二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)

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1、優(yōu)秀設(shè)計(jì)1引言行星齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年的發(fā)展史， 很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀(jì)60年代以來，我國(guó)才開始對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無(wú)論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了 許多的研究成果。近20多年來，尤其是我國(guó)改革開放以來，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的 進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和 技術(shù)，經(jīng) 過我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國(guó) 的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展。2設(shè)計(jì)背景試為某水泥機(jī)械裝置設(shè)計(jì)所需配用的行星齒輪減速器，已知該行星齒輪減速器的 要求輸入功率

2、為Pi =740KW,輸入轉(zhuǎn)速m =1000rpm,傳動(dòng)比為j p=35.5,允許傳動(dòng) 比偏 差討戶0.1,每天要求工作16小時(shí)，要求壽命為2年；且要求該行星齒輪減速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 緊湊，外廓尺寸較小和傳動(dòng)效率高。3設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 選取行星齒輪減速器的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求可知，該行星齒輪減速器傳遞功率高、傳動(dòng)比較大、工作環(huán)境惡 劣等特點(diǎn)。故采用雙級(jí)行星齒輪傳動(dòng)。2X-A型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適用于任何工況下 的大小功率的傳動(dòng)。選用由兩個(gè)2X-A型行星齒輪傳動(dòng)串聯(lián)而成的雙級(jí)行星齒輪 減速器較 為合理，名義傳動(dòng)比可分為j3=7.1,jp2=5進(jìn)行傳動(dòng)。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1所示：C23.2 配齒

3、計(jì)算根據(jù)2X-A型行星齒輪傳動(dòng)比ip的值和按其配齒計(jì)算公式，可得第一級(jí)傳動(dòng)的內(nèi)齒輪b,行星齒輪Ci的齒數(shù)?，F(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸，故選取第一級(jí)中心齒輪a數(shù)為17和行星齒輪數(shù)為n廠3。根據(jù)內(nèi)齒輪zM za1Zb廣 7.1 -1 17= 103.7 103對(duì)內(nèi)齒輪齒數(shù)進(jìn)行圓整后，此時(shí)實(shí)際的P值與給定的P值稍有變化，但是必須控制 在其傳動(dòng)比誤差范圍內(nèi)。實(shí)際傳動(dòng)比為Za 1clcc1+= 7. 0588其傳動(dòng)比誤差i|iP-iip7.1 -7.0588根據(jù)同心條件可求得行星齒輪c1的齒數(shù)為Zc1 = Zb1 _ Za1 2 = 43所求得的ZC1適用于非變位或高度變位的行星齒輪傳動(dòng)。再考慮到

4、其安裝條件為:Za1 Zb1=C = 40整數(shù)第二級(jí)傳動(dòng)比ip2為5,選擇中心齒輪數(shù)為23和行星齒輪數(shù)目為3,根據(jù)內(nèi)齒輪Zb1二ip1-1 za1,zb1二5-1 23二92再考慮到其安裝條件，選擇zb1的齒數(shù)為91根據(jù)同心條件可求得行星齒輪ci的齒數(shù)為zc1 = ( Zb1 za1 )/2 =C 4實(shí)際傳動(dòng)比為i= 1+1 = 4.957 zb 1ip - i其傳動(dòng)比誤差i=二8%in3.3 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)齒輪材料和熱處理的選擇：中心齒輪A1和中心齒輪A2,以及行星齒輪C1和C2均采用20CrMnTi,這種材料適合高速，中載、承受沖擊和耐磨的齒輪及齒面較寬的齒 輪,故且滿 足需要。齒

5、面硬度為58-62HRC,根據(jù)圖二可知，取-H lim =1400N. mm2, ； FFlim =340N mm?,中心齒輪加工精度為六級(jí)，高速級(jí)與低速級(jí)的內(nèi)齒輪均采用42CrM。,這種材料經(jīng)過正火和調(diào)質(zhì)處理，以獲得相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和硬度 等力學(xué)性能。調(diào)質(zhì)硬度為217-259HRC,根據(jù)圖三可知,取3.3.1計(jì)算圖速級(jí)齒輪的模數(shù)m按彎曲強(qiáng)度的初算公式，為m=3-Hlim =780N mm2, lim =420N mnf 輪 B1 和 B2 的加工精度為 7 級(jí)。BKaKfpK YFa12d Z 二 F lim現(xiàn)已知7i=17,ZlFlim=340 N?o中心齒輪a1的名義轉(zhuǎn)矩為/ mmP1740T

6、1 =954995492355.4Nmm取算式系數(shù)Km=12.1,按表6-6取使用nPrii3xioooKm系數(shù)Ka=1.6；按表6-4取綜合系數(shù)丘=1.8；取接觸強(qiáng)度計(jì)算的行星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù)khp“2,由公式可得kfP=-1.6匕廠1=F 1.6 1.2-1 -32；由表查得齒形系數(shù)伯廣2.67;由表查的齒寬系數(shù)八0.8 ;則所得的模數(shù)m為=8.55 mm 2355.4 1.6 1.8 1.32 2.67m =12.130.8 17 17 390取齒輪模數(shù)為m =9mm332計(jì)算低速級(jí)的齒輪模數(shù)m按彎曲強(qiáng)度的初算公式，計(jì)低速級(jí)齒輪的模數(shù) m為口乞卞心心嚴(yán)八浪1現(xiàn)已知za2=23,二

7、Flim=410N2。中心齒輪a2的名義轉(zhuǎn)”啊習(xí) dFiim/ mm矩Ta2 = Txh) 1 Pi Tai =7.0588 2355.4 =16626.29 n mm取算式系數(shù)，按表6-6取使用系數(shù)ka=1按表6-4取綜合系數(shù)kr=1.8；取接觸強(qiáng)度計(jì)算 的行星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù)khp“.2,由公式可得kfp=146際|J “46 1.2-1 =1.32;由表查得齒形系數(shù)怙廣2.42;由表查的齒寬系數(shù)=0.6；則所得的模數(shù)m為16626.29 漢 1.6”.8“.32 漢 2.42。，m=12.1 4. 2低速級(jí)在兩個(gè)嚙合齒輪副中a2.c2, b2c2中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a2為ab2cA-

8、m Zb2 Zc2 匚 12 91 -34 =342 11ab2c2jm Zb2 Zc2 匚 1291 -34 =342由此可見，高速級(jí)和低速級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)中心距均相等。因此該行星齒輪傳動(dòng)滿足非變位的同心條件，但是在行星齒輪傳動(dòng)中，采用高度變位可以避免根切，減小機(jī)構(gòu)的尺寸和質(zhì)量；還可以改善齒輪副的磨損情況以及提高其載荷能力。= 12.4mmV 0.6x23x23x420取齒輪模數(shù)為m2 =12mm3.4 嚙合參數(shù)計(jì)算3. 4. 1高速級(jí)在兩個(gè)嚙合齒輪副中在-c1中,其標(biāo)準(zhǔn)中心距a1為1Qa1cA-rn Za1 Zc1112 17 43 =2701弘“石口 zb1 zc1石19103 _27o由于嚙合

9、齒輪副中的小齒輪采用正變位*0,大齒輪采用負(fù)變位X2Z o內(nèi)齒輪的變位系數(shù)和其嚙合的外齒輪相等，即 X2 = X, zx-A型的傳動(dòng)中，當(dāng)傳動(dòng)比 j：x4時(shí)，中心齒輪采用正變位，行星齒輪和內(nèi)齒輪采用負(fù)變位，其變位系數(shù)關(guān)系為Xc =Xb_Xa。3. 4. 3高速級(jí)變位系數(shù)確定外齒輪副的變位系數(shù)，因其高度變位后的中心距與非變位的中心距不變，在嚙合 角仍為a =27。，= Z1乙=60根據(jù)表選擇變位系數(shù)Xa=,314 Xb= - - 314 Xc 7k03143. 4. 4低速級(jí)變位系數(shù)因其嚙合角仍為a 342 Z2=乙*乙二57根據(jù)表選擇變位系數(shù)Xa2= - 115Xb2_ ,115Xc2_ .1

10、153.5幾何尺寸的計(jì)算對(duì)于雙級(jí)的2x-A型的行星齒輪傳動(dòng)按公式進(jìn)行其幾何尺寸的計(jì)算，各齒輪副的幾何尺寸 的計(jì)算結(jié)果如下表：3.5.1高速級(jí)項(xiàng)目計(jì)算公式a1 c1齒輪副b1 c1齒輪副分度圓直徑d1 = m1z1 d2=m1z2d1 =153 d2=387d1 = 387:d2 = 927基圓直徑d 切=a802d b2 =d 2C0S adbi =143.77d b2 =363.66d b1= 363.661d b2=871.95頂圓直徑d al外嚙 合d ai=di+2m (haJXj a2d + d2m (ha*+x2)dai r76.65 d bi=399.35內(nèi)嚙 合da2=d2+2

11、m (ha*X2)da2=d2 2m (haJX3)d ad fA2a+2c.m 插齒)d b1= 399.35d a2= 906.33齒根圓直徑df外嚙合dfi=di-2 (ha+cXi) mdf2 二 d r2 (ha +C X2) md =136/5d f2= 358.85內(nèi)嚙合ckdL2 (ha+Cdf2zidao+2a2 (插齒)d n = 358.85d f2 = 943.68352低速級(jí):項(xiàng)目計(jì)算公式ai - ci齒輪副bi ci齒輪副分度圓直徑di = mizl d2 =m1z2di = = 276 d2 : =408di = 387d2 = 927基圓直徑dbi=dicosa

12、d b2=d 2C0Sadb. =i43.77d b2 =363.66d bi=363.66id b2=87i.O95齒頂圓直徑d ai外嚙 合da廣 Ck2m (ha+xjda2-d2-2m(ha*X2：Ch 3。2.75da2 = 429.25內(nèi)嚙 合da2 二 d22m (ha+X2da2=d2-2m (ha+X3da2=d J2a+2c m 插齒)Ch 42925da2-069.3i齒根圓直徑d f外嚙 合d fi=di-2ha=c*Xi)md f2= di-2 ( ha +C X2 ) md 和=248.75dfA 375.25內(nèi) 嚙 合d d= di-2(ha+c-X2)md f2

13、= daabi插齒)dfA 375.25d f2= 1119.213.5.3關(guān)于用插齒刀加工內(nèi)齒輪，其齒根圓直徑的計(jì)算已知模數(shù)m=9mm,盤形直齒插齒刀的齒數(shù)為18 ,變位系數(shù)為X。=0 仲等磨損程度，試求被插齒的內(nèi)齒輪b, b2的齒圓直徑。齒根圓直徑施按下式計(jì)算，即2a02插齒d插齒刀的齒頂圓直徑a 02插齒刀與被加工內(nèi)齒輪的中心距da嚴(yán) mZ。2m ha。Xo=9 18 2 9 1 2Al86A3mm高速級(jí):d f2 =d ao2a 02=186.3 2 378.69 = 943.68mm低速級(jí)：選擇模數(shù)m=12mm,盤形直齒插齒刀的齒數(shù)為17d a。=mZ。2mhao X。=12 172

14、 12 1.25 0.1 = 236.4mmd 倫二 d ao2ao2 =236.42 416.455 = 1069.31mm （填入表格）3.6裝配條件的驗(yàn)算對(duì)于所設(shè)計(jì)的雙級(jí)2X-A型的行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下裝配條件3. 6. 1鄰接條件按公式驗(yàn)算其鄰接條件，即F 31da r2aacSin 已知高速級(jí)的 dac =399.35 , aj270 和nl%=3代入上式，則得399.35 : 2 270 sin 467.64mm 滿足鄰接條件3將低速級(jí)的dac=429.25, a：=342和門p=3代入，則得429.25 :： :2 342 sin 592.344 mm 滿足鄰接條件33.6.2

15、同心條件 按公式對(duì)于高度變位有為2工二為已知高速級(jí)za7, zc=43Zb=103滿足公式則滿足同心條件。已知低速級(jí)-23,左=34加=91也滿足公式則滿足同心條件。3. 6. 3安裝條件按公式驗(yàn)算其安裝條件，即得珈=c整數(shù)Za2 Zb2Z zb140門小17 1033Za2Zb2nP223 91338nP2（高速級(jí)滿足裝配條件）（低速級(jí)滿足裝配條件）3.7傳動(dòng)效率的計(jì)算雙級(jí)2X-A型的基本行星齒輪傳動(dòng)串聯(lián)而成的，故傳動(dòng)效率為b1 b2=n na1x2 a1 x1 a2x2由表可得:b J -P p 1b2I -1p x2p73.7.1高速級(jí)嚙合損失系數(shù)的確算x1在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，其損失系數(shù)等于嚙

16、合損失系數(shù)X1和軸承損失系數(shù)X1X1即A ,其中7m ma1 mb1x1mb1轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中中心輪bl與行星齒輪cl之間的嚙合損失x1ma1x1轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中中心輪al與行星齒輪cl之間的嚙合損失可按公式計(jì)算即 mb1x131 2mb1匚，-n -速級(jí)的外嚙合中重合度=1.584,則得：=2,486 f J 11 m式中 齒輪副中小齒輪的齒數(shù)z2齒輪副中大齒輪的齒數(shù)嚙合摩擦系數(shù),取0.2即=2.486 0.2 i 1ma11 =0,04117 43內(nèi)外嚙合中重合度1 xi=1.864,則的浮 =2.926 f - mb1 1 m -2.926 0.2i 1 - 1=0.0080mb143 103x1即

17、得 ：=0.041 +0.008=0.049, m3.7.2低速級(jí)嚙合損失系數(shù)：的確定b一 61 0.049 = 0.95alxl 7.1x2外嚙合中重合度=1.627x2ma2 -2.554 f內(nèi)嚙合中重合度=1.858x2ma2r= 2.544 0.2 _L_L23=0.03734 J= 2.917 0.2-1231 =0,01991 )即得x2 m=0.037+0.019=0.056,b24=1- 0.056 =0.955a 2x2-nb1b2傳動(dòng)效率高滿足則該行星齒輪的傳動(dòng)效率為a1x2 = a1 x1 =0.9552 0.95 =0.9074,短期間斷工作方式的使用要求。3.8結(jié)構(gòu)設(shè)

18、計(jì)3.8.1 輸入端根據(jù)ZX-A型的行星齒輪傳動(dòng)的工作特點(diǎn)，傳遞功率的大小和轉(zhuǎn)速的高低情況，首先 確定中心齒輪a1的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗闹睆捷^小，d1 =276所以a1采用齒輪軸的結(jié)構(gòu) 形式; 即將中心齒輪a1與輸入軸連成一體。按公式dom保,23益嶗川叫。攸照3% -5力增大試取為125mm同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了便于軸上的零件的裝拆，將軸做成階梯形如圖2所示帶有單鍵槽的輸入軸直徑確定為125mm再過臺(tái)階&為130mm滿足密圭寸元件的孔 徑要求。軸環(huán)用于軸承的軸向定位和固定。設(shè)d為150mm寬度為10mm根據(jù)軸承的 選 擇確定ds為140mm對(duì)稱安裝軸承，試確定其他各段等。如圖3圖33.8.2輸

19、出端根據(jù)d ominAc寸衛(wèi)=112已=300mm,帶有單鍵槽，與轉(zhuǎn)臂2相連作為輸出軸Z m取d為300mn,選擇63X32的鍵槽。再到臺(tái)階d2為320mm輸出連接軸為310mm選擇70X36的鍵槽。如圖4、圖5所示3.8.3內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì)內(nèi)齒輪bl采用緊固螺釘與箱體連接起來，從而可以將其固定。如圖7、圖8所示圖6圖73.8.4行星齒輪設(shè)計(jì)行星齒輪采用帶有內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，它的齒寬應(yīng)該加大 ，以保證該行星齒輪c與中心齒輪a的嚙合良好，同時(shí)還應(yīng)保證其與內(nèi)齒輪 b和行星齒輪c相嚙合。在每個(gè)行星齒輪的內(nèi)孔中，可安裝四個(gè)滾動(dòng)軸承來支撐著。如圖 8、圖9所示圖8圖9而行星齒輪的軸在安裝到轉(zhuǎn)臂X的側(cè)板上之后，還采用

20、了矩形截面的彈性擋圈來進(jìn)行軸的 固定。3.8.4轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的轉(zhuǎn)臂X應(yīng)是外廓尺寸小，質(zhì)量小，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，動(dòng)平衡性 好，能保證行星齒輪間的載荷分布均勻，而且具有良好的加工和裝配工藝。對(duì)于2X-A型 的傳動(dòng)比j4時(shí)，選擇雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂。因?yàn)樾行驱X輪的軸承一般安裝在 行星齒輪的輪緣內(nèi)。轉(zhuǎn)臂X作為行星齒輪傳動(dòng)的輸出基本構(gòu)件時(shí)，承受的外轉(zhuǎn)矩最大如圖10、圖11所示圖10圖11轉(zhuǎn)臂X1上各行星齒輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心極限偏差f可按公式計(jì)算，先已知a高速級(jí)的嚙合中心距a=270mm,則得a 嘉九將“0517亦取上二51.75各行星齒輪軸孔的孔距相對(duì)偏差1按公式計(jì)算，即:仁 3 -4.5

21、 )但一1000 1000270=3 - 4.5= 0.0493 -0.0739取 1 =0.062=62 Jm轉(zhuǎn)臂X1的偏心誤差ex為孔距相對(duì)偏差1的 ，即ex：亍=31怙先已知低速級(jí)的嚙合中心距a=342mm則得fa(空100083 342=0.0559 mm-1000取 f =55.9a(3-4.5各行星齒輪軸孔的孔距相對(duì)偏差1按公式計(jì)算，即= (3-4.5=0.05547 一0.083271000取、1 =0.069=69 5轉(zhuǎn)臂X1的偏心誤差ex為孔距相對(duì)偏差51的,即3. 8. 5箱體及前后機(jī)蓋的設(shè)計(jì)按照行星傳動(dòng)的安裝類型的不同，則該行星減速器選用臥式不部分機(jī)體，為整體鑄造機(jī)體，其

22、特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，能有效多用于專用的行星齒輪傳動(dòng)中，鑄造機(jī) 體應(yīng)盡量 的避免壁厚突變，應(yīng)設(shè)法減少壁厚差，以免產(chǎn)生疏散等鑄造缺陷。材料選為灰鑄鐵。如 圖 12、13、14 所小 壁厚、=0.56KtKd4Ta - 6mmK 機(jī)體表面的形狀系數(shù)取1K d -與內(nèi)齒輪直徑有關(guān)的系數(shù)K d取2.6Td 作用在機(jī)體上的轉(zhuǎn)矩圖12圖13圖143. 8. 6齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)浮動(dòng)的齒輪聯(lián)軸器是傳動(dòng)比i=1的內(nèi)外嚙合傳動(dòng)，其齒輪的齒廓曲線通常采用漸開線。選取齒數(shù)為23,因?yàn)樗鼈兪悄?shù)和齒數(shù)相等的嚙合齒輪副。如圖15圖153. 8. 7標(biāo)準(zhǔn)件及附件的選用軸承的選擇：根據(jù)軸的內(nèi)徑選擇輸入軸承為 GB/T276-

23、1994中的內(nèi)徑為140mm, 外徑為210mm行星齒輪中的軸承為雙列角接觸球的軸承內(nèi)徑為90mm外徑為160mm。行星齒輪2中的軸承為GB/T283-1994的圓柱滾子軸承。輸出軸承為GB/T276.1994的 深 溝球軸承。螺釘?shù)倪x擇：大多緊固螺釘選擇六角螺釘。吊環(huán)的設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)。通氣塞的設(shè)計(jì)參照設(shè)計(jì)手冊(cè)自行設(shè)計(jì)。以及油標(biāo)的設(shè)計(jì)根據(jù) GB1161-89的長(zhǎng)形油標(biāo)的參數(shù)來設(shè)計(jì)。3.9齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算，大小齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力中的較大；H值均小于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力:Hp,即H_.Hp3.9.1 高速級(jí)外嚙合齒輪副中接觸強(qiáng)度的校核考慮到由齒輪嚙合外部因素引起的附加動(dòng)載荷影

24、響的系數(shù)，它與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī) 的特 性，軸和連軸器系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度以及運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，原動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)，為中等沖擊。 故選Ka為1.6,工作機(jī)的環(huán)境惡劣，屬于嚴(yán)重沖擊回。故選Ka為1.81動(dòng)載荷系數(shù)Kv考慮齒輪的制造精度，運(yùn)轉(zhuǎn)速度對(duì)輪齒內(nèi)部附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)，查表可得K v=1.1082齒向載荷分布系數(shù)Kh考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)X面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，該系數(shù)主要與齒輪加工誤差，箱體軸孔偏差，嚙合剛度，大小齒輪軸的平行度，跑合情況等有關(guān)。Kh; VV 二 b-1 %查表可得 r b=1.12, ”H=3則 Kh 一 1 1.12-1 3=1.3623齒間載荷分配系數(shù)k- kFa齒間載荷分配

25、系數(shù)是考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)齒輪間載荷分布不均勻影響的系數(shù)。它 與齒輪的制造誤差，齒廓修形，重合度等因素有關(guān)。查表可得kHa=i, kFa=i4行星齒輪間載荷分配不均勻系數(shù)kHP考慮在各個(gè)行星齒輪間載荷分配不均勻?qū)X接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。它與轉(zhuǎn)臂x和齒輪及箱體精度，齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。查表取 kHP=i.45節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)乙pj考慮到節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響。并將分度圓上的切向力折算為節(jié)圓上的法向力的系數(shù)。根據(jù)2cos： aCosa,取為2.4952Hcosatsin at6彈性系數(shù)Ze考慮材料彈性模量E和泊松比對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，查表可得Ze為189.807重合度系數(shù)Z.考慮重合度對(duì)單

26、位齒寬載荷尸訃的影響，而使計(jì)算接觸應(yīng)力減小的系故取 0-8978螺旋角系數(shù)Z:考慮螺旋角造成的接觸線傾斜對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。 Z = cos：,取Z 為19最小安全系數(shù)SHmin, SFmin考慮齒輪工作可靠性的系數(shù)，齒輪工作的可靠性要求應(yīng)根據(jù)重要程度，使用場(chǎng)合等。取 SlHmin =110接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)Z.考慮齒輪壽命小于或大于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)時(shí)，它與一對(duì)相嚙合齒輪的材料，熱處理，直徑，模數(shù)和使用潤(rùn)滑劑有關(guān)。取 zN!t=1,039, zN2t=1,08511潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)Z L, Zv, Z R齒面間的潤(rùn)滑油膜影響齒面的承載能力。查表可得Z L=1, Z V =0.987,

27、Zr=0.99112齒面工作硬化系數(shù)Zw,接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)Zx考慮到經(jīng)光整加工的硬齒面的小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對(duì)調(diào)質(zhì)剛的大齒輪產(chǎn)生冷作硬化。還考慮因尺寸增大使材料強(qiáng)度降低的尺寸效應(yīng)因素的系數(shù)。故選Zw=i, Z =1根據(jù)公式計(jì)算高速級(jí)外嚙合齒輪副中許用接觸應(yīng)力HP,即中心齒輪a1的10:二 Hp31nktZLZZZZi22M paH min行星齒輪ci的b hp二 H limZhltZ lZvZ rZwZx= 1486 M PaQ外嚙合齒輪副中齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算中二hi P H2 ,則H 1 =H0K HpK Hal K HP1F 口 1 c|bH2 二 987M Pa滿足接觸疲勞強(qiáng)度條件。t u

28、 ZhZeZ z經(jīng)計(jì)算可得匚吊弋則二 H1yHp1=1422 M pa,-H2yHp2 =1486 M pa3.9.2 高速級(jí)外嚙合齒輪副中彎曲強(qiáng)度的校核。1名義切向力R已知 Ta=2355N.m, *3 和 d ； =153mm 則得F廣200叮一200 2355 =31960 N使用系數(shù)K a,和動(dòng)載系數(shù)K的確定方法與d 3 x153 a接觸強(qiáng)度相同。2齒向載荷分布系數(shù)Kf：齒向載荷分布系數(shù)Kf：按公式計(jì)算，即vb-1午由圖可知午=1,二 b=i.4n,則 k r=i.3ii3齒間載荷分配系數(shù)K.齒間載荷分配系數(shù)Kra可查表K Fa=1.14行星齒輪間載荷分配系數(shù)Kfp行星齒輪間載荷分配系

29、數(shù) K FP按公式計(jì)算K FP= 1 1.6 1.2 1 =1.325齒形系數(shù)Y fa查表可得，丫 3=2.421, 丫 1a2 =2.6566應(yīng)力修正系數(shù)Ysa查表可得 Y sai=1.684, Y sa2 =1.5777重合度系數(shù)Y.查表可得 Y 1 二 0.25 075 二 0.723 11.588螺旋角系數(shù)、r ： =19計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力匚f二 F1 七 YfaY Y KAKvKFKaKFP=187M Pa匚YKaKvKf KfhKfp/9M Pa10計(jì)算許用齒根應(yīng)力匚Fp二 FP T StY NtY ；relT 只 Y已知齒根彎曲疲勞極限Sf Fmin=40oN mm min查得最小

30、安全系數(shù)SFmin=L6,式中各系數(shù)YsT, f NT, f -relT, f RrelT和f 乂取值如 下：0.02查表Y、/ =31 眄=1St=2壽命系數(shù)Ynt,Zr1 = .982Zw1=1.153Zw2=L153, Zx1 = Zx2=1, SHmin=1計(jì)算行星齒輪的許用應(yīng)力為二 H lim:-Hp1Z NtZ ZvZ rZ wZx 1677M paAAH min計(jì)算內(nèi)齒輪C1的接觸許用應(yīng)力1Ho hp1 iim ZmZlZvZrZwZxWQm pa而二 H1=； 瞪=匚 HO K aK U K H |.K HalK HP1 =396M Pa 則二川二二 H2 641 Mpa 得出

31、結(jié)論：滿足 接觸強(qiáng)度的條件3.9.4 低速級(jí)外嚙合齒輪副中接觸強(qiáng)度的校核1選擇使用系數(shù)Ka原動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)，為中等沖擊。故選 Ka為1.6,工作機(jī)的環(huán)境惡劣，屬于嚴(yán)重沖擊。故選Ka為1.82動(dòng)載荷系數(shù)Kv_0.25-92/927200 匯 4r=1.0343齒向載荷分布系數(shù)Kh=1.2294齒間載荷分配系數(shù)k,、kFa查表可得kHa=1.021kFa=1.0215節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zh2cos P coSai取 ZHA-a- =2.495 cosat sina6彈性系數(shù)Z e考慮材料彈性模量E和泊松比對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，查表可得Ze為189.80 7重合度系數(shù)zAZ考慮重合度對(duì)單位齒寬載荷F 的影響

32、，而使計(jì)算接觸應(yīng)力減小的系數(shù)Z亍 ,故取0.8898螺旋角系數(shù)z :考慮螺旋角造成的接觸線傾斜對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。Z二cos：,取Z為1計(jì)算齒面的接觸應(yīng)力二HI乞二HoKaKuKh K HKhPI代人參數(shù)FmX H2=1451M Pa9最小安全系數(shù)Shlmin, Sf取 Shi =1 H min10接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)Zm取 zN1t=1,116, zN2t=1,11711潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)Zl, Z v, Z r齒面間的潤(rùn)滑油膜影響齒面的承載能力。查表可得Z L=1,Zv =0.958, Z r=0.99612齒面工作硬化系數(shù)Zw,接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)Zx選 z =1, Z =1 WX計(jì)算許用

33、接觸應(yīng)力匚 HpjZNtZLZvZRZwZxr 仃 pa （中心齒輪 a2） H min-H llm HP2- Z nZ lZvZ rZwZx pa（行星齒輪（min接觸強(qiáng)度校核：vH1H21451 M -（滿足接觸強(qiáng)度校核）3.9.5低速級(jí)外嚙合齒輪副中彎曲強(qiáng)度的校核1名義切向力Ft已知 Ta=16223.47N.m, nP=3 和 d ； =276mmi 則得F t = 叮：二200&箕T*= 128628 N使用系數(shù)Ra,和動(dòng)載系數(shù)K的確定方n 3 276pda，法與接觸強(qiáng)度相同。2齒向載荷分布系數(shù)K F:齒向載荷分布系數(shù)Kf ：按公式計(jì)算，即Kf*1 二b-1午由圖可知F=1, db

34、=1.229,則 K 1=1.2293齒間載荷分配系數(shù)K Fa齒間載荷分配系數(shù)K%可Fa查表K Fa=1.0214行星齒輪間載荷分配系數(shù)K FdFp行星齒輪間載荷分配系數(shù)Kfp按Fp公式計(jì)算Kfp= 1+1.6(121 ) = 1.325齒形系數(shù)Y fa查表可得，丫 廿2.531, 丫儂=2.5846應(yīng)力修正系數(shù)Y sa查表可得 Y sa1 =1.630, Ysa2=1.5907重合度系數(shù)Y ；查表可得 Y =0,25 075 =0.710 11.588螺旋角系數(shù)Y19計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力二F廣M YFaY Y KKvKf KFaKFP=M Y泳貳心心心心二39小10計(jì)算許用齒根應(yīng)力.二FP匚Fp

35、 型丫 StYnY阿Yr冏tY已知齒根彎曲疲勞極限二Fmin=4。 口口Spmin查得最小安全系數(shù)SFmiMF,式中各系數(shù)、丁，YnT, Y -relT, Y RrelT和、乂取值如下0.02丫 3ioe，查表丫 st=2,壽命系數(shù)、r NT= 101 =1Nl J查表齒根圓角敏感系數(shù)、r,聞尸1,.問T2“0.1相對(duì)齒根表面狀況系 丫 Rp5T1 =1.674-0.529 Rz+1 ) =1.0430.1r RrelT2.674-0.529 RA 1=1,43許用應(yīng)力二 FP1 =674M Pa,二 FP2=484 M Pa 因此 F1 弋 Fp1 ；、：F2zN2=1.261 zL1 =

36、1 zL2=V zV1= O.958* Zv2=O.91Zr1=.996, Z R1 =-2, Zw1=1-153, Zw2=1J53, Zx1 = 1, Zx2= SHmin=1計(jì)算行星齒輪的許用應(yīng)力為Hlim。Hp1 ZlMtZ lZvZrZwZx= 1782 MpaH min計(jì)算內(nèi)齒輪C1的接觸許用應(yīng)力二HP1Z NtZ lZvZRZwZx=665M paAAU8 I mm而二 H1=； Fh2=； HO.KaKuKhfK HalK HP152 M pa則 HxyH2652lVL得出結(jié)論：滿足接觸強(qiáng)度的條件。3. 10基本構(gòu)件轉(zhuǎn)矩的計(jì)算Tx21.b1b2a1x2則得中心齒輪的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為

37、Tai 1 Pj 1 P214.957 X 7.0588 Ta2二9549 巴=9549 旦=7。6626mm1000 riiTa2-247251.7nmm； T x2= 250843Nmm 3. 11行星齒輪支撐上的和基本構(gòu)件的作用力在行星齒輪傳動(dòng)嚙合時(shí)，基本構(gòu)件及其輸出軸上不僅受到來自行星齒輪的嚙合作用力，而且在軸的伸出端上受到其他連接零件的作用力，在進(jìn)行輸出軸和軸承計(jì)算時(shí)，2000TD該集中的作用力的大小可按下列公式計(jì)算。如：Q 二 0.2-0.35式中T傳動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩。D圓柱銷中心分布圓的直徑在2X-A型中，中心齒輪a作用在行星齒輪c上的切向力Re為F二用二n pda高速級(jí) F Fbl

38、A31959.75Na1 c1 b1 c12T丘1一1d COS：一低速級(jí)Fa2c2 二 Fb2c228628N基本構(gòu)件的軸承上所承受的作用力的大小可按下列公式計(jì)算 式中的d傳動(dòng)軸的直徑齒輪的螺旋角an法面壓力角制造和安裝誤差的休正系數(shù)在2X-A型傳動(dòng)中，作為中間齒輪的行星齒輪 C在行星齒輪傳動(dòng)中總是承受雙向 彎曲載荷。因此，行星齒輪C易出現(xiàn)齒輪疲勞折斷。必須指出：在行星齒輪傳動(dòng)中的齒輪 折斷具有很大的破壞性。如果行星齒輪C中的某個(gè)齒輪折斷，其碎塊落在內(nèi)齒輪的齒輪 上，當(dāng)行星齒輪C與內(nèi)齒輪相嚙合時(shí)，使得b-c嚙合傳動(dòng)卡死，從而產(chǎn)生過載現(xiàn)象而燒壞 電機(jī)，或使整個(gè)行星齒輪減速器損壞。適當(dāng)?shù)奶岣啐X輪

39、的彎曲強(qiáng)度，增加 其工作的重要性 相當(dāng)重要。3. 12密封和潤(rùn)滑行星齒輪減速器采取飛濺油潤(rùn)滑的方式，通過內(nèi)齒輪和行星齒輪的傳動(dòng)把油甩起 來，帶到零件的各個(gè)部分。在輸入軸的前機(jī)蓋上有兩個(gè)通油孔，便與油入軸承。在油 標(biāo)中 顯示油位，便于即時(shí)補(bǔ)油。密封的方式為采用氈圈式密封。簡(jiǎn)單低廉。但接觸面的摩擦損 失大，因而功能耗大，使用期限短。4. 13運(yùn)動(dòng)仿真行星齒輪減速器裝配完成后，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)，利用Solidworks中制作動(dòng)畫的模 式 讓行星減速器運(yùn)動(dòng)起來。把旋轉(zhuǎn)馬達(dá)安裝在輸入軸上，設(shè)置其轉(zhuǎn)速為0廣1000rpm,通過 設(shè)置，輸入軸上的齒輪帶動(dòng)行星齒輪繞著中心齒輪公轉(zhuǎn)，又繞著行星軸自轉(zhuǎn)。同時(shí)轉(zhuǎn)臂1

40、 進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。通過齒輪的傳動(dòng)，帶動(dòng)了輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。最后保存為AVI的格式動(dòng)畫，可以對(duì)外輸出。奄至性蕓配商.丸D&S1 動(dòng)畫注2nD：-逋荃炒裝配31默認(rèn)堰穴 +選JtiS-招與：十警包黜認(rèn)）+.曲包愉出制己佯加魁1 ffl 5節(jié)后密柱的渾將llA帛瑋創(chuàng)威認(rèn)】I 愛C宅、tDapq.Lsiu.Axr 認(rèn))中囁 (0 足、tcaiFiLsuO逗動(dòng)珪結(jié)論通過對(duì)行星齒輪的設(shè)計(jì)過程的熟悉，與傳統(tǒng)的減速器的設(shè)計(jì)有很大的不同，計(jì)算方式不一樣、安裝方式不一樣、要求精度不一樣等。行星輪系減速器較普通齒輪減 速器 具有體積小、重量輕、效率高及傳遞功率范圍大等優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪減速器的類型很多，本 設(shè)計(jì)主要通過對(duì)zxA型

41、的進(jìn)行系列設(shè)計(jì)的。計(jì)算兩級(jí)中主要參數(shù)，確定主要零件的各 部位的尺寸。通過對(duì)每個(gè)零件的建模再進(jìn)行組裝。通過對(duì)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)，基本熟 悉設(shè)計(jì)的一般流程。理解行星減速器的工作原理。對(duì)于傳遞轉(zhuǎn)矩要求高的行星齒輪減速 器，行星齒輪中應(yīng)當(dāng)安裝滑動(dòng)軸承，輸入軸應(yīng)盡量避免采用齒輪軸 的形式。行星齒輪的安 裝較為復(fù)雜。在設(shè)計(jì)中，同時(shí)由于本人能力和經(jīng)驗(yàn)有限，在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)犯很多錯(cuò) 誤，也可能有許多不切實(shí)際的地方，個(gè)人覺得設(shè)計(jì)行星減速器的工藝要求很高，在裝配零 件圖較為復(fù)雜。運(yùn)動(dòng)仿真主要困難在于行星齒輪與轉(zhuǎn)臂的運(yùn)動(dòng)上。我以后會(huì)做更多的關(guān)于 行星齒輪減速器的研究。致謝經(jīng)過半年的忙碌和工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)接近了尾聲

42、，在這段時(shí)間中我所做的工作是比較 膚淺的，很多方面由于知識(shí)跨度較大，我的設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)顯得很欠缺，所以遇到了不 小的困難。在論文寫作的關(guān)鍵步驟上，導(dǎo)師給了我很大的幫助和指導(dǎo)，同時(shí)在學(xué)習(xí)的每一個(gè)細(xì)節(jié)上都為我考慮得很周到，論文能夠完成，首先要感謝的是我的導(dǎo)師支前鋒教授。支教授平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料,設(shè)計(jì)草案的確定和修改,中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì),收據(jù)分析等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)分析較為復(fù)雜煩瑣，但是支教授仍然細(xì)心地糾正分析過程的錯(cuò) 誤，讓我少走了很多彎道。除了敬佩支教授的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的 精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積

43、極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作在本文的完成過程中，我還要感謝的是在大學(xué)期間給我授過課的老師，正是他們出 色的工作使我掌握了較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，本課題的研究工程中我多次得益于大學(xué)階 段的學(xué)習(xí)。本文所引用文獻(xiàn)的作者也給我了很大的幫助，正是他們做在前面的工作 使我 在做這個(gè)課題的時(shí)候有很多資料可以借鑒，有很多前人的方法可以參考，他們的工作大 大的豐富了我的思路，給我了很多有益的啟示。然后，感謝我的家人。是他們?cè)诖煺蹠r(shí)，給與我信心與前進(jìn)的動(dòng)力；是他們?cè)诳鞓?時(shí)，分享我的喜悅。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人。謝謝!最后感謝我的母校一淮陰工學(xué)院四年來對(duì)我的大力栽培。致謝參考文獻(xiàn)1馮澄宇.漸開線少齒差行星傳動(dòng)人民教育

44、出版社，1981.32饒振綱,行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),國(guó)防工業(yè)出版社,1980.113成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),化學(xué)工業(yè)出版社.第四版,2002.14唐保寧，高學(xué)滿.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)同濟(jì)大學(xué)出版社,1993.7(5)孫寶鈞.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),機(jī)械工業(yè)出版社，2004.4(6)甘永立.幾何量公差與檢測(cè).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005.77馬從謙，陳自修.漸開線行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì),北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19878王云根,圭寸閉行星傳動(dòng)系統(tǒng).機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，19959殷玉楓.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),機(jī)械工業(yè)出版社，200610孫巖，陳曉羅，熊涌主編,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),北京理工大學(xué)出版社，200711寇尊權(quán)，王多主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),機(jī)械工業(yè)出版社，2007