机械5

1.设计要求： 设计一个25kw热发电太阳能方位角跟踪内置式的减速器，满足输出扭矩为30000NM，减速比为90000，立柱内径为600mm的条件。 2.方案设计 根据要求，提出以下方案： 方案一：传动形式为多级蜗轮蜗杆传动，传动示意图如图1所示： 图1两级蜗轮蜗传动示意图 此方案优点是传动方式简单，只需两级蜗杆传动即可满足设计要求，但是蜗杆传动效率较低，特别是此方案采用多级蜗轮蜗杆传动，效率更低，故设计时放弃了此方案。 方案二：多级平行轴圆柱齿轮传动，其传动示意图如图2所示：图2多级平行轴圆柱齿轮传动示意图 此方案优点是：结构相对简单，圆柱齿轮传动效率较高，但是此结构体积庞大，并且因为每一级齿轮传动传动比有限，达到传动比90000需要很多级，故此方案不太好。 方案三：行星齿轮传动，其传动示意图如图3所示： 图3行星齿轮传动示意图 行星齿轮传动的主要优点是传动比大，体积小，承载能力大，工作平稳，在相同条件下，比普通渐开线圆柱齿轮减速器的重量减轻1/2以上，体积缩小1/2~1/3。该设计传动方案为四级行星齿轮传动，传动方式为NGW式太阳轮输入，行星架输出。在空间限定的情况下，宜采用此种传动方式。 根据设计要求，此减速器具有传递扭矩较大、传动比很大、径向尺寸受限制、立式安装、工作环境恶劣等特点。综合以上设计方案，并比较以上方案的优、缺点，选择方案三为最终设计方案。 3.行星齿轮减速器整体结构设计 3.1原动件选型 根据设计要求，输出机构输出扭矩为30000NM，减速比为90000。 方位角驱动执行装置选用徐州丰禾回转支承制造有限公司生产的01系列内齿式单排四点接触球式回转支承，内齿圈齿数为74，模数为5。为了达到要求的传动比，在回转支承与行星减速器之间加一个联恒精密公司生产的PN450减速器，其传动比为80，与回转支撑串联时，总传动比为104，额定输出转矩为23000NM。变速器采用四级行星减速器传动形式，查阅《机械设计手册》图17.1-6，可知单级周转轮系传动效率在0.95以上。综合轴承等的功率损失，取传递效率为0.95，单头蜗轮蜗杆传动效率为0.7。鞍山新田转盘轴承实际可看做一个蜗杆传动，则整个减速装置的综合传动效率0.95^4×0.7=0.57，则计算电机所需的功率为伺服电机选取博美德（黄冈）机械有限公司的SM型60系列电机作为驱动装置，机型代号为SM 60-006-30LFB，其额定输出功率200W,转速3000r/mi
n，额定扭矩0.67Nm，额定电流为2.2A，根据提供的电机转矩-转速曲线可知，该电机为恒扭矩调速。减速驱动装置总传动比为90000，回转支撑和购买的减速器总传动比为104，则行星齿轮减速器传动比为 则方位角额定输出转速： 最快速转动需用时间为15分钟。 输出扭矩 其中MD为电机额定扭矩，η为总传动效率。 按照设计要求在一天转动，一天按12小时计算，则每分钟需要转角为 实际伺服电机转速为 3.2行星齿轮减速器传动比分配 根据设计要求，利用行星传动功率分流的特点来承担更大的载荷。由3.1计算得，行星齿轮减速器传动比为。如果每级传动比取相同，则。行星齿轮传动设计需满足传动比条件、同心条件、均布条件和邻接条件，有空间限制时，还需满足空间设计要求。 对于NGW型行星齿轮传动，当太阳轮输入，内齿圈固定，行星轴输出时，传动比计算公式为： 式中： ，传动比； za ，太阳轮齿数； zb，内齿轮齿数； 根据设要求，查阅《机械设计手册》表17.2-4，确定各级传动比如下： 第一级： 5.7273，za =22, zc =41, zb =104 第二级： 5.7273 za =22, zc =41, zb =104 第三级： 5.1, za =20, zc =31, zb =82 第四级： 5.1 za =20, zc =31, zb =82 则总传动比 传动方式为NGW型，内齿圈固定，太阳轮输入，行星架输出。 将总传动比加以修正可得： 方位角额定输出转速： 最快速转动需用时间为14.79分钟。