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畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 行星齒輪減速器的設(shè)計 學(xué) 號 11130306 姓 名 謝恒聰 專 業(yè) 機械工程 系 別 指導(dǎo)教師 董衍善 教授 二 一五年六月 i 摘 要 本文完成了對行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 該減速器具有較小的傳動比 而 且 它具有結(jié)構(gòu)緊湊 傳動效率高 外廓尺寸小和重量輕 承載能力大 運動平 穩(wěn) 抗沖擊和震動的能力較強 噪聲低的特點 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 然后比 較了各種傳動結(jié)構(gòu) 從而確定了傳動的基本類型 論文主體部分是對傳動機構(gòu)主 要構(gòu)件包括太陽輪 行星輪 內(nèi)齒圈及轉(zhuǎn)臂的設(shè)計計算 通過所給的輸入功率 傳動比 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 對其進行了整 體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算和主要零部件的強度校核計算 最后對整個設(shè)計過程進行了總 結(jié) 基本上完成了對該減速器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 關(guān)鍵詞 行星齒輪 傳動機構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 校核計算 ii 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 KEYWORDS Planetary gear transmission mechanism Structural design Checking calculation iii 目 錄 摘 要 i ABSTRACT ii 目 錄 iii 1 緒論 1 1 1 研究背景及意義 1 1 2 行星齒輪減速器研究現(xiàn)狀 1 1 3 行星齒輪減速器發(fā)展趨勢 2 1 4 論文的基本內(nèi)容 2 2 總體方案設(shè)計 3 2 1 設(shè)計要求 3 2 2 總體方案選擇 3 2 2 1 行星機構(gòu)的類型及特點 3 2 2 2 確定行星齒輪傳動類型 5 3 齒輪的設(shè)計計算 6 3 1 配齒計算 6 3 2 初步計算齒輪的主要參數(shù) 7 3 2 1 計算高速級齒輪的模數(shù) m 7 3 2 2 計算低速級的齒輪模數(shù) m 7 3 3 嚙合參數(shù)計算 8 3 3 1 高速級 8 3 3 2 低速級 8 3 3 3 高速級變位系數(shù) 9 3 3 4 低速級變位系數(shù) 9 3 4 幾何尺寸的計算 9 3 4 1 高速級 9 3 4 2 低速級 10 3 4 3 插齒刀齒根圓直徑的計算 10 3 5 裝配條件的驗算 11 3 5 1 鄰接條件 11 3 5 2 同心條件 11 iv 3 5 3 安裝條件 12 3 6 傳動效率的計算 12 3 6 1 高速級嚙合損失系數(shù) 的確定 12 1x 3 6 2 低速級嚙合損失系數(shù) 的確定 13 2 3 7 齒輪強度的驗算 14 3 7 1 高速級外嚙合齒輪副接觸強度的校核 14 3 7 2 高速級外嚙合齒輪副彎曲強度的校核 16 3 7 3 高速級內(nèi)嚙合齒輪副接觸強度的校核 18 3 7 4 低速級外嚙合齒輪副接觸強度的校核 18 3 7 5 低速級外嚙合齒輪副彎曲強度的校核 20 3 7 6 低速級內(nèi)嚙合齒輪副接觸強度的校核 22 4 軸的設(shè)計計算 23 4 1 行星軸設(shè)計 23 4 1 1 初算軸的最小直徑 23 4 1 2 選擇行星輪軸軸承 24 4 2 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計 25 4 2 1 輸入軸設(shè)計 25 4 2 2 輸出軸設(shè)計 26 5 轉(zhuǎn)臂 箱體及附件的設(shè)計 28 5 1 轉(zhuǎn)臂的設(shè)計 28 5 1 1 轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)方案 28 5 1 2 轉(zhuǎn)臂制造精度 29 5 2 箱體的設(shè)計 31 5 3 其他附件的選用 33 5 3 1 標準件及附件的選用 33 5 3 2 密封和潤滑 33 結(jié)論 34 致 謝 35 參考文獻 36 附錄 一 37 附錄 二 38 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 1 1 緒論 1 1 研究背景及意義 行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史 很早就有了應(yīng)用 然而 自 20 世紀 60 年代以來 我國才開始對行星齒輪傳動進行了較深入 系統(tǒng)的研究和試 制工作 無論是在設(shè)計理論方面 還是在試制和應(yīng)用實踐方面 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 尤其是我國改革開放以來 隨著 我國科學(xué)技術(shù)水平的進步和發(fā)展 我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達國家引進了大量 先進的機械設(shè)備和技術(shù) 經(jīng)過我國機械科技人員不斷積極的吸收和消化 與時俱 進 開拓創(chuàng)新地努力奮進 使我國的行星傳動技術(shù)有了迅速的發(fā)展 1 本課題通過對行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 初步計算出各零件的設(shè)計尺寸和 裝配尺寸 并對涉及結(jié)果進行參數(shù)化分析 為行星齒輪減速器產(chǎn)品的開發(fā)和性能 評價實現(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 要能 弄懂該減速器的傳動原理 達到對所學(xué)知識的復(fù)習與鞏固 從而在以后的工作中 能解決類似的問題 1 2 行星齒輪減速器研究現(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 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 1 漸開線行星齒輪效率的研究 行星齒輪傳動的效率作為評價器傳動性能優(yōu)劣的重要指標之一 國內(nèi)外有許 多學(xué)者對此進行了系統(tǒng)的研究 現(xiàn)在 計算行星齒輪傳動效率的方法很多 國內(nèi) 外學(xué)者提出了許多有關(guān)行星齒輪傳動效率的計算方法 在設(shè)計計算中 較常用的 計算方有 3 種 嚙合功率法 力偏移法 和傳動比法 克萊依涅斯法 其中以 嚙合功率法的用途最為廣泛 此方法用來計算普通的 2K2H 和 3K 型行星齒輪的 效率十分方便 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 2 2 漸開線行星齒輪均載分析的研究現(xiàn)狀 行星齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量小 體積小 承載能力大等優(yōu)點 這些都 是由于在其結(jié)構(gòu)上采用了多個行星輪的傳動方式 充分利用了同心軸齒輪之間的 空間 使用了多個行星輪來分擔載荷 形成功率流 并合理的采用了內(nèi)嚙合傳動 從而使其具備了上述的許多優(yōu)點 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 后來通過時間采取了對行 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調(diào)位的方法 1 3 行星齒輪減速器發(fā)展趨勢 隨著我國市場經(jīng)濟的推進 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)集團的齒輪變速箱廠 車轎廠 通過企業(yè)改 組 改制 改為相對獨立的專業(yè)廠 參與市場競爭 隨著軍工轉(zhuǎn)民用 農(nóng)機齒輪 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)實力增強 技術(shù)進步加快 當今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高 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 高可靠性和高傳動效率 二 低即低噪聲 低成本 二化即標準化 多樣化 減速器和齒輪的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展 在一定程度上標志著一個國家的工 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 4 論文的基本內(nèi)容 1 選擇傳動方案 傳動方案的確定包括傳動比的確定和傳動類型的確定 2 設(shè)計計算及校核 傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 都大致包括 選擇傳動方案 傳動零件齒輪的設(shè)計計算與校核 軸的設(shè)計計算與校核 軸承的選型與壽命計算 鍵的選擇與強度計算 箱體的設(shè)計 潤滑與密封的選擇等 在對行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)進行深入分析的基礎(chǔ)上 依據(jù)給定的減速器設(shè)計 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 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 3 制出減速器的總裝圖對其進行分析 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 4 2 總體方案設(shè)計 2 1 設(shè)計要求 試為某機械裝置設(shè)計一個行星齒輪減速器 已知該行星齒輪減速器的要求輸 入功率為 750kW 輸入轉(zhuǎn)速 1200rpm 傳動比為 35 5 允許傳動比偏差最大為 0 1 每天工作 16 小時 設(shè)計壽命為 2 年 且要求該行星齒輪減速器傳動結(jié)構(gòu)緊湊 外廓尺寸較小和 傳動效率高 2 2 總體方案選擇 2 2 1 行星機構(gòu)的類型及特點 行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較 它具有許多獨特的優(yōu)點 行星齒輪傳 動的主要特點如下 1 體積小 質(zhì)量小 結(jié)構(gòu)緊湊 承載能力大 一般 行星齒輪傳動的外 廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動的 即在承受相同的載荷條件下 51 2 2 傳動效率高 在傳動類型選擇恰當 結(jié)構(gòu)布置合理的情況下 其效率 值可達 0 97 0 99 3 傳動比較大 可以實現(xiàn)運動的合成與分解 只要適當選擇行星齒輪傳 動的類型及配齒方案 便可以用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比 在僅作為傳 遞運動的行星齒輪傳動中 其傳動比可達到幾千 應(yīng)該指出 行星齒輪傳動在其 傳動比很大時 仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量小 體積小等許多優(yōu)點 4 運動平穩(wěn) 抗沖擊和振動的能力較強 由于采用了數(shù)個結(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 也使參與嚙合的齒數(shù)增多 故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn) 抵抗沖擊和振動 的能力較強 工作較可靠 最常見的行星齒輪傳動機構(gòu)是 NGW 型行星傳動機構(gòu) 行星齒輪傳動的型式 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 行星齒輪傳動最顯著的特點是 在傳遞動力時它可進行功率分流 同時 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 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 5 行星齒輪傳動現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動 而作為各種機械傳動系統(tǒng)的中 的減速器 增速器和變速裝置 尤其是對于那些要求體積小 質(zhì)量小 結(jié)構(gòu)緊湊 和傳動效率高的航空發(fā)動機 起重運輸 石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以及 需要變速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置 行星齒輪傳動已得到了越來越 廣泛的應(yīng)用 表 2 1 列出了常用行星齒輪傳動的型式及特點 表 2 1 常用行星齒輪傳動的傳動類型及其特點 性能參數(shù)傳動 形式 簡圖 傳動比 效率 最大功 率 kW 特點 NGW 2Z X 負號機 構(gòu) 1 1 BAXi 3 13 7 推薦 2 8 9 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 可用于各個工作條件 在機械傳動中應(yīng)用最廣 單級傳動比范圍較小 耳 機和三級傳動均廣泛應(yīng)用 NW 2 Z X 負 號機構(gòu) 1 5 BAXi 0 推薦 7 21 0 97 0 99 不限 效率高 徑向尺寸比 NGW 型小 傳動比范圍較 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 BAXi 不宜采用 NN 2Z X 負號 機構(gòu) 推薦值 8 3 BXEi 0 效率較低 一般為 0 7 0 8 40 傳動比打 效率較低 適 用于短期工作傳動 當轉(zhuǎn) 臂 X 從動時 傳動比 大i 于某一值后 機構(gòu)將發(fā)生 自鎖 WW 2 Z X 負 號機構(gòu) 1 2 BXAi 數(shù)千 1 2 BXAi 5 時 效 率可達 0 9 0 7 5 以后 i 隨 增加 徒降 20 傳動比范圍大 但外形尺 寸及重量較大 效率很低 制造困難 一般不用與動 力傳動 運動精度低也不 用于分度機構(gòu) 當轉(zhuǎn)臂 X 從動時 從某一數(shù)值起i 會發(fā)生自鎖 常用作差速 器 其傳動比取值為 1 8 3 最佳值為 2 XABi 此時效率可達 0 9 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 6 NGW 型 3Z 小功率 傳動 BAEi 500 推薦 20 BAEi 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 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 大于某一數(shù)值時會發(fā)生i 自鎖 NGWN 型 3Z 60 BAEi 500 推薦 64 300 0 7 0 84 隨 增 bAEi 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 型傳動方便 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 傳動自鎖情況同 上 2 2 2 確定行星齒輪傳動類型 根據(jù)上述設(shè)計要求可知 該行星齒輪減速器傳遞功率高 傳動比較大 工作 環(huán)境惡劣等特點 故采用雙級行星齒輪傳動 2X A 型結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 適 用于任何工況下的大小功率的傳動 選用由兩個 2X A 型行星齒輪傳動串聯(lián)而成 的雙級行星齒輪減速器較為合理 名義傳動比可分為 進行傳動 17 pi 25p 傳動簡圖如圖 2 1 所示 圖 2 1 傳動方案簡圖 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 7 3 齒輪的設(shè)計計算 3 1 配齒計算 根據(jù) 2X A 型行星齒輪傳動比 的值和按其配齒計算公式 可得第一級傳pi 動的內(nèi)齒輪 行星齒輪 的齒數(shù) 現(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動的外廓尺寸 故選1b1c 取第一級中心齒輪 數(shù)為 17 和行星齒輪數(shù)為 根據(jù)內(nèi)齒輪a3pn 11bpiz 17 103 7bz 對內(nèi)齒輪齒數(shù)進行圓整后 此時實際的 P 值與給定的 P 值稍有變化 但是必 須控制在其傳動比誤差范圍內(nèi) 實際傳動比為 7 0588i1 zab 其傳動比誤差 5 i pi 7 108 根據(jù)同心條件可求得行星齒輪 c1 的齒數(shù)為 11243cbaz 所求得的 適用于非變位或高度變位的行星齒輪傳動 再考慮到其安裝條ZC 件為 C 40 12zab 整 數(shù) 第二級傳動比 為 5 選擇中心齒輪數(shù)為 23 和行星齒輪數(shù)目為 3 根據(jù)內(nèi)2pi 齒輪 zb1 92 再考慮到其安裝條件 選擇 1za 1b 23 的齒數(shù)為 91zb 根據(jù)同心條件可求得行星齒輪 c1 的齒數(shù)為 2 341zcb1za 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 8 實際傳動比為 4 957i1 zab 其傳動比誤差 8 i pi 3 2 初步計算齒輪的主要參數(shù) 齒輪材料和熱處理的選擇 中心齒輪 A1 和中心齒輪 A2 以及行星齒輪 C1 和 C2 均采用 20CrMnTi 這種材料適合高速 中載 承受沖擊和耐磨的齒輪及齒 面較寬的齒輪 故且滿足需要 齒面硬度為 58 62HRC 根據(jù)圖二可知 取 1400 340 中心齒輪加工精度為六級 高速級與低limH 2NlimF 2N 速級的內(nèi)齒輪均采用 42CrMo 這種材料經(jīng)過正火和調(diào)質(zhì)處理 以獲得相當?shù)膹姸?和硬度等力學(xué)性能 調(diào)質(zhì)硬度為 217 259HRC 根據(jù)圖三可知 取 780limH 420 輪 B1 和 B2 的加工精度為 7 級 2li2 3 2 1 計算高速級齒輪的模數(shù) m 按彎曲強度的初算公式 為 1132liAFPaTKYmdz 現(xiàn)已知 17 3401aZm2 N 中心齒輪 a1 的名義轉(zhuǎn)矩為 1 750195494198 332PTNmn 取算式系數(shù) 按表 6 6 取使用系數(shù) 按表 6 4 取綜合系數(shù)2 mK 6AK 1 8 取接觸強度計算的行星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù) 由公式fk 1 35hpk 可得 由表查得齒形系數(shù) 1 61 6351 6fphpk 由表查的齒寬系數(shù) 則所得的模數(shù) m 為12 7faY 0 8d 8 13 398 16 52 67 0734m 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 9 取齒輪模數(shù)為 9m 3 2 2 計算低速級的齒輪模數(shù) m 按彎曲強度的初算公式 計低速級齒輪的模數(shù) m 為1132liAFPaTKYmdz 現(xiàn)已知 23 420 中心齒輪 a2 的名義轉(zhuǎn)矩 m2 N 2a 1xa 7 05819 340 6 nm 取算式系數(shù) 按表 6 6 取使用系數(shù) 按表 6 4 取綜合系數(shù)2mk1 ak 1 8 取接觸強度計算的行星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù) 由公式可f 1 2hp 得 由表查得齒形系數(shù) 由 1 61 631 2fphp 1 4faY 表查的齒寬系數(shù) 則所得的模數(shù) 為0 d m 11 97mm 3142 61 832 4 0m 取齒輪模數(shù)為 3 3 嚙合參數(shù)計算 3 3 1 高速級 在兩個嚙合齒輪副中 中 其標準中心距 a1 為1ac 1b 11 97432022acacmz 11 1bcbc 3 3 2 低速級 在兩個嚙合齒輪副中 中 其標準中心距 a2 為2ac 2b 221134acbcmz 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 10 221129342bcbcmaz 由此可見 高速級和低速級的標準中心距均相等 因此該行星齒輪傳動滿足 非變位的同心條件 但是在行星齒輪傳動中 采用高度變位可以避免根切 減小 機構(gòu)的尺寸和質(zhì)量 2 還可以改善齒輪副的磨損情況以及提高其載荷能力 由于嚙合齒輪副中的小齒輪采用正變位 大齒輪采用負變位 10 x 20 x 內(nèi)齒輪的變位系數(shù)和其嚙合的外齒輪相等 即 型的傳動中 當傳2 zxA 動比 時 中心齒輪采用正變位 行星齒輪和內(nèi)齒輪采用負變位 其變位系4 baxi 數(shù)關(guān)系為 0cba 3 3 3 高速級變位系數(shù) 確定外齒輪副的變位系數(shù) 因其高度變位后的中心距與非變位的中心距不變 在嚙合角仍為 根據(jù)表選擇變位系數(shù)270a 1260z 314ax 34bx 314cx 3 3 4 低速級變位系數(shù) 因其嚙合角仍為 根據(jù)表選擇變位系數(shù)342a 1257z 20 15ax 0 b 0 1cx 3 4 幾何尺寸的計算 對于雙級的 型的行星齒輪傳動按公式進行其幾何尺寸的計算 各齒輪2xA 副的幾何尺寸的計算結(jié)果如下表 3 4 1 高速級 項目 計算公式 齒輪副1ac 齒輪副1bc 分度圓直 徑 1dmz 253d 287387d 29 基圓直徑 1cosba2 1 4 b2616 b205 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 11 3 4 2 低速級 項目 計算公式 齒輪副1ac 齒輪副1bc 分度圓直徑 1dmz 2276d 408408d 29 基圓直徑 cosba2 1 3 b2136 b275 3 4 3 插齒刀齒根圓直徑的計算 外 嚙 合 112amdxh 2176 5ad 39b 頂圓 直徑 1a內(nèi)嚙 合 2a 3a 21afmc 插 齒 139 5b 206a 外 嚙 合 1fdxh212f 136 5fd 28f 齒根圓直 徑 f內(nèi)嚙 合 fa 202 插 齒 1358 f 2946f 外 嚙 合 11axh 22mad10 75a 249d 齒頂圓 直徑 1a 內(nèi) 嚙 合 a 23 1afc 插 齒 249 5a 1063 外 嚙 合 1f madxh212f 1248 75fd 3f 齒根圓 直徑 f 內(nèi) 嚙 合 f 202fa 插 齒 1375 2f 29f 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 12 已知模數(shù) 盤形直齒插齒刀的齒數(shù)為 18 變位系數(shù)為9m 試求被插齒的內(nèi)齒輪 的齒圓直徑 0 1x中 等 磨 損 程 度 1b2 齒根圓直徑 按下式計算 即2fd 20fad 插 齒 插齒刀的齒頂圓直徑0a 插齒刀與被加工內(nèi)齒輪的中心距2 00aomaoxzh 9182 5186 3m 高速級 2fd 6 3794 低速級 選擇模數(shù) 盤形直齒插齒刀的齒數(shù)為 17m00aoaoxz 121 25036 填入表格 22f 36 4 69 m 3 5 裝配條件的驗算 對于所設(shè)計的雙級 2X A 型的行星齒輪傳動應(yīng)滿足如下裝配條件 3 5 1 鄰接條件 按公式驗算其鄰接條件 即 2sinacacpd 已知高速級的 和 代入上式 則得39 5ac 70ac 3 滿足鄰接條件 39 5270sin46 m 將低速級的 和 代入 則得 2acd32ac pn 滿足鄰接條件 4 si59 3 3 5 2 同心條件 按公式對于高度變位有 2acbz 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 13 已知高速級 滿足公式則滿足同心條件 17az 43c10bz 已知低速級 也滿足公式則滿足同心條件 29 3 5 3 安裝條件 按公式驗算其安裝條件 即得 1abpCzn 整 數(shù) 2abpCzn 整 數(shù) 高速級滿足裝配條件 17034abp 低速級滿足裝配條件 2918abpz 3 6 傳動效率的計算 雙級 2X A 型的基本行星齒輪傳動串聯(lián)而成的 故傳動效率為122baxax 由表可得 11bxaxp 221bxax 3 6 1 高速級嚙合損失系數(shù) 的確定 1x 在轉(zhuǎn)化機構(gòu)中 其損失系數(shù) 等于嚙合損失系數(shù) 和軸承損失系數(shù) 之和 1x 1xm1xn 即 111xxxmn 其中 1ab 轉(zhuǎn)化機構(gòu)中中心輪 與行星齒輪 之間的嚙合損失 1xmb 11c 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 14 轉(zhuǎn)化機構(gòu)中中心輪 與行星齒輪 之間的嚙合損失 1xma 1a1c 可按公式計算即1 xb1xmb122mfz 高速級的外嚙合中重合度 1 584 則得 1xma 12 486mf 式中 齒輪副中小齒輪的齒數(shù)1z 齒輪副中大齒輪的齒數(shù)2 嚙合摩擦系數(shù) 取 0 2mf 0 041 1xa 12 4860 743 內(nèi)外嚙合中重合度 1 864 則得 1xmb122 96mfz 0 0080 1xb 0 43 即得 0 041 0 008 0 049 1xm 16 049 57bax 3 6 2 低速級嚙合損失系數(shù) 的確定 2x 外嚙合中重合度 1 627 0 037 2xma 12 54mfz 1 540 234 內(nèi)嚙合中重合度 1 858 0 019 2xma12 97mf 1 970 239 即得 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 15 0 037 0 019 0 056 2xm 2410 56 9bax 則該行星齒輪的傳動效率為 122baxax 0 95 0974 傳動效率高滿足短期間斷工作方式的使用要求 3 7 齒輪強度的驗算 校核齒面接觸應(yīng)力的強度計算 大小齒輪的計算接觸應(yīng)力中的較大 值均H 小于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力 即Hp p 3 7 1 高速級外嚙合齒輪副接觸強度的校核 考慮到由齒輪嚙合外部因素引起的附加動載荷影響的系數(shù) 它與原動機和工 作機的特性 軸和連軸器系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度以及運行狀態(tài)有關(guān) 原動機工作平穩(wěn) 為中等沖擊 8 故選 為 1 6 工作機的環(huán)境惡劣 屬于嚴重沖擊 9 故選aK 為 1 8a 1 動載荷系數(shù) v 考慮齒輪的制造精度 運轉(zhuǎn)速度對輪齒內(nèi)部附加動載荷影響的系數(shù) 查表可 得 1 108v 2 齒向載荷分布系數(shù) HK 考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)X面接觸應(yīng)力影響的系數(shù) 該系數(shù) 主要與齒輪加工誤差 箱體軸孔偏差 嚙合剛度 大小齒輪軸的平行度 HK 跑合情況等有關(guān) 查表可得 1bH 1 2b 3H 則 23 6H 3 齒間載荷分配系數(shù) HakF 齒間載荷分配系數(shù)是考慮同時嚙合的各對齒輪間載荷分布不均勻影響的系數(shù) 它與齒輪的制造誤差 齒廓修形 重合度等因素有關(guān) 查表可得 1 1HakFa 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 16 4 行星齒輪間載荷分配不均勻系數(shù) Hpk 考慮在各個行星齒輪間載荷分配不均勻?qū)X接觸應(yīng)力影響的系數(shù) 它與轉(zhuǎn)臂 X 和齒輪及箱體精度 齒輪傳動的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān) 查表取 1 4Hpk 5 節(jié)點區(qū)域系數(shù) Hz 考慮到節(jié)點處齒廓曲率對接觸應(yīng)力的影響 并將分度圓上的切向力折算為節(jié) 圓上的法向力的系數(shù) 根據(jù) 取 為 2 495 2cosintaHtz Hz 6 彈性系數(shù) eZ 考慮材料彈性模量 E 和泊松比 對接觸應(yīng)力影響的系數(shù) 查表可得 為 eZ 189 80 7 重合度系數(shù) 考慮重合度對單位齒寬載荷 的影響 而使計算接觸應(yīng)力減小的系 tbF 故取 0 897 43aZ 8 螺旋角系數(shù) 考慮螺旋角造成的接觸線傾斜對接觸應(yīng)力影響的系數(shù) 取 為 1cos 9 最小安全系數(shù) minHSinF 考慮齒輪工作可靠性的系數(shù) 齒輪工作的可靠性要求應(yīng)根據(jù)重要程度 使用 場合等 取 1minH 10 接觸強度計算的壽命系數(shù) NtZ 考慮齒輪壽命小于或大于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)時 它與一對相嚙合齒輪的 材料 熱處理 直徑 模數(shù)和使用潤滑劑有關(guān) 取 1 039 1 0851NtZ2Nt 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 17 11 潤滑油膜影響系數(shù) LZVR 齒面間的潤滑油膜影響齒面的承載能力 查表可得 1 0 987 LZV 0 991RZ 12 齒面工作硬化系數(shù) 接觸強度尺寸系數(shù)wx 考慮到經(jīng)光整加工的硬齒面的小齒輪在運轉(zhuǎn)過程中對調(diào)質(zhì)剛的大齒輪產(chǎn)生冷 作硬化 還考慮因尺寸增大使材料強度降低的尺寸效應(yīng)因素的系數(shù) 故選 1 1wx 根據(jù)公式計算高速級外嚙合齒輪副中許用接觸應(yīng)力 10 即 HP 中心齒輪 a1 的 1422min lNtLVRWXHpZS PaM 行星齒輪 c1 的 1486in ltLp a 外嚙合齒輪副中齒面接觸應(yīng)力的計算中 12H 110AUHaPHK 01t EubFZd 經(jīng)計算可得 2987PaHM 則 滿足接觸疲勞強度14p 221486H Pa 條件 3 7 2 高速級外嚙合齒輪副彎曲強度的校核 1 名義切向力 tF 已知 3 和 153mm 則得235 aNmT pnad 002351960tPa Nd 使用系數(shù) 和動載系數(shù) 的確定方法與接觸強度相同 Kv 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 18 2 齒向載荷分布系數(shù) FK 齒向載荷分布系數(shù) 按公式計算 即 1FbF 由圖可知 1 則 1 311F 1 4b 3 齒間載荷分配系數(shù) Fa 齒間載荷分配系數(shù) 可查表 1 1 4 行星齒輪間載荷分配系數(shù) FpK 行星齒輪間載荷分配系數(shù) 按公式計算 1 621 3Fp 5 齒形系數(shù) faY 查表可得 2 421 2 6561f 2fa 6 應(yīng)力修正系數(shù) s 查表可得 1 684 1 5771sa2a 7 重合度系數(shù) Y 查表可得 1 0 75 38 8 螺旋角系數(shù) 9 計算齒根彎曲應(yīng)力 f 18711 tFaAVFaFPFbmYK PaM 18922 ta a a 10 計算許用齒根應(yīng)力 Fp minFSTNtrelTRrlXpYs 已知齒根彎曲疲勞極限 400minF 2 查得最小安全系數(shù) 1 6 式中各系數(shù) 和i STYNrelT RrelTY 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 19 取值如下 xY 查表 2 1STNTY壽 命 系 數(shù) 0 2631L 查表齒根圓角敏感系數(shù) 1 1rel 20 95relT 相對齒根表面狀況系 1 043 1 674 RrelTz 1 043 0 121 6740 529RrelTzY 許用應(yīng)力 694 1Fp PaM247Fp Pa 因此 a c 滿足齒根彎曲強度條件 2F 3 7 3 高速級內(nèi)嚙合齒輪副接觸強度的校核 高速級內(nèi)嚙合齒輪副中彎曲強度校核可以忽略 主要表現(xiàn)為接觸強度的計算 校核上與高速級外嚙合齒輪副中的強度相似 選擇 1 272 1 189 189 8 1 2 495 vKH Z h 1 098 0 844 1 095 1 151 1 1 0 987 HaZ 1N2N1L2L1V 0 974 0 991 0 982 1 153 1 153 1 1 2V1RR1W2WX2Z 1minHS 計算行星齒輪的許用應(yīng)力為 1677 1minlNtLVRWXHpZ paM 計算內(nèi)齒輪 c1 的接觸許用應(yīng)力 641 1minlNtLVRWXHpSpa 而 39612 10AUHaHPHK pa 則 641 得出結(jié)論 滿足接觸強度的條件 H pa 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 20 3 7 4 低速級外嚙合齒輪副接觸強度的校核 1 選擇使用系數(shù) aK 原動機工作平穩(wěn) 為中等沖擊 故選 為 1 6 工作機的環(huán)境惡劣 屬于嚴a 重沖擊 故選 為 1 8a 2 動載荷系數(shù) v0 251349Vk 3 齒向載荷分布系數(shù) HK 1 229 1Hb 4 齒間載荷分配系數(shù) HakF 查表可得 1 021 1 021Ha 5 節(jié)點區(qū)域系數(shù) z 取 2 495 2cosintaHtz 6 彈性系數(shù) eZ 考慮材料彈性模量 E 和泊松比 對接觸應(yīng)力影響的系數(shù) 查表可得 為 eZ 189 80 7 重合度系數(shù) 考慮重合度對單位齒寬載荷 的影響 而使計算接觸應(yīng)力減小的系數(shù)tbF 故取 0 889 43aZ 8 螺旋角系數(shù) 考慮螺旋角造成的接觸線傾斜對接觸應(yīng)力影響的系數(shù) 取cosZ 為 1 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 21 計算齒面的接觸應(yīng)力 代人參數(shù)110AUHaHPHK 145112H paM 9 最小安全系數(shù) minHSinF 取 1minH 10 接觸強度計算的壽命系數(shù) NtZ 取 1 116 1 1171NtZ2Nt 11 潤滑油膜影響系數(shù) LVR 齒面間的潤滑油膜影響齒面的承載能力 查表可得 1 0 958 LVZ 0 996R 12 齒面工作硬化系數(shù) 接觸強度尺寸系數(shù)wZx 選 1 1wZx 計算許用接觸應(yīng)力 1770 中心齒輪 a2 1minlNtLVRWXHpS paM 1525 行星齒輪 c2 2inltLVRXpHZpa 接觸強度校核 1451 滿足接觸強度校核 12H 2H 3 7 5 低速級外嚙合齒輪副彎曲強度的校核 1 名義切向力 tF 已知 3 和 276mm 則得623 47aNmT pnad 001623 47862tPa Nnd 使用系數(shù) 和動載系數(shù) 的確定方法與接觸強度相同 Kv 2 齒向載荷分布系數(shù) F 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 22 齒向載荷分布系數(shù) 按公式計算 即FK 1FbF 由圖可知 1 則 1 229 1 29b 3 齒間載荷分配系數(shù) Fa 齒間載荷分配系數(shù) 可查表 1 021 4 行星齒輪間載荷分配系數(shù) Fp 行星齒輪間載荷分配系數(shù) 按公式計算K 1 621 3Fp 5 齒形系數(shù) faY 查表可得 2 531 2 5841f 2fa 6 應(yīng)力修正系數(shù) s 查表可得 1 630 1 5901sa2a 7 重合度系數(shù) Y 查表可得 1 0 75 18 8 螺旋角系數(shù) 9 計算齒根彎曲應(yīng)力 f 39611 tFaAVFaFPFbmYK PaM 39422 ta a a 10 計算許用齒根應(yīng)力 Fp minFSTNtrelTRrlXpYs 已知齒根彎曲疲勞極限 400minF 2 查得最小安全系數(shù) 1 6 式中各系數(shù) 和i STYNrelT RrelTY 取值如下x 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 23 查表 2 1STYNT壽 命 系 數(shù) 0 2631L 查表齒根圓角敏感系數(shù) 1 1rel 2relTY 相對齒根表面狀況系 1 043 0 11 6740 529RrelTz 1 043 0 12 relY 許用應(yīng)力 674 1Fp PaM248Fp Pa 因此 a2 c2 滿足齒根彎曲強度條件 2F 3 7 6 低速級內(nèi)嚙合齒輪副接觸強度的校核 低速級內(nèi)嚙合齒輪副中彎曲強度校核可以忽略 主要表現(xiàn)為接觸強度的計算 校核上與高速級外嚙合齒輪副中的強度相似 11 選擇 1 051 1 213 189 8 1 2 495 vKH Z hZ 1 098 0 844HaZ 1 192 1 261 1 1 0 958 0 912 1N2N1L2L1V2V 0 996 0 992 1 153 1 153 1 1 1R1RWW1XminHS 計算行星齒輪的許用應(yīng)力為 1782 1minlNtLVRXHpZS paM 計算內(nèi)齒輪 c1 的接觸許用應(yīng)力 665 1minlNtLVRWXHp pa 而 65212 10AUHaHPHK pa 則 652 得出結(jié)論 滿足接觸強度的條件 H pa 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 24 4 軸的設(shè)計計算 行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)特點 行星輪軸承安裝在行星輪內(nèi) 行星軸固定在轉(zhuǎn)臂 的行星輪軸孔中 輸出軸和轉(zhuǎn)臂通過鍵聯(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 以實現(xiàn)太陽輪浮動 太陽輪浮動原理如圖 4 1 所示 圖 4 1 太陽輪浮動原理 4 1 行星軸設(shè)計 4 1 1 初算軸的最小直徑 在相對運動中 每個行星輪軸承受穩(wěn)定載荷 當行星輪相對KNFt862 于轉(zhuǎn)臂對稱布置時 載荷 則作用在軸跨距的中間 取行星輪與轉(zhuǎn)臂之間的間隙tF 則跨距長度 當行星輪軸在轉(zhuǎn)臂中的m5 2 mbl 47520 配合選為 H7 h6 時 就可以把它看成是具有跨距為 的雙支點梁 當軸較短時 0l 兩個軸承幾乎緊緊地靠著 因此 可以認為軸是沿著整個跨度承受均布載荷 見圖 4 2 0 lFqt 圖 4 2 行星輪軸的載荷簡圖 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 25 危險截面 在跨度中間 內(nèi)的彎矩 N m 1538N m8 1762802 lFqMt 行星輪軸采用 40Cr 鋼 調(diào)質(zhì) MPa 考慮到可能的沖擊振動 取安全40s 系數(shù) 則許用彎曲應(yīng)力 MPa 176MPa 故行星輪軸直5 2S 5 2 bS 徑 mMdb 8 4176532330 取 8 40 其實際尺寸將在選擇軸承時最后確定 4 1 2 選擇行星輪軸軸承 在行星輪內(nèi)安裝兩個軸承 每個軸承上的徑向載荷 rF N 1614KN2 0tan8620tan rF 在相對運動中 軸承外圈以轉(zhuǎn)速 463 6430 178 caHcznminrinr 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d5 4 廓尺寸將受到限制 故初步選用單列深溝球軸承 6010 型 其參數(shù)為 md50 D72B1 kN kN 油浴 2rC 50r 20limninr 取載荷系數(shù) 1pf 當量動載荷 N 137N 14 rFP 軸承的壽命計算 h 7377h 3306 19720 6 PCnLHch 校核行星輪輪緣厚度 是否大于許用值 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 26 mmc mDdcf 5 22 in 式中 行星輪模數(shù) mm m mm 74 13min c 35 712 12 5mmc i 滿足條件 min 4 2 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計 輸入功率 轉(zhuǎn)速 1750Pkw 120 minnr 輸出功率 輸出轉(zhuǎn)速 268 34 4 2 1 輸入軸設(shè)計 1 初算軸的最小直徑 由下式 30nPAd 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 4 2 查得 0 表 4 2 軸常用幾種材料的 及 值 T 0A 軸的材料 Q235 A 20 Q275 35 1Cr18Ni9Ti 45 40Cr 35SiMn 38SiMnMo T PaM15 25 20 35 25 45 35 550A 149 126 135 112 126 103 112 97 查表取 112 得 mnPd76 95120330min 輸入軸的最小直徑安裝法蘭 該截面處開有鍵槽 軸頸增大 3 5 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 27 故 md 5 1063 98 min 其實際尺寸將在選擇軸承時最后確定 2 選擇輸入軸軸承 1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 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)尺寸可進行草圖設(shè) 計 該軸中間一段對稱安裝一對深溝球軸承 6224 型 其尺寸為 可畫出輸入軸草圖 如附圖 03 mBDd25012 軸承的壽命計算 其參數(shù)為 N N 油浴 83rC8 630r 0li ninr 取載荷系數(shù) 21 pf 當量動載荷 N 3873N 2 rFP 軸承的壽命計算 h 1258h 700h 3306 8720 16 PCnLah 故該對軸承滿足壽命要求 4 2 2 輸出軸設(shè)計 1 初算軸的最小直徑 在三個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 則輸出軸運轉(zhuǎn)時只承受轉(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 45 2 輸出軸的設(shè)計與校核 mnPAd2 30 46812330min 輸入軸的最小直徑安裝法蘭 該截面處開有鍵槽 軸頸增大 3 5 故 in 其實際尺寸將在選擇軸承時最后確定 3 選擇輸出軸軸承 由于輸出軸的軸承不承受徑向工作載荷 僅承受輸出轉(zhuǎn)臂裝置的自重 所 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 28 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 3152 d 由于結(jié)構(gòu)特點 輸出軸軸承須兼作轉(zhuǎn)臂軸承 為了太陽輪安裝方便 使太陽 輪能通過轉(zhuǎn)臂輪轂中的孔 故輪轂孔的直徑應(yīng)大于太陽輪的齒頂圓直徑 17mm ad 故按結(jié)構(gòu)要求選用特輕系列單列深溝球軸承 6270 型 其尺寸為 可畫出轉(zhuǎn)臂草圖 如附圖 03 mBD57035 軸承的壽命計算 其參數(shù)為 kN kN 油浴 12rC10r30li ninr 取載荷系數(shù) 2 pf 當量動載荷 N 5088N 4 rFP 軸承的壽命計算 h 10938h 7000h 3306 50812 67 1 CnLch 故該軸承滿足壽命要求 4 輸出軸上鍵的選擇及強度計算 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時 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)力進行強度校核計算 普通平鍵連接的強度條件按下式計算 pp20 kldT 式中 轉(zhuǎn)矩 NmA 軸頸 mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 此處 為鍵的高度 mm k hk5 0 鍵的工作長度 mm 型鍵 型鍵 型鍵 l bLl BLl C 2lLb 其中 為鍵的長度 為鍵的寬度 Lb 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 p 2mN 按輕微沖擊算查相關(guān)資料的 100 120 p MPa 由前面計算知輸入轉(zhuǎn)矩 KN m 146 T 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 29 選用 型鍵 其型號為 A Lhb10284 將數(shù)值 m1285 0 k m365 l 鍵連接處的軸頸 315mm 代入式 3 2 得d 13 4 4 較大時 行星輪的軸承一般應(yīng)安裝在行星輪輪 baxi 緣孔內(nèi)臂較合理 對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際轉(zhuǎn)臂的毛坯 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 30 圖 5 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 5 1 的結(jié)構(gòu)特點是將一塊側(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機構(gòu)的安裝工藝有 關(guān) 當傳動比較小 例如 2Z X A 型的傳動比 4 故在此情況下本設(shè)計采用這種結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)臂 baxi 5 1 2 轉(zhuǎn)臂制造精度 由于在轉(zhuǎn)臂 x 上支承和安裝著 3 個行星輪的心軸 因此 轉(zhuǎn)臂 x 的制造pn 精度對行星齒輪傳動的工作性能 運動的平穩(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 應(yīng)合理地提出精度要求 且嚴格地控制 其形位偏差和孔距公差等 1 中心距極限偏差 af 在行星齒輪傳動中 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誤差 和轉(zhuǎn)臂 x 的偏心量 且引起行星輪產(chǎn)1 生徑向位移 從而影響到行星輪的均載效果 所以 在行星齒輪傳動設(shè)計時 應(yīng)嚴 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af 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 af 應(yīng)根據(jù)巾心距 值 按齒輪精度等級按照表 5 1 選取 a 表 5 1 中心距極限偏差 af m 齒輪副的中心距 a精度 等級 af 1830 305 5080 8012 12080 18025 25031 315408 7109 IT82 IT9 16 5 26 19 5 31 23 37 27 43 5 31 5 50 36 57 5 40 5 65 44 5 70 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 32 2 各行星輪軸孔的孔距相對偏差 1 由于各行星輪軸孔的孔距相對偏差 對行星輪間載荷分布的均勻性影響很大 故必須嚴格控制 值的大小 而 值主要取決于各軸孔的分度誤差 即取決于機1 1 床和工藝裝備的精度 一般 值可按下式計算 即 1 m10a 5 4 3 括號中的數(shù)值 高速行星齒輪傳動取小值 一般中低速行星傳動取較大值 3 轉(zhuǎn)臂 x 的偏心誤差 xe 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偏差 的 1 2 即1 xem21 4 各行星輪軸孔平行度公差 各行星輪軸孔對轉(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 xf y 求確定 即 和 是控制齒輪副接觸精度的公差 其值可按下式計算 即 xf y xfm bB yf 式中 和 在全齒寬上 方向和 方向的軸線平行度公差 按xyfxym GB T10095 1988 選取 轉(zhuǎn)臂 x 上兩臂軸孔對稱線 支點 間的距離 B 齒輪寬度 b 5 平衡性要求 為了保證行星齒輪傳動運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性 對中 低速行星傳動的轉(zhuǎn)臂 x 應(yīng)進行 靜平衡 一般 許用不平衡力矩 可按表 5 2 選取 對于高速行星傳動 其轉(zhuǎn)臂pM x 應(yīng)在其 上全部零件裝配完成后進行該部件的動平衡 表 5 2 轉(zhuǎn)臂 x 許用不平衡力矩 pM 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 33 轉(zhuǎn)臂外圓直徑 m D 200 200 300 350 500 許用不平衡力矩 NpM 0 15 0 25 0 50 5 2 箱體的設(shè)計 機體是上述各基本構(gòu)件的安裝基礎(chǔ) 也是行星齒輪傳動中的重要組成部分 在進行機體的結(jié)構(gòu)設(shè)計時 要根據(jù)制造工藝 安裝工藝和使用維護及經(jīng)濟性等條 件來決定其具體的結(jié)構(gòu)型式 對于單件生產(chǎn)和要求質(zhì)量較輕的非標準行星齒輪傳動 一般采用焊接機體 對于中 小規(guī)格的機體在進行大批量的生產(chǎn)時 通常采用鑄造機體 按照行星傳動的安裝型式的不同 可將機休分為臥式 立式和法蘭式 見圖 5 4 按其結(jié)構(gòu)的不同 又可將機體分為整體式和剖分式 圖 5 4 機體結(jié)構(gòu)形式 圖 5 4 a 所示為臥式整體鑄造機體 其特點是結(jié)構(gòu)簡單 緊湊 能有效地吸 收振動和噪聲 還具有良好的耐腐蝕性 通常多用于專用的行星齒輪傳動中 且 有一定的生產(chǎn)批量 鑄造機體應(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 5 4 b 所示為軸向剖分式機體結(jié)構(gòu) 通常用于大規(guī)格的 單件生產(chǎn)的行星 齒輪傳動中 它可以鑄造 也可以焊接 采用軸向剖分式機體的顯著優(yōu)點是安裝 和維修較方便 便于進行調(diào)試和測量 圖 5 4 c 所示為立式法蘭式機體結(jié)構(gòu) 它可適用于與立式電動機相組合的場 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 34 合 成批量生產(chǎn)時可以鑄造 單件生產(chǎn)時可以焊接 鑄造機體的一般材料為灰鑄鐵 如 HT150 和 HT200 等 若機體承受較大的 載荷 且有振動和沖擊的作用可用鑄鋼 如 ZG45 和 ZG55 等 為了減小質(zhì)量 機體也可以采用鋁合金來鑄造 如 ZL101 和 ZL102 等 結(jié)合本設(shè)計要求 采用法蘭式機體與立式電動機相組合 上 下機體采用 HT200 鑄造而成 上 下機體結(jié)構(gòu)圖見附錄圖 03 04 按照行星傳動的安裝類型的不同 則該行星減速器選用臥式不部分機體 為 整體鑄造機體 其特點是結(jié)構(gòu)簡單 緊湊 能有效多用于專用的行星齒輪傳動中 鑄造機體應(yīng)盡量的避免壁厚突變 應(yīng)設(shè)法減少壁厚差 以免產(chǎn)生疏散等鑄造缺陷 材料選為灰鑄鐵 7 如圖 12 13 14 所示 壁厚 40 566tdmKT 機體表面的形狀系數(shù) 取 1t 與內(nèi)齒輪直徑有關(guān)的系數(shù) 取 2 6d d 作用在機體上的轉(zhuǎn)矩T 5 3 其他附件的選用 5 3 1 標準件及附件的選用 軸承的選擇 根據(jù)軸的內(nèi)徑選擇輸入軸承為 GB T276 1994 中的內(nèi)徑為 140mm 外徑為 210mm 行星齒輪中的軸承為雙列角接觸球的軸承內(nèi)徑為 90mm 外徑為 160mm 行星齒輪 2 中的軸承為 GB T283 1994 的圓柱滾子軸承 輸出軸承為 GB T276 1994 的深溝球軸承 螺釘?shù)倪x擇 大多緊固螺釘選擇六角螺釘 吊環(huán)的設(shè)計參照標準 通氣塞的 設(shè)計參照設(shè)計手冊自行設(shè)計 以及油標的設(shè)計根據(jù) GB1161 89 的長形油標的參數(shù) 來設(shè)計 5 3 2 密封和潤滑 行星齒輪減速器采取飛濺油潤滑的方式 通過內(nèi)齒輪和行星齒輪的傳動把油 甩起來 帶到零件的各個部分 在輸入軸的前機蓋上有兩個通油孔 便與油入軸 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 35 承 在油標中顯示油位 便于即時補油 密封的方式為采用氈圈式密封 簡單低 廉 但接觸面的摩擦損失大 因而功能耗大 使用期限短 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 36 結(jié)論 通過對行星齒輪的設(shè)計過程的熟悉 與傳統(tǒng)的減速器的設(shè)計有很大的不同 計算方式不一樣 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 行星齒輪減 速器的類型很多 本設(shè)計主要通過對 ZX A 型的進行系列設(shè)計的 計算主要參 數(shù) 確定主要零件的各部位的尺寸 通過對每個零件的建模再進行組裝 通過對 行星齒輪減速器的設(shè)計 基本熟悉設(shè)計的一般流程 理解行星減速器的工作原理 對于傳遞轉(zhuǎn)矩要求高的行星齒輪減速器 行星齒輪中應(yīng)當安裝滑動軸承 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)計中 同時由于 本人能力和經(jīng)驗有限 在設(shè)計過程中難免會犯很多錯誤 也可能有許多不切實際 的地方 個人覺得設(shè)計行星減速器的工藝要求很高 在裝配零件圖較為復(fù)雜 運 動仿真主要困難在于行星齒輪與轉(zhuǎn)臂的運動上 我以后會做更多的關(guān)于行星齒輪 減速器的研究 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 37 致 謝 經(jīng)過四個多月的忙碌和工作 畢業(yè)設(shè)計接近了尾聲 在這段時間中我所做的 工作是比較膚淺的 很多方面由于知識跨度較大 我的設(shè)計方面的基礎(chǔ)顯