卸船機用行星減速機的設計說明

1、目 錄摘要1第一章緒論31.1行星齒輪傳動的發(fā)展概況31.2目前行星齒輪傳動正向以下幾個方向發(fā)展：41.3行星齒輪傳動的優(yōu)缺點61.4課題特點61.5反求設計7第二章傳動方案的選擇和分配傳動比102.2.1起升機構傳動比分配122.2.2行走機構傳動比分配13第三章行星齒輪傳動的嚙合計算143.1 齒數(shù)的選擇和計算143.1.1 配齒計算143.1.2 驗證配齒條件153.2 幾何尺寸計算183.3 嚙合效率計算193.4齒輪傳動的幾何尺寸203.4.1 行走機構203.4.2 起升、開閉機構213.4.3 行星傳動幾何尺寸22第四章齒輪傳動的強度計算244.1.行走機構第一對齒輪244.2行

2、走機構第二對齒輪284.3起升、開閉機構齒輪傳動的強度計算314.4行星齒輪傳動的強度計算344.5行星輪心軸與軸承壽命的計算384.6軸的鍵強度計算39第五章結(jié)構設計415.1行星傳動主要零件設計415.1.1 齒輪的結(jié)構設計415.1.2 行星輪軸直徑415.2輸入、輸出軸軸徑的確定425.3行星架的結(jié)構設計435.4 機體的結(jié)構設計44第六章均載裝置的設計466.1均載裝置的選擇466.2行星輪間載荷分布不均勻性分析466.3均載機構簡介496.4浮動齒輪聯(lián)軸器的設計研究506.4.1幾何尺寸計算516.4.2強度計算52第七章設計總結(jié)53參考文獻54致5552 / 58卸船機用行星減速

3、機的設計摘 要本次設計是對卸船機用行星減速機設計進行研究，卸船機用行星減速機設計要求效率高簡化結(jié)構減輕重量，對大梁的作用力減小等目的。在文中介紹了行星齒輪減速器的發(fā)展的歷史，通過分析比較幾種行星齒輪傳動方案，選擇最優(yōu)的傳動方案；定出減速器的結(jié)構，最后選擇2K-H型行星傳動的四卷筒機構減速機傳動方案。在設計過程中首先對傳動比進行分配，而后分別計算高速級和低速級齒輪的主要參數(shù)、嚙合參數(shù)、幾何尺寸、以與齒輪強度驗算，對行星齒輪的結(jié)構設計進行了較詳細的闡述，最后對均載裝置進行分析和研究。通過對行星齒輪傳動的研究，結(jié)合目前的發(fā)展情況和所要面臨解決的問題，建立了2K-H行星齒輪傳動的形式，設計出具有大功率

4、、大傳動比、小重量、小體積等優(yōu)點的減速機構。在設計中,采用了3個行星輪，齒輪的制造精度較高。關鍵詞：齒輪；行星齒輪減速器；齒輪嚙合；均載裝置The Design of Planetary Reducer Used in Unloading MachineAbstract This design is unloading machine of planetary reducer design, ship unloader planetary reducer design with high efficiencysimplified structure or weight, reduce the

5、force on the beam and other purposes. In the paper introduces the development of planetary gear reducer history, through analysis and comparison of several planetary gear transmission scheme, choose the best transmission scheme; fixed gear structure, and finally select the 2K-H type planetary transm

6、ission of four drum body reducer transmission scheme. In the design process is allocated first transmission ratio, high level and then calculate the main parameters of low-level gear, meshing parameters, geometric dimensions, and gear strength checking, the structure of the planetary gear design for

7、 a more detailed description, and finally contain devices for analysis and research. Through the planetary gear transmission, in combination with the current developments and problems to be faced, the establishment of a 2K-H planetary gear transmission in the form, designed with high power, large tr

8、ansmission ratio, a small weight, small volume and so the deceleration institutions. In the design, use of the three planetary gear, gear manufacture of high precision. Keywords: Gear; planetary gear reducer; gear mesh; are contained device第一章 緒論1.1 行星齒輪傳動的發(fā)展概況我國早在南北朝時代（公元429500年），祖沖之就發(fā)明了有行星齒輪的差動式指南

9、車。比歐美早了1300多年。 1880年德國第一個行星齒輪傳動裝置的專利出現(xiàn)了。1920年首次成批制造出行星齒輪傳動裝置，并首先用于汽車的差速器。1938年起集中發(fā)展汽車用的行星齒輪傳動裝置。二次世界大戰(zhàn)后機械行業(yè)的蓬勃發(fā)展促進了行星齒輪傳動的發(fā)展。 高速大功率行星齒輪傳動廣泛的實際應用，于1951年首先在德國獲得成功。1958年后，英、意、日、美、瑞士等國也獲得成功。 低速重載行星減速器已由系列產(chǎn)品發(fā)展到生產(chǎn)特殊用途產(chǎn)品，如法國Citroen生產(chǎn)用于水泥磨、榨糖機、礦山設備的行星減速器，重量達125t，輸出轉(zhuǎn)矩3900KN.m； 我國是從20世紀60年代起開始研制應用行星齒輪減速器，20世紀

10、70年代制訂了NGW型漸開線行星齒輪減速器標準系列1799-1976。已形制成功高速大功率的多種行星齒輪減速器，如列車電站燃氣輪機（3000kW）/高速汽輪機（500kW）和萬立方米制氧透平壓縮機（6300kW）的行星齒輪箱，低速大轉(zhuǎn)矩的行星減速器也已批量生產(chǎn)，如礦井提升機的XL-30型行星減速器（800kW）。世界各先進工業(yè)國，經(jīng)由工業(yè)化、信息化時代，正在進入知識化時代，行星齒輪傳動在設計上日趨完善，制造技術不斷進步，使行星齒輪傳動已達到了較高水平。我國與世界先進水平雖存在明顯差距，但隨著改革開放帶來設備引進，技術引進，在消化吸收國外先進技術方面取得長足的進步。1.2目前行星齒輪傳動正向以下

11、幾個方向發(fā)展：（1）向高速大功率與低速大轉(zhuǎn)矩的方向發(fā)展。例如年產(chǎn)300Kt合成氨透平壓縮機的行星齒輪增速器，其齒輪圓周速度已達150m/s；日本生產(chǎn)了巨型船艦推進系統(tǒng)用的行星齒輪箱，功率為22065kw；大型水泥球磨機所用80/125型行星齒輪箱，輸出轉(zhuǎn)矩高達4150kN.m。在這類產(chǎn)品的設計與制造中需要繼續(xù)解決均載、平衡、密封、潤滑、零件材料與熱處理與高效率、長壽命、可靠性等一系列設計制造技術問題。（2）向無級變速行星齒輪傳動發(fā)展。實現(xiàn)無級變速就是讓行星齒輪傳動中三個基本構件都轉(zhuǎn)動并傳遞功率，這只要對原行星結(jié)構中固定的構件加一個轉(zhuǎn)動（如采用液壓泵與液壓馬達系統(tǒng)來實現(xiàn)），就成為無級變速器。（3

12、）向復合式行星齒輪傳動發(fā)展。近幾年來，國外蝸桿傳動、螺旋齒輪傳動、圓錐齒輪傳動與行星齒輪組合使用，構成復合式行星齒輪箱。其高速級用前述各種定軸類型傳動，低速級用行星齒輪傳動，這樣可適應相交軸和交錯軸間的傳動，可實現(xiàn)大傳動比和大轉(zhuǎn)矩輸出等不同用途，充分利用各類型傳動的特點，克服各自的缺點，以適應市場上多樣化需求。如制堿工業(yè)澄清桶用蝸桿蝸輪行星齒輪減速器，總傳動比i=0.125r/min,輸出轉(zhuǎn)矩27200N.m。（4）向少齒差行星齒輪傳動方向發(fā)展。這類傳動主要用于大傳動比、小功率傳動。（5）制造技術的發(fā)展方向。采用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，經(jīng)熱處理獲得高硬齒面（齒輪離子滲碳，外齒輪滲碳淬火），精密加工以獲得

13、高齒輪精度與低粗糙度（齒輪精插齒達5-6級精度，外齒輪經(jīng)磨齒達5級精度，粗糙度Ra0.2-0.4m），從而提高承載能力，保證可靠性和使用壽命。1.3 行星齒輪傳動的優(yōu)缺點行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較，它具有許多獨特的優(yōu)點。它的顯著特點是：在傳遞動力時它可以進行功率分流；同時，其輸入軸和輸出軸具有同軸性，即輸入軸和輸出軸均設在同一軸線上。所以，行星齒輪傳動現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動，而作為各種機械傳動系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機、起重運輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以與需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，

14、行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應用。1.行星齒輪傳動的優(yōu)點如下：(1)體積小，質(zhì)量小，結(jié)構緊湊，承載能力大 由于行星齒輪傳動具有功率分流和各中心輪構成共軸線式的傳動以與合理地應用嚙合齒輪副，因此可使其結(jié)構非常緊湊。再由于在中心輪的周圍均勻地分布著數(shù)個行星輪來共同分擔載荷，從而使得每個齒輪所承受的負荷較小，并允許這些齒輪采用較小的模數(shù)。此外，在結(jié)構上充分利用了嚙合承載能力大和齒圈本身的可容體積，從而有利于縮小其外廓尺寸，使其體積小，質(zhì)量小，結(jié)構非常緊湊，且承載能力大。一般，行星齒輪傳動的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動的1/21/5（即在承受一樣的載荷條件下）。(2)傳動效率高 由于行星齒輪傳動

15、結(jié)構的對稱性，即它具有數(shù)個勻稱分布的行星輪，使得作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力能相互平衡，從而有利于達到提高傳動效率的作用。在傳動類型選擇恰當、結(jié)構布置合理的情況下，其效率值可達0.97099。(3)傳動比較大，可實現(xiàn)運動的合成與分解 只要適當選擇行星齒輪傳動的類型與配齒方案，便可以用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比。在僅作為傳遞運動的行星齒輪傳動中，其傳動比可達幾千。應該指出，行星齒輪傳動在其傳動比很大時，仍然可保持結(jié)構緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點。而且，它還可以實現(xiàn)運動的合成與分解以與實現(xiàn)各種變速的復雜的運動。(4)運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動的能力較強 由于采用了數(shù)個結(jié)構一樣的行星輪，均勻

16、地分布于中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡。同時，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強，工作較可靠。總之，行星齒輪傳動具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大與效率高（類型選用得當）等優(yōu)點。因此，行星齒輪傳動現(xiàn)已廣泛地應用于工程機械、礦山機械、冶金機械、起重運輸機械、輕工機械、石油化工機械、機床、機器人、汽車、坦克、火炮、飛機、輪船、儀器和儀表等各個方面。行星傳動不僅適用于高轉(zhuǎn)速、大功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動裝置上也已獲得了應用。它幾乎可適用于一切功率和轉(zhuǎn)速圍，故目前行星傳動技術已成為世界各國機械傳動發(fā)展的重點之一。2.行星齒輪傳動的缺點是：材料優(yōu)質(zhì)

17、、結(jié)構復雜、制造和安裝較困難些。但隨著人們對行星傳動技術進一步深入地了解和掌握以與對國外行星傳動技術的引進和消化吸收，從而使其傳動結(jié)構和均載方式都不斷完善，同時生產(chǎn)生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。因此，對于它的研制安裝問題，目前已不再視為一件什么困難的事情。實踐表明，在具有中等技術水平的工廠里也是完全可以制造出較好的行星齒輪傳動減速器。尤為重要的是設計人員對于自己設計的某些齒輪減速器進行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果不僅為齒輪傳動提供了一個最優(yōu)的設計方案，而且對其設計參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。1.4課題特點本課題所研究的行星減速機應用于卸船機四卷筒機構，四卷筒行星差動傳動裝置是1.主要特點（1）以2KH型行星齒輪傳動組成

18、的行星差動減速器，體積小、重量輕、僅為定軸傳動的1/2左右，本設計的重量為3900kg。（2）組合巧妙，由兩臺行星差動減速器就可組成四卷筒驅(qū)動裝置。（3）承載能力大，以2KH型組合成的行星差動裝置，具有大的承載能力和過載能力。（4）其中行星傳動部分采用鼓形齒聯(lián)軸器的太陽輪浮動，以實現(xiàn)行星輪間的均載作用，無徑向支承，簡化結(jié)構，均載效果好。（5）齒輪的材質(zhì)組合和齒輪參數(shù)的設計計算與選配合理。行星架與各傳動件結(jié)構合理，工藝性好。如輸出軸采用錐度110的錐形軸，便于裝卸和維護保養(yǎng)。因此，在卸船機上采用這種新型的四卷筒機構，具有節(jié)能、節(jié)材的優(yōu)點。四卷筒牽引式卸船機，其中的四卷筒機構由四只卷筒、兩只行星差

19、動減速器、電動機和制動器組成，如圖2所示。其中繞繩方式如圖3所示，由四根鋼繩組成，而小車移動時，鋼繩不再在抓斗滑輪中移動。它的起升、開閉和小車牽引機構合而為一，因而稱為四卷筒機構。繩系非常簡單，而機構的組合相當巧妙。圖1-1中的圖2四卷筒機構：兩行星差動減速器與四卷筒的布置四卷筒牽引式抓斗與小車運行的動作原理（原理圖如圖1-1）（1）工況1 起升、開閉卷筒向右旋轉(zhuǎn)時，使抓斗提升，由起升、開閉電動機驅(qū)動。（2）工況2 起升、開閉卷筒向左旋轉(zhuǎn)時，使抓斗下降，由起升、開閉電動機驅(qū)動。（3）工況3 起升、開閉卷筒分別作向相對旋轉(zhuǎn)，使抓斗小車向右移動，此時，由小車牽引電動機驅(qū)動。（4）工況4 起升、開閉

20、卷筒分別向外相對旋轉(zhuǎn)，則抓斗小車向左移動。（5）工況5 當起升卷筒剎住不動，開閉卷筒向左旋轉(zhuǎn)時，抓斗運行開啟。（6）工況6 當起升卷筒剎住不動，開閉卷筒向右旋轉(zhuǎn)時，抓斗進行閉合。（7）工況7 起升、開閉卷筒向向旋轉(zhuǎn)時，小車牽引電動機投入運行，抓斗可以走曲線軌跡進入或離開船艙。圖1-1四卷筒機構原理圖四卷筒機構的核心部分是行星差動減速器。該機構的起升、開閉均采用y P Z1800/300盤式制動器，制動力矩大，性能可靠，安全靈活。小車牽引電動機雙輸出軸系統(tǒng)上裝有兩臺常規(guī)的y W Z5315/50輪式制動器。抓斗開閉段鋼繩較其余部分的彎曲疲勞、磨損嚴重，為了延長鋼繩使用壽命，降低鋼繩耗量，設計中考

21、慮鋼繩在卷筒上有一定貯備量。這樣，可以把磨損嚴重的鋼繩段砍掉，放出一段，重新滿足開閉所需的鋼繩長度。一般一根鋼繩可重復制用三次。該機所選用的鋼繩為6 29F1+N F型號，麻芯填交繞優(yōu)質(zhì)鋼繩，具有較高的韌性、彈性，并能蓄存一定的潤滑油脂。它還有較大的承載能力、抗擠壓、不旋轉(zhuǎn)、耐疲勞等特點。為更有效地防止抓斗旋轉(zhuǎn)和合理使用鋼繩，起升、開閉繩左右捻成對使用，右旋卷筒上用左捻鋼繩，左旋卷筒上用右捻鋼繩。有時為了安裝與拆換鋼繩方便，在設計中專門設置了一個鋼繩穿繩裝置。1.5 反求設計反求工程(Reverse Engineering,RE),也稱逆向工程、反向工程,是指用一定的測量手段對實物或模型進行測

22、量,根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構實物的CAD模型的過程,是一個從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型,并在此基礎上進行產(chǎn)品設計開發(fā)與生產(chǎn)的全過程。1.反求工程（逆向工程）一般可分為四個階段： 第一步: 零件原形的數(shù)字化 通常采用三坐標測量機(CMM)或激光掃描儀等測量裝置來獲取零件原形表面點的三維坐標值。 第二步: 從測量數(shù)據(jù)中提取零件原形的幾何特征 按測量數(shù)據(jù)的幾何屬性對其進行分割，采用幾何特征匹配與識別的方法來獲取零件原形所具有的設計與加工特征。 第三步: 零件原形CAD模型的重建 將分割后的三維數(shù)據(jù)在CAD系統(tǒng)中分別做表面模型的擬合，并通過各表面片的求交與拼接獲取零件原形表面的CAD模型。

23、 第四步: 重建CAD模型的檢驗與修正 采用根據(jù)獲得的CAD模型重新測量和加工出樣品的方法來檢驗重建的CAD模型是否滿足精度或其他試驗性能指標的要，對不滿足要求者重復以上過程，直至達到零件的逆向工程設計要求。2.反求工程出現(xiàn)和發(fā)展的時代背景二次大戰(zhàn)中，幾十個國家卷入戰(zhàn)禍，飽受戰(zhàn)爭創(chuàng)傷。特別是戰(zhàn)敗國，在二戰(zhàn)結(jié)束后，急于恢復和振興經(jīng)濟。日本在60年代初提出科技立國方針：“一代引進，二代國產(chǎn)化，三代改進出口，四代占領國際市場”，其中在汽車、電子、光學設備和家電等行業(yè)上最突出。為要國產(chǎn)化的改進，迫切需要對別國產(chǎn)品進行消化、吸收、改進和挖潛。這就是反求設計(Inverse Design)或反求工程(In

24、verseEngineering)，這兩者是同一涵，僅是不同國家的不同提法。發(fā)展到現(xiàn)在，己成為世界各國在發(fā)展經(jīng)濟中不可缺少的手段或重要對策，反求工程的大量采用為日本的經(jīng)濟振興、進而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品奠定了良好基礎。 實際上，任何產(chǎn)品問世，包括創(chuàng)新、改進和仿制的，都蘊含著對已有科學、技術的繼承和應用借鑒。因而反求思維在工程中的應用已源遠流長，而提出這種術語并作為一門學問去研究，則是60年代初出現(xiàn)的。 市場經(jīng)濟競爭機制已滲透到各個領域，如何發(fā)展科技和經(jīng)濟，世界各國都在研究對策。從共性特征可概括為4個方面對策：(1)大力提倡創(chuàng)造性。包括新的思維方式、新原理、新理論、新方案、新結(jié)構、新技術、新材料、

25、新工藝、新儀器等等。對于發(fā)展一個國家的國民經(jīng)濟來說，創(chuàng)造性是永恒主題。(2)研究和應用新的設計理論、方法去改造和完善傳統(tǒng)的方法，使能既快又好地設計出新型產(chǎn)品。(3)把計算機應用廣泛地引入產(chǎn)品設計、開發(fā)的全過程(預測、決策、管理、設計制造、試驗、銷售服務等)中，以期達到這些過程的一體化、智能化和自動化。(4)研究和應用反求工程，使能在高的起點去創(chuàng)造新產(chǎn)品。由于本次設計是根據(jù)法國佳提公司的產(chǎn)品進行反求設計。通過利用前人在反求設計的一般步驟中獲取相關參數(shù)，再通過相關產(chǎn)品參數(shù)進行類比完成此次設計任務。第二章 傳動方案的選擇和分配傳動比2.1 選取傳動方案方案一： 2K-H（NGW）型行星傳動，傳動結(jié)構

26、簡圖，如圖2-1所示。傳動比圍當（1）以2KH型行星齒輪傳動組成的行星差動減速器，體積小、重量輕、僅為定軸傳動的1/2左右，本設計的重量為3900kg。（2）組合巧妙，由兩臺行星差動減速器就可組成四卷筒驅(qū)動裝置。（3）承載能力大，以2KH型組合成的行星差動裝置，具有大的承載能力和過載能力。（4）其中行星傳動部分采用鼓形齒聯(lián)軸器的太陽輪浮動，以實現(xiàn)行星輪間的均載作用，無徑向支承，簡化結(jié)構，均載效果好。（5）齒輪的材質(zhì)組合和齒輪參數(shù)的設計計算與選配合理。行星架與各傳動件結(jié)構合理，工藝性好。如輸出軸采用錐度110的錐形軸，便于裝卸和維護保養(yǎng)。因此，在卸船機上采用這種新型的四卷筒機構，具有節(jié)能、節(jié)材的

27、優(yōu)點。圖2-1 四卷筒機構減速機運動簡圖方案二：普通定軸齒輪傳動，此方案一般應用于小車式起升系統(tǒng)，其原理圖如圖2-2圖2-2小車式起升系統(tǒng)方案比較：行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以與傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點。行星齒輪傳動能充分滿足減輕機器重量和縮小外形尺寸方面的要求。它的這一優(yōu)點，適應為載荷分配在幾個行星輪上，而且合理地利用了嚙合的緣故。因此，行星傳動與普通傳動相比，即使它們的材質(zhì)、機械性能和制造精度一樣時，其結(jié)構布局本身，就有可能獲得很小的外形尺寸和重量。而且縮小外形尺寸和重量就會導致其他一系列可能性的出現(xiàn)，從而促使嚙合承載能力增加，使外形尺

28、寸和重量進一步減少。事實上，將普通傳動改為行星傳動，可大大縮小齒輪直徑，因此，在刀具變鈍程度一樣的情況下，可大大增大輪齒工作表面硬度，從而大大提高嚙合的承載能力。將普通傳動改為行星傳動，可保證是重量降低。當普通傳動的齒輪尺寸較大時，若改用行星傳動則可能利用普通傳動不宜或不可能采用的措施來提高嚙合承載能力，同時重量將降低得更多。表2-1 行星齒輪減速箱和一般定軸齒輪減速箱比較項 目行星齒輪減速箱一般定軸齒輪減速箱總 重 量 （kg）34716943高 度 （m）1.311.80長 度 （m）1.291.42寬度 (m)1.352.36體 積 ()2.296.09損 失 功 率 （kw）0.180

29、.41齒 寬 (m)8195圓 周 速 度 (m/s)42.799.4卸船機是碼頭前沿的重大接卸設備，對系統(tǒng)的工作效率起著重要的作用，因此各大港口均按碼頭?？孔畲蟠?，為達到系統(tǒng)最大生產(chǎn)率，選用高效、可靠的卸船機。本次設計的減速器應用于卸船機，如果采用普通齒輪減速器，則需要滿足最大生產(chǎn)率、高效、可靠的要求。由上圖2-2可知，小車式起重系統(tǒng)需要數(shù)臺普通減速機構，而采用2K-H行星傳動不僅效率高而且可以實現(xiàn)七種不同工況，綜合考慮采用方案一2K-H行星傳動機構2.2 分配傳動比 2.2.1起升機構傳動比分配根據(jù)已選定2K-H型行星齒輪傳動簡圖，用1表示周轉(zhuǎn)輪系的有關參數(shù)，腳標2表示定軸輪系的參數(shù)，。

30、在此定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系外嚙合齒輪材料,齒面硬度一樣。要確定定軸輪系中各齒輪的齒數(shù)，關鍵在于合理分配輪系中各對齒輪的傳動比。在具體分配傳動比時應注意以下問題：（1） 每一級齒輪的傳動比要在其常用圍選取。齒輪傳動比為57。（2） 當輪系的傳動比過大時，為減少外輪廓尺寸和改善傳動性能，通常采用多級傳動。當齒輪傳動的傳動比大于8時，一般應該設計成兩級傳動；當傳動比大于30時，常設計成兩級以上齒輪傳動。（3） 當輪系為減速傳動時（工程實際中的大多數(shù)情況），按照“前大后小”的原則分配傳動比比較有利同時，為了使機構外輪廓尺寸協(xié)調(diào)和結(jié)構勻稱，相鄰兩級傳動比的差值不宜過大。（4） 當設計閉式齒輪減速時，為了潤滑

31、方便，應使各級傳動齒輪都能浸入油中，且浸入的深度應大致相等，以防某個大齒輪浸入油過深增加攪油損耗。根據(jù)這一條分配傳動比時，高速級應大于低速級得傳動比，通常。又2K-H（NGW）型行星傳動，傳動結(jié)構簡圖，如圖2-1所示。傳動比圍當時綜合考慮取又 i=13Error! No bookmark name given.因此，定軸傳動比初定為2.6，周轉(zhuǎn)輪系傳動比為5。2.2.2行走機構傳動比分配同理根據(jù)起升開閉機構傳動比取又i=10.6Error! No bookmark name given.因此，定軸傳動總比初定為8.471，周轉(zhuǎn)輪系傳動比為1.25又定軸傳動部分又可分為第一級和第二級。根據(jù)圓柱齒

32、輪傳動傳動比分配原則取則第三章 行星齒輪傳動的嚙合計算3.1 齒數(shù)的選擇和計算在設計行星齒輪傳動時，根據(jù)給定的傳動比來分配各輪的齒數(shù)。在確定各輪齒數(shù)時，除了滿足給定的傳動比外，還應滿足與其有關的裝配條件，即同心條件、鄰接條件和安裝條件。此外，還要考慮到與其承載能力有關的其他條件。3.1.1 配齒計算在設計行星齒輪傳動時，根據(jù)給定的傳動比i來分配各輪的齒數(shù)，這就是人們研究行星齒輪的主要任務之一。查機械設計手冊新版表17.2-1選擇行星輪數(shù)目，取n=3。確定周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)，按總配齒 （3-1）適當調(diào)整使成為整數(shù) 取 則確定定軸輪系各齒輪齒數(shù)，由起升開閉機構傳動比進行配齒取 則采用斜齒傳動螺旋角根

33、據(jù)小車行走機構傳動比進行配齒又取 則采用斜齒傳動螺旋角取 則采用正常直齒傳動螺旋角3.1.2 驗證配齒條件行星傳動各輪齒數(shù)不能隨意選取，必須根據(jù)行星傳動的特點，滿足一定的條件，才能進行正常傳動。這些條件包括傳動比條件、鄰接條件、同心條件、裝配條件等等。（1）驗算傳動比條件由機械設計手冊新版表17.1-2得： （3-2）即滿足傳動比條件。（2）驗算鄰接條件在設計行星傳動中，為了提高承載能力，減少機構尺寸使其結(jié)構緊湊，并考慮到動力學的平衡問題，常在太陽輪與齒輪之間均勻地、對稱地設置幾個行星齒輪。為使各行星齒輪不相互碰撞，要求其齒頂圓間有一定的間隙，稱為鄰接條件。設相鄰兩個行星輪中心之間的距離為L，

34、最大行星齒輪齒頂圓直徑為，則鄰接條件為：即 （3-3）式中 行星輪數(shù)目； a-g嚙合副中心距；行星輪齒頂圓直徑。在周轉(zhuǎn)輪系中： =225mm即滿足鄰接條件。（3）驗算同心條件行星傳動裝置的特點為輸入與輸出軸是同軸線的，即各中心輪的軸線與行星架軸線是重合的。為保證中心輪和行星架軸線重合條件下的正確嚙合，由中心輪和行星輪組成的各嚙合副的實際中心距必須相等，稱之為同心條件。設a-g嚙合副中心距，g-b嚙合副實際中心距，依同心條件，各對相互嚙合齒輪的中心距應相等，即 (3-4)對非變位、高度變位、等嚙合角的角度變位，中心距，式中“+”號用于外嚙合，“-”號用于嚙合。因行星傳動常各齒輪模數(shù)都是一樣的，依

35、上式得 (3-5)得滿足同心條件的表達關系式： （3-6）又 起升開閉機構代入3-6可知滿足同心條件。（4）驗算裝配條件一般行星傳動中，行星輪數(shù)目大于1。要使幾個行星輪能均勻載入，并保證與中心輪正確嚙合而沒有錯位現(xiàn)象，所應具備的齒數(shù)關系即為安裝條件。當行星輪個數(shù)時，第一個行星輪裝入并與兩個中心輪嚙合以后，兩個中心輪的相對位置就被確定了。若再要均勻地裝入其它行星輪，就必須滿足一定的條件。如圖3-1所示，相鄰兩行星輪所夾的中心角為。設第一個行星在位置裝入并與兩中心輪嚙合，然后將行星架H順時針轉(zhuǎn)過角度，即讓轉(zhuǎn)到位置。在這期間，中心輪a轉(zhuǎn)過的角度由傳動比確定，即。為了在位置裝入行星輪，要求此時中心輪a

36、在位置的相應齒輪和它轉(zhuǎn)動角之前的位置完全一樣。也就是說中心輪a轉(zhuǎn)過的必須為其周節(jié)所對的中心角的整倍數(shù)M，即，將值代入上式可得整數(shù) （3-7）圖3-1 NWG型裝配條件分析由式（3-7）為整數(shù)所以滿足裝配條件。3.2 幾何尺寸計算對于該2K-H型行星齒輪傳動可按表3-1中的計算公式進行其幾何尺寸的計算。各齒輪幾何尺寸的計算結(jié)果見下表。計算公式太陽輪a行星輪c齒輪b分度圓直徑基圓直徑齒頂圓直徑外齒齒齒根圓直徑外齒齒3.3 嚙合效率計算根據(jù)已知條件，此時的效率定軸部分效率周轉(zhuǎn)輪系效率查參考文獻11表1-7可得行星傳動效率計算：減速器全部采用滾動軸承，為了計算簡便，這里對軸承損失系數(shù)和油阻系數(shù)未單獨進

37、行計算，只由10圖2-47查的的摩擦系數(shù)取為0.1，以與、系數(shù)的影響。于是，傳動損失系數(shù)。 a-g副嚙合的損失系數(shù)： b-g副嚙合的損失系數(shù)：當固定大太陽輪b時 當固定a時當a、b為主動行星架H為從動時3.4齒輪傳動的幾何尺寸3.4.1 行走機構 （1）齒輪副。中心距為跨測齒數(shù)：，公法線長度與偏差為跨測齒數(shù)：，公法線長度與偏差為（2）齒輪副。中心距為跨測齒數(shù)：，公法線長度與偏差為跨測齒數(shù)：，公法線長度與偏差為3.4.2 起升、開閉機構齒輪副中心距為跨測齒數(shù)：，公法線長度與偏差為跨測齒數(shù)：，公法線長度與偏差為3.4.3 行星傳動幾何尺寸 已知太陽輪：。齒頂圓直徑跨測齒數(shù)：，公法線長度與偏差為已知

38、行星輪：。齒寬，則跨測齒數(shù)：，公法線長度與偏差為已知齒圈：。則分度圓直徑為常規(guī)算法算齒頂圓直徑為為避免齒圈齒頂與行星輪輪齒過渡線的干涉，確定齒圈的齒頂圓直徑。齒圈基圓直徑為中心距嚙合角則齒圈基圓直徑為兩者中取大者，現(xiàn)取跨測齒數(shù)，公法線長度與偏差mm第四章 齒輪傳動的強度計算4.1.行走機構第一對齒輪，齒數(shù)比1)載荷系數(shù)的確定：使用系數(shù)動載荷系數(shù)：式中v小齒輪的速度，2)接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)式中b齒寬，。 由此得3)齒輪間載荷分配系數(shù)：則綜合系數(shù)上述系數(shù)的確定按德國Flengder公司齒輪設計技術手冊確定的，我國標準GB/T 34801997齒輪承載能力計算法一樣。（1） 按前聯(lián)庫德略

39、采夫方法計算，由于是硬齒面，彎曲強度是主要矛盾。 小齒面為軸齒采用20CrMnMo，正火處理，齒面滲碳淬硬5460HRC，100mm時。 大齒輪采用20CrMnMo，滲碳淬火，表面硬度5462HRC。小齒輪軸齒的許用彎曲應力，按對稱循環(huán)載荷性質(zhì)確定，即用代入計算，則小齒輪分度圓直徑為：式中 轉(zhuǎn)矩，；綜合系數(shù)，；齒形系數(shù)，按查10線圖5-12得齒寬系數(shù)，；模數(shù)，；采用齒根噴丸，以提高輪齒的彎曲強度。 （2）按GB/T34801997方法計算 齒面接觸應力式中綜合系數(shù)，鋼制齒輪的彈性系數(shù)，； 螺旋角系數(shù)，節(jié)點區(qū)域影響系數(shù)，；重合度系數(shù)，縱向重合度端面重合度 對于時，。圓周力，齒寬，；分度圓直徑，齒

40、面許用接觸應力式中潤滑系數(shù)，；速度系數(shù)，；粗糙度系數(shù)，；工作硬化系數(shù)，；尺寸系數(shù)，；試驗齒輪接觸疲勞極限，；接觸強度最小安全系數(shù)，。 接觸強度安全系數(shù)齒根彎曲應力為式中 彎曲強度計算時的重合度系數(shù)，螺旋角系數(shù)，；齒形系數(shù)，；小齒輪輪齒上的圓周力，；齒寬，；模數(shù)， 齒根許用彎曲應力式中試驗齒輪的應力修正系數(shù)，；相對齒根圓角的敏感系數(shù)，；相對齒根表面狀況系數(shù)，；彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，；試驗齒輪彎曲疲勞極限，；最小彎曲強度的安全系數(shù)，； 齒根彎曲強度的安全系數(shù)為4.2行走機構第二對齒輪，齒數(shù)比，材料為20CrMnMo，滲碳淬硬5660HRC，材料許用應力，輸入轉(zhuǎn)矩小齒輪轉(zhuǎn)速為小齒輪速度為載荷系數(shù)的

41、確定使用系數(shù) 動載荷系數(shù)：齒向載荷分布系數(shù)式中b齒寬，。小齒輪分度圓直徑， 由此得齒輪間載荷分配系數(shù)：則綜合系數(shù)按前聯(lián)庫德略采夫方法計算則按GB/T34801997方法計算 齒面接觸應力式中、綜合系數(shù)，;鋼制齒輪的彈性系數(shù)，；螺旋角系數(shù)，節(jié)點區(qū)域影響系數(shù)，；重合度系數(shù)，（為與的重合度，）；圓周力，;齒寬系數(shù)，齒面許用接觸應力式中潤滑系數(shù)，；速度系數(shù)，；粗糙度系數(shù)，；工作硬化系數(shù)，；尺寸系數(shù)，；試驗齒輪接觸疲勞極限，；接觸強度最小安全系數(shù)，。 接觸強度安全系數(shù)齒根彎曲應力為式中彎曲強度計算時的重合度系數(shù)，螺旋角系數(shù)，；齒形系數(shù)，； 齒根許用彎曲應力式中試驗齒輪的應力修正系數(shù)，；相對齒根圓角的敏感

42、系數(shù)，；相對齒根表面狀況系數(shù)，；彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，；試驗齒輪彎曲疲勞極限，；最小彎曲強度的安全系數(shù)， 齒根彎曲強度的安全系數(shù)為 4.3起升、開閉機構齒輪傳動的強度計算功率，齒數(shù)比小齒輪為軸齒輪，采用20CrMnMo，齒面滲碳淬硬5660HRC，大齒輪采用20CrMnMo，滲碳淬火，齒面滲碳淬硬5660HRC，輸入齒輪上的轉(zhuǎn)矩。按前聯(lián)庫德略采夫方法計算小齒輪的分度圓直徑為則。各系數(shù)確定如下：使用系數(shù) 動載荷系數(shù)：式中v小齒輪的速度，接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)式中b齒寬，。 由此得齒輪間載荷分配系數(shù)：則綜合系數(shù)齒形系數(shù)由,查10圖5-12可得。按GB/T34801997方法計算 齒面接觸

43、應力式中綜合系數(shù)，鋼制齒輪的彈性系數(shù)，；螺旋角系數(shù)，節(jié)點區(qū)域影響系數(shù)，；重合度系數(shù)，縱向重合度 面重合度 對于時，。圓周力，齒寬，；分度圓直徑，齒面許用接觸應力式中潤滑系數(shù)，；速度系數(shù)，；粗糙度系數(shù)，；工作硬化系數(shù)，；尺寸系數(shù)，；接觸強度安全系數(shù)齒根彎曲應力為式中彎曲強度計算時的重合度系數(shù)，螺旋角系數(shù)，；齒形系數(shù)，； 齒根許用彎曲應力式中試驗齒輪的應力修正系數(shù)，；相對齒根圓角的敏感系數(shù)，；相對齒根表面狀況系數(shù)，；彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，；試驗齒輪彎曲疲勞極限，；最小彎曲強度的安全系數(shù)，；齒根彎曲強度的安全系數(shù)為4.4行星齒輪傳動的強度計算 齒數(shù)，a-g齒輪副的齒數(shù)比，傳動比。.太陽輪轉(zhuǎn)速為太陽

44、輪線速度為載荷系數(shù)的確定使用系數(shù) 動載荷系數(shù)：接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)沿齒寬分布系數(shù)為齒輪間載荷分配系數(shù)：則綜合系數(shù)太陽輪輸入轉(zhuǎn)矩為 太陽輪輪齒上的轉(zhuǎn)矩為 式中行星齒輪的個數(shù)，；太陽輪浮動時載荷分配的不均衡系數(shù)，。齒輪材料20CrMnMo，滲碳淬火，齒面硬度5660HRC；材料截面=15mm時，。按對稱循環(huán)載荷性質(zhì)確定許用應力。 式中安全系數(shù)，。計截面尺寸影響，今取。按前聯(lián)庫德略采夫方法計算式中齒寬系數(shù)，齒形系數(shù)，按查10線圖5-12得則按GB/T34801997方法計算 齒面接觸應力式中鋼制齒輪的彈性系數(shù)，；螺旋角系數(shù)，節(jié)點區(qū)域影響系數(shù)，；重合度系數(shù)，；圓周力，齒面許用接觸應力式中潤滑

45、系數(shù)，；速度系數(shù)，；粗糙度系數(shù)，；工作硬化系數(shù)，；尺寸系數(shù)，；接觸強度安全系數(shù)齒根彎曲應力為式中彎曲強度計算時的重合度系數(shù)，螺旋角系數(shù)，；齒形系數(shù)，； 齒根許用彎曲應力式中試驗齒輪的應力修正系數(shù)，；相對齒根圓角的敏感系數(shù)，；相對齒根表面狀況系數(shù)，；彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，；試驗齒輪彎曲疲勞極限，； 齒根彎曲強度的安全系數(shù)為4.5行星輪心軸與軸承壽命的計算 1. 行星輪心軸強度計算 行星輪心軸材料42CrMo，調(diào)質(zhì)處理260290HRC，太陽輪上圓周力為式中輸入轉(zhuǎn)矩， 作用在太陽輪輪齒上的轉(zhuǎn)矩為式中行星齒輪的個數(shù)，；太陽輪浮動時載荷分配的不均衡系數(shù)，。前一級圓柱齒輪傳動比，。作用在心軸上的載荷按

46、均布載荷計算，則最大彎矩為心軸的彎曲應力為2.行星輪軸承壽命采用軸承為21316C/W33，。行星架轉(zhuǎn)速為行星輪絕對速度行星輪相對于行星架的相對轉(zhuǎn)速為軸承的壽命為4.6軸的鍵強度計算1.行走機構輸入尺寸：。鍵的尺寸161097，材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 輸入轉(zhuǎn)矩為鍵的擠壓應力為=100120MPa 2.起升、開閉機構輸入尺寸：85600。鍵的尺寸2214120, 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。輸入轉(zhuǎn)矩為鍵的擠壓應力為=100120MPa 1.太陽輪連接花鍵的計算。齒數(shù)，模數(shù)，壓力角（GB/T 3478.21995） 輸出轉(zhuǎn)矩為 鍵的擠壓應力為=100120MPa式中各齒載荷不均勻系數(shù)，齒數(shù)，工作齒高

47、，花鍵有效長度，分度圓直徑，跨測齒數(shù)，公法線長度，第五章 結(jié)構設計5.1行星傳動主要零件設計結(jié)構特點：行星輪軸承安裝在行星輪，行星輪軸固定在行星架的行星輪軸孔中；輸出軸和行星架制成一體，其支撐軸承在減速器殼體，太陽輪與輸入軸通過齒輪聯(lián)軸器聯(lián)接，行星架與低速級太陽輪通過雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器聯(lián)接，以實現(xiàn)太陽輪和行星架浮動。5.1.1 齒輪的結(jié)構設計1、太陽輪的結(jié)構在行星齒輪傳動中，其中心輪的結(jié)構取決于行星傳動類型、傳動比的大小、傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和支承方式。對柔性軸浮動的太陽輪是配置在細長軸上，可以做成齒輪軸。2、行星輪的結(jié)構 應根據(jù)行星齒輪傳動的類型、承載能力的大小、行星輪轉(zhuǎn)速的高低和所選用的軸承類型與其

48、安裝形式而確定。在大多數(shù)的行星傳動中，行星輪應具有孔，以便在該孔和支承組件上的安裝方便和定位精度。為了減少個行星輪間的尺寸差異，可以將同一個行星齒輪中的6輪組合起來一次進行加工，這樣制造的行星輪可以裝配在整體式轉(zhuǎn)臂上。3、大齒圈的結(jié)構此次設計的2K-H行星減速機有差動傳動工況，齒圈結(jié)構必須設計成既有齒又有外齒的大齒圈結(jié)構，在大齒圈外齒之間均布螺栓孔以便連接到其他構件以便安裝軸承軸承安裝的達到轉(zhuǎn)動要求,且與機體有精確的定位配合。5.1.2 行星輪軸直徑1、行星輪軸直徑在相對運動中，每個行星輪軸承受穩(wěn)定載荷，當行星輪相對行星架對稱配置時，載荷則作用在軸跨距的中間。取行星輪與行星架之間的間隙，則跨距

49、長度。當行星輪軸在轉(zhuǎn)臂中的配合選為H7/h6時，就可以把它看成是具有跨距為的雙支點梁。當軸較時，兩個軸承幾乎緊緊的靠著，因此，可以認為軸是沿整個跨度承受均布載荷（見圖5-1）。圖5-1 行星輪軸的載荷簡圖危險截面（在跨度中間）的彎矩：行星輪軸采用45號鋼調(diào)質(zhì)，考慮到可能的沖擊振動，取安全系數(shù)；則許用彎曲應力故行星輪軸直徑取出于軸承潤滑考慮，行星輪軸將采用中空結(jié)構。故直徑放大50%，取。實際尺寸將在選擇軸承時最后確定。5.2輸入、輸出軸軸徑的確定 根據(jù)所受的轉(zhuǎn)矩進行計算，對于同時受轉(zhuǎn)矩與彎矩作用時，用降低許用應力來考慮彎曲強度的影響。1.起升、開閉機構輸入軸功率，輸入轉(zhuǎn)速，軸材料為35CrMo，

50、調(diào)質(zhì)處理，則軸徑為考慮鍵槽影響，先采用85許用扭應力=30Mpa。2.行走機構輸入軸功率，輸入轉(zhuǎn)速，軸材料為35CrMo，調(diào)質(zhì)處理，則軸徑為考慮鍵槽影響，先采用55，許用扭應力=30Mpa3.輸出軸徑的確定 功率，轉(zhuǎn)速軸材料為35CrMo，調(diào)質(zhì)處理，則軸徑為考慮鍵槽影響，和聯(lián)軸器的選用現(xiàn)采用170，用扭應力=35Mpa5.3行星架的結(jié)構設計行星架H是行星齒輪傳動中的一個較重要的構件。一個結(jié)構合理的行星架H應當是外廓尺寸小，質(zhì)量小，具有足夠的強度和剛度，動平衡性好，能保證行星輪間的載荷分布均勻，而且應具有良好的加工和裝配工藝。從而，可使行星齒輪傳動具有較大的承載能力、較好的傳動平穩(wěn)性以與較小的振

51、動和噪聲。由于在行星架H上一般安裝有個行星輪的心軸或軸承，故它的結(jié)構較復雜，制造和安裝精度要求較高。尤其，當行星架H作為行星齒輪傳動的輸出基本構件時，它所承受的外轉(zhuǎn)矩最大，即承受著輸出轉(zhuǎn)矩。目前，較常用的轉(zhuǎn)臂結(jié)構有雙側(cè)板整體式、雙側(cè)板分開式和單側(cè)板式三種。在行星輪數(shù)的2K-H型傳動中，一般采用如圖5-2所示的雙側(cè)板整體式行星架。由于雙側(cè)板整體式行星架的剛性較好，它已獲得了廣泛的應用。在加工行星架時，應盡可能地提高行星架H上的行星輪心軸孔（或軸承孔）的位置精度和同軸度，以減小行星輪間載荷分布的不均勻性。 圖5-2 雙側(cè)板整體式行星架5.4 機體的結(jié)構設計箱體是各基本構件的安裝基礎，也是行星齒輪傳

52、動中的箱根組成部分了。在進行機體的結(jié)構設計時，要根據(jù)制造工藝、安裝工藝和使用維護與經(jīng)濟性等條件來決定其具體的結(jié)構型式。按照行星傳動的安裝形式的不同，可將機體分為臥式、立式、法蘭式。按其結(jié)構的不同，又可將機體分為整體式和剖分式。臥式整體鑄造機體，其結(jié)構簡單、緊湊，能有效地吸取振動和噪聲，還具有良好的耐腐蝕性。通常多用于專用的行星齒輪傳動中，且有一定的生產(chǎn)批量。鑄造機體應盡量避免腐蝕性。通常多用于專用的行星齒輪傳動中，且有一定的生產(chǎn)批量。剖分式機體結(jié)構，通常用于規(guī)格大的、單件生產(chǎn)的行星齒輪傳動中;它可以鑄，也可以焊接。采用軸向剖分式機體的顯著優(yōu)點是安裝和維修較方便，便于進行調(diào)試和測量。立式法蘭式機體結(jié)構，它可適用于