行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)及三維建模.

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1、行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 及三維建模 系部：自動(dòng)化工程系 專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù) 學(xué)號(hào)：G1240111 姓名：楊 震 指導(dǎo)教師：朱紅 娟 日期：2015年3月6日 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 及三維建模 摘要 行星齒輪減速器作為重要的傳動(dòng)裝置，在機(jī)械、建筑等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)基于這些特點(diǎn)對(duì)行星齒輪減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行UG三維建模。首先比較各種類型行星齒輪的特點(diǎn)，確定設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)方向、確定設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)；其次根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求，傳動(dòng)

2、比、輸入轉(zhuǎn)速、輸入功率及工況條件進(jìn)行減速器的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：先對(duì)高速級(jí)齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后是低速級(jí)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其次對(duì)行星架及各部分軸的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；最后完成UG的三維建模，并對(duì)其模型進(jìn)行整體的裝配。 關(guān)鍵詞：行星齒輪減速器、行星齒輪、定軸齒輪、三維建模 Design of planetary gear reducer And 3D modeling Abstract Planetary gear reducer as transmission device is important, used in machinery, construction and other fields

3、 widely. It has the advantages of small volume, light weight, compact structure, large transmission ratio, high efficiency, stable motion characteristics. The design is based on the characteristics of planetary gear reducer structure design, 3D modeling and UG on it. The characteristics of various t

4、ypes of planetary gear compared at first, determine the design scheme and design direction, determine the overall structure design; secondly, according to the requirements of a given design, transmission ratio, input speed, input power and working condition of concrete structure design of the reduce

5、r: first, design the structure of high speed gear, and then the structure design of low speed gear the second on the planetary frame, and each portion of the shaft design of whole structure; finally completes the 3D modeling of UG, and the whole assembly of the model. Keywords: planetary gear reduc

6、er, planetary gear, fixed axis gear, 3D modeling 目錄 第一章 緒論6 1.1 本次課題的意義與目的 6 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展情況 6 1.3 本次課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 7 第二章 行星齒輪減速器方案確定8 2.1 基本參數(shù)要求及選擇 8 2.2 高、低速級(jí)齒輪的選擇 8 2.3 行星齒輪減速器方案確定 11 第三章行星齒輪減速器高速級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12 3.1 選取行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 12 3.2 配齒計(jì)算 12 3.3初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 13 3.4 嚙合參數(shù)計(jì)算 19 3.5 傳動(dòng)效率的計(jì)

7、算 20 3.6齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算 21 第四章行星齒輪減速器低速級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34 4.1 選擇齒輪材料，確定熱處理方法 34 4.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算小齒輪直徑 35 4.3 齒輪的主要參數(shù)和計(jì)算幾何尺寸 38 4.4 校核輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度 40 4.5 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 41 第五章行星齒輪減速器軸及行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42 5.1 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42 5.2 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 45 5.3 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 46 5.4 行星軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 47 5.5 行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 48 5.6 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 49 第六章行星齒輪減速器的三維建模50 6.1

8、 UG NX 6.0簡(jiǎn)介 50 6.2 UG NX 6.0 的特點(diǎn) 51 6.3 齒輪、軸、行星架、箱座及箱蓋的三維建模 52 6.4 整體的三維建模 61 第七章結(jié)論65 第八章 致謝66 參考文獻(xiàn)67 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 及三維建模 第一章 緒論 1.1 本次課題的意義與目的 行星齒輪傳動(dòng)與普通的定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力強(qiáng)以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，這些已經(jīng)被越來(lái)越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視，由于應(yīng)用比較廣泛因此，對(duì)于學(xué)習(xí)機(jī)電專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，了解更多的機(jī)械知識(shí)更多的嘗試問(wèn)題那就更是有必要了，為了使這種設(shè)計(jì)更加高效的利用

9、起來(lái)，更加的普遍，使印象更加深刻，只有自己動(dòng)手探索研究才能得到更深的了解和記憶，只有這樣才能更好地應(yīng)用。 對(duì)于本課題的研究，也是為了更好地掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法，包括參數(shù)的選擇，傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的計(jì)算，培養(yǎng)系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)的能力。綜合利用過(guò)去所學(xué)的知識(shí)，提高聯(lián)系實(shí)際和綜合分析的能力，進(jìn)一步鞏固加深和拓展所學(xué)的知識(shí)。訓(xùn)練提高設(shè)計(jì)的基本技能，熟悉CAD、UG等軟件的應(yīng)用。培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力，規(guī)范課題研究的步驟和標(biāo)準(zhǔn)。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展情況 20世紀(jì)80年代，世界齒輪技術(shù)有了很大的發(fā)展。產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢(shì)是小型化、高速化、低噪聲、高可靠度。技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是：硬齒面技術(shù)功率分支

10、技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。 20世紀(jì)80年代，國(guó)外硬齒面齒輪技術(shù)日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于ISO1328-1975的6級(jí)，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的4倍，為軟齒面齒輪的5~6倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面齒輪減速機(jī)的重量?jī)H為軟齒面齒輪減速器的三分之一左右。功率分支技術(shù)，主要指行星及大功率的功率又分支及多分支裝置，如中心傳動(dòng)的水泥磨機(jī)主減速器，其核心技術(shù)是重載。 模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)通用和標(biāo)準(zhǔn)減速器指在追求高性能和滿足用戶多樣化大覆蓋面需求的同時(shí)，盡可能減少零部件毛坯的品種規(guī)格，以便于組織生產(chǎn)，使零部件生產(chǎn)形成批量，降低成本，取得規(guī)模效益。 這些技術(shù)的應(yīng)用和

11、日趨成熟，使齒輪產(chǎn)品的性能價(jià)格比大大提高，產(chǎn)品越來(lái)越完美。 近20多年來(lái)，尤其是我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(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)了大量的先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)經(jīng)過(guò)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(kāi)拓創(chuàng)新的努力奮斗，使我國(guó)行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展。通過(guò)不懈的努力我國(guó)的行星齒輪傳動(dòng)也有了可觀的成果，技術(shù)也基本的成熟，在各行各業(yè)也有了廣泛應(yīng)用。在這段過(guò)程中，我國(guó)的高速齒輪技術(shù)經(jīng)歷了測(cè)繪仿制、技術(shù)引進(jìn)（和技術(shù)攻關(guān)）到能獨(dú)立設(shè)計(jì)制造三個(gè)階段。現(xiàn)在我國(guó)自己的設(shè)計(jì)制造能力基本上可滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)制造的最高參數(shù)為：最大功率44MW，最高線速度168m

12、/s，最高轉(zhuǎn)速6700r/min。 1.3 本次課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 本次課題主要研究的是行星齒輪減速器的齒輪大小進(jìn)行計(jì)算、強(qiáng)度進(jìn)行校核，在對(duì)其軸、行星架結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后利用UG三維軟件把結(jié)構(gòu)畫出，最后對(duì)其結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行分析，最終得出相關(guān)的結(jié)論，確定應(yīng)有的尺寸。 1、 分析行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案； 2、 確定輪系齒輪的齒數(shù)、模數(shù)； 3、 確定軸、行星架的各項(xiàng)參數(shù)； 4、 校核齒輪的接觸和彎曲強(qiáng)度； 5、 利用UG三維軟件對(duì)行星輪進(jìn)行三維建模。 第二章 行星齒輪減速器方案確定 2.1 基本參數(shù)要求及選擇 2.1.1 基本參數(shù)的要求 傳動(dòng)比：i=16 輸入轉(zhuǎn)速：

13、n=960r/min 輸入功率：P=3kw 行星輪個(gè)數(shù)：≥1 工作時(shí)間：15年（每年300天，每天工作12小時(shí)） 2.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速和輸入功率選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y132S-6 電機(jī)參數(shù)：額定功率：P=3KW 滿載轉(zhuǎn)速：n=960r/min 工作效率：η=83% 2.2 高、低速級(jí)齒輪的選擇 2.2.1 輪系的選擇確定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，行星輪個(gè)數(shù)為一個(gè)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，總體的輪系設(shè)計(jì)應(yīng)選擇混合輪系，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，所以選擇輪系為混合輪系，選第一級(jí)為行星齒輪系

14、，第二級(jí)為定軸輪系。 常用的行星齒輪種類很多按其基本構(gòu)件可分為2Z-X型、3Z型、Z-X-V型三大類。其他的形式都是這三類的演變和改造。按其嚙合方式分類可分為NGW、NW、WW、NN、NGWN、N等這幾種類型，其傳動(dòng)類型和其特點(diǎn)如表2.2-1所示。在本設(shè)計(jì)中為滿足要求，既滿足適使用范圍和性能要求，選擇行星齒輪中最簡(jiǎn)單的NGW型齒輪作為第一級(jí)。 表2.2-1 常用行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型及其特點(diǎn) 序號(hào) 傳動(dòng) 類型 傳動(dòng)件圖（代號(hào)） 傳動(dòng)比i范圍 傳遞功率P合理范圍/kw 傳動(dòng)效率η值 特點(diǎn)及應(yīng)用 按基本構(gòu)建分類 按嚙合方式分類 1

15、 2Z-X 負(fù) 號(hào) 機(jī) 構(gòu) NGW = 2.8-13 推薦值 3-9 P 值 不 限 效率高，體積小，質(zhì)量小，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輸 2 NW = 1-50 推薦值 7-17 P 值 不 限 其特點(diǎn)與A型相類同，但它的徑向尺寸小，傳動(dòng)比范圍較大，制造安裝較復(fù)雜 3 2Z-X 負(fù) 號(hào) 機(jī) 構(gòu) WW = 1/2 P≤60 具有差動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成與分解；主要應(yīng)用于汽車坦克自行

16、火炮等動(dòng)力裝置中作為差速器 4 2Z-X 正 號(hào) 機(jī) 構(gòu) WW 由1.2到 幾千 基本上不用于傳遞動(dòng)力短期工作P≤20 一般情況下效率較低，且隨著傳動(dòng)比的增加效率急劇下降 傳動(dòng)比大，效率低，制造安裝不方便，主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)；當(dāng)傳動(dòng)比要求很大而傳動(dòng)效率無(wú)實(shí)際意義時(shí)方可采用 5 2Z-X 正 號(hào) 機(jī) 構(gòu) NN 推薦值 8-30 P≤40 一般效率較低 傳動(dòng)比大，效率低；適用于短期短期間斷工作的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)臂X為輸出件時(shí)傳動(dòng)比大于某

17、一值后，E型傳動(dòng)將產(chǎn)生自鎖 6 NN 推薦值30-100傳動(dòng)小功率傳動(dòng)比可達(dá)1000以上 P≤40 具有少齒差的雙內(nèi)嚙合傳動(dòng)其效率可達(dá)到0.85以上；適用于中小功率的動(dòng)力傳動(dòng) 7 3Z型 NGWN 傳動(dòng)較小功率時(shí)≤500；推薦值20-100 短期工作，P≤ 120； 長(zhǎng)期工作，P≤ 10 0.8-0.9效率值隨|i|增加而降低 結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比范圍較大，制造安裝較復(fù)雜；適用于短期間斷工作的中小功率的動(dòng)力傳動(dòng)

18、 8 NGWN 60-500 推薦值 64-300 0.70- 0.84 結(jié)構(gòu)更緊湊，制造安裝相對(duì)方便，但由于采用單齒圈行星輪尚需進(jìn)行角度變位，才能滿足同心條件因而使其傳動(dòng)效率有所降低；用于短期間斷工作的傳動(dòng)最合理 9 NGWN 傳遞較小功率時(shí)≤500推薦值20-100 0.80- 0.90效率值隨|i|增加而降低 結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比范圍較大，制造安裝較復(fù)雜；用于間斷工作的中小功率的動(dòng)力傳動(dòng)； 2.2.2 齒輪材料、性能及精度 高速級(jí)太陽(yáng)輪和行星輪采用硬齒面，以提高承載能力，減低尺寸，內(nèi)齒輪用

19、軟齒面，便于切削。低速級(jí)部分采用軟齒面。具體情況見(jiàn)表2.2-2。原始數(shù)據(jù)顯示，輸入轉(zhuǎn)速960r/min輸入功率為3KW因此，采用壓力角為α=20的直齒輪傳動(dòng)，精度等級(jí)為6級(jí)。 表2.2-2 齒輪材料、性能及精度 齒輪 材料 熱處理 (N/mm) (N/mm) 加工精度 太陽(yáng)輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC58-62 1400 375 6級(jí) 行星輪 267.5 內(nèi)齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì) HBS240-285 650 275 7級(jí) 小齒輪 大齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì) HBS217-255 580 290 2.2.3

20、 減速器總傳動(dòng)比的分配確定 機(jī)械中除廣泛使用的定軸輪系和行星輪系外，還大量使用由定軸輪系和行星輪系或由幾個(gè)行星輪系組合而成的齒輪，這種齒輪系成為混合齒輪系。計(jì)算混合輪系傳動(dòng)比的步驟一般為，先區(qū)分輪系中的行星輪系部分和定軸輪系部分，然后分別列出行星輪系部分和定軸輪系部分的傳動(dòng)比公式，并代入已知數(shù)據(jù)，最后找出行星輪系部分和定軸輪系部分之間的關(guān)系，并聯(lián)立求解即可求出組合輪系中間輪系之間的傳動(dòng)比。 2.3 行星齒輪減速器方案確定 綜合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)方法步驟等原因，確定行星齒輪減速器第一級(jí)采用NGW型行星齒輪，第二級(jí)采用定軸輪系的總體為混合輪系的形式設(shè)計(jì)。來(lái)滿足設(shè)計(jì)的要求和設(shè)計(jì)的需要。NGW型行星

21、齒輪由內(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、NGW型傳動(dòng)比較小，結(jié)合設(shè)計(jì)的要求，輸入功率為3KW、傳動(dòng)比為16的相關(guān)要求，所以定為NGW型行星齒輪傳動(dòng)。 NGW型傳動(dòng)比一般為3-9結(jié)合實(shí)際要求，分配第一級(jí)行星齒輪的傳動(dòng)比為5,第二級(jí)的定軸輪系傳動(dòng)比為3.2 第三章行星齒輪減速器高速級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 選取行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，間斷工作，結(jié)構(gòu)緊湊，輪廓齒輪設(shè)計(jì)合理等傳動(dòng)特點(diǎn),NGW型行星齒輪的傳動(dòng)類型與特點(diǎn)可知 NGW型符合設(shè)計(jì)要求，選用此較合理，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖3.1-1: 圖3.1-1 NGW型傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 3.2 配齒計(jì)算

22、關(guān)于最少齒輪的選取，為了盡可能的縮小2Z-X(A)型行星齒輪傳動(dòng)的徑向尺寸，在滿足給定的傳動(dòng)比的條件下，中心輪a和行星輪c的尺寸應(yīng)盡可能小。因此，應(yīng)該選用最少齒數(shù)，但實(shí)際上它受到輪齒根切和齒輪能否安裝軸承或能否安裝到軸上去的限制。一般情況下，齒輪a的最少齒數(shù)的范圍為14-19；對(duì)于中小功率的行星齒輪，有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)行星減速器外輪廓尺寸盡可能小的原則，在滿足輪齒彎曲強(qiáng)度的條件下，允許其齒輪產(chǎn)生輕微的根切；因此，對(duì)于角度變位傳動(dòng)，其最少齒數(shù)可選取為10-13個(gè)，應(yīng)該指出：在對(duì)b輪齒數(shù)進(jìn)行圓整后，此時(shí)實(shí)際的p值稍有變化，但必須控制在其傳動(dòng)比誤差范圍內(nèi)。一起傳動(dòng)比誤差，綜合以上因素,實(shí)際傳動(dòng)比和假設(shè)傳動(dòng)

23、比之間差距最小要求，按非變位要求選擇 按傳動(dòng)比條件： 若令Y=則有 可知：Y==5×19=95 同時(shí)為滿足安裝條件： 其中c為整數(shù) 則Y=96 c===32 根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)的同心條件： 得 實(shí)際的傳動(dòng)比為： 則配齒計(jì)算結(jié)果是： 表3.2-1 2Z-X(A)行星齒輪傳動(dòng)的配齒 19 29 77 5.0526 3.3初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 齒輪材料和熱處理的選擇：太陽(yáng)輪和行星輪均采用20CrMnTi,滲碳淬火處理，齒面硬度58-62HRC，查圖3.3-1，取太陽(yáng)輪和，取行星輪和太陽(yáng)輪和行星輪的加工精度均取6級(jí)，內(nèi)齒

24、輪b采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度262-286HB；查圖3.3-2，取內(nèi)齒輪的和，內(nèi)齒輪的加工精度為7級(jí)。 圖3.3-1 滲碳淬火鋼和的和 圖3.3-2 調(diào)質(zhì)鋼的和 電動(dòng)機(jī)工作效率為 電動(dòng)機(jī)與輸入軸間彈性柱銷聯(lián)軸器之間的效率為 則輸入功率為：==2.4651Kw 則太陽(yáng)輪的傳遞扭矩為： N·m 按齒面接觸強(qiáng)度初算太陽(yáng)輪分度圓直徑 =25.803mm 式中，“+”號(hào)用于外嚙合，“—”號(hào)用于內(nèi)嚙合； 表3.3-1 齒面接觸強(qiáng)度有關(guān)參數(shù) 代號(hào) 名稱 說(shuō)明 取值 算式系數(shù) 對(duì)于鋼對(duì)鋼配對(duì)的齒輪副，直齒輪傳動(dòng)，取76

25、8 768 名義轉(zhuǎn)矩 太陽(yáng)輪的傳遞扭矩 8.173 使用系數(shù) 查表3.3-2 輕微沖擊 1.25 綜合系數(shù) 查表3.3-3 行星輪數(shù)為3 1.80 行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) 查圖3.3-3 行星架浮動(dòng)6級(jí)精度 1.20 齒數(shù)比 即 29/19 齒寬系數(shù) 查表3.3-4 0.75 接觸疲勞極限 查圖3.3-1，且取和中的較小值 1400 表3.3-2 使用系數(shù)的選擇 原動(dòng)機(jī)工作特點(diǎn) 工作機(jī)的工作特點(diǎn) 均勻平穩(wěn) 輕微沖擊 中等沖擊 嚴(yán)重沖擊 均勻平穩(wěn)（電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)） 1.00 1.

26、25 1.50 1.75 輕微沖擊[電動(dòng)機(jī)（常啟動(dòng)）、燃?xì)廨啓C(jī)（大的）] 1.10 1.35 1.60 1.85 中等沖擊（多缸內(nèi)燃機(jī)） 1.25 1.50 1.75 2.0 嚴(yán)重沖擊（單缸內(nèi)燃機(jī)） 1.50 1.75 2.0 ≥2.25 工作機(jī)工作特點(diǎn)舉例 發(fā)電機(jī)、帶式運(yùn)輸機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕型升降機(jī)、輕型離心機(jī)、離心泵、齒輪傳動(dòng)裝置、電動(dòng)葫蘆、通風(fēng)機(jī)、機(jī)床進(jìn)刀傳動(dòng)裝置 鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)、機(jī)床主驅(qū)動(dòng)裝置、重型升降機(jī)、起重機(jī)的齒輪傳動(dòng)裝置、重心離心機(jī)、多缸活塞泵、給水泵、擠壓機(jī)、礦用通風(fēng)機(jī) 橡膠擠壓機(jī)、球磨機(jī)（輕型）、木工機(jī)械、提升裝置、單缸活塞泵等 挖掘機(jī)

27、、橡膠混煉機(jī)、破碎機(jī)（石料）、壓磚機(jī)、鉆探機(jī)、球磨機(jī)（重型）、軋鋼機(jī) 表3.3-3 綜合系數(shù)和的選擇 行星輪數(shù) 行星輪數(shù) ≤3 >3 2-2.7 圖3.3-3載荷分布不均勻系數(shù)的選擇 表3.3-4 行星齒輪傳動(dòng)齒寬系數(shù)的選擇 傳動(dòng)類型 a-c齒輪副 B-c齒輪副 c-d齒輪副 b-d齒輪副 2Z-X(A) 按彎曲強(qiáng)度的初算公式， 計(jì)算齒輪的模數(shù)m為： = =1.1386mm 查表3.3-5 漸開(kāi)線圓柱齒輪模數(shù)

28、GB表，則取齒輪模數(shù)m=1.25mm； mm與初算=25.803mm接近，故取 =23.75mm m=1.25mm 表3.3-5 漸開(kāi)線圓柱齒輪模數(shù) 表3.3-6 齒根彎曲強(qiáng)度有關(guān)參數(shù) 代號(hào) 名稱 說(shuō)明 取值 算式系數(shù) 對(duì)于直齒輪傳動(dòng)=12.1 12.1 綜合系數(shù) 查表3.3-3 行星輪數(shù)為3 1.6 行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) 1.3 小齒輪齒形系數(shù) 查圖3.3-4 2.84 齒輪副中小齒輪齒數(shù) 小齒輪齒數(shù)為19 19 齒輪彎曲疲勞極限 查圖3.3-2選取，且取和

29、中較小的值 267.5 圖3.3-4小齒輪齒形系數(shù)的選擇 3.4 嚙合參數(shù)計(jì)算 計(jì)算各個(gè)齒輪的參數(shù) 取、 、 太陽(yáng)輪各參數(shù)： 分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 行星輪各參數(shù)： 分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 內(nèi)齒輪各參數(shù)： 分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 整理后可得如下表 表3.4-1的各參數(shù)值 表3.4-1 高速級(jí)齒輪基本幾何尺寸 齒輪 分度圓直徑 齒頂圓

30、直徑 齒根圓直徑 齒寬 太陽(yáng)輪 23.75 26.25 20.625 20 行星輪 36.25 38.75 33.125 20 內(nèi)齒輪 96.25 93.75 99.375 20 3.5 傳動(dòng)效率的計(jì)算 式中為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的效率 各嚙合副的效率為=0.987 =0.997 轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)效率為==0.987X0.997=0.984 轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比=-77/19=-4.053 則傳動(dòng)效率==0.987 3.6齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算 3.6.1 齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“漸開(kāi)線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法”，該標(biāo)準(zhǔn)系把赫茲應(yīng)力作為接觸應(yīng)力的計(jì)算基礎(chǔ)，

31、并用來(lái)評(píng)價(jià)齒輪的接觸強(qiáng)度。赫茲應(yīng)力是齒面間應(yīng)力的主要指標(biāo)，但不是產(chǎn)生點(diǎn)蝕的唯一原因。列如，在接觸應(yīng)力計(jì)算中未考慮滑動(dòng)的大小和方向、摩擦因數(shù)和潤(rùn)滑狀態(tài)等，這些都會(huì)影響到齒面的實(shí)際接觸應(yīng)力。 齒面接觸強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，取節(jié)點(diǎn)和單對(duì)齒輪齒嚙合區(qū)內(nèi)界點(diǎn)的接觸應(yīng)力中的較大值，而小齒輪和大齒輪的許用接觸應(yīng)力要分別計(jì)算。 （1） 外嚙合齒面接觸應(yīng)力 在行星齒輪傳動(dòng)的嚙合齒輪副中，其齒面接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算，即 查參考文獻(xiàn)中書（1）公式6-51、6-52、6-53 表3.6.1-1 外嚙合齒面接觸應(yīng)力有關(guān)參數(shù) 代號(hào) 名稱 說(shuō)明 取值 使用系數(shù) 查表3.3-2 輕微沖擊 1.25

32、 動(dòng)載系數(shù) 查圖3.6.1-1 6級(jí)精度 1.01 齒向載荷分布系數(shù) 、、 1.065 齒間載荷分配系數(shù) 查表3.6.1-2 6級(jí)精度、非硬齒面直齒輪 1 行星輪間載荷分配不均勻系數(shù) 行星架浮動(dòng) 查圖3.3-3 1.20 端面內(nèi)分度圓上切向力 833.68 小齒輪分度圓直徑 23.75mm 23.75 工作齒寬 指齒輪副中較小齒輪 18 齒數(shù)比 1.526 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 對(duì)于可查圖3.6.1-3得到 、 2.5 彈性系數(shù) 彈性系數(shù)與齒輪的配對(duì)材料有關(guān)， 鋼對(duì)鋼取189.8 18

33、9.8 重合度系數(shù) 、查圖3.6.1-2可得 0.9 螺旋角系數(shù) 直齒、、 1 圖3.6.1-1 動(dòng)載系數(shù)的選擇 圖3.6.1-2重合度系數(shù)的選擇 表3.6.1-2 齒間載荷分配系數(shù)和 ≥100N/mm <100N/mm 精度等級(jí)Ⅱ組 5 6 7 8 9 10 11-12 5級(jí)及更低 硬齒面直齒輪 1.0 1.1 1.2 硬齒面斜齒輪 1.0 1.1 1.2 1.4 非硬齒面直齒輪 1.0 1.1 1.2 非硬齒面斜齒輪 1.0 1.1 1.2 1.4

34、 注：1.小齒輪和大齒輪精度等級(jí)不相同時(shí)，則按精度等級(jí)較低的取值。 2.硬齒面和軟齒面相嚙合的齒輪副，、取平均值。 3.經(jīng)修行的6級(jí)硬齒面斜齒輪，取==1. 4.表右部第5、8行若計(jì)算得>，則取=。 5.表中為重合度系數(shù)，為彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)。 6.本表也適用于灰鑄鐵和球墨鑄鐵齒輪的計(jì)算。 圖3.6.1-3 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)的選擇 接觸應(yīng)力基本值 接觸應(yīng)力 =974.6 （2） 外嚙合齒面許用接觸應(yīng)力 許用接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算，即 表3.6.1-3 外嚙合齒面許用接觸應(yīng)力有關(guān)參數(shù) 代號(hào) 名稱 說(shuō)明 取值 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度 由表2

35、.2-1可知 接觸疲勞強(qiáng)度為1400 1400 最小安全系數(shù) 按較高可靠度，查 1.25 壽命系數(shù) 15年、每年300天，每天工作12小時(shí) 查圖4 1 潤(rùn)滑劑系數(shù) 查圖5 1.03 速度系數(shù) 查圖6 0.95 粗糙度系數(shù) 查圖7 1.01 工作硬化系數(shù) 內(nèi)齒輪均為硬齒面，查圖8 1 尺寸系數(shù) 查 1 表3.6.1-4 最小安全系數(shù)和的選擇 可靠性要求 最小安全系數(shù) 可靠性要求 最小安全系數(shù) 高可靠性 2.00 一般可靠性 1.25 較高可靠性 1.25=1.3 1.

36、60 低可靠性 0.85 1.00 注：一般齒輪傳動(dòng)不推薦采用低可靠度的安全系數(shù)值 圖4 接觸強(qiáng)度 壽命系數(shù)的選擇 圖5 潤(rùn)滑劑系數(shù)的選擇 圖6 速度系數(shù)的選擇 圖7 粗糙度系數(shù)的選擇 圖8 工作硬化系數(shù) 的選擇 表3.6.1-5 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)的選擇 材料 備注 調(diào)質(zhì)鋼、結(jié)構(gòu)鋼 1.0 短時(shí)間液體滲氮鋼； 氣體滲氮鋼 <12時(shí)，取=12 >30時(shí)，取=30 滲碳淬火鋼、感應(yīng)或 火焰淬火表面硬化鋼 <7時(shí)，取=7 >30時(shí)，取=30 注：表中為齒輪法向模數(shù)，mm。 許用接觸應(yīng)力 =11

37、06.88 故<，外嚙合齒面接觸強(qiáng)度符合使用要求 （3） 內(nèi)嚙合齒面接觸應(yīng)力及齒面許用接觸應(yīng)力 內(nèi)嚙合齒面接觸應(yīng)力及齒面許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式相同，只是符號(hào)不同，其中大多數(shù)取值也與外嚙合相同，不同的參數(shù)取值如下： 、、、、 =368.41 =467.96 =563.13 故<，內(nèi)嚙合齒面接觸強(qiáng)度符合使用要求 3.6.2 齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是以載荷作用測(cè)得齒廓根部的最大拉應(yīng)力作為名義彎曲應(yīng)力，并經(jīng)相應(yīng)的系數(shù)修正后作為計(jì)算齒根應(yīng)力。 考慮到使用條件、要求及尺寸的不同，標(biāo)準(zhǔn)將修正后的試件彎曲疲勞極限作為許用齒根應(yīng)力。給出的輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式適用于齒根

38、以內(nèi)輪緣厚度不小于3.5的圓柱齒輪。 （1）外嚙合齒根應(yīng)力 在行星齒輪傳動(dòng)的嚙合齒輪副中，其齒根應(yīng)力可按下式計(jì)算，即 表3.6.2-1 外嚙合齒根應(yīng)力有關(guān)參數(shù) 代號(hào) 名稱 說(shuō)明 取值 使用系數(shù) 查表3.3-2 輕微沖擊 1.25 動(dòng)載系數(shù) 查圖3.6.1-1 6級(jí)精度 1.01 齒向載荷分布系數(shù) 、 1.054 齒間載荷分布系數(shù) =1 1 輪間載荷分配不均勻系數(shù) 1.3 太陽(yáng)輪齒形系數(shù) 查圖3.3-4 X=0、 2.84 行星輪齒形系數(shù) 查圖3.3-4 X=0、

39、 2.54 太陽(yáng)輪應(yīng)力修正系數(shù) 查 1.57 行星輪應(yīng)力修正系數(shù) 查 1.72 重合度系數(shù) =1.5957 0.72 螺旋角系數(shù) 直齒、、 1 工作齒寬 指齒輪副中較小齒輪 18 圖3.6.2-1 外嚙合應(yīng)力修正系數(shù)的選擇 太陽(yáng)輪：齒根彎曲應(yīng)力基本值 =118.95 齒根應(yīng)力 =205.77 行星輪：齒根彎曲應(yīng)力基本值 =116.55

40、齒根應(yīng)力 =201.62 （2） 外嚙合齒根許用應(yīng)力 許用齒根應(yīng)力可按下式計(jì)算 表3.6.2-2 外嚙合齒根許用應(yīng)力有關(guān)參數(shù) 代號(hào) 名稱 說(shuō)明 取值 太陽(yáng)輪齒根彎曲疲勞極限 由表2.2-1可知 接觸疲勞強(qiáng)度為375 375 行星輪齒根彎曲疲勞極限 由表2.2-1可知 接觸疲勞強(qiáng)度為267.5 267.5 實(shí)驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù) =2.0 2 壽命系數(shù) 查圖4 > 1 太陽(yáng)輪齒根圓角敏感系數(shù) 查圖3.6.2-2 0.96 行星輪齒根圓角敏感系數(shù) 查圖3.6.2-2 0.

41、97 齒根表面狀況系數(shù) 、查圖3.6.2-3 1.045 尺寸系數(shù) 查表3.6.2-3 1 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 按較高可靠度，查 1.6 圖3.6.2-2 齒根圓角敏感系數(shù) 圖3.6.2-3 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) 表3.6.2-3 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)的選擇 材料 備注 結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)鋼、球墨鑄鐵（珠光體、貝氏體）、珠光體可鍛鑄鐵 當(dāng)<5時(shí)，取=5mm 當(dāng)>30時(shí)，取=30mm 滲碳淬火鋼和全齒廓感應(yīng)或火焰淬火鋼、滲氮鋼或滲碳共滲鋼 當(dāng)<5時(shí)，取=5mm 當(dāng)>25時(shí)，取=25mm 灰鑄鐵、球墨鑄鐵（鐵

42、素體） 當(dāng)<5時(shí)，取=5mm 當(dāng)>25時(shí)，取=25mm 太陽(yáng)輪：齒根許用應(yīng)力 =470.25 故<，太陽(yáng)輪的齒根彎曲極限符合使用要求； 行星輪：齒根許用應(yīng)力 =338.94 故<，行星輪的齒根彎曲極限符合使用要求； （3）內(nèi)嚙合齒根應(yīng)力及齒根許用應(yīng)力 內(nèi)嚙合齒根應(yīng)力及齒根許用應(yīng)力計(jì)算公式相同，只是符號(hào)不同，其中大多數(shù)取值也與外嚙合相同，不同的參數(shù)取值如下： 、、、、 故<,內(nèi)嚙合的齒根彎曲極限符合使用要求； 第四章行星齒輪減速器低速級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 選擇

43、齒輪材料，確定熱處理方法 減速器是閉式傳動(dòng)，可以采用齒面硬度不大于350HBS的軟齒面鋼制齒輪。 該齒輪傳動(dòng)無(wú)特殊要求，故可采用普通齒輪材料，根據(jù)查表4.1-1，并考慮小齒輪的齒面硬度大于大齒輪的齒面硬度30-50HBS的要求，選擇小齒輪的材料為40Cr，調(diào)制處理，齒面硬度為240-285HBS，大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度為217-255HBS，選用7級(jí)精度。 表4.1-1 常用齒輪材料 材料牌號(hào) 熱處理 機(jī)械性能/ 硬度 應(yīng)用范圍 強(qiáng)度極限δ 屈服極限 許用接觸應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力 45 正火 580 290 468-513 280-310 16

44、9-217HBS 低速輕載 調(diào)質(zhì) 650 360 513-545 301-315 217-255HBS 低速中載 表面淬火 750 450 972-1053 427-504 48-55HRC 低速中載、重載 40Cr 調(diào)質(zhì) 700 550 612-657 399-427 240-285HBS 中速中載 表面淬火 900 650 1035-1098 483-518 48-55HRC 高速中載 35SiMn 調(diào)質(zhì) 750 450 585-648 388-420 217-269HBS 高速中載 20Cr 滲碳淬火 65

45、0 400 1350 645 56-62HRC 高速中載，沖擊 20CrMnTi 滲碳淬火 1100 850 1350 645 56-62HRC - 40MnB 調(diào)質(zhì) 735 490 - - 241-286HBS 高速中載 ZG310-570 正火 580 320 270-301 171-189 160-200HBS 中速中載 HT300 - 300 - 290-347 80-105 187-255HBS 低速輕載 QT600-3 正火 600 - 436-535 262-315 190-270HBS 低

46、、中速輕載 4.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算小齒輪直徑 閉式齒輪傳動(dòng)中的主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，這是由于接觸應(yīng)力過(guò)大引起的。計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度是為了防止發(fā)生齒面疲勞點(diǎn)蝕失效，由于點(diǎn)蝕絕大多數(shù)發(fā)生在靠近接線處的齒根面上，所以設(shè)計(jì)時(shí)通常以節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力為依據(jù)，限制節(jié)點(diǎn)處接觸應(yīng)力，即δH≤[δ]H。 根據(jù)彈性力學(xué)接觸應(yīng)力計(jì)算公式，經(jīng)整理后，得到一對(duì)鋼制標(biāo)準(zhǔn)直齒輪圓柱齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核的簡(jiǎn)化計(jì)算公式為 首先確定上式中各參數(shù)：查表4.2-1，取=1.3 查表4.2-2，取，u=i=3.2 低速級(jí)齒輪的輸入功率為行星輪輸入功率與行星輪傳動(dòng)效率的乘積 即==2.4651X0.987

47、=2.433kW 低速級(jí)齒輪的輸入轉(zhuǎn)速為電機(jī)轉(zhuǎn)速與行星輪傳動(dòng)比的比值 即=960/5=192 = =1.21 查表4.2-3，取材料的彈性影響系數(shù) 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： =60×192×1×(15×300×2×12) =1.244 =1.244/3.2 =3.89 根據(jù)、

48、，選取接觸疲勞壽命系數(shù)。 選取失效概率為0.01；接觸強(qiáng)度安全系數(shù)SH= 1.03。 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： =1.03×650/1.03 =650 =1.11×585/1.03 =630 計(jì)算小齒輪分度圓直徑： ==61.6218mm 表4.2-1 載荷系數(shù)K 工作機(jī)械 載荷性質(zhì) 原動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī) 多缸內(nèi)燃機(jī) 單杠內(nèi)燃機(jī) 均勻加料的運(yùn)輸機(jī)和加料機(jī)、輕型卷?yè)P(yáng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、機(jī)床輔助傳動(dòng) 均勻、輕微沖擊 1-1.2 不均勻加料的運(yùn)輸機(jī)和加料機(jī)、重型卷?yè)P(yáng)機(jī)、球磨機(jī)、機(jī)床主運(yùn)動(dòng) 中等沖擊

49、 沖床、鉆床、軋床、破碎機(jī)、挖掘機(jī) 大沖擊 注：1.直齒、圓周速度高、精度低、齒寬系數(shù)大時(shí)取大值。 2.斜齒、圓周速度低、精度高、齒寬系數(shù)小時(shí)取小值。 3.齒輪在兩軸承間對(duì)稱布置時(shí)取小值，不對(duì)稱布置時(shí)取大值，懸臂布置時(shí)取 大值。 表4.2-2 齒寬系數(shù) 齒輪相對(duì)于軸承位置 齒面硬度 ≤350HBS >350HBS 對(duì)稱布置 非對(duì)稱布置 懸臂布置 表4.2-3 材料的彈性系數(shù) 小齒輪材料 大齒輪材料 鋼 鑄鋼 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 鋼 189.9 188.9 181.4 162

50、.0 鑄鋼 - 188.0 180.5 161.4 球墨鑄鐵 - - 173.5 156.6 灰鑄鐵 - - - 143.7 注：通常，應(yīng)使大小齒輪硬度趨于相等，故表中只取小齒輪材料優(yōu)于大齒輪材料。 4.3 齒輪的主要參數(shù)和計(jì)算幾何尺寸 （1） 確定齒輪齒數(shù) 選小齒輪齒數(shù)為，則大齒輪齒數(shù)為： （2） 計(jì)算齒輪模數(shù) =61.6218/20 =3.081mm (3) 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)V=0,507m/s，7級(jí)精度，可查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.02

51、 查的使用系數(shù)=1.25 查的齒間載荷分配系數(shù)=1 由7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱分布，查的齒向載荷分布系數(shù)=1.419 故載荷系數(shù)K為 =1.25×1.02×1×1.419 =1.81 按實(shí)際的載荷系數(shù)校驗(yàn)所算的小齒輪分度圓直徑 =54.8mm （4） 確定齒輪模數(shù)m =54.8/20 =2.74mm 對(duì)比結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲

52、勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，根據(jù)表4.3-1，及齒輪齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒數(shù)直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度所得的模數(shù)2.74就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5,可得m為2.5mm （5） 確定大、小齒輪的齒數(shù) 按照接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=54.8mm 算出小齒輪齒數(shù) =54.8/2.5 =21.92，取=23 大齒輪的齒數(shù) =3.2×23 =73.6，取=74 （6） 確定大、小齒輪分度圓直徑、

53、 =23×2.5 =57.5mm =74×2.5 =185mm （7） 確定齒輪寬度b =1×57.5 =57.5mm，取b=60mm 齒輪寬度的尺寸尾數(shù)應(yīng)為0或5，為便于安裝mm 所以可得大、小齒輪的齒輪寬度為 （8） 確定齒輪傳動(dòng)中心距a =2.5×（23+74）/2 =121.25mm 表4.3-1 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列

54、 （摘自GB/T 1357-2008） 第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列 1.125 1.375 1.75 2.25 2.75 3.5 4.5 5.5 （6.5） 7 9 11 14 18 22 28 36 45 注：1.本表適用于圓柱漸開(kāi)線齒輪，對(duì)斜齒輪是指法向模數(shù) 2.應(yīng)優(yōu)先選用第一系列。括號(hào)內(nèi)的數(shù)盡可能不用。 4.4 校核輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度 查表4.4-1，取，，， 查表4.1-1，取， 按下式驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

55、 < < 經(jīng)驗(yàn)算，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，故合格。 表4.4-1 齒形系數(shù)和齒根應(yīng)力集中系數(shù) z 12 14 16 17 18 19 20 22 25 3.47 3.22 3.03 2.97 2.91 2.85 2.80 2.72 2.62 1.44 1.47 1.51 1.53 1.54 1.55 1.56 1.58 1.59 Z 28 30 35 40 45 50 60 80 100 2.58 2.54 2.47 2.41 2.37 2.35 2.30 2.25 2.18

56、 1.61 1.63 1.65 1.67 1.69 1.71 1.73 1.77 1.80 注：當(dāng)z≥200時(shí)，取值為2.14，取值為1.88 4.5 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 驗(yàn)算齒輪的圓周速度： =π×57.5×190.6/（60×1000） =0.57m/s 根據(jù)V=0.57m/s，查查齒輪的圓周速度表4.5-1，可取齒輪傳動(dòng)為7級(jí)精度 表4.5-1 齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)的選擇及應(yīng)用 精度等級(jí) 圓周速度/（） 應(yīng) 用 直齒圓柱齒輪 斜齒圓柱齒輪 直齒圓錐齒輪 6級(jí)

57、 ≤15 ≤25 ≤9 高速重載的齒輪傳動(dòng)，如飛機(jī)、汽車和機(jī)床中的重要齒輪傳動(dòng)；分度機(jī)構(gòu)中的齒輪傳動(dòng) 7級(jí) ≤10 ≤17 ≤6 高速中載或中速重載的齒輪傳動(dòng)，如標(biāo)準(zhǔn)系列減速器中的齒輪，汽車和機(jī)床中的齒輪 8級(jí) ≤5 ≤10 ≤3 機(jī)械制造中對(duì)精度無(wú)特殊要求的齒輪 9級(jí) ≤3 ≤3.5 ≤2.5 低速及對(duì)精度要求低的傳動(dòng) 第五章行星齒輪減速器軸及行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步估算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為滿足軸上零件的裝拆、定位、固定要求和便于軸的加工，通常將軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的是合理確定階梯軸的形狀和全

58、部結(jié)構(gòu)尺寸。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要在初步估算出最小軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行。軸徑可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算，即假定軸只受轉(zhuǎn)矩，根據(jù)軸上所受轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑，并用降低許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的方法來(lái)考慮彎矩的影響。 （1） 輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 =2.433×0.98=2.38KW =9550×2.38/59.4=382.64N·mm （2） 求齒輪上的力 = （3）初步確定軸的最小直徑 查書（3）表4-3 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理；查書（3）公式4-2，取C=100，于是得： （4） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)以上計(jì)算和分

59、析可以得出輸出軸的大致結(jié)構(gòu)樣式如圖5.1-1 圖5.1-1 輸出軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 軸的輸出最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的部分的直徑即圖5.1-1 Φ38的軸段，因聯(lián)軸器為標(biāo)準(zhǔn)件，所以為了適應(yīng)所選軸直徑孔徑，軸的尺寸應(yīng)該結(jié)合聯(lián)軸器的孔徑要求，選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸；因此需要同時(shí)選擇聯(lián)軸器的型號(hào)，聯(lián)軸器查書(3)表14-42選擇ZL3彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，直徑為38mm、半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為82mm、半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為60mm；即軸的最小尺寸為38mm。 相鄰兩軸段的直徑不同即形成軸肩，當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時(shí)，應(yīng)具有一定的高度，如圖5.1-1 Φ46、Φ50形成的軸肩，左端用軸

60、承擋圈定位，按軸段直徑取擋圈直徑為Φ50。為了保證聯(lián)軸器能夠正常安裝，半聯(lián)軸器只壓在擋圈上不壓在軸肩上，所以確定直徑為Φ38的軸段的長(zhǎng)度為58mm； 如果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件拆裝方便或者區(qū)分加工表面時(shí)，軸肩高度取1-2mm即可，也可以取相同的公稱直徑取不同的公差值。 安裝滾動(dòng)軸承處軸段的軸向尺寸由軸承的位置和寬度來(lái)決定的；軸承端軸的軸徑應(yīng)考慮軸承的尺寸要求，因?yàn)檩S承為標(biāo)準(zhǔn)件，所以應(yīng)先選擇軸承的型號(hào)，軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承6010, 查書（3）表15-1可得，其尺寸為內(nèi)徑50mm外徑80mm寬度為16mm，則可以確定圖5.1-1中軸最右端的尺寸即為直徑 Φ50

61、mm長(zhǎng)度為16mm；圖5.1-1中Φ56軸段尺寸確定，在選擇深溝球軸承時(shí)，可以查得深溝球軸承的h=3mm，因此可以確定軸肩的尺寸，可以得到尺寸Φ56軸。應(yīng)注意，軸承在軸承座中的位置與軸承潤(rùn)滑方式有關(guān)，軸承采用脂潤(rùn)滑時(shí)，常需要在軸承傍邊設(shè)封油盤，軸承距離箱體內(nèi)壁較遠(yuǎn)，當(dāng)采用油潤(rùn)滑時(shí)，軸承應(yīng)盡量靠近箱體，只可留少許的距離。 安裝齒輪段的軸徑為Φ54，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，可知輪轂的寬度尺寸為60mm，為了使套筒合理的安裝在軸上，使套筒緊壓齒輪，Φ54mm軸段的長(zhǎng)度應(yīng)短于輪轂的寬度尺寸，所以選擇56mm,右端采用軸肩定位，軸環(huán)處的直徑為Φ64mm，長(zhǎng)度為10mm。 齒輪據(jù)箱體的內(nèi)壁應(yīng)

62、留有一定的距離，距離取10.5mm，齒輪、聯(lián)軸器的軸向定位采用平鍵固定，查書（3）表14-35 可以得到齒輪的平鍵尺寸為16mm×10mm,長(zhǎng)度為50mm，為了保證齒輪與軸能夠穩(wěn)定配合和良好的對(duì)中性，選擇輪轂與軸的配合為；聯(lián)軸器位置的平鍵尺寸為10mm×8mm,長(zhǎng)度為50mm，聯(lián)軸器和軸的配合為；深溝球軸承與軸間的配合尺寸由過(guò)渡配合來(lái)保證的，尺寸公差為m6。 為了便于切削加工，一根軸上的過(guò)渡圓角應(yīng)盡可能取相同的半徑，圖5.1-1中的圓角均為R=2mm，退刀槽取相同的寬度，倒角尺寸相同，圖5.1-1中的倒角均為C1；一根軸上鍵槽應(yīng)開(kāi)在同一條母線上，如果軸的直徑相差不大時(shí)，應(yīng)盡可能使用相同的鍵槽

63、尺寸，以減少加工時(shí)的工序及換刀的次數(shù)，需要磨削的地方應(yīng)該留有砂輪越程槽，一邊磨削時(shí)可以有利于加工工序，，需要加工螺紋的地方，應(yīng)留有退刀槽，以保證加工時(shí)螺紋的牙都能達(dá)到尺寸要求。 （5） 軸的校核計(jì)算 軸上力作用點(diǎn)及支承跨距可從裝配工作草圖定出，傳動(dòng)零件的力作用線位置，可取在輪緣寬度的中點(diǎn)，滾動(dòng)軸承支力反作用點(diǎn)與軸承端面的距離可查軸承標(biāo)準(zhǔn)；力作用點(diǎn)及支承跨距確定后，跨距為200mm，便可求出軸所受的彎矩和扭矩，軸總的彎矩分別是： 、 這是應(yīng)選定軸的材料，綜合考慮受載大小，軸徑粗細(xì)及應(yīng)力集中等因素，確定一個(gè)或者幾個(gè)危險(xiǎn)剖面，對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。軸的計(jì)算應(yīng)力為 ==27MPa 之前已經(jīng)選

64、擇軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，可知所以 < 5.2 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1） 輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 （2） 求作用在齒輪上的力 （3） 初步確定軸的最小直徑 查書（3）表4-3 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理；查書（3）公式4-2，取C=100，于是得： （4） 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)輸出軸的設(shè)計(jì)方法可以得到輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)件圖5.2-1 圖5.2-1 輸入軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)為：6005 內(nèi)徑25mm、外徑47mm、寬度12mm 聯(lián)軸器處平鍵：寬度6mm、高度6mm、

65、長(zhǎng)度32mm 5.3 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1） 中間軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 、、 （2） 求作用在齒輪上的力 （3） 初步確定軸的最小直徑 查書（3）表4-3 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理；查書（3）公式4-2，取C=100，于是得： （4） 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)輸出軸的設(shè)計(jì)方法可以得到中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)件圖5.3-1 圖5.3-1 中間軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)為：6005 內(nèi)徑25mm、外徑47mm、寬度12mm 平鍵尺寸: 寬度8mm、高度7mm、長(zhǎng)度56mm 5.4 行星軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1） 行星軸上的功率、轉(zhuǎn)速

66、、轉(zhuǎn)矩 （2） 初步確定行星軸的最小直徑 查書（3）表4-3 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理； 查書（3）公式4-2，取C=100，于是得： （3） 行星軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按照輸出軸的計(jì)算方法，可以確定軸的各個(gè)尺寸，所得行星軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5.4-1 圖5.4-1 行星軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 選擇滾動(dòng)軸承的型號(hào)為：61901 內(nèi)徑12mm、外徑24mm、寬度6mm 5.5 行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 行星架是行星齒輪傳動(dòng)中的一個(gè)較重要的構(gòu)件，一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的行星架應(yīng)該是，外輪廓尺寸小，質(zhì)量小，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，動(dòng)平衡性好，能夠保證行星輪之間的載荷分布均勻，而且應(yīng)具有良好的加工和裝配工藝，從而使行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)具有較大的承載能力、較好的傳動(dòng)平穩(wěn)性以及較小的振動(dòng)和噪音。 根據(jù)以上要求及特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇單側(cè)板式行星架，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單可安裝較多的行星輪，軸徑和轉(zhuǎn)臂上軸孔之間的配合長(zhǎng)度，一般可按照關(guān)系式選擇。軸與孔應(yīng)采取過(guò)盈配合，配合為 ，配合的長(zhǎng)度選為20mm，詳細(xì)尺寸要求見(jiàn)圖5.5-1 圖5.5-1 行星架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 5.6 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱體起著支承軸系、保