本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：TC6012 塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)系 （部）： 機(jī)電信息系 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 年 06 月iTC6012 起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要塔式起重機(jī)在現(xiàn)代建筑中起著越來(lái)越重要的作用。作為塔式起重機(jī)的重要部分——回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)塔機(jī)的性能起著至關(guān)重要的作用。所以對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能的合理化設(shè)計(jì)，有利于其長(zhǎng)周期工作?，F(xiàn)把塔機(jī)的最大工作幅度從 55m 增加到 60m,使得塔機(jī)的結(jié)構(gòu)變化小，便于通用，便于加工，便于運(yùn)輸。塔式起重機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)中起著越來(lái)越重要的作用，普遍使用在核電站建設(shè)，水電站建設(shè)，港口碼頭貨物的起裝，發(fā)揮著重要的作用。隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技發(fā)展人類的居住空間越來(lái)越小，人們的房子越建越高，塔機(jī)在高層建筑建筑施工中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，作為塔式起重機(jī)的重要部分——回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)塔機(jī)的性能起著至關(guān)重要的作用。把塔機(jī)的最大工作幅度從 55m，增加到 60m,使得塔機(jī)的結(jié)構(gòu)變化小，便于通用，便于加工，便于運(yùn)輸。尤其是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)塔機(jī)的性能的合理化設(shè)計(jì)，有利于其長(zhǎng)周期工作。通過(guò)對(duì)塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的風(fēng)載計(jì)算，慣性載荷計(jì)算，最后轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)載荷，擬定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案，最后，經(jīng)過(guò)比較得到合理的傳動(dòng)方案。通過(guò)設(shè)計(jì)和計(jì)算得到了合理的傳動(dòng)方案，使得回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)滿足塔機(jī)的長(zhǎng)期使用，并且使塔機(jī)的上半部分相對(duì)塔身坐 360°的自由旋轉(zhuǎn)，以便完成各種起重作業(yè)要求。在設(shè)計(jì)中使用到了液力耦合器，并根據(jù)要求設(shè)計(jì)了行星齒輪減速器，最后設(shè)計(jì)了合理的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；行星齒輪減速器 iiTC6012 Rotary Tower Crane DesignAbstractTower crane is playing an increasingly important role in modern architecture. As a vital component of the tower crane—slewing mechanism, which is quite essential to the rationalization of the tower crane. The design of slewing mechanism is good to its long-period of work. The increase of the maximum working range of the tower crane from 55m to 60m, enables its structure to change less, which is easy to ventilate, process and transport.Tower crane in modern society are playing an increasingly important role in widespread use in nuclear power plant construction, construction of hydropower stations, port cargo loaded from playing an important role. Along with social progress, scientific and technological development of human living space smaller and smaller, the more people build houses higher, tower crane in high-rise building construction in the building playing an increasingly important role as an important part of the tower crane - - slewing mechanism, the performance of the tower plays a vital role. Particularly slewing tower crane performance on the rationalization of design, beneficial to its long cycle of work.By calculating the wind load and inertial load of the tower crane's slewing mechanism and last rotary load which are turned into, transmission schemes are worked out, and then the reasonable transmission plan are obtained after comparison at the end.Reasonable transmission schemes that are gotten from calculation makes slewing mechanism meet the tower crane's demand to be applied for long and makes the upper-half part of the tower crane rotate 360° freely relative to its body in order to finish various demands of the lifting operation. In the meantime, use hydraulic coupler and design the planetary gear reducer reasonable rotation schemes are designed.Key Words: tower crane;slewing mechanism;hydrauliv coupleriii目 錄主要符號(hào)表1 緒 論 11.1 前言 11.2 塔式起重機(jī)在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 11.3 課題的研究意義 21.4 課題的研究?jī)?nèi)容 31.5 方案設(shè)計(jì)和比較 32 回轉(zhuǎn)支撐裝置的受力計(jì)算 62.1 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐的受力計(jì)算 62.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的計(jì)算 72.2.1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 72.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率的計(jì)算 102.3 液力耦合器的選用： 112.3.1 選用條件和原則 112.3.2 選用方法 112.4 制動(dòng)器 113 行星減速器設(shè)計(jì) 133.1 已知條件 133.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 133.2.1 選取行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 133.2.2 配齒計(jì)算 143.3 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 143.3.1 嚙合參數(shù)計(jì)算 153.3.2 確定各齒輪的變位系數(shù)× 163.4 幾何尺寸計(jì)算 173.5 裝配條件的驗(yàn)算 193.6 傳動(dòng)效率的計(jì)算 203.7 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 213.8 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算 224 校核計(jì)算 274.1 傳動(dòng)比校核計(jì)算 274.2 開式齒輪副強(qiáng)度校核 27iv4.3 制動(dòng)器校核 304.4 塔式起重機(jī)主要機(jī)構(gòu)校核計(jì)算結(jié)論 315 結(jié) 論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 35畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 36畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 37v主 要 符 號(hào) 表V 垂直力 H 水平力M 力矩 T 回轉(zhuǎn)阻力矩n 塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)速度 Tm 摩擦阻力矩Te 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等效靜阻力矩 Tpe 等效坡度阻力矩 Twe 等效風(fēng)阻力矩z 齒輪齒數(shù)m 模數(shù) i 傳動(dòng)比a 中心距 b 齒寬 d 分度圓直徑η 傳動(dòng)效率1 緒論 11 緒 論1.1 前言塔式起重機(jī)是建筑機(jī)械的重要設(shè)備。塔式起重機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)中起著越來(lái)越重要的作用，普遍使用在核電站建設(shè)，水電站建設(shè)，港口碼頭貨物的起裝，發(fā)揮著重要的作用。隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技發(fā)展人類的居住空間越來(lái)越小，人們的房子越建越高，塔機(jī)在高層建筑建筑施工中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，作為塔式起重機(jī)的重要部分——回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)塔機(jī)的性能起著至關(guān)重要的作用。把塔機(jī)的最大工作幅度從55m，增加到 60m,使得塔機(jī)的結(jié)構(gòu)變化小，便于通用，便于加工，便于運(yùn)輸。尤其是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)塔機(jī)的性能的合理化設(shè)計(jì)，有利于其長(zhǎng)周期工作。1.2 塔式起重機(jī)在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況塔式起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱塔機(jī)）是建筑施工必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，是施工企業(yè)裝備水平的標(biāo)志性重要裝備之一。塔機(jī)具有工作效率高、適用范圍廣、回轉(zhuǎn)半徑大、起升高度高、操作方便等特點(diǎn)。除用于工業(yè)與民用建筑外，在電站施工、水利建設(shè)、造船等部門也常有應(yīng)用 [12]。塔機(jī)在中國(guó)的發(fā)展：塔機(jī)產(chǎn)生的淵源可追溯到古老的年代。相傳在商代為了農(nóng)田灌溉的需要，出現(xiàn)了提取井水的工具—桔槔。這種原始的汲水工具利用了杠桿原理，由杠桿、對(duì)重與取物裝置所組成。后來(lái)為了在更深的井底汲水，我們的祖先約在 1000 多年前發(fā)明了轆轤，即現(xiàn)代絞車的雛形，它是由支架、卷筒、曲柄和繩索組成。15 世紀(jì)以后，起重裝置不僅運(yùn)用于農(nóng)副業(yè)，而且運(yùn)用于建筑業(yè)和大型水利工程中，出現(xiàn)了木制的能變幅旋轉(zhuǎn)的起重機(jī)。我國(guó)塔機(jī) 20 世紀(jì) 50 年代初開始起步，主要以仿制為主。1954 年由前民主德國(guó)引進(jìn)的樣機(jī)為藍(lán)本生產(chǎn)了第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)塔機(jī)。60 年代，北京市建研所、北京市建筑機(jī)械修造廠和北京市一建機(jī)械隊(duì)聯(lián)合研制的紅旗Ⅱ型軌道式下回轉(zhuǎn)折疊式動(dòng)臂塔機(jī)，經(jīng)過(guò)建筑施工考驗(yàn)于 1961 年通過(guò)國(guó)家級(jí)技術(shù)鑒定，并于 1963 年將其改進(jìn)。70 年代，我國(guó)獨(dú)立自主開發(fā)首臺(tái)上回轉(zhuǎn)小車變幅水平臂、液壓頂升的自升式三用（軌道式、固定式、附著式）塔機(jī) QT4-10，1973 年試制了 6 臺(tái)，并投入施工。1984 年，為加快我國(guó)塔機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，由三個(gè)主機(jī)廠和一個(gè)專業(yè)研究所聯(lián)合引進(jìn)法國(guó) Potain 公司H3/36B、F0/23B 、360B 大、中、小三個(gè)機(jī)種的塔機(jī)制造技術(shù)，通過(guò)消化、吸收、國(guó)產(chǎn)化，我國(guó)自行研制了 QTZ80 和 QTZ120 二種機(jī)型，其技術(shù)性能達(dá)到國(guó)外八十年代同類產(chǎn)品的水平 [6]。290 年代后，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)塔機(jī)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，眾多城市大型建筑、水利、電力及橋梁等工程不斷增加。國(guó)內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的塔機(jī)產(chǎn)品技術(shù)性能均顯著提高，起升機(jī)構(gòu)采用三速電機(jī)驅(qū)動(dòng)、渦流制動(dòng)、電動(dòng)換擋減速箱，變幅回轉(zhuǎn)采用雙速電機(jī)液力聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，或采用變頻調(diào)速，有多種速度，工作平穩(wěn)、生產(chǎn)效率高 90 年代后，國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)對(duì)塔機(jī)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，眾多城市大型建筑、水利、電力及橋梁等工程不斷增加。國(guó)內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的塔機(jī)產(chǎn)品技術(shù)性能均顯著提高，起升機(jī)構(gòu)采用三速電機(jī)驅(qū)動(dòng)、渦流制動(dòng)、電動(dòng)換擋減速箱，變幅回轉(zhuǎn)采用雙速電機(jī)液力聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，或采用變頻調(diào)速，有多種速度，工作平穩(wěn)、生產(chǎn)效率高綜觀 50 年發(fā)展史，我國(guó)塔機(jī)行業(yè)從無(wú)到有，從小到大，逐步形成了較為完整的體系，我國(guó)增幅最快的新興行業(yè)之一，特別是改革開放以來(lái)，塔機(jī)行業(yè)在設(shè)計(jì)、制造、管理和市場(chǎng)開拓等方面已形成一套較為健全的機(jī)制 [18]。塔機(jī)在外國(guó)的發(fā)展： 塔式起重機(jī)（簡(jiǎn)稱塔機(jī)）是現(xiàn)代工業(yè)和民用建筑的主要施工機(jī)械之一。它最早起源于歐洲。據(jù)有關(guān)資料記載，有關(guān)建筑用塔機(jī)的第一項(xiàng)專利頒布于 1900 年。近代塔機(jī)的首批原型機(jī)樣出現(xiàn)于 1912 至 1914 年。1914 年公布了建筑用塔機(jī)的德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DIN8670，規(guī)定以吊載（噸）和幅度（米）的乘積（噸×米)—起重力矩表示塔機(jī)的起重能力 [15]。1923 年制成功第一臺(tái)比較完整的近代塔機(jī)。30 年代，德國(guó)已經(jīng)開始批量生產(chǎn)塔機(jī)并在建筑工地上使用，與此同時(shí)，還向國(guó)外出口。 二次世界大戰(zhàn)后的重建工作推動(dòng)了建筑用塔機(jī)近 30 年來(lái)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展。50年代末和 60 年代初，建筑物的高度不斷增加，因而出現(xiàn)了采用不同頂升系統(tǒng)和按不同方式進(jìn)行自升接高的塔機(jī)。1948 到 1949 年涌現(xiàn)出一些起重能力在 10 噸×米以下的可以整體折疊運(yùn)輸和自行架設(shè)的輕型塔機(jī)。1951 至 1953 年塔機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)有新的改進(jìn)，輕型下回轉(zhuǎn)塔機(jī)起重量增加。1955 到 1957 年下回轉(zhuǎn)折疊式塔機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)繼續(xù)有所創(chuàng)新，如：下車變幅臂架、伸縮式塔身和分布式臂架的應(yīng)用等，此間自升式塔機(jī)也研制成功。隨后，又根據(jù)施工的需要，這類塔機(jī)又逐漸發(fā)展為三用或四用自升（軌道式、固定式、附著式、內(nèi)爬式）塔機(jī) [11]。1.3 課題的研究意義在高層建筑施工中，塔機(jī)的幅度利用率比其它類起重機(jī)高。塔機(jī)由于能靠近建筑物，其幅度利用率可高達(dá) 80%。在工程機(jī)械中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不僅慣性負(fù)載大而且它占整機(jī)循環(huán)時(shí)間的比例很大。例如：液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)動(dòng)作占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的 50-70%.隨著現(xiàn)代建筑步伐的加快，對(duì)建筑施工對(duì)幅度提出了更高的要求?，F(xiàn)有 QTZ80 起重機(jī)最大工作幅度為 55m，現(xiàn)在要求將起重機(jī)的工作幅度增加到60m,要求塔機(jī)的結(jié)構(gòu)變化盡量小，以便于通用，便于加工，便于運(yùn)輸。尤其是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)塔機(jī)的性能有舉足輕重的作用，而且轉(zhuǎn)動(dòng)比很大，合理設(shè)計(jì)有利于其長(zhǎng)周期3工作 [7]。1.4 課題的研究?jī)?nèi)容起重機(jī)起升幅度 60m,額定起升力矩 92.6kNm，臂端起重量 1.2t,最大起重量 8t,前臂長(zhǎng) 15.3m,平衡重 11.6t,塔頂高 7.5m.要求根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算風(fēng)載荷，慣性載荷，最后轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)載荷，設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，擬定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案，經(jīng)過(guò)比較得到合理的傳動(dòng)方案，得到合理的傳動(dòng)方案，繪制裝配圖及傳動(dòng)零件。1.5 方案設(shè)計(jì)和比較塔機(jī)對(duì)回轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置的要求, 按其重要程度順序歸納為下列幾條:(1) 回轉(zhuǎn)平穩(wěn),起動(dòng)制動(dòng)慣性力小。這對(duì)建筑施工要求塔機(jī)作業(yè)范圍越來(lái)越大(即起重臂需越來(lái)越長(zhǎng)),更顯得重要。(2) 在重載、輕載(或空載)回轉(zhuǎn)時(shí)可實(shí)現(xiàn)不同的速度,即有調(diào)速功能, 以提高施工工效。(3) 使用可靠,壽命長(zhǎng)。如果故障頻繁,對(duì)施工工期影響太嚴(yán)重。(4) 工作時(shí)可停止定位, 非工作狀態(tài)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。(5) 回轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置本身尺寸小重量輕,以便于上支座結(jié)構(gòu)布置及減輕塔身結(jié)構(gòu)和頂升機(jī)構(gòu)的計(jì)算負(fù)荷,減少壓重。這對(duì)軌道式作業(yè)的塔機(jī)尤為突出。(6) 傳動(dòng)效率高,以節(jié)約電能。傳動(dòng)方案：第一種型式——單速電機(jī)+蝸輪傳動(dòng)減速器+輸出小齒輪+銷柱式大齒圈+立柱式支承。這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)大量用于簡(jiǎn)易型 160kN ·m、200kN ·m 塔機(jī), 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單, 主機(jī)廠能夠自制, 價(jià)格便宜。但就性能要求而言, 上述六條要求幾乎都無(wú)法實(shí)現(xiàn), 所以在非簡(jiǎn)易型的 250kN·m 以上的塔機(jī)中不能采用。第二種型式——單速電機(jī)+皮帶傳動(dòng)+液力偶合器+電磁吸鐵制動(dòng)器+漸開線齒輪一級(jí)傳動(dòng)+擺線針輪減速器+輸出小齒輪+單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承。這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是 80 年代設(shè)計(jì)的 800kN ·m 級(jí)塔機(jī)中應(yīng)用的, 從這一長(zhǎng)串的組合就看出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)效率低、不能調(diào)速、使用可靠性差、自重大,現(xiàn)場(chǎng)使用也故障頻發(fā)。再有針齒擺線平動(dòng)齒輪減速器的特點(diǎn)：針齒擺線行星齒輪傳動(dòng)是一種新型的齒輪傳動(dòng)裝置,現(xiàn)已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利該傳動(dòng)突破了齒輪傳動(dòng)的傳統(tǒng)特征,改變了輪齒與輪體的剛性聯(lián)接為轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接,使齒輪的全部輪齒成為一組作偏心定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)體,即偏心針齒。偏心針齒擺線行星齒輪傳動(dòng)正是這樣一種具有開發(fā)潛力和良好應(yīng)用前景的傳動(dòng)裝置。偏心針齒擺線行星齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊,轉(zhuǎn)臂軸承4壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),是一種具有發(fā)展前景的新型傳動(dòng)。 [5]回轉(zhuǎn)起動(dòng)沖擊大 尤其是反轉(zhuǎn)制動(dòng)，沖擊更大。第三種型式——單速電機(jī)+擺線針輪減速器+輸出小齒輪+單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承(或雙排球式回轉(zhuǎn)支承)。這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在很多塔機(jī)中應(yīng)用, 使用中反映出的問(wèn)題有: ①起制動(dòng)不平穩(wěn), 慣性沖擊大；②沒(méi)有定位功能, 使用中采用“打反車”來(lái)定位, 加劇了沖擊和擺動(dòng); ③不能調(diào)速；④擺線針輪減速器的輸出端原來(lái)不是為塔機(jī)懸臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的, 現(xiàn)在用于懸臂形式, 就出現(xiàn)輸出端漏油嚴(yán)重、輸出軸變形大、開式齒輪嚙合不良, 甚至出現(xiàn)減速器下端軸承和殼體損壞的嚴(yán)重故障; ⑤選用的雙排球式或單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承都是承載能力低、自重大、壽命短、價(jià)格貴的結(jié)構(gòu)。第四種型式——雙速電機(jī)+液力偶合器+電磁—彈簧制動(dòng)器+行星傳動(dòng)減速器+ 輸出小齒輪+單排球式回轉(zhuǎn)支承。星齒行星齒輪減速器特點(diǎn)：它是一種新型傳動(dòng)裝置，具有重量輕、體積小、重量輕、傳動(dòng)比大點(diǎn)，而且這種傳動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn)的圓柱，齒形最簡(jiǎn)單，基本實(shí)現(xiàn)了受載零件全部做純滾,并且各主要受力處多為凹凸接觸，且有較高的接觸強(qiáng)度。 [3]而且現(xiàn)在服役的塔機(jī)大部分用的都是星齒行星齒輪減速器。星齒行星減速器如圖 1.1 所示：圖1.1 星齒行星齒輪減速器1.電機(jī) 2.液力耦合器 3.制動(dòng)器 4.行星減速器 5.輸出小齒輪 6.回轉(zhuǎn)支承 7.螺栓 8.螺栓這是我們成系列配置設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu), 簡(jiǎn)圖如圖 1.1 所示：它具有回轉(zhuǎn)平穩(wěn)、高低兩速、停止定位、徑向尺寸小、傳動(dòng)效率高、自重輕等特點(diǎn), 是目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，并且有的廠家已經(jīng)提供成套的產(chǎn)品。5(1) 行星減速器內(nèi)的齒輪是淬火后磨削的高精度硬齒面齒輪, 輸出小齒輪及回轉(zhuǎn)大齒輪都經(jīng)表面淬火, 所以傳動(dòng)功率大、傳動(dòng)效率高、噪聲小、使用可靠、壽命長(zhǎng)。(2) 行星減速器輸出端按塔機(jī)懸臂結(jié)構(gòu)專門設(shè)計(jì), 采用 GB297—87 滾錐軸承、雙層骨架式油封、大直徑輸出軸, 與輸出小齒輪花鍵聯(lián)接, 克服了前面所述的其它減速器輸出端經(jīng)常出現(xiàn)的多種缺陷,并可根據(jù)主機(jī)需要,簡(jiǎn)便地配換各種參數(shù)的輸出小齒輪, 以滿足不同規(guī)的塔機(jī)要求。(3) 行星減速器有 A 型 (長(zhǎng)頸)及 B 型(短頸)兩種,可滿足不同的上支座結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)比 i 可根據(jù)需要另行匹配。(4) 自重輕。如 80 年代設(shè)計(jì)的 800kN ·m 級(jí)塔機(jī), 采用前述第二類結(jié)構(gòu)型式的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置, 交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承自重 864kg, 電機(jī)—減速器等雙機(jī)構(gòu)自重2×600= 1200kg,整套回轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置自重約 2064kg。又如現(xiàn)在使用的 1600kN ·m 級(jí)塔機(jī),原設(shè)計(jì)采用第三類傳動(dòng)型式, 雙排球式回轉(zhuǎn)支承自重約 3100kg,雙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自重約 2×550=1100kg,整套裝置自重約為 4200kg。采用新的裝置, 自重僅有 1743kg 或1805kg?？梢?jiàn)成套回轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置在節(jié)省的材料和資金都十分可觀。(5) 雙速電機(jī)與液力偶合器匹配, 具有調(diào)速和吸收沖擊的功能, 回轉(zhuǎn)平穩(wěn)。(6) 單排球式回轉(zhuǎn)支承采用 JJ 3611—91《單排球式回轉(zhuǎn)支承 》標(biāo)準(zhǔn), 產(chǎn)品曾獲建設(shè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、建設(shè)部部?jī)?yōu)和國(guó)優(yōu)證書, 由馬鞍山回轉(zhuǎn)支承廠生產(chǎn)。行星傳動(dòng)裝置獲安徽省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)及安徽省優(yōu)秀新產(chǎn)品獎(jiǎng), 由馬鞍山傳動(dòng)機(jī)械廠生產(chǎn)。圖中件⑦、⑧采用 JG/T 5057—1995《建筑機(jī)械與設(shè)備 高強(qiáng)度緊固件》 。上述二廠都是建設(shè)部納入部“七五”及“八五”技術(shù)改造的定點(diǎn)企業(yè), 技改后設(shè)備先進(jìn), 質(zhì)量保證體系完善, 具有為建設(shè)機(jī)械提供優(yōu)質(zhì)配套的能力。最后選擇第四種傳動(dòng)方案。因?yàn)榈谒姆N傳動(dòng)方案具有塔機(jī)對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝置的要求，具有回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，起動(dòng)制動(dòng)慣性力??；使用可靠,壽命長(zhǎng)；工作時(shí)可停止定位, 非工作狀態(tài)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；最重要的是回轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置本身尺寸小，重量輕,便于上支座結(jié)構(gòu)布置及減輕塔身結(jié)構(gòu)和塔身的自重,減少了塔身的重量。2 回轉(zhuǎn)支撐裝置的受力計(jì)算 62 回轉(zhuǎn)支撐裝置的受力計(jì)算2.1 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐的受力計(jì)算作用在回轉(zhuǎn)支撐上的載荷主要包括起重臂架、平衡臂架、平衡重、塔頂部分的自重、最大額定起升載荷、風(fēng)載荷、慣性載荷以及回轉(zhuǎn)齒輪嚙合力的作用。這些力均可向回轉(zhuǎn)中心簡(jiǎn)化成回轉(zhuǎn)支撐的計(jì)算載荷垂直力 V，水平力 H 和力矩 M 三部分。作用在滾動(dòng)軸承上回轉(zhuǎn)支承上的載荷如圖 2.1 所示：圖 2.1 作用在滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承上的載荷用下式計(jì)算： 31bQGFV???2L1HLWF?3312bMlLvbhFGhR?V=1×8000×9.8+5764×9.8+11600×9.8+1550×9.8=263757.2 NH=473.26+605.58+3.5-77.87-731.97=272.5 M=1×78400×15+56487.2×27+3.5×1.5+605.58×1.8-15190×0.5-77.87×3-13680×16-731.97×0.3=875321.49 N；FQ---最大額定載荷， N；FQ=8000×9.8=78400 N----起升動(dòng)載荷系數(shù)：取 =1；??F1----作用在重物上的離心力，N；F1=8000×0.06282×15=473.26N；FWQ----作用在重物上的風(fēng)力，N；西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7FWQ=250×8=2000N；Gb----起重臂的重力，N；Gb=5764×9.8=56487.2N；G1----除去起重臂架和配重之外其他回轉(zhuǎn)部分的重力， N；G1=1550×9.8=15190N；G3----平衡重，N；G3=11600×9.8=113680N；FL1---G1 質(zhì)量引起回轉(zhuǎn)離心力，N；FL1=1550×0.06282×0.8=77.87 N；FL3----G3 質(zhì)量引起回轉(zhuǎn)離心力， N；FL3=11600×0.06282×16=731.97 N；FLb---起重臂架的回轉(zhuǎn)離心力，N；FLb=5484×0.06282×28=605.58 N；Fw2---作用在塔機(jī)回轉(zhuǎn)部分上的風(fēng)載，N；Fw2=4430×0.06282×0.8=3.5 N；根據(jù)塔式起重機(jī)的總體尺寸及計(jì)算載荷，即垂直力 V，水平力 H 和力矩M，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)2.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的計(jì)算回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)計(jì)算包括回轉(zhuǎn)阻力矩的計(jì)算及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算2.2.1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)主要克服的阻力是回轉(zhuǎn)支撐裝置中的摩擦阻力據(jù)、風(fēng)力阻力矩和回轉(zhuǎn)慣性阻力矩，按下式計(jì)算：T=Tm+Tw+Tg+TpT----回轉(zhuǎn)阻力矩，N .m；Tm----回轉(zhuǎn)支撐裝置中的摩擦阻力據(jù)，N .m；Tw----風(fēng)力阻力矩，N .m；Tg----慣性阻力矩，僅出現(xiàn)在回轉(zhuǎn)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)， N.m；Tp----坡度阻力矩，N .m；(1) 摩擦阻力據(jù) Tm 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置在回轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力據(jù)按下式計(jì)算：(2.1) ?????NHVMD2T0m?西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8Tm=0.012×(1.6/2)×(1872640.9+468.7)=17981.85 N式中 ----當(dāng)量摩擦系數(shù)，如表 2.1 所示：?表 2.1 當(dāng)量摩擦系數(shù)工況 球式回轉(zhuǎn)支撐 交叉滾珠式回轉(zhuǎn)支撐回轉(zhuǎn)啟動(dòng)正常回轉(zhuǎn)0.0120.0080.0150.01D0-----回轉(zhuǎn)支撐滾道中心圓直徑，1.6m；---垂直力 和力矩 在回轉(zhuǎn)支撐的滾動(dòng)體上產(chǎn)生的發(fā)向壓力絕對(duì)?VMNM值總和，N；當(dāng) e= (交叉滾珠式）和 e= (滾球式）時(shí)026.?03.DV?(2.2)041.DVM?e= (交叉滾珠式）和 (滾球式）時(shí)0.?0.?(2.3)eVMkN028.?因?yàn)?M/V0.3D0，所以， N 1872640.9.8753249/1.2.2.80eNVM ???kD式中 ----系數(shù)，滾球式 =1.5，eke-----水平力 H 在回轉(zhuǎn)支撐的滾動(dòng)體上產(chǎn)生的法向壓力絕對(duì)值總和，VMNN;kH??VMN=1.72×272.5=468.7 NHk?VMN式中 ----系數(shù)值，與滾動(dòng)體的形狀和滾動(dòng)體與滾道的接觸角等因素有關(guān)。當(dāng)接觸角為 450 時(shí)，對(duì)滾球式取 =1.72Hk(2) 風(fēng)阻力矩 TW風(fēng)阻力矩的計(jì)算公式：(2.4)?sin)( 43RFRFwbwQW???西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9式中 FWQ----作用在起吊物上的風(fēng)載荷，NA=2㎡ ,C=1.2FWQ=1.2×250×2=600 N；----作用在起重臂架上的風(fēng)力， N；wbFA臂=55.26×1.2=66.3 m 2φ漏=0.25, η重=0.25, C=1.3Kn=1, qⅡ=250N/m 2A實(shí)=φ(1＋η)A=0.25×1.25×66.3=20.72 m 2 FWb=1.3×250×20.72=6734 NFW3----作用在平衡重上的風(fēng)載荷，N；A=5.0m2FW3=1.2×250×5.0=1500N----作用在平衡臂架上的風(fēng)載荷， N；4wFA=0.35×15.32=5.362 m2FW4=1.2×250×5.362=1608.6 N----起吊物品到回轉(zhuǎn)中心的距離，m；R取 R=15m----起重臂架風(fēng)力作用線到回轉(zhuǎn)中心的距離，m；b取 Rb=27m----平衡重風(fēng)力作用線到回轉(zhuǎn)中心的距離，m；3R取 R3=16m----平衡臂架力作用線到回轉(zhuǎn)中心的距離，m；4取 R4=9m----起重臂與風(fēng)向的夾角， （°） 。?當(dāng) =90°時(shí)，起重臂架與風(fēng)向垂直，最大的風(fēng)阻力矩按下式計(jì)算：43max RFRFTwbwWQ???=600×15+6734×27-1500×16-1608.6×9=143940.6 N；當(dāng) 從零變化到 90o 的過(guò)程中，風(fēng)阻力矩也隨著變化，其等效風(fēng)阻力矩按?下式計(jì)算： max7.0WweT?=0.7×143940.6=100758.42 N；(3) 回轉(zhuǎn)慣性阻力矩 g回轉(zhuǎn)慣性阻力矩是由起升載荷、塔機(jī)回轉(zhuǎn)部分和傳動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)零件三部分質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力矩引起的。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10gmGgQTT??Tg---回轉(zhuǎn)慣性阻力矩，kg·m 2；TgQ----起吊物品繞塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)的慣性阻力矩，kg·m 2；TgG----塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分的慣性阻力矩，kg·m 2；TGm----作用在電機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分的慣性阻力矩， kg·m2；起吊物品繞塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)的慣性阻力矩 gQT(2.5) tnRqQTg5.9)(??=(78400+3665.2)×152×0.6/(9.55×5)=232016.80 kg·m2；式中 Q-額定起升載荷，N；Q=8000×9.8=78400 N；q----吊具自重，N；q=374×9.8=3665.2 N；R-起吊物品的質(zhì)心至回轉(zhuǎn)中心線的水平距離，m；取 R=15m n----塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)速度，r/min；取 n=0.6m/min----回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)時(shí)間，s，通?？扇?t=3～6s.t塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分的慣性阻力矩 gGT(2.6) tnJTiGig5.91??JGi----塔式起重機(jī)零部件和構(gòu)件繞回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， kg·m2；作用在電機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分的慣性阻力矩 ,因?yàn)樽饔迷陔姍C(jī)軸上的gm機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，可以忽略不計(jì)，所以這部分不計(jì)。但是在實(shí)際中這部分是要計(jì)算在內(nèi)的。(4) 坡度阻力矩塔式起重機(jī)由于軌道鋪蛇不平或者土壤地基的沉陷，導(dǎo)致其回轉(zhuǎn)中心線與鉛垂線成一夾角，從而產(chǎn)生坡度阻力矩。一般回轉(zhuǎn)中心線與鉛垂線的夾角很小，可以忽略不計(jì)，當(dāng)夾角很大時(shí)，應(yīng)考慮坡度阻力矩。2.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率的計(jì)算[1]初選電動(dòng)機(jī)時(shí)，等效功率安下面的公式計(jì)算(2.7) ?950nTPe?西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11=118740.87×0.6/(9550×0.85)=8.78 kwwepmeT??=17981.85+0+100758.42=118740.27 N式中 Pe----電機(jī)等效功率，kw；----回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總效率，采用行星齒輪傳動(dòng)時(shí) 0.8～0.85；取?=0.85n----塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)速度，r/min；取 n=0.6 r/min；Te----回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等效靜阻力矩，N .m；Tm----摩擦阻力矩，N .m；Tpe----等效坡度阻力矩，N .m；Twe----等效風(fēng)阻力矩， N.m；2.3 液力耦合器的選用：2.3.1 選用條件和原則在已知工作電機(jī)的額定功率選配液力耦合器，為了節(jié)約能源通常使液力耦合器與工作電機(jī)的額定功率接近相等或是要稍大一些 [15]。(1)要使傳動(dòng)系統(tǒng)有高效率，應(yīng)使液力耦合器的工作狀況與原動(dòng)機(jī)額定工作狀況相等或是相近，以求的較高的效率。(2)限矩形的液力耦合器的啟動(dòng)過(guò)載系數(shù)和最大過(guò)載系數(shù)都應(yīng)小于電機(jī)力矩過(guò)載系數(shù)，否則起不到過(guò)載保護(hù)作用。2.3.2 選用方法查表法：按工作電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和功率液力耦合器產(chǎn)品樣本或是產(chǎn)品目錄上查找相應(yīng)功率的液力耦合器規(guī)格，液力耦合器樣本（或是產(chǎn)品目錄）均按液力耦合器額定轉(zhuǎn)差率范圍的 1.5%～3%給出了額定功率范圍 [15]。按上述方法查找到了相應(yīng)的液力耦合器的規(guī)格我 yo×320 型限矩型的液力耦合器。2.4 制動(dòng)器(1) 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)尺寸DZ = 0.15 m松閘彈簧：l 1 = 30 mm， Ps1 = 54 N西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12l2 = 26 mm， Ps2 = 87 N工作長(zhǎng)度 26 mm， 彈簧力 Ps = 80 N電磁鐵 MQ1-111 吸力 Pm = 30 N杠桿放大比 ig = 183/20 = 9.15(2) 計(jì)算工況：保證塔機(jī)在最不利工況和最大風(fēng)力作用下不自行轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)慣性阻力和軸承阻力矩有利于制動(dòng)。(3) 制動(dòng)器力矩計(jì)算MZ = Mη2η3/(i2i3) 式中 M－要求制動(dòng)時(shí)所需加的制動(dòng)力矩;M = Mh＋M w－M f－M p’= 5800＋80525 －12854－13350－22922 = 37199 N·mη2－減速機(jī)傳動(dòng)效率；η 2=0.96η3－開式齒輪傳動(dòng)效率；η 3=0.98i2－減速機(jī)傳動(dòng)比，i 2 = 162 i3 實(shí)－開式齒輪實(shí)際傳動(dòng)比，i 3 實(shí)=13.1MZ = Mη2η3/(i2i3)=37199×0.96×0.98/(13.1×162) = 16.49 N·m3 行星減速器設(shè)計(jì) 133 行星減速器設(shè)計(jì)3.1 已知條件行星減速器的輸入功率 P=4.8kw,輸入轉(zhuǎn)速 n=908r/min,傳動(dòng)比 ip=162，短期間斷的工作方式，且要求該行星減速器齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、外輪廓尺寸較小和傳動(dòng)效率較高。3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 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)上述設(shè)計(jì)要求：短期間斷、傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、外輪廓尺寸較小。查有關(guān)的資料可知，3Z 型適用于短期間斷的工作方式，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大。為了裝配方便，結(jié)構(gòu)更加緊湊，選用具有但齒圈行星輪的 3Z（‖）型行星傳動(dòng)較合理。其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 3.1 所示：圖 3.1 3Z(II)型減速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 143.2.2 配齒計(jì)算根據(jù) 3Z（‖）型行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比 值和按其配齒計(jì)算公式pi(3.1) )]()1(4)([212 apab nzinz????(3.2)pez(3.3))(?aecz可求的內(nèi)齒輪 b、e 和行星輪 c 的齒數(shù) 、 、 。bzec現(xiàn)考慮到該星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸較小，故選擇中心輪 a 的齒數(shù) =30 和az行星輪數(shù)目 =3 。為了使內(nèi)齒輪 b 與 e 的齒數(shù)盡可能小，即應(yīng)取 。pn 3??pben在將 、 和 值代入上述公式，則的內(nèi)齒輪 b 的齒數(shù) 為azi bz)]()1(4)([212 pappab nzi????=30623032?=105按公式（3.2）可得內(nèi)齒輪 e 的齒數(shù) 為：ez=105+3=108pbenz??因?yàn)?- =106-29=77 為奇數(shù)，應(yīng)按公式（ 3.3）求得行星輪 c 的齒數(shù)a cz= =381)(2?eczz 1)308(2?再按公式(3.4))(1beaebabaep zzi ????= =162)(1beaebabaep zzi ????)1058)(31??即得該行星齒輪的傳動(dòng)實(shí)際的傳動(dòng)比 =160.8。最后確定該行星傳動(dòng)各輪baei的齒數(shù)為 =30、 =105、 =108、 =38。abezc西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 153.3 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)齒輪材料和熱處理的選擇：中心輪 a 和行星輪 c 均采用 20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度 58~62HRC，據(jù) [17]圖 6-14 和圖 6-29 取 =1350N/mm2 和limH?=320N/mm2 中心輪 a 和行星輪 c 的加工精度 6 級(jí)；內(nèi)齒輪 b 和 e 均采用limF?42CrMo，調(diào)質(zhì)硬度 217~259HB，據(jù) [17]圖 6-13 和 6-28 取 =720N/mm2 和li=240N/mm2，內(nèi)齒輪 b 和 e 的加工精度 7 級(jí)。liH按彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式計(jì)算齒輪的模數(shù) m 為：(3.5)3lim112FdapAmzYKT?????現(xiàn)已知 ， =320N/mm2。01liH小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 N.m；取直齒輪傳動(dòng)97128.395411 ???nPp系數(shù) ；按 [17]表 6-7 取使用系數(shù) ;按 [17]表 6-5 取綜合系數(shù).12?mKAK；取接觸強(qiáng)度計(jì)算的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) ；由公式：0?F .HpK(3.6))1(???HpFp得 3.1)2.(5????K由 [17]圖 6-22 查的齒形系數(shù) ：由 [17]表 6-6 查的齒寬系數(shù) 。67FaY 6.0?d?則得齒輪模數(shù) m 為： )m(08.13206.51972.13 ????取齒輪模數(shù) m=2mm。3.3.1 嚙合參數(shù)計(jì)算在三個(gè)嚙合齒輪副 a-c、b-c 和 e-c 中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 為：(mm)68)30(21)z(m21acac ?????(mm)75bb ??(mm))1(2)z(aceec由此可見(jiàn)，三個(gè)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距均不相等，且有 。因此，該bcaec?行星齒輪傳動(dòng)不能滿足非變位的同心條件。為了使該行星傳動(dòng)既能滿足給定的西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16條件 的要求，又能滿足嚙合傳動(dòng)的同心條件，即應(yīng)使各齒輪副的嚙合中162?pi心距 相等，則必須對(duì)該 3Z（‖）型行星傳動(dòng)進(jìn)行角度變位。'a根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)中心距之間的關(guān)系 ，現(xiàn)選取其嚙合中心距bcaec?= =70mm 作為各齒輪副的公用中心距值。'e已知 ， ， ，m=2mm, =70mm 及壓力角68??caz67?cbz0?cez'a=20°，計(jì)算數(shù)據(jù)填入表 3.1 得：?表 3.1 3Z（‖）型行星傳動(dòng)嚙合參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 a-c 齒輪副 b-c 齒輪副 e-c 齒輪副中心距變動(dòng)系數(shù)y嚙合角 'a變?yōu)橄禂?shù)和 ?x齒頂高變動(dòng)系數(shù) y?重合度 ?may??' )cosr('' ?)(tan2'ivaz???yx??)]tan(t[21'1?????z1?ay24°6’ac'1.096??cx0.096?ay1.5?by25°55bca'’1.721??bcx0.221by0ey=20°eca'?0?ecx)(210?ey注：1.表中公式中的” “外嚙合取”+”內(nèi)嚙合取“-”2.表內(nèi)公式中的 為齒頂壓力角，且有a)arcos(abd?3.3.2 確定各齒輪的變位系數(shù)×(1) a-c 齒輪副 在 a-c 齒輪副中，由于中心輪中，由于中心輪 a 的齒數(shù) ，1730min??za和 。據(jù)此可知，該齒輪副的變位34268min???zzcb maac7068'??目的是為了湊合中心距和改善嚙合性能。其變位方式應(yīng)采用角度變位的正傳動(dòng)，即 0?cacx西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17按公式：(3.7)])([5.012xyxzxa ??????08.96.0.3896.1?=0.5692按公式(3.8)acx???2可求得中心輪 a 的變位系數(shù) 為：ax=1.096-0.5692=0.5268c2(2)b-c 齒輪副b-c 齒輪副中 ， ，和該齒輪副內(nèi)齒1738min??zc 34267min???zzcb。據(jù)此可知，該齒輪副的變位目的是為了湊合中心距和amabc706'??改善嚙合性能。故其變位方式也應(yīng)采用角度變位的正傳動(dòng)，即 。0???cbcx現(xiàn)已知其變位系數(shù) 1.721 和 ，則可得內(nèi)齒輪 b 的變位系數(shù)?bcx5268.0?cx。247.568.0721.???cbx（3）e-c 齒輪副e-c 齒輪副中， ， ，和 。由minze?34min??zzce maec70'?此可知，該齒輪副的變位目的是為了改善嚙合性能和修復(fù)嚙合齒輪副。故其變位方式采用高度變位，即 。則可得內(nèi)齒輪 e 的變位系數(shù)為0??cecx。5268.0?cex3.4 幾何尺寸計(jì)算對(duì)于該 3Z（‖）型行星傳動(dòng)可按下表的公式進(jìn)行進(jìn)行其尺寸的計(jì)算。各齒輪副齒頂?shù)膸缀纬叽绲挠?jì)算結(jié)果如表 3.2 所示：表 3.2 3Z（‖）型行星傳動(dòng)齒頂幾何尺寸計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 a-c 齒輪副 b-c 齒輪副 e-c 齒輪副西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18變位系數(shù)×分度圓直徑 d基圓直徑 db節(jié)圓直徑 d'齒頂外嚙合齒頂內(nèi)嚙合×1×2d1=mz1d2=mz2db1=d1cos?db2=d1cosd'1=2 21z?d'2=2da1=d1+2m(h×a+×1-y)?da2=d2+2m(h×a+×2-y)da1=d1+2m(h×a+×1)da2=d2+2m(h×a-×2)×1=0.5692×2=0.5268d1=60d2=60db1=56.3816db2=71.4166d'1=61.7647d'2=78.2353da1=65.8928da2=81.7232×1=0.5268×2=2.2478d1=76d2=210db1=71.4166db2=197.3355d'1=79.403d'2=219.403da1=82.1072da2=214.1072×1=0.5268×2=0.5268d1=76d2=216db1=71.4166db2=203.9736d'1=76d'2=216da1=82.1072da2=214.1072各齒輪副齒根的幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果如表 3.3 所示：表 3.2 3Z（‖）型行星傳動(dòng)齒頂幾何尺寸計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 a-c 齒輪副 b-c 齒輪副 e-c 齒輪副變位系數(shù)×分度圓直徑 d基圓直徑 db節(jié)圓直徑 d'齒根外嚙合齒根內(nèi)嚙合×1×2d1=mz1d2=mz2db1=d1cos?db2=d1cosd'1=2 21z?d'2=2df1=d1-2m(h×a+C×-×1)df2=d2-2m(h×a+C×-×2)df1=d1-2m(h×a+C×-×1)df2=da0+2a'02×1=0.5692×2=0.5268d1=60d2=60db1=56.3816db2=71.4166d'1=61.7647d'2=78.2353df1=57.2768df2=73.1072×1=0.5268×2=2.2478d1=76d2=210db1=71.4166db2=197.3355d'1=79.403d'2=219.403df1=73.1072df2=222.7548×1=0.5268×2=0.5268d1=76d2=216db1=71.4166db2=203.9736d'1=76d'2=216df1=73.1072df2=222.7548關(guān)于用插齒刀加工內(nèi)齒輪，其齒根圓直徑 的計(jì)算。2fd西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19已知模數(shù) m=2mm,插齒刀齒數(shù) ，齒頂高系數(shù) =1.25，變位系數(shù)250?z?0ah（中等磨損程度） 。試求被插齒制內(nèi)齒輪的齒根圓直徑0?x 2fd齒根圓直徑 的計(jì)算公式：2fd(3.9)'02af?式中 ----插齒刀的齒頂圓直徑；----插齒刀與被加工內(nèi)齒輪的中心距。'02)(00xhmzdaa??=2×25+2×2×（1.25+0）=55(mm)現(xiàn)對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副 b-c 和 e-c 分別計(jì)算如下：b-c 內(nèi)嚙合齒輪副( )。105,2478.?bzx02'0tan)ivzinvb????=0.0353600251t.(i由 [17]表 4—6 查的''026)cos('0202???zyb9387.1651'?加工中心距 為：'02a)(02'02yzmb???)(874.39.15m?按下面的公式 '022adf??計(jì)算內(nèi)齒輪 b 齒根圓直徑為填入表 3.37548.8.352f ??（1）e-c 內(nèi)嚙合齒輪副（ )。108,26?bzx仿上002'02tan)(ivzxinv????02518t6.i=0.0195242西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20由 [17]表 4——6 查的'0'251??)cos('002??zyb26.5218')(0'02yzmab?)(0.84.m???則得內(nèi)齒輪 e 齒根圓直徑為填入表 3.35.230.8425d2f??3.5 裝配條件的驗(yàn)算對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的條件，即：（1）鄰接條件 按公式(3.10) pacnd?si2'?將已知的 ， 值代入上式，則得c和' 2436.160si73.81???即滿足鄰接條件（2）同心條件 按公式= = (3.11) 'cosaz??'bc?'osecz?驗(yàn)算 3Z（‖）型行星傳動(dòng)的同心條件 各齒輪副的嚙合角 24。6‘， 25。55’和 =20°；且知 ?ac' ?bca' ?eca'?=30、 =105、 =108 和 =38。 代入上式 即得azbezz= = =74.4924'0624cos38?'05s1?02os38則滿足同心條件（3）安裝條件 按公式(3.11)得(3.12) )(常 數(shù)（ 常 數(shù) ）cnzpeba??驗(yàn)算其安裝尺寸 即西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21)(7310854常 數(shù)（ 常 數(shù) ）??所以，滿足安裝條件。3.6 傳動(dòng)效率的計(jì)算由表 2 中的幾何尺寸計(jì)算結(jié)果可知，內(nèi)齒輪 b 的節(jié)圓直徑大于內(nèi)齒輪 e 的節(jié)圓直徑 ，即 ，故該mdb403.19'? mde216'??'bd'e3Z（‖ ）行星傳動(dòng)的傳動(dòng)效率 可采用下面的公式進(jìn)行計(jì)算bac?(3.13)118.??pibacxebac??已知 和62?baei 5.30?az其嚙合損失系數(shù)(3.14)xmbexb?和 可按下面的公式進(jìn)行計(jì)算me?(3.15))1(3.2ecmxezf??(3.16))(.bcxbf取輪齒的嚙合摩擦系數(shù) ，且將 =105、 =108 和 =38 代入上式，1.0?mfbzecz可得： 3862.)5381(.02xmb????09e ?即有 =0.003862+0.003923=0.007785xmbexb?所以，其傳動(dòng)效率 728.015.36078.1????bac?可見(jiàn)，該行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率較高，可以滿足短期間斷工作方式的使用要求。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 223.7 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù) 3Z（‖）型行星傳動(dòng)的工作特點(diǎn)、傳動(dòng)功率的大小和轉(zhuǎn)速的高低等情況，對(duì)其進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先應(yīng)確定中心輪（太陽(yáng)輪）a 的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗闹睆?d 較小，所以，輪a 應(yīng)該采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)型式；即將中心輪 a 與輸入軸連成一個(gè)整體。且按該行星傳動(dòng)的輸入功率 p 和轉(zhuǎn)速 n 初步計(jì)算輸入軸的直徑 da,同時(shí)進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)，在滿足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)單，便于加工制造。內(nèi)齒輪 b 采用了十字滑塊聯(lián)軸器的均載機(jī)構(gòu)進(jìn)行浮動(dòng)，即采用齒輪固定環(huán)將內(nèi)齒輪 b 與箱體蓋連接起來(lái)，從而可以將其固定，內(nèi)齒輪 c 采用將其與輸出軸連成一體的結(jié)構(gòu)，且采用平面輻板與其輪轂相連接。行星輪 c 采用帶有內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)，它的齒寬 b 應(yīng)該加大；以便保證該行星輪c 與中心輪 a 的嚙合良好，同時(shí)還應(yīng)保證其與內(nèi)齒輪 b 和 c 相嚙合。在每個(gè)行星輪的內(nèi)空中，可安裝兩個(gè)滾動(dòng)軸承來(lái)著。而行星輪軸在安裝到轉(zhuǎn)臂×的側(cè)板上之后，還采用了矩形截面的彈性擋圈來(lái)進(jìn)行軸向固定。由于該 3Z 型行星傳動(dòng)的轉(zhuǎn)臂×不承受外力矩，也不是行星傳動(dòng)的輸入或輸出構(gòu)件；而且還具有 個(gè)行星輪。因此，其轉(zhuǎn)臂×采用了雙側(cè)板整體式結(jié)3?pn構(gòu)型式（見(jiàn) [17]圖 9—17）該轉(zhuǎn)臂×可以采用兩個(gè)向心球軸承支撐在中心輪 a 的軸上。轉(zhuǎn)臂×上各個(gè)行星輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心距極限偏差 可按下式計(jì)算af(3.17)1083'af??現(xiàn)在已知中心距 ，則可得：m70'?1083'af 34.3取 fa??各行星輪軸孔的孔距相對(duì)偏差 可按下式計(jì)算1?(3.18)10)5.4~3('1a??現(xiàn)在已知中心距 ，則可得：m7'?10)5.43('1a? )(03765.~21.0)5.43( m取 ??西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23轉(zhuǎn)臂×的偏心誤差 約為孔心矩相對(duì)偏差 的 1/2，即xe1?mex??152??3.8 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算由于 3Z（‖）型行星齒輪傳動(dòng)具有短期間斷工作特點(diǎn)，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、外輪廓尺寸較小和傳動(dòng)比大的特點(diǎn)。針對(duì)其工作特點(diǎn)，只需要按其齒根彎曲應(yīng)力的強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。公式計(jì)算如下：(3.19)Fp??首先按下面的公式進(jìn)行計(jì)算，公式如下：(3.20)FpVAK??0?其中，齒根應(yīng)力的基本值 可按下式計(jì)算0?(3.21)??YbmSaFt0許用齒根應(yīng)力 可按下式計(jì)算p(3.22)XlTrelFNTSpRminl??現(xiàn)將該 3Z（‖）傳動(dòng)按照三個(gè)齒輪 a-c、b-c 和 e-c 分別進(jìn)行驗(yàn)算（1）a-c 齒輪副[1]名義切向力 t中心輪 a 的切向力 可按下面的公式進(jìn)行計(jì)算：tcatF?(3.23)'20ptdnTF?已知 =140.1N×m， 和 則可得a3pnmda764.1' )N(9.52674.10dn'apt ??[2]有關(guān)系數(shù)a.使用系數(shù) AK使用系數(shù) 按中等沖擊查 [17]表 6—7 得 5.1?AKb.動(dòng)載荷系數(shù) V先按下面的公式計(jì)算 a 相對(duì)轉(zhuǎn)臂 ×的速度(3.24)190)(' xaxndv??其中 px?)/(78.2015.3sm?西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24所以 2.3190)(' xaxndv??2837.190).8(764. ???已知中心輪 a 和行星輪 c 的精度為 6 級(jí)，即精度系數(shù) C=6；按下面的公式計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù) ,即VK(3.25)BXVA?????????20式中 25.0)6(25.0)(5. 67.67. ???C911??則得.3.2095.0?????????VKc.齒向載荷分布系數(shù) ?F齒向載荷分布系數(shù) 可按下面的公式計(jì)算：(3.26)bF???)1(??由 [17]圖 6—7(b)得 ?F583.07.5.0'?abd?由 [17]圖 6—8 得 代入上式可得1b?.).