40KW二級(jí)行星減速器設(shè)計(jì)(共52頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上山東交通學(xué)院2011屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：40KW二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)院(系)別 工程機(jī)械系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 機(jī)械071班 學(xué) 號(hào) 姓 名 楊模尖 指導(dǎo)教師 韓 鷹 二一一年六月專心-專注-專業(yè)摘 要行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器、和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)便是基于這些特點(diǎn)對(duì)行星齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先通過比較各種類型的行星齒輪的特點(diǎn)

2、，確定其方案；其次根據(jù)相應(yīng)的輸入功率、輸出速度、傳動(dòng)比進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)與整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞： 普通定軸齒輪傳動(dòng)，行星齒輪傳動(dòng)，行星齒輪減速器，工程機(jī)械，建筑機(jī)械A(chǔ)bstractCompared with common fixed axis gear, planetary gear transmission has small size, small quality, big transmission ratio, large carrying capacity, smooth transmission and high transmission efficiency.So planetary

3、gear drive in the lifting and transportation、engineering machinery、metallurgical, petrochemical, construction machinery, light industry and textiles, medical equipment, instrumentation, automotive, shipbuilding, and aerospace and other industrial sectors are received a wide range of applications.The

4、 design is based on these features of planetary gear for structure design. First, adopt the scheme through comparing various types of planetary gears characteristics, Secondly, according to the corresponding input power、output speed and speed give the design of transmission and whole structure. Key

5、words：common fixed axis gear,planetary gear transmission,planetary gear reducer,engineering machinery,construction machinery目 錄前 言1 研究該行星齒輪減速器的目的、意義 減速器作為獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)元部件，齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例。當(dāng)今，世界減速器技

6、術(shù)有了很大的發(fā)展，總的發(fā)展趨勢(shì)是六高、兩低、兩化。六高，即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動(dòng)效率；兩低，即低噪聲、低成本；兩化，即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化（模塊化）。由于應(yīng)用范圍極廣，其產(chǎn)品必須按系列化進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于制造和滿足不同行業(yè)的選用要求。針對(duì)其輸人功率和傳動(dòng)比的不同組合，可獲得相應(yīng)的減速器系列。國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)

7、效率高等優(yōu)點(diǎn)，這些已被我國(guó)越來越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動(dòng)中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中；這些功用對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展有著重要意義。因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器、和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。2 國(guó)內(nèi)外行星齒輪減速器發(fā)展概況在國(guó)外，行星齒輪減速器應(yīng)

8、用極為普遍，在德國(guó)、日本、捷克、英國(guó)、法國(guó)、奧地利、前蘇聯(lián)等國(guó)家均有系列產(chǎn)品，并以大量生產(chǎn)。其行星齒輪減速器的承載能力不斷的提高，以德國(guó)DEMAG的一種行星減速器為例，承載能力已高達(dá)54600KW，對(duì)應(yīng)的輸出軸最大轉(zhuǎn)矩約為2400KN.m，最大傳動(dòng)比已達(dá)5000。1）國(guó)外在高速大功率傳動(dòng)方面，尤其是在動(dòng)力、船舶的報(bào)告機(jī)械設(shè)備上行星傳動(dòng)已普遍應(yīng)用，主要有：英國(guó)艾倫（Allen）齒輪公司為帕森（C.A. Parsons）公司制造了一臺(tái)壓縮機(jī)用行星減速器，功率相當(dāng)于25740KW；瑞士馬格（MAAG）公司已生產(chǎn)了船用行星減速器，功率相當(dāng)于11030KW；日本三菱造船公司生產(chǎn)了功率相當(dāng)于8830KW的

9、船用行星減速器。2）低速重載方面，國(guó)外行星減速器生產(chǎn)已由系列產(chǎn)品發(fā)展到接受各種特種、特殊用途訂貨的大型減速器，重量有的達(dá)100t左右，如法國(guó)雪鐵龍（Citroen）公司，據(jù)資料介紹可生產(chǎn)用于水泥磨、榨糖機(jī)、礦山設(shè)備的行星減速器，重量可達(dá)50-125t；德國(guó)法倫達(dá)（Flender）公司，曾為我國(guó)徐州淮海水泥廠水泥磨配套生產(chǎn)了重量達(dá)72t，輸出轉(zhuǎn)矩為2800KN.m的兩級(jí)行星減速器；日本宇都興產(chǎn)公司生產(chǎn)了一臺(tái)3200KW，i=720/480，輸出轉(zhuǎn)矩T=2100KN.m的行星減速器。國(guó)內(nèi)近年來，在行星減速器方面有了很大的發(fā)展與提高。主要在礦山機(jī)械、起重運(yùn)輸、輕工化工、船舶工業(yè)、工程機(jī)械、鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)

10、力發(fā)電等設(shè)備上。1975年，我國(guó)制訂了NGW型行星減速器系列（JB1799-1976），分一、二、三級(jí)三個(gè)系列。輸入最高轉(zhuǎn)速不超過1500r/min，質(zhì)量0.128-1.75t，傳動(dòng)比i=2000，最大輸出轉(zhuǎn)矩為50KN.m。目前，國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家在生產(chǎn)，同時(shí)非標(biāo)準(zhǔn)大功率行星齒輪減速器也不斷涌現(xiàn)。我國(guó)于1984年又頒布了NGW-S（由弧齒錐齒輪與行星齒輪組合的垂直傳動(dòng)）、NGW-Z（由圓柱齒輪與行星齒輪組合的平行軸傳動(dòng)）、NGW-L（立式行星齒輪）三十派生系列的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)現(xiàn)有齒輪制造企業(yè)600多家，減速器制造企業(yè)約400家，年生產(chǎn)通用減速器超過25萬(wàn)臺(tái)，生產(chǎn)齒輪（汽車齒輪）和減速器總產(chǎn)值超過500

11、億元，為發(fā)展我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品做出了重要貢獻(xiàn)。1 行星齒輪傳動(dòng)概論1.1 行星齒輪傳動(dòng)的定義當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置不固定，而繞著其他齒輪的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，即在該齒輪系中，至少具有一個(gè)作行星運(yùn)動(dòng)的齒輪，如圖所示。在上訴齒輪傳動(dòng)中，齒輪a、b和構(gòu)件x繞幾何軸線OO轉(zhuǎn)動(dòng)，而齒輪c是活套在構(gòu)件x的軸Oc上，它一方面繞自身的幾何軸線Oc旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)），同時(shí)又隨著幾何軸線Oc繞固定的幾何軸線OO旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn))，即齒輪c作行星運(yùn)動(dòng)；因此，稱該齒輪傳動(dòng)為行星齒輪傳動(dòng)，即行星輪系。圖1.1行星輪系Fig.1.1 Epicyclic gear trains分類：照傳動(dòng)類型可分為

12、齒輪減速機(jī)、蝸桿減速機(jī)和行星齒輪減速機(jī)；按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)和多級(jí)減速機(jī)；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī)和圓錐圓柱齒輪減速機(jī)；按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速機(jī)。以下是常用的減速機(jī)分類：1、擺線減速機(jī)2、硬齒面圓柱齒輪減速器 3、行星齒輪減速機(jī) 4、軟齒面減速機(jī) 5、三環(huán)減速機(jī)6、起重機(jī)減速機(jī)7、蝸桿減速機(jī)8、軸裝式硬齒面減速機(jī)9、無(wú)級(jí)變速機(jī)組成：速器主要由傳動(dòng)零件（齒輪或蝸桿）、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分：1）齒輪、軸及軸承組合；2）箱體；3）減速器附件。1.2主要的工作內(nèi)容（1）計(jì)算說明部分：分析行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，確定

13、行星齒輪減速器的傳動(dòng)原理圖。并通過計(jì)算分析，確定行星輪系齒輪的齒數(shù)、模數(shù)和軸、行星架的各項(xiàng)參數(shù)，校核齒輪的接觸和彎曲強(qiáng)度；完成內(nèi)外嚙合齒輪、軸、行星架的設(shè)計(jì)計(jì)算及相關(guān)幾何尺寸。最后完成傳動(dòng)比在12左右的二級(jí)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)。（2）圖紙部分：二級(jí)行星齒輪減速器裝配圖一張，零件圖三張。2 行星輪減速器方案確定2.1 輪系的確定根據(jù)行星輪系可分為：定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、混合輪系、封閉行星輪系，因?yàn)榛旌陷喯悼梢垣@得更大范圍的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)多路傳遞、得到多速，本設(shè)計(jì)通過兩級(jí)周轉(zhuǎn)輪系串聯(lián)形成混合輪系。 2.2 周轉(zhuǎn)輪系的選擇周轉(zhuǎn)輪系的類型很多，按其基本構(gòu)件代號(hào)可分為2Z-X、3Z和Z-X-F三大類(其中Z

14、中心輪)。其他各種復(fù)雜的周轉(zhuǎn)輪系，大抵可以看成這三類輪系的聯(lián)合貨組合機(jī)構(gòu)。按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪的嚙合方式、又可分為許多傳動(dòng)形式，如NGW型、 NW型、 NN型、WW型、ZUWGW型、 NGWN型、 N型等（其中N內(nèi)嚙合，W外嚙合，G公用齒輪，ZU錐齒輪）。其傳動(dòng)類型與傳動(dòng)特點(diǎn)如表2.1所示。表2.1 行星齒輪傳動(dòng)的類型與傳動(dòng)特點(diǎn)Tab.2.1 Planetary gear transmission types and transmission characteristics傳 動(dòng) 類 型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖傳 動(dòng) 特 性應(yīng)用特點(diǎn)類組性傳動(dòng)比范圍傳動(dòng)比推薦值傳遞功率KW2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)NGW1.13 13.7=

15、 2.7 9不限廣泛地用于動(dòng)力及輔助傳動(dòng)中，工作制度不限，可作為減速、增速和差速裝置。軸向尺寸小，便于串聯(lián)多級(jí)傳動(dòng)，工藝性好NW150= 525不限>7時(shí)，徑向尺寸比NGW型小，可推薦采用工作制度不限NN1700一個(gè)行星輪時(shí)=30100三個(gè)行星輪時(shí)<3040可用于短時(shí)、間斷性工作制動(dòng)力傳動(dòng)轉(zhuǎn)臂X為從動(dòng)時(shí)，當(dāng)， 大于某值后，機(jī)構(gòu)自鎖3Z負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)NGWN500=20100100結(jié)構(gòu)很緊湊，適用于中小、功率的短時(shí)工作制傳動(dòng)工藝性差 當(dāng)a輪從動(dòng)時(shí)，達(dá)到某值后機(jī)構(gòu)會(huì)自鎖，即02.3 行星輪減速器方案確定NGW行星輪系由內(nèi)外嚙合和公用行星輪組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸小、工藝性好、效率高；然而傳動(dòng)

16、比較小。但NGW性能多級(jí)串聯(lián)成傳動(dòng)比打的輪系，這樣便克服了淡季傳動(dòng)比較小的缺點(diǎn)。所以NGW型成為動(dòng)力傳動(dòng)中應(yīng)用最多、傳遞功率最大的一種行星傳動(dòng)，并根據(jù)所給的條件總的傳動(dòng)比為12，輸出功率為40KW左右，且要求兩級(jí)減速。綜合以上情況所以選定NGW型行星輪減速器，高低速級(jí)可通過雙齒式聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)。3 減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖3.1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)Fig.3.1 Actuating limbs design3.2工作條件及要求 該裝要求傳輸功率為40KW左右，總傳動(dòng)比為12左右，單向傳送,有輕微沖擊，三班制工作(每天工作24小時(shí)),使用期限5年(每年按300天計(jì)算)。3.3 電

17、動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)工作功率與工作條件查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選三相異步電動(dòng)機(jī)，Y200L-4，容量為45KW，主要參數(shù)如下表3.1所示。表3.1 電機(jī)主要參數(shù)Tab.3.1 Motors main parameters型號(hào)額定功率/KW轉(zhuǎn)數(shù) (r/min)定子電流/A效率%功率因數(shù)重量KgY200L-445KW147585.5910.873103.4 聯(lián)軸器的選擇與校核本設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)與減速器間的聯(lián)軸器選用彈性注銷聯(lián)軸器，由電機(jī)型號(hào)Y200L-4查得電機(jī)輸出軸直徑為60mm，伸出長(zhǎng)為140mm，由于聯(lián)軸器兩端孔徑有一定的范圍，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選用HL4型彈性注銷聯(lián)軸器，其許用公稱轉(zhuǎn)矩為1250N.m，許用轉(zhuǎn)

18、速為4000r/min。聯(lián)軸器的校核輸入轉(zhuǎn)矩 T=9.55××=291.36×N. 由機(jī)械設(shè)計(jì)表14-1得 =1.5 由公式 =T 得公稱轉(zhuǎn)矩 =1.5×291.36×N.=437.04N.<1250N.故滿足要求。3.5 配齒數(shù) 1）高速級(jí) 按非變?yōu)閭鲃?dòng)要求選配齒數(shù)，查【2】表3-2可選配成 實(shí)際傳動(dòng)比 2）低速級(jí) 查【2】表3-2可選配成 實(shí)際傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比 故滿足傳動(dòng)比條件。3.6 轉(zhuǎn)速比計(jì)算轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速 r/min行星輪的相對(duì)轉(zhuǎn)速 r/min同理可算得 r/min r/min3.7 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)齒輪材料和熱處理的選擇 太陽(yáng)

19、輪、和行星輪、均采用20優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼，滲碳淬火，齒面硬度58-62HRC，據(jù)【2】圖6-14和圖5-29，取和,太陽(yáng)輪、和行星輪、的加工精度6級(jí)，內(nèi)齒輪、均采用42，調(diào)質(zhì)硬度283-323HBS，據(jù)【2】圖6-13和6-28，取和，內(nèi)齒輪、的加工精度7級(jí)，詳見如表3.2所示。表3.2 齒輪材料及性能Tab.3.2 Gear material and performance齒輪材料熱處理Hlim(N/mm)Flim(N/mm)加工精度太陽(yáng)輪滲碳淬火58-62HRC15004206級(jí)行星輪內(nèi)齒輪42調(diào)質(zhì)283-323HBS7803007級(jí)3.7.1 高速級(jí)部分齒輪的計(jì)算1初步計(jì)算齒輪主要參數(shù)（1

20、）按齒面接觸強(qiáng)度初算太陽(yáng)輪的分度圓直徑用【2】式（6-6）進(jìn)行計(jì)算，式中系數(shù) 、如表3.3所示。表3.3接觸強(qiáng)度有關(guān)系數(shù)Tab.3.3 Contact strength relevant coefficients代號(hào) 名稱說明取值K使用系數(shù)查書【2】表6-7，輕微沖擊1.5行星輪間載荷分配不均系數(shù) 查書【2】表7-1行星架浮動(dòng)，6級(jí)精度1.20綜合系數(shù)n=3,高精度，硬齒面2.4齒寬系數(shù)查書【2】表6-60.6電機(jī)效率，電機(jī)與輸出軸鍵彈性柱銷聯(lián)軸器之間的效率為 則輸入功率 ： Kw太陽(yáng)輪的傳遞扭矩為 ： N.m直齒輪算式系數(shù)，則太陽(yáng)輪分度圓直徑(2)按彎曲強(qiáng)度初算模數(shù)m用【2】式6-50進(jìn)行計(jì)

21、算，式中系數(shù)如表3.4所示。表3.4 接觸強(qiáng)度有關(guān)系數(shù)Tab.3.4 Contact strength relevant coefficients代號(hào)名稱說明取值算式系數(shù)直齒輪12.1行星輪間載荷分配系數(shù)1.3綜合系數(shù)查【2】表6-5高精度2.2齒形系數(shù)查書【2】圖6-2222.532.81因?yàn)槿『椭械妮^小值= 則=378.15N/mm則齒輪模數(shù)： 取模數(shù)m=3mm則 >，故取 因 ，顯然，滿足非變位同心條件，故取嚙合中心距。(3)幾何尺寸計(jì)算按【2】表4-2標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算公式進(jìn)行其幾何尺寸計(jì)算，各齒輪副的幾何尺寸結(jié)果列于表3.5所示。表3.5高速級(jí)齒輪基本幾何尺寸 單位

22、：mmTab.3.5 High grade gear basic geometry size序號(hào)名稱a-c齒輪副b-c齒輪副1模數(shù)m32壓力角3分度圓直徑d 4齒頂高外嚙合內(nèi)嚙合5齒根高3.756全齒高h(yuǎn)6.757齒頂圓直徑8齒根圓直徑 9基圓直徑10中心距a76.576.511齒頂圓壓力角12重合度端面重合度1.611.77縱向重合度00總重合度1.611.772、裝配條件的驗(yàn)算對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的裝配條件：1） 鄰接條件 由公式 得 （單位：） 滿足條件2） 同心條件 由 知滿足同心條件3） 安裝條件 （整數(shù)） 故滿足條件3 嚙合效率計(jì)算 由【2】表5-1中公式（1）進(jìn)

23、行計(jì)算，即 為了方便計(jì)算，這里僅考慮齒輪副的嚙合磨損， 已知 取其嚙合損失系數(shù) 由公式 得 所以 所以高速級(jí)得傳動(dòng)效率為 3.7.2 低速級(jí)部分齒輪的計(jì)算1、初步計(jì)算齒輪主要參數(shù)（1）按齒面接觸強(qiáng)度初算太陽(yáng)輪的分度圓直徑用【2】式（6-6）進(jìn)行計(jì)算，式中系數(shù) 、如表3.6所示。表3.6接觸強(qiáng)度有關(guān)系數(shù)Tab.3.6 Contact strength relevant coefficients代號(hào) 名稱說明取值K使用系數(shù)查書【2】表6-7，輕微沖擊1.5算式系數(shù)直齒輪768行星輪間載荷分配不均系數(shù) 查書【2】表7-1太陽(yáng)輪浮動(dòng)，6級(jí)精度1.05綜合系數(shù)n=3,高精度，硬齒面2.2齒寬系數(shù)查書【2

24、】表6-60.6高速級(jí)行星架輸出便是低速級(jí)太陽(yáng)輪輸入，由高速級(jí)算得轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速 r/min 則轉(zhuǎn)臂輸出功率 Kw取齒式聯(lián)軸器的效率為 則低速級(jí)輸入功率 Kw 太陽(yáng)輪傳遞扭矩 N.m又 則太陽(yáng)輪分度圓直徑（2）按彎曲強(qiáng)度初算模數(shù)m用【2】式6-50進(jìn)行計(jì)算，式中系數(shù)如表3.7所示。表3.7 接觸強(qiáng)度有關(guān)系數(shù)Tab.3.7 Contact strength relevant coefficients代號(hào)名稱說明取值算式系數(shù)直齒輪12.1行星輪間載荷分配系數(shù)1.075綜合系數(shù)查【2】表6-5高精度2.2齒形系數(shù)查書【2】圖6-2222.702.71因?yàn)槿『椭械妮^小值= 則=418.45N/mm則齒輪模數(shù)

25、： 取模數(shù)m=4mm 則 >故取 因 ，顯然，滿足非變位同心條件，故取嚙合中心距(3) 幾何尺寸計(jì)算按【2】表4-2標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算公式進(jìn)行其幾何尺寸計(jì)算，各齒輪副的幾何尺寸結(jié)果列于表3.8所示。表3.8低速級(jí)齒輪基本幾何尺寸 單位：mmTab.3.8 Low grade gear basic geometry size序號(hào)名稱a-c齒輪副b-c齒輪副1模數(shù)m42壓力角3分度圓直徑d 4齒頂高外嚙合內(nèi)嚙合5齒根高5.06全齒高h(yuǎn)97齒頂圓直徑8齒根圓直徑 9基圓直徑10中心距a909011齒頂圓壓力角12重合度端面重合度1.6681.869縱向重合度00總重合度1.6681

26、.8692 裝配條件的驗(yàn)算對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的裝配條件： 1）鄰接條件 由公式 得 （單位：） 滿足條件 2）同心條件 由 知滿足同心條件 3）安裝條件 （整數(shù)） 故滿足條件3 嚙合效率計(jì)算由【2】表5-1中公式（1）進(jìn)行計(jì)算，即 為了方便計(jì)算，這里僅考慮齒輪副的嚙合磨損， 已知 取其嚙合損失系數(shù) 由公式 得 所以 所以高速級(jí)得傳動(dòng)效率為 綜上計(jì)算得本設(shè)計(jì)總傳動(dòng)效率 可見，該行星減速器傳動(dòng)的效率比較高，滿足使用要求。3.8齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度的校核3.8.1 高速級(jí)齒輪疲勞強(qiáng)度校核（1） a-c齒輪副 1)齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算 查書【2】式6-51、6-52, 計(jì)算接觸應(yīng)力,用式

27、6-54計(jì)算其需用應(yīng)力,式中的參數(shù)和數(shù)值如表3.9所示。表3.9 a-c齒輪副接觸強(qiáng)度有關(guān)參數(shù)和系數(shù)Tab.3.9 A-c gear pair contact strength parameters and coefficients代號(hào)名稱說明取值使用系數(shù)按中等沖擊查【2】表6-71.5 動(dòng)載系數(shù) 6級(jí)精度，查【2】圖6-61.078 齒向載荷分布系數(shù)查書【2】圖6-7 6-8得=0.431.039 齒間載荷分布系數(shù)查【2】表6-9，6級(jí)精度1.0 行星輪間載荷分布系數(shù)行星架浮動(dòng)，查【2】表7-11.20 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查【2】圖6-92.5 彈性系數(shù)查【2】表6-10189.8 重合度系數(shù)查【

28、2】6-10得，0.89 螺旋角系數(shù)直齒，=01分度圓上切向力1822.58Nb工作齒寬 取b=5858續(xù)表u齒數(shù)比 0.59375壽命系數(shù)按工作5年，每年工作300天，每天24小時(shí)計(jì)算 0.86簡(jiǎn)化計(jì)算潤(rùn)滑油系數(shù)、速度系數(shù)及粗糙度最小安全系數(shù)的乘積，查【2】表6-141.0內(nèi)齒輪均為硬齒面，查【2】圖6-201.0工作硬化系數(shù)查【2】表6-15，1.0433 系數(shù)最小安全按高可靠度，查【2】表6-111.60接觸應(yīng)力基本值接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力: 故,接觸強(qiáng)度通過2）齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算 齒根彎曲疲勞應(yīng)力及許用應(yīng)力用書【2】6-69、6-70、6-71進(jìn)行校核。各項(xiàng)參數(shù)如表3.10所示。表3

29、.10 a-c齒輪副齒根彎曲強(qiáng)度有關(guān)參數(shù)和系數(shù)Tab.3.10 A - c gear pair contact strength parameters and coefficients代號(hào)名稱說明取值齒向載荷分布系數(shù)由【2】式6-60得1.056齒間載荷分布系數(shù)1.0行星輪載荷分布系數(shù)按【2】式7-121.3太陽(yáng)輪齒形分配敘述x=0,z=32,查【2】圖6-222.53行星輪齒形分布系數(shù)x=0,查【2】圖6-222.81太陽(yáng)輪應(yīng)力修正系數(shù)查【2】圖6-241.64行星輪應(yīng)力修正系數(shù)查【2】圖6-241.53重合度系數(shù)查【2】式6-75，0.72尺寸系數(shù)查【2】表6-17 1.05-0.01&#

30、215;3=1.021.02彎曲壽命能夠系數(shù)0.857試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)按所給區(qū)域圖取1.0太陽(yáng)輪齒根圓角敏感系數(shù)查【2】圖6-331.0行星齒輪齒根圓角敏感系數(shù)查【2】圖6-331.0齒根表面形狀系數(shù)，查【2】表6-180.988最小安全系數(shù)按高可靠度，查【2】表6-111.6彎曲應(yīng)力基本值： 取彎曲應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力： , 故彎曲強(qiáng)度通過（2） b-c齒輪副： 1)齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算 仍用【2】式6-52、6-53, 計(jì)算接觸應(yīng)力,用式6-54計(jì)算其需用應(yīng)力,其中與a-c齒輪副取值不同的參數(shù)為 =1.12 = 1.114 =0.87 =0.875 =1.1 接觸應(yīng)力基本值接觸應(yīng)力許用

31、接觸應(yīng)力: 故,接觸強(qiáng)度通過2）齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算 只需計(jì)算內(nèi)齒輪，仍用【2】6-69、6-70、6-71計(jì)算，其中取值與齒輪副a-c不同的各項(xiàng)參數(shù)為：=1.18 =1.1 =2.81 =2.25 =1.53 =1.75 =0.674 =0.866 =2.0 =1.03 =300N/彎曲應(yīng)力基本值： 取彎曲應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力： , 故彎曲強(qiáng)度通過3.8.2 低速級(jí)齒輪疲勞強(qiáng)度校核 （1）a-c齒輪副 1)齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算 同高速級(jí)算法查書【2】式6-51、6-52, 計(jì)算接觸應(yīng)力,用式6-54計(jì)算其需用應(yīng)力,式中的參數(shù)和數(shù)值如表3.11所示。表3.11 a-c齒輪副接觸強(qiáng)度有關(guān)參數(shù)和

32、系數(shù)Tab.3.11 A - c gear pair contact strength parameters and coefficients代號(hào)名稱說明取值使用系數(shù)按中等沖擊查【2】表6-71.5 動(dòng)載系數(shù) 6級(jí)精度，查【2】圖6-61.044 齒向載荷分布系數(shù)查書【2】圖6-7 6-8得=0.341.041 齒間載荷分布系數(shù)查【2】表6-9，6級(jí)精度1.0 行星輪間載荷分布系數(shù)行星架浮動(dòng)，查【2】表7-11.05 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查【2】圖6-92.5 彈性系數(shù)查【2】表6-10189.8 重合度系數(shù)查【2】6-10得，0.89 螺旋角系數(shù)直齒，=01.0分度圓上切向力586.91Nb工作齒寬

33、 取b=5656u齒數(shù)比0.956續(xù)上表壽命系數(shù)按工作5年，每年工作300天，每天24小時(shí)計(jì)算 0.875簡(jiǎn)化計(jì)算潤(rùn)滑油系數(shù)、速度系數(shù)及粗糙度最小安全系數(shù)的乘積，查【2】表6-141.0內(nèi)齒輪均為硬齒面，查【2】圖6-201.0工作硬化系數(shù)查【2】表6-15，1.0324 系數(shù)最小安全按高可靠度，查【2】表6-111.60接觸應(yīng)力基本值接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力: 故,接觸強(qiáng)度通過2）齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算 齒根彎曲疲勞應(yīng)力及許用應(yīng)力 用書【2】6-69、6-70、6-71進(jìn)行校核。各項(xiàng)參數(shù)如表3.12所示。表3.12 a-c齒輪副齒根彎曲強(qiáng)度有關(guān)參數(shù)和系數(shù)Tab.3.12 A - c gear p

34、air contact strength parameters and coefficients代號(hào)名稱說明取值齒向載荷分布系數(shù)由【2】式6-60得1.0624齒間載荷分布系數(shù)1.0行星輪載荷分布系數(shù)按【2】式7-121.075太陽(yáng)輪齒形分配敘述x=0,z=23,查【2】圖6-222.70行星輪齒形分布系數(shù)x=0,查【2】圖6-222.71太陽(yáng)輪應(yīng)力修正系數(shù)查【2】圖6-241.56行星輪應(yīng)力修正系數(shù)查【2】圖6-241.57重合度系數(shù)查【2】式6-75，0.70尺寸系數(shù)查【2】表6-17 1.05-0.01×4=1.021.01彎曲壽命能夠系數(shù)0.876試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)按所給區(qū)

35、域圖取2.0太陽(yáng)輪齒根圓角敏感系數(shù)查【2】圖6-331.0行星齒輪齒根圓角敏感系數(shù)查【2】圖6-331.0齒根表面形狀系數(shù)，查【2】表6-180.988最小安全系數(shù)按高可靠度，查【2】表6-111.6彎曲應(yīng)力基本值： 取彎曲應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力： , 故彎曲強(qiáng)度通過（2） b-c齒輪副：齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算 只需計(jì)算內(nèi)齒輪，仍用【2】6-69、6-70、6-71計(jì)算，其中取值與齒輪副a-c不同的各項(xiàng)參數(shù)為： =1.10 =1.0754 =1.1 =2.71 =2.265 =1.57 =1.74 =1.0 =0.651 =0.867 =2.0 =1.02 =320N/彎曲應(yīng)力基本值： 取彎曲應(yīng)力

36、 許用彎曲應(yīng)力： , 故彎曲強(qiáng)度通過4 主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算根據(jù)2Z-X（A）行星傳動(dòng)的特點(diǎn)、傳遞功率的大小和轉(zhuǎn)速的高低的情況，對(duì)其進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因太陽(yáng)輪的直徑較大，行星輪的直徑較小，所以行星輪做成齒輪軸結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)輪采用與輸入軸分開的結(jié)構(gòu)，輸入軸與其通過花鍵聯(lián)結(jié)?？紤]到齒輪間傳動(dòng)的均載問題，本設(shè)計(jì)采用高速級(jí)行星架浮動(dòng)、低速級(jí)太陽(yáng)輪浮動(dòng)形式，高低速級(jí)之間通過雙齒式聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，兩內(nèi)齒輪采用固定方式與箱體聯(lián)結(jié)。且按該行星傳動(dòng)的輸入功率P和轉(zhuǎn)速n初步估算輸入軸的直徑，同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了便于加工級(jí)零件拆裝的方便，輸出軸與行星架分開，通過鍵聯(lián)結(jié)。行星輪直徑較大，采用帶有內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)，在每個(gè)

37、行星輪的內(nèi)孔中安裝兩個(gè)滾動(dòng)軸承來支承。綜上，行星架可做成雙側(cè)板拆裝式，行星架可做成雙側(cè)板整體式。兩轉(zhuǎn)臂X上各行星輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心距極限偏差和可按【2】式9-1計(jì)算，現(xiàn)已知嚙合中心距分別為 和 則 取 =34 取 =36 行星輪軸孔的孔距相對(duì)偏差和按【2】公式9-2計(jì)算，即 取=30 =34 轉(zhuǎn)臂X的偏心誤差和約為孔距相對(duì)偏差、的，即 在對(duì)所設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了其嚙合參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算，驗(yàn)算起裝配條件，且進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，便可以繪制該行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。4.1 行星輪傳動(dòng)的受力分析圖4.1 受力分析Fig.4.1 Stress analysis4.1.1高速軸輸入轉(zhuǎn)速 輸入功率 輸入

38、轉(zhuǎn)矩 行星輪作用于太陽(yáng)輪的切向力 轉(zhuǎn)臂X上所受的作用力 轉(zhuǎn)臂X上所受的力矩 4.1.2 低速軸轉(zhuǎn)臂X上所受的力矩 行星輪作用于太陽(yáng)輪的切向力 轉(zhuǎn)臂X上所受的作用力輸出軸輸出功率 4.2 軸的計(jì)算4.2.1輸出軸 1.初步確定軸的最小直徑 先按書【3】式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)表【3】式（15-3），取,于是得軸的輸出最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑d-,為了所選軸直徑孔徑相適，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)，聯(lián)軸器查 【3】表14-1，取，則 按計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩條件，查【9】表11-17，ZL5彈性柱銷齒式聯(lián)軸器d=80，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=172,

39、半聯(lián)軸器與軸配合得轂孔長(zhǎng)度L1=132。 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求-軸端有段需制造出軸肩，故-段，d-=90mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=50。半聯(lián)軸器與軸配合得轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故-段的長(zhǎng)度應(yīng)該L1略短一些，現(xiàn)取L-=130mm。軸得的-段與轉(zhuǎn)臂X聯(lián)結(jié)，仍取d-=80mm,L-=130mm.初步確定輸出軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.2所示。圖4.2 輸出軸的簡(jiǎn)圖Fig.4.2 Output shaft of diagram2） 鍵的選擇齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平減連

40、接，查【9】表5-4，選取A型平鍵，兩鍵主要參數(shù)均為b×h×L=22×14×125 （單位：），鍵槽用槽銑刀加工，半聯(lián)軸器的配合為，行星架與軸的配合為。 3）鍵的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度計(jì)算查【3】，由式6-1，即 進(jìn)行計(jì)算，得 屬于 范圍 滿足要求。4.2.2 輸入軸（矩形花鍵聯(lián)結(jié)） 1）輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 2）按書【3】式15-2初步估算軸的最小直徑選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，取,于是得 又電機(jī)與輸入軸的聯(lián)軸器為HL4型，查【9】表11-5，知此型號(hào)聯(lián)軸器的軸孔直徑為40-63（40、42、45、48、50、55、56、60、63），再結(jié)合鍵的選取不妨

41、取輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)的軸段直徑為45。選取滾動(dòng)軸承型號(hào)為：6210 規(guī)格 d×D×B=50×90×20。平鍵規(guī)格 b×h×L=14×9×80。花鍵段，查【9】表5-12選取中系列，基本參數(shù)如下表4.1所示。 表 4.1 花鍵的基本參數(shù)規(guī)格CrN×d×D×B8×36×42×70.40.329.41.0Tab.4.1 The basic parameters of the spline3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照前面已確定參數(shù)及要求設(shè)計(jì)個(gè)段軸的大小、長(zhǎng)度如圖4.3所示

42、。 圖4.3 輸入軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.4.3 Input shaft structure diagram 4）花鍵聯(lián)結(jié)強(qiáng)度計(jì)算按【3】式6-5進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，已知Z=8，許用擠壓應(yīng)力，取齒的工作長(zhǎng)度為L(zhǎng)=50，載荷分配不均系數(shù) 則有 滿足使用要求。4.2.3 行星軸（1）高速級(jí) 輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速 該行星輪直徑較小，故設(shè)計(jì)成齒輪軸形式，按書【3】式15-2初步估算軸的最小直徑，軸的材料為20優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼，滲碳淬火，齒面硬度58-62HRC，取,于是得 取d=30滾動(dòng)軸承型號(hào)為 61906 規(guī)格 d×D×B=30×47×9軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)已知條件及要求，各

43、段軸的大小、長(zhǎng)度如圖4.4所示。圖4.4 高速級(jí)行星齒輪軸簡(jiǎn)圖Fig.4.4 High grade planetary shaft diagram 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖，軸承的支撐點(diǎn)位置為滾動(dòng)軸承的中點(diǎn)位置，故支撐跨距為 9+5×2+58=77。此行星傳動(dòng)均載，垂直平面，方向相反，相互抵消，水平面有，方向相同，故軸的受力簡(jiǎn)圖、彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖如圖4.5所示。圖4.5 高速級(jí)行星齒輪軸的受力簡(jiǎn)圖、彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖Fig.4.5 High level of planetary shaft force diagram, plot and torque figure支撐力

44、 截面C處彎矩 轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩 計(jì)算危險(xiǎn)截面處 （其中=1170查【2】表6-3得），故強(qiáng)度足夠。 （2）低速軸 輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速 該行星輪直徑較大，采用內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，按書【3】式15-2初步估算軸的最小直徑，軸的材料為40調(diào)質(zhì)處理，取,于是得 取d=30 取d=30滾動(dòng)軸承型號(hào)為 6206 規(guī)格 d×D×B=30×62×16軸的結(jié)構(gòu)如圖4.6所示。圖4.6 低速級(jí)行星軸簡(jiǎn)圖Fig.4.6 Low level planets shaft diagram 4.3 滾動(dòng)軸承的壽命校核 軸承預(yù)期使用壽命 4.3.1.高速級(jí)行星軸上滾動(dòng)軸承的壽命校核1） 當(dāng)量載

45、荷 由【9】8-24查得N206E，軸承，因軸承不受軸向力，故有 2） 軸承壽命 軸承在以下工作，由【3】表13-4查得，由表13-6查得載荷系數(shù) 取，已知轉(zhuǎn)速 ， ，則 故滿足要求。4.3.2.低速級(jí)行星軸上滾動(dòng)軸承的壽命校核 1）當(dāng)量載荷 由【9】8-24查得N206E，軸承，因軸承不受軸向力，故有 2）軸承壽命 軸承在以下工作，由【3】表13-4查得，由表13-6查得載荷系數(shù) 取，已知轉(zhuǎn)速 ， ，則 故滿足要求。4.4 浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與計(jì)算本設(shè)計(jì)低速級(jí)太陽(yáng)輪浮動(dòng)，高速級(jí)行星架浮動(dòng)，故采用雙齒式聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，聯(lián)軸器的兩端分別與浮動(dòng)太陽(yáng)輪、浮動(dòng)行星架聯(lián)結(jié)，外形結(jié)構(gòu)如圖所示：圖4.7 雙

46、齒式聯(lián)軸器簡(jiǎn)圖Fig.4.7 Double using coupling diagram采用非變位直齒傳動(dòng)，不妨取齒數(shù)，模數(shù) ，選用42合金鋼，調(diào)質(zhì)硬度283-323HBS，據(jù)【2】圖6-13和6-28，取和，加工精度7級(jí)。查【2】表7-2進(jìn)行齒輪計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表所示：表4.2 浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器齒輪的幾何尺寸計(jì)算Tab.4.2 Floating of gear with geometry size using coupling calculation序號(hào)名稱結(jié)果（單位：）1分度圓直徑2節(jié)圓直徑3齒頂高 4齒根高5齒頂圓直徑 6齒根圓直徑 7嚙合角8齒寬軸套外殼壁厚取，在浮動(dòng)齒式聯(lián)軸器中，由

47、于其內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相等，基本上屬于零齒差的內(nèi)嚙合齒輪副。根據(jù)該嚙合傳動(dòng)的受載荷情況，它的失效形式主要是齒面點(diǎn)蝕和齒面磨損，一般不會(huì)產(chǎn)生輪齒折斷。故，對(duì)于該齒式聯(lián)軸器只需要按齒輪表面擠壓或接觸強(qiáng)度計(jì)算。輪齒切應(yīng)力的計(jì)算用【2】式7-25進(jìn)行切應(yīng)力計(jì)算，已知N.m，許用切應(yīng)力，查【2】表7-3，取，查【2】7-4，取，使用系數(shù)取，取載荷不均系數(shù)，節(jié)圓上弦齒厚 則 滿足使用要求。4.5 行星架設(shè)計(jì)4.5.1 高速級(jí)行星架的設(shè)計(jì)與計(jì)算由前面的分析及已確定的數(shù)據(jù)，可對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖4.8所圖4.8 高速級(jí)行星架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.4.8 High grade planets frame structu

48、re diagram4.5.2 低速級(jí)行星架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1）行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該行星架與輸出軸聯(lián)結(jié)，采用雙臂整體式，左端與輸出軸聯(lián)結(jié)，相當(dāng)于空心軸，已知， ，不妨取 ，查【9】表8-23，不妨選取兩深溝球軸承分別為6224型 規(guī)格 d×D×B=120×215×40和61920型 規(guī)格 d×D×B=130×180×24。根據(jù)前面的分析及已確定的數(shù)據(jù)，可對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖4.9所示。圖4.9 低速級(jí)行星架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.4.9 Low level planets frame structure diagram4.6 減速器箱體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)箱體采用鑄造成型，材料為HT200，機(jī)體壁厚按【7】表6-17和6-18確定，結(jié)構(gòu)尺寸如表4.3所示。表4.3 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸Tab.4.3 Reducer airframe structure size名稱符號(hào)尺寸關(guān)系