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中文譯文： 行星垂直混凝土攪拌機(jī) 模擬和預(yù)測(cè)在穩(wěn)定狀態(tài)和攝動(dòng)條件下使用壽命 工業(yè)工程系(DIIN),通過(guò)杜蘭迪佩魯賈大學(xué)63 06125佩魯賈,意大利b SICOMA系列——有限公司“意大利建筑學(xué)通過(guò)布倫塔,16 06078橋、意大利3月9日收到2006;在修訂后的形式收到2007年5月30日,接受了2007年7月23日網(wǎng)上2007年8月25日文摘 文摘 行星動(dòng)力學(xué)模擬環(huán)境的混凝土攪拌機(jī)了,它是一個(gè)模型為基礎(chǔ)方法使用集總參數(shù)分析和整合分析經(jīng)典力學(xué)理論和生活。 這項(xiàng)工作的目的是給一個(gè)快速和易于使用的工具可以預(yù)測(cè)的行為和使用壽命混凝土攪拌機(jī)通過(guò)幾何和物理參數(shù)。在穩(wěn)定狀態(tài)和模擬進(jìn)行了攝動(dòng)條件。齒輪減速器是混合在大多數(shù)壓力的一部分。結(jié)果與數(shù)據(jù)從客戶獲得的建筑工地。2007年愛(ài)思唯爾帳面價(jià)值保留所有權(quán)利。 關(guān)鍵詞:仿真;集總參數(shù)模型;齒輪減速器;混凝土攪拌機(jī);使用壽命 介紹 混頻器的兩個(gè)主要類(lèi)別:批量攪拌機(jī)和連續(xù)混煉機(jī)。第一類(lèi)生產(chǎn)混凝土一批一次,而第二個(gè)生產(chǎn)混凝土以恒定速率。第一類(lèi)需要清空完全混合周期后,清洗,然后重新加載的原材料批處理。正如它的名字顯示在第二種類(lèi)型,原材料不斷一端加載新澆混凝土退出。 批處理攪拌機(jī)是最常見(jiàn)的類(lèi)型。可以區(qū)分不同類(lèi)型的批處理攪拌機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的方向:水平或傾斜(鼓攪拌機(jī))或垂直混合(pan)[1]。 長(zhǎng)期使用攪拌機(jī)導(dǎo)致磨損的葉片和/或刮板,材料的累積(硬化砂漿或水泥粘貼)葉片,容器和/或刮刀。 為了避免這種情況,混凝土攪拌機(jī)應(yīng)徹底清潔每一天結(jié)束時(shí)的操作葉片和刮刀應(yīng)該定期改變。 混合過(guò)程還包括混合能量混合混凝土攪拌,所需要的能量由電力消耗的產(chǎn)品周期和周期的持續(xù)時(shí)間[1]。 本文提出的混合機(jī)一批與垂直軸攪拌機(jī)。工作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的行星和它的目標(biāo)是物理和化學(xué)混合多個(gè)組件,以均勻混合物。實(shí)際上混合器分配中的所有成分均勻坦克不支持一個(gè)或另一個(gè)。攪拌機(jī)是10的力量惠普和混合時(shí)間的持續(xù)時(shí)間(周期)是70年代。 本文描述機(jī)器的基本組件的發(fā)展緊隨其后基于模型的方法,著重于最強(qiáng)調(diào)的部分混合機(jī):齒輪減速器。在此模型的基礎(chǔ)上模擬環(huán)境開(kāi)發(fā)與評(píng)估的使用壽命的目的一個(gè)攪拌機(jī)。成癮試驗(yàn)臺(tái),繁殖工作條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M使用破壞性的測(cè)試來(lái)評(píng)估攪拌機(jī)的使用壽命。 實(shí)驗(yàn)測(cè)試是昂貴和事故是幾乎不可能復(fù)制。因此,早期的gear-tooth裂紋的檢測(cè)、診斷和預(yù)后一直是主要的技術(shù)之一混凝土攪拌機(jī)的挑戰(zhàn)安全和具有成本效益的操作。+ 試驗(yàn)裝置的組合和數(shù)值模擬環(huán)境代表一個(gè)強(qiáng)大工具在設(shè)計(jì)過(guò)程中。 仿真工具應(yīng)該靈活,易于使用和廉價(jià)為了不斷提高設(shè)計(jì)的機(jī)器。在成癮,混合器的行為在不同工作條件下,引入合適的參數(shù)就可以模擬混凝土混合物?？紤]到幾何和物理參數(shù)攪拌機(jī)的工具必須能夠預(yù)測(cè)哪些齒輪更強(qiáng)調(diào)和供應(yīng)信息他們的壽命。 混凝土攪拌機(jī):描述 摘要混凝土攪拌機(jī)的分析(圖1)垂直軸,三個(gè)旋轉(zhuǎn)攪拌臂和固定坦克。這臺(tái)機(jī)器是由兩個(gè)主要的元素: ?行星攪拌機(jī); ?裝入桶(跳過(guò))。 圖1?；炷翑嚢铏C(jī) 裝桶是一個(gè)個(gè)人和獨(dú)立的電路。桶的形狀是一個(gè)截棱錐,包含原材料的理想。一個(gè)安全裝置防止桶下降。裝桶可以被固定在機(jī),預(yù)存儲(chǔ)單元,也可以有一個(gè)平衡附加配料,稱重骨料。放電油壓速度傳動(dòng)器或氣缸控制。 混合槽(圖2)是建于極厚鋼板安裝在槽形截面框架這樣安排是為了讓幾個(gè)放電開(kāi)口。整個(gè)柜的保護(hù)套管防止灰塵逃離和混合操作將微動(dòng)電門(mén)打斷了門(mén)在前面打開(kāi)了。 攪拌臂(圖3)是外圍,由鋼鉆棒,可以允許調(diào)整葉片的監(jiān)管。一盒在球墨鑄鐵含有三對(duì)齒輪(圖4)和一個(gè)橋架安裝在罐的頂部,懸浮在一個(gè)合適的高度支持和刀片。一個(gè)齒輪減速器的軸是連接到電機(jī)和外擺線的另一個(gè)原因是移動(dòng)升壓移動(dòng)胳膊和生成混合的傳動(dòng)裝置。 第一和第三齒輪副是螺旋狀的,第二個(gè)是直齒裝備。這是因?yàn)榈诙€(gè)受到更少的壓力。齒輪的工作油浴,最好的潤(rùn)滑是保證在牙齒上輪廓。 模擬過(guò)程的主要特征 混凝土攪拌機(jī)設(shè)計(jì)的最常見(jiàn)的一個(gè)方面把齒輪減速器,因?yàn)樵S多主要的故障可以分為軸和輪齒疲勞裂縫由于不同循環(huán)加載過(guò)程階段(2、3)。出于這個(gè)原因,這項(xiàng)工作提出了一種用于分析模擬儀器齒輪減速器的行為和預(yù)測(cè)其使用壽命。在概念上有很多不同齒輪減速器的方式可以模仿。問(wèn)題是使用各種處理方法: ?有限元預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的壓力。 ?集總參數(shù)模型來(lái)模擬系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)力。 ?啟發(fā)式方法模擬機(jī)械混合過(guò)程的影響。 上述方法是必要的在設(shè)計(jì)齒輪單元,本文著重于后兩個(gè)。 圖2?；旌喜?。 圖3?；旌系氖直?。 圖4。齒輪減速器。 機(jī)械齒輪箱的造型 仿真工具必須實(shí)用,很容易由于工業(yè)應(yīng)用的要求。一個(gè)旋轉(zhuǎn)集中參數(shù)模型被選為混合機(jī)的主要部件,需要分析。 . 因此,電動(dòng)機(jī)特性和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)提供,慣性參數(shù),剛度和阻尼參數(shù)評(píng)估使用的幾何和材料特性。齒輪減少系統(tǒng)可以通過(guò)考慮齒輪建模集總質(zhì)量通過(guò)靈活不集中連接軸。的配置模型是圖5所示。有三個(gè)自由度(角位移三個(gè)階段)描述齒輪系統(tǒng)的振動(dòng)[4]。系統(tǒng)的分析提供了極大便利通過(guò)假設(shè)一個(gè)線性假設(shè)。 在剛性接觸牙齒的模型假設(shè),每個(gè)齒輪減少齒輪。 根據(jù)經(jīng)典力學(xué)方法,運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程是用寫(xiě)的拉格朗日公式。方程也可以申請(qǐng)粘性阻尼的阻尼系統(tǒng)和外部力量視為非保守的。 圖5。齒輪減速器的集總參數(shù)模型。 拉格朗日函數(shù)L 系統(tǒng)的動(dòng)能T 勢(shì)能U 因此 虛擬工作dW保守力量 V(i = 1、2、3)代表普遍的角位置坐標(biāo)設(shè)置相關(guān)的一個(gè)等價(jià)的嗎系統(tǒng)三自由度,sij齒輪比率,霽減少齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)包括軸的慣性特性、Ki和Cj的剛度和阻尼系數(shù)降低,分別。毫米和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和抗力矩先生分別[5]。使用拉格朗日配方 那么 因此 4.1。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和抗力矩 電動(dòng)機(jī)和抗力矩環(huán)境仿真模型作為輸入。該模型認(rèn)為穩(wěn)定狀態(tài)和攝動(dòng)條件和相關(guān)的模擬是很有用的評(píng)估有用的生活混合器。攪拌機(jī)是感動(dòng)與四桿同步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的線性化其工作區(qū)域 表1 混合時(shí)間 時(shí)間 組件/行動(dòng) 吸收率 0 - 5 5 - 20 20 - 40 40-50 50 – 70 70 - 80 空轉(zhuǎn) 集料 水泥 水 混合期 放電時(shí)間 20% 30% 50% 80% 80 - 90% 年的排放逐漸減少到20% 圖6。理想混合在四個(gè)不同的點(diǎn)的周期。 圖7。試驗(yàn)設(shè)備:機(jī)械盤(pán)式制動(dòng)器。 . 圖8。造型抵制無(wú)邊女帽估計(jì)安培計(jì)夾。 為了抵抗扭矩模型,混合機(jī)的靜載組件被包括在內(nèi)。瞬時(shí)條目的每個(gè)組件都是假設(shè)[1,6]標(biāo)準(zhǔn)周期時(shí)間的混合等于70年代(放電時(shí)間除外)。成分按照下列順序加載和混合(表1):初攪拌機(jī)工作負(fù)荷但隨后聚合(在較小的尺寸),具體的,最后介紹了水。在圖6中,理想的混合在四個(gè)不同的點(diǎn)循環(huán)模擬,可以看到手臂及罐底的每個(gè)領(lǐng)域。一個(gè)測(cè)試與機(jī)械鉆機(jī)盤(pán)式制動(dòng)器(圖7)和六個(gè)鉗由油壓速度傳動(dòng)器電路來(lái)模擬 圖9。比較攝動(dòng)和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩。 圖10。過(guò)程模擬。 抗扭矩。的行星減速器裝配電機(jī)放在框架的處理。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),降壓傳動(dòng)裝置和它的軸旋轉(zhuǎn)。 行動(dòng)的六個(gè)鉗、手動(dòng)控制和衡量一個(gè)位于油壓力表,模擬了抵抗扭矩。制動(dòng)測(cè)試是破壞性的,因此隨機(jī)進(jìn)行,基于模型的仿真設(shè)置為了減少所需的實(shí)驗(yàn)測(cè)試和評(píng)估行星減速器的使用壽命。抗力矩的值被安培計(jì)估計(jì)夾在一個(gè)混合循環(huán)(圖8),表示為一個(gè)百分比的政權(quán)103 KN的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。 在抗力矩模型還考慮了阻尼力的影響由于混合物根據(jù) 介紹了阻尼效應(yīng)增加當(dāng)水混合物,在第一個(gè)40 s .只有干成分。 啟發(fā)式方法模擬機(jī)械混合過(guò)程的影響 抗力矩也模仿在攝動(dòng)條件下,得到考慮的情況坦克不夠清潔的最后工作日,混凝土凝結(jié)的底部的坦克。 圖11。模擬方案。 圖12。轉(zhuǎn)矩負(fù)載作用于第二軸。 在這種情況下,模型的混合周期評(píng)估使用以下額外的假設(shè):(i)而已一個(gè)凝在內(nèi)膽底部的積累;(2)混合機(jī)有三個(gè)武器,因此三人聯(lián)系人是由每個(gè)將凝塊;和(iii)進(jìn)步幾乎消除后的凝塊線性法,這樣阻力扭矩?cái)z動(dòng)的凝塊了。 攝動(dòng)力矩的圖是圖9所示(淺灰色)以及穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩(混合周期的差異將前10分鐘)。 圖13。振蕩的扭矩作用于第三軸。 圖14。壓力表面點(diǎn)蝕的牙齒。 仿真和結(jié)果 該儀器必須是廉價(jià)的、靈活的和用戶友好的為了讓它通過(guò)公司。 描述的物理規(guī)律和關(guān)系,利用系統(tǒng)所得到模型結(jié)構(gòu)使用以下三個(gè)運(yùn)動(dòng)方程矩陣形式[5] 圖15。角齒輪的第一對(duì)速度穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和在攝動(dòng)條件下(黑色)。 圖16。第二兩角齒輪的速度穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和在攝動(dòng)條件下(黑色)。 { V }的角位移矢量三個(gè)齒輪;[Jrid][Crid][Krid]減少慣性矩陣齒輪,減少阻尼因子包括阻尼材料和潤(rùn)滑油,減少剛度矩陣,分別。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩向量{ M }的元素(與四極異步電動(dòng)機(jī))的政權(quán)值(103公里)和抗力矩(由于混凝土攪拌和武器應(yīng)用于齒輪機(jī)構(gòu))所示無(wú)花果。8和9電機(jī)扭矩的比例。 數(shù)學(xué)模型是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的方式,模擬的行為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和攝動(dòng)條件下混合機(jī)。圖10中概述的過(guò)程模擬。種種參數(shù)包括慣性、阻尼和剛度對(duì)齒輪減速器的混凝土攪拌機(jī)闡述了通過(guò)一個(gè)商業(yè)代碼(函數(shù) +模型)用于創(chuàng)建這個(gè)儀器模擬嗎混凝土攪拌機(jī)的動(dòng)態(tài)行為。 圖17。第三副角齒輪的速度穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和在攝動(dòng)條件下(黑色)。 圖18。表面的壓力讓第三副牙齒在穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和攝動(dòng)條件(黑色)。 圖11顯示了模擬方案:電機(jī)和抗力矩系統(tǒng)輸入。數(shù)值。 輸出:角位移的羽翼之下,他們的速度,在軸扭轉(zhuǎn)力矩,可彎曲的緊張,齒輪齒接觸力、負(fù)載軸承、撓曲扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、壓力作用于牙齒由于凹陷。 圖12顯示了扭矩荷載作用于第二軸,圖13顯示了扭轉(zhuǎn)的振蕩峰值這個(gè)徒三軸壓力、最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。圖14顯示的壓力表面點(diǎn)蝕牙齒。模擬表明,第三齒輪是比其他人更大的壓力之下因此,經(jīng)驗(yàn),證實(shí)了齒輪減速器的失敗幾乎總是引起的斷層在第三條。模擬也在混合攝動(dòng)條件和結(jié)果進(jìn)行比較在穩(wěn)態(tài)模擬混合條件。下圖所示的結(jié)果。圖15顯示第一對(duì)的角齒輪速度,圖16所示的角齒輪速度第二條圖17。第三副角齒輪的速度穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和在攝動(dòng)條件下(黑色)。圖18。表面的壓力讓第三副牙齒在穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和攝動(dòng)條件(黑色)。圖17顯示了去年兩角齒輪的速度。圖18中,使牙齒表面上的壓力第三可以看到。 瞬態(tài)振蕩發(fā)生在每個(gè)影響混凝土凝結(jié),當(dāng)配料了張力值或多或少的限制機(jī)械阻力值。 部分混合機(jī)的使用壽命在大多數(shù)壓力(也就是說(shuō)第三條的小齒輪)計(jì)算仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上利用線性累積損傷法則根據(jù)帕爾姆格倫 -礦工的假設(shè),假設(shè)一個(gè)周期振幅Sk消耗一小部分總額的1 / N的生活[7]。失敗是預(yù)測(cè)當(dāng)損傷D超過(guò)1 估計(jì)壽命約為4500 h的假設(shè)8 h轉(zhuǎn)變,穩(wěn)定狀態(tài)下的連續(xù)工作條件?；炷翑嚢铏C(jī)的使用壽命長(zhǎng)度得到的模擬相比實(shí)際記錄數(shù)據(jù),從客戶獲得的來(lái)源。比較證明該模型約束方法提供了重要支持傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。 在攝動(dòng)條件下使用仿真建模的形式,另一個(gè)分析有用的生活使用線性累積損傷預(yù)測(cè)法。攪拌機(jī)在這種情況下的評(píng)估使用壽命是20倍短。因此,清洗槽的不足導(dǎo)致齒輪減速器上的壓力增加,因此顯著危害攪拌機(jī)的使用壽命。 7.結(jié)論和未來(lái)的發(fā)展 創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的、靈活的和廉價(jià)的儀器和設(shè)置。它是一個(gè)有用的支持設(shè)計(jì)師因?yàn)樗煽康啬M齒輪減速器和混合器的行為在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的條件和條件下混合使用以不當(dāng)?shù)姆绞?水箱清洗不足)。取得的結(jié)果被認(rèn)為是詳盡的為齒輪減速操作條件單元,合成設(shè)置只有一個(gè)參數(shù),分析預(yù)測(cè)了使用壽命的礦工的總和?；炷翑嚢铏C(jī)的使用壽命長(zhǎng)度相比在模擬實(shí)際獲得的記錄數(shù)據(jù),從客戶獲得的來(lái)源。比較表明,提出的模型方法提供了重要支持傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。 模型基準(zhǔn)函數(shù)工具可以修改和適應(yīng)其他攪拌機(jī)或精確測(cè)量抗力矩使用光度計(jì)在任何工作條件。在成癮,使用壽命可以評(píng)估使用應(yīng)力矩陣和采用流體動(dòng)力模型模擬混凝土混合物的作用葉片。 引用 [1]的謝幕法拉利、混凝土攪拌方法和混凝土攪拌機(jī):藝術(shù),美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究》期刊上發(fā)表和技術(shù)106(2)(2001) [2]P.J.L.南德斯,c . McDuling表面接觸疲勞故障齒輪、工程失效分析4(2)(1997)。[3]c·詹姆斯·李,齒輪疲勞裂紋預(yù)測(cè)使用嵌入模型,齒輪動(dòng)力學(xué)模型和斷裂力學(xué),機(jī)械系統(tǒng)和信號(hào)處理19(2005)。 [4]J.A.柯林斯,失敗的材料在機(jī)械設(shè)計(jì)-分析、預(yù)測(cè)、預(yù)防、約翰威利& Sons,1993。 [5]美國(guó)通崔林亭汝茂,齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析的傳遞矩陣法,機(jī)械雜志上設(shè)計(jì)(2000)。 [6]J.M. Ottino混合運(yùn)動(dòng)學(xué):拉伸混亂和交通,劍橋大學(xué)出版社,1989年。[7]碩士礦工,疲勞累積損傷,應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)12(1945)A159-A164。 - 26 - 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目： 滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自化 學(xué) 號(hào)： 2010963113 姓 名： 姜旺 指導(dǎo)教師： 姜?jiǎng)購(gòu)?qiáng) 完成日期： 2014.05.30 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 論文（設(shè)計(jì)）題目： 滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)：2010963113 姓名：姜旺 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 姜?jiǎng)購(gòu)?qiáng) 系主任： 劉柏希 一、主要內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)滾筒式攪拌機(jī)行星齒輪減速器，選擇其電動(dòng)機(jī)，確定總傳動(dòng)比和齒數(shù)，畫(huà)出其裝備圖和零件圖 基本要求：電機(jī)的基本功率為1.1kw，總傳動(dòng)比40-50，輸出轉(zhuǎn)數(shù)20r/min，允許傳動(dòng)比偏差為0.1，要求每天工作16小時(shí)，要求行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題 重點(diǎn)研究滾筒式攪拌機(jī)減速器的選擇與使用情況，確定好行星齒輪的傳動(dòng)比，畫(huà)出行星齒輪減速器的總體裝備圖和零件圖。了解行星齒輪是怎么樣傳動(dòng)，理解出其工作原理，從而帶動(dòng)攪拌機(jī)的運(yùn)動(dòng)使其進(jìn)行攪拌作用，運(yùn)用于建筑工程，水利工程等工程機(jī)械。提高生產(chǎn)效率保障生產(chǎn)質(zhì)量。 三、進(jìn)度安排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 查閱資料、調(diào)研 1-2周 2 開(kāi)題報(bào)告、制訂設(shè)計(jì)方案 3-4周 3 實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)） 5-6周 4 分析、調(diào)試等 7-10周 5 寫(xiě)出初稿 11-12周 6 修改，寫(xiě)出第二稿 12-13周 7 寫(xiě)出正式稿 13周 8 答辯 14周 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1、成大先《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版第一卷）（M）化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4 2、成大先《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版第二卷）（M）化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4 3、成大先《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版第三卷）（M）化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4 4、成大先《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版第五卷）（M）化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4 5、孫恒，陳作模，葛文杰《機(jī)械原理》（M）高等教育出版社，2006.5 6濮良貴，紀(jì)明剛《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）（M）高等教育出版社，2006.5 7、吳宗澤，羅圣國(guó)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》（M）高等教育出版社，2006.5 8、周良得，朱泗芳《現(xiàn)代工程圖學(xué)》（M）湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000.9 9、哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室《理論力學(xué)（I）》（第7版）（M）高等.2009.7 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表 學(xué)號(hào) 2010963113 姓名 姜 旺 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 2.難度、份量是否適當(dāng)； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。 能力 1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力； 3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力； 4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。 論文 （設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。 綜 合 評(píng) 價(jià) 該生畢業(yè)設(shè)計(jì)，選題符合要求。難度、份量適當(dāng)，有綜合歸納文獻(xiàn)資料的能力及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，具備一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)結(jié)構(gòu)合理，文字通順。 評(píng)閱人： 2010年5月 日 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn) 學(xué)號(hào)： 2010963113姓名： 姜 旺 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 47 頁(yè) 圖 表 張 論文（設(shè)計(jì)）題目： 滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計(jì) 內(nèi)容提要： 系統(tǒng)研究行星齒輪傳動(dòng)和調(diào)試工作，通過(guò)行星齒輪減速器進(jìn)行傳動(dòng)運(yùn)輸攪拌，把電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)行星齒輪減速器傳動(dòng)給滾筒進(jìn)行攪拌。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(lái)，我國(guó)才開(kāi)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(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)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(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。[ 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 該生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，積極認(rèn)真，鉆研思考，按時(shí)按量，能較好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，有綜合運(yùn)用文獻(xiàn)及計(jì)算機(jī)的能力，設(shè)計(jì)任務(wù)完成的較好，設(shè)計(jì)及說(shuō)明書(shū)符合要求，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到提升。 同意其參加答辯，建議成績(jī)?cè)u(píng)定為 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ) 根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績(jī)?cè)u(píng)定為 答辯小組組長(zhǎng)： 年 月 日 答辯委員會(huì)意見(jiàn) 經(jīng)答辯委員會(huì)討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定為 答辯委員會(huì)主任： 年 月 日 目錄 第一章 引言………………………………………………………………………………………………...2 1. 項(xiàng)目研究的目的意義……………………………………………………………………………....2 2. 攪拌的任務(wù)………………………………………………………………………………………....3 第二章 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………………...4 1. 驅(qū)動(dòng)裝置工作條件………………………………………………………………………………....4 1.1 電動(dòng)機(jī)規(guī)格………………………………………………………………………………………4 1.2 總傳動(dòng)比及輸出轉(zhuǎn)速……………………………………………………………………………4 2. 設(shè)計(jì)方案的確定……………………………………………………………………………………5 3. 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………………………...….5 3.1 第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)……………………………………………………………………………5 3.2 第二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)………………………………………………………………………..…14 3.3 匯總……………………………………………………………………………………………..23 第三章 行星輪軸強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………………………………….24 1. 第一級(jí)行星輪軸的計(jì)算…………………………………………………………………………24 2. 第二級(jí)行星輪軸的計(jì)算……………………………………………………………………..…..24 第四章 輸出齒輪軸計(jì)算……………………………………………………………………………….…25 1. 輸出軸彎曲剛度計(jì)算…………………………………………………………………………..…25 2. 輸出軸扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算…………………………………………………………………………..…27 第五章 花鍵強(qiáng)度校核…………………………………………………………………………………….29 第六章 太陽(yáng)輪花鍵強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………………….31 1. 輸入端太陽(yáng)輪軸強(qiáng)度校核………………………………………………………………………31 2. 第二級(jí)太陽(yáng)輪花鍵軸強(qiáng)度校核…………………………………………………………………32 3. 輸出級(jí)花鍵強(qiáng)度校核……………………………………………………………………………33 第七章 軸承壽命分析…………………………………………………………………………………….36 1. 第一級(jí)軸承校核………………………………………………………………………………....36 2. 第二級(jí)軸承校核…………………………………………………………………………………37 3. 電動(dòng)機(jī)輸入處深溝球軸承校核……………………………………………………………...….38 4. 圓錐滾子軸承校核………………………………………………………………………………39 第八章 螺栓預(yù)緊力矩及強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………….…40 1. 第一級(jí)螺紋聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………………………...40 2. 第二級(jí)箱體聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………………………………41 第九章 潤(rùn)滑與密封…………………………………………………………………………………..…...42 1. 潤(rùn)滑油參數(shù)表……………………………………………………………………………………42 2. 潤(rùn)滑脂參數(shù)表……………………………………………………………………………………43 第十章 裝配尺寸鏈……………………………………………………………………………………….44 1. 總體尺寸鏈的計(jì)算………………………………………………………………………………44 第十一章 結(jié)論……………………………………………………………………………………...…45 滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計(jì) 摘要:本文完成對(duì)一個(gè)滾筒攪拌機(jī)兩級(jí)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。與國(guó)內(nèi)外已有的減速器相比，此減速器具有更大的傳動(dòng)比，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、外觀尺寸小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 論文首先介紹了課題的背景以及齒輪減速器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)然后比較各傳動(dòng)比結(jié)構(gòu)，從而確定了傳動(dòng)的基本類(lèi)型。論文主題部分是對(duì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)分配傳動(dòng)比確定齒輪減速器的大致結(jié)構(gòu)之后，對(duì)其進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。 關(guān)鍵詞：行星齒輪，變位，傳動(dòng)機(jī)構(gòu) Abstract This paper proposes a design configuration of the two-stage planetary reducer settling for some known parameters. Compared with other gear reducers in the word, it has a larger gear ratio. Furthermore, there are other more advantages, such as, compact configuration, small figure, light avoirdupois and so on. The content is as follow. Firstly, the paper introduces the context of the task and the extent on research of gear reducers. As well as its development trend. Secondly, the drive red type is decided by comparing all kinds of gear configuration. The significant part is about the calculation of the configuration design. After distributing gear ratios, the rough configuration will be getting. Then, the holistic configuration can be designed and back-checked. Lastly, the paper is summarized, and the needed improvement is indicated. Key words: planetary gear, modifying profile, driving mechanism 47 第一章 引言 1.項(xiàng)目研究的目的意義 近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及科學(xué)技術(shù)的迅速增長(zhǎng)，基本建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建設(shè)隊(duì)伍不斷增加，大城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)業(yè)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了混泥土生產(chǎn)量的迅速提高，機(jī)械設(shè)備在建設(shè)施工中的地位也日益顯著。加強(qiáng)施工隊(duì)伍的裝備，是改善施工條件，提高施工速度、工程質(zhì)量經(jīng)濟(jì)效益的保障。 混凝土生產(chǎn)是改變傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)分散攪拌混凝土的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的一項(xiàng)重要改革?；炷恋纳唐坊a(chǎn)因其生產(chǎn)的高度專業(yè)化和集中化等特點(diǎn)大大提高了混凝土工程質(zhì)量，節(jié)約原材料，加快，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也因其節(jié)省施工用地，改善勞動(dòng)條件，減少環(huán)境污染而使人類(lèi)受益。 由于混凝土機(jī)械的工作對(duì)象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作環(huán)境惡劣。因此現(xiàn)代混凝土施工機(jī)械已經(jīng)在向高技術(shù)、高效能、多品種、自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展，以改善工作條件及提高生產(chǎn)率。 攪拌是混凝土生產(chǎn)工藝過(guò)程中極重要的一道工序，所以應(yīng)盡可能的是處在攪拌過(guò)程中的拌合料各組分的運(yùn)動(dòng)軌跡在相對(duì)集中區(qū)域內(nèi)互相交錯(cuò)穿插，在整個(gè)拌合料體積中最大限度的生產(chǎn)相互摩擦，并盡可能提高各組分體積參與運(yùn)動(dòng)的次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡的交叉頻率，為混凝土的拌合實(shí)現(xiàn)宏觀和微觀勻質(zhì)性創(chuàng)造最有利的條件，因此混凝土施工因向機(jī)械化和自動(dòng)化方向發(fā)展。 混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)，是為了滿足市場(chǎng)需求，完善產(chǎn)品新的系列，適應(yīng)建筑施工和實(shí)驗(yàn)室工作的要求。它是在封閉的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的攪拌和輸送，攪拌及輸送效果良好，對(duì)環(huán)境污染少能夠改善施工現(xiàn)場(chǎng)施工條件，保障工人身心健康，降低工人施工強(qiáng)度，提高施工效率，減少施工中對(duì)環(huán)境的破壞。 滾筒式攪拌機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，噪聲低，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，并且適合在各種惡劣環(huán)境下工作，所以目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于社會(huì)的個(gè)股領(lǐng)域和部門(mén)。滾筒式攪拌機(jī)又集電動(dòng)機(jī)、減速器和軸承于一體的高效先進(jìn)的新型輸送動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它的工作原理是把電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)減速器傳遞到滾筒。滾筒攪拌機(jī)減速器設(shè)計(jì)的是否合理直接影響到生產(chǎn)率、傳輸效果等重要指標(biāo)。所以我將對(duì)其減速器進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，這也是我設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。 2.攪拌的任務(wù) 一般認(rèn)為混凝土攪拌的任務(wù)： 1.組分均勻分布，達(dá)到宏觀及微觀上的勻質(zhì)； 2.破壞水泥粒子團(tuán)聚現(xiàn)象，使其各顆粒表面被水浸潤(rùn)，促使彌散現(xiàn)象的發(fā)展； 3.破壞水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹成，促進(jìn)水泥顆粒與其他物料顆粒的結(jié)合，形成理想的水化生成物； 4.由于物料表面常覆蓋上一薄層灰塵及粘土，有礙界面結(jié)合層的形成，故應(yīng)使物料顆粒間多次碰撞和互相摩擦，以減少灰塵薄膜的影響； 5.提高混合料個(gè)單元體參與運(yùn)動(dòng)的次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡的交叉頻率，以加速達(dá)到勻質(zhì)化。 第二章 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1．驅(qū)動(dòng)裝置工況條件 1．1．電動(dòng)機(jī)規(guī)格 驅(qū)動(dòng)裝置采用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，具體規(guī)格見(jiàn)下表： 表2-1　Y90L-6電機(jī)規(guī)格參數(shù)表 型號(hào) 額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（Nm） 最大轉(zhuǎn)矩 額定功率/kw 電源電壓 滿載轉(zhuǎn)速 阻尼系數(shù) Y90L-6 2.0 2.2 1.1 380 910r/min N/A 圖2-1 Y90L-6三相異步電機(jī)外形尺寸圖 安裝尺寸及外形尺寸見(jiàn)下表： 表2-2 Y90L-6電機(jī)安裝尺寸表 類(lèi)型 A L D(j6) Y90L-6 140 335 24 1．2．總傳動(dòng)比及輸出轉(zhuǎn)速 已知齒輪總傳動(dòng)比I=910/20=45.5，輸出轉(zhuǎn)速n=20r/min。 2． 設(shè)計(jì)方案確定 已知傳動(dòng)比為45.5，輸出轉(zhuǎn)速為20r/min，負(fù)載當(dāng)量值為368.732Nm，由于負(fù)載當(dāng)量值和傳動(dòng)比都不是很大，因此可以采用兩級(jí)級(jí)行星齒輪傳動(dòng)。 3． 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)上多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)各級(jí)傳動(dòng)之間等強(qiáng)度且尺寸最小的傳動(dòng)比分配原則，高速級(jí)傳動(dòng)比可以取大些，低速級(jí)傳動(dòng)比可以取小些。 初定各級(jí)傳動(dòng)比: i1=7.6 i2=6.0 3．1．第Ⅰ級(jí)行星齒輪傳動(dòng) 1） 配齒計(jì)算 查[1]表17．2—1選擇行星輪數(shù)目，取n w=3，設(shè)輸入轉(zhuǎn)速為960r/min。確定各輪齒齒數(shù)，選=13，=34，=83。因此實(shí)際傳動(dòng)比，按接觸強(qiáng)度初算a-c傳動(dòng)的中心距和模數(shù)： 輸入轉(zhuǎn)矩 Nm 設(shè)載荷不均勻系數(shù)Kc=1.15； 在一對(duì)a-c傳動(dòng)中，太陽(yáng)輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩Nm 按[1]表17. 2-31查得接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù)K=2.5 齒數(shù)比u 太陽(yáng)輪的材料采用12CrNi3，行星輪的材料用20CrMnTi，齒面硬度56～60HRC，查[1]圖16. 2-18選取=1358MPa，內(nèi)齒輪材料選用42CrMo，=1282MPa，硬度為973HV。 取齒寬系數(shù) 則中心距a mm 模數(shù)mm 取模數(shù)m=2 未變位時(shí)中心距 mm 由于太陽(yáng)輪齒數(shù)小于17，為了避免發(fā)生根切，將中心距調(diào)整為49mm，再計(jì)算其變位系數(shù)。 2） 齒輪變位計(jì)算 a) 確定行星輪齒數(shù) 對(duì)于a-c傳動(dòng)，采用角變位；對(duì)于c-b傳動(dòng)，采用高變位。 由于已經(jīng)確定中心距為49mm，根據(jù)[4]齒輪手冊(cè)上冊(cè)表2.2-9計(jì)算有如下表（見(jiàn)下頁(yè)）： 表3-1 第一級(jí)行星傳動(dòng)齒輪計(jì)算結(jié)果匯總 序號(hào) 名稱 代號(hào) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 2mm 2 分度圓壓力角 取標(biāo)準(zhǔn)值 3 齒頂高系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 4 徑向間隙系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 5 分度圓柱螺旋角 6 分度圓直徑 ， 7 未變位時(shí)中心距 8 實(shí)際中心距 取兩個(gè)之間最大的 9 中心距變動(dòng)系數(shù) 10 嚙合角 由于c-b傳動(dòng)中心距未變，故嚙合角為20度 a-c： c-b：傳動(dòng)嚙合角為20度 11 總變位系數(shù) 由于c-b傳動(dòng)采用高變位，所以=0 c-b：=0 12 變位系數(shù)的分配 根據(jù)傳動(dòng)的具體要求，按[4]齒輪手冊(cè)圖2.2-9分配得及。依關(guān)系=0，得到 根據(jù)齒數(shù)比，按齒輪手冊(cè)圖2.2-9分配得=0.566，=1.141-0.566=0.575， 13 齒頂高變動(dòng)系數(shù) a-c： b-c： 14 齒根圓直徑 15 齒頂圓直徑 16 齒頂高 17 齒根高 3）校核齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 ① 校核a-c傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度 由于太陽(yáng)輪和行星輪傳動(dòng)相當(dāng)于定軸線齒輪傳動(dòng)，故可以用定軸線齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)校核a-c傳動(dòng)的強(qiáng)度。vH是相對(duì)于行星架的圓周速度 m/s 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： （3-1） 式中——計(jì)算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按[1]圖16.2-15選取=2.42 ——材料彈性系數(shù)，按[1]表16.2-43選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-16選取=0.947 ——分度圓上的圓周力，N ——齒數(shù)比， ——齒寬， 取=20mm ——使用系數(shù)，按[1]表16.2-36選取=1.3 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，按[1]式(16.2-12)得=1.073 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.348 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.027 將以上各數(shù)值代入（3-1）式得 許用接觸應(yīng)力 （3-2） ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按[1]圖16.2-17，取=1358MPa ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，按[1]圖16.2-18，取=1.042 ——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，按[1]圖16.2-19，取=0.95 ——工作硬化系數(shù)，按[1]圖16.2-21，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-22，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46，取=1.250 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-3） 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 ② 校核a-c傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算公式 （3-4） ——計(jì)算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.215 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.027 ——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=3.90 ——搞彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.87 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 許用彎曲應(yīng)力 （3-5） ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，見(jiàn)[1]圖16.2-26，取=1050MPa ——相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95 ——相對(duì)表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計(jì)算得=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6 將各數(shù)值代入（3-5）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-6） 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 ③ 校核c-b傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度 由于內(nèi)齒輪和行星輪傳動(dòng)屬于周轉(zhuǎn)輪系，但當(dāng)把行星輪固定就可以轉(zhuǎn)化為定轉(zhuǎn)輪系，故同樣也可以用定軸線齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)校核b-c傳動(dòng)的強(qiáng)度。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： （3-1） 式中——計(jì)算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按[1]圖16.2-15選取=2.5 ——材料彈性系數(shù)，按[1]表16.2-43選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-16選取=0.843 ——分度圓上的圓周力，N ——齒數(shù)比， ——齒寬，取=25mm ——使用系數(shù)，按[1]表16.2-36選取=1.3 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，按[1]式(16.2-12)得=1.103 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.141 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.189 將以上各數(shù)值代入（3-1）公式得 許用接觸應(yīng)力 （3-2） ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按[1]圖16.2-17，取=1282MPa ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，按[1]圖16.2-18，取=1.042 ——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，按[1]圖16.2-19，取=0.95 ——工作硬化系數(shù)，按[1]圖16.2-21，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-22，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46，取=1.250 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-3） 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 ④ 校核b-c傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算公式 （3-4） ——計(jì)算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.215 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.1 ——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=4.12 ——搞彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.708 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 許用彎曲應(yīng)力 （3-5） ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，按[1]圖16.2-26，取=850MPa ——相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95 ——相對(duì)表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計(jì)算得=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-6） 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 3．2．第Ⅱ級(jí)行星齒輪傳動(dòng) 1） 配齒計(jì)算 查[1]表17.2-1選擇行星輪數(shù)目，取n w=3，設(shè)輸入轉(zhuǎn)速為119.74r/min。確定各輪齒齒數(shù)，選=16，=40，=98。因此實(shí)際傳動(dòng)比， 2） 按接觸強(qiáng)度初算a-c傳動(dòng)的中心矩和模數(shù) 輸入轉(zhuǎn)矩 Nm 設(shè)載荷不均勻系數(shù)=1.1； 在一對(duì)a-c傳動(dòng)中，太陽(yáng)輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩Nm 按[1]表17.2-31查得接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù)K=2.2 齒數(shù)比u 太陽(yáng)輪的材料采用12CrNi3，行星輪的材料用20CrMnTi，均采用滲碳淬火，齒面硬度56～60HRC，查[1]圖16.2-18選取=1358MPa，內(nèi)齒輪材料選用42CrMo，=1282MPa，硬度為973HV。 取齒寬系數(shù) 則中心距a mm 模數(shù)mm 取模數(shù)m=2.0 未變位時(shí)中心距 mm 為了保證加工齒輪時(shí)不發(fā)生根切以及同心條件，將中心距調(diào)整為58，采用外嚙合角變位，內(nèi)嚙合高變位，具體計(jì)算如下表： 表3-2 第二級(jí)行星傳動(dòng)齒輪計(jì)算結(jié)果匯總 序號(hào) 名稱 代號(hào) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 2mm 2 分度圓壓力角 取標(biāo)準(zhǔn)值 3 齒頂高系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 4 徑向間隙系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 5 分度圓柱螺旋角 6 分度圓直徑 ， 7 未變位時(shí)中心距 8 實(shí)際中心距 取兩個(gè)之間最大的 9 中心距變動(dòng)系數(shù) 10 嚙合角 由于c-b傳動(dòng)中心距未變，故嚙合角為20度 a-c： c-b：傳動(dòng)嚙合角為20度 11 總變位系數(shù) 由于c-b傳動(dòng)采用高變位，所以=0 c-b：=0 12 變位系數(shù)的分配 根據(jù)傳動(dòng)的具體要求，按[4]齒輪手冊(cè)圖2.2-9分配得及。依關(guān)系=0，得到 根據(jù)齒數(shù)比，按[4]齒輪手冊(cè)圖2.2-9分配得=0.563，=1.121-0.566=0.558，0.558 13 齒頂高變動(dòng)系數(shù) a-c： b-c： 14 齒根圓直徑 15 齒頂圓直徑 16 齒頂高 17 齒根高 3）校核齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 ① 校核a-c傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度 由于太陽(yáng)輪和行星輪傳動(dòng)相當(dāng)于定軸線齒輪傳動(dòng)，故可以用定軸線齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)校核a-c傳動(dòng)的強(qiáng)度。vH是相對(duì)于行星架的圓周速度 m/s 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： 式中——計(jì)算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按[1]圖16.2-15選取=2.5 ——材料彈性系數(shù)，按[1]表16.2-43選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-16選取=0.923 ——分度圓上的圓周力，N ——齒數(shù)比， ——齒寬， 取=30mm ——使用系數(shù)，按[1]表16.2-36選取=1.3 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，按[1]式(16.2-12)得=1.011 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.257 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.010 將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式得 MPa 許用接觸應(yīng)力 ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按[1]圖16.2-17，取=1358MPa ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，按[1]圖16.2-18，取=1.042 ——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，按[1]圖16.2-19，取=0.95 ——工作硬化系數(shù)，按[1]圖16.2-21，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-22，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46，取=1.250 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度 安全系數(shù) 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 ② 核a-c傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算公式 ——計(jì)算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.214 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.1 ——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=3.386 ——搞彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.829 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 許用彎曲應(yīng)力 ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，見(jiàn)[1]圖16.2-26，取=1050MPa ——相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95 ——相對(duì)表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計(jì)算得=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6 將各數(shù)值代入（3-5）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 ③ 校核c-b傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度 由于內(nèi)齒輪和行星輪傳動(dòng)屬于周轉(zhuǎn)輪系，但當(dāng)把行星輪固定就可以轉(zhuǎn)化為定轉(zhuǎn)輪系，故同樣也可以用定軸線齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)校核b-c傳動(dòng)的強(qiáng)度。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： 式中——計(jì)算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按[1]圖16.2-15選取=2.5 ——材料彈性系數(shù)，按[1]表16.2-43選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-16選取=0.815 ——分度圓上的圓周力， N ——齒數(shù)比， ——齒寬，取=35mm ——使用系數(shù)，按[1]表16.2-36選取=1.3 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，按[1]式(16.2-12)得=1.026 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.143 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.041 將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式得 MPa 許用接觸應(yīng)力 ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按[1]圖16.2-17，取=1282MPa ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，按[1]圖16.2-18，取=1.042 ——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，按[1]圖16.2-19，取=0.95 ——工作硬化系數(shù)，按[1]圖16.2-21，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-22，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46，取=1.250 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度 安全系數(shù) 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 ④ 校核b-c傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算公式 ——計(jì)算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，按表[1]16.2-41選取=1.174 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1. 01 ——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=3.92 ——搞彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.898 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 許用彎曲應(yīng)力 ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，按[1]圖16.2-26，取=850MPa ——相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95 ——相對(duì)表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計(jì)算得=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6 將各數(shù)值代入（3-5）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 3．3．匯總 具體參數(shù)及校核結(jié)果： 表3-7 各級(jí)行星傳動(dòng)齒輪計(jì)算結(jié)果匯總 齒數(shù) 齒寬系數(shù) 模數(shù) m 傳動(dòng)比 中心距（mm） 行星輪個(gè)數(shù) 校核結(jié)果 第Ⅰ級(jí)傳動(dòng) =13 0.4 2 i1=7.6 滿足齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 =83 =34 第Ⅱ級(jí)傳動(dòng) =16 0.5 2 i2=6.0 滿足齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 =98 =40 =51 =19 第三章 行星輪軸強(qiáng)度計(jì)算 1. 第一級(jí)行星輪軸計(jì)算 由于行星輪軸只受到剪切作用，故可以按銷(xiāo)軸的剪切強(qiáng)度進(jìn)行校核。已知行星輪軸的材料為20Cr2Ni4A，所受的橫向力F=79.64N，d=15mm，則行星輪軸所受的剪切應(yīng)力為 MPa 根據(jù)[3]查得行星輪軸的許用剪切應(yīng)力MPa 故此行星輪軸強(qiáng)度滿足。 2. 第二級(jí)行星輪軸計(jì)算 由于行星輪軸只受到剪切作用，故可以按銷(xiāo)軸的剪切強(qiáng)度進(jìn)行校核。已知行星輪軸的材料為20Cr2Ni4A，所受的橫向力F=457.08N，d=20mm，則行星輪軸所受的剪切應(yīng)力為 MPa 根據(jù)[3]查得行星輪軸的許用剪切應(yīng)力MPa 故此行星輪軸強(qiáng)度滿足。 第四章 輸出齒輪軸計(jì)算 1. 輸出軸的彎曲剛度計(jì)算 由圖可知，輸出軸的各段直徑相差比較小，因此可以采用當(dāng)量直徑法作為近似計(jì)算法使用。 將階梯軸轉(zhuǎn)化為直徑為的等直徑軸 （5-1） 式中：——階梯軸第段的直徑（mm）； ——階梯軸第段的長(zhǎng)度（mm）； 在此設(shè)計(jì)中，我們將輸出軸分為四段，分別為=52mm，=143mm，=72mm，=132mm。各段的軸徑分別為=70mm，=80mm，=112mm，=224mm。故代入以上數(shù)據(jù)計(jì)算得: 按當(dāng)量直徑，然后依據(jù)材料力學(xué)的計(jì)算方法計(jì)算撓度和偏轉(zhuǎn)角，過(guò)程如下： 軸的結(jié)構(gòu)圖，受力簡(jiǎn)化圖，有關(guān)尺寸以及彎矩圖如下所示： 圖4-1 輸出軸的結(jié)構(gòu)圖 圖4-2 輸出軸的受力簡(jiǎn)化圖 設(shè)為小齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的徑向力，計(jì)算公式如下： 由于漸開(kāi)線花鍵傳動(dòng)不產(chǎn)生徑向力，而且圓柱直齒輪傳動(dòng)和漸開(kāi)線花鍵均不產(chǎn)生軸向力，故輸出軸在軸向上只受重力作用，而重力作用方法沿軸線，故不產(chǎn)生彎曲變形。 利用材料力學(xué)中彎曲變形的公式求得圓錐滾子軸承處和小齒輪的撓度和轉(zhuǎn)角分別為： （5-2） （5-3） （5-4） 式中：，分別表示圓錐滾子軸承處的轉(zhuǎn)角，表示小齒輪處的轉(zhuǎn)角，表示小齒輪處的撓度。表示小齒輪處作用的徑向力，即。查得，，，，代入以上數(shù)據(jù)，得： 查資料得，對(duì)于剛度要求高的軸，應(yīng)符合以下要求： （5-5） 式中：為兩支撐間的跨度，即=145mm，顯然，。 而對(duì)于轉(zhuǎn)角有以下要求： 圓錐滾子軸承處：； 安裝齒輪處： 顯然，從上述計(jì)算知，圓錐滾子軸承處以及小齒輪處的轉(zhuǎn)角均符合要求，因此，綜合以上我們得出結(jié)論，輸出軸的彎曲剛度符合條件，安全。 2. 輸出軸的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 根據(jù)軸的類(lèi)型為實(shí)心圓軸，計(jì)算公式為： （5-6） 式中：——每米長(zhǎng)軸的扭轉(zhuǎn)角； ——軸材料的切變模量，對(duì)于鋼； ——軸傳遞的轉(zhuǎn)矩； ——受轉(zhuǎn)矩作用的軸長(zhǎng)； ——軸的直徑； ——每米長(zhǎng)軸的許用扭轉(zhuǎn)角，取=。 由前可知，階梯軸的各段所傳遞的轉(zhuǎn)矩相等，均以當(dāng)量載荷計(jì)算，即： 代入上述數(shù)據(jù)，計(jì)算得： 顯然，，故輸出軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合條件，安全。 第五章 花鍵強(qiáng)度校核 花鍵類(lèi)型：圓柱直齒漸開(kāi)線花鍵，標(biāo)準(zhǔn)壓力角。 主要優(yōu)點(diǎn)：受載時(shí)齒上有徑向力，能起自動(dòng)定心作用，強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，加工容易。 花鍵的擠壓強(qiáng)度較核： （6-1） 式中：——轉(zhuǎn)矩，; ——各齒載荷不均勻系數(shù)，取=0.75； ——齒數(shù)； ——齒的工作長(zhǎng)度，mm; ——平均直徑 D——分度圓直徑； h——齒的工作高度，mm，h=m； ——許用壓強(qiáng)，Mpa，查表取=120 Mpa。 設(shè)計(jì)花鍵時(shí)按最大輸出轉(zhuǎn)矩為2188Nm設(shè)計(jì)： 各級(jí)傳動(dòng)比分別為：=7.385，=7.125，=4.923. 輸入軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩：，各級(jí)輸出軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩為：=60.3Nm，=429.6Nm，=2188Nm. 表5-1 花鍵強(qiáng)度較核結(jié)果 m z D 擠壓強(qiáng)度p 最小長(zhǎng)度L 實(shí)際長(zhǎng)度L 是否滿足強(qiáng)度 花鍵1 1.5 16 24 19.9 2.3 14 是 花鍵2 2 21 42 21.6 5.4 30 是 花鍵3 2.5 27 67.5 32.1 10.6 40 是 各漸開(kāi)線花鍵副參數(shù)表如下： 表5-2 第一級(jí)輸出端花鍵副 內(nèi)花鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 代號(hào) 數(shù)值 齒數(shù) 16 模數(shù) m 1.5 壓力角 公差等級(jí)與配合類(lèi)別 6H 6H GB/T3478.1-1995 標(biāo)記 表5-3 第一級(jí)輸出端花鍵副 外花鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 代號(hào) 數(shù)值 齒數(shù) 16 模數(shù) m 1.5 壓力角 公差等級(jí)與配合類(lèi)別 6h 6h GB/T3478.1-1995 標(biāo)記 表5-4 第二級(jí)輸出端花鍵副 內(nèi)花鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 代號(hào) 數(shù)值 齒數(shù) 21 模數(shù) m 2 壓力角 公差等級(jí)與配合類(lèi)別 6H 6H GB/T3478.1-1995 標(biāo)記 表5-5 第二級(jí)輸出端花鍵副 外花鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 代號(hào) 數(shù)值 齒數(shù) 21 模數(shù) m 2 壓力角 公差等級(jí)與配合類(lèi)別 6h 6h GB/T3478.1-1995 標(biāo)記 第六章 太陽(yáng)輪花鍵軸強(qiáng)度計(jì)算 1. 輸入端太陽(yáng)輪軸強(qiáng)度校核 1) 已知設(shè)定輸入功率P=1.95KW，n2=2295r/min，太陽(yáng)輪軸的材料為42CrMo，調(diào)質(zhì)處理，由[3]表3-2-42查得：MPa，MPa，MPa，MPa。 2) 初算太陽(yáng)輪-花鍵軸的最小直徑 取A=104（按[2]表6-1-19選取，因只受扭矩作用，載荷較平衡）.軸的危險(xiǎn)截面的最小直徑 mm，取=22mm 3) 精確校核太陽(yáng)輪-花鍵軸的強(qiáng)度 由于此太陽(yáng)輪-花鍵軸只承受扭轉(zhuǎn)作用，故可以按只考慮扭轉(zhuǎn)作用的強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)校核?？紤]到此軸會(huì)發(fā)生正反轉(zhuǎn)，因此應(yīng)按交變應(yīng)力作用下的計(jì)算公式來(lái)校核。此時(shí)，危險(xiǎn)截面的抗扭截面系數(shù)為 m3 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 MPa 最小扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 MPa r=-1 此時(shí)安全系數(shù)S 式中——對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限，取=352MPa ——扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)，按[2]表6-1-32取=1.75 ——表面質(zhì)量系數(shù)，按[2]表6-1-36取=0.90 ——扭轉(zhuǎn)時(shí)的尺寸影響系數(shù)，按[2]表6-1-34取=0.89 ——扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅，取=3.91MPa ——材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的平均應(yīng)力折算系數(shù)，按[2]表6-1-33取=0.21 ——平均應(yīng)力，取=0 代入各數(shù)值得 按[2]表6-1-26許用安全系數(shù)Sp=1.3，S>Sp，故安全。