱解決，是滿足齒輪設(shè)計(jì)規(guī)定、延長齒輪使用壽命及節(jié)約制導(dǎo)致本的重要途徑。本次設(shè)計(jì)中，太陽輪選用40Cr粗車后調(diào)質(zhì)解決，制齒后齒面高頻淬火。行星輪同樣采用40Cr。內(nèi)齒圈采用45號鋼粗車后調(diào)質(zhì)，制齒后齒面高頻淬火。b．行星齒輪的計(jì)算（一）傳動比及傳動比分派計(jì)算傳動比i由于行星輪數(shù)目=3時，傳動比范圍只有，故選用NGW型兩級行星齒輪傳動（2）傳動比分派分派原則是各級傳動等強(qiáng)度和獲得最小的外型尺寸，在NGW型兩級行星齒輪傳動中，用角標(biāo)Ⅰ表達(dá)高速級參數(shù)，Ⅱ表達(dá)低速級參數(shù)。設(shè)高速級與低速級外嚙合齒輪材料、度相同，則。取行星輪數(shù)目=3；齒面工作硬化系數(shù),低速級內(nèi)齒輪分度圓直徑與高速級內(nèi)齒輪分度圓直徑之比值以B表達(dá)，并??；取載荷不均系數(shù)。；取齒寬系數(shù)。由于動載荷系數(shù)、接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)及接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)的三項(xiàng)比值的乘積等于1.8—2.0，故取所以=（二）高速級計(jì)算配齒計(jì)算所以=23采用高變位，由于，所以太陽輪取正變位，行星輪和內(nèi)齒輪取負(fù)變位，即，按接觸強(qiáng)度傳動的中心距a和模數(shù)m。輸入轉(zhuǎn)矩太陽輪傳遞的扭矩齒數(shù)比太陽輪和行星輪的材料用剛表面淬火，表面硬度計(jì)算中心距模數(shù)所以取模數(shù)m=4。幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑齒頂高齒根高齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑（4）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度接觸強(qiáng)度驗(yàn)算<所以滿足強(qiáng)度規(guī)定2）——齒形系數(shù)，取=2.37，=2.81——應(yīng)力修正系數(shù)，取=1.7,=1.52——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，認(rèn)為是直齒，取=1?！獜澢鷱?qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)，=88.9齒根最大應(yīng)力強(qiáng)度條件彎曲強(qiáng)度滿足規(guī)定(5)接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算接觸應(yīng)力接觸疲勞極限45號剛調(diào)質(zhì)=570>313.4滿足強(qiáng)度規(guī)定(6)彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算內(nèi)齒輪演算強(qiáng)度條件所以傳動中的內(nèi)齒輪也滿足強(qiáng)度條件（三）低速級計(jì)算（1）配齒計(jì)算由高速級計(jì)算得=4.0,且低速級改為行星架固定，內(nèi)齒輪輸出，仍按行星輪計(jì)算。進(jìn)行配齒計(jì)算則符合取質(zhì)數(shù)、整數(shù)、：整數(shù)、及無公約數(shù)的NGW型配齒規(guī)定，并且：>100不是質(zhì)數(shù)以便于加工。速比誤差：。采用高變，由于實(shí)際＞4，所以取太陽輪正變位，行星輪和內(nèi)齒輪負(fù)變位，即取，。(2)按接觸強(qiáng)度初算A—C傳動的中心a和模數(shù)m低速級輸入扭矩，取載荷不均勻系數(shù)，在一對A—C輪傳動中，小輪（太陽輪）傳遞的轉(zhuǎn)矩取綜合系數(shù)K=4.0，齒數(shù)比。太陽輪和行星輪材料和高速級同樣，改用40Cr調(diào)質(zhì)表面淬火，齒面硬度HRC=50—55（太陽輪）和HRC40—50（行星輪），取，也可用鋼調(diào)質(zhì)表面淬火代替，其性能不變。齒寬系數(shù)在低速級取,初算低速級中心距模數(shù)(3)計(jì)算實(shí)際中心距和嚙合角取模數(shù)，則實(shí)際中心距由于直齒輪高變位，則實(shí)際中心距變動系數(shù)，則(4)計(jì)算中心距和嚙合角實(shí)際中心距由于中心距變動系數(shù)所以嚙合角(5)幾何尺寸計(jì)算1)分度圓直徑2）齒頂高3）齒根高4）齒高5）齒頂圓直徑6）齒根圓直徑(6)驗(yàn)算左C傳動的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度按定軸線齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算。1)擬定計(jì)算公式中的系數(shù)使用系數(shù)計(jì)算行星架圓周速度：=1.74(m/s)速度系數(shù)，動載系數(shù)：，齒間載荷分布系數(shù)，。因取，所以，計(jì)算齒間載荷分布系數(shù)及，先求齒頂圓壓力角a。及端面重合度：=由于是直齒輪，總重合度，所以節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，由高速級計(jì)算可知。。計(jì)算彈性系數(shù)，由高速級計(jì)算可知。接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)擬定接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，由于當(dāng)量循環(huán)次數(shù)＞，所以。最小安全系數(shù)，取。擬定潤滑劑系數(shù)，考慮用N46(30號)機(jī)械油作為潤滑冷卻劑，粗糙度系數(shù)，取=1.2。齒面工作硬化系數(shù)Zw，為簡化計(jì)算取Zw=1。

接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，取。2)傳動接觸強(qiáng)度驗(yàn)算由計(jì)算接觸應(yīng)力=許用接觸應(yīng)力及強(qiáng)度條件，則=<=1100計(jì)算結(jié)果可靠。傳動接觸強(qiáng)度通過。用4OCr鋼（或40MnB鋼）調(diào)質(zhì)后表面淬火,安全可靠3)傳動彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算齒根應(yīng)力=考慮到行星輪輪齒受力也許出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力由強(qiáng)度條件即=40鋼調(diào)質(zhì)、表面淬火=3500>115.2，故A—C傳動彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算也通過。(7)驗(yàn)算低速級傳動的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度l）根據(jù)A—C傳動的。來擬定C—B傳動的接觸應(yīng)力，。由于傳動為內(nèi)嚙合，2）核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞極限由有=由于45號鋼調(diào)質(zhì)硬度，所以內(nèi)齒輪用45號鋼調(diào)質(zhì)解決，調(diào)質(zhì)硬度HB229-286接觸強(qiáng)度符合規(guī)定。3）彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算只對內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和A—C傳動的外嚙合同樣，由強(qiáng)度條件由于45號鋼調(diào)質(zhì)彎曲疲勞極限。=200>115.2，所以低速級C—B傳動中，內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度也符合規(guī)定。內(nèi)齒輪壁厚，模數(shù)小取大值。2.4.3滾筒體滾筒體材料選擇電動滾筒的滾筒體有兩個作用、一是用來支撐并拖動輸送帶運(yùn)動，或者直接支撐并輸送成件物料。二是作為殼體保護(hù)內(nèi)部的電動機(jī)和傳動裝置。這兩個作用都規(guī)定滾筒體堅(jiān)固。滾筒體的形狀絕大多數(shù)為圓柱體。在本設(shè)計(jì)中由于滾子輸送機(jī)上的微型電動滾筒和用于長距離帶式輸送機(jī)上的大功率電動滾筒的滾筒體所以選用圓柱體。滾筒體長度與輸送帶寬度之間的關(guān)系如圖2-5。輸送散料時，滾筒體的長度大于輸送帶的寬度，一般滾筒體每端露出輸送帶30—100mm。帶寬較窄時取下限，帶寬較長時取上限；對于輕型帶式輸送機(jī)取下限，對于大型輸送機(jī)取上限。本設(shè)計(jì)滾筒體長度為1400mm，選擇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)輸送帶寬1200mm。圖2-圖2-5圓柱形滾筒體滾筒體內(nèi)壁沿滾筒體軸線方向焊接有刮油板，數(shù)量為6片，當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，刮油板也隨之旋轉(zhuǎn)，刮油板可以將滾筒體內(nèi)的潤滑油舀起來，澆在電動機(jī)的上面和側(cè)面，有助于冷卻電動機(jī)及潤滑油自身。電動滾筒的滾筒體材料有鋼板焊接和無縫鋼管的兩種。一般情況，電動滾筒的直徑大于320mm時選用一定強(qiáng)度韌性和良好的焊接性能的Q235。3.3.2滾筒設(shè)計(jì)計(jì)算受力分析圓周驅(qū)動力緊邊張力松邊張力平均張力扭矩彎矩正應(yīng)力剪切應(yīng)力強(qiáng)度滿足規(guī)定，滾筒是安全的。厚度計(jì)算電動滾筒和帶式輸送機(jī)的傳動滾筒在結(jié)構(gòu)上不同樣，前者軸一般不旋轉(zhuǎn)只起支承和承受反力矩作用，后者軸旋轉(zhuǎn)并傳遞驅(qū)動力，因此兩種滾筒的滾筒體失效的機(jī)制與一方面破壞的部位也不相同。傳動滾筒的疲勞破壞往往由焊縫的疲勞破壞引起的，裂縫由輻板與筒皮的交會處的焊縫開始逐漸發(fā)展而成，以大約45°角伸向滾筒邊沿，最終達(dá)成筒體的外表面。[3]所以取滾筒體壁厚為10mm。2.4.4法蘭軸右法蘭軸（如圖2-6）電動滾筒有兩根軸支撐著。右法蘭軸（簡稱右軸）系指一端與傳動裝置聯(lián)接而另一端固定在支座上的軸。右軸借助于支座固定在輸送機(jī)的機(jī)架上，它是支撐電動滾筒自身自重及承受輸送帶拉力的重要零件。由于電動滾簡的傳動形式不同，右軸有固定式與旋轉(zhuǎn)式兩種。右軸與傳動裝置的固定部分聯(lián)接時，如與漸開線齒輪傳動的齒輪箱體聯(lián)接時，右軸是固定不旋轉(zhuǎn)的。為了保障滾筒體旋轉(zhuǎn)，在滾筒體的端蓋與右軸之間裝有軸承。若是右軸與傳動裝置的輸出部分聯(lián)接時，如與擺線針輪傳動的輸出軸聯(lián)接時，右軸與滾筒體聯(lián)接并且以相同的速度旋轉(zhuǎn)。右軸與左軸的軸頭形式通常是一致的。電動滾筒的右軸采用是實(shí)心設(shè)計(jì)。右軸在電動滾筒殼體外部與支座連接的那一部分，為了防止銹蝕，采用涂漆或電鍍。[3]本次設(shè)計(jì)右法蘭軸采用QT450—10鑄鐵材料。圖圖2-6右法蘭軸設(shè)計(jì)圖樣左法蘭軸（后軸）左法蘭軸（簡稱左軸）系指一端與電動機(jī)定子殼體聯(lián)接，另一端與支座聯(lián)接的軸。它與右軸同樣，通過支座固定在輸送機(jī)的機(jī)架上。左軸與右軸共同支撐電動滾筒自身的重量，共同承受著電動機(jī)的反轉(zhuǎn)矩。由于左軸一端與電動機(jī)定子殼體聯(lián)接，所以它是不旋轉(zhuǎn)的。左軸采用空心軸，中間的孔是電動機(jī)引出線的通道。由于左軸直接與電動機(jī)定子殼體聯(lián)接，電動機(jī)的引出線從左軸引出比從右軸引出更方便，可以不必繞過傳動裝置。為了便于電動滾筒的安裝，左軸和右軸的軸頭形式通常是一致的。圖2-7球墨鑄鐵力學(xué)性能本次設(shè)計(jì)左法蘭軸采用QT450—10鑄鐵材料。如圖2-7為球墨鑄鐵的力學(xué)性能和合用范圍。圖2-7球墨鑄鐵力學(xué)性能左、右法蘭軸（前、后軸）受力分析外載荷計(jì)算公式輸入扭矩：第一級減速齒輪傳遞的扭矩：齒輪、的圓周力、：齒輪、的徑向力、：a=A、B支點(diǎn)垂直方向反力、：==7496.6N=7500NA、B支點(diǎn)水平方向反力、：==2133N==2117.5右法蘭軸軸頭力矩計(jì)算公式如圖2-8所示，右軸軸頭承受彎矩和扭矩的作用。圖2-8示意圖（1）垂直方向彎矩圖2-8示意圖=7500×0.219=1642=7500×0.072=540(2)水平方向彎矩=11200×0.219=2452=11200×0.072=806(3)合成彎矩=2951=9702.4.6端蓋作用及選擇端蓋即裝在滾筒體兩端的殼蓋。端蓋與滾筒體之間用螺釘聯(lián)接，與滾筒體構(gòu)成電動滾筒的旋轉(zhuǎn)殼體。端蓋分為右端蓋和左端蓋，或稱前端蓋和后端蓋，它們分別與右軸和左軸相相應(yīng)。本次設(shè)計(jì)中的右端蓋如圖2-9所示。為了提高承載能力，左、右端蓋與固定軸之間采用調(diào)心球軸承。電動滾筒的端蓋為密封式，以防止?jié)L筒體內(nèi)的潤滑油外漏。每個端蓋有兩處需要密封，一處是端蓋與滾筒體聯(lián)接處的結(jié)合面，此處可以采用紙墊或密封膠進(jìn)行密封；另一處是固定軸與滾動軸承處的旋轉(zhuǎn)密封，這里可以采用骨架式密封圈進(jìn)行密封。端蓋的材料為HT200的灰口鑄鐵，鑄件中一定不能有砂眼等缺陷，以免減少材料的強(qiáng)度或?qū)е聺B漏油。端蓋與滾筒體配合處的止口尺寸一般采用較松的配合，加工端蓋時一定要保證止口處與軸承室的同軸度，否則影響電動滾筒的順利安裝和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖圖2-9右端蓋圖樣2.4.7支座支座是上端支撐并固定著電動滾筒的左軸和右軸，支座的下端借助于螺栓固定在機(jī)架上。這樣支座便將電動滾筒牢牢固定住。支座由于結(jié)構(gòu)和影響因素多的特點(diǎn)再加電動滾筒的大功率，考慮強(qiáng)度問題，所以選擇Q235—A鋼板。但是無論采用什么材料，材料自身不能有任何內(nèi)在的缺陷。本次設(shè)計(jì)的支座如圖2-10所示。圖圖2-10支座3.UGNX的實(shí)體建模3.1UGNX軟件簡介本次產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用UG4.0的建模模塊、裝配模塊和制圖模塊以及UG7.0的模擬仿真模塊，UGNX作為集成化的CAD/CAE/CAM高端產(chǎn)品解決方案可以很方便地建立各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的三維參數(shù)化實(shí)體裝配模型和部件具體模型，并自動生成用于加工的平面工程圖紙。UGNX的這些功能使得該軟件可以很好地應(yīng)用于各行業(yè)各種類型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并支持產(chǎn)品外觀造型設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品模型可模仿制造樣機(jī)的過程。并且可以進(jìn)行虛擬裝配和各種分析，節(jié)約了設(shè)計(jì)的成本和周期。如圖3-1為UG7中的效果圖。運(yùn)用UGNX進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：從傳統(tǒng)的基于二維的機(jī)械設(shè)計(jì)過程轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀S實(shí)體模型為中心的過程，實(shí)現(xiàn)了直接進(jìn)行三維零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為后續(xù)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、虛擬裝配和模擬仿真等過程提供了實(shí)體模型數(shù)據(jù)。使制造產(chǎn)業(yè)信息化，即設(shè)計(jì)數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、生產(chǎn)過程數(shù)字化等成為也許。圖圖3-1UG效果圖3.2運(yùn)用UGNX4.0進(jìn)行實(shí)體建模本次設(shè)計(jì)運(yùn)用UGNX對電動滾筒逐個零件進(jìn)行了實(shí)體建模。UGNX的實(shí)體建模技術(shù)具有很大的靈活性，草圖無須完全約束即可操作，并且草圖尺寸可以反復(fù)更改，實(shí)現(xiàn)了靈活的參數(shù)化建模。3.2.1低速級行星架建模1）繪制草圖1本次設(shè)計(jì)的行星架是回轉(zhuǎn)體，點(diǎn)擊草圖按鈕，繪制如圖3-2所示的草圖1。圖圖3-2繪制草圖12）建立回轉(zhuǎn)體如圖3-3，點(diǎn)擊按鈕，進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作。圖圖3-3建立回轉(zhuǎn)體3）建立草圖2為草圖2建立基準(zhǔn)平面，建立草圖2如圖3-4所示。圖圖3-4草圖24）拉伸草圖，并對相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行陣列拉伸草圖時，進(jìn)行逐個拉伸，如圖3-5所示。并對拉伸實(shí)體做實(shí)體差。如圖3-7所示。對所做特性進(jìn)行陣列，如圖3-8所示。圖圖3-5進(jìn)行拉伸圖圖3-6草圖拉伸圖圖3-7拉伸并作實(shí)體差圖圖3-8進(jìn)行特性陣列5）倒角為避免行星齒輪與行星架發(fā)生干涉，對行星架進(jìn)行倒角操作。如圖3-9。圖圖3-9倒角6）繪制草圖3圖圖3-10草圖37）拉伸草圖3拉伸草圖時對特性進(jìn)行實(shí)體和操作，使特性體與已畫好組件成為一體，然后對新特性進(jìn)行陣列操作，如圖3-11。圖圖3-11拉伸草圖3圖圖3-12進(jìn)行特性陣列8）打孔并進(jìn)行陣列圖圖3-13打孔并陣列圖圖3-14低速級行星架零件圖圖3-15支座3.2.2實(shí)體模型圖展示圖3-15支座圖圖3-16高速級行星架圖圖3-17端蓋圖圖3-18內(nèi)齒圈3.3UG建模的作用運(yùn)用UG建模不同于純粹的CAD二維圖紙，三維設(shè)計(jì)規(guī)定考慮的結(jié)構(gòu)等問題更全面，很多時候不再單單依靠設(shè)計(jì)者自己的“空想”，虛擬的實(shí)體零件建模，更容易幫助我發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的局限性之處，（比如尺寸上的不合理）。參數(shù)化的建?？梢苑奖阍O(shè)計(jì)中的尺寸變更，設(shè)計(jì)時的修改變得簡樸。4.UG的虛擬裝配UGNX系統(tǒng)的裝配可以建立起零件之間的鏈接關(guān)系，用戶通過配對條件在零件間建立裝配約束關(guān)系來擬定各零件在產(chǎn)品中的相對位置。在虛擬裝配中組件的幾何體不是被復(fù)制而是被引用到裝配中，假如組件被修改則引用它的裝配模型中相應(yīng)的組件自動更新，使得整個裝配組件具有完全的相關(guān)性。4.1裝配方式考慮到電動滾筒裝配過程的可行性以及裝配的對的性，重要零件的裝配遵循了如下配對順序：右支座右支座右法蘭軸軸承（右法蘭軸用）左端蓋右端蓋滾筒體電機(jī)軸承（左法蘭軸用）左支座左法蘭軸電機(jī)軸高速級太陽輪低速級內(nèi)齒圈單聯(lián)齒輪聯(lián)軸器低速級行星架低速級行星輪低速級太陽輪雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器高速級行星架高速級行星輪高速級內(nèi)齒圈接線盒圖4-1配對順序除上述的單個零件裝配方式外尚有一種裝配方式，是通過先將部分零件進(jìn)行組裝，比如電機(jī)軸和電機(jī)本體先進(jìn)行組裝。通過設(shè)計(jì)時的多次裝配比較后發(fā)現(xiàn)，如圖4-1的裝配方式有優(yōu)勢也有局限性。這種所有零件都順序裝配的方式在修改時可以直接編輯參數(shù)進(jìn)行裝配修改，而采用部分零件先行裝配的方式只是在初次裝配是比較方便，更具有層次性，但是更改裝部件中零件的配參數(shù)時會有麻煩。4.2裝配過程展示按照圖4-1所示的配對順序進(jìn)行虛擬裝配。圖圖4-2裝配過程一右支座、右法蘭軸及軸承圖圖4-3裝配過程二低速級行星架、內(nèi)齒圈、低速級行星齒輪及配套軸和軸承、聯(lián)軸器、高速級行星架、高速級行星齒輪及配套軸和軸承圖圖4-4裝配過程三裝配滾筒體、左支座等圖圖4-5裝配過程四裝配電機(jī)等圖圖4-6裝配零件表4.3裝配過程舉例UG通過添加組件可以直接進(jìn)行裝配，下面以端蓋上面螺栓的裝配來說明裝配過程。如圖4-7點(diǎn)擊添加組件按鈕，通過彈出的對話框找到要添加的零件。圖4-7進(jìn)行零件裝配圖4-7進(jìn)行零件裝配找到螺栓零件后，如圖4-8，在“添加現(xiàn)有部件”對話框中點(diǎn)選“多重添加”，進(jìn)行如圖所示的設(shè)立。圖4-8設(shè)立添加方式圖4-8設(shè)立添加方式對零件添加約束。添加“配對”約束，將螺栓與端蓋接觸的面分別選中（如圖4-9所示），然后添加“對齊”約束，如圖4-10所示，分別選中螺栓的圓柱面和端蓋上空的圓柱面。圖4-9圖4-9“配對”約束圖4-10添加圖4-10添加“對齊”約束對零件進(jìn)行多重添加。如圖4-11，約束添加完畢后，在“配對條件”對話框中點(diǎn)擊“擬定”后自動彈出“創(chuàng)建組件陣列”對話框，點(diǎn)擊“擬定”后會自動與孔配合進(jìn)行陣列裝配。如4-12完畢螺栓裝配。圖4-11陣列裝配圖4-11陣列裝配圖4-12完畢螺栓裝配圖4-12完畢螺栓裝配圖4-13電動滾筒模型4.4總裝模型圖4-13電動滾筒模型圖圖4-14電動滾筒效果圖4.5UG裝配的作用通過UG軟件的虛擬裝配，可以很好的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中存在的問題，比如零件間尺寸的匹配，零件間的干涉，幫助我在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題，改善設(shè)計(jì)，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)停留在二維圖紙，二維裝配圖顯然不如三維裝配圖表現(xiàn)得更直觀。5.UG的模擬仿真NX運(yùn)動仿真模塊（NX/MotionSimulation）用于建立運(yùn)動機(jī)構(gòu)模型，分析模型的運(yùn)動規(guī)律。運(yùn)動仿真模塊和主模型是分開保存，從而可以創(chuàng)建不同的運(yùn)動仿真，而對主模型不產(chǎn)生影響。通過模擬仿真，驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的可行性，并對機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化。5.1創(chuàng)建連桿連桿（Link）是連桿機(jī)構(gòu)中兩端分別與積極和從動構(gòu)件鉸接以傳遞運(yùn)動和力的桿件。每個連桿可以是多個對象，并且可以是二維和三維的混合，對象之間可以有干涉和間隙。將電機(jī)輸出軸、輸出軸軸承、單聯(lián)齒輪聯(lián)軸器、鍵、高速軸、太陽輪設(shè)立為連桿L001。如圖5-1。將高速級行星架、雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器、低速軸、低速級太陽輪設(shè)立為連桿L002。將三個高速級行星齒輪及其配套軸、軸承分別設(shè)立為連桿L003、L004、L005。將三個低速級行星齒輪及配套軸承分別設(shè)立為連桿xl2a、xl2b、xl2c。將低速級內(nèi)齒圈、端蓋、端蓋軸承及壓板、滾筒體設(shè)立為連桿gundongti。將高速級內(nèi)齒圈、支座法蘭軸、電機(jī)等設(shè)立為連桿guding，并勾選固定連桿。圖5-2圖5-2運(yùn)動導(dǎo)航器中的連桿圖5-1連桿L001的創(chuàng)建5.2創(chuàng)建運(yùn)動副運(yùn)動副(Joint)的作用就是將機(jī)構(gòu)中的連桿連接在一起，成為一個有機(jī)的整體進(jìn)行運(yùn)動，而不是表面上的靜態(tài)連接。為了讓機(jī)構(gòu)做規(guī)定的動作，必須使用運(yùn)動副連接協(xié)調(diào)運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)副連接可以實(shí)現(xiàn)兩個相連件繞同一軸作相對的轉(zhuǎn)動，它有兩種形式：一種是兩個連桿繞同一軸做相對的轉(zhuǎn)動（咬合），另一種是一個連桿繞固定軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)（非咬合）。旋轉(zhuǎn)副一共被限制了5個自由度，物體只能沿方位的Z軸旋轉(zhuǎn)。本次模擬仿真過程中將連桿L001創(chuàng)建為旋轉(zhuǎn)副J001，原點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心線上任一點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)軸線方向?yàn)閆軸方向。其中L001旋轉(zhuǎn)副對話框中對基本選項(xiàng)卡進(jìn)行設(shè)立(如圖5-3)，選擇連桿L002為咬合連桿(但不勾選咬合連桿)，即與L002相對轉(zhuǎn)動。設(shè)定J001自動旋轉(zhuǎn)，如圖5-4。L003、L004、L005分別設(shè)立為旋轉(zhuǎn)副J003、J004、J005，并進(jìn)行與J001類似設(shè)立，同樣選擇L002為咬合連桿。將連桿L002設(shè)立成旋轉(zhuǎn)副J002，原點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)軸線上一點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)軸線方向即為Z軸方向。同樣的，將連桿xl2a設(shè)立成旋轉(zhuǎn)副J011，將連桿xl2b設(shè)立成旋轉(zhuǎn)副J010，將連桿xl2c設(shè)立成旋轉(zhuǎn)副xinglun，將連桿gundongti設(shè)立成旋轉(zhuǎn)副neichilun。最后建立的連桿及運(yùn)動副如圖5-31所示。圖5-3旋轉(zhuǎn)副J001的創(chuàng)建圖5-3旋轉(zhuǎn)副J001的創(chuàng)建圖5-4圖5-4J001設(shè)定為自動旋轉(zhuǎn)圖5-5運(yùn)動導(dǎo)航器中的連桿（Links）和運(yùn)動副（Joints）5.3創(chuàng)建傳動副傳動副的作用是改變扭矩的大小、控制的輸出力類型等。齒輪副(GearJoint)可以模擬齒輪的傳動，創(chuàng)建齒輪副時需要選取兩個旋轉(zhuǎn)副或圓柱副，并定義齒輪傳動比完畢。成功創(chuàng)建齒輪副的條件是：兩個旋轉(zhuǎn)副或圓柱副所有為固定的或自由的，且不在同軸的情況下才干創(chuàng)建齒輪。創(chuàng)建齒輪副J006，選取兩旋轉(zhuǎn)副分別為J003和J001，設(shè)定比比率為1.48。創(chuàng)建齒輪副J007，選取兩旋轉(zhuǎn)副分別為J004和J001，設(shè)定比比率為1.48。創(chuàng)建齒輪副J008，選取兩旋轉(zhuǎn)副分別為J005和J001，設(shè)定比比率為1.48。創(chuàng)建齒輪副J009，選取兩旋轉(zhuǎn)副分別為neichilun和xinglun，由于是內(nèi)齒輪嚙合，兩齒輪同向旋轉(zhuǎn)，所以設(shè)定比率為負(fù)值。設(shè)定比率為-2.67。圖5-圖5-6齒輪副J006圖5-7圖5-7J001自動旋轉(zhuǎn)圖5-8解算方案5.4進(jìn)行解算及制作仿真動畫設(shè)定旋轉(zhuǎn)副J001為自動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動速度為360（°/s）（如圖5-7），設(shè)定旋轉(zhuǎn)副J002為自動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動速度為360/4.9（°/s）。點(diǎn)擊“解算方案”，如圖5-8所示設(shè)立時間為60，步數(shù)為6000，步數(shù)不易過大，否則容易使程序癱瘓，點(diǎn)擊對話框的“擬定”按鈕進(jìn)行解算。點(diǎn)擊動畫播放按鈕進(jìn)行動畫演示。5.5進(jìn)行運(yùn)動分析5.5.1電子表格分析UG可以對運(yùn)動對象進(jìn)行分析，當(dāng)機(jī)構(gòu)使用常規(guī)驅(qū)動或關(guān)節(jié)運(yùn)動解算后，NX內(nèi)部記錄每個時間相應(yīng)的驅(qū)動（角度或位移）的變化數(shù)據(jù)。假如需要可以把驅(qū)動的數(shù)據(jù)輸出為電子表格，進(jìn)行分析或修改等。這些數(shù)據(jù)在結(jié)束時可以直接運(yùn)用電子表格驅(qū)動模型。[10]如圖5-9所示，點(diǎn)擊填充電子表格，即可將剛才設(shè)定的解算方案運(yùn)營，并將運(yùn)營中的積極件隨時間的變化數(shù)據(jù)添入電子表格中（如圖5-10所示）。圖5-9填充電子表格圖5-9填充電子表格圖5-10運(yùn)動數(shù)據(jù)圖5-10運(yùn)動數(shù)據(jù)當(dāng)完畢電子表格填充后，所輸出的數(shù)據(jù)可以重新導(dǎo)入驅(qū)動運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真，如圖5-11所示。也可以對表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，比如：時間、位移等。但是假如修改不恰當(dāng)，仿真模型將不能執(zhí)行，比如：時間步數(shù)一定要按照順序排列，模型的驅(qū)動在電子表格沒有相應(yīng)等。圖5-11圖5-11電子表格驅(qū)動5.5.2圖表分析UG具有輸出圖表的功能，圖表功能（Graphing）能對機(jī)構(gòu)仿真的結(jié)果產(chǎn)生直觀的圖表數(shù)據(jù)，比如：位移、速度、加速度等。與電子表格驅(qū)動不同的是，圖表輸出是獨(dú)立的仿真結(jié)算器，輸出是為圖形，電子表格需要數(shù)據(jù)輸入和解算器支持才干完畢運(yùn)動仿真，輸出結(jié)果是動畫分析。[10]如圖5-12，點(diǎn)擊“作圖”按鈕，（如圖5-13）選擇運(yùn)動對象“neichilun”，“請求”項(xiàng)設(shè)立為“位移”，“組件”項(xiàng)設(shè)立為“角度幅值”（幅值是X、Y、Z的合值，不考慮各方向上的線性分量），在Y軸添加相應(yīng)公式，X軸默認(rèn)為時間，設(shè)立表格的輸出形式及保存途徑后，點(diǎn)擊“應(yīng)用”即可自動生成電子圖表（如圖5-14）。圖5-12作圖圖5-12作圖圖5-13圖表設(shè)立圖5-13圖表設(shè)立圖5-14位移分析圖表圖5-14位移分析圖表若在“組件”項(xiàng)目中設(shè)立為“速度”，則產(chǎn)生如圖5-15所示的位移圖表。圖5-15速度分析圖表圖5-15速度分析圖表5.6UG模擬仿真的作用通過UG的模擬仿真，可以很好的理解運(yùn)動的過程，便于大家對機(jī)構(gòu)運(yùn)動的結(jié)識。同時通過度析相關(guān)的運(yùn)動參數(shù)，分析機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理性，從而使設(shè)計(jì)者對結(jié)構(gòu)的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。通過模擬仿真分析，本次設(shè)計(jì)的電動滾筒達(dá)成了預(yù)期的目的。結(jié)論電動滾筒不是單純的電機(jī)與減速器的連接，它重要應(yīng)用于固定式和移動式帶式輸送機(jī)，替代傳統(tǒng)的電動機(jī)、減速器在驅(qū)動滾筒之外的分離式驅(qū)動裝置。本論文進(jìn)行了行星齒輪電動滾筒的設(shè)計(jì)和運(yùn)動仿真，得出如下重要結(jié)論：1、在設(shè)計(jì)中根據(jù)齒輪的配齒原則和尺寸計(jì)算得出齒輪的基本參數(shù)，解決了主傳動中的齒輪配齒問題。2、運(yùn)用強(qiáng)度理論校核齒輪、法蘭軸、滾筒體等的強(qiáng)度，結(jié)果滿足規(guī)定。3、運(yùn)用UG的建模、虛擬裝配功能，有效的解決了零件的干涉問題，提高了結(jié)構(gòu)的可行性。4、運(yùn)用UG進(jìn)行模擬仿真，電動滾筒的速度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)可靠，可實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的。致謝本設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師李金泉老師的悉心指導(dǎo)和耐心幫助下完畢的。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)作風(fēng)、銳志創(chuàng)新的科研精神、平易近人的師長風(fēng)范以及孜孜不倦的傳道、授業(yè)、解惑的精神，深深的感染了我和教育著我。讓我銘記于心并終身受益。在論文完畢之際，向?qū)熇罱鹑蠋熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！在機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，李老師鼓勵我嘗試運(yùn)用UG進(jìn)行設(shè)計(jì)建模裝配并進(jìn)行模擬仿真，讓我對機(jī)械設(shè)計(jì)有了新的結(jié)識，在設(shè)計(jì)過程中李老師傾注了很大心血，從機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，到論文的修改，開闊了我的思維，讓我思考更全面，讓我獲益良多。我謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表達(dá)最深的謝意。最后，再一次向所有關(guān)心、支持、幫助過我的各位領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友們表達(dá)真摯的感謝！參考文獻(xiàn)[1]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊編寫組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊（一）（二）（三）[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，1986[2]孫志禮，馬興國等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2023[3]劉建勛.電動滾筒設(shè)計(jì)與選用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)部機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化研究所，1997[4]機(jī)械工業(yè)最新基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988[5]杜君文等.機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計(jì)[M].天津大學(xué)出版社，1998[6]移動帶式輸送機(jī)型式與基礎(chǔ)參數(shù)[M].北京：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1982[7]蔡春源.機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊（上、中、下）[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，1997[8]楊勇才主編.機(jī)械設(shè)計(jì)新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊.北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社,1993[9]張貴芳編.滾動軸承.高等教育出版社,1985[10]呂楊波.UGNX7.0動力學(xué)與有限元分析從入門到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2023.2[11]孫恒，陳作模等機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社附錄A英文資料ResearchonDesignofPlanetaryGearboxNanjingArtilleryCollegeRaoZhenggang［Abstract］Thedesignandcalculationsofplanetarygearboxaredetailedlydiscussedinthisthesis.Thecalculationsofstructureparameters,transmissionratio,torqueofeachshaft,braketorque,lockingmoment,andtransmissionpowerareexplainedhere.Hence,thispaperisofmuchimportancetothedesignofplanetarygearboxofcaterpillarvehicle,tank,artilleryandengineeringmechanics.

Keywords:PlanetarygearboxStructureparameterTorquePowerc)ClutchLlocksinternalgearrignbandswivelingjibH(seefigure3,c)

WhenclutchLcombinesgearringbandswivelingjibHintoonewhole,nb=nH.ThentorqueTAofinputshaftAcantransmitthroughtwoways:oneistotransmittooutputshaftBthroughcentralgeara,planetgeargandswivelingjibH;theotheristoBbycentralgeara,planetgearg,internalgearringbandclutchL.Atthismoment,TA=Ta,TB=-TAandlockingmomentTLisequaltothetorqueofinternalgearringTb,TL=Tb.Accordingtoformula(4-3),thelockingmomentTLisTL=Tb=pTa(4-11)Fromtheformulaabove,whencentralgearainputsandswivelingjibHoutputs,thelockingmomentTLofthefirstschemeisthelowestandthesizeissmaller.Soasto2K-H(A)planetarygearbox,thefirstschemeismorereasonable.

(1)Supposeinternalgearringbinputs,swivelingjibHoutputs(seefigure4),TA=Tb,TB=TH;LetusdiscussthelockingmomentT1offrictionclutchofthreedifferentlockingpattern.

a)ClutchLlocksintermalgearringbandcentrageara(seefigure4,a),thatisna=nb=nH;thentheplanetbarbecomesawholeandrotates.SoTB=-TA,T1=Ta.Accordingtoformula(4-2),TLis:

(4-12)So,b)ClutchLlockscentralgearaandswivelingjibH(seefigure4,b),thatisnH=naandTL=Ta.SoTLisSo,(4-13)c)ClutchLlocksinternalgearringbandswivelingjibH(seefigure4,c),thatisnH=nbandTL=Tb.SincetheclutchLlinksinputshaftAandoutputshaftB,lockingmomentTLisequaltothetorquetransmittedbyshaftA,namelyTL=Tb=TA.SothelockingmomentTLisTL=TAFromtheformulaabove,wheninternalgearringinputsandswivelingjiboutputs,lockingmomentTLofthefirstschemeisthelowest.Soitisthebesttoadoptthefirstlockingscheme.

AfterTLiscalculated,thenecessarycontrolunitscanbeadoptedtoobtainthefrictionclutchwithsmallersize.But,infact,thebestlockingschemecan'tbealwaysrealizedduetodifficultyinstructrualdistribution.Underthissituation,thelockingschemeshouldbeadoptedtogetmorecompactstructureofclutchandsmallersizeofthegearbox.

5Calculationofefficiencyofplanetarygearbox

Astomulti-degreeplanetarygeabox,theratioofoutputpowerPBandinputpowerPAiscalledthetransmissionefficiencyofplanetarygearbox.Namely,(5-1)Where,TA、nA—torqueandrotationalspeedofinputshaftA；

TB、nB—torqueandrotationalspeedofoutputshaftB.

RationA/nB=ipiskinematicstransmissionratio;ratio-TB/TA=ip～isdynamicstransmissionratio.SinceTBhascontainsthefrictionlossofplanetarygearbox,puttingipandip～intoformula(5-1),wecangetthefamousM.A.Kpe-Йюecformula:(5-2)Sotheefficiencyofeachstepofmulti-degreeplanetarygearboxηpisequaltotheratioofitsdynamicstransmissionratioip～andkinematicstransmissionratioip.

Asitissaidabove,itskinematicstransmissionratioipisfunctionofcharacteristicparameterpofplanetbar,thatis:ip=f(p1、p2、…pn)(5-3)Accordingtotherelationofpowerequation,pisequaltoipmultiplying(ηH)xthenthefunctionofpisobtained:(5-4)Where,ηH—transmissionefficiencyofplanetbarinrelativemotion.Asto2K-H(A)planetbar,ηH=ηHag×ηHgb=0.97×0.99=0.96

Theequationofindexxjis(5-5)j=1,2,…，n

Themathematicalmeaningofsignissymbol.

Indexxj=1,itssymbolisdecidedby(5-5)；ifthevalueofsignismorethan0,signis“+”，andxj=+1;otherwise,xj=-1。

6Sampleofthedesignofplanetarygearbox

Supposethetransmissionsketchofplanetarygearboxofonecertaincaterpillartruckisshownasfigure5.Itsdegerrsoffreedomisw=3,thenumberofstepsisnd=4(threeforwardingstepsandonereversestep).Trytocalculate(1)numberofcontrolunitsm,numberofplanetbarskandnumberofbasiccomponentsn0;(2)transmissionratioipofeachstep;(3)torqueT,brakemomentT2andlockingmomentTLofeachcomponent;(4)transmissiondefficiencyηpofeachstep.

Solution:(1)Calculationofthenumbersofcontrolunitsm,planetbarskandbasiccomponentsn0.

Whendegreeoffreedomw=3,thenumberofcontrolcomponentsmcanbecalculatedthroughformula(2-6,a),thatisPutnd=4intotheformulaabove,m2-m-8=0Itcanbeobtainedfromtheequationthat:m≈3.4；BecauseC2m＞m＞W(wǎng)，thenumberofcontrolunitsis:：m=W+1=4

ThenthenumberoffrictionclutchesLcanbegotaccordingtoformula(2-8)L=W-1=3-1=2ThenumberofbrakesZcanbecalculatedthrou-gh(2-9)Z=m-L=4-2=2Thenumberofplanetbarskisobtainedby(2-12)k=nd-(W-1)=4-(3-1)=2Finally,thenumberofbasicmotivecomponentsn0canbecalculatedthroughformula(1-3).n0=W+k=3+2=5Itisshownonfigure5thatitsbasiccomponentsareA、B、1、2and3.

(2)Transmissionratioipofeachstep

Themodulemofthegearintwoplanetbarsofthesaidplanetarygearboxisthesameandm=4mm.Thecharacteristicparametersarep1=p2=3.105.Becausep1=Zb1/Za1andp2=Zb2/Za2andnormallythenumberofteethofcentralgearaZa＞17.wesupposeZa1=Za2=19.Thenthenumberofteethofinternalgearringbis:Zb1=p1za1=3.10519=59

Zb2=p2za2=3.10519=59ThenumberofteethofplanetgearZgisThesameasabove,，Zg2=20

Sincetheplanetarygearboxhasthreeforwardstepsandonereversestep,eachstepcanbereachedbycombiningtwocontrolcomponents.Themethodtocombinethecontrolunitsisshownintable6-1.

Thetransmissionratiosofeachstepoftheplanetarygearboxiscalculatedasfollowes:

Thetransmissionratioofthefirststep(directstep):

ThefirststepofplanetarygearboxisobtainedbylockingtwofrictionclutchesL1andL2.Theycombinecentralgeara1,a2internalgearringb2andoutputshaftBintoawhole,thentwoplanetbarsX1andX2canrotateasonebody.Thereisnorelativemotionamongeachunit,thatisnA=nH1=nb1=na1=na2=nH2=nb2=nB,thenthetransmissionratioisi=iAB=iH1b2=1Thetransmissionratioofthesecondstep:

ThesecondstepofplanetarygearboxisobtainedbylockingbrakeZ2andClutchL2.Thetwoplanetbarsparticipateinwork.AfterinputfrominputshaftA,thetransmissionpowerPdis