行星齒輪機構設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上課程設計說明書 題 目： 行星齒輪機構設計 學生姓名： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 指導教師： 日 期： 2012 年 06 月 15 日 目錄封 面-課程設計說明書正文-序 言  -11、 零件分析-21.簡單的行星齒輪機構的特點-22.行星齒輪機構基本特征-32、 行星輪系相關計算-41、行星輪系各齒輪數據-42、傳動零件的校核計算-53.內嚙合齒輪傳動-6三、零件的工藝性分析-7四、過程工藝分析-8（一）確定毛坯的制造形式-9（二）基面的選擇-9（三）制定工藝路線-10（四）確定機械加工余量、工序尺寸及公差-12（五

2、）確定切削用量-13五、課程設計心得體會-14六、參考資料-15序言機械制造方向設計是在學完了機械制造技術課程后，綜合運用以前所學有關機械專業(yè)知識，進行獨立的產品過程設計。其目的在于鞏固加深擴展機械制造技術及其他有關課程的理論知識，把理論知識和實踐相結合，能夠獨立分析問題、解決問題，以及初步具備中等復雜程度零件設計的能力。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。為了突出和加強培養(yǎng)學生的綜合設計能力和創(chuàng)新能力，總結近年來的相關課程設計經驗，開設了方向設計課程。其主要特點： 強調機械設計中總體設計能力的培養(yǎng)，將原機械設計和機械設計課程設計內容整合為一個新的綜合課程設計體系，將學生在機械設

3、計系列課程中所學的有關機構原理方案設計、運動和動力學分析、機械零部件設計理論、方法、結構及工藝設計等內容有機地結合，進行綜合設計實踐訓練，使課程設計與機械設計實際的聯系更為緊密。加強學生對機械系統創(chuàng)新設計能力的培養(yǎng)，增加了機械構思設計和創(chuàng)新設計等內容，對學生的方案設計內容和要求有所加強，以利于增強學生的創(chuàng)新能力和競爭意識。就我個人而言，我希能通過這次方向設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題解決問題的能力，為今后參加祖國的現代化建設打下一個良好的基礎。由于能力有限，設計尚有許多的不足之處，懇請各位老師給予指教。一、零件分析1.簡單的行星齒輪機構的特點行星齒輪機構的組

4、成：簡單（單排）的行星齒輪機構是變速機構的基礎，通常自動變速器的變速機構都由兩排或三排以上行星齒輪機構組成。簡單行星齒輪機構包括一個太陽輪、若干個行星齒輪和一個齒輪圈，其中行星齒輪由行星架的固定軸支承，允許行星輪在支承軸上轉動。行星齒輪和相鄰的太陽輪、齒圈總是處于常嚙合狀態(tài)，通常都采用斜齒輪以提高工作的平穩(wěn)性（如圖l所示）。如圖2表示了簡單行星齒輪機構，位于行星齒輪機構中心的是太陽輪，太陽輪和行星輪常嚙合，兩個外齒輪嚙合旋轉方向相反。正如太陽位于太陽系的中心一樣，太陽輪也因其位置而得名。行星輪除了可以繞行星架支承軸旋轉外，在有些工況下，還會在行星架的帶動下，圍繞太陽輪的中心軸線旋轉，這就像地球

5、的自轉和繞著太陽的公轉一樣，當出現這種情況時，就稱為行星齒輪機構作用的傳動方式。在整個行星齒輪機構中，如行星輪的自轉存在，而行星架則固定不動，這種方式類似平行軸式的傳動稱為定軸傳動。齒圈是內齒輪，它和行星輪常嚙合，是內齒和外齒輪嚙合，兩者間旋轉方向相同。行星齒輪的個數取決于變速器的設計負荷，通常有三個或四個，個數愈多承擔負荷愈大。簡單的行星齒輪機構通常稱為三構件機構，三個構件分別指太陽輪、行星架和齒圈。這三構件如果要確定相互間的運動關系，一般情況下首先需要固定其中的一個構件，然后確定誰是主動件，并確定主動件的轉速和旋轉方向，結果被動件的轉速、旋轉方向就確定了。2. 行星齒輪機構基本特征我們可以

6、把簡單行星齒輪機構的運動特征歸納成下列幾點：(1)當行星架為主動件時，從動件超速運轉。(2)當行星架為從動件時，行星架必然較主動件轉速下降。(3)當行星架為固定時，主動件和從動件按相反方向旋轉。(4)太陽輪為主動件時，從動件轉速必然下降。(5)若行星架作為被動件，則它的旋轉方向和主動件同向。(6)若行星架作為主動件，則被動件的旋轉方向和它同向。(7)在簡單行星齒輪機構中，太陽輪齒數最少，行星架的當量齒數最多而齒圈齒數則介于中間。（注：行星架的當量齒數=太陽輪齒數十齒圈齒數。）(8)若行星齒輪機構中的任意兩個元件同速同方向旋轉，則第三元件的轉速和方向必然與前兩者相同，即機構鎖止，成為直接檔。（這

7、是一個十分重要的特征，盡管上述的例子沒有涉及。）(9)僅有一個主動件并且兩個其它部件沒被固定時，此時處于空擋。以上敘述的簡單行星齒輪機構運動關系是屬于經常遇到的，在確定三者關系時，首先把其中一件固定，然后確定另外兩者的主、被動關系。實際上簡單行星齒輪機構還有一個很重要的特征，允許同時兩件作為主動件輸入，而被動件照樣有唯一的輸出，這是行星齒輪機構的一個十分重要的特征，而且在自動變速器上被廣泛采用。二、行星輪系相關計算1、行星輪系各齒輪數據：選行星輪數目K=3，行星輪齒數組合為:Za=12， Zb=54， Zc=21(a為中心輪，b為齒圈，c為行星輪）傳動比為：滿足齒數條件要求。中心齒輪：齒頂圓1

8、4mm，齒根圓9.5mm ，分度圓12mm，齒寬b=22.68mm；齒圈齒輪：齒頂圓52.60mm，齒寬b=22.68mm；行星齒輪：齒頂圓23mm，齒根圓18.5mm，分度圓21mm，內孔12mm，齒寬b=22.68mm。2、傳動零件的校核計算外嚙合齒輪傳動（1）設計的主要參數項目參數工作條件閉式傳動，載荷有沖擊，原動機為電動機，室外，環(huán)境有灰塵齒輪的材料熱處理方法齒面硬度中心齒輪20Cr滲碳淬火+低溫回火HRC5662行星輪20CrMnTi滲碳淬火+低溫回火HRC5662齒輪傳動的精度6級模數m=2.5mm齒數中心齒輪Za=12行星齒輪Zc=21齒寬中心齒輪b=22.68行星齒輪b=22.

9、68（2）校核齒面疲勞強度 計算及說明結果精度等級 由已知條件知校核彎曲疲勞強度齒間載荷分配系數 由【3】P217表12.10齒向載荷分布系數 由表【3】P219圖12.14載荷系數 齒形系數 由【3】P229圖12.21應力修正系數 由【3】P230圖12.22彎曲疲勞極限 由【5】P404得彎曲最小安全系數 由【3】P225 表12.14應力循環(huán)次數彎曲壽命系數 由【3】P232圖12.24尺寸系數許用彎曲應力 驗算 傳動無過載，故不用強度校核。6級，安全。，安全。3.內嚙合齒輪傳動（1）設計的主要參數項目條件和參數工作條件閉式傳動，載荷有沖擊，原動機為電動機，室外，環(huán)境有灰塵齒輪的材料熱

10、處理方法齒面硬度行星輪20CrMnTi滲碳淬火+低溫回火HRC5662齒圈45鋼調質+表面淬火HRC4050齒輪傳動的精度6級模數m=2.5mm齒數行星齒輪Zc=21齒圈齒輪Zb=54齒寬行星齒輪b=22.68齒圈齒輪b=22.68計算及說明結果精度等級 由已知條件知使用系數 由【3】P215 表12.9動載荷系數 由【3】P216圖12.9校核彎曲疲勞強度重合度系數 齒間載荷分配系數 由【3】P217表12.10齒向載荷分布系數 由表【3】P219圖12.14載荷系數 齒形系數 由【3】P229圖12.21應力修正系數 由【3】P230圖12.22彎曲疲勞極限 由【5】P404得彎曲最小安全

11、系數 由【3】P225 表12.14應力循環(huán)次數彎曲壽命系數 由【3】P232圖12.24尺寸系數許用彎曲應力 驗算 傳動無過載，故不用強度校核。6級，安全。，安全。3、 零件的工藝性分析 星輪加工表面，有一定的要求?，F分析如下： 星輪外圓23K6,23f7,其形狀公差均遵守包容要求,表面粗糙度均為Ra1.6µm 星輪內孔12H7,其形狀公差遵守包容要求,表面粗糙度為Ra0.8µm，端面與孔12軸心線垂直度誤差為0.025,其左端面對孔12軸心線圓跳動誤差為0.025; 外圓23軸心線對分度圓21軸心線的同軸度誤差為0.06 四、過程工藝分析（一）確定毛坯的制造形

12、式：根據零件材料確定毛坯材料，由于星輪是用于超越離合器上的關鍵零件，需要結構比較硬，故材料選為20CrMnTi鋼件，而且因為輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。對于提高生產率、保證加工質量也是有利的。（2） 基面的選擇： 基面的選擇設計工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇正確、合理，可以保證加工質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程出現問題百出。嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 1、粗基準的選擇 由于是模鍛件，所以在保證各加工面都有余量的前提下，因為要保證柱面的中心線垂直于左端面，所以以的外圓23為粗基準。 2、精基準的選擇星輪主要應用于超越離合器上面，其星輪的軸心線既是定位基

13、準也是設計基準，在車削時選他作為精基準，能使加工遵循基準重合原則，實現外圓柱面的圓跳動和同軸度（采用專用夾具夾緊機構），這使得工藝路線基準統一原則。毛坯外表面加工余量大，定位時可以車一頭換向車另一頭，最后，兩頂一夾。其定位方法比較精確，加緊也比較簡單快捷，使操作者方便省力。（三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，是在綜合考慮零件的位置精度和尺寸精度的基礎上進行的。在生產綱領已確定為成批生產的基礎上，可采用有關先進制造技術和精密機床來盡量使工序集中， 從而提高生產率和制造精度，在此前提下，我們也應該多加考慮經濟效益，使其達到成本最低。1、 工藝路線方案一：工序： 、車外圓23mm。 、車內圓、

14、運用數控車床車內圓。、運用磨床摸削左端面。、對內齒輪進行插齒加工。、對外齒輪進行插齒加工。、對零件進行時效處理。、對內齒進行剃齒或珩齒。、對外齒進行磨齒。、鉆M12mm的底孔。、攻絲M12mm。、檢查。2、 工藝路線方案二：工序： 、車內圓。、運用數控車床車外圓。 、車外圓23mm。、運用磨床摸削左端面。 、對外齒輪進行插齒加工。 、對內齒輪進行插齒加工。、對零件進行時效處理。、對內齒進行剃齒或珩齒。、對外齒進行磨齒。、鉆M12mm的底孔。、攻絲M12mm。、檢查。3、 工藝方案的分析與比較：上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先車外圓，后車內圓，這與方案二正好相反。兩者相比較，可以看出，先對

15、內圓的加工有利于保證外圓的位置精度和尺寸精度，并且對于加工外圓時的定位及裝夾很容易實現。但在方案二中先對外齒進行加工，這是不利于其的準確定位與裝夾；而對于方案一先對內齒輪進行加工，這有利于確保外齒輪加工時的定位與裝夾，也有利于確保齒輪高的傳動精度。從以上分析可以看出，具體工藝過程如下：工序： 、車內圓。、運用數控車床車外圓。 、車外圓23mm。 、運用磨床摸削左端面。、對內齒輪進行插齒加工。、對外齒輪進行插齒加工。、對零件進行時效處理。、對內齒進行剃齒或珩齒。、對外齒進行磨齒。、鉆M12mm的底孔。、攻絲M12mm。、檢查。（四）確定機械加工余量、工序尺寸及公差： “行星輪”的零件材料為40C

16、r，其硬度為HRC4855，生產類型為成批生產，采用胎膜鍛毛坯，精度為6級。根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸：1、 外圓表面（23mm）其考慮其長度為22.68mm，與其聯結的非加工外圓表面直徑為23.4mm，為簡化鍛模形狀起見，則直接取直徑為23mm。230-0.3mm表面為自由尺寸公差，只要求粗加工，此時直徑余量為Z=0.4mm已能滿足加工要求。2.對模數為2.5，齒數為21的行星輪其精插齒加工余量為0.75mm。其剃齒的加工余量為0.13mm。3.螺孔（M12mm） 鉆孔：11mm 擴孔：11.8mm （五）、確定切削用量星輪左右端面加工加

17、工要求：粗糙度Ra=3.2加工工步的具體參數：粗車加工余量：0.4mm 表面粗糙度：Ra=6.4 經濟精度：IT11;公差：0.185mm；半精車加工余量：0.75mm; 表面粗糙度：Ra=3.2;經濟精度：IT9;公差：1mm刀具選擇：九十度外圓車刀;材料：高速鋼（W18Cr4V）；基本參數：D=80mm，L=45mm，d=32mm，z=10（見切削用量手冊表185）12H7孔加工要求：直徑12mm基孔制；六級精度；孔軸與右端面、左端面分別由0.05 的垂直度要求；孔有0.005 的圓度和0.01的直線度的形狀精度；孔壁粗糙度為0.8加工工步的具體參數：磨削：加工余量：0.4mm 表面粗糙度

18、：Ra=0.161.25 經濟精度：IT6 公差：0.016mm銑削平面：加工余量：0.4 mm表面粗糙度：Ra=0.10.05 經濟精度：IT6 公差：0.016mm五、課程設計心得體會 通過這次設計，使我進一步地了解了所學過的理論知識，并具體運用了這些知識，培養(yǎng)了我調查研究、查閱技術文獻、收集資料的能力，不僅深化了我曾經學習過的專業(yè)知識，還擴大了我的視野，增長了技術經驗，提高了進行理論分析的能力，設計、計算、工藝編制及繪圖的能力。 同時，我對機械人員所從事的工作有了親身的體驗，學會了查閱圖表、資料、相關手冊等工具書。通過實例對設計、計算及繪圖等做了一次練習。 除此之外，在設計思想上也感受頗深，做為一名機械工程師，在設計和編制過程中，必須做到求實、嚴謹、負責和積極創(chuàng)新的精神。實事求是這不僅是一句至理名言，而且對于一個機械工程師來說也是至關重要的。我在設計開始的時候就由于沒有全面仔細的分析問題，設計出現錯誤，經過改正錯誤后，我一直以認真，求實為原則，完成此次設計。 總之，通過這次設計，使我受益匪淺，為我今后的學習工作打下一個堅實而良好的基礎。六、參考資料:1龔桂義等編 機械設計課程設計指導書高等教育出版社，1990年2龔桂義等編 機械設計課程設計圖冊 高等教育出版社 1989年3邱宣懷編 機械設計，高等教育出版社