機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-液壓驅(qū)動(dòng)銑刨機(jī)轉(zhuǎn)子行星減速機(jī)設(shè)計(jì)【全套圖紙】.doc

黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動(dòng)銑刨機(jī)轉(zhuǎn)子行星減速機(jī)設(shè)計(jì) 系部名稱： 機(jī)電工程系 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二一三年六月 The Graduation Design for Bachelors DegreeHydraulic planetary reducer milling planer machine rotor designCandidate： Specialty：Mechanical Design and Manufacturing & AutomationClass： B09-2Supervisor： Heilongjiang Institute of Technology 2013-06 摘 要本文完成了對(duì)一個(gè)2K-H型雙級(jí)負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)（NW型）的行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)設(shè)計(jì)。此減速器的傳動(dòng)比是15，而且，它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、外闊尺寸小及傳動(dòng)功率范圍大等優(yōu)點(diǎn)。首先簡要介紹了課題的背景以及對(duì)齒輪減速器的概述，減速器是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。然后根據(jù)原始數(shù)據(jù)及給定的系統(tǒng)傳動(dòng)方案圖計(jì)算其傳動(dòng)效率并選擇電動(dòng)機(jī)的功效，再然后就是對(duì)減速器的核心部分行星齒輪的設(shè)計(jì)，包括其各個(gè)齒輪的齒數(shù)、幾何參數(shù)和配齒計(jì)算，最后根據(jù)強(qiáng)度理論校核齒輪的強(qiáng)度。然后對(duì)各齒輪進(jìn)行受力分析并進(jìn)行計(jì)算，然后設(shè)計(jì)計(jì)算輸出軸輸入軸并進(jìn)行對(duì)其強(qiáng)度校核。最后在所有理論尺寸都算出來后繪制其總裝配圖。關(guān)鍵字：減速器、行星齒輪、 NW型行星傳動(dòng)全套圖紙，加153893706 I Abstract The completion of a two-stage negative bodies (NW-type) structure of the planetary gear reducer design and transmission design. This gear transmission ratio is 15, but it also has a small size, light weight, compact structure, small size and wide outside the scope of the advantages of large transmission power. Subjects were briefly introduced the background and an overview of the gear reducer, speed reducer is a dynamic communication agencies, using the gear, the speed converter, the motors rotational speed decelerated to the desired rotational speed and get more torque institutions. Then the original data and drive a given system to calculate the transmission efficiency of the program graph and select the motor effect, and then that is a core part of the planetary gear reducer design, including all the gear teeth, with tooth geometry parameters and calculated Finally, according to the intensity of strength theory checking gear. Then the force analysis of each gear and calculated, and then design calculations and the input shaft and output shaft to check its strength. Finally, all theories are calculated size of the total assembly drawing after drawing.Keywords: reducer, planetary gear, NW planetary transmissionII目 錄摘要 -Abstract-第1章 緒論-1 1.1術(shù)語與定義-1 1.2常用行星齒輪傳動(dòng)的類型與特點(diǎn)-2 1.3國內(nèi)外減速器發(fā)展現(xiàn)狀 -4 1.4課題的提出及研究意義-4第2章行星齒輪減速器原理分析比較，確定方案-6 2.1行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-6 2.2常見幾類行星齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算-8 2.3本章小結(jié)-8第3章 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算-9 3.1選取行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡圖-9 3.2 配齒計(jì)算-9 3.3初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) -10 3.4嚙合參數(shù)計(jì)算確定各齒輪的變位系數(shù)-12 3.5幾何尺寸計(jì)算-12 3.6傳動(dòng)承載能力計(jì)算-14 3.6.1 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析-14 3.6.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算-16 3.6.3齒面彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算-17 3.6.4行星輪軸承上和基本構(gòu)件軸上的作用力-19 3.6.5軸的校核計(jì)算-20 3.7行星齒輪減速器的均載方法-21 3.7.1均載方法與裝置-21 3.8本章小結(jié)-22第4章 其他主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算-23 4.1行星架的設(shè)計(jì)與驗(yàn)算-23 4.2軸承的選取配合與計(jì)算-23 4.3軸承的校核計(jì)算-23 4.4減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及整體結(jié)構(gòu)尺寸分析-25 4.5本章小結(jié)-25第5章 傳動(dòng)效率的確定計(jì)算-26 5.1 概述-26 5.2行星齒輪傳動(dòng)效率的計(jì)算-26 5.32Z-X型行星減速器的效率計(jì)算-27 5.4本章小結(jié)-29第6章 行星齒輪減速器的潤滑與冷卻-30 6.1 概述-30 6.2行星齒輪減速器的潤滑-30 6.3潤滑油的維護(hù)-31 6.4本章小結(jié)-32總結(jié)- -33參考文獻(xiàn)-34致謝-35 第1章 緒 論1.1 術(shù)語與定義1.1.1 輪系 由一系列齒輪組成的傳動(dòng)裝置稱齒輪機(jī)構(gòu)或輪系，是應(yīng)用最廣泛的機(jī)械傳動(dòng)形式之一。根據(jù)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪的軸線是否變動(dòng)，可將輪系分為以下兩種基本類型：定軸輪系：當(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若組成該輪系的所有齒輪的幾何軸線位置都是固定不變的，稱為定軸輪系或普通輪系。周轉(zhuǎn)輪系：當(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若組成該輪系的齒輪中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線不固定，而繞著另一齒輪的幾何軸線回轉(zhuǎn)者，稱為周轉(zhuǎn)輪系。其組成有：行星輪、轉(zhuǎn)臂、中心輪、基本構(gòu)件。 周轉(zhuǎn)輪系按其平面機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目又可分為：行星輪系和差動(dòng)輪系。行星輪系：平面自由度數(shù)目為一，如圖所示的周轉(zhuǎn)輪系中，運(yùn)動(dòng)構(gòu)架數(shù)為n=3，低副數(shù)P1=3，高副數(shù)Ph=2，機(jī)構(gòu)自由度為：W=3n-2 P1-Ph=33-23-2=1 這說明只要有一個(gè)主動(dòng)構(gòu)件，輪系就有確定的運(yùn)動(dòng)，即為行星輪系。將周轉(zhuǎn)輪系的中心輪之一固定于機(jī)殼，其他兩個(gè)基本構(gòu)件分別為主動(dòng)構(gòu)件和從動(dòng)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，都是行星輪系。若將轉(zhuǎn)臂固定于機(jī)殼上，就成定軸輪系了。動(dòng)輪系：平面機(jī)構(gòu)自由度數(shù)等于2的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動(dòng)輪系。由上圖所示的周轉(zhuǎn)輪系得內(nèi)齒輪b能繞基本軸線OO轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=4，低副數(shù)P1=4，高副數(shù)Ph=2，該機(jī)構(gòu)的自由度W=3n-2 P1-Ph=3*4-2*4-2=2 這種輪系必須有兩個(gè)具有獨(dú)立的主構(gòu)件，才能有確定的運(yùn)動(dòng)，故稱為差動(dòng)輪系。工程界習(xí)慣上常將行星輪系和差動(dòng)輪系得齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為行星齒輪傳動(dòng)。1.2常用行星齒輪傳動(dòng)的類型與特點(diǎn)行星齒輪傳動(dòng)的類型很多，分類方法也不少，根據(jù)蘇聯(lián)庫德掠夫采夫提出的按行星傳動(dòng)的基本構(gòu)件進(jìn)行分類，這種方法被我國和日本的人們普遍采用在此分類方法中，基本構(gòu)件的代號(hào)為：K-中心輪，H-轉(zhuǎn)臂，V-輸出軸。根據(jù)基本構(gòu)件來命名，行星傳動(dòng)可分為2K-H,3K,K-H-V三種基本類型，其他結(jié)構(gòu)形式的行星齒輪傳動(dòng)大都是它們的演化型式或組合型式。此外，蘇聯(lián)的特卡欽科提出按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪的嚙合方式，將行星齒輪傳動(dòng)分 為三種基本型式，即AA,II,和AI三種，A表示外嚙合，I表示內(nèi)嚙合。按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪的嚙合方式，可將上述三種基本類型再細(xì)分為許多傳動(dòng)型式，如NGW,NW,NN,NGWNB,ZUWGW型等，其中按首字漢字拼音N-內(nèi)嚙合，W-外嚙合，G-內(nèi)外嚙合共用行星齒輪，ZU-錐齒輪。如下表列出了常用行星齒輪傳動(dòng)共機(jī)構(gòu)的基本類型、機(jī)構(gòu)簡圖、主要技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用特點(diǎn)： 表1-1傳動(dòng)類型 傳動(dòng)簡圖傳動(dòng)比范圍傳動(dòng)效率傳動(dòng)功率范圍特點(diǎn)及應(yīng)用組件型 2K-H 負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)NGW=2.813推薦39=0.970.99不限適用于任何工況下任何功率的減速或增速裝置2K-H 負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)NW=150推薦816=0.970.99不限用途同上，但徑向尺寸較緊湊，制造安裝較復(fù)雜2K-H 正號(hào)機(jī)構(gòu)WW=1.2幾千很少用于動(dòng)力傳動(dòng)，短時(shí)間工作制 當(dāng)傳動(dòng)比很大而傳遞功率很小時(shí)采用2K-H 正號(hào)機(jī)構(gòu)NN傳遞小功率=1700，推薦30100當(dāng)=10100，=0.70.9=40kw用于短時(shí)工作制中小功率傳動(dòng)。當(dāng)H從動(dòng)時(shí)達(dá)到某值自鎖2K-H 負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)ZUWGW=-1當(dāng)=0或=0，=0.98=60kw主要用于差動(dòng)裝置3KNGWN=500，推薦值20100 =0.80.9短期工作=120kw長短期工作=10kw結(jié)構(gòu)緊湊傳動(dòng)比范圍較大，但制造安裝較復(fù)雜。適用于短期工作中小功率傳動(dòng)1.3國內(nèi)外減速器發(fā)展現(xiàn)狀國外方面：1880年德國第一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的專利出現(xiàn)了。19世紀(jì)以來，隨著機(jī)械工業(yè)特別是汽車和飛機(jī)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展有很大的影響。1920年首次成批制造出行星齒輪傳動(dòng)裝置，并首先用汽車的差速器。1938年起集中發(fā)展汽車用的行星齒輪傳動(dòng)裝置。二次世界大戰(zhàn)后，高大功率船艦、透平發(fā)電機(jī)組、透平壓縮機(jī)組、航空發(fā)動(dòng)機(jī)及工程機(jī)械的發(fā)展，促進(jìn)行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展。高速大功率行星齒輪傳動(dòng)廣泛的應(yīng)用，于1951年首先在德國獲得成功。1958年后，英、意、日、美、蘇、瑞士等國亦獲得成功，均有系列產(chǎn)品，并成批生產(chǎn)，普遍應(yīng)用。英國Allen齒輪公司生產(chǎn)的壓縮機(jī)用行星齒輪減速器，功率25740KW；德國Renk公司生產(chǎn)的船用行星減速器，功率11030KW。低速重載行星減速器已由系列產(chǎn)品發(fā)展到生產(chǎn)特殊用途產(chǎn)品，如法國Citroen生產(chǎn)用于水泥磨榨糖機(jī)礦山設(shè)備的行星減速器，重量達(dá)125t輸出轉(zhuǎn)矩3900KN.m；德國Renk公司生產(chǎn)礦井提升機(jī)的行星減速機(jī)，功率1600kw，i=13，輸出轉(zhuǎn)矩350KN.m;日本宇都興產(chǎn)公司生產(chǎn)了一臺(tái)3200KW，i=720/480，輸出轉(zhuǎn)矩2100KN.m的減速器。國內(nèi)方面：我國從20世紀(jì)60年代起開始研制應(yīng)用行星齒輪減速器，20世紀(jì)70年代制定了NGW型漸開線行星齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)系列JB1799-1976.一些專業(yè)定點(diǎn)廠成批生產(chǎn)了NGW型標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用效果好。已研制成功高大功率的多種行星齒輪減速器，如列車電站燃?xì)廨啓C(jī)（3000kW）、高速汽輪機(jī)（500KW）和萬立方米制氧透平壓縮機(jī)（6300kw）的行星齒輪箱。低速大轉(zhuǎn)矩的行星齒輪減速器也成品生產(chǎn)。盡管如此由于我國行星減速器整體水平與國外先進(jìn)水平仍有巨大差距。積極引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和獨(dú)特技術(shù)的產(chǎn)品，縮小與國外先進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)的差距，對(duì)國內(nèi)減速器生產(chǎn)廠家來說迫在眉睫。1.4課題的提出及研究意義 行星齒輪減速機(jī)發(fā)展法現(xiàn)今，在各種機(jī)器和機(jī)械設(shè)備中已獲得了較廣泛的應(yīng)用。例如：冶金機(jī)械、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、紡織機(jī)械、機(jī)床、汽車、船舶等俊才用有齒輪及行星齒輪傳動(dòng)。行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比，當(dāng)它們的零件材料和機(jī)械性能、制造精度、工作條件等均相同時(shí)前者具有突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞功率大、承載能力大：由于行星齒輪傳動(dòng)具有功率分流和個(gè)中心輪構(gòu)成共軸線式的傳動(dòng)以及合理地應(yīng)用內(nèi)齒輪副，因此可使其結(jié)構(gòu)非常緊湊。再由于在中心輪的周圍均勻地分布著數(shù)個(gè)行星論來共同分擔(dān)載荷，從而使得每個(gè)齒輪所承載的負(fù)荷較小，并允許這些齒輪有較小的模數(shù)。（2）傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比大：由于行星齒輪結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，即它具有數(shù)個(gè)勻稱分布的行星輪，使得作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力能夠互相平衡，從而有利于達(dá)到提高傳動(dòng)效率的作用。在傳動(dòng)類型恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，其效率值可達(dá)0.97-0.99。其傳動(dòng)比可達(dá)幾千。（3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。由于采用了結(jié)構(gòu)相同的數(shù)個(gè)行星齒輪，均勻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，故行星輪傳動(dòng)平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)，工作較可靠?？傊S著行星傳動(dòng)技術(shù)的發(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.m.行星齒輪傳動(dòng)正向 高速大功率及低速大轉(zhuǎn)矩方向發(fā)展；向無級(jí)變速行星齒輪傳動(dòng)發(fā)展；向復(fù)合式行星齒輪傳動(dòng)發(fā)展；制造技術(shù)方向發(fā)展，采用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，經(jīng)熱處理獲得高硬齒面（內(nèi)齒輪離子滲氮，外齒輪滲碳淬火），精密加工以獲得高齒輪精度極低粗糙度（內(nèi)齒輪精插齒達(dá)5-6級(jí)精度，外齒輪經(jīng)磨齒達(dá)5級(jí)精度，粗糙度Ra0.2-0.4um），以提高承載能力，保證可靠性和使用壽命。 目前世界上已有各式各樣的行星減速器我國減速器行業(yè)已由改革開放前的十幾家企業(yè)發(fā)展到了目前50多家。行業(yè)結(jié)構(gòu)由單一的國營轉(zhuǎn)變?yōu)閲?，民營和外資多元化的新格局。 第二章 行星齒輪減速器原理分析比 較，確定方案2.1行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析 研究行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)的主要目的，是確定行星齒輪傳動(dòng)構(gòu)件間的傳動(dòng)比和各構(gòu)件的角速度。其方法有：分析法和圖解法。 現(xiàn)只說明分析法相對(duì)速度法相對(duì)速度法又稱轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法的常用方法為：轉(zhuǎn)臂固定法。1. 轉(zhuǎn)臂固定法 如圖所示的行星齒輪傳動(dòng)中，設(shè)各構(gòu)件的角速度的方向如圖2-1a所示。給整個(gè)行星齒輪傳動(dòng)加一個(gè)公共的角速度（-）后便得到如圖2-1b所示的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)于是可得到如下表所示行星輪系角速度下表中，和 等符號(hào)的右上角標(biāo)的H表示各構(gòu)件相對(duì)于轉(zhuǎn)臂H的相對(duì)角速度。=0表明轉(zhuǎn)臂固定不動(dòng)。故應(yīng)用定軸齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算方法可得到轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中任意兩構(gòu)件的傳動(dòng)比。若中心輪a,b分別為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的主從動(dòng)輪。則其表 2-1構(gòu)件名稱原行星輪系中構(gòu)件角速度轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的角速度轉(zhuǎn)臂H=-=0中心輪a=-=0中心輪b =-=0行星輪g =-=0傳動(dòng)比為： =/=（-）/（-）=-（/）.（/）=-/若行星輪系的中心輪b固定（即=0），則由上式可得： =/=（-）/（0-）=1-在計(jì)算上述轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)注意兩點(diǎn)：首先必須按定軸輪系計(jì)算，注意傳動(dòng)比的正負(fù)號(hào)，若0，則稱該行星輪系為正號(hào)機(jī)構(gòu)；反之，則為負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)。正號(hào)機(jī)構(gòu)與負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)比，效率等傳動(dòng)性能上大不相同。其次，須考慮各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速方向，規(guī)定同一正方向，若構(gòu)件的實(shí)際轉(zhuǎn)速與規(guī)定的正方向相同，則以正號(hào)輸入；反之，以負(fù)號(hào)輸入。2. 行星輪系傳動(dòng)比計(jì)算的普遍關(guān)系式 對(duì)于構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸線平行的周轉(zhuǎn)輪系，根據(jù)上述相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法已得到轉(zhuǎn)臂固定法的計(jì)算公式?，F(xiàn)在將推廣到涉及三個(gè)基本構(gòu)件固定的方法，即給輪系一個(gè)與任一指定基本構(gòu)件轉(zhuǎn)速大小相等方向相反的轉(zhuǎn)速，使該構(gòu)件固定，從而形成轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，以建立普遍關(guān)系式。 分析一周轉(zhuǎn)輪系中三個(gè)基本構(gòu)件A、B和C的轉(zhuǎn)速時(shí)，可分別按A、B固定而列出轉(zhuǎn)速關(guān)系方程式。 構(gòu)件A和C相對(duì)于B運(yùn)動(dòng)時(shí)：=（-）/（-） （2-1 a）構(gòu)件A和B相對(duì)于C運(yùn)動(dòng)時(shí)：=（-）/（-） （2-1b）將兩式相加得：+=1 移相得：=1- （2-2a）按照這一規(guī)律，還可得到下列關(guān)系式： =1-，=1- (2-2b)將上述（2-1）(2-2) 聯(lián)立求解： =+ =+ =+當(dāng)已知兩個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比時(shí)便可求得另一構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。2.2常見幾種齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算2K-H型中：NGW型的計(jì)算公式：=/=（-）/（0-）=1- （2-3） 或=1+/NW型的傳動(dòng)簡圖如表1-1所示。當(dāng)內(nèi)齒中心輪固定，太陽輪a主動(dòng)，轉(zhuǎn)臂H從動(dòng)時(shí)其傳動(dòng)比為：=-（/）(/)=-()/() （2-4）故 =1+()/()同理太陽輪固定，內(nèi)齒中心輪b主動(dòng)，轉(zhuǎn)臂H從動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)比為=1-WW型與NN型的傳動(dòng)簡圖見簡表1-1。當(dāng)轉(zhuǎn)臂固定時(shí)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比均為正值，稱正號(hào)的行星輪系。 其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為：=1+()/() =1+()/() （2-5） 2.3本章小結(jié) 本章在課題目標(biāo)參數(shù)的基礎(chǔ)上提出了課題的總體設(shè)計(jì)方案。 第三章 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1選取行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡圖已知輸入轉(zhuǎn)速2200r/min，輸出的轉(zhuǎn)速要求為150 r/min，故要求實(shí)際的傳動(dòng)比為=2200/150=14.6故比較表1-1可知2K-H型中的傳動(dòng)比的范圍較適合，且其徑向尺寸較緊湊傳動(dòng)功率范圍不限。采用雙聯(lián)齒輪沒有公共齒輪。其傳動(dòng)簡圖為：3.2配齒計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，在確定行星齒輪傳動(dòng)的各齒輪的齒數(shù)時(shí)，除了滿足給定的條件之外還應(yīng)滿足與其裝配的條件：同心條件，鄰接條件和安裝條件。據(jù)2K-H型的傳動(dòng)比公式可得其同心條件為：+=-，上述計(jì)算的傳動(dòng)比已知為=14.6，行星輪數(shù)目=3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求為=1.3，取=12，為的正數(shù)倍，由=14.6，=3查得系數(shù)=0.8則=4.134 （3-1） =0.84.314=3.307 （3-2） （3-3） =16.448 （3-4） =68.16 （3-5）=39.68 （3-6）確定齒數(shù)a 先確定=69 ，為的整數(shù)倍。這樣兩中心輪的齒數(shù)均為的整數(shù)倍，滿足可能的裝配的條件。b 暫定=40，=17由于 =+=12+40=52 =-=69-17=52故=，滿足同心條件。由=40，=17，互質(zhì)，滿足裝配條件。故定=12，=40，=17，=69驗(yàn)算傳動(dòng)比及鄰接條件=1+ （3-7）/=40/12=3.33 5.4/=69/17=4.06 2.1都在允許范圍之內(nèi)。配齒結(jié)果：=12，=40，=17，=69，實(shí)際傳動(dòng)比為14.53傳動(dòng)比誤差為：也較為合理。3.3初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，其主要參數(shù)：小輪分度圓直徑和模數(shù)m等可按類比法，即參照已有的相同類型的行星齒輪的傳動(dòng)來進(jìn)行初步確定；或者根據(jù)具體的工作條件、結(jié)構(gòu)尺寸和安裝條件等來確定。較常用的方法是按齒面接觸強(qiáng)度初算小齒輪的分度圓直徑d或按齒輪彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù)m。1. 按齒面接觸強(qiáng)度初算小齒輪的分度圓直徑 = （mm） （3-8）式中：算式系數(shù)，對(duì)于鋼對(duì)鋼配對(duì)的齒輪副，直齒傳動(dòng)=768 嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，Nm，應(yīng)是功率分流后的值。 =9549（Nm）P1=200KW（3-9） 使用系數(shù)，查表得 1.25 綜合系數(shù)，3，查表選=1.82.4 計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪載荷分布不均勻系數(shù)，這里取=1.62.2這里取1.8小齒輪的齒寬系數(shù)，查表選=0.65試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，N/；查表取=1650齒數(shù)比，即=/；這里=40/12=3.33 式中，“+”用于外嚙合，“-_”用于內(nèi)嚙合。這里是太陽輪與行星輪的嚙合股取”+” 將上述數(shù)據(jù)全都代入公式可得： =768=66 （3-10）2. 按齒根彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù)m： M= （3-11）式中：算式系數(shù)，對(duì)于直齒傳動(dòng)=12.1，對(duì)于斜齒傳動(dòng)=11.5 這里取12.1 綜合系數(shù)，查表取1.8，計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，=1+1.5（-1）由上已知=1.8得=2.2 小齒輪的齒形系數(shù)，查表得=2.18 小齒輪的齒寬系數(shù)，查表選=0.65 齒輪副中小齒輪的齒數(shù)，這里為12； 試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限，N/；查表取=550代入數(shù)據(jù)得： m=12.1 =4.15選標(biāo)準(zhǔn)值：m=4.53.4嚙合參數(shù)計(jì)算確定各齒輪的變位系數(shù) 一對(duì)漸開線圓柱直齒的正確嚙合條件是： 兩齒輪的模數(shù)m相等，分度圓壓力角相等，即： （3-12）在行星齒輪傳動(dòng)中，合理采用變位齒輪，使齒輪可以實(shí)現(xiàn)如下的目的：避免根切，湊合中心距，保證同心條件，改善齒輪的傳動(dòng)性能和提高承載能力，以及提高齒輪的使用壽命等。由于本設(shè)計(jì)中要滿足設(shè)計(jì)要求又要使結(jié)構(gòu)盡可能的合理，采用標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，尺寸較大，為了避免根切同時(shí)又使結(jié)構(gòu)尺寸合理，選擇采用變位齒輪傳動(dòng)。選擇變位系數(shù)的方法有：解析法，封閉圖法和查表法等。圖見機(jī)械設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用封閉線圖法。欲提高其齒面的接觸強(qiáng)度，應(yīng)按最大嚙合角選取變位系數(shù)和。由于，在變位系數(shù)圖上找到橫坐標(biāo)為52的點(diǎn)，通過該點(diǎn)作條垂線與右線圖的上邊界線的相交于一點(diǎn)，根據(jù)這點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)=1.2；再根據(jù)齒數(shù)比，故按圖可得=0.6，則=1.2-0.6=0.6。嚙合角=，采用高度變位：=0.6，=-0.63.5幾何尺寸計(jì)算各個(gè)嚙合齒輪副中各個(gè)齒輪參數(shù)的計(jì)算值如下表：其中a為太陽輪，g為低速級(jí)行星輪，f為高速級(jí)行星輪，b為內(nèi)齒圈。3.6傳動(dòng)承載能力計(jì)算3.6.1 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析 對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，由于輪齒的螺旋角 =0，法面壓力角，故其軸向力，則可得切向力：（N） 徑向力：（N）表3-1項(xiàng)目名稱計(jì)算公式a-g齒輪副f-b齒輪副 齒數(shù)ZZ=c模數(shù)m和壓力角m=4.5 = 分度圓直徑d齒頂高外嚙合 內(nèi)嚙合齒根高全齒高h(yuǎn)齒頂圓直徑da齒根圓直徑df48.1562.25321.75基圓直徑db中心距aa=117a=193.5齒頂圓壓力角 重合度斷面重合度1.731.75縱向重合度總重合度=1.731.75 法向力：（N）式中：在2K-H型行星齒輪傳動(dòng)中的各個(gè)構(gòu)件的嚙合切向力如下圖所示：中心輪的切向力： （3-13）雙聯(lián)行星輪c-d的切向力為：轉(zhuǎn)臂x的切向力為： （3-14）轉(zhuǎn)矩Tx為：內(nèi)齒輪b的切向力為：轉(zhuǎn)矩Tb為：3.6.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算1. 齒面接觸應(yīng)力在行星齒輪傳動(dòng)的嚙合齒輪副中，其齒面接觸應(yīng)力可按下列公式計(jì)算，即， （3-15）式中：許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算，即進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算將上述數(shù)據(jù)代入得：2. 許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算，即 （3-16）式中：3.強(qiáng)度條件校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件：大小齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力中的較大的值均應(yīng)不大于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力，即 齒根應(yīng)力在行星齒輪傳動(dòng)中，其齒根的應(yīng)力可按下式計(jì)算： 式子中 由上計(jì)算的結(jié)果 =1247.46=1616.21故經(jīng)校核合格。3.6.3齒面彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算1. 齒根應(yīng)力在行星齒輪傳動(dòng)中，其齒根的應(yīng)力可按下式計(jì)算： （3-17）其中： 代入數(shù)據(jù)：2.許用齒根應(yīng)力許用齒根應(yīng)力可按下式計(jì)算： （3-18）式中：將上述數(shù)據(jù)代入：2. 強(qiáng)度條件校核齒根的應(yīng)力的強(qiáng)度條件為計(jì)算齒根應(yīng)力的應(yīng)不大于許用齒根應(yīng)力即：由上可知：滿足上述條件；故經(jīng)校核合格。3.6.4行星輪軸承上和基本構(gòu)件軸上的作用力在行星齒輪傳動(dòng)中，行星輪的軸承不僅要承受嚙合作用力，而且要承受行星齒輪的離心力分析該行星輪軸承上的作用力如下：其中在轉(zhuǎn)臂X旋轉(zhuǎn)時(shí)行星輪所產(chǎn)生的離心力Fl的可按下式計(jì)算： 如圖3-3軸上作用力圖3-3又有：由于np=3，故上面的計(jì)算結(jié)果均除以3 得如上圖所示的受力。3.6.5軸的校核計(jì)算行星輪軸的作用力如上圖所示，依據(jù)上圖畫出其彎矩，扭矩圖如下：顯而易見，I處于危險(xiǎn)截面，按照第三強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力：如下圖 圖3-4 （3-19）而I處 的直徑取50mm，故經(jīng)校核合格。即帶有高速級(jí)的行星輪軸的尺寸如下： 圖3-53.7行星齒輪減速器的均載方法3.7.1均載方法與裝置 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，實(shí)際上由于不可避免的制造誤差和安裝誤差，以及構(gòu)件的變形等因素的影響，致使行星輪間的載荷分布是不均勻的。為了解決這個(gè)問題，近幾十年，在國內(nèi)外的行星齒輪傳動(dòng)中已出現(xiàn)了許多的均載機(jī)構(gòu)，目前，大多數(shù)仍依靠的是機(jī)械的方法來實(shí)現(xiàn)行星輪間載荷均衡的目的。 目前國內(nèi)外較常用的幾種均載機(jī)構(gòu)：1. 基本構(gòu)件浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu) 中心輪的浮動(dòng)，內(nèi)齒輪的浮動(dòng)，轉(zhuǎn)臂浮動(dòng)，以及 中心輪和內(nèi)齒圈同時(shí)浮動(dòng)等。2. 杠桿聯(lián)動(dòng)均載機(jī)構(gòu)采用杠桿聯(lián)動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，一般都設(shè)有帶偏心的行星輪軸和杠桿系統(tǒng)。其原理是：當(dāng)行星輪間的載荷不均衡時(shí)，通過杠桿系統(tǒng)得自動(dòng)調(diào)位作用，即在不均衡的載荷的作用下使杠桿系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，而使其達(dá)到新的平衡位置，以實(shí)現(xiàn)行星輪間載荷分布均勻的目的。3. 采用彈性件的均載機(jī)構(gòu)采用彈性件的均載機(jī)構(gòu)是通過彈性件的變形使各行星輪間載荷分布均勻，其優(yōu)點(diǎn)是零件數(shù)量較少，減振性能好；但零件的制造精度要求較高。彈性件的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)合理選取。否則，將會(huì)影響均載效果。采用彈性件均載較常用的結(jié)構(gòu)形式有：采用彈性齒輪均載，采用彈性支撐的均載。本設(shè)計(jì)中采用太陽輪的浮動(dòng)，通過太陽輪和法蘭的公差配合之間留有一定的間隙。當(dāng)行星輪間的載荷不均勻時(shí)，由于中心輪和法蘭之間有一定的間隙，這樣中心輪就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)最終可使各嚙合作用力相等，即使各行星輪間的載荷分布均勻。這種均載的方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上簡單，可行性較強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)。3.8本章小結(jié) 本章對(duì)齒輪的尺寸計(jì)算和軸的受力分析，和減速器的均載方法。第四章 其他主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1行星架的設(shè)計(jì)與計(jì)算行星架是行星齒輪傳動(dòng)裝置中的主要構(gòu)件之一，行星輪軸或軸承就裝在行星架上。當(dāng)行星架作為基本構(gòu)件時(shí)，它是機(jī)構(gòu)中承受外力矩最大的零件，行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造對(duì)各行星輪間的載荷分配以至傳動(dòng)裝置的承載能力，噪聲和振動(dòng)都有很大的影響。行星架的合理結(jié)構(gòu)應(yīng)該是：重量輕，剛性好。便于加工和裝配。其常見的結(jié)構(gòu)形式有：雙壁整體式，雙壁分開式，單壁式三種。本設(shè)計(jì)中采用的雙壁分開式。行星架的主要結(jié)構(gòu)尺寸可按經(jīng)驗(yàn)公式確定：行星架的厚度：C0.5b,b為齒輪寬度。行星架外徑D2a+0.8(d)e, a為中心距；(d)e，行星輪分度圓直徑。如前已知：b=75 故C=0.5x75=37.5 這里取C=40mmD24.5（12+40）/2+0.8404.5=378mm這里取D=378mm。4.2軸承的選取配合與計(jì)算行星輪軸上的軸承的選取：行星輪的支撐若采用兩個(gè)可以軸向調(diào)整地軸承，則其工作性能去決于軸向調(diào)整的準(zhǔn)確性。為了減少由于制造誤差和變形引起的沿齒長載荷分布不均勻，采用調(diào)心滾子軸承是很有利的，本設(shè)計(jì)中根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)采用調(diào)心滾子軸承。代號(hào)為其余尺寸為B=23，d=45，D=85由于是標(biāo)準(zhǔn)件，其他尺寸見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4.3軸承的校核計(jì)算在已知軸承的工作條件，結(jié)構(gòu)形式和給定的壽命時(shí)間（這里取10年每天8小時(shí)的工作時(shí)間）的情況下，可按額定動(dòng)負(fù)荷C選擇軸承：當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷可按實(shí)際工作負(fù)荷的性質(zhì)確定。因?yàn)樾行禽S承一般只承受徑向負(fù)荷，軸向符合可忽略不計(jì)，所以在外載荷大小和轉(zhuǎn)速不變得情況下：P=F1pF1p為作用于一個(gè)軸承上的徑向負(fù)荷，可查有關(guān)資料確定。 F1p= （4-1）式中：Tx-行星架傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.m） a-中心距（mm） Kb-單個(gè)行星輪的軸承數(shù)； Kp-行星輪間的載荷不均勻系數(shù)，取Kp= Khp其值如前所示。然后進(jìn)行壽命的校核：即按下式求出壽命系數(shù)： （4-2）經(jīng)校核 ：軸承的選擇合格。其他軸承：與法蘭配合的軸承因?yàn)閮H起支撐作用：故不需校核，根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)取為：型號(hào)為：和支軸上的軸承：型號(hào)為：4.4減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及整體結(jié)構(gòu)尺寸分析 機(jī)體結(jié)構(gòu)要根據(jù)制造工藝。安裝工藝和使用維護(hù)的方便與否以及經(jīng)濟(jì)性等的條件來決定。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)的，單件生產(chǎn)和要求重量較輕的傳動(dòng)，一般采用焊接機(jī)體。反之大批生產(chǎn)時(shí)，通常采用鑄造機(jī)體。機(jī)體的形狀隨傳動(dòng)裝置的安裝型式可分為：臥式，立式和法蘭式等大型傳動(dòng)裝置的機(jī)體一般要做成軸向剖分式。以便于安裝和維修。鑄造機(jī)體應(yīng)盡量避免壁厚突變，減小壁厚差，以避免產(chǎn)生縮孔和疏松等的鑄造缺陷。 鑄造機(jī)體的常用材料為灰鑄鐵，如HT200,HT150等，承受較大振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)合可用鑄鋼，如ZG55，ZG45等，為了減輕重量也有用鋁合金或其他輕金屬來鑄造機(jī)體。機(jī)體的壁厚可用公式： （4-3） 經(jīng)過計(jì)算取機(jī)體的壁厚為： 采用臥式機(jī)體，材料為灰鑄鐵HT300。4.5本章小結(jié) 本章介紹了行星架的設(shè)計(jì)和軸承的選擇和校核和壽命計(jì)第五章 傳動(dòng)效率的確定計(jì)算5.1 概述 行星齒輪的傳動(dòng)效率是評(píng)價(jià)其傳動(dòng)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。對(duì)于不同傳動(dòng)類型的行星齒輪傳動(dòng)，其效率值得大小也是不同的。對(duì)于同一種類型的行星齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)，其效率值也可能隨傳動(dòng)比的變化而變化。在同一類型的行星齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)輸入件，輸出件不同時(shí)，其效率值也不相同。而且，行星齒輪的傳動(dòng)效率變化范圍很大，其值可高達(dá)0.98低的可接近于0；甚至0,即可自鎖。在行星齒輪傳動(dòng)中。其主要的功率損失可為如下三種：嚙合齒輪副中的摩擦損失。其效率為。它是由于輪齒的齒廓滑動(dòng)而引起的摩擦損失；值可以用計(jì)算的方法求得。軸承中的摩擦損失，其相應(yīng)得效率為：。由于 各齒輪大都是安裝在轉(zhuǎn)軸上的。而這些轉(zhuǎn)軸通常都是借助于軸承支撐的。軸承損失盡管也可以用計(jì)算的方法求得，但計(jì)算的誤差較大，特別是 對(duì)于滑動(dòng)軸承的摩擦損失的計(jì)算誤差更大。液力損失，其相應(yīng)的效率為。它是由于潤滑油的攪動(dòng)和飛濺而引起的功率損失，至今還沒有針對(duì)行星齒輪傳動(dòng)可使用的計(jì)算公式。通常在低速的簡單齒輪傳動(dòng)中，液力損失與嚙合損失的相比要小的多，但是，對(duì)于行星齒輪傳動(dòng)。如果各齒輪均在油池中工作，其液力損失就要比簡單齒輪傳動(dòng)中的液力損失大的多。所以，行星齒輪傳動(dòng)的總效率 = （5-1）5.2行星齒輪傳動(dòng)效率的計(jì)算在計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)效率的方法很多，在設(shè)計(jì)計(jì)算中，較常用的行星齒輪傳動(dòng)效率的計(jì)算方法有下列三種：嚙合功率法，力偏移法，傳動(dòng)比法。其中嚙合功率法是最普遍的方法。 所謂嚙合功率法就是利用嚙合功率的概念來確定行星齒輪傳動(dòng)效率的一種方法。該方法是根據(jù)在行星齒輪傳動(dòng)與其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中功率的摩擦損失相等的假設(shè)，通過轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)效率與轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)效率聯(lián)系其倆最后求得行星齒輪的傳動(dòng)效率。在行星齒輪傳動(dòng)中，因輸入件的轉(zhuǎn)速的方向與輸入件的轉(zhuǎn)矩的方向相同，故其傳遞為輸入功率；輸出轉(zhuǎn)速的方向與輸入件的轉(zhuǎn)矩的方向相反，故其傳遞的功率為輸出功率。如果P=Tn中的轉(zhuǎn)速n是相對(duì)于某一構(gòu)件而取得，則在功率符號(hào)P的右上角應(yīng)該注出該相對(duì)構(gòu)件的代號(hào)。 例如：構(gòu)件a的轉(zhuǎn)速是相對(duì)于構(gòu)件c而取得，則記為： 如果構(gòu)件a的轉(zhuǎn)速是相對(duì)于轉(zhuǎn)臂X而取得 在此，將稱為嚙合功率。其方向是由轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的輸入件流向輸出件。用符號(hào)表示齒輪傳動(dòng)的嚙合功率和傳動(dòng)功率之比，稱為行星齒輪傳動(dòng)的嚙合功率系數(shù)。例如：對(duì)于行星齒輪傳動(dòng)的中心輪a，其嚙合功率系數(shù)為： （5-2）由上式可知：對(duì)于2Z-x型行星齒輪傳動(dòng)負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)，即i0，可得，這表明他們的嚙合功率小于傳遞的功率，因此，摩擦損失小于轉(zhuǎn)臂固定時(shí)的準(zhǔn)行星傳動(dòng)的摩擦損失。當(dāng)傳動(dòng)比趨近于1時(shí)，則趨近于無窮大。這表明該行星齒輪傳動(dòng)的摩擦損失比轉(zhuǎn)臂固定時(shí)的摩擦損失要大的多。5.3 2Z-X型行星減速器的效率計(jì)算 在2Z-X型行星齒輪傳動(dòng)中，假設(shè)和分別為行星傳動(dòng)中輸入件和輸出件所傳遞的實(shí)際功率。為行星齒輪傳動(dòng)中的摩擦損失功率。 在本設(shè)計(jì)中