十字滑塊輸出機(jī)構(gòu)的減速器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 十字滑塊輸出機(jī)構(gòu)的減速器設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 年 級(jí) 2009 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化(機(jī)械設(shè)計(jì)與制造) 班 級(jí) 0708092 學(xué) 號(hào) 070809203 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職 稱 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 論文提交日期 2013.05. 15 十字滑塊輸出機(jī)構(gòu)的減速器設(shè)計(jì)摘 要本文首先對(duì)一齒差漸開線行星齒輪減速器的定義、種類、發(fā)展現(xiàn)狀、特點(diǎn)、研究重點(diǎn)進(jìn)行了介紹， 并著重介紹了新型的十字滑塊式偏心輸出機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)裝置。設(shè)計(jì)時(shí)首先在一齒差齒輪傳動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，包括幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核計(jì)算等，然后對(duì)主要零件進(jìn)行詳細(xì)的受力分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，從而進(jìn)行裝配

2、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并最終在auto cad環(huán)境下繪出減速器的裝配圖和零件圖。另外，還在nx環(huán)境下實(shí)現(xiàn)三維建模，并對(duì)減速器傳動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的分析。關(guān)鍵字：行星齒輪 減速器 十字滑塊 偏心 建模 oldham-output mechanism reducer design abstract the first one tooth difference involute line planetary gear reducer definition of type, development status, characteristics, research priorities were introduced,

3、 and highlights new oldham eccentric mechanical transmission of the output mechanism. design first one tooth difference gear transmission on the basis of the kinematic design, including the geometry of the design, strength check calculation, then the main parts of a detailed stress analysis and desi

4、gn calculations, assembly structure design, and eventually drawn in auto cad environment the reducer assembly drawing and parts diagram. in addition, also nx environment 3d modeling, analysis and final drive gear. keywords: planetary gear;reducer ;the oldham ;eccentric ;modeling目錄1.前言11.1課題來源11.2 產(chǎn)品

5、的發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)缺點(diǎn)11.3漸開線少齒差行星傳動(dòng)22.傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì)32.1擬定傳動(dòng)方案32.2電動(dòng)機(jī)的選擇32.3 選擇w機(jī)構(gòu)32.4零件材料與熱處理的選擇43.減速裝置的設(shè)計(jì)53.1齒輪齒數(shù)的確定53.2模數(shù)的確定63.3齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算93.4偏心軸的設(shè)計(jì)193.5輸出軸的設(shè)計(jì)223.6行星輪的設(shè)計(jì)234.主要零件的校核254.1偏心軸的校核254.2十字滑塊的強(qiáng)度校核284.3轉(zhuǎn)臂軸承的壽命校核294.4齒輪的彎曲強(qiáng)度校核305.漸開線少齒差行星傳動(dòng)效率計(jì)算325.1 漸開線少齒差行星齒輪的嚙合效率325.2 滾動(dòng)軸承的效率335.3 輸出機(jī)構(gòu)的效率345.4 攪動(dòng)潤滑油損耗的

6、效率345.5漸開線少齒差行星減速裝置的總效率346.減速器的潤滑與密封與固定357.三維建模367.1零件三維建模367.2虛擬裝配及爆炸圖39結(jié)束語41參考文獻(xiàn)42致謝431.前言1.1課題來源本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)老師給定設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容為十字滑塊式輸出機(jī)構(gòu)的減速器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)前我認(rèn)真研究了本減速器的減速原理，了解它的特點(diǎn)和相關(guān)減速器的種類，最后根據(jù)老師給定的參數(shù)展開設(shè)計(jì)。1.2 產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)缺點(diǎn)隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)械化和自動(dòng)化水平的不斷提高，各工業(yè)部門需要大量的減速器，并要求減速器體積小，重量輕，傳動(dòng)比范圍大，效率高，承載能力大，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠和壽命長。減速器的種類雖然很

7、多，但是普通的圓柱齒輪減速器的體積大，結(jié)構(gòu)笨重；普通的蝸輪蝸桿減速器在大的傳動(dòng)比上，效率低；擺線針輪行星減速器雖然能滿足以上提出的要求，但是成本高，需要專用設(shè)備制造；而漸開線少齒差行星減速器不但基本上能滿足以上要求，并且可用通用工具在插齒機(jī)上加工，因而成本低。能適應(yīng)特種條件下的工作，在國防、冶金、礦山、化工、紡織、食品、輕工、儀表制造、起重運(yùn)輸以及建筑工業(yè)等部門中取得了廣泛的應(yīng)用15。由于制造條件和用途的不同，這種漸開線少齒差傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式也各不相同。就其輸出機(jī)構(gòu)而言，大致可以分為如下幾種：銷軸式、浮動(dòng)盤式、滑塊式、少齒差式（也稱雙內(nèi)嚙合式）、零齒差式、波紋管式、雙曲柄式以及單銷單槽滑移式14

8、。在漸開線少齒差行星傳動(dòng)中，以十字滑塊形式傳動(dòng)的少齒差行星齒輪應(yīng)運(yùn)而生，該傳動(dòng)形式的優(yōu)越性有如下幾點(diǎn)：1、傳動(dòng)傳動(dòng)比大，范圍廣少齒差傳動(dòng)可以用很少數(shù)目的構(gòu)件獲得很大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊，裝配也比較容易。少齒差減速器，傳動(dòng)比范圍大，單極傳動(dòng)比為8180，傳動(dòng)效率也比較高，單級(jí)傳動(dòng)效率為0.80.94.由于少齒差傳動(dòng)的一些優(yōu)點(diǎn)，它可以用來代替一般的蝸輪蝸桿減速器或多級(jí)圓柱齒輪減速器。但是，為了防止因兩輪齒差數(shù)過少而引起的齒廓重迭干涉，需要采用較大的嚙合角，因而增大了齒輪的徑向力。此外，還需要一個(gè)偏心輸出機(jī)構(gòu)，致使它的傳遞功率和傳動(dòng)功率都受到了一些限制。所以，一般來說，少齒差傳動(dòng)適用于具有傳動(dòng)比大

9、而間斷工作的中小型動(dòng)力傳動(dòng)。2、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕由于采用內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)，所以結(jié)構(gòu)緊湊；當(dāng)傳動(dòng)比相等時(shí)，與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比，體積和重量均可減少三分之一至三分之二16。3、機(jī)械效率高影響少齒差行星齒輪減速器總效率的因素主要有齒輪嚙合摩擦損耗、軸承損耗和輸出機(jī)構(gòu)損耗等。其中漸開線少齒差齒輪嚙合效率是隨傳動(dòng)比的增大而降低的，傳動(dòng)比由10到100時(shí)效率約降低10 。考慮到輸出機(jī)構(gòu)對(duì)效率的影響，其效率略低于同步漸開線齒輪的效率，這樣，減小十字滑塊式少齒差行星齒輪減速器少齒差部分的速比是提高效率的有效措施。4、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小由于是內(nèi)嚙合傳動(dòng)，兩嚙合齒輪一位凹齒，一位凸齒，兩齒的曲率中

10、心在同一方向。曲率半徑接近相等，因此接觸面積大，使齒輪的接觸強(qiáng)度大為提高，又使用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。此外，少齒差傳動(dòng)時(shí)，不是一對(duì)輪齒嚙合，而是3-9對(duì)輪齒同時(shí)接觸受力，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小17。5、工藝簡便，成本降低，加工方便漸開線少齒差行星傳動(dòng)減速器加工方便、裝拆簡單，不需要專用機(jī)床和特殊的刀具加工，而且十字滑塊制造非常方便，成本低，更換方便而且類型較多，可供多種選擇。6、輸出軸和電動(dòng)機(jī)為同一軸線，安裝和使用較為方便。但是這種減速器還存在下列缺點(diǎn)：1、計(jì)算復(fù)雜，盲目性大 當(dāng)內(nèi)齒輪與行星輪的齒數(shù)差為1-4時(shí)，裝配時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種重迭干涉，為了避免這些干涉，需要對(duì)內(nèi)外齒輪進(jìn)行變位，所以計(jì)

11、算復(fù)雜，特別是變位系數(shù)的選取。2、轉(zhuǎn)臂軸承承受力較大，壽命較短由于齒輪采取變位后嚙合角較大，故轉(zhuǎn)臂軸承上所受的徑向分力增大，精度難以保證，也是齒輪傳動(dòng)的制約因素和薄弱環(huán)節(jié)，因而使高速軸傳遞的功率受到限制。3、有的結(jié)構(gòu)需要加裝平衡塊nn型及有些n型減速器，需要仔細(xì)地進(jìn)行動(dòng)平衡，否則會(huì)引起較大的振動(dòng)。1.3漸開線少齒差行星傳動(dòng)漸開線少齒差行星傳動(dòng)是一種特殊的輪系，其由固定的漸開線內(nèi)齒輪2、行星輪1、系桿h及輸出機(jī)構(gòu)v組成。因齒輪1和2采用漸開線齒廓，且兩者齒數(shù)相差很少，一般為14，故稱為漸開線少齒差行星傳動(dòng)，也稱為k-h-v型輪系。2.傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì)2.1擬定傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)一齒差漸開線十字滑塊輸

12、出機(jī)構(gòu)的行星齒輪減速器，該減速器由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，內(nèi)齒輪固定，十字滑塊式輸出。已知設(shè)計(jì)參數(shù)有：1、電動(dòng)機(jī)功率：；2、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：； 3、傳動(dòng)比：；4、減速器的使用壽命初步定為為年，兩班制，每年工作天。2.2電動(dòng)機(jī)的選擇因?yàn)楸緶p速器的使用環(huán)境空氣溫度是隨季節(jié)變化，但不會(huì)超過,海拔不超過，所用額定電壓為,額定頻率為,且考慮到工作功率在及以下的電動(dòng)機(jī)采用接法，及以上采用接法，工作方式為連續(xù)使用（）且考慮到滑塊式輸出機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)速以不超過為宜，機(jī)構(gòu)用于低轉(zhuǎn)速、傳遞轉(zhuǎn)矩不大的場合，所以選擇電動(dòng)機(jī)的系列名稱為封閉式三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為，額定功率為，轉(zhuǎn)速，工作方式(連續(xù)),外殼防護(hù)等級(jí),冷卻方式為。該電

13、動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍是除用途外，還適用于灰塵多、土揚(yáng)水濺的場合，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、攪拌機(jī)、碾米機(jī)、磨粉機(jī)等；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為一般用途封閉自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑和其他雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部；主要特性是效率高、噪聲低、振動(dòng)小、體積小、重量輕、運(yùn)行可靠、安裝維護(hù)方便、溫升低，所以特別符合本減速器的要求。2.3 輸出機(jī)構(gòu)的介紹較常用的將行星輪與輸出軸連接起來的輸出機(jī)構(gòu)有銷軸式、十字滑塊式、浮動(dòng)盤式和零齒差式四種，以十字滑塊介紹如下：該機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)端面具有矩形塊的連接盤和兩個(gè)端面具有凹槽的行星齒輪，和一個(gè)帶有對(duì)應(yīng)凹槽的輸出軸組成。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制造方便，成本較低，且連接盤可以游動(dòng)以補(bǔ)償轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)造成的誤差

14、。但其承載能力和傳動(dòng)效率相比銷軸式低，故適于傳遞小功率，低轉(zhuǎn)速和不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下工作。2.4零件材料與熱處理的選擇表2-1 少齒差行星傳動(dòng)零件的常用材料零件名稱材料熱處理硬度備注說明行星輪、內(nèi)齒輪調(diào)質(zhì)處理內(nèi)齒輪也可以用球墨鑄鐵，如滑塊淬火輸入軸、輸出軸調(diào)質(zhì)處理箱體、機(jī)座鑄后消除內(nèi)應(yīng)力3.減速裝置的設(shè)計(jì) 3.1齒輪齒數(shù)的確定構(gòu)件字母代號(hào)：行星輪齒數(shù)；內(nèi)齒輪齒數(shù)；系桿為。（a) 當(dāng)內(nèi)齒輪固定時(shí)的傳動(dòng)比計(jì)算 圖3-1 ()型少齒差行星傳動(dòng)原理內(nèi)齒輪固定時(shí)，則，高速軸（轉(zhuǎn)臂)輸入，行星輪的低速自轉(zhuǎn)速度輸出，計(jì)算傳動(dòng)比，則有則 由以上可知，為了獲得較大的傳動(dòng)比，越大越好，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)差越小越好。當(dāng)一

15、定時(shí)，則，傳動(dòng)比最大。少齒差行星傳動(dòng)可按實(shí)際需要做成1、2或者3、4齒差形式。公式中的負(fù)號(hào)表示輸入軸的轉(zhuǎn)向與輸出軸的轉(zhuǎn)向相反。（b）當(dāng)內(nèi)齒輪輸出時(shí)的傳動(dòng)比計(jì)算圖3-2 ()型少齒差行星傳動(dòng)原理輸出軸固定，高速軸（轉(zhuǎn)臂）輸入，內(nèi)齒輪輸出，這時(shí)行星外齒輪僅僅作平動(dòng)，不作轉(zhuǎn)動(dòng)，即，這種傳動(dòng)最適合用于卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，其內(nèi)齒輪與卷筒相連。因輸出機(jī)構(gòu)（簡稱機(jī)構(gòu)）只起到連接作用，并不會(huì)改變轉(zhuǎn)速，故有公式。內(nèi)齒輪輸出傳動(dòng)比的計(jì)算如下：由上式知，越大，越小，則獲得的傳動(dòng)比越大。此時(shí)，輸入與輸出的轉(zhuǎn)向相同。本減速器屬于第一種情況內(nèi)齒輪固定時(shí)的傳動(dòng)比計(jì)算且為為一齒差，即，傳動(dòng)比，其中的負(fù)號(hào)表示輸入軸的轉(zhuǎn)向與輸出軸的轉(zhuǎn)向相

16、反。由方程可得，。3.2模數(shù)的確定目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)，通常只保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩大準(zhǔn)則計(jì)算，因?yàn)楸緶p速器采用了內(nèi)嚙合和較大的正變位齒輪副，齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度得到提高，且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以該齒輪傳動(dòng)的模數(shù)通常是先按齒根彎曲強(qiáng)度選取，最后再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度是否滿足。先根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根據(jù)公式 依次查詢文獻(xiàn)確定公式中的數(shù)值1）計(jì)算載荷系數(shù)查參考文獻(xiàn)6第193頁有：原動(dòng)機(jī)為均勻平穩(wěn)工作，取使用系數(shù) 對(duì)傳動(dòng)精度系數(shù)的高精度齒輪，在良好的安裝和對(duì)中精度以及合適的 潤滑條件下，動(dòng)載系數(shù)為，所以取齒間載荷分配系數(shù) .齒向載荷分布系數(shù) 所以載荷

17、系數(shù) 2）查取齒形系數(shù) 因?yàn)辇X形系數(shù)與齒的大小（模數(shù)）無關(guān)，只與輪齒的齒廓形狀有關(guān)。因此可根據(jù)齒數(shù)來選取齒形系數(shù)。根據(jù)參考文獻(xiàn)14及齒輪齒頂高系數(shù)查該文獻(xiàn)中圖8-5，因?yàn)辇X數(shù)齒數(shù),可得，。3）查取齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 據(jù)參考文獻(xiàn)6中圖10-20 知4）查取彎曲疲勞壽命系數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)6中圖10-18，查得5）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)彎曲疲勞強(qiáng)度來說，如果一旦發(fā)生斷齒，就會(huì)引起嚴(yán)重的事故，因此在進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)取，所以取齒輪的彎曲應(yīng)力按下式計(jì)算5）計(jì)算行星輪齒輪的 將行星輪的數(shù)值代入公式中計(jì)算。6）計(jì)算行星輪傳遞的轉(zhuǎn)矩因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是通過軸和軸承將功率傳遞給行星輪，且行星輪的數(shù)

18、目為2個(gè)，共同分擔(dān)功率，所以乘以分布系數(shù)0.6。7）選取圓柱齒輪的齒寬系數(shù)少齒差行星傳動(dòng)減速器，要求整體結(jié)構(gòu)小而緊湊，軸向尺寸小，傳遞的功率為，數(shù)值較低。因此要求齒輪的厚度很小，通常取，所以選取。8）將以上數(shù)值代入公式計(jì)算取9)行星輪的分度圓直徑 齒寬 ，圓整后取再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 10)計(jì)算齒面接觸應(yīng)力將、代入上式得其中 齒數(shù)比 為彈性影響系數(shù)，；數(shù)值列于表10-6,查得 為區(qū)域系數(shù)：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒輪時(shí)，將數(shù)值代入公式中計(jì)算11)計(jì)算許用接觸應(yīng)力取失效概率為1%，為疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。對(duì)于接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只會(huì)引起噪聲、振動(dòng)增大，并不會(huì)立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可以取。

19、但對(duì)彎曲疲勞強(qiáng)度來說，如果一旦發(fā)生斷齒，就會(huì)引起嚴(yán)重的事故，因此在進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)取6。查圖10-21（d)得根據(jù)應(yīng)力循環(huán)齒數(shù)查圖10-19得代入公式 因?yàn)?所以滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，模數(shù)，符合設(shè)計(jì)要求。3.3齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算1）確定齒輪的加工方法。，用滾刀加工。，用的插齒刀加工，其中初選齒頂高系數(shù)選取。取頂隙系數(shù)，內(nèi)齒輪插齒刀變位系數(shù)，齒頂高系數(shù)2)選擇變位系數(shù)及嚙合角漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)，因?yàn)閮?nèi)外齒輪的齒數(shù)相差少，一般為1-4個(gè)，所以需要對(duì)齒輪的漸開線齒廓進(jìn)行變位以防止各種干涉的發(fā)生，因?yàn)椴捎昧俗兾积X輪，對(duì)變位系數(shù)的選取通常有三種，一是采用試算法，但非常復(fù)雜，計(jì)算量非常

20、大，盲目性也大；二是采用封閉圖法，雖然過程直觀、醒目，但范圍較大，計(jì)算較多；但是查幾何參數(shù)表，借助計(jì)算機(jī)輔助程序，利用電腦程序matlab，求出齒輪的變位系數(shù)。在齒數(shù)模數(shù)已知的條件下，應(yīng)先選擇合適的嚙合角，通過優(yōu)化變位系數(shù)來滿足設(shè)計(jì)要求。表3-1 齒數(shù)差與嚙合角的關(guān)系齒數(shù)差嚙合角1234運(yùn)行matlab程序，在matlab中輸入?yún)?shù)：齒輪的模數(shù)3、外齒輪的齒數(shù)57、內(nèi)齒輪的齒數(shù)58、插齒刀齒數(shù)34、需要組數(shù)據(jù)30組，可得到如下數(shù)據(jù)組：n 1 0.914766 1.66427 57.3686 0.0567279 1.16524 2.61397 2 1.22691 2.00281 57.8123

21、0.51529 1.0396 2.64605 3 1.19144 2.09842 59.8129 0.816496 1.05113 2.80324 4 1.27837 2.00886 57.0393 0.443424 1.02052 2.59076 5 1.02644 1.9665 60.2713 0.750442 1.11629 2.84242 6 1.02647 1.8911 59.2005 0.550632 1.11754 2.75281 7 1.23067 2.08808 59.0931 0.728581 1.03663 2.74419 8 1.15063 1.93016 57.872

22、1 0.447204 1.06948 2.65045 9 1.14404 2.03485 59.5827 0.735094 1.07009 2.78403 10 1.12437 1.81931 56.4006 0.165288 1.08162 2.54713 11 1.11789 1.98255 59.201 0.643627 1.08091 2.75286 12 1.17781 1.96495 57.9966 0.496494 1.05862 2.65966 13 1.241 1.87016 55.1308 0.102679 1.03731 2.4655 14 1.10558 1.97408

23、 59.2577 0.641691 1.08574 2.75743 15 0.948949 1.72107 57.7496 0.181755 1.15076 2.64147 16 1.31472 2.02949 56.7607 0.436618 1.00682 2.57151 17 1.10356 1.93263 58.6621 0.534406 1.08724 2.71021 18 1.03239 1.90842 59.3682 0.587942 1.11495 2.76641 19 1.30135 1.90609 54.6269 0.0993461 1.01456 2.43486 20 1

24、.13569 1.93266 58.1558 0.47987 1.07506 2.67155 21 1.19698 2.07808 59.4421 0.757893 1.04939 2.77245 22 1.28897 2.02696 57.1702 0.474227 1.01626 2.59993 23 1.23611 1.87942 55.4142 0.141625 1.03887 2.48316 24 1.1315 2.05924 60.1026 0.815686 1.07444 2.82785 25 1.18225 1.89014 56.6368 0.275508 1.05848 2.

25、56306 26 1.19662 1.96998 57.7702 0.478078 1.0515 2.64297 27 1.15545 1.97884 58.574 0.571643 1.06676 2.70339 28 1.26046 1.90643 55.467 0.179306 1.02934 2.48648 29 1.19988 1.92743 56.9876 0.353023 1.05114 2.58716 30 1.20241 2.00776 58.2899 0.569709 1.04862 2.68166 其中n為序號(hào)，初取30組；為行星齒輪的變位系數(shù)；為內(nèi)齒輪的變位系數(shù)；為傳動(dòng)

26、嚙合角；為重合度；為齒廓重疊干涉系數(shù)。選取第19組數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，取變位系數(shù)，變位系數(shù)，傳動(dòng)中心距為，傳動(dòng)嚙合角，齒輪傳動(dòng)的重迭干涉系數(shù),齒輪傳動(dòng)的重合度為。3）驗(yàn)算中心距。選取傳動(dòng)嚙合角，則選取分度圓壓力角標(biāo)準(zhǔn)中心距 偏心距 則 4)選取行星輪變位系數(shù)，求內(nèi)齒輪變位系數(shù)。將分度圓齒厚增量系數(shù)值代入公式有： 5)制造嚙合角的計(jì)算，指時(shí)的制造嚙合角。 6)內(nèi)齒輪數(shù)的變位系數(shù)7)插制內(nèi)齒輪的中心距變動(dòng)系數(shù) 8)中心距變動(dòng)系數(shù) 9)齒輪高變動(dòng)系數(shù) （取絕對(duì)值）10)齒頂高 外齒輪 內(nèi)齒輪11)分度圓半徑 外齒輪 內(nèi)齒輪 12)基圓半徑 外齒輪 內(nèi)齒輪 13)齒頂圓半徑 外齒輪 內(nèi)齒輪 14)安裝的必要

27、條件校驗(yàn) 安裝許可，不會(huì)干涉。15)齒廓重疊干涉驗(yàn)算 沒有干涉，因此滿足要求。16)重合度計(jì)算 滿足要求。端面重合度為優(yōu)化所得，即；軸向重合度，總的重合度。17)總變位系數(shù)18)插內(nèi)齒輪時(shí)的嚙合角當(dāng)時(shí)，將數(shù)值代入公式計(jì)算故 19)插內(nèi)齒輪時(shí)的中心距當(dāng)時(shí)，計(jì)算公式為 20)齒根高 外齒輪 內(nèi)齒輪 21）齒根圓半徑 外齒輪 內(nèi)齒輪 22）插齒刀的齒根圓直徑 因?yàn)樾行禽営脻L刀加工，查新直齒插齒刀的基本參數(shù)，見表4-4得當(dāng)齒輪模數(shù)為時(shí)，插齒刀的分度圓直徑為，插齒刀的變位系數(shù)，計(jì)算時(shí)取，插齒刀齒高系數(shù)。23）行星輪、內(nèi)齒輪及插齒刀的頂圓壓力角、 ，24)校核內(nèi)齒輪加工時(shí)，是否產(chǎn)生展成頂切要保證條件 ,故

28、不會(huì)產(chǎn)生展成頂切25) 校核插內(nèi)齒輪時(shí)，是否產(chǎn)生徑向切入頂切查參考文獻(xiàn)14中表4-4，新直齒插齒刀的基本參數(shù)和被加工內(nèi)齒輪不產(chǎn)生徑向切入頂切的最少齒數(shù)的當(dāng)，的插齒刀加工的內(nèi)齒輪的最少齒數(shù)，故不會(huì)產(chǎn)生徑向切入頂切。26) 校驗(yàn)過渡曲線干涉 避免內(nèi)齒輪齒根干涉的條件因?yàn)椋蕛?nèi)齒輪齒根不會(huì)干涉校驗(yàn)行星齒輪齒根干涉，因此滿足條件27)避免行星輪齒根干涉的條件 因?yàn)?，故小齒輪齒根不會(huì)干涉。28)校驗(yàn)行星輪齒頂厚度因?yàn)樾行禽嘄X頂厚度的計(jì)算條件是當(dāng)分度圓壓力角時(shí)， 對(duì)于正火調(diào)質(zhì)鋼，對(duì)于淬火鋼，因此均滿足條件。29)外齒輪跨測齒數(shù) 所以取30)外齒輪公法線長度 31)內(nèi)齒輪跨齒槽數(shù) 取32)內(nèi)齒輪公法線長度

29、33)量柱直徑 取34)量柱距 內(nèi)齒輪齒數(shù)為偶數(shù)時(shí)， 3.4偏心軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。多數(shù)情況下軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需要對(duì)軸的進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或者塑性變形。軸的主要材料是碳鋼和合金鋼，其中最常用的是45鋼6。1）初算軸的最小軸徑 在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度方法初步估算軸徑。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 式中扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，； 軸所受的扭矩，； 軸的抗扭截面系數(shù)，； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，由上式可得到軸的直徑式中,具體數(shù)值和材料的見下表表3-2 軸的材

30、料與的關(guān)系軸的材料從表中知軸的材料為時(shí)，考慮到軸端承受轉(zhuǎn)矩，取，代入公式得。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱。對(duì)于直徑的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大；對(duì)于直徑的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大，然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。本偏心軸的直徑，故擬將直徑增大。 偏心軸軸通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)連接，電動(dòng)機(jī)外伸軸徑與最小軸徑相差太大，應(yīng)根據(jù)式估算，則最后確定減速器輸入軸最小直徑。2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情

31、況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析18。本偏心軸初步擬分為段，結(jié)構(gòu)簡圖如下：圖3-3 輸入軸簡圖軸段為聯(lián)軸器與軸的連接，需開有鍵槽，由以上知直徑，暫取，根據(jù)軸徑初選a型鍵，鍵的尺寸為。軸段為偏心軸穿過軸承端蓋，選擇軸承為深溝球軸承，型號(hào)為型，內(nèi)徑，外徑，軸承寬度，圓角半徑。軸承采用軸用彈性擋圈固定，根據(jù)軸徑查得擋圈厚度，溝槽基本尺寸，寬度。軸承端蓋暫選為凸緣式，其與箱座孔配合處較長時(shí)，為了減小接觸面，應(yīng)在端部車出一段較小的直徑，使配合長度為，但配合長度也不能太短，以免擰緊螺釘時(shí)

32、端蓋歪斜，一般取,為軸承外徑，取，由結(jié)構(gòu)確定，一般取，綜合以上，暫取。軸段3和軸段5安裝軸承以支承兩個(gè)行星齒輪，因?yàn)楣潭ㄝS承的方式采圓螺母和止動(dòng)墊圈，故直徑略大于軸段3，即，考慮到行星輪工作過程中承受的動(dòng)載荷較大，故取軸承為圓柱滾子軸承，型號(hào)為型，內(nèi)徑，外徑，軸承寬度，圓角半徑，又由于需要在軸上加工螺紋，根據(jù)直徑查圓螺母，初取螺紋規(guī)格,圓螺母外圓直徑，厚度；查圓螺母用止動(dòng)墊圈，內(nèi)徑，厚度，因此軸段3的長度定為：，取。軸段4為兩個(gè)偏心軸的連接部分，取，。軸段7用于支承輸出機(jī)構(gòu)，將轉(zhuǎn)矩傳入輸出軸，選軸承為內(nèi)圈有單擋邊的圓柱滾子軸承，型號(hào)為，內(nèi)徑 ，,，圓角半徑。軸段6用于軸段7上的軸承定位，取，長

33、度。各軸段直徑和長度見下表表3-3 輸入軸各軸段直徑和長度軸段1234567直徑24304048403025長度403532103210153.5輸出軸的設(shè)計(jì)本輸出軸的結(jié)構(gòu)需與十字滑塊凹凸嚙合，由十字滑塊帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)。輸出軸需加工凹槽。輸出軸分為9個(gè)軸段，結(jié)構(gòu)簡圖如下：圖3-4 輸出軸簡圖軸段1用于與十字滑塊相嚙合，初取長度，直徑。軸段1內(nèi)需加工孔，且安裝軸承，尺寸與輸入軸軸承外徑相等。軸段2為凸肩，起過渡作用，直徑，長度取。軸段4安裝軸承以支承端蓋，選用圓錐滾子軸承，型號(hào)為，內(nèi)徑，軸承外徑，取。軸段3為軸段4的軸承提供軸向定位，考慮到軸肩高度要低于軸承內(nèi)圈的高度，取，則軸段3的直徑，長度取

34、。軸段5為光滑輸出軸段，起到過渡作用，取，。軸段6安裝支承軸承，同樣選圓錐滾子軸承，型號(hào)為，內(nèi)徑，軸承外徑，取。軸段7安裝圓螺母和止動(dòng)墊圈用以固定軸承軸向定位，初取螺紋規(guī)格,圓螺母外圓直徑，厚度；查圓螺母用止動(dòng)墊圈，內(nèi)徑，厚度，考慮到緊固，因此軸段7的長度初選為。軸段8穿過軸承蓋，取，。軸段9為最終輸出端，需要加工鍵槽，輸出軸直徑，其中為輸出軸轉(zhuǎn)速，代入公式計(jì)算，有，取，。查取手冊根據(jù)軸徑初選鍵槽寬度，長度，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列選。具體數(shù)值見下表：表3-4 輸出軸各軸段直徑和長度軸段123456789直徑13010090807570605654長度34422250181722603.6行星輪的設(shè)計(jì)因?yàn)檠b

35、配行星輪的輸入軸有兩段偏心，且需與十字滑塊相配合連接以傳遞扭矩，故兩個(gè)行星輪并不相同。行星輪的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值、變位系數(shù)和加工方法見3.3節(jié)，下面著重?cái)⑹鲂行禽喌拿婕庸ぁＰ行禽?的設(shè)計(jì)行星輪1只需一面開槽與十字滑塊相連接，因行星輪裝在軸承上，考慮到軸承外圈的固定，故行星輪根據(jù)軸承外徑鉆孔的同時(shí)且在半徑方向預(yù)留的長度，寬度為的長度。接下來是在行星輪直徑方向加工槽，因?yàn)樾行禽喴c十字滑塊相連接，考慮到滑塊的游動(dòng)和加工的方便，故以行星輪的分度圓中心加工直徑為，寬度為，槽深的槽，且沿著半徑至圓心方向打通。行星輪2的設(shè)計(jì)在行星輪2上的根據(jù)軸承外徑鉆孔及預(yù)留量與行星輪1相同，因?yàn)榛瑝K1需與行星輪2相連接，且滑塊

36、要在行星輪上游動(dòng)，故在行星輪2上以行星輪的分度圓中心為圓心加工大于滑塊的直徑的凹槽，取直徑，槽深，同時(shí)以該圓心徑向加工寬度為，槽深的槽至上述凹槽直徑處，且沿著半徑至圓心方向打通。行星輪的另一面需與輸出軸相連接，以行星輪的分度圓中心為圓心徑向加工寬度為，直徑為，深度為的槽，且沿著半徑至圓心方向打通。具體視圖可見二維零件和三維視圖。4.主要零件的校核4.1偏心軸的校核通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可以按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。（1）做出軸的計(jì)算簡圖（即力學(xué)模型）圖4-1 軸的計(jì)算簡圖（

37、2）做出彎矩圖、扭矩圖先求出作用在行星齒輪上的圓周力和徑向力圓周力 徑向力 因?yàn)閮蓚€(gè)行星輪相同，所以圓周力和徑向力都相等。對(duì)力學(xué)模型坐受力分析：（a）在垂直面上有： 受力平衡關(guān)系有 根據(jù)力矩平衡原理有： 其中， 代入公式計(jì)算：,（b）在水平面上有： 受力平衡關(guān)系有 根據(jù)力矩平衡原理有計(jì)算結(jié)果得 ,計(jì)算彎矩： 垂直面上處 處 水平面上處 處 合成彎矩：扭矩為輸入軸扭矩根據(jù)以上各數(shù)據(jù)，作出彎矩扭矩圖 圖4-2 軸所受的彎矩、扭矩圖（3）校核軸的強(qiáng)度已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)圖中的危險(xiǎn)截面做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常不是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。

38、為考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)6。則計(jì)算應(yīng)力為 彎曲應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力, 其中為抗彎截面系數(shù) 故抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 彎曲應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 查手冊表材料為的許用彎曲應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力 故偏心軸滿足設(shè)計(jì)要求。4.2十字滑塊的強(qiáng)度校核采用十字滑塊聯(lián)軸器作為輸出機(jī)構(gòu)，只要驗(yàn)算承壓面的比壓就可以了。十字滑塊承壓面的壓強(qiáng)計(jì)算公式為式中 輸出軸轉(zhuǎn)矩（） 十字滑塊的高度（） 十字滑塊的圓盤直徑（） 許用壓強(qiáng)，可由參考文獻(xiàn)14中表7-3可知，對(duì)于鋼和鑄鐵，在工作條件良好的工作狀況下，材料的許用壓強(qiáng)為。輸出軸扭矩十字滑塊（1）各項(xiàng)參數(shù)值如下，高度；直徑；輸出軸轉(zhuǎn)矩，代入公式計(jì)算 故符合強(qiáng)度要求。 十字

39、滑塊（2）各項(xiàng)參數(shù)值如下，高度，直徑。代入公式計(jì)算 故符合強(qiáng)度要求。 4.3轉(zhuǎn)臂軸承的壽命校核轉(zhuǎn)臂軸承是漸開線少齒差行星傳動(dòng)裝置的薄弱環(huán)節(jié)之一，因軸承在高速重載條件下工作，故傳動(dòng)裝置所能傳遞的能力，往往受軸承的承載能力的限制，設(shè)計(jì)時(shí)盡量選用高效能的軸承14。 式中 軸承基本額定動(dòng)載荷； 軸承壽命； 軸承轉(zhuǎn)速，當(dāng)內(nèi)齒輪固定時(shí)，其中為輸入軸轉(zhuǎn)速，為輸出軸轉(zhuǎn)速； 壽命系數(shù)，對(duì)于深溝球軸承，。當(dāng)軸承工作溫度高于時(shí)，應(yīng)將值乘以溫度系數(shù)，使得降低，值列于下表。 圓柱滾子軸承的型號(hào)，查表知；因圓柱滾子軸承工作時(shí)只受徑向力，故動(dòng)載荷：因?yàn)樵诠ぷ鬟^程中存在附加載荷和輕微沖擊，取載荷系數(shù)， 故動(dòng)載荷 輸入軸轉(zhuǎn)速，

40、輸出軸轉(zhuǎn)速，故軸承轉(zhuǎn)速； 代入公式計(jì)算有：轉(zhuǎn)臂軸承的壽命要求在，所以滿足壽命要求。4.4齒輪的彎曲強(qiáng)度校核對(duì)于漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)，可只校核齒根的抗彎強(qiáng)度，因?qū)嶋H上是多對(duì)齒嚙合接觸受力14。彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式為 式中 齒根許用彎曲應(yīng)力 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力 齒形系數(shù) 重合度系數(shù)，對(duì)于型少齒差傳動(dòng)，可取如下數(shù)值：當(dāng)時(shí)，;當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)， 實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)，對(duì)n型少齒差傳動(dòng)，可取 應(yīng)力修正系數(shù)。若齒根圓角半徑不小于，取 尺寸系數(shù)。當(dāng)時(shí)，?。划?dāng)時(shí)，取。 彎曲應(yīng)力的計(jì)算安全系數(shù) 彎曲應(yīng)力的最小安全系數(shù)，對(duì)n型少齒差傳動(dòng)，取 校核行星輪：齒形系數(shù)已有，因?yàn)楫?dāng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)齒輪

41、的許用彎曲應(yīng)力為，齒輪的彎曲疲勞極限，壽命系數(shù)，應(yīng)力修正系數(shù)，因?yàn)槟?shù)，所以尺寸系數(shù)。 彎曲應(yīng)力 彎曲應(yīng)力的計(jì)算系數(shù) 故彎曲強(qiáng)度符合要求。 校核內(nèi)齒輪：當(dāng)時(shí)，齒形系數(shù) 可由公式法計(jì)算，公式如下代入數(shù)值計(jì)算彎曲應(yīng)力 彎曲應(yīng)力的計(jì)算系數(shù)計(jì)算：故內(nèi)齒輪滿足強(qiáng)度要求。5.漸開線少齒差行星傳動(dòng)效率計(jì)算漸開線少齒差行星傳動(dòng)，一般用于減速器和卷揚(yáng)機(jī)中，主要功率損失有嚙合摩擦損失、輸出機(jī)構(gòu)的摩擦損失、滾動(dòng)軸承的摩擦損失和攪動(dòng)潤滑油的損失等。因此，漸開線少齒差行星傳動(dòng)的總效率主要由這四部分組成14。漸開線少齒差行星傳動(dòng)效率用公式表示如下：式中：-齒輪嚙合效率； -滾動(dòng)軸承效率； -輸出機(jī)構(gòu)效率； -攪動(dòng)潤滑油的

42、損耗效率。但是目前很難用一個(gè)完整的、符合實(shí)際情況的效率公式來表達(dá)，彌補(bǔ)的辦法是借助于試驗(yàn)，測定出實(shí)際的效率，這是可信的。5.1 漸開線少齒差行星齒輪的嚙合效率行星齒輪的嚙合效率的計(jì)算方法有多種，比較簡便的方法是嚙合功率法。假定行星輪系與轉(zhuǎn)化輪系中的摩擦損失近似相等。因此可以利用簡化機(jī)構(gòu)來確定行星輪系在嚙合中的損失功率。應(yīng)當(dāng)指出，雖然轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各齒輪之間的圓周力與原行星輪系各齒輪之間的圓周力相等，但由于兩者構(gòu)件之間絕對(duì)速度不同，因此兩者所傳遞的功率并不相同，嚙合效率是不一樣的14。內(nèi)齒輪固定時(shí)的嚙合效率的計(jì)算公式： 式中為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的嚙合效率，近似等于定軸輪系的嚙合效率，一般取。將各參數(shù)值代入公式計(jì)算，則嚙合效率為5.2