2K-H行星齒輪減速器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1 摘 要 行星齒輪變速器 是用行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速的裝置 它通常裝在液力變扭器的后 面 共同組成液力自動(dòng)變速器 行星齒輪機(jī)構(gòu) 有點(diǎn)好像太陽(yáng)系 它的中央是太陽(yáng)輪 太陽(yáng)輪的周圍有幾個(gè)圍繞它旋轉(zhuǎn)的行星輪 行星輪之間 有一個(gè)共用的行星架 行星輪 的外面 有一個(gè)大齒圈 行星齒輪變速器 屬于一種齒輪箱 它是由行星齒圈 太陽(yáng)輪 行星輪 又稱衛(wèi)星輪 和齒輪輪軸組成 根據(jù)齒圈 太陽(yáng)輪和行星輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 可以 實(shí)現(xiàn)輸入軸與輸出軸脫離剛性傳動(dòng)關(guān)系 輸入軸與輸出軸同向或反向傳動(dòng)和輸 本文通過(guò)對(duì) 2K H 型變速器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)原理及行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)來(lái)計(jì)算一個(gè) 2K H 型變速器 2K H 型具有構(gòu)件數(shù)量少 傳動(dòng)功率和傳動(dòng)比變化范大 設(shè)計(jì)容易等優(yōu) 點(diǎn) 因此應(yīng)用最廣泛 論文首先介紹了行星變速器的定義 用途及功能 并對(duì)國(guó)內(nèi)外行 星變速器的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景作了分析 通過(guò)設(shè)計(jì)和計(jì)算 完成對(duì)變速器相關(guān)結(jié)構(gòu)的 零件設(shè)計(jì) 整體設(shè)計(jì) 初步確定了行星變速器結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 行星齒輪傳動(dòng) 行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 行星齒輪變速器 1 目 錄 緒 論 1 1 2K H 型變速器概述 2 1 1 行星齒輪變速器的定義 2 1 2 行星齒輪變速器的特點(diǎn) 4 1 3 2K H 型變速器的發(fā)展和現(xiàn)狀 6 1 3 2K H 變速器的設(shè)計(jì)目的和工作原理 8 1 4 行星齒輪變速器的設(shè)計(jì)目的 10 1 5 2K H 減速器的工作原理 12 2 2K H 行星齒輪減速器設(shè)計(jì)概要 15 2 1 2K H 行星齒輪減速器概述 15 2 2 2K K 行星齒輪減速器主要參數(shù)的確定 15 2 3 2K H 行星齒輪減速器強(qiáng)度計(jì)算 20 2 4 2K H 行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 3 2K H 行星齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì) 27 3 1 2K H 行星齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)原理 27 3 2 配齒計(jì)算 28 4 行星齒輪的傳動(dòng) 31 4 1 行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介 31 4 2 行星齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 32 5 2K H 行星齒輪減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì) 34 5 1 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 34 5 2 行星齒輪減速器傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算 34 5 3 2K H 行星齒輪減速器的傳動(dòng)效率計(jì)算 34 結(jié) 論 37 致 謝 38 參考文獻(xiàn) 39 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒 論 通常情況 應(yīng)用最多的是內(nèi)齒圈 3 固定 太陽(yáng)輪 1 主動(dòng) 行星架從動(dòng)的傳動(dòng)裝置 當(dāng)太陽(yáng)輪 1 從動(dòng) 行星架 H 主動(dòng)時(shí) 則為行星增速傳動(dòng) 而當(dāng)太陽(yáng)輪 行星架 內(nèi)齒圈 均不固定時(shí) 便可得到行星差動(dòng)傳動(dòng) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 2k h 型變速器概述 1 1 行星齒輪變速器的定義 行星齒輪變速器 是用行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速的變速器 它通常裝在液力變扭器的 后面 共同組成液力自動(dòng)變速器 行星齒輪機(jī)構(gòu) 就像好像太陽(yáng)系 它的中央是太陽(yáng)輪 太陽(yáng)輪的周圍有幾個(gè)圍繞它旋轉(zhuǎn)的行星輪 行星輪之間 有一個(gè)共用的行星架 行星輪 的外面 有一個(gè)大齒圈 1 太陽(yáng)輪 2 行星輪 3 內(nèi)齒圈 圖 1 1 2K H 型行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 上圖為一種廣泛應(yīng)用的 2K H 型行齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 從結(jié)構(gòu)上看其由四個(gè)構(gòu)件組成的 在動(dòng)軸線上做行星運(yùn)動(dòng)的齒輪稱是行星輪 用數(shù)字 2 表示 行星輪一般都在 2 6 個(gè) 其它 兩個(gè)齒輪構(gòu)件的軸線和主軸線重合 稱為中心輪 通常用 K 表示 其中外齒中心輪通常 稱作太陽(yáng)輪 如圖用數(shù)字 1 表示 內(nèi)齒輪通常稱為內(nèi)齒圈 如圖用數(shù)字 3 表示 支承行 星輪的動(dòng)軸線構(gòu)件稱作行星架 用 H 表示 其齒輪三維結(jié)構(gòu)圖如圖 1 2 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 1 3 中心輪浮動(dòng)的單級(jí)行星齒輪減速器 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖 1 2 2K H 型行星齒輪三維簡(jiǎn)圖 1 2 行星齒輪變速器的特點(diǎn) 齒輪軸線可動(dòng)的傳動(dòng)稱為行星齒輪傳動(dòng) 與普通齒輪減速器相比 行星齒輪減速器 的特點(diǎn)是 當(dāng)傳動(dòng)比和輸出軸上的轉(zhuǎn)矩相同時(shí) 結(jié)構(gòu)較為緊湊 常見(jiàn)的行星齒輪減速器 為 2K H 型 可以正反兩向運(yùn)轉(zhuǎn) 一般情況下的使用條件為 1 高速軸最高轉(zhuǎn)速成 1500r min 2 齒輪圓周速度成 15m s 3 工作環(huán)境溫度為一 40 45 在保證工作轉(zhuǎn)速和輸出功率的條件下 確定了所需的減速器傳動(dòng)比及電機(jī) 或其他 驅(qū)動(dòng)器 的實(shí)際輸入功率 Ps 后 可選擇減速器 行星輪 稱衛(wèi)星輪 和齒輪輪軸組成的 根據(jù)齒圈 太陽(yáng)輪和行星輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 可以實(shí)現(xiàn)輸入軸與輸出軸脫離剛性傳動(dòng)關(guān)系 輸入軸與輸出軸同向或反向傳動(dòng)和輸 2K H 型具有構(gòu)件數(shù)量少 傳動(dòng)功率和傳動(dòng)比變化范圍大 設(shè)計(jì)容易等優(yōu)點(diǎn) 因此應(yīng)用最廣泛 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 還有以下優(yōu)點(diǎn) 體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)比較緊湊 只有一般齒輪傳動(dòng)體積 重量地 1 2 1 3 承載能 力高 傳遞功率范圍及傳動(dòng)比范圍大 由于行星齒輪傳動(dòng)是一種共軸線的傳動(dòng)裝置 即 具有同軸線傳動(dòng)的特點(diǎn) 在結(jié)構(gòu)上采用了對(duì)稱的分流傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 即用幾個(gè)完全相同的行 星輪均勻的分布在中心輪的周圍來(lái)共同分擔(dān)載荷 從而使每個(gè)齒輪所受的負(fù)荷變小 相 應(yīng)齒輪模數(shù)就可以較小 也合理的應(yīng)用了內(nèi)嚙合 充分利用了內(nèi)嚙合承載能力高和內(nèi)齒 輪的空間容量 從而縮小了徑 軸向尺寸 使結(jié)構(gòu)很緊湊 而承載能力又高 傳動(dòng)效率高 由于行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)地對(duì)稱性 即它具有數(shù)個(gè)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互相平衡 從而有利于達(dá)到提高傳動(dòng)效率 的作用 在傳動(dòng)類型選擇恰當(dāng) 結(jié)構(gòu)布置合理的情況下 其效率值可達(dá) 0 97 0 99 傳動(dòng)比較大 可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 只要合理選擇行星齒輪傳動(dòng)的類型和配 齒方案 就可以用少數(shù)幾個(gè)齒輪來(lái)獲得很大的傳動(dòng)比 在只作為傳遞運(yùn)動(dòng)的行星齒輪傳 動(dòng)中 其傳動(dòng)比可達(dá)到幾千 這里指出 行星齒輪傳動(dòng)在其傳動(dòng)比很大的時(shí)侯 依然可 保持結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量小 體積小等許多優(yōu)點(diǎn) 而且 它還可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解以 及實(shí)現(xiàn)各種變速的復(fù)雜運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 抗沖擊和振動(dòng)的能力比較強(qiáng) 因?yàn)椴捎昧硕鄠€(gè)結(jié)構(gòu)相同的行星輪 均勻 地分布在中心輪周圍 使行星輪與轉(zhuǎn)臂的性力相互平衡 同時(shí) 也使參與嚙合的齒數(shù)增 多 所以行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 抵抗沖擊和振動(dòng)的能力很強(qiáng) 工作起來(lái)比較可靠 綜上所述 行星齒輪傳動(dòng)具有質(zhì)量小 體積小 傳動(dòng)比大及效率高等優(yōu)點(diǎn) 因此 行星齒輪傳 動(dòng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工程機(jī)械 礦山機(jī)械 冶金機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 輕工機(jī)械 石油 化工機(jī)械 機(jī)床 機(jī)器人 汽車 坦克 火炮 飛機(jī) 輪船 儀器和儀表等各個(gè)方面 行星傳動(dòng)不僅適用于高轉(zhuǎn)速 大功率 而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)裝置上也已獲得了應(yīng)用 它幾乎可以適用到一切功率和轉(zhuǎn)速范圍 所以目前行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)成為世界各個(gè) 國(guó)家機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展的很重要的一部分 表 1 1 行星齒輪減速器箱和普通定軸減速器箱的比較 比較項(xiàng)目 行星齒輪減速箱 普通定軸減速器箱 重量 N 34020 68040 高度 m 1 30 1 80 長(zhǎng)度 m 1 29 1 42 寬度 m 1 34 2 36 體積 3 2 29 6 08 齒寬 m 0 18 0 40 損失功率 ps 110 130 圓周速度 42 7 99 4 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 m S 1 3 2K H 型變速器的發(fā)展和現(xiàn)狀 變速器廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè) 特別是在汽車行業(yè)應(yīng)用的最為廣泛 對(duì)其要求也是很 高 2K H 行星變速器利用行星齒輪傳動(dòng)在國(guó)內(nèi)和國(guó)外得到了很大的發(fā)展 在汽車應(yīng)用上 廣泛的采用活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)地扭矩變化范圍比較較小 不能適應(yīng)汽車在各 種條件下阻力變化地要求 并且在復(fù)件下要求汽車的牽引力和車速能在很大的范圍內(nèi)變化 所以在汽車傳動(dòng)系中 采用了可以改變轉(zhuǎn)速比和扭矩的裝置 即變速器 車輛傳動(dòng)系要實(shí)現(xiàn) 減速增扭 變速 無(wú)級(jí)或有級(jí) 倒向行駛 中斷傳動(dòng) 車輪差速等功能 變速器是其中重要的 部件 本文主要對(duì) 2K H 變速器中 2K H 行星減速器的設(shè)計(jì) 下面我們來(lái)看看 2K H 型行 星減速器的現(xiàn)狀和發(fā)展 2K H 型行星齒輪減速器與普通圓柱齒輪相比 尺寸小重量輕 但是制造精度要求較 高 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 在要求結(jié)構(gòu)緊湊的動(dòng)力傳動(dòng)中應(yīng)用廣泛 減速器行業(yè)涉及地產(chǎn)品類別涵蓋了各類齒輪減速器 行星齒輪減速器和蝸桿減速器 同樣還包括了各種專用的傳動(dòng)裝置 如減速裝置 調(diào)速裝置 和包括柔性傳動(dòng)裝置在內(nèi) 的各種復(fù)合傳動(dòng)裝置等 減速器服務(wù)領(lǐng)涵蓋了冶金 機(jī)械 采煤 建材 船舶 水電 工程機(jī)械及石油化工等行業(yè) 重型和通用減速器行業(yè)的制造廠家也以不同形式并存 如 外資企業(yè) 中外合資企業(yè) 國(guó)有企業(yè) 股份制企業(yè)和私營(yíng)企業(yè) 規(guī)模根據(jù)公司的生產(chǎn)能 力的大小不同而變化 有的年產(chǎn)值數(shù)億元以上 而有的小到數(shù)百萬(wàn)元 具有良好生活條 件 產(chǎn)品質(zhì)量控制體系健全的企業(yè)有 100 余個(gè) 2005 年全行業(yè)銷售額約為 200 億元 但 據(jù)資料顯示外資企業(yè)的銷售額約占四分之一 說(shuō)明國(guó)外在減速器各個(gè)方面的發(fā)展還是比 國(guó)內(nèi)先進(jìn)些 查閱史料記載 我國(guó)是發(fā)明齒輪傳動(dòng)和應(yīng)用齒輪傳動(dòng)最早的國(guó)家 遠(yuǎn)在西 漢時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始制作應(yīng)用了鑄銅齒輪 在東漢時(shí)代 約公元 78 年 139 年 張衡已開(kāi)始 應(yīng)用比較復(fù)雜的齒輪系 特別是在行星齒輪傳動(dòng)方面 我國(guó)在南北朝時(shí)期時(shí) 公元 429 500 年 我國(guó)著名的偉大科學(xué)家祖沖之發(fā)明創(chuàng)造了有行星齒輪的差動(dòng)式的指南針 這種由圓錐齒輪構(gòu)成的差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)能保證 圓轉(zhuǎn)不窮 而司方如一 因而 我國(guó) 行星齒輪傳動(dòng)在應(yīng)用方面比歐洲各個(gè)國(guó)家早一千三百多年 但是從資料上顯示的銷售業(yè) 績(jī)上來(lái)看 我國(guó)在減速器的發(fā)展和技術(shù)要求等領(lǐng)域還不如國(guó)外強(qiáng) 國(guó)內(nèi)減速器行業(yè)的重點(diǎn)骨干企業(yè)產(chǎn)品品種 規(guī)格和參數(shù)覆蓋得范圍在近幾年都在不 斷的擴(kuò)展 產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了甚至有些產(chǎn)品已經(jīng)超過(guò)國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家同類產(chǎn)品 完全有 能力可承擔(dān)起為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供傳動(dòng)裝置配套的重任 部分產(chǎn)品還出口至歐美及東 南亞地區(qū) 國(guó)內(nèi)減速器的現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)的減速器大多數(shù)都以齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)為主 但是還普遍存在著功率與重量比很小 或者傳動(dòng)比很大但機(jī)械效率很低的問(wèn)題 此外 材料品質(zhì)和工藝水平還存在著很多弱點(diǎn) 特別是大型的減速器問(wèn)題更突出 使用壽命短 國(guó)內(nèi)使用的大型減速器 500kw 以上 大多都是從國(guó)外 如丹麥 德國(guó)等 進(jìn)口 花去 不少的外匯 60 年代開(kāi)始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng) 擺線針輪傳動(dòng) 諧波傳動(dòng)等減速器具有傳 動(dòng)比大 體積小 機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn) 但是其傳動(dòng)理論有限制 不能傳遞過(guò)大的功率 功率一般都要小于 40kw 由于在傳動(dòng)的理論上 工藝水平和材料品質(zhì)等方面還沒(méi)有突破 因此 沒(méi)有從根本上解決傳遞功率大 傳動(dòng)比大 體積小 重量輕 機(jī)械效率高等這些 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 基本要求 90 年代初期 國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán) 齒輪 減速器 是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減 速器 可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比 傳遞載荷地能力也很大 它的大小和重量都比定軸齒輪減 速器輕 結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單 效率且很高 由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu) 故使功率 體積 或 重量 比值仍小 并且其輸入軸與輸出軸并不在同一軸線上 這在使用上有許多不便 北京理工大學(xué)成功研制的 內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器 不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外 還有著很大 的功率 重量 或體積 比值 以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn) 處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先 地位 國(guó)內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對(duì)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)中的某些原理做些研究工作 發(fā) 表過(guò)一些研究論文 在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開(kāi)展了一些工作 二 平動(dòng)齒輪減速 器工作原理簡(jiǎn)介 平動(dòng)齒輪減速器是指一對(duì)齒輪傳動(dòng)中 一個(gè)齒輪在平動(dòng)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)下 作平面平行運(yùn)動(dòng) 通過(guò)齒廓間的嚙合 驅(qū)動(dòng)另一個(gè)齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng) 的作用 平動(dòng)發(fā)生器可采用平行四邊形機(jī)構(gòu) 或正弦機(jī)構(gòu)或十字滑塊機(jī)構(gòu) 本成果采用 平行四邊形機(jī)構(gòu)作為平動(dòng)發(fā)生器 平動(dòng)發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機(jī)構(gòu) 也可 以是實(shí)體的采用平行四邊形機(jī)構(gòu) 有實(shí)用價(jià)值的平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu) 因此 又可以分為內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)和外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)兩種情況 外平動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu) 其 內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出 該機(jī)構(gòu)亦稱三環(huán) 齒輪 減速器 由于內(nèi)齒輪作平動(dòng) 兩曲柄中心設(shè)置在內(nèi)齒輪的齒圈外部 故其尺寸不緊湊 不能解決 體積很大的問(wèn)題 內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器 它的外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動(dòng) 的輸出 因?yàn)橥恺X輪做的平動(dòng) 兩曲柄中心能設(shè)置在外齒輪的齒圈內(nèi)部 很大程度的減 少了機(jī)構(gòu)整體尺寸 由于內(nèi)平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高 體積小 輸入輸出同軸線 故由 有著廣泛的應(yīng)用前景 國(guó)外減速器現(xiàn)狀 齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛的應(yīng)用著 是一種不可以缺少 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 或傳動(dòng)比大而機(jī)械效率很低 的問(wèn)題 國(guó)外的減速器 其中以德國(guó) 丹麥和日本的處于世界領(lǐng)先地位 特別是在材料 和制造工藝方面占據(jù)很大的優(yōu)勢(shì) 減速器工作可靠性好 使用壽命長(zhǎng) 但其傳動(dòng)的形式 仍然以定軸齒輪傳動(dòng)為主 體積和重量過(guò)大的問(wèn)題 也未解決好 據(jù)資料顯示 日本住 友重工研制的 FA 型高精度減速器 美國(guó) Alan Newton 公司研制的 X Y 式減速器 其性 能和效率都達(dá)到了很高的技術(shù)要求 都為目前先進(jìn)的齒輪減速器 目前減速器發(fā)展方向 都向著大功率 大傳動(dòng)比 小體積 低重量 高機(jī)械效率和使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展 所 以 除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì) 提高工藝水平外 還應(yīng)在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討 研究 和創(chuàng)新 平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例 減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu) 也是 大力開(kāi)拓的形式 并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品 目前 超小型的減速 器的研究成果并不是很明顯 但在醫(yī)療器械 生物工程 機(jī)器人等領(lǐng)域中 微型發(fā)動(dòng)機(jī) 已基本研制成功 據(jù)有關(guān)報(bào)道 美國(guó)和荷蘭近期研制的分子發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸在納米級(jí)范圍 以內(nèi) 但其只是發(fā)動(dòng)機(jī) 如果能成功研制納米級(jí)的減速器做輔助 那其發(fā)展前景肯定很 大 減速器的制造方面 國(guó)內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn)廠家的數(shù)目眾多 如對(duì)各種類型的圓柱齒輪和圓 錐 圓柱齒輪或者齒輪 蝸桿減速器系列產(chǎn)品 國(guó)內(nèi)主要得生產(chǎn)制造廠家有南京高 精齒輪股份有限公司 寧波東力傳動(dòng)設(shè)備有限公司 河北橋星減速機(jī)制造有限公司 江 蘇泰星減速器有限公司 江蘇金象減速機(jī)有限公司 山西平遙減速機(jī)廠等 對(duì)象蝸桿減 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 速器 目前國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)圓弧圓柱蝸桿減速器 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿減速器 平面二次包 絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器等多種類型 主要生產(chǎn)廠家有江蘇金象減速機(jī)有限公司 首鋼機(jī)械制 造公司 杭州減機(jī)廠 杭州萬(wàn)杰減速劑有限公司 上海玉隆減速機(jī)有限公司 天津萬(wàn)新 減速機(jī)廠 上海浦江減速機(jī)有限公司等 對(duì)各種通用行星齒輪減速器 包括標(biāo)準(zhǔn)的 NGW 系列行星齒輪減速器 也包括各類回轉(zhuǎn)行星減速器及封閉式行星齒輪檢錄其等 主要生 產(chǎn)廠家有荊州巨鯨動(dòng)機(jī)械有限公司 泰興減速機(jī)總廠有限公司 洛陽(yáng)中重齒輪箱有限公 司 西安重型機(jī)械研究所 石家莊科一重工有限公司 內(nèi)蒙興華機(jī)械廠等 本文主要研究的是行星齒輪減速器的傳動(dòng) 隨著行星傳動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展 目前 高速漸開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)裝置所傳遞的功率已達(dá)到 2000KW 輸出轉(zhuǎn)矩已達(dá)到 4500KNm 從有關(guān)資料上分析顯示 行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展方向會(huì)朝著幾個(gè)方向發(fā)展 1 標(biāo)準(zhǔn)化 多品種 目前世界上已經(jīng)有 50 多個(gè)漸開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)系列的設(shè)計(jì) 并且還演化出多種型式的行星減速器 差速器和行星變速器等產(chǎn)品 2 硬齒面 高精度 行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高速傳動(dòng)過(guò)程中 高精度不不僅對(duì)工程完 成效率又提高 且能增加齒輪的壽命 如在高速汽輪應(yīng)用中已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可 其傳 動(dòng)功率也變得越來(lái)越大 3 高轉(zhuǎn)速 大功率 行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高速傳動(dòng)中 如在高速汽輪中已獲得日益 廣泛的應(yīng)用 其傳動(dòng)功率也越來(lái)越大 4 大規(guī)格 大轉(zhuǎn)矩 行星齒輪中低速 重載的傳動(dòng)中 傳遞大轉(zhuǎn)矩的大規(guī)格的行星 齒輪傳動(dòng)已經(jīng)有了較大的發(fā)展 1 3 2K H 變速器的設(shè)計(jì)目的和工作原理 行星齒輪變速器是由行星齒輪和換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu) 離合器 制動(dòng)器和單向離合器 等 組成 不同車型的自動(dòng)變速器及其齒輪變速器各部分的結(jié)構(gòu)類型 布置形式 數(shù)量往往 是不同的 但是其基本原理是相同的 圖 2 1 自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 如圖 2 2 所示行星齒輪結(jié)構(gòu)由太陽(yáng)輪 行星輪 行星架及齒圈組成 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 2 2 行星齒輪的組成 1 行星架 2 齒圈 3 太陽(yáng)輪 4 行星輪 根據(jù)力的平衡原理和能量守恒定律 可推導(dǎo)行星齒輪的運(yùn)動(dòng)方程 n1 an2 1 a n3 0 式中 n1 n2 n3 分別為太陽(yáng)輪 齒圈 行星架的轉(zhuǎn)速 a 為齒圈與太陽(yáng)輪的齒數(shù)比 Z2 Z4 從上訴運(yùn)動(dòng)方程中可以看出 將太陽(yáng)輪 齒圈和行星架這三個(gè)構(gòu)件中的某一個(gè)構(gòu)件 固定及使其轉(zhuǎn)速為 0 另一個(gè)連接輸入軸 還有一個(gè)連接輸出軸 可獲得 6 種不同的傳動(dòng) 方式 加上任意兩構(gòu)件連鎖 直接傳動(dòng) 和任何構(gòu)件都不加限制 自由空轉(zhuǎn) 單排行星 齒輪就有 8 種傳動(dòng)方案可以選擇 1 前進(jìn)擋減速傳動(dòng) 當(dāng)齒圈制動(dòng) 太陽(yáng)輪輸入 行星架輸出 由于 n2 0 這時(shí)輸入輸出的傳動(dòng)比為 i3 3 n1 n3 1 a 1 Z2 Z1 這是一種傳動(dòng)比大于 2 的減速傳動(dòng) 2 當(dāng)太陽(yáng)輪制動(dòng) 齒圈輸入 行星架輸出 由于 n3 0 這時(shí)的輸入輸出傳動(dòng)比為 i2 3 n2 n3 1 1 a 1 Z1 Z2 這是一種傳動(dòng)比大于 1 但小于 2 的減速傳動(dòng) 2 前進(jìn)擋超速傳動(dòng) 1 當(dāng)齒圈制動(dòng) 行星架輸入 太陽(yáng)輪輸出 由于 n2 0 這時(shí)的輸入輸出傳動(dòng)比為 i3 1 n3 n1 1 1 a Z1 Z1 Z2 這是一種傳動(dòng)比小于 0 5 的超速傳動(dòng) 2 太陽(yáng)輪制動(dòng) 行星架輸入 齒圈輸出 由于 n1 0 這時(shí)的輸入輸出傳動(dòng)比為 i3 2 n3 n2 1 1 a Z2 Z1 Z2 這是一種傳動(dòng)比大于 0 5 小于 1 的超速傳動(dòng) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 3 倒檔傳動(dòng) 1 當(dāng)行星架制動(dòng) 太陽(yáng)輪輸入時(shí) 此時(shí)齒圈輸出 由于 n3 0 所以這時(shí)的輸入輸 出的傳動(dòng)比為 i1 2 n1 n2 a Z2 Z1 這種傳動(dòng)方式使內(nèi)齒圈與太陽(yáng)輪傳動(dòng)的方向相反 是一種傳動(dòng)比大于 1 地倒檔減速 傳動(dòng) 2 當(dāng)行星架制動(dòng) 齒圈輸入時(shí) 此時(shí)太陽(yáng)輪輸出 由于 n3 0 所以這時(shí)的輸入輸 出的傳動(dòng)比為 i2 1 n2 n1 1 a Z1 Z2 是一種傳動(dòng)比小于 1 的倒檔升速的傳動(dòng) 4 直接檔傳動(dòng) 直接傳動(dòng)時(shí)太陽(yáng)輪 行星架 齒圈中的任意兩個(gè)鎖定在一起了 此時(shí)各個(gè)齒輪之間 都不會(huì)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 整個(gè)行星輪系將整體轉(zhuǎn)動(dòng) 所以 這時(shí)的傳動(dòng)是一個(gè)傳動(dòng)比為 1 的 直接擋傳動(dòng) 5 空檔 當(dāng)太陽(yáng)輪 行星架 齒圈都不制動(dòng) 且也無(wú)任何兩個(gè)互相鎖定時(shí) 這時(shí) 太陽(yáng)輪 齒圈 行星架可自由的轉(zhuǎn)動(dòng) 輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 輸出軸可以不隨其轉(zhuǎn)動(dòng) 此時(shí)行星齒輪并 不傳遞動(dòng)力 實(shí)現(xiàn)了空檔傳動(dòng) 上訴 5 種行星齒輪實(shí)現(xiàn)的不同傳動(dòng)比 實(shí)現(xiàn)了不同檔位的控制 充分說(shuō)明了行星變 速器結(jié)構(gòu)的作用 1 4 行星齒輪變速器的設(shè)計(jì)目的 變速器是指發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定的情況下 能輸出不同的轉(zhuǎn)速 并可以控制其轉(zhuǎn)向 且能控制在低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出很大的扭矩 在高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)有很好的的傳動(dòng)效率 但扭矩較低 因此機(jī)器在啟動(dòng)的時(shí)候 要在低轉(zhuǎn)速啟動(dòng) 待機(jī)械運(yùn)行起來(lái)后再切換為高轉(zhuǎn)速 以保持 效率在理想范圍內(nèi) 變速器分為有級(jí)變速器和無(wú)極變速器 有極變速器是指在轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi) 能夠 實(shí)現(xiàn)若干固定的 不連續(xù)轉(zhuǎn)速的變動(dòng) 其工作可靠 傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確 采用多軸傳動(dòng)時(shí) 變速范圍很大 但是其缺點(diǎn)為不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速 不宜選擇最適合的轉(zhuǎn)速值 有極變速 器或稱有極變速箱 應(yīng)用廣泛 其中 定軸變速器多采用齒輪或帶輪進(jìn)行變速 全部傳 動(dòng)軸都是繞本身固定的軸線旋轉(zhuǎn) 行星變速器多采用齒輪進(jìn)行變速 有些傳動(dòng)軸是繞某 一固定軸線在空間旋轉(zhuǎn) 可將行星排中的太陽(yáng)輪 內(nèi)齒輪個(gè)行星架的任意元件作為輸入 件和輸出件 就可以實(shí)現(xiàn)很多種不同的變速傳動(dòng)裝置 無(wú)極變速器是指 機(jī)械無(wú)級(jí)變速 器是指在轉(zhuǎn)速輸入一定的情況下來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳 動(dòng)裝置 由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 調(diào)速機(jī)構(gòu)和加壓裝置或者輸出機(jī)構(gòu)組成 無(wú)極變速器轉(zhuǎn)速不 較穩(wěn)定 具有恒功率 傳動(dòng)效率高 滑動(dòng)率很小的特點(diǎn) 能夠更好的適應(yīng)不同種類的工 況要求和產(chǎn)品及時(shí)變換的需要 其容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化 機(jī)械化 而且其結(jié)構(gòu)很 簡(jiǎn)單 易于生產(chǎn)與操作 且維修方便 價(jià)格也很便宜 廣泛用于紡織 輕工 冶金 石 油 等領(lǐng)域 但是由于機(jī)械無(wú)極變速器絕大多數(shù)是依靠摩擦傳動(dòng)動(dòng)力 故承受過(guò)載和沖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 擊力差 且不能滿足嚴(yán)格的傳動(dòng)要求 總的來(lái)說(shuō)變速器的作用有以下幾點(diǎn)一 實(shí)現(xiàn)動(dòng)力 的傳遞 二 改變動(dòng)力傳遞方向 實(shí)現(xiàn)倒擋 三 利用大小不同的齒輪改變扭矩 2K H 包括單級(jí) 兩級(jí) 三級(jí) 減速的十二個(gè)系列和八個(gè)派生系列的漸開(kāi)線圓柱齒輪 行星系列 行星減速機(jī)是一種用途很廣泛的工業(yè)產(chǎn)品 它的性能可與其它軍品級(jí)減速機(jī) 產(chǎn)品相媲美 而它的價(jià)格卻和工業(yè)產(chǎn)品相差不大 適用于齒輪圓周速度小于 12m s 輸入 轉(zhuǎn)速不大于 1500r min 工作時(shí)環(huán)境溫度為 40 45 地傳動(dòng)機(jī)械 主要用在塔式起重機(jī) 的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 又可以作為配套部件用于起重 挖掘 運(yùn)輸 水泥 建筑 化工 紡織 印染 制藥 食品環(huán)保 建筑等行業(yè) 本系列產(chǎn)品是個(gè)量大面廣的產(chǎn)品 該減速器體積 小 重量輕 承載能力高 使用壽命長(zhǎng) 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 噪聲低 具有功率分流 多齒嚙合 獨(dú)用的特性 最大輸入功率可達(dá)到 104kW 適用于起重運(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)部門行星系列新品種 WGN 定軸傳動(dòng)減速器 WN 子母齒輪傳動(dòng)減速器 彈性均載 少齒差減速器 性能特點(diǎn) 2K H 型齒輪減速機(jī)主要組成有太陽(yáng)輪 行星輪 內(nèi)齒圈 行星架 行星 減速器具有 體積小 工作平穩(wěn) 重量輕 效率高及噪聲小等特點(diǎn) 且在相同得情況下 比普通漸開(kāi)線圓柱齒輪減速機(jī)重量輕 1 2 以上 體積小 1 2 1 3 且傳動(dòng)效率高 單級(jí)行星 齒輪減速器達(dá) 97 98 兩級(jí)達(dá) 94 96 三級(jí) 91 94 傳動(dòng)功率范圍大 可 以從 1KW 至 1300KW 之間變動(dòng) 甚至可以達(dá)到更大 行星減速機(jī)素來(lái)以承載扭矩大 速 比大 啟動(dòng)允許沖擊載荷大等優(yōu)點(diǎn) 輸出功率跟級(jí)數(shù)一般很多 從 0 75 200KW 都可以選 擇 但是具體功率要選擇具體的行星減速機(jī)機(jī)座號(hào) 如果小功率放在大減速機(jī)上是不行 的 小減速機(jī)用大功率電機(jī)配也是不行的 行星減速機(jī)一般有分一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 當(dāng) 然可以在串級(jí)一個(gè)行星 那一起算起來(lái)就有 6 級(jí)了 且其傳動(dòng)范圍很大 當(dāng) i 2 8 2000 適應(yīng)性強(qiáng)且耐用 齒輪 齒軸等主要零件采用優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼 采用滲碳 淬火磨齒等 制造工藝制造 承載功率大 可由 0 1300KW 并且功率越大 優(yōu)點(diǎn)越突出 裝配型式多 樣 采用硬齒面技術(shù) 使用壽命長(zhǎng) 使用性廣 減速機(jī)的作用主要有 1 降速的同時(shí)提高了輸出扭矩 扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘以減速比 但要注意不 能超出減速機(jī)的額定扭矩 2 減速的同時(shí)也降低了負(fù)載的慣量 慣量的減少為減速比的平方 行星減速器的傳動(dòng)方式不同于一般傳統(tǒng)齒輪的運(yùn)動(dòng)方式 其傳統(tǒng)齒輪僅僅靠大小齒 輪間接觸面驅(qū)動(dòng) 所有負(fù)荷集中于該接觸點(diǎn) 很容易產(chǎn)生齒輪之間的磨擦與斷裂 在高 速比中更需要有更多段齒輪相互連結(jié) 除占用大量空間外 同時(shí)產(chǎn)生更多之磨擦損耗 其每一段減速齒輪之間隙成倍數(shù)累計(jì) 故其效率相形變低 行星式齒輪減速機(jī)於驅(qū)動(dòng)時(shí) 太陽(yáng)齒 行星齒及內(nèi)環(huán)齒間有六個(gè)接觸面均勻承受負(fù)載 并依附著內(nèi)齒軌跡呈 360 度均 布沖擊負(fù)荷 這樣可以降低齒輪之磨擦更使得齒輪無(wú)斷裂 行星齒輪采取的是浮游式運(yùn) 動(dòng) 其間隙相當(dāng)?shù)拿軜O 所以其高效率最高可達(dá)到百分之 97 2K H 型行星變速器其應(yīng)用領(lǐng)域面很廣 其傳動(dòng)比與傳動(dòng)效率的分配很合理 因此 在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展都很好 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 1 5 2K H 減速器的工作原理 2K H 型行星減速器主要是由行星輪 太陽(yáng)輪 行星架和內(nèi)齒圈構(gòu)成 原理是行星輪 圍繞太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)降低齒輪轉(zhuǎn)速 而增大轉(zhuǎn)矩 從而達(dá)到減速的目的 所謂行星齒輪傳 動(dòng)即 當(dāng)齒輪系的齒輪中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置是不固定的 而是繞著其他的 齒輪的幾何軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 即在這個(gè)輪系中 最少都有一個(gè)做行星運(yùn)動(dòng)的齒輪 行星 減速器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的原因 單極減速最小為 3 最大一般不超過(guò) 10 常見(jiàn)的減速比為 3 4 5 6 8 10 減速器級(jí)數(shù)一般不超過(guò) 3 級(jí) 但有部分大減速比定制的減速器有 4 級(jí)減速 圖 2 3 行星齒輪結(jié)構(gòu)圖 如圖 2 3 表示了簡(jiǎn)單的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 位于行星齒輪機(jī)構(gòu)中心的是太陽(yáng)輪 太陽(yáng) 輪和行星輪常嚙合 兩個(gè)外齒輪嚙合 旋轉(zhuǎn)方向相反 就像太陽(yáng)位于太陽(yáng)系的中心一般 行星輪不僅可以繞行星架架旋轉(zhuǎn)外 在有些特殊工況下 還會(huì)在行星架的帶動(dòng)下 圍繞 太陽(yáng)輪的中心軸旋轉(zhuǎn) 就像地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)一般 如果出現(xiàn)這種情況 就被稱作行星齒 輪機(jī)構(gòu)作用的傳動(dòng)方式 在整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)中 如果行星輪的自轉(zhuǎn)存在 而行星架則 固定不隨轉(zhuǎn)動(dòng) 此時(shí)這種方式就稱作定軸傳動(dòng) 齒圈是內(nèi)齒輪 其和行星輪嚙合 是內(nèi) 齒和外齒輪的嚙合類型 兩者間旋轉(zhuǎn)方向是相同的 行星齒輪的數(shù)量于減速器器的設(shè)計(jì) 負(fù)荷有著很大的關(guān)系 通常會(huì)有三個(gè)或四個(gè) 個(gè)數(shù)越多承擔(dān)的負(fù)荷也就越大 簡(jiǎn)單的行 星齒輪機(jī)構(gòu)通常稱為三構(gòu)件機(jī)構(gòu) 三個(gè)構(gòu)件分別是指太陽(yáng)輪 行星架和齒圈 如果這三 構(gòu)件要確定相互間地運(yùn)動(dòng)關(guān)系 通常情況下首先需要固定其中的一個(gè)構(gòu)件 然后確定哪 個(gè)是主動(dòng)件 并且確定主動(dòng)件的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向 結(jié)構(gòu)被動(dòng)件的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向也就確 定了 行星齒輪的傳動(dòng)可以分一下三種類型來(lái)進(jìn)行討論 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 2 4 齒圈固定 太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng) 行星架被動(dòng) 1 當(dāng)齒圈固定時(shí) 太陽(yáng)輪就為主動(dòng)件其方向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)如圖 2 4 此時(shí)行星架為被 動(dòng)件 當(dāng)太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí) 太陽(yáng)輪輪齒必然會(huì)給行星輪齒一個(gè)推力 則行星 輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針 但由于齒圈固定 因此齒圈輪齒也會(huì)給行星輪齒一個(gè)相反的作 用力 行星輪在兩個(gè)方向相同且不在同一直線的合力的作用下一定會(huì)繞太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 結(jié)果行星輪不僅存在逆時(shí)針自轉(zhuǎn) 并且在行星架的帶動(dòng)下 繞太陽(yáng)輪中心軸線順時(shí)針轉(zhuǎn) 動(dòng) 在這樣的狀態(tài)下 就出現(xiàn)了行星齒輪機(jī)構(gòu)作用的傳動(dòng)方式 并且被動(dòng)件行星架的旋 轉(zhuǎn)方向和主動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)方向相同 在這里 太陽(yáng)輪作為主動(dòng)件而且是小齒輪 行星架作 為被動(dòng)件沒(méi)有具體齒數(shù)的傳動(dòng)關(guān)系 所以定義行星架的當(dāng)量齒數(shù)等于太陽(yáng)輪齒數(shù)和齒圈 齒數(shù)的和 這樣 太陽(yáng)輪帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)仍然屬于小齒輪帶動(dòng)最大的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 這是一 種有最大傳動(dòng)比的減速運(yùn)動(dòng) 其傳動(dòng)比在 2 5 5 圖 2 5 太陽(yáng)輪固定 行星架驅(qū)動(dòng) 齒圈被動(dòng) 2 當(dāng)太陽(yáng)輪固定時(shí) 行星架作為主動(dòng)件且假設(shè)其順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 如圖 2 5 此時(shí)齒圈作 為被動(dòng)件 當(dāng)行星架順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 行星輪也一定會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 但因太陽(yáng)輪制動(dòng) 太陽(yáng) 輪齒給行星輪齒一個(gè)反作用力 行星輪在太陽(yáng)輪力的作用下順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 行星輪輪齒給齒 圈輪齒一個(gè)順時(shí)針的推力 齒圈在此力的作用下也順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 此傳動(dòng)為降速傳動(dòng)器傳 動(dòng)比為 1 25 1 67 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 2 6 行星架固定 太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng) 齒圈被動(dòng) 3 當(dāng)行星架固定 太陽(yáng)輪作為主動(dòng)件并且順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 而齒圈作為被動(dòng)件時(shí)如圖 2 6 因?yàn)樾行羌鼙还潭?所以機(jī)構(gòu)就就屬于定軸傳動(dòng) 當(dāng)太陽(yáng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 其必然 給行星輪齒一個(gè)作用力 此時(shí)行星輪則逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)給齒圈輪齒一個(gè)作用 力 此時(shí)齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和行星輪的方向一致 也是沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)逆時(shí)針 這樣齒圈的 轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和太陽(yáng)輪的方向就相反了 在定軸傳動(dòng)中 行星輪作為了過(guò)渡輪 改變了被 動(dòng)件齒圈的旋轉(zhuǎn)方向 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 2 2K H 行星齒輪減速器設(shè)計(jì)概要 2 1 2K H 行星齒輪減速器概述 漸開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)是一種具有動(dòng)軸線的齒輪傳動(dòng) NGW 型行星齒輪傳動(dòng)是其中 的一種型式 N 內(nèi)嚙合 G 公共行星輪 W 外嚙合 由于這種傳動(dòng)的基本 構(gòu)件是兩個(gè)中心輪和一個(gè)行星架 K 中心輪 H 行星架 因此 NGW 型又稱 2K H 型行星齒輪傳動(dòng) NGW 型行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸圓柱齒輪傳動(dòng)相比較 主要優(yōu)點(diǎn)是體積小 重量輕 傳動(dòng)比大 效率高 缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制造和安裝要求較高 NGW 型是行星齒輪傳動(dòng) 中應(yīng)用最廣泛的一種型式 其單級(jí)傳動(dòng)比常用 2 7 9 效率甲為 0 97 0 99 兩級(jí) 傳動(dòng)比常用 10 60 效率為 0 94 0 97 2 2 2K K 行星齒輪減速器主要參數(shù)的確定 第一個(gè)要確定的就是齒數(shù)及行星輪數(shù) 1 確定齒數(shù)及行星輪數(shù)的條件在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí) 由 機(jī)械原理 課 程知道 選擇各個(gè)齒輪齒數(shù)及行星輪個(gè)數(shù) 應(yīng)滿足下列幾個(gè)條件 傳動(dòng)比條件 如圖 2 1 所示 在 NGW 型行星齒輪傳動(dòng)中 當(dāng)內(nèi)齒輪 b 固定 小中心輪 a 為主動(dòng) 件 而行星架 H 為從動(dòng)件時(shí) 其傳動(dòng)比為 2 1 當(dāng)小中心輪 a 固定 內(nèi)齒輪 b 為主動(dòng)件 而行星架 H 為從動(dòng)件時(shí) 其傳動(dòng)比為 2 2 式中 小中心輪 a 的齒數(shù) 內(nèi)齒輪 b 的齒數(shù) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 2 1 NGW 型行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 a 小中心輪 b 大中心輪 c 行星輪 H 行星架 同心條件 外嚙合齒輪 a c 的中心距應(yīng)等于內(nèi)嚙合齒輪 b c 的中心距 即 當(dāng)采用 標(biāo)準(zhǔn)齒輪或高度變位齒輪傳動(dòng)時(shí) 則 由此得行星輪 c 的齒數(shù) 2 3 由上式可見(jiàn) 為滿足同心條件 兩中心輪的齒數(shù) 和 必須同時(shí)為偶數(shù)或奇數(shù) 否 則行星輪齒數(shù) 不可能為整數(shù) 當(dāng)采用角度變位齒輪傳動(dòng)時(shí) 則 2 4 式中 m 齒輪的模數(shù) a 齒輪的齒形角 外嚙合齒輪 a c 傳動(dòng)的嚙合角 內(nèi)嚙合齒輪 b c 傳動(dòng)的嚙合角 裝配條件 兩個(gè)中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪個(gè)數(shù) 的整數(shù)倍 即 2 5a 或 2 5b 鄰接條件 相鄰兩行星輪的中心距必須大于它們的齒頂圓半徑之和 即 2 6 應(yīng)當(dāng)注意 行星輪齒頂間的最小間隙一般可取 0 5 m m 為模數(shù) 否則需要減少 行星輪的數(shù)目 或增加小中心輪 a 的齒數(shù) 常用行星輪個(gè)數(shù)與其傳動(dòng)比范圍見(jiàn)表 2 1 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 表 2 1 單級(jí) NGW 型行星齒輪傳動(dòng)的行星輪個(gè)數(shù)與傳動(dòng)比范圍 設(shè)計(jì)行星傳動(dòng)時(shí) 一般已知傳動(dòng)比 然后按表 2 1 選擇行星輪個(gè)數(shù) 但確定 時(shí) 還需要考慮制造條件 均載方法 結(jié)構(gòu)尺寸等因素 常用 3 當(dāng)需要提高承載能力 減少傳動(dòng)裝置的尺寸和重量時(shí) 在滿足鄰接條件下可采用 3 但要有合適的均載方 法 其他有關(guān)條件 考慮齒輪的嚙合質(zhì)量 強(qiáng)度和切齒等因素 對(duì)軟齒面 HBS 350 的傳動(dòng) 推薦 小齒輪的最小齒數(shù) 17 對(duì)硬齒面 HBS 350 的傳動(dòng) 推薦小齒輪的最小齒 數(shù) 12 各嚙合齒輪齒數(shù)應(yīng)盡可能互為質(zhì)數(shù) 當(dāng)用插齒刀或剃齒刀加工齒輪時(shí) 被 加工齒輪的齒數(shù)不應(yīng)是刀具齒數(shù)的倍數(shù) 2 配齒方法 根據(jù)給定的傳動(dòng)比按表 2 1 選擇行星輪個(gè)數(shù) 確定中心輪齒數(shù) 由式 根據(jù) 并適當(dāng)調(diào)整 使 C 等于整數(shù) 求出 確定內(nèi)齒輪齒數(shù) 確定行星輪齒數(shù) 當(dāng)采用角度變位傳動(dòng)時(shí) 應(yīng)將算出的 減去 0 2 齒 以適應(yīng)變位的 需要 此時(shí)計(jì)算所得的 可以不是整數(shù) 而在減少齒數(shù)時(shí)去掉小數(shù) 必要時(shí)驗(yàn)算鄰接條件 其次是選擇齒輪變位系數(shù) 在漸開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)中 采用變位齒輪并選擇合理的變位系數(shù) 可提高承載能力 和改善傳動(dòng)的嚙合質(zhì)量 在滿足傳動(dòng)比的條件下可實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)中心距傳動(dòng) 在保證裝配 和同心條件下 使齒數(shù)的選擇有較多的靈活性 選擇齒輪變位系數(shù)的方法有查表法 封閉圖法和線圖法等 這里只簡(jiǎn)單介紹線圖法 圖 2 2 為外嚙合圓柱齒輪選擇變位系數(shù)的線圖 圖中分左 右兩部分 右部的橫坐標(biāo) 為齒數(shù)和 縱坐標(biāo)為總變位系數(shù) 圖中陰影線以內(nèi)為許用區(qū) 區(qū)內(nèi)各射線表示同一 嚙合角 時(shí) 與 間的函數(shù)關(guān)系 根據(jù) 或其他具體要求 在右部線圖的許用區(qū) 內(nèi)選擇 對(duì)同一的 越大 所選的 也越大 但重合度 越小 線圖的左部 橫坐標(biāo)為小齒輪的變位系數(shù) 由坐標(biāo)原點(diǎn) O 向左 為正值 縱坐 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 標(biāo)仍為 根據(jù)已確定的 和齒數(shù)比 可確定 而大齒輪變位系數(shù) 按此線圖選擇的變位系數(shù)可保證 1 加工時(shí)不根切 2 嚙合時(shí)不干涉 3 齒頂厚 0 40 4 重合度 1 2 5 兩輪最大滑動(dòng)系數(shù)大致相等 圖 2 2 選擇變位系數(shù)線圖 線圖的具體應(yīng)用按齒輪變位方法不同予以說(shuō)明 1 高度變位高度變位的目的主要用于消除根切和平衡大小齒輪強(qiáng)度 其變位系數(shù) 之和 0 通常一對(duì)相嚙合的齒輪 小齒輪取正變位 而大齒輪取負(fù)變位 當(dāng) 時(shí) 行星輪 c 為小齒輪 中心輪 a 取負(fù)變位 行星輪 c 和內(nèi)齒輪 b 取正 變位 即 2 7 當(dāng) 時(shí) 中心輪 a 為小齒輪 取正變位 行星輪 c 和內(nèi)齒輪 b 取負(fù)變位 即 2 8 式中 和 分別為中心輪 a 行星輪 c 和內(nèi)齒輪 b 的變位系數(shù) 確定完齒數(shù)和行星輪數(shù)后就開(kāi)始確定角度變位 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 角度變位的目的主要用于提高外嚙合的承載能力 改善嚙合性能 能更靈活地選擇 齒輪的齒數(shù) 在 NGW 型行星傳動(dòng)中 當(dāng)各齒輪的許用接觸應(yīng)力相同時(shí) 內(nèi)嚙合的接觸強(qiáng) 度比外嚙合高 2 5 5 倍 如果在直齒的 NGW 型行星傳動(dòng)中 采用不等嚙合角的角度變 位 通常取外嚙合的嚙合角 內(nèi)嚙合的嚙合角 則可顯著提高外嚙合的承載能力 同時(shí)變位不受 的限制 選擇齒數(shù)較靈活 采用角度變位時(shí) 選擇變位系數(shù)的步驟如下 按上述配齒方法 確定各齒輪的齒數(shù) 和 根據(jù)提高接觸強(qiáng)度或其他方面的要求 初定嚙合角 計(jì)算外嚙合的分度圓分離系數(shù) 中心距 和實(shí)際嚙合角 未變位時(shí) 標(biāo)準(zhǔn) 的中心距 2 9 初算分度圓分離系數(shù) 2 10 計(jì)算中心距并取圓整值 2 11 實(shí)際分度圓分離系數(shù) 2 12 計(jì)算實(shí)際嚙合角 2 13 按 和實(shí)際嚙合角 查圖 2 2 右部確定總變位系數(shù) 并由該 圖左部分配變位系數(shù) 和 計(jì)算齒頂高變動(dòng)系數(shù) 2 14 計(jì)算內(nèi)嚙合的嚙合角 2 15 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 計(jì)算內(nèi)嚙合總變位系數(shù) 和內(nèi)齒輪變位系數(shù) 2 16 2 17 2 3 2K H 行星齒輪減速器強(qiáng)度計(jì)算 1 受力分析 為進(jìn)行齒輪和軸的強(qiáng)度計(jì)算及軸承的壽命計(jì)算 需要對(duì)行星傳動(dòng)各構(gòu)件進(jìn)行受力分 析表 2 2 列出直齒 NGW 型行星齒輪傳動(dòng)的受力計(jì)算 表 2 2 直齒 NGW 型行星齒輪傳動(dòng)各構(gòu)件的受力分析 2 強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn) NGW 型行星齒輪傳動(dòng) 可分解為 a c 外嚙合齒輪傳動(dòng)和 c b 內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng) 分解 后其齒輪強(qiáng)度計(jì)算就可引用普通齒輪傳動(dòng)的計(jì)算公式 但應(yīng)考慮行星齒輪傳動(dòng)的恃點(diǎn) 在計(jì)算時(shí)要注意以下幾方面 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 1 計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T1 為一對(duì)嚙合齒輪中小齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩 對(duì) a c 外嚙合齒輪傳動(dòng) 當(dāng) 時(shí) 2 18 當(dāng) 時(shí) 2 19 對(duì) c b 內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng) 2 20 2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 行星齒輪傳動(dòng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 應(yīng)用齒輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算 對(duì)中心輪 a 和內(nèi)齒輪 b 2 21 2 22 對(duì)行星輪 c 2 23 式中 n 代表各輪的傳速 r min L 表示齒輪的工作壽命 h 3 行星輪輪齒的彎曲應(yīng)力總是按對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力考慮 4 動(dòng)載系數(shù) 按齒輪對(duì)于行星架的圓周速度 來(lái)確定動(dòng)載系數(shù) 2 24 式中 為中心輪 a 的節(jié)圓直徑 0 6 子 5 齒寬系數(shù) 一般情況齒寬系數(shù) 按下列推薦值選取 當(dāng) 取 當(dāng) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 取 0 6 人字齒輪 可大于 0 7 但小于 1 5 內(nèi)嚙合 b c 傳動(dòng)取 6 內(nèi)齒輪 b 的齒寬和材料 在一般條件下 NGW 型行星齒輪傳動(dòng) 內(nèi)嚙合傳動(dòng)的承載能力高于外嚙合傳動(dòng) 因此 計(jì)算時(shí)首先對(duì)外嚙合傳動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 為使內(nèi)嚙合傳動(dòng)的承載能力與外嚙合傳動(dòng)接近 相同 可在外嚙合傳動(dòng)尺寸確定后 根據(jù)給定的材料及有關(guān)參數(shù) 用強(qiáng)度計(jì)算式求得內(nèi) 齒輪的齒寬 或取內(nèi)齒輪的齒寬與外嚙合齒輪相同 用強(qiáng)度計(jì)算式求得內(nèi)嚙合傳動(dòng)的接 觸應(yīng)力 然后據(jù)此選擇內(nèi)齒輪的材料 計(jì)算結(jié)果表明 內(nèi)齒輪的齒寬比外嚙合傳動(dòng)的輪 齒較窄 而材料比外嚙合傳動(dòng)的齒輪材料差 2 4 2K H 行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 均載機(jī)構(gòu) 由于行星齒輪傳動(dòng)有幾個(gè)行星輪分擔(dān)載荷傳遞動(dòng)力 使其具有較小的體積能夠傳遞 較大的功率 但齒輪及行星架的制造和安裝誤差的影響 會(huì)使幾個(gè)行星輪間的載荷分配 不均勻 為使載荷分配均勻 需采用均載機(jī)構(gòu) 有下面幾種類型 1 基本構(gòu)件浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)是靠中心輪 內(nèi)齒輪或行星架等基本構(gòu)件 沒(méi)有固定的徑向支承 即做成浮動(dòng)結(jié)構(gòu) 在受力不平衡的情況下能夠徑向游動(dòng) 浮動(dòng) 以使各行星輪受載均勻 一個(gè)基本構(gòu)件浮動(dòng)即可起到均載作用 兩個(gè)同時(shí)浮動(dòng) 效果更 好 使基本構(gòu)件浮動(dòng)的最常用方法是采用齒輪聯(lián)軸器 中心輪 a 浮動(dòng) 中心輪 a 通過(guò)雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器與高速軸相聯(lián)接 齒輪聯(lián)軸器具有綜合補(bǔ)償各種位移的 能力 可使中心輪 a 浮動(dòng) 達(dá)到均載的目的 由于中心輪 a 的重量小 慣性小 浮動(dòng)靈敏 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 便于制造 通用性強(qiáng) 因而廣泛用于中低速工作情況 內(nèi)齒輪 b 浮動(dòng) 內(nèi)齒輪通過(guò)雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器與機(jī)體相聯(lián)接 軸向尺寸較小 但內(nèi)齒輪的直徑大 重 量大 制造困難 浮動(dòng)的靈敏度差 在 NGWN 型行星齒輪傳動(dòng)中常采用這種結(jié)構(gòu) 行星架浮動(dòng) 行星架通過(guò)雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器與低速軸相聯(lián)接 在 NGW 型行星傳動(dòng)中 行星架所受的 圓周力為中心輪的兩倍 對(duì)浮動(dòng)有利 靈敏度較高 行星架浮動(dòng)可不要支承 使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 化 對(duì)多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)尤其有利 但因行星架重量大 在高速和大功率時(shí) 離心力較 大 影響浮動(dòng)效果 故一般對(duì)速度和功率不太大的情況 較為合適 中心輪和行星架同時(shí)浮動(dòng) 兩個(gè)基本構(gòu)件同時(shí)浮動(dòng) 其浮動(dòng)效果比單獨(dú)浮動(dòng)較好 一般多用在多級(jí)行星傳動(dòng)中 此外 還有中心輪和內(nèi)齒輪同時(shí)浮動(dòng)等 2 采用彈性件的均載機(jī)構(gòu)通過(guò)彈性元件的彈性變形以補(bǔ)償制造 安裝的誤差 使 各行星輪間的載荷均勻分配 常用的型式有以下兒種 內(nèi)齒輪彈性均載 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 a 利用齒輪自身的彈性變形 采用薄壁內(nèi)齒輪 增大柔度 利用嚙合處的徑向力 使輪緣產(chǎn)生徑向變形 以達(dá)到均載的目的 b 采用彈性銷 內(nèi)齒輪通過(guò)彈性銷聯(lián)結(jié)于機(jī)體上 行星輪彈性均載 采用彈性件支承行星輪 當(dāng)幾個(gè)行星輪受載不均勻時(shí) 彈性件使受載大的行星輪產(chǎn) 生較大的位移 將載荷部分地轉(zhuǎn)移到受載少的行星輪上 也可使載荷沿齒寬方向分布均 勻 從而達(dá)到均載的目的 主要方法有 a 在行星輪孔與行星輪軸之間或行星架孔與行星輪軸之間安裝非金屬襯套 如尼 龍 橡膠 塑料等 b 采用柔性軸支承行星輪 2 行星輪結(jié)構(gòu) 行星輪的結(jié)構(gòu)根據(jù)傳動(dòng)形式 傳動(dòng)比大小 軸承類型及其安裝方式而確定 常用行 星輪結(jié)構(gòu) 對(duì)一般用途的中 低速傳動(dòng) 行星輪軸承常用滾動(dòng)軸承 當(dāng)傳動(dòng)比較大時(shí) 行星輪直徑較大 為使結(jié)構(gòu)緊湊 便于安裝 軸承裝在行星輪孔內(nèi) 當(dāng)傳動(dòng)比較小時(shí) 行星輪直徑較小 軸承可裝在行星架上 選擇滾動(dòng)軸承類型和尺寸時(shí) 應(yīng)考慮載荷的大小和方向 轉(zhuǎn)速高低以及行星輪直徑 的大小 當(dāng)載荷小時(shí)用深溝球軸承 軸向固定用的彈性擋圈裝在軸承外側(cè) 這樣軸承的 間距較近 當(dāng)兩軸承原始徑向間隙不同時(shí) 會(huì)引起較大的軸承傾斜 使齒輪載荷集中 彈性擋圈裝在軸承內(nèi)側(cè) 這樣增大了軸承間距 減少了行星輪傾斜 但軸承的拆卸較復(fù) 雜 載荷較大時(shí) 采用圓柱滾子軸承 圓錐滾子軸承 或兩個(gè)調(diào)心滾子軸承 在行星輪 孔內(nèi)裝一個(gè)調(diào)心滾子軸承 可減少載荷沿齒寬分布的不均勻性 但當(dāng)傳動(dòng)比小時(shí) 因受 行星輪孔直徑的限制 軸承的壽命影響了傳動(dòng)的承載能力 當(dāng)要求結(jié)構(gòu)緊湊 行星輪的 徑向尺寸受限制時(shí) 可用滾針軸承與深溝球軸承組合結(jié)構(gòu) 滾針軸承承受徑向載荷 深 溝球軸承承受軸向載荷 雙聯(lián)行星輪的結(jié)構(gòu) 將軸承安裝在行星架上 軸承的間距較大 因行星輪軸不承受轉(zhuǎn)矩 所以齒輪和軸可用短鍵或銷釘聯(lián)接 3 行星架結(jié)構(gòu) 行星架是行星傳動(dòng)中的一個(gè)主要零件 行星架的結(jié)構(gòu)要求是重量輕 剛性好以及便 于加工和裝配 常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式有雙壁整體式 雙壁分開(kāi)式和單壁式蘭種 可用鑄造 鍛造和焊接三種方法制造 4 繪制行星齒輪減速器的裝配草圖 NGW 型單級(jí)行星齒輪減速器的裝配圖一般可用兩個(gè)視圖表示 繪制裝配草圖時(shí)先從 畫(huà)主視圖開(kāi)始 當(dāng)主視圖的主要結(jié)構(gòu)畫(huà)出后 再畫(huà)左視圖 圖 2 3 為 NGW 型單級(jí)行星齒輪減速器裝配草圖的主視圖 其中 a 圖是一種典型結(jié) 構(gòu) 小中心輪浮動(dòng) 行星輪的軸承裝在行星輪孔內(nèi) 行星輪的尺寸較大 適于傳動(dòng)比較 大的情況 b 圖的結(jié)構(gòu)也是小中 亡輪浮動(dòng) 但行星輪的軸承安裝在行星架上 行星輪 的尺寸較小 行星架為懸臂支承 減速器的軸向尺寸較大 適于要求軸承壽命較長(zhǎng)而傳 動(dòng)比較小的情況 各零件間的位置尺寸計(jì)算見(jiàn)表 2 3 表 2 3 NGW 型單級(jí)行星齒輪減速器的主要尺寸 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 2 3 單級(jí)行星齒輪減速器草圖 5 技術(shù)條件 1 齒輪精度 一般情況 齒輪精度為 8 7 7 級(jí) 齒輪聯(lián)軸器的齒輪精度為 8 級(jí) 齒輪嚙合側(cè)隙應(yīng)比 一般定軸齒輪傳動(dòng)稍大 2 行星架精度 中心距偏差 fa 中心距偏差不但影響齒輪嚙合側(cè)隙 而且當(dāng)各中心距偏差的數(shù)值和方向不同時(shí) 會(huì) 引起行星架的偏心和各孔距的不等分 影響行星輪之間的載荷分配 因此中心距偏差 f 應(yīng) 取較小值 fa 可按表 2 4 選取 表 2 4 中心距偏差 fa 和行星輪軸孔的相鄰孔距公差 fl 值 各行星輪軸孔的相鄰孔距公差 fl fl 影響行星輪間載荷分配的均勻性 可按表 2 4 選取 各行星輪軸孔中心線不平行度公差 按齒輪相應(yīng)的精度等級(jí)確定 行星架偏心公差其值不大于行星輪軸孔的相鄰孔距公差之半 行星架加工后 一般應(yīng)做靜平衡試驗(yàn) 高速行星架應(yīng)做動(dòng)平衡試驗(yàn) 3 其他零件精度 機(jī)體各軸孔的同軸度公差不低于 GB1184 80 形位公差標(biāo)準(zhǔn) 8 級(jí)精度 機(jī)體各軸孔相對(duì)于基準(zhǔn)外圓的徑向跳動(dòng)和軸承孔擋肩的端面跳動(dòng)公差不低于 GB1184 80 形位公差標(biāo)準(zhǔn) 6 7 級(jí)精度 4 齒輪材料及熱處理 中心輪 a 同時(shí)與幾個(gè)行星輪嚙合 載荷循環(huán)次數(shù)最多 行星輪 c 是公用齒輪 齒上受 雙向彎曲應(yīng)力 因此 中心輪和行星輪應(yīng)選用強(qiáng)度較高的合金鋼 如 20CrMnTi 采用表 面淬火 滲碳淬火和氮化等熱處理方法 內(nèi)齒輪強(qiáng)度一般裕量較大 可采用稍差一些的 材料和較低的齒面硬度 通常是調(diào)質(zhì)處理 如 40Cr 調(diào)質(zhì) 也可用表面淬火或氮化 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 3 2K H 行星齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì) 3 1 2K H 行星齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)行星齒輪減速器時(shí)往往要求體積小 傳動(dòng)比大和承載能力高 現(xiàn)在以常用的 2K H 型行星齒輪減速器為例來(lái)說(shuō)明其優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理和方法 這種減速器的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 3 1 所示 圖中 t x 和 q 分別表示太陽(yáng)輪 行星輪和內(nèi)齒輪圈 下標(biāo) 1 2 分別表示第一 級(jí)和第二級(jí)齒輪 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)與定軸齒輪傳動(dòng)不同 在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí) 必須滿足下列條 件 1 確定行星齒輪齒數(shù)的條件 行星齒輪機(jī)構(gòu)各齒輪的齒數(shù)應(yīng)按下列條件來(lái)確定 傳動(dòng)比條件根據(jù)行星機(jī)構(gòu)型式的不同 行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的計(jì)算公式也不同 對(duì)于 2K H 型行星機(jī)構(gòu) 其傳動(dòng)比為 3 1 式中 分別為為內(nèi)齒圈和太陽(yáng)輪的齒數(shù) 同心條件 a 單級(jí) b 雙級(jí) 圖 3 1 NGW 行星齒輪減速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 太陽(yáng)輪與行星輪中心距 應(yīng)等于內(nèi)齒圈的中心距 則 或 3 2 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 采用嚙合角不相等的角度變位的直齒 2K H 型行星齒輪機(jī)構(gòu) 其齒數(shù)關(guān)系應(yīng)符合下列 條件 3 3 裝配條件 為了使 n 個(gè)行星輪均勻地配置在太陽(yáng)輪周圍 其齒數(shù)和與行星輪個(gè)數(shù)之間應(yīng)符合下 列關(guān)系 3 4 式中 np為單排行星輪的個(gè)數(shù) T 為任意整數(shù) 鄰接條件 為了保證相鄰行星齒輪的齒頂圓之間有一定的間隙 其條件為 3 5 式中 為行星輪頂圓直徑 為太陽(yáng)輪與行星輪的中心距 對(duì)于 3 的行星齒輪機(jī)構(gòu) 吃條件常滿足 2 盡量使內(nèi) 外嚙合齒輪副的強(qiáng)度接近相等 在 2K H 行星齒輪傳動(dòng)中 當(dāng)各齒輪的許用接觸應(yīng)力相同時(shí) 內(nèi)嚙合的接觸強(qiáng)度比外 嚙合高 2 5 5 倍 為了使內(nèi) 外嚙合齒輪副強(qiáng)度接近相等 優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí) 最好采用角度 變位傳動(dòng) 使外嚙合角 而內(nèi)嚙合角 在 20 度左右 這樣可使外嚙 合的承載能力 包括接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 顯著提高 確定行星齒輪數(shù)和各輪的變位系 數(shù)時(shí) 應(yīng)根據(jù)這個(gè)要求來(lái)選擇 3 考慮滾動(dòng)軸承的壽命問(wèn)題 安裝在行星齒輪內(nèi)的滾動(dòng)軸承因受力大 而安裝空間尺寸又小 故軸承壽命是個(gè)突 出問(wèn)題 在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)考慮這種滾動(dòng)軸承的壽命以及行星齒輪內(nèi)孔能否安裝滾動(dòng)軸 承等問(wèn)題 3 2 配齒計(jì)算 配齒計(jì)算是行星齒輪機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題 優(yōu)化時(shí) 簡(jiǎn)單地將公式 2 1 2 4 作為等式約束來(lái)處理是很誰(shuí)選出合適的齒數(shù) 往往會(huì)產(chǎn)生得不出優(yōu)化結(jié)果的 現(xiàn)象 為此 應(yīng)在幾何計(jì)算之前 先進(jìn)行配齒計(jì)算 配齒計(jì)算框圖如圖 3 2 所示 圖 3 2 中的符號(hào) u 為給定的傳動(dòng)比 i 為實(shí)際的傳動(dòng)比 為太陽(yáng)輪的初始值 為給定的傳動(dòng)比允許誤差 圖中考慮了傳動(dòng)比條件 同心條件和裝配條件 根據(jù)式 2 2 或式 2 4 可知 n T 其值應(yīng)為偶數(shù) 若給定 值和傳動(dòng)比 n 則 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 由式 2 1 和求式 2 4 可以求出 T 值 并進(jìn)行圓整 若圓整為偶數(shù) 則滿足要求 若 為奇數(shù) 則應(yīng)按產(chǎn)生傳動(dòng)比誤差較小的原則 將 T 值加 1 或減 l 使其成為偶數(shù) T 值 確定后 各輪齒數(shù)和傳動(dòng)比 i 也就可以確定 對(duì)于角變位傳動(dòng) 還應(yīng)將算出的 減少 l 2 個(gè)齒 以保證實(shí)現(xiàn) 圖 3 2 配齒計(jì)算流程圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 4 行星齒輪的傳動(dòng) 4 1 行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介 齒輪傳動(dòng)是機(jī)器設(shè)備 現(xiàn)代兵器 儀器和儀表中應(yīng)用最廣泛的機(jī)械傳動(dòng)之一 例如 機(jī)床 汽車 拖拉機(jī) 火炮 坦克 飛機(jī) 起重機(jī) 紡織機(jī) 通訊設(shè)備以及儀器 儀表 中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等 均廣泛應(yīng)用齒輪傳動(dòng) 通常 一對(duì)齒輪的嚙合方式可分為兩種 一種稱為外嚙合 見(jiàn)圖 4 1 a 兩齒輪的回轉(zhuǎn)方向相反 另一種稱為內(nèi)嚙合 見(jiàn)圖 4 l b 兩齒輪的回轉(zhuǎn)方向相同 圖 4 1 一對(duì)齒輪的嚙合方式 常用的角速度符號(hào)為 n 以每分鐘的轉(zhuǎn)速來(lái)衡量的角速度 轉(zhuǎn) 分 w 以每秒的弧度來(lái)衡量的角速度 1 秒 傳動(dòng)比定義為 主動(dòng)齒輪的角速度與從動(dòng)齒輪的角速度之比 且等于從動(dòng)齒輪的齒 數(shù)與主動(dòng)齒輪的齒數(shù)之比 即 或 由上兩式可得 由上式可知 a 齒輪主動(dòng) b 齒輪從動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)比 與 b 齒輪主動(dòng) a 齒輪從動(dòng)時(shí)的 傳動(dòng)比 之乘積等于 1 或傳動(dòng)比 與傳動(dòng)比 互為倒數(shù) 如果齒輪 a 和齒輪 b 的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線是平行的 在內(nèi)嚙合中 齒輪 a 和 b 的角速度 的方向相同 則傳動(dòng)比為正值 即 0 在外嚙合中 齒輪 a 和 b 的角速度 的方向相反 則傳動(dòng)比為負(fù)值 即 0 從上式可見(jiàn) 欲增大傳動(dòng)比 可減少 a 輪齒數(shù) 或增加 b 輪齒數(shù) 但是小齒 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 輪齒數(shù) 的減少受到根切條件的限制 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的最少齒數(shù) 17 變位齒輪的最 少齒數(shù) 10 13 而 b 輪齒數(shù)的增加受到行星齒輪機(jī)構(gòu)外廓尺寸 安裝位置和 重量等條件的限制 所以 一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比 不能太大 一般 8 在機(jī)器設(shè)備 兵器等的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中 為了減速 增速 變速和換向以及其它特殊用 途 經(jīng)常采用一系列互相嚙合著的齒輪組成的傳動(dòng)系 或叫傳動(dòng)鏈 在 機(jī)械原理 中 通常把這一系列互相嚙合的齒輪稱為輪系 輪系可分為兩類 1 普通輪系 又稱定軸輪系 組成輪系的所有齒輪 在傳動(dòng)時(shí)其軸線的幾何位 置都是固定不動(dòng)的 2 周轉(zhuǎn)輪系 或稱動(dòng)軸輪系 組成輪系的所有齒輪中 在傳動(dòng)時(shí)至少有一個(gè)齒