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江西科技學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
（工科及部分理科專業(yè)使用）
題 目：基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的行星齒輪減速器設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
專 業(yè)：
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名： 羅安萍
起訖日期：
指導(dǎo)教師： 方未 職稱： 助教
學(xué)院院長：
審核日期：
說 明
1. 畢業(yè)論文任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并經(jīng)學(xué)院或?qū)I(yè)學(xué)科組審定，下達(dá)到學(xué)生。
2. 進(jìn)度表由學(xué)生填寫，每兩周交指導(dǎo)教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)論文工作檢查的主要依據(jù)。
3. 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書獨(dú)立完成開題報(bào)告，1個(gè)月內(nèi)提交給指導(dǎo)教師批閱。
4. 本任務(wù)書在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評(píng)閱和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯的主要檔案資料，是學(xué)士學(xué)位論文成冊(cè)的主要內(nèi)容之一。
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）
1、任務(wù)及要求
明確行星齒輪減速器的功能，盡可能使之做到結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，容易操作，而且安全可靠，安裝維修方便，經(jīng)濟(jì)性好。
2、行星齒輪減速器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)
1、傳動(dòng)比：4.8；
2、輸入轉(zhuǎn)速：n=2400r/min；
3、輸入功率：P=150w；
4、行星輪個(gè)數(shù)：nw=3
5、內(nèi)齒圈齒數(shù)：zb=56
2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖紙內(nèi)容及張數(shù)
1、完成行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)圖總裝圖
2、完成行星齒輪減速器相關(guān)零件圖
3、編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)物內(nèi)容及要求
無
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃
序號(hào)
各階段工作內(nèi)容
起訖日期
備 注
五、主要參考資料
六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表（本表每兩周由學(xué)生填寫一次，交指導(dǎo)教師簽署審查意見）
第一、二周
時(shí)間: （ 月 日 至 月 日）
學(xué)生主要工作：
指導(dǎo)教師審核：
年 月 日
第三、四周
時(shí)間: （ 月 日 至 月 日）
學(xué)生主要工作：
指導(dǎo)教師審核：
年 月 日
第五、六周
時(shí)間: （ 月 日 至 月 日）
學(xué)生主要工作：
指導(dǎo)教師審核：
年 月 日
第七、八周
時(shí)間: （ 月 日 至 月 日）
學(xué)生主要工作：
指導(dǎo)教師審核：
年 月 日
第九、十周
時(shí)間: （ 月 日 至 月 日）
學(xué)生主要工作：
指導(dǎo)教師審核：
年 月 日
第十一、十二周
時(shí)間: （ 月 日 至 月 日）
學(xué)生主要工作：
指導(dǎo)教師審核：
年 月 日
第十三、十四周
時(shí)間: （ 月 日 至 月 日）
學(xué)生主要工作：
指導(dǎo)教師審核：
年 月 日
七、其他（學(xué)生提交）
1．開題報(bào)告1份
2．論文1份（5000字以上）
指 導(dǎo) 教 師：
學(xué) 院 院 長：
學(xué)生開始執(zhí)行
任務(wù)書日期：
學(xué) 生 姓 名：
送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）日期：
江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
摘 要
本文完成了對(duì)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該減速器具有較小的傳動(dòng)比，而且，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、外廓尺寸小和重量輕、承載能力大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和震動(dòng)的能力較強(qiáng)、噪聲低的特點(diǎn)。
首先簡要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)，然后比較了各種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而確定了傳動(dòng)的基本類型。論文主體部分是對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要構(gòu)件包括太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈及行星架的設(shè)計(jì)計(jì)算，通過所給的輸入功率、傳動(dòng)比、輸入轉(zhuǎn)速以及工況系數(shù)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)算和主要零部件的強(qiáng)度校核計(jì)算。最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了總結(jié)，基本上完成了對(duì)該減速器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：行星齒輪，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，校核計(jì)算
Abstract
This paper completed the structural design of the planetary gear reducer. The reducer has a smaller gear ratio, and it has a compact, high transmission efficiency, small size and light weight profile, large carrying capacity, smooth movement, a strong ability to shock and vibration, low noise characteristics.
Briefly introduces the background and current situation and development trend of research topics gear reducer, and then compare the various transmission structure, which determines the basic types of transmission. The main part of the paper is the main member of the transmission mechanism including a sun gear, planetary gear, the ring gear and the planet carrier is designed to calculate, by means of a given input power, the transmission ratio, the input rotation speed and the operating conditions to determine the approximate coefficients after the configuration of the gear reducer its strength check calculation carried out to calculate the overall structure and design of the major components. Finally, a summary of the entire design process, basically completed the overall structural design of the reducer.
Key words: planetary gear transmission mechanism, structural design, checking calculation
2
目 錄
摘 要 I
引 言 1
1.1齒輪減速器的研究現(xiàn)狀 1
1.2齒輪減速器的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3論文的基本內(nèi)容 2
第1章 傳動(dòng)方案的確定 3
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 3
1.1.1 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 3
1.1.2 齒輪傳動(dòng)的兩大類型 4
1.2行星機(jī)構(gòu)的類型選擇 4
1.2.1 行星機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn) 4
1.2.2 確定行星齒輪傳動(dòng)類型 7
第2章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
2.1 配齒計(jì)算 9
2.1.1 確定各齒輪的齒數(shù) 9
2.1.2 初算中心距和模數(shù) 10
2.2 幾何尺寸計(jì)算 11
2.2.1計(jì)算變位系數(shù) 11
2.2.2幾何尺寸計(jì)算結(jié)果 13
2.3 裝配條件驗(yàn)算 14
2.3.1 鄰接條件 14
2.3.2 同心條件 14
2.3.2 安裝條件 14
2.4 齒輪強(qiáng)度校核 15
2.4.1 a-c傳動(dòng)強(qiáng)度校核 15
2.4.2 c-b傳動(dòng)強(qiáng)度校核 20
第3章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
3.1 行星軸設(shè)計(jì) 24
3.1.1初算軸的最小直徑 24
3.1.2選擇行星輪軸軸承 25
3.2 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 26
3.2.1 輸入軸設(shè)計(jì) 26
3.2.2 輸出軸設(shè)計(jì) 27
第4章 行星架和箱體的設(shè)計(jì) 29
4.1 行星架的設(shè)計(jì) 29
4.1.1 行星架結(jié)構(gòu)方案 29
4.1.2 行星架制造精度 31
4.2 箱體的設(shè)計(jì) 33
結(jié) 論 35
致 謝 36
參考文獻(xiàn) 37
引 言
本課題通過對(duì)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步計(jì)算出各零件的設(shè)計(jì)尺寸和裝配尺寸，并對(duì)涉及結(jié)果進(jìn)行參數(shù)化分析，為行星齒輪減速器產(chǎn)品的開發(fā)和性能評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)行星齒輪減速器規(guī)?；a(chǎn)提供了參考和理論依據(jù)。通過本設(shè)計(jì)，要能弄懂該減速器的傳動(dòng)原理，達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固，從而在以后的工作中能解決類似的問題。
1.1齒輪減速器的研究現(xiàn)狀
我國的低速重載齒輪技術(shù)，特別是硬齒面齒輪技術(shù)也經(jīng)歷了測(cè)繪仿制等階段，從無到有逐步發(fā)展起來。除了摸索掌握制造技術(shù)外，在20世紀(jì)80年代末至90年代初推廣硬齒面技術(shù)過程中，我們還作了解決“斷軸”、“選用”等一系列有意義的工作。在20世紀(jì)70-80年代一直認(rèn)為是國內(nèi)重載齒輪兩大難題的“水泥磨減速器”和“軋鋼機(jī)械減速器”，可以說已完全解決。
（1）漸開線行星齒輪效率的研究
行星齒輪傳動(dòng)的效率作為評(píng)價(jià)器傳動(dòng)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，國內(nèi)外有許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)的研究?，F(xiàn)在，計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)效率的方法很多，國內(nèi)外學(xué)者提出了許多有關(guān)行星齒輪傳動(dòng)效率的計(jì)算方法，在設(shè)計(jì)計(jì)算中，較常用的計(jì)算方有3種：嚙合功率法、力偏移法、和傳動(dòng)比法（克萊依涅斯法），其中以嚙合功率法的用途最為廣泛，此方法用來計(jì)算普通的2K2H和3K型行星齒輪的效率十分方便。
（2）漸開線行星齒輪均載分析的研究現(xiàn)狀
行星齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)。這些都是由于在其結(jié)構(gòu)上采用了多個(gè)行星輪的傳動(dòng)方式，充分利用了同心軸齒輪之間的空間，使用了多個(gè)行星輪來分擔(dān)載荷，形成功率流，并合理的采用了內(nèi)嚙合傳動(dòng)，從而使其具備了上述的許多優(yōu)點(diǎn)。為了更好的發(fā)揮行星齒輪的優(yōu)越性，均載的問題就成了一個(gè)十分重要的課題。在結(jié)構(gòu)方面，起初人們只努力地提高齒輪的加工精度，從而使得行星齒輪的制造和裝配變得比較困難。后來通過時(shí)間采取了對(duì)行星齒輪的基本構(gòu)件徑向不加限制的專門措施和其它可自動(dòng)調(diào)位的方法，即采用各種機(jī)械式地均載機(jī)構(gòu)，以達(dá)到各行星輪間的載荷分布均勻的目的。典型的幾種均載機(jī)構(gòu)有基本構(gòu)件浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)、杠桿聯(lián)動(dòng)均載機(jī)構(gòu)和采用彈性件的均載機(jī)構(gòu)。
1.2齒輪減速器的發(fā)展趨勢(shì)
隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的推進(jìn)，“九五”期間，齒輪行業(yè)的專業(yè)化生產(chǎn)水平有了明顯提高，如一汽、二汽等大型企業(yè)集團(tuán)的齒輪變速箱廠、車轎廠，通過企業(yè)改組、改制，改為相對(duì)獨(dú)立的專業(yè)廠，參與市場(chǎng)競(jìng)爭；隨著軍工轉(zhuǎn)民用，農(nóng)機(jī)齒輪企業(yè)轉(zhuǎn)加工非農(nóng)用齒輪產(chǎn)品，調(diào)整了企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；私有企業(yè)的堀起，中外合資企業(yè)的涌現(xiàn)，齒輪行業(yè)的整體結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，行業(yè)實(shí)力增強(qiáng)，技術(shù)進(jìn)步加快。
當(dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢(shì)是向六高、二低、二化方面發(fā)展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動(dòng)效率；二低即低噪聲、低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。
減速器和齒輪的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)水平，因此，開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景。
1.3論文的基本內(nèi)容
（1）選擇傳動(dòng)方案。傳動(dòng)方案的確定包括傳動(dòng)比的確定和傳動(dòng)類型的確定。
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，都大致包括：選擇傳動(dòng)方案、傳動(dòng)零件齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核、軸承的選型與壽命計(jì)算、鍵的選擇與強(qiáng)度計(jì)算、箱體的設(shè)計(jì)、潤滑與密封的選擇等。
在對(duì)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)給定的減速器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，通過CAD繪圖軟件建立行星齒輪減速器各零件的二維平面圖，繪制出減速器的總裝圖對(duì)其進(jìn)行分析。
第1章 傳動(dòng)方案的確定
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)減速器，原始條件和數(shù)據(jù)：
（1）傳動(dòng)比：4.8；
（2）輸入轉(zhuǎn)速：n=2400r/min；
（3）輸入功率：P=150w；
（4）行星輪個(gè)數(shù)：nw=3
（5）內(nèi)齒圈齒數(shù)：zb=56
1.1.1 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)
齒輪傳動(dòng)與其它傳動(dòng)比較，具有瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、工作可靠、壽命長、效率高、可實(shí)現(xiàn)平行軸任意兩相交軸和交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)，適應(yīng)的圓周速度和傳動(dòng)功率范圍大，但齒輪傳動(dòng)的制造成本高，低精度齒輪傳動(dòng)時(shí)噪聲和振動(dòng)較大，不適宜于兩軸間距離較大的傳動(dòng)。
齒輪傳動(dòng)是以主動(dòng)輪的輪齒依次推動(dòng)從動(dòng)輪來進(jìn)行工作的，是是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛的一種傳動(dòng)形式。齒輪傳動(dòng)可按一對(duì)齒輪軸線的相對(duì)位置來劃分，也可以按工作條件的不同來劃分。
隨著行星傳動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前，高速漸開線行星齒輪傳動(dòng)裝置所傳遞的功率已達(dá)到20000kW,輸出轉(zhuǎn)矩已達(dá)到4500kN。據(jù)有關(guān)資料介紹，人們認(rèn)為目前行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向如下。
（1） 標(biāo)準(zhǔn)化、多品種 目前世界上已有50多個(gè)漸開線行星齒輪傳動(dòng)系列設(shè)計(jì)；而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多品種的產(chǎn)品。
（2） 硬齒面、高精度 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪廣泛采用滲碳和氮化等化學(xué)熱處理。齒輪制造精度一般均在6級(jí)以上。顯然，采用硬齒面、高精度有利于進(jìn)一步提高承載能力，使齒輪尺寸變得更小。
（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)功率也越來越大。
（4） 大規(guī)格、大轉(zhuǎn)矩 在中低速、重載傳動(dòng)中，傳遞大轉(zhuǎn)矩的大規(guī)格的行星齒輪傳動(dòng)已有了較大的發(fā)展。
1.1.2 齒輪傳動(dòng)的兩大類型
輪系可由各種類型的齒輪副組成。由錐齒輪、螺旋齒輪和蝸桿渦輪組成的輪系，稱為空間輪系；而由圓柱齒輪組成的輪系，稱為平面輪系。
根據(jù)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪的幾何軸線相對(duì)位置是否變動(dòng)，齒輪傳動(dòng)分為兩大類型。
（1）普通齒輪傳動(dòng)（定軸輪系）
當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的所有齒輪的幾何位置都是固定不變的，則稱為普通齒輪傳動(dòng)（或稱定軸輪系）。在普通齒輪傳動(dòng)中，如果各齒輪副的軸線均相互平行，則稱為平行軸齒輪傳動(dòng)；如果齒輪系中含有一個(gè)相交軸齒輪副或一個(gè)相錯(cuò)軸齒輪副，則稱為不平行軸齒輪傳動(dòng)（空間齒輪傳動(dòng)）。
（2）行星齒輪傳動(dòng)（行星輪系）
當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置不固定，而繞著其他齒輪的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，即在該齒輪系中，至少具有一個(gè)作行星運(yùn)動(dòng)的齒輪，則稱該齒輪傳動(dòng)為行星齒輪傳動(dòng)，即行星輪系。
1.2行星機(jī)構(gòu)的類型選擇
1.2.1 行星機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)
行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較，它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下：
（1）體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大。一般，行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動(dòng)的（即在承受相同的載荷條件下）。
（2）傳動(dòng)效率高。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。
（3）傳動(dòng)比較大?？梢詫?shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解。只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動(dòng)的類型及配齒方案，便可以用少數(shù)幾個(gè)齒輪而獲得很大的傳動(dòng)比。在僅作為傳遞運(yùn)動(dòng)的行星齒輪傳動(dòng)中，其傳動(dòng)比可達(dá)到幾千。應(yīng)該指出，行星齒輪傳動(dòng)在其傳動(dòng)比很大時(shí)，仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點(diǎn)。
（4）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。由于采用了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的行星輪，均勻地分布于中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡。同時(shí)，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)，工作較可靠。
最常見的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是NGW型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。行星齒輪傳動(dòng)的型式可按兩種方式劃分：按齒輪嚙合方式不同分有NGW、NW、NN、WW、NGWN和N等類型。按基本結(jié)構(gòu)的組成情況不同有2Z-X、3Z、Z-X-V、Z-X等類型。
行星齒輪傳動(dòng)最顯著的特點(diǎn)是：在傳遞動(dòng)力時(shí)它可進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸入軸與輸出軸均設(shè)置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對(duì)于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)效率高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、起重運(yùn)輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動(dòng)裝置以及需要變速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動(dòng)裝置，行星齒輪傳動(dòng)已得到了越來越廣泛的應(yīng)用，表1-1列出了常用行星齒輪傳動(dòng)的型式及特點(diǎn)：
表1-1常用行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型及其特點(diǎn)
傳動(dòng)
形式
簡圖
性能參數(shù)
特點(diǎn)
傳動(dòng)比
效率
最大功率/kW
NGW（2Z-X
負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)）
=1.13~13.7推薦2.8~9
0.97~0.99
不限
效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，傳遞公路范圍大，軸向尺寸小，可用于各個(gè)工作條件，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣。單級(jí)傳動(dòng)比范圍較小，耳機(jī)和三級(jí)傳動(dòng)均廣泛應(yīng)用
NW（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)）
=1~50推薦7~21
效率高，徑向尺寸比NGW型小，傳動(dòng)比范圍較NGW型大，可用于各種工作條件。但雙聯(lián)行星齒輪制造、安裝較復(fù)雜，故||7時(shí)不宜采用
NN（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)）
推薦值：
=8~30
效率較低，一般為0.7～0.8
40
傳動(dòng)比打，效率較低，適用于短期工作傳動(dòng)。當(dāng)行星架X從動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比||大于某一值后，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖
WW（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)）
=1.2~數(shù)千
||=1.2~5時(shí)，效率可達(dá)0.9~0.7，>5以后.隨||增加徒降
20
傳動(dòng)比范圍大，但外形尺寸及重量較大，效率很低，制造困難，一般不用與動(dòng)力傳動(dòng)。運(yùn)動(dòng)精度低也不用于分度機(jī)構(gòu)。當(dāng)行星架X從動(dòng)時(shí)，||從某一數(shù)值起會(huì)發(fā)生自鎖。常用作差速器；其傳動(dòng)比取值為=1.8~3，最佳值為2，此時(shí)效率可達(dá)0.9
NGW（Ⅰ）型（3Z）
小功率傳動(dòng)500；推薦：=20~100
0.8~0.9隨增加而下降
短期工作120，長期工作10
結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，傳動(dòng)比范圍大，但效率低于NGW型，工藝性差，適用于中小功率功率或短期工作。若中心輪A輸出，當(dāng)||大于某一數(shù)值時(shí)會(huì)發(fā)生自鎖
NGWN（Ⅱ）型（3Z）
=60~500推薦：=64~300
0.7~0.84隨增加而下降
短期工作120，長期工作10
結(jié)構(gòu)更緊湊，制造，安裝比上列Ⅰ型傳動(dòng)方便。由于采用單齒圈行星輪，需角度變?yōu)椴拍軡M足同心條件。效率較低，宜用于短期工作。傳動(dòng)自鎖情況同上
1.2.2 確定行星齒輪傳動(dòng)類型
根據(jù)設(shè)計(jì)要求：連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)比小、結(jié)構(gòu)緊湊和外廓尺寸較小。根據(jù)表1-1中傳動(dòng)類型的工作特點(diǎn)可知，2Z-X(A)型效率高，體積小，機(jī)構(gòu)簡單，制造方便。適用于任何工況下的大小功率的傳動(dòng)，且廣泛地應(yīng)用于動(dòng)力及輔助傳動(dòng)中，工作制度不限。本設(shè)計(jì)選用2Z-X(A)型行星傳動(dòng)較合理，其傳動(dòng)簡圖如圖1-1所示。
圖1-1減速器設(shè)計(jì)方案（單級(jí)NGW—2Z-X(A)型行星齒輪傳動(dòng)）
擬定的設(shè)計(jì)方案如下圖：
圖2-2 減速器整體裝配圖
37
第2章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 配齒計(jì)算
2.1.1 確定各齒輪的齒數(shù)
據(jù)2Z-X(A)型行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比值和按其配齒計(jì)算（見參考文獻(xiàn)[1]）公式（3-27）~公式（3-33）可求得內(nèi)齒輪b和行星輪c的齒數(shù)和。現(xiàn)考慮到行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸較小，故選擇中心輪a的齒數(shù)=17和行星輪=3.
已知：內(nèi)齒輪齒數(shù)
根據(jù)中心齒輪
對(duì)中心齒輪齒數(shù)進(jìn)行圓整，同時(shí)考慮到安裝條件：
則應(yīng)對(duì)中心齒輪和內(nèi)齒輪齒數(shù)均進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，即取，此時(shí)實(shí)際的i值與給定的i值相同，實(shí)際傳動(dòng)比為：
=
由于外嚙合采用角度變位的傳動(dòng)，行星輪c的齒數(shù)應(yīng)按如下公式計(jì)算，即
因?yàn)闉榕紨?shù)，故取齒數(shù)修正量為。此時(shí)，通過角變位后，既不增大該行星傳動(dòng)的徑向尺寸，又可以改善a-c嚙合齒輪副的傳動(dòng)性能。故
=
在考慮到安裝條件為： （整數(shù)）
2.1.2 初算中心距和模數(shù)
1. 齒輪材料、熱處理工藝及制造工藝的選定
太陽輪和行星輪材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為280HBS。
試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限=600Mpa。
試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限太陽輪=500Mpa。
行星輪=5000.7Mpa=350Mpa (對(duì)稱載荷)。齒形為漸開線直齒。最終加工為磨齒，精度為6級(jí)。
內(nèi)齒圈材料為45，調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為240HBS。
試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限=550Mpa
驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限=380MPa
齒形的終加工為插齒，精度為7級(jí)。
2. 減速器的名義輸出轉(zhuǎn)速
由 =
得 ==
3. 載荷不均衡系數(shù)
采用太陽輪浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，取。
4. 齒輪模數(shù)和中心距a
首先計(jì)算太陽輪分度圓直徑：
式中： —齒數(shù)比為
—使用系數(shù)為1.25；
—算式系數(shù)為768；
—綜合系數(shù)為2；
—太陽輪單個(gè)齒傳遞的轉(zhuǎn)矩。
==0.196
其中 —高速級(jí)行星齒輪傳動(dòng)效率，取=0.985
—齒寬系數(shù)暫取=0.5
=600Mpa
代入
模數(shù) m=
取 m=1.0
則
取
齒寬
取
2.2 幾何尺寸計(jì)算
2.2.1計(jì)算變位系數(shù)
(1) a-c傳動(dòng)
嚙合角
因 =0.8889
所以 =
變位系數(shù)和
=（15+20）=13.39
圖2-1選擇變位系數(shù)線圖
中心距變動(dòng)系數(shù)y
y==1
齒頂降低系數(shù)
分配邊位系數(shù)：
根據(jù)線圖法，通過查找線圖2-1
中心距變動(dòng)系數(shù)y
y==1
齒頂降低系數(shù)
分配邊位系數(shù)：
根據(jù)線圖法，通過查找線圖2-1
得到邊位系數(shù)
則
(2) c-b傳動(dòng)
由于內(nèi)嚙合的兩個(gè)齒輪采用的是高度變位齒輪，所以有
從而
且
2.2.2幾何尺寸計(jì)算結(jié)果
對(duì)于單級(jí)的2Z-X(A)型的行星齒輪傳動(dòng)按公式進(jìn)行幾何尺寸的計(jì)算，各齒輪副的計(jì)算結(jié)果如下表：
表3-1各齒輪副的幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果
項(xiàng)目
計(jì)算公式
a-c齒輪副
b-c齒輪副
分度圓直徑
基圓直徑
齒頂圓直徑
外嚙合
內(nèi)嚙合
齒根圓直徑
外嚙合
內(nèi)嚙合
注：齒頂高系數(shù)：太陽輪、行星輪—，內(nèi)齒輪—；
頂隙系數(shù)：內(nèi)齒輪—
2.3 裝配條件驗(yàn)算
對(duì)于所設(shè)計(jì)的單級(jí)2Z-X(A)型的行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下裝配條件
2.3.1 鄰接條件
按公式驗(yàn)算其鄰接條件，即
已知行星輪c的齒頂圓的直徑=23，和代入上式，則得滿足鄰接條件
2.3.2 同心條件
按公式對(duì)于角變位有
已知 ， 代入上式得
=39.38滿足同心條件
2.3.2 安裝條件
按公式驗(yàn)證其安裝條件，即得
將 代入該式驗(yàn)證得
滿足安裝條件
嚙合要素的驗(yàn)算
1. a-c傳動(dòng)端面重合度
（1）頂圓齒形曲率半徑
太陽輪=29.31
行星輪=42.416
（2）端面嚙合長度
式中“”號(hào)正號(hào)為外嚙合，負(fù)號(hào)為內(nèi)嚙合；
端面節(jié)圓嚙合角。
直齒輪==
則=18.67
（3）端面重合度
=1.265
2. 端面重合度
（1）頂圓齒形曲率半徑
行星輪由上面計(jì)算得，=42.416
內(nèi)齒輪=61.597
（2）端面嚙合長度
==24.05
（3）端面重合度 = =1.63
2.4 齒輪強(qiáng)度校核
2.4.1 a-c傳動(dòng)強(qiáng)度校核
本節(jié)僅列出相嚙合的小齒輪(太陽輪)的強(qiáng)度計(jì)算過程，大齒輪(行星輪)的計(jì)算方法相同，從略。
1．確定計(jì)算載荷
名義轉(zhuǎn)矩
=196N·mm
名義圓周力
==N=8868N
2．應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
=60=次=次
===181.82
= =
=818.18
式中 —太陽輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速()
—壽命期內(nèi)要求傳動(dòng)的總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間(h)
t=10a=70400h
3. 確定強(qiáng)度計(jì)算中的各種系數(shù)
1)使用系數(shù)K
取K=1. 25
2)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)K
因z=17<50和==143.03 <150 ,可根據(jù)圓周速度
===3.64
查得（6級(jí)精度)：K=1. 039
3)齒向載荷分布系數(shù)K、K
K= 1+(K-1 )KK
K=1+(K-1)KK
式中 K— 計(jì)算接觸強(qiáng)度時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)初期(未經(jīng)跑合)的齒向載荷分布系數(shù)，查得 K= 1.11 (=0.5);
K— 計(jì)算接觸強(qiáng)度時(shí)的跑合影響系數(shù)，
查得 K= 0.72(=3.64，HB=450)；
K— 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)初期(未經(jīng)跑合)的齒向載荷分布系數(shù)，
查得 K=1.13(=12.4)
K—計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)的跑合影響系數(shù)，查得K=0.97 (=3.64，HB=450)；
K—與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù)，K=0.7
K—與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù)，K=0.85
則 K= 1+(1.11-1 )0.720.7=1.215
K=1+(1.13-1)0.970.85=1.176
4)齒間載荷分布系數(shù)K、K
因=1. 25=178.789，精度6級(jí)，硬齒面直齒輪，查得K=K=1.0
5)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z按下式計(jì)算
Z===2.171
式中 直齒輪= 0
—端面節(jié)圓嚙合角
直齒輪==
—端面壓力角
直齒輪==20
6)彈性系數(shù)
查得 =189.8(鋼-鋼)
7)載荷作用齒頂時(shí)的齒形系數(shù)Y
根據(jù) z=17和x=0.549
查得Y=2.156
8)載荷作用齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)Y
查得Y=1.796
9)重合度系數(shù)z、
z===0.955
=0.25+=0.25+=0.843
10)螺旋角系數(shù)、按下式計(jì)算
因 =0，z= 得=1
= 得=1
4．齒數(shù)比 ===1.765
5．計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值
=
=2.171189.80.9551MPa=638.93MPa
6．接觸應(yīng)力
=
=638.93=82MPa
7．彎曲應(yīng)力的基本值
=YYYY==3.378MPa
8．齒根彎曲應(yīng)力
==93.3781.251.0681.1761=143MPa
9．確定計(jì)算許用接觸應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
l)壽命系數(shù)Z
因N= ，得Z=1.0
2)潤滑系數(shù)Z
因=220和>200MPa
查得Z=1.0
3)速度系數(shù)Z
因=3.64和=591 MPa
查得Z=0.975
4)粗糙度系數(shù)Z
因 >200 MPa和齒面R=1.66=9.6
查得Z=1.026
5)工作硬化系數(shù)
因大小齒輪均為硬齒面，且齒面R=9.6>6,
由圖5-17取=1.0
6)尺寸系數(shù)
查得Z=1.0
10．許用接觸應(yīng)力
=
=15911.01.00.9751.0261.01.0=1592MPa
11．接觸強(qiáng)度安全系數(shù)S
S===1.985
12．確定計(jì)算許用彎曲應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
l)試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)= 2.0
2)壽命系數(shù)因N=，查得=0.83
3)相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)
由=1.796，查得= 1.0
4)齒根表面狀況系數(shù)= 0.925(齒根R=6.36= 37. 8)
5)尺寸系數(shù) 可按下式計(jì)算
=0.01m==1.0
13．許用彎曲應(yīng)力
=
=852.00.831.00.9251.0MPa=45MPa
14．彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)S
S===5.21
2.4.2 c-b傳動(dòng)強(qiáng)度校核
本節(jié)僅列出相嚙合的大齒輪(內(nèi)齒輪)的強(qiáng)度計(jì)算過程，小齒輪(行星輪)的計(jì)算方法相同，從略。
齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算按第5章中的有關(guān)公式和圖表進(jìn)行。
1．名義切向力
=868N
2．應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
N=60 =60次=2.310次
式中 n—太陽輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速()
= n-n==181.82
3．確定強(qiáng)度計(jì)算中的各種系數(shù)
1)使用系數(shù)K 取K=1. 25
2)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)K
根據(jù) ===3.76
查得（7級(jí)精度)：K=1. 068
3)齒向載荷分布系數(shù)K,K
由式(5-1)和(5-2)
K= 1+(K-1 )KK
K=1+(K-1)KK
式中 K— 計(jì)算接觸強(qiáng)度時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)初期(未經(jīng)跑合)的齒向載荷分布系數(shù)，查得 K= 1.187 (=0.5);
K— 計(jì)算接觸強(qiáng)度時(shí)的跑合影響系數(shù)，查得 K= 0.83(v =3.76，HB=450)；
K— 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)初期(未經(jīng)跑合)的齒向載荷分布系數(shù)，由圖5-4查得 K=1.12(=12.4)
K—計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)的跑合影響系數(shù)，由圖5-5查得K=0.95 (v =3.76，HB=450)；
K—與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù)，K=0.7
K—與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù)，K=0.85
則 K= 1+(1.187-1 )0.830.7=1.149
K=1+(1.12-1)0.950.85=1.097
4)齒間載荷分布系數(shù)K、K
因 ==178.79，精度7級(jí)，非硬齒面直齒輪由表5-9查得K=K=1.0
5)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z可查圖5-13或按下式計(jì)算
Z===2.495
式中 直齒輪= 0
—端面節(jié)圓嚙合角
直齒輪==20
—端面壓力角
直齒輪==20
6)彈性系數(shù)Z
查得 Z=189.8(鋼一鋼)
7)載荷作用齒頂時(shí)的齒形系數(shù)Y
查得Y=2.053
8)載荷作用齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)Y
查得Y=2.65
9)重合度系數(shù)z，Y
z===0.889
=0.25+=0.25+=0.71
10)螺旋角系數(shù)Z , Y可按下式計(jì)算
因 =0，z= 得z=1
Y=
所以 z=1,Y=1
4．齒數(shù)比u===2.633
5．計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值
=
=2.495189.80.8891=23.5MPa
6．接觸應(yīng)力
= =323.75=41MPa
7．彎曲應(yīng)力的基本值
= YYYY==11.47MPa
8．齒根彎曲應(yīng)力
=KKKK =110.491.251.0681.0971=11.12MPa
9．確定計(jì)算許用接觸應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
l)壽命系數(shù)Z
因N= 2.310，查得Z=1
2)潤滑系數(shù)Z
因和=182MPa
查得Z=1
3)速度系數(shù)Z
因v=3.76和=182MPa
查得Z=0.975
4)粗糙度系數(shù)Z
因 =182 MPa和齒面R=6.36=9.6
查得Z=1.026
5)工作硬化系數(shù)
取=1.0
6)尺寸系數(shù)
查得Z=1.0
10．許用接觸應(yīng)力
= Z Z Z ZZw Z
=182110.9751.02611=183MPa
11．接觸強(qiáng)度安全系數(shù)S
S===3.2
12．確定計(jì)算許用彎曲應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
l)試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Y= 2.0
2)壽命系數(shù)因N=2.310，查得Y=1.0
3)相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)Y
由Y= 2.65，查得Y= 1.0
4)齒根表面狀況系數(shù)0.925(齒根R=6.36= 37. 8)
5)尺寸系數(shù)Y 可按下式計(jì)算
Y=0.006m=1.03-0.0065=1.0
13．許用彎曲應(yīng)力
=YYYYY=3702110.9251MPa=64.5MPa
14．彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)S
S===4.23
第3章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：行星輪軸承安裝在行星輪內(nèi)，行星軸固定在行星架的行星輪軸孔中；輸出軸和行星架通過鍵聯(lián)接其支承軸承在減速器殼體內(nèi)，太陽輪通過雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器與高速軸聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)太陽輪浮動(dòng)。太陽輪浮動(dòng)原理如圖3-1所示：
圖3-1 太陽輪浮動(dòng)原理
3.1 行星軸設(shè)計(jì)
3.1.1初算軸的最小直徑
在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，每個(gè)行星輪軸承受穩(wěn)定載荷，當(dāng)行星輪相對(duì)于行星架對(duì)稱布置時(shí)，載荷則作用在軸跨距的中間。取行星輪與行星架之間的間隙，則跨距長度。當(dāng)行星輪軸在轉(zhuǎn)臂中的配合選為H7/h6時(shí)，就可以把它看成是具有跨距為的雙支點(diǎn)梁。當(dāng)軸較短時(shí)，兩個(gè)軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認(rèn)為軸是沿著整個(gè)跨度承受均布載荷（見圖3-2）。
圖3-2 行星輪軸的載荷簡圖
危險(xiǎn)截面（在跨度中間）內(nèi)的彎矩
Nmm=1538Nmm
行星輪軸采用40Cr鋼,調(diào)質(zhì)MPa，考慮到可能的沖擊振動(dòng)，取安全系數(shù);則許用彎曲應(yīng)力MPa=176MPa,故行星輪軸直徑
取
其實(shí)際尺寸將在選擇軸承時(shí)最后確定。
3.1.2選擇行星輪軸軸承
在行星輪內(nèi)安裝兩個(gè)軸承，每個(gè)軸承上的徑向載荷
N=1614N
在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，軸承外圈以轉(zhuǎn)速
=463.64
考慮到行星輪軸的直徑，以及安裝在行星輪體內(nèi)的軸承，其外廓尺寸將受到限制，故初步選用單列深溝球軸承6002型，其參數(shù)為
kN kN （油?。?；
取載荷系數(shù) ；
當(dāng)量動(dòng)載荷 N=137N;
軸承的壽命計(jì)算 h=7377h
校核行星輪輪緣厚度是否大于許用值：
= mm
式中 行星輪模數(shù)（mm）
mm
=35.712=12.5mm
滿足條件>。
3.2 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)
輸入功率 轉(zhuǎn)速
輸出功率 輸出轉(zhuǎn)速
3.2.1 輸入軸設(shè)計(jì)
1．初算軸的最小直徑
由下式
初步估算軸的最小直徑，選取軸材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表3-2查得。
表3-2 軸常用幾種材料的及值
軸的材料
Q235-A、20
Q275、
35（1Cr18Ni9Ti）
45
40Cr、35SiMn
38SiMnMo
/
15~25
20~35
25~45
35~55
149~126
135~112
126~103
112~97
查表取=112，得
輸入軸的最小直徑安裝法蘭，該截面處開有鍵槽，軸頸增大5%~10%。
故
其實(shí)際尺寸將在選擇軸承時(shí)最后確定。
2．選擇輸入軸軸承
(1) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)估算所得直徑，輪彀寬及安裝情況等條件，軸的結(jié)構(gòu)尺寸可進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)。該軸中間一段對(duì)稱安裝一對(duì)深溝球軸承6202型，其尺寸為，可畫出輸入軸草圖（如附圖03）。
軸承的壽命計(jì)算 其參數(shù)為
N N （油?。?；
取載荷系數(shù) ；
當(dāng)量動(dòng)載荷 N=3873N;
軸承的壽命計(jì)算 h=1258h>700h
故該對(duì)軸承滿足壽命要求。
3.2.2 輸出軸設(shè)計(jì)
1．初算軸的最小直徑
在三個(gè)行星輪均布的條件下，輪齒嚙合中作用于中心輪上的力是相互平衡的，在輸出軸軸端安裝膜片盤式聯(lián)軸器時(shí)，則輸出軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只承受轉(zhuǎn)矩。輸出軸選用42CrMo合金鋼，其許用剪切應(yīng)力MPa，即求出輸出軸伸出端直徑
（1）輸入軸的設(shè)計(jì)與校核
輸入軸的最小直徑安裝法蘭，該截面處開有鍵槽，軸頸增大5%~10%。
故
其實(shí)際尺寸將在選擇軸承時(shí)最后確定。
2．選擇輸出軸軸承
由于輸出軸的軸承不承受徑向工作載荷（僅承受輸出行星架裝置的自重），所示軸承的尺寸應(yīng)由結(jié)構(gòu)要求來確定。
輸出軸端，軸頸mm。
由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，輸出軸軸承須兼作行星架軸承。為了太陽輪安裝方便，使太陽輪能通過行星架輪轂中的孔，故輪轂孔的直徑應(yīng)大于太陽輪的齒頂圓直徑=17mm。
故按結(jié)構(gòu)要求選用特輕系列單列深溝球軸承6205型，其尺寸為，可畫出行星架草圖（如附圖03）。
軸承的壽命計(jì)算 其參數(shù)為
kN kN （油浴）；
取載荷系數(shù) ；
當(dāng)量動(dòng)載荷 N=5088N;
軸承的壽命計(jì)算
h=10938h>7000h
故該軸承滿足壽命要求。
3．輸出軸上鍵的選擇及強(qiáng)度計(jì)算
平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，其主要失效形式是工作面被壓潰。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。普通平鍵連接的強(qiáng)度條件按（3-2）式計(jì)算
（3-2）
式中 －轉(zhuǎn)矩，；
－軸頸，mm;
－鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，此處為鍵的高度，mm；
－鍵的工作長度，mm,型鍵；型鍵；型鍵，其中為鍵的長度，為鍵的寬度；
－許用擠壓應(yīng)力，，在這里鍵材料為45鋼。其許用擠壓應(yīng)力值按輕微沖擊算查相關(guān)資料的=100~120。
由前面計(jì)算知輸入轉(zhuǎn)矩Nm，
選用型鍵，其型號(hào)為，
將數(shù)值，，
鍵連接處的軸頸 =8mm代入式（3-2）得
=9.9<
故該鍵滿足強(qiáng)度要求。
第4章 行星架和箱體的設(shè)計(jì)
4.1 行星架的設(shè)計(jì)
4.1.1 行星架結(jié)構(gòu)方案
轉(zhuǎn)臂x是行星齒輪傳動(dòng)中的一個(gè)較重要的構(gòu)件。一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的轉(zhuǎn)臂x應(yīng)當(dāng)是外廓尺寸小，質(zhì)墾小，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，動(dòng)平衡性好，能保證行星輪間的載荷分布均勻，而且應(yīng)具有良好的加工和裝配工藝。從而，可使行星齒輪傳動(dòng)具有較大的承載能力、較好的傳動(dòng)平穩(wěn)性以及較小的振動(dòng)和噪聲。
由于在轉(zhuǎn)臂x上一般安裝有個(gè)行星輪的心軸或軸承，故它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造和安裝精度要求較高。尤其，當(dāng)轉(zhuǎn)臂x作為行星街輪傳動(dòng)的輸出基本構(gòu)件時(shí)，它所承受的外轉(zhuǎn)矩最大，即承受著輸出轉(zhuǎn)矩。
目前，較常用的轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)有雙側(cè)板整體式、雙側(cè)板分開式和單側(cè)板式三種類型。
1. 雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂
在行星輪數(shù) 2的2Z-X型傳動(dòng)中，一般采用如圖3-16所示的雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂。
由于雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂的剛性較好，因此，它已獲得較廣泛的應(yīng)用。當(dāng)傳動(dòng)比(如2Z-X(A)的傳動(dòng)比>4)較大時(shí)，行星輪的軸承一般應(yīng)安裝在行星輪輪緣孔內(nèi)臂較合理。
對(duì)于尺寸較小的整體式轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)，可以采用整休鍛造毛坯來制造，但其切削加工量較大。因此，對(duì)于尺寸較大的整體式轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)，則可采用鑄造和焊接的方法，以獲得形狀和尺寸較接近于實(shí)際轉(zhuǎn)臂的毛坯。但在制造轉(zhuǎn)臂的工藝過程中，應(yīng)注意消除鑄造或焊接的內(nèi)應(yīng)力和其他缺陷;否則將會(huì)影響到轉(zhuǎn)臂的強(qiáng)度和剛度，而致使其產(chǎn)生較大的變形，從而，影響行星齒輪機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在此，還應(yīng)該指出的是:在加工轉(zhuǎn)臂時(shí)，應(yīng)盡可能提高轉(zhuǎn)臂x上的行星輪心軸孔（或軸承孔）的位置精度和同軸度
圖4-1 雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂
2. 雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂
雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂(見圖4-1)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一塊側(cè)板裝配到另一塊側(cè)板上，故又稱之為裝配式轉(zhuǎn)臂;其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。這主要與行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝工藝有關(guān)。當(dāng)傳動(dòng)比較小，例如，2Z-X(A)型的傳動(dòng)比<4時(shí)，因行星輪的直徑較小，行星輪的軸承通常需要安裝在轉(zhuǎn)臂的側(cè)板孔內(nèi)。此時(shí)，采用雙側(cè)板分開式的轉(zhuǎn)臂，可使其裝配較方便。
在雙側(cè)板整體式和雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂中，均可采用連接板(連接塊)將兩塊側(cè)板連接在一起。這樣的連接方式便于安裝和拆卸。轉(zhuǎn)臂x中所需連接板的數(shù)目一般應(yīng)等于行星輪數(shù)。
圖4-2 雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂
3. 單側(cè)板式轉(zhuǎn)臂
由圖4-3可見，單側(cè)板式轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)較簡單。但最明顯的缺點(diǎn)是其行星輪為懸臂布置，受力情況不好。轉(zhuǎn)臂x上安裝行星輪的軸應(yīng)按懸臂梁計(jì)算，軸徑d應(yīng)按彎曲強(qiáng)度和剛度確定。軸徑與轉(zhuǎn)臂x上軸孔之間的配合長度，一般可按關(guān)系式選取。軸與孔應(yīng)采取過盈配合，如采取H和H的配合。
圖4-3 單側(cè)板式轉(zhuǎn)臂
綜上所述：由于雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂的剛性較好，又因2Z-X型的傳動(dòng)比=5.5>4，故在此情況下本設(shè)計(jì)采用這種結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)臂。
4.1.2 行星架制造精度
由于在轉(zhuǎn)臂x上支承和安裝著3個(gè)行星輪的心軸，因此，轉(zhuǎn)臂x的制造精度對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的工作性能、運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和行星輪間載荷分布的均勻性等都有較大的影響。在制定其技術(shù)條件時(shí)，應(yīng)合理地提出精度要求，且嚴(yán)格地控制其形位偏差和孔距公差等。
1. 中心距極限偏差
在行星齒輪傳動(dòng)中，轉(zhuǎn)臂x上各行星輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心距偏差的大小和方向，可能增加行星輪的孔距相對(duì)誤差和轉(zhuǎn)臂x的偏心量，且引起行星輪產(chǎn)生徑向位移;從而影響到行星輪的均載效果。所以，在行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格地控制中心距極限偏差值。要求各中心距的偏差大小相等、方向相同;一般應(yīng)控制中心距極限偏差=0.01~0.02mm的范圍內(nèi)。該中心距極限偏差之值應(yīng)根據(jù)巾心距值，按齒輪精度等級(jí)按照
表4-1選取。
表4-1 中心距極限偏差
精度等級(jí)
齒輪副的中心距a
>18
>30
>50
>80
>120
>180
>250
>315
IT8
IT9
16.5
26
19.5
31
23
37
27
43.5
31.5
50
36
57.5
40.5
65
44.5
70
2. 各行星輪軸孔的孔距相對(duì)偏差
由于各行星輪軸孔的孔距相對(duì)偏差對(duì)行星輪間載荷分布的均勻性影響很大，故必須嚴(yán)格控制值的大小。而值主要取決于各軸孔的分度誤差，即取決于機(jī)床和工藝裝備的精度。一般，值可按下式計(jì)算，即
括號(hào)中的數(shù)值，高速行星齒輪傳動(dòng)取小值，一般中低速行星傳動(dòng)取較大值。
3. 轉(zhuǎn)臂x的偏心誤差
轉(zhuǎn)臂x的偏心誤差，推薦值不大于相鄰行星輪軸孔的孔距相對(duì)偏差的1/2，即
4. 各行星輪軸孔平行度公差
各行星輪軸孔對(duì)轉(zhuǎn)臂x軸線的平行度公差和可按相應(yīng)的齒輪接觸精度要求確定，即和是控制齒輪副接觸精度的公差，其值可按下式計(jì)算，即
=
=
式中和—在全齒寬上方向和方向的軸線平行度公差，；按GB/T10095—1988選取。
—轉(zhuǎn)臂x上兩臂軸孔對(duì)稱線(支點(diǎn))間的距離。
—齒輪寬度。
5. 平衡性要求
為了保證行星齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，對(duì)中、低速行星傳動(dòng)的轉(zhuǎn)臂x應(yīng)進(jìn)行靜平衡;一般，許用不平衡力矩可按表4-2選取。對(duì)于高速行星傳動(dòng)，其轉(zhuǎn)臂x應(yīng)在其.上全部零件裝配完成后進(jìn)行該部件的動(dòng)平衡。
表4-2轉(zhuǎn)臂x許用不平衡力矩
轉(zhuǎn)臂外圓直徑
<200
200~300
350~500
許用不平衡力矩
/N
0.15
0.25
0.50
6. 浮動(dòng)構(gòu)件的軸向間隙
如前所述，在行星齒輪傳動(dòng)中，上述各基本構(gòu)件(中心輪a, b以及轉(zhuǎn)臂x)均可以進(jìn)行浮動(dòng)，以便使其行星輪間載荷均勻分布。但是，在進(jìn)行各浮動(dòng)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意在每個(gè)浮動(dòng)構(gòu)件的兩端與其相鄰零件間需留有一定的軸向間隙，通常，選取軸向間隙=0.5~1.5mm，否則，使相鄰兩零件接觸后，不僅會(huì)影響浮動(dòng)和均載效果，而且還會(huì)導(dǎo)致摩擦發(fā)熱和產(chǎn)生噪聲。軸向間隙的大小通常是通過控制有關(guān)零件軸向尺寸的制造偏差和裝配時(shí)固定有關(guān)零件的軸向位置或修配有關(guān)零件的端面來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于小尺寸、小規(guī)格的行星齒輪傳動(dòng)其軸向間隙可取小值，對(duì)于較大尺寸、大規(guī)格的行星傳動(dòng)其軸向間隙可取較大值。
4.2 箱體的設(shè)計(jì)
機(jī)體是上述各基本構(gòu)件的安裝基礎(chǔ)，也是行星齒輪傳動(dòng)中的重要組成部分。在進(jìn)行機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)制造工藝、安裝工藝和使用維護(hù)及經(jīng)濟(jì)性等條件來決定其具體的結(jié)構(gòu)型式。
對(duì)于單件生產(chǎn)和要求質(zhì)量較輕的非標(biāo)準(zhǔn)行星齒輪傳動(dòng)，一般采用焊接機(jī)體。對(duì)于中、小規(guī)格的機(jī)體在進(jìn)行大批量的生產(chǎn)時(shí)，通常采用鑄造機(jī)體。
按照行星傳動(dòng)的安裝型式的不同?？蓪C(jī)休分為臥式、立式和法蘭式(見圖4-4 )。按其結(jié)構(gòu)的不同，又可將機(jī)體分為整體式和剖分式。
圖4-4 機(jī)體結(jié)構(gòu)形式
圖4-4(a)所示為臥式整體鑄造機(jī)體，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能有效地吸收振動(dòng)和噪聲，還具有良好的耐腐蝕性。通常多用于專用的行星齒輪傳動(dòng)中，且有一定的生產(chǎn)批量。
鑄造機(jī)體應(yīng)盡量避免壁厚突變，應(yīng)設(shè)法減少壁厚差，以免產(chǎn)生疏松和縮孔等鑄造缺陷。
圖4-4{b)所示為軸向剖分式機(jī)體結(jié)構(gòu)，通常用于大規(guī)格的、單件生產(chǎn)的行星齒輪傳動(dòng)中；它可以鑄造，也可以焊接。采用軸向剖分式機(jī)體的顯著優(yōu)點(diǎn)是安裝和維修較方便，便于進(jìn)行調(diào)試和測(cè)量。
圖4-4(c}所示為立式法蘭式機(jī)體結(jié)構(gòu)，它可適用于與立式電動(dòng)機(jī)相組合的場(chǎng)合。成批量生產(chǎn)時(shí)可以鑄造；單件生產(chǎn)時(shí)可以焊接。
鑄造機(jī)體的一般材料為灰鑄鐵，如HT150和HT200等；若機(jī)體承受較大的載荷，且有振動(dòng)和沖擊的作用可用鑄鋼，如ZG45和ZG55等。為了減小質(zhì)量，機(jī)體也可以采用鋁合金來鑄造，如ZL101和ZL102等。
結(jié)合本設(shè)計(jì)要求，采用法蘭式機(jī)體與立式電動(dòng)機(jī)相組合。上、下機(jī)體采用HT200鑄造而成。上、下機(jī)體結(jié)構(gòu)圖見附錄圖03、04。
結(jié) 論
通過對(duì)行星齒輪的設(shè)計(jì)過程的熟悉，與傳統(tǒng)的減速器的設(shè)計(jì)有很大的不同，計(jì)算方式不一樣、安裝方式不一樣、要求精度不一樣等。行星輪系減速器較普通齒輪減速器具有體積小、重量輕、效率高及傳遞功率范圍大等優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪減速器的類型很多，本設(shè)計(jì)主要通過對(duì)ZX—A型的進(jìn)行系列設(shè)計(jì)的。計(jì)算主要參數(shù)，確定主要零件的各部位的尺寸。通過對(duì)每個(gè)零件的建模再進(jìn)行組裝。通過對(duì)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)，基本熟悉設(shè)計(jì)的一般流程。理解行星減速器的工作原理。對(duì)于傳遞轉(zhuǎn)矩要求高的行星齒輪減速器，行星齒輪中應(yīng)當(dāng)安裝滑動(dòng)軸承，輸入軸應(yīng)盡量避免采用齒輪軸的形式。行星齒輪的安裝較為復(fù)雜。在設(shè)計(jì)中，同時(shí)由于本人能力和經(jīng)驗(yàn)有限，在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)犯很多錯(cuò)誤，也可能有許多不切實(shí)際的地方，個(gè)人覺得設(shè)計(jì)行星減速器的工藝要求很高，在裝配零件圖較為復(fù)雜。運(yùn)動(dòng)仿真主要困難在于行星齒輪與轉(zhuǎn)臂的運(yùn)動(dòng)上。我以后會(huì)做更多的關(guān)于行星齒輪減速器的研究。
致 謝
經(jīng)過四個(gè)多月的忙碌和工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)接近了尾聲，在這段時(shí)間中我所做的工作是比較膚淺的，很多方面由于知識(shí)跨度較大，我的設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)顯得很欠缺，所以遇到了不小的困難。在設(shè)計(jì)計(jì)算的關(guān)鍵步驟上，指導(dǎo)老師給了我很大的幫助和指導(dǎo)，同時(shí)在設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)上都為我考慮得很周到，畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠完成，首先要感謝的是我的老師。
在本文的完成過程中，我還要感謝的是在大學(xué)期間給我授過課的老師，正是他們出色的工作使我掌握了較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，本課題的研究工程中我多次得益于大學(xué)階段的學(xué)習(xí)。本文所引用文獻(xiàn)的作者也給我了很大的幫助，正是他們做在前面的工作使我在做這個(gè)課題的時(shí)候有很多資料可以借鑒，有很多前人的方法可以參考，他們的工作大大的豐富了我的思路，給我了很多有益的啟示。
然后，感謝我的同學(xué)。是他們?cè)谖腋械嚼Щ髸r(shí)，給予我信心與前進(jìn)的動(dòng)力；是他們?cè)谖铱鞓窌r(shí)，分享我的喜悅。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人。? ?最后感謝學(xué)院兩年來對(duì)我的大力栽培。 謝謝！
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