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南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院
畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯
系： 機械工程系
專 業(yè)： 機械工程及自動化
姓 名： 賈盛
學 號： 060104255
(用外文寫)
外文出處： Department of Machine Design
Royal Institute of Technology, KTH
S-100 44 STOCKHOLM
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
附件1：外文資料翻譯譯文
基于直齒輪和行星齒輪尺寸與傳動比間的關系
本文推導出了一個關于驅(qū)動給定載荷所必需的最小齒輪尺寸的公式。這個公式以直齒輪尺寸的瑞典標準：SS1863和SS1871為基礎，提出了直齒輪副和三輪行星齒輪之間的最小尺寸公式。此外，也得到了齒輪重量和慣性與齒輪傳動比、負載扭矩和齒輪形狀之間的函數(shù)表達式。
已知扭矩和材料，可以重新獲得所需的齒輪尺寸、重量和與齒輪傳動比有關的慣性。這不僅對齒輪優(yōu)化是非常有用的，而且對完整的驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)化也同樣有用，其中齒輪大小，慣性和重量可能會影響驅(qū)動器系統(tǒng)其他部分的要求。
結(jié)果表明，赫茲側(cè)向壓力在大多數(shù)情況下限制了齒輪的大小。齒根彎曲應力僅適用于硬齒面。此外，與同樣小齒輪和同樣構(gòu)造的齒輪相比，行星齒輪所必需的尺寸，重量和慣性相對更小。這兩種結(jié)果都符合國家標準，行星齒輪較緊湊，具有較低的慣性。
關鍵字
直齒輪，行星齒輪，減速機，伺服驅(qū)動器，優(yōu)化
1. 背景介紹
這項工作在一開始是一項關于機電一體化系統(tǒng)的設計和優(yōu)化方法的研究項目。該研究項目的目標是為了獲得機電驅(qū)動模塊的方法，關于重量，尺寸或效率（魯斯 2004年）。為了達到這一目標，必須有模型把齒輪的尺寸和重量與傳動比和負載相關聯(lián)（扭矩和作為時間函數(shù)的傳出軸角）。在機電一體化系統(tǒng)中負載通常是動態(tài)的，因此，慣性在機電一體化模塊的優(yōu)化中起著核心作用。在機電一體化應用最常用的齒輪類型是直齒輪和斜齒輪，行星齒輪和諧波驅(qū)動器。
圖1.在機電伺服驅(qū)動器里電動機和減速機
本文提出的工作針對在兩種不同構(gòu)造下的直齒輪，單直齒輪和三輪行星齒輪。這兒得到的所有表達式都以兩種齒輪尺寸的瑞典標準文件：SS1863和SS1871為基礎。分析的目的是為了表示出作為傳動比功能和輸出扭矩的齒輪大小。從這個尺寸上看，將有可能得出齒輪的質(zhì)量和慣性。也可以得出螺旋齒輪的這些數(shù)據(jù)，盡管可能有必要進一步引進一些簡單的方法。
本文的重點是齒輪尺寸和性質(zhì)，這些可直接從齒輪大小和形狀，慣性和重量中得到。齒輪的其它性質(zhì)，是重要的機電一體化應用（范斯坦1997年）
l 配置（內(nèi)聯(lián)或直角）
l 精度和反彈
l 輸出速度
l 效率
l 環(huán)保能力（密封，噪音，振動）
l 成本
本文中得出的表達式的參數(shù)數(shù)量是很大的。已知參數(shù)取決于設計情況：在一些情況下負載已知和齒輪的尺寸幾乎可以不考慮，而另一些情況尺寸已知，允許的輸出扭矩應該取最大值等。本文中，所有的例子和方程都是假設它的負載是已知的，尺寸，重量和齒輪的慣性能夠得到。此外，還假設齒輪材料以及壓力角也都是已知的。
2. 等效負載
在機電一體化應用程序中負載通常是慣性和摩擦相結(jié)合的。負載轉(zhuǎn)矩通常是非常動態(tài)的，也就是說，它隨著時間的變化而變化。因此，需要使用等效連續(xù)負載轉(zhuǎn)矩。在電動機大小計算方法上，負載周期均方值常用于計算等效連續(xù)電機負載。這是可能的，因為熱量能限制連續(xù)扭矩；電機繞組產(chǎn)生的熱量由電機電流有效值提供。由于電流跟電動機轉(zhuǎn)矩成正比，扭矩均方根可用于電機計算尺寸。
圖2.“慣性”負載周期有效值
齒輪設計傳統(tǒng)上側(cè)重于齒輪強度。齒輪負載是循環(huán)的，因此，齒輪故障是最常見的機械疲勞的結(jié)果。在齒輪設計上，表面疲勞和齒根彎曲疲勞是兩個典型的限制因素。
當齒輪嚙合時齒輪循環(huán)荷載的結(jié)合和隨時間的變化的外加負載比在電機時更加難以表達出等效負載。用來計算齒輪尺寸的扭矩準則中使用的指數(shù)不是2作為規(guī)范的有效值，而是從3到50之間（安東尼2003年）。等效負載表示式依據(jù)所謂的線性累積損傷規(guī)則（帕爾姆格規(guī)則）。假定一個機械產(chǎn)品全壽命可以通過加入由每個應力循環(huán)的生命消耗的比例估計得到。應力循環(huán)的每一個齒輪傳動齒數(shù)在一生中是巨大的。安東尼（2003）用三輪行星齒輪印證了這個假設，一個太陽齒輪齒將8小時暴露在2000轉(zhuǎn)的近300萬負載循環(huán)中。
圖3.不同的鋼曲線
使用等效載荷計算的指數(shù)取決于材料的類型，熱處理和加載類型（安東尼2003年）。
不過，顯而易見的是，帕爾姆格規(guī)則不能用于無限壽命設計（“大于106負載周期），尤其是不能運用在齒輪受到最大負荷106倍以上的情況下。事實上，只能運用在負載周期總數(shù)低于2?106的地方，一個比允許的極限載荷持久力更高的負載（安東尼2003年）。這意味著對于無限壽命尺寸計算，應該計算在負載周期最大扭矩處的尺寸。當然也有例外情況，例如負載周期在最大負載的地方時發(fā)生齒輪停滯不前。因此，對于無限壽命設計，等效連續(xù)扭矩Tcal可以得出：
（1）
這是本文所采取的做法，假設齒輪受到最大負載106倍以上，并且峰值扭矩用來標注。然而這個研究領域是非常復雜的，在本報告中沒有做進一步的調(diào)查。通過這種方法，至少方程（1）不是用的很低的等效扭矩。
考慮軸承時，計算過程就變的更加復雜。對于軸承，負載平均立方根通常用來作為等效連續(xù)負載（圖3）。然而，只處理了齒輪實際尺寸而沒對軸承進行處理。但是，應該指出，軸承可能限制最大齒輪載荷。
3. 直齒輪分析
本文所做的分析主要是根據(jù)瑞典標準：SS1871和齒輪幾何標準SS1863兩份文件提出的公式來做的。圖4展現(xiàn)了一個直齒輪，為了簡化分析，使用沒有增修改過的直齒輪。
圖4.直齒輪
3.1直齒輪的幾何、質(zhì)量和慣性
3.1.1幾何關系
為了簡化其它分析，這是是非常有用的派生一些簡單的幾何關系
齒輪比u是定義為：
（2）
齒輪的中心距a由下式給出：
（3）
結(jié)合方程（2）及（3）：
（4）
最后，結(jié)合方程（3）及（4）得到了r1和r2的表達式：
（5） （6）
3.1.2 齒輪副質(zhì)量
齒輪在這兒做成一個圓柱體，近視的接近準確值。因此齒輪質(zhì)量M可以給出:
(7)
其中b是面寬度，r是參考半徑和ρ是輪子的質(zhì)量密度。一對齒輪副總質(zhì)量可以表示為：
最后，結(jié)合公式（2），（5）及（8）得到以下齒輪副質(zhì)量表達式：
3.1.3慣性
旋轉(zhuǎn)圓桶的慣性J以下給出：
因此反映在齒輪副小齒輪軸（軸1）上的慣性由此給出：
圖5.齒輪嚙合
如果加上方程（5）及（6）得出下面齒輪副慣性的表達式：
3.2 必要齒輪尺寸
據(jù)SS1871，必要齒輪尺寸取決于齒側(cè)赫茲壓力和齒根壓力。摩擦損失忽略不計，見圖5，在齒輪齒上給出：
3.2.1 齒側(cè)的赫茲壓力
在齒側(cè)的赫茲壓力由下式給出（SS1871）：
對于無增修改齒輪，形成因素ZH由以下給出的：
如下所示，對于直齒輪，切向壓力角at和an法向壓力角是同樣標準的。因此，從現(xiàn)在起壓力角僅用α表示：
由于螺旋角在斜圓柱（β）上為零，在基圓柱上也為零(βb)
得出了ZH的表達式：
材料因數(shù)ZM是由（SS1857）給出：
E是各自齒輪彈性模量和v是瓦松數(shù)。對于直齒輪的重合度Zε是根據(jù)SS1871給出：
其中εα是重合度。對外部直齒輪副εα是根據(jù)SS1863給出的：
對于無增修改過的齒輪，aw是齒輪中心距，得到Pb：
其中m是模數(shù)，其定義為：
對外部直齒輪，齒頂圓直徑da和基圓直徑db可由（SS1863）給出：
從方程（5）及（6）齒輪直徑可以得出如下的表達式：
通過結(jié)合方程（24）和（25），并插入式（21），得到重合度的表達式：
插入式（13）和式（25）到式（14）得到：
方程能重新寫為：
其中ZH,ZM,Zε是由方程（18），（19）和（20）給出。KHα和KHβ是分別描述每個齒輪與負荷分配負載的分工的因素。一般KHα可以設置為1。KHβ較為復雜，因為它只能在理論上為1（齒輪理想狀態(tài)下）。為了簡單點，在這里，它被設置為1.3，但如果要求更精確的數(shù)據(jù)，應該通過SS1871查詢更多的信息和有關如何選擇此常量的規(guī)定。方程（27）給出了已知σHmax，E1，E2,v1,v2,傳動比u，齒數(shù)z1，壓力角α和計算扭矩Tcal的齒輪副最小尺寸（相對于赫茲壓力）。
3.2.2齒根彎曲應力
彎曲應力σF可根據(jù)SS1871計算如下：
窗體系數(shù)YF的計算方式有點復雜，因此YF可近視為：
因為減少了z ，對小齒輪來說，YF總是較大的
直齒輪的螺旋角系數(shù)Yβ是1。 Yε是重合度系數(shù)，根據(jù)SS1871計算如下：
之前根據(jù)方程（26）計算重合度。通過結(jié)合方程（13），（23）和（28），得到以下：
上述表達式可改寫為如下：
其中YF，Yε是由方程（29）和（30）得到。KFα和KFβ是分別描述每個齒輪與負荷分配負載的分工的因素。在沒有其他數(shù)據(jù)可用時，KFα可以設置為1，KFα和KFβ為相同的值（SS1871）。方程（32）對于彎曲強度可用于計算齒輪副的最小尺寸。
常州工學院成人（繼續(xù)）教育學院
畢業(yè)設計（論文）任務書
系： 機電 專業(yè)：數(shù)控技術(shù)應用 班級：
學生姓名
指導教師
職稱
課題名稱
行星架的數(shù)控加工與選用
課
題
工
作
內(nèi)
容
指
標
︵
目
標
︶
要
求
進
程
安
排
主
要
參
與
文
獻
[1]張國瑞、張展主編。行星傳動技術(shù)。上海：上海交通大學出版社，1981
[2]毛賢德、李振清主編。袖珍機械傳動設計手冊。北京：機械工業(yè)出版社。1994
[3]卞言主編。實用軸承技術(shù)。北京：機械工業(yè)出版社。2004
[4]林克主編。最新國內(nèi)外軸承代號對照手冊。北京：機械工業(yè)出版社。1998
[5]王之櫟、王大康主編。機械設計綜合課程設計。北京：機械工業(yè)出版社。2004
[6]江耕華、陳啟松主編。機械傳動設計手冊。北京：煤炭工業(yè)出版社。1983
地
點
起止
日期
系主任： 指導教師：
年 月 日 年 月 日
常州工學院
（成人教育）
畢 業(yè) 設 計（論文）
題 目 行星架的數(shù)控加工與選用
副標題
性 質(zhì)： √ 畢業(yè)設計 畢業(yè)論文
學生姓名
年 級
教 學 點 無錫技師學院
專 業(yè) 數(shù)控技術(shù)應用
指導教師
評定成績 優(yōu) 良 中 及格 不及格
摘 要
國內(nèi)數(shù)控機械行業(yè)可以為制造業(yè)提供幾乎所有的裝備，可中國數(shù)控行業(yè)的水平和實力在國際市場上還不算是強者。數(shù)控機械行業(yè)在制造業(yè)中的地位，既取決于數(shù)控機械行業(yè)的技術(shù)進步和結(jié)構(gòu)調(diào)整，也取決于制造業(yè)的發(fā)展與市場前景。
數(shù)控技術(shù)在數(shù)控機床加工中的應用，成功地解決了某些形狀復雜、一致性要求較高的中、小批零件的加工自動化問題，不僅大大提高了生產(chǎn)效率和加工精度，而且減輕了工人的勞動強度，縮短了勞動周期，并推動了航空、航天、國防、機電等工業(yè)的發(fā)展。目前，數(shù)控技術(shù)已逐步普及，數(shù)控機床在各個工業(yè)部門得到了廣泛應用，已成為機床自動化的一個重要發(fā)展方向。
而機床的發(fā)展，使得行星齒輪精度越來越高，也提高了行星齒輪減速器的精度。行星齒輪系在減速器中有非常重要的位置，而行星齒輪的裝配的重要部件行星架也得到了發(fā)展。行星架有其定位精度高的優(yōu)點，表面粗糙度高，孔的定位與尺寸精度高的要求，這為加工增加了不少的難度，隨著數(shù)控機床迅速的發(fā)展，為行星架的加工提供很大的便利。
關鍵詞：數(shù)控技術(shù)，編程，行星架，行星齒輪減速器
目 錄
第一章 緒論 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 1
第二章 行星架的工藝分析 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 2
2.1零件功能 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨2
2.2零件結(jié)構(gòu)制造介紹¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨2
2.3零件材料的選擇¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨3
2.4加工順序的安排¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨4
2.5工序集中和分散¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨4
2.6加工順序的安排¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨4
2.7工藝路線的擬訂¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨5
2.8加工方法說明 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨5
2.9定位基準的選擇¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨6
2.10機床及其工藝設備的選擇¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨7
2.11工件的裝夾方式¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 7
第三章 數(shù)控加工 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 8
3.1編寫程序的步驟¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨8
3.2數(shù)控編程的方法 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 9
3.3程序代碼¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 9
第四章 行星架的選用¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 12
第五章 總結(jié)¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 16
致謝¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 17
參考文獻¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 18
行星架的制造與應用
第一章 緒論
數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使用技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎么生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制作能力和水平，提高動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外，世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品。
數(shù)控技術(shù)應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)蝦的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，它對國濟民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。
1） 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢
效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可大大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。
2）5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳集合形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2太3軸聯(lián)動機場，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展
第五章 總結(jié)
畢業(yè)設計作為對大專教育所學知識的一次綜合檢驗，起意義是不言而喻的。
在為期兩個多月的設計過程中，在指導老師的引導下對行星架典型的結(jié)構(gòu)和原理
進行了研究。雖然這次設計已經(jīng)完成，但存在不少缺點，由于時間和個人水平的
限制，沒能將各種型號的行星齒輪一一介紹。在兩個多月的畢業(yè)設計過程中，有
過面對問題的惶恐不安，也有解決問題的信心滿懷，終于完成了這次設計
。
通過這次畢業(yè)設計使我掌握了做機械設計的基本方法和思路，為今后的工作打
下了基礎，而我的主要感受是在做任何事情前都應做好相關數(shù)據(jù)資料的搜索。在
現(xiàn)今社會中，隨著計算機的普及以及網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，對于各種數(shù)據(jù)資料的搜索
已經(jīng)從圖書館的紙質(zhì)資料轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡平臺下的電子文檔。
本次設計不能算太完美，只可以說基本完成了指導老師所提出的要求，因在設計過程對一些參數(shù)的選擇還存在一些不全面、不合理的選擇。因此在今后遇到類似情況，將全面綜合考慮之后再選擇相關參數(shù)以及進行有關計算。
致 謝
論文脫稿之際，特別感謝指導老師蔡昀老師為我講解、提供具有代表性的課題、材料，以及在我遇到難題時，能及時為我解答，使我順利完成這次設計。謹向蔡老師所授嚴謹、細致、認真的指導和所付出的心血，致以崇高的敬意和衷心的感謝！
曾經(jīng)教導過我的多位老師在我撰寫畢業(yè)論文過程中以及在校學習期間，給予了我熱情幫助和大力支持。為此，向他們表示誠摯的謝意！向所有關心、支持、幫助過我的各位老師、同學、朋友們表示謝意！
最后，向熱心評審本論文和參加答辯的老師們致以衷心的感謝。
參考文獻
[1]張國瑞、張展主編。行星傳動技術(shù)。上海：上海交通大學出版社，1981
[2]毛賢德、李振清主編。袖珍機械傳動設計手冊。北京：機械工業(yè)出版社。1994
[3]卞言主編。實用軸承技術(shù)。北京：機械工業(yè)出版社。2004
[4]林克主編。最新國內(nèi)外軸承代號對照手冊。北京：機械工業(yè)出版社。1998
[5]王之櫟、王大康主編。機械設計綜合課程設計。北京：機械工業(yè)出版社。2004
[6]江耕華、陳啟松主編。機械傳動設計手冊。北京：煤炭工業(yè)出版社。1983
[7]顧京主編。數(shù)控加工編程及操作。北京：高等教育出版社。2003
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