二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)-帶開題報(bào)告【含10張CAD圖紙+PDF圖】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 開題報(bào)告 課題：二級(jí)行星齒輪變速器 1、 本課題的研究意義 近年來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是轎車生產(chǎn)對(duì)變速器齒輪的精度及力學(xué)性能的要求愈來愈高，齒輪正朝著高精度、低噪聲、高承載、高速度、輕量化及長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展。其中，采用硬齒面齒輪是提高齒輪強(qiáng)度及承載能力的有效途徑。 近十幾年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用，改變了制造業(yè)的傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式。一些先進(jìn)的齒輪生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采用精益生產(chǎn)、敏捷制造、智能制造等先進(jìn)技術(shù)。形成了高精度、高效率的智能化齒輪生產(chǎn)線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理 1）齒輪減速的介紹 由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速機(jī)，用于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。齒輪減速機(jī)是按國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBJ19004生產(chǎn)的外嚙合漸開線斜齒圓柱齒輪減速機(jī)，齒輪減速機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。齒輪減速機(jī)適用范圍如下：1、高速軸轉(zhuǎn)不大于1500轉(zhuǎn)/分。2、齒輪傳動(dòng)圓周速度不大于20米/秒。3、工作環(huán)境溫度為-40-45℃，如果低于0℃，啟動(dòng)前潤(rùn)滑油應(yīng)預(yù)熱至0℃以上，本減速機(jī)可用于正反兩個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。類型主要有斜齒輪硬齒面減速機(jī),斜齒一渦輪蝸桿減速機(jī),螺旋錐齒輪減速機(jī),平行軸斜齒輪減速機(jī),渦輪蝸桿減速機(jī),擺線針輪減速機(jī)等。 2）輪減速機(jī)的工作原理 行星式齒輪減速機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪，想象一下有一大一小兩個(gè)圓，兩圓同心，在兩圓之間的環(huán)形部分有另外三個(gè)小圓，所有的圓中最大的一個(gè)是內(nèi)齒環(huán)，其他四個(gè)小圓都是齒輪，中間那個(gè)叫太陽輪，另外三個(gè)小圓叫行星輪．伺服電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)的太陽輪，太陽輪再驅(qū)動(dòng)支撐在內(nèi)齒環(huán)上的行星輪，行星輪通過其與外齒環(huán)的嚙合傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)與外齒環(huán)相連的輸出軸，就達(dá)到了減速的目的，減速比與齒輪系的規(guī)格有關(guān)。 3）齒輪減速的特點(diǎn) 齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、承載能力大和同軸性好；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低；易于拆檢，易于安裝；傳動(dòng)率高，沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。 2、本課題的基本內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)，擬采用的研究手段（途徑），工作進(jìn)度安排等。 1）基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn) 基本內(nèi)容就是結(jié)合渦輪的輸入轉(zhuǎn)速、噴嘴所需的轉(zhuǎn)速以及輸出轉(zhuǎn)矩等已知條件設(shè)計(jì)一個(gè)滿足要求的齒輪減速器。重難點(diǎn)是傳動(dòng)方案的確定、傳動(dòng)比的確定和傳動(dòng)類型的確定。此次設(shè)計(jì)的減速器傳動(dòng)比要求達(dá)到14400，無前例參考，只有通過不斷的比較和分析去合理的選擇一種傳動(dòng)方案，且盡可能降低減速器的體積和重量 2）任務(wù)要求： 減速器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)：初轉(zhuǎn)速120 ；目標(biāo)轉(zhuǎn)速0.5 ；輸出轉(zhuǎn)矩2000 1．選擇確定傳動(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。此次設(shè)計(jì)的減速器傳動(dòng)比達(dá)到14400，只有通過不斷的比較和分析去合理的選擇一種傳動(dòng)方案，盡量降低減速器的體積和重量。 2．設(shè)計(jì)計(jì)算 每級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，都大致包括：傳動(dòng)比的分配、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核、軸承的選擇與計(jì)算、鍵連接的選擇與計(jì)算、箱體的設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑與密封的選擇和傳動(dòng)裝置的附件說明等。 3、文獻(xiàn)綜述（可以另附頁） 1）齒輪減速器的背景 “十一五”期間我國(guó)將按照國(guó)家儲(chǔ)備與企業(yè)儲(chǔ)備相結(jié)合、以國(guó)家儲(chǔ)備為主的方針，統(tǒng)一規(guī)劃，分批建設(shè)國(guó)家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地。大型原油儲(chǔ)罐在建立時(shí)就必須增設(shè)油泥防止和消除系統(tǒng)，以增加油罐的儲(chǔ)油效率，提高儲(chǔ)油安全性，減小清罐難度。大型原油儲(chǔ)罐罐底油泥的防止和消除方法主要是在罐內(nèi)增加油泥的混合攪拌系統(tǒng)，使油泥破碎、細(xì)化，便于通過管線輸出。旋轉(zhuǎn)噴射器中減速箱是工業(yè)油罐罐底油泥旋轉(zhuǎn)噴射混合系統(tǒng)中重要的一部分。高速旋轉(zhuǎn)的渦輪帶動(dòng)噴嘴低速的轉(zhuǎn)動(dòng)，中間需要一個(gè)傳動(dòng)比很大的減速器連接。 6）減速器的研究現(xiàn)狀 齒輪傳動(dòng)具有功率輸出恒定、承載能力大、傳動(dòng)效率高、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備和儀器儀表中，是機(jī)械傳動(dòng)的基礎(chǔ)零件，其質(zhì)量、性能、壽命直接影響整機(jī)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。而齒輪制造技術(shù)水平是獲得優(yōu)質(zhì)齒輪的關(guān)鍵。因?yàn)辇X輪形狀復(fù)雜、技術(shù)問題多，制造難度大，齒輪加工水平在某一程度上反映了一個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)制造的水平。因此，齒輪加工的研究是各國(guó)加工制造業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。20世紀(jì)70年代至90年代初，我國(guó)的高速齒輪技術(shù)經(jīng)歷了測(cè)繪仿制、技術(shù)引進(jìn)(技術(shù)攻關(guān))到獨(dú)立設(shè)計(jì)制造3個(gè)階段。現(xiàn)在我國(guó)的設(shè)計(jì)制造能力基本上可滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)制造的最高參數(shù):最大功率44MW,最高線速度168m/s，最高轉(zhuǎn)速67000r/min。 齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可概括為：當(dāng)傳動(dòng)載荷一定時(shí)追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時(shí)追求傳遞的載荷最大。有時(shí)也追求齒輪傳動(dòng)的某項(xiàng)或某幾項(xiàng)性能為最佳。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)既可以成為但目標(biāo)函數(shù)的問題，也肯已成為多目標(biāo)函數(shù)問題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應(yīng)力、齒輪的疲勞彎曲應(yīng)力應(yīng)分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時(shí)還把吃面同油膜厚度以及潤(rùn)滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產(chǎn)生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過分變尖、均須對(duì)設(shè)計(jì)變量提出某些限制，這些限制也應(yīng)最為約束條件。 在機(jī)械設(shè)計(jì)中人們希望獲得全部最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，但實(shí)際的工程問題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標(biāo)函數(shù)往往具有很多個(gè)相對(duì)的極小點(diǎn)，因而優(yōu)化的結(jié)果一般為局部最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，或后退一步講，如果這些都做不到，那么優(yōu)化設(shè)計(jì)最起碼也能將設(shè)計(jì)方案作出重大改進(jìn)。這就是我們以前提到過的“最優(yōu)化”應(yīng)被理解為一個(gè)相對(duì)的概念，而不要把它決對(duì)化。實(shí)際上，如上所述，設(shè)計(jì)人員如能正確地運(yùn)用最優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)方法比較，一定會(huì)有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設(shè)計(jì)人員最感興趣的。 2）減速器的計(jì)算 主要為每級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，大致包括：傳動(dòng)比的分配、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核、軸承的選擇與計(jì)算、鍵聯(lián)結(jié)的選擇與計(jì)算、箱體的設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑與密封的選擇和傳動(dòng)裝置的附件說明等。下面以配齒計(jì)算為例。根據(jù)各種公式而計(jì)算的結(jié)果，有如下公式： ……………………………………..1 ，………………………………………………………………2 …………………………………………………………………3 …………………………………………………………….4 ＝ 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 系意見： 蓋章 年 月 日 行星齒輪傳動(dòng)減速器設(shè)計(jì)及三維造型 二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)及三維造型 摘 要 本文完成了對(duì)一個(gè)二級(jí)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。與國(guó)內(nèi)外已有的減速器相比，此減速器具有更大的傳動(dòng)比，而且，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、外廓尺寸小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 論文首先簡(jiǎn)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)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通過分配傳動(dòng)比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)算和校核。論文最后對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上指出了一些改進(jìn)的建議。 關(guān)鍵詞：行星齒輪；變位；傳動(dòng)機(jī)構(gòu) Abstract This paper proposes a design configuration of the two-stage planetary gear reducer settling for some known parameters.Compared with other gear reducers in the word,it have a larger gear ratio. Furthermore,there are other more advantages,such as, compact configuration,small figure,light avoirdupois and so on.The content is as followa. Firstly, the paper introduces the context of the task and the extent on research of gear reducers,as well as its development trends.Secondly,the drivered type is decided by comparing all kinds of gear configuration.The significant part is about the calculation of the configuration design.After distributing gear ratios, the rough configuration will be get.Then, the holistic configuration can be designed and back-checked.Lastly,the paper is summarized,and the needed improvements are indicated. Key words： planetary gear；modifying profile；driving machanism 目 錄 摘要 Abstract 主要代號(hào) 第1章 概述 - 8 - 1.1. 課題的提出和論文的主要內(nèi)容 - 8 - 1.2. 齒輪減速器的研究現(xiàn)狀 - 8 - 1.3. 齒輪減速器的發(fā)展趨勢(shì) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -8 - 第2章 傳動(dòng)方案的確定 - 10 - 2.1.齒輪傳動(dòng)比較和選擇 - 10 - 2.1.1.齒輪傳動(dòng)兩種大的類型 - 10 - 2.1.2.定軸輪系和行星輪系的比較 - 10 - 2.2.選擇行星機(jī)構(gòu)的類型 - 12 - 2.2.1.行星機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn) - 12 - 2.2.1.1. Z—X—V型漸開線行星機(jī)構(gòu) - 12 - 2.2.1.2. 2Z—X型漸開線行星齒輪機(jī)構(gòu) - 13 - 2.2.1.3. 3Z型漸開線行星齒輪機(jī)構(gòu) - 14 - 2.2.2.漸開線行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì) - 15 - 第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算 - 16 - 3.1.設(shè)計(jì)任務(wù) - 16 - 3.2.前言 - 16 - 3.3 傳動(dòng)比分配傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算 - 17 - 3.4.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) - 19 - 3.5.軸設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 - 46 - 3.6.軸承的選擇與計(jì)算 - 56 - 3.7.鍵連接的選擇與計(jì)算 - 59 - 3.8.箱體的設(shè)計(jì) - 62 - 3.9. 潤(rùn)滑和密封的選擇 - 62 - 3.10傳動(dòng)裝置的附件及說明 - 63 - 3.11齒輪的加工工藝 66- 3.12 軸的加工工藝 67- 第4章 設(shè)計(jì)小結(jié) - 65 - 參考文獻(xiàn) - 69 - 主要代號(hào) 代號(hào) 意 義 單 位 代號(hào) 意 義 單 位 a b C d e F f H HB HRC i x X Y 中心距、標(biāo)準(zhǔn)中心距 角度變位齒輪的中心距 切齒中心距 齒寬 頂隙 頂隙系數(shù) 直徑、分獨(dú)圓直徑 插刀齒的分度圓直徑 齒頂圓直徑 基圓直徑 齒根圓直徑 節(jié)圓直徑 齒槽寬 作用力 法向力 徑向力 切向力 齒向公差 摩擦系數(shù) 基節(jié)極限偏差 齒距極限偏差 高度 布氏硬度 洛氏硬度 齒頂高 齒頂高系數(shù) 齒根高 傳動(dòng)比 變位系數(shù) 轉(zhuǎn)臂 變位系數(shù)和 系數(shù) 齒形系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的壽命 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm N N N N mm mm mm inv K L M m N n P r T Y y z 角的漸開線函數(shù) 系數(shù)、載荷系數(shù) 使用系數(shù) 行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) 齒間載荷分布系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 動(dòng)載系數(shù) 長(zhǎng)度 彎矩 模數(shù) 指數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 轉(zhuǎn)速 行星輪數(shù)目 功率 半徑、分度圓半徑 節(jié)圓半徑 齒頂圓半徑 基圓半徑 齒根圓半徑 轉(zhuǎn)矩 重合度 效率 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 許用齒根彎曲應(yīng)力 系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的尺寸系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的螺旋角系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù) 中心距變動(dòng)系數(shù) 齒數(shù) 壓力角、齒形角 齒頂壓力角 mm mm r/min kW mm mm mm mm mm rad rad 主要角下標(biāo) a 齒頂?shù)模行妮?、太陽? n 法向的 b 基圓的，中心輪、內(nèi)齒輪 p 許用的 c 行星輪 r 徑向的 e 中心輪、內(nèi)齒輪 t 切向的、端面的 F 齒根彎曲的 x 軸向的，轉(zhuǎn)臂的 f 齒根的 代數(shù)和 1 小齒輪的 I 第1級(jí)的，I類 2 大齒輪的 II 第2級(jí)的，II類 第1章 概述 1.1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 旋轉(zhuǎn)噴射器中減速箱是工業(yè)油罐罐底油泥旋轉(zhuǎn)噴射混合系統(tǒng)中重要的一部分。高速旋轉(zhuǎn)的渦輪帶動(dòng)噴嘴低速的轉(zhuǎn)動(dòng)，中間需要一個(gè)傳動(dòng)比很大的減速器連接。本說明書的內(nèi)容就是結(jié)合渦輪的輸入轉(zhuǎn)速、噴嘴所需的轉(zhuǎn)速以及輸出轉(zhuǎn)矩等已知條件設(shè)計(jì)一個(gè)滿足要求的齒輪減速器。 減速器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)包括： 1．初轉(zhuǎn)速120 ； 2．目標(biāo)轉(zhuǎn)速0.5 ； 3． 輸出轉(zhuǎn)矩2000 。 本論文主要完成以下工作： 1．選擇確定傳動(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。此次設(shè)計(jì)的減速器傳動(dòng)比達(dá)到14400，是目前國(guó)際上設(shè)計(jì)出的減速器中傳動(dòng)比最大的，沒有參考的先例，所以，只有通過不斷的比較和分析去合理的選擇一種傳動(dòng)方案，盡量降低減速器的體積和重量。 2．設(shè)計(jì)計(jì)算。每級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，都大致包括：傳動(dòng)比的分配、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核、軸承的選擇與計(jì)算、鍵連接的選擇與計(jì)算、箱體的設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑與密封的選擇和傳動(dòng)裝置的附件說明等。 1.2. 齒輪減速器的研究現(xiàn)狀 齒輪傳動(dòng)具有功率輸出恒定、承載能力大、傳動(dòng)效率高、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備和儀器儀表中，是機(jī)械傳動(dòng)的基礎(chǔ)零件，其質(zhì)量、性能、壽命直接影響整機(jī)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。而齒輪制造技術(shù)水平是獲得優(yōu)質(zhì)齒輪的關(guān)鍵。因?yàn)辇X輪形狀復(fù)雜、技術(shù)問題多，制造難度大，齒輪加工水平在某一程度上反映了一個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)制造的水平。因此，齒輪加工的研究是各國(guó)加工制造業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 齒輪產(chǎn)品種類較多，按大類來分，主要有圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪蝸桿齒輪與行星傳動(dòng)齒輪等四大類。其中，圓柱齒輪在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛，各種通用與專用的齒輪減速器以及機(jī)床、車輛、農(nóng)機(jī)等大量采用，約占齒輪產(chǎn)品總量的90％左右。因此，齒輪制造技術(shù)的研究主要集中在圓柱齒輪的成形及其熱處理方面。 近年來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是轎車生產(chǎn)對(duì)變速器齒輪的精度及力學(xué)性能的要求愈來愈高，齒輪正朝著高精度、低噪聲、高承載、高速度、輕量化及長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展。其中，采用硬齒面齒輪是提高齒輪強(qiáng)度及承載能力的有效途徑。 目前，硬齒面圓柱齒輪普遍采用“機(jī)械加工－滲碳－熱處理－精加工”的傳統(tǒng)工藝，材料利用率不高，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品成本高，尤其是金屬流線被切斷，而且成形后滲碳處理使?jié)B碳層晶粒粗大、滲碳層厚度分布不合理，造成齒輪強(qiáng)度與疲勞壽命的降低。這種不利局面使得工程技術(shù)人員尋求新的制造工藝。 最優(yōu)化方法在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，效果顯著。近十年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)整臺(tái)機(jī)器或某一機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用最優(yōu)化方法代替原來傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法也越來越多。 機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)從六十年代后期開始得到學(xué)速發(fā)展，目前已經(jīng)成為機(jī)構(gòu)學(xué)的重要研究方向之一。 齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可概括為：當(dāng)傳動(dòng)載荷一定時(shí)追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時(shí)追求傳遞的載荷最大。有時(shí)也追求齒輪傳動(dòng)的某項(xiàng)或某幾項(xiàng)性能為最佳。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)既可以成為但目標(biāo)函數(shù)的問題，也肯已成為多目標(biāo)函數(shù)問題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應(yīng)力、齒輪的疲勞彎曲應(yīng)力應(yīng)分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時(shí)還把吃面同油膜厚度以及潤(rùn)滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產(chǎn)生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過分變尖、均須對(duì)設(shè)計(jì)變量提出某些限制，這些限制也應(yīng)最為約束條件。 在機(jī)械設(shè)計(jì)中人們希望獲得全部最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，但實(shí)際的工程問題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標(biāo)函數(shù)往往具有很多個(gè)相對(duì)的極小點(diǎn)，因而優(yōu)化的結(jié)果一般為局部最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，或后退一步講，如果這些都做不到，那么優(yōu)化設(shè)計(jì)最起碼也能將設(shè)計(jì)方案作出重大改進(jìn)。這就是我們以前提到過的“最優(yōu)化”應(yīng)被理解為一個(gè)相對(duì)的概念，而不要把它決對(duì)化。實(shí)際上，如上所述，設(shè)計(jì)人員如能正確地運(yùn)用最優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)方法比較，一定會(huì)有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設(shè)計(jì)人員最感興趣的。 第2章 傳動(dòng)方案的確定 2.1.齒輪傳動(dòng)比較和選擇 2.1.1.齒輪傳動(dòng)兩種大的類型 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。 2.1.2.定軸輪系和行星輪系的比較 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)。它的最顯著的特點(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。 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1/2-1/5（即在承受相同的載荷條件下）。 例，傳動(dòng)比i＝7.15，功率為4400kw的行星齒輪減速器與普通定軸齒輪減速器比較如下： 項(xiàng)目 行星 齒輪減速器 普通定軸齒輪減速器 質(zhì)量/kg 3471 6943 高度/m 1.31 1.80 長(zhǎng)度/m 1.29 1.42 寬度/m 1.35 2.36 體積/ 2.29 6.09 齒寬/m 0.18 0.41 損失功率/kw 81 95 圓周速度/m/s 42.7 99.4 （2）傳動(dòng)效率高。在傳動(dòng)類型恰當(dāng)、合理布置的情況下，其效率值可達(dá)0.97－0.99。 （3）傳動(dòng)比大，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解。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)比可以達(dá)到幾千。應(yīng)該指出，行星齒輪在傳動(dòng)比很大的情況下，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)行星輪，均勻的分布在中心輪的周圍，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，故行星齒輪的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抗沖擊能力和振動(dòng)的能力較強(qiáng)，工作較可靠。 總之，行星齒輪傳動(dòng)具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大及效率高（類型選用得當(dāng)）等優(yōu)點(diǎn)。行星傳動(dòng)不僅適用于高轉(zhuǎn)速、大功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)裝置上也已獲得了應(yīng)用。它幾乎可適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動(dòng)技術(shù)已成為世界各國(guó)機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展的重點(diǎn)之一。 從機(jī)構(gòu)的活動(dòng)度來分，有一個(gè)自由度的行星機(jī)構(gòu)、兩個(gè)自由度的行星機(jī)構(gòu)和多自由度的行星機(jī)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)形式來分，有K—H—V型、2K—H型和3K型行星機(jī)構(gòu)三種基本類型。其它的漸開線行星齒輪機(jī)構(gòu)，都可以分解為這三種基本機(jī)構(gòu)，即可以由這三種基本行星機(jī)構(gòu)復(fù)臺(tái)而成。 通過上述的比較，結(jié)合要求：傳動(dòng)比大、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊及外廓尺寸小等，我們選擇行星齒輪傳動(dòng)作為減速器的傳動(dòng)型式。 2.2.選擇行星機(jī)構(gòu)的類型 2.2.1.行星機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn) 2.2.1.1. Z—X—V型漸開線行星機(jī)構(gòu) 如圖1所示，是Z—X—V型行星機(jī)構(gòu)。它的基本構(gòu)件是：中心輪Z、轉(zhuǎn)臂X和輸出軸v。這種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：將行星輪a的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過一個(gè)傳動(dòng)比為1的中間機(jī)構(gòu)傳遞給輸出軸v。這種把行星輪a的軸線與輸出軸v的軸線聯(lián)結(jié)起來，而實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為等速比機(jī)構(gòu)，或稱為w機(jī)構(gòu)。 圖1. Z－X－V行星齒輪機(jī)構(gòu) Z—X—V型漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍為10－100，其傳動(dòng)效率為0.75－0.93。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、加工方便，但行星輪軸承的徑向力較大，使用于中小功率，一般，個(gè)別的達(dá)到20－45kw；傳動(dòng)比大，使用于短期工作。采用擺線針輪行星傳動(dòng)，則適用于功率，任何工作制度，其傳動(dòng)效率為0.90－0.97。目前應(yīng)用較廣泛，但制造精度要求較高，且高速轉(zhuǎn)速。 2.2.1.2. 2Z—X型漸開線行星齒輪機(jī)構(gòu) 這種行星齒輪機(jī)構(gòu)有兩個(gè)中心輪a、b(即2Z)和轉(zhuǎn)臂(X)，由此三個(gè)基本構(gòu)件組成，故用符號(hào)2Z—X表示。根據(jù)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比的不同，可分為兩類。當(dāng)是>0時(shí)，稱為正號(hào)機(jī)構(gòu)；當(dāng)<0時(shí)，稱為負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)。如圖2所示，為2Z—X型行星機(jī)構(gòu)的常見類型。 圖2 2Z－X型行星機(jī)構(gòu)的常見類型 由于負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)單、制造容易，外形尺寸小，質(zhì)量小，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)合理的調(diào)價(jià)下，通常，其傳動(dòng)比范圍為2.8－13，傳動(dòng)效率為0.97－0.99。目前該傳動(dòng)類型已獲得了較廣泛的應(yīng)用。 具有雙齒圈行星的負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)，其合理的傳動(dòng)比范圍為7－16，傳動(dòng)效率仍較高；但由于采用了雙齒圈行星輪，故制造安裝較復(fù)雜。 具有圓錐齒輪傳動(dòng)的負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)，主要用于差動(dòng)行星裝置。 具有雙嚙合的正號(hào)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，嚙合摩擦系數(shù)較大，故其傳動(dòng)效率低，一般，該機(jī)構(gòu)基本上不用于傳遞動(dòng)力。 具有雙內(nèi)嚙合的正號(hào)機(jī)構(gòu)，其合理的傳動(dòng)比范圍為8－30，其嚙合摩擦損失較小。當(dāng)傳動(dòng)比小于50，其傳動(dòng)效率可達(dá)到0.8以上，但隨著傳動(dòng)比的增加，其效率值也會(huì)降低。 少齒差2Z－X正號(hào)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍為30－100。但它由于具有少齒差的內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)，其嚙合摩擦系數(shù)較小，故該行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率較高，可達(dá)0.9。 2.2.1.3. 3Z型漸開線行星齒輪機(jī)構(gòu) 這種類型的行星齒輪機(jī)構(gòu)是由三個(gè)中心輪a、b、e和一個(gè)轉(zhuǎn)臂X組成。基本構(gòu)件是三個(gè)中心輪，它們承受外力矩的作用。而轉(zhuǎn)臂X不承受外力矩的作用，僅起支承的作用，故用符號(hào)3Z表示，如圖3所示。 圖3 3Z行星齒輪機(jī)構(gòu)（3Z[I]） 在3Z型行星齒輪傳動(dòng)中，較常見的傳動(dòng)型式有如下三種。 （1）3Z[I] 具有雙齒圈行星輪的3Z型行星齒輪傳動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：內(nèi)齒輪b固定，而旋轉(zhuǎn)的中心輪a和e分別與行星輪c和d相嚙合。在各種機(jī)械傳動(dòng)種，它已獲得廣泛的應(yīng)用。3Z（I）型較合理的傳動(dòng)比范圍為20－300，其傳動(dòng)效率為0.8－0.9。 （2）3Z（II） 具有單齒圈行星輪c的3Z型行星齒輪傳動(dòng)。該3Z型行星輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：三個(gè)中心輪a、b和e同時(shí)與單齒圈c相嚙合；即內(nèi)齒輪b固定，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的中心輪a和e同時(shí)與行星輪c相嚙合。它是一種較新型的行星齒輪傳動(dòng)，目前該項(xiàng)傳動(dòng)新技術(shù)在我國(guó)的齒輪傳動(dòng)中已日益廣泛應(yīng)用。其合理的傳動(dòng)比為50－300，其傳動(dòng)效率為0.70－0.84。 （3）3Z（III）具有雙齒圈行星輪的3Z型行星齒輪傳動(dòng)，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)齒輪e固定，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的中心輪a和b同時(shí)與行星輪c相嚙合，而另外一個(gè)行星輪d與固定內(nèi)齒輪e相嚙合。它的傳動(dòng)比范圍和傳動(dòng)效率和3Z（I）型基本上相同。因此，在實(shí)際應(yīng)用，一般很少采用3Z（III）型行星齒輪傳動(dòng)。 在此，應(yīng)該指出的是：3Z型行星齒輪傳動(dòng)用于短期間斷工作的機(jī)械傳動(dòng)裝置中最為合理，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大和傳動(dòng)效率較高等特點(diǎn)。 2.2.2.漸開線行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì) 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)50000kW，輸出轉(zhuǎn)矩已達(dá)。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)劃、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)處理。齒輪制造精度一般在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，如在高速氣輪機(jī)中已獲得日益廣泛得應(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。 綜上，本次我要設(shè)計(jì)的減速器以3級(jí)以下為好，否則，傳動(dòng)效率會(huì)很低。通過對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的比較，選用2級(jí)級(jí)可以滿足傳動(dòng)比14400的要求。所設(shè)計(jì)的減速器不僅要傳遞運(yùn)動(dòng)，且要傳遞動(dòng)力，故只有3Z型滿足要求。 在3Z型行星傳動(dòng)中，3Z（I）型和3Z（II）型的特點(diǎn)基本一樣，而3Z（II）在具有它們的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)，還較它們安裝要方便，所以選擇3Z（II）型。3Z（II）合理的傳動(dòng)比范圍為64－300，那么只能選用2級(jí)傳動(dòng)。 最后，傳動(dòng)方案為：3Z（II）2級(jí)行星齒輪傳動(dòng)。其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4所示 第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1.設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)齒輪傳動(dòng)減速器。 原始條件和數(shù)據(jù)： 已知該傳動(dòng)的輸出轉(zhuǎn)矩T＝2000，輸入轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比；且要求該齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、外廓尺寸較小。 3.2. 題目分析 短期間斷、傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊和外廓尺寸較小。 擬定的設(shè)計(jì)方案如下圖： 圖4 減速器設(shè)計(jì)方案（二級(jí)3Z（II）行星齒輪傳動(dòng)） 3.3 傳動(dòng)比分配傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì) 算 及 說 明 結(jié) 果 1.計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 （1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 （2）分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比 2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) （1）各軸轉(zhuǎn)速 （2）各軸輸入功率 （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 總傳動(dòng)比 按平均分配的原則分配傳動(dòng)比，則，則 Ⅰ 軸 r/min Ⅱ 軸 r/min III 輸出功率P 則III軸 II 軸 I軸 上式中，和分別為二級(jí)3Z（II）行星齒輪傳動(dòng)高速級(jí)和低速級(jí)的傳動(dòng)效率，根據(jù)文獻(xiàn)【1】表2－4可查得和的值。 III軸 Ⅱ 軸 I 軸 Nm i＝14400 ＝120 ＝120 ＝120r/min ＝1r/min ＝0.5 ＝2.70kw ＝2.19kw ＝1.75kw 3.4.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 1、配齒計(jì)算 A、低速級(jí) B、高速級(jí) 2、初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) A、低速級(jí) B、高速級(jí) 3、嚙合參數(shù)計(jì)算 （低速級(jí)和高速級(jí)的嚙合參數(shù)相等） （1） 中心距計(jì)算 （2） 變動(dòng)系數(shù)計(jì)算 （3） 嚙合角計(jì)算 （4） 變位系數(shù)和計(jì)算 （5）齒頂高計(jì)算 （6）重合度計(jì)算 （7）各齒輪的變位系數(shù)計(jì)算 1） a－c齒輪副 2）b－c齒輪副 3）e－c齒輪副 4、齒輪幾何尺寸計(jì)算 （高速級(jí)和低速級(jí)齒輪的幾何參數(shù)相等） （1）變位系數(shù) （2）分度圓直徑 （3）基圓直徑 （4）節(jié)圓直徑 （5）齒頂圓直徑 a）外嚙合 b）內(nèi)嚙合 （6）齒根圓直徑 a）外嚙合 b）內(nèi)嚙合 c）的計(jì)算 5、裝配條件的驗(yàn)算 （高速級(jí)和低速級(jí)裝配條件的驗(yàn)算結(jié)果相同） （1）鄰接條件 （2）同心條件 （3）安裝條件 6、傳動(dòng)效率計(jì)算 （高速級(jí)和低速級(jí)的傳動(dòng)效率相等） 7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （高速級(jí)和低速級(jí)的結(jié)構(gòu)相同） 8．齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算 A、低速級(jí) （1）a－c齒輪副 1）名義切向力 2）有關(guān)系數(shù) a．使用系數(shù) b．動(dòng)載荷系數(shù) c． 齒向載荷分布系數(shù) d．齒間載荷分配系數(shù) d． 行星輪間載荷分配系數(shù) e． 齒形系數(shù) g．應(yīng)力修正系數(shù) h．重合度系數(shù) i． 螺旋角系數(shù) 3）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 4）計(jì)算許用齒根應(yīng)力 （2）b－c齒輪副 （3）e－c齒輪副 B、高速級(jí) a－c齒輪副 1）不同的條件 a 名義切向力 b 動(dòng)載荷系數(shù) c計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 d 計(jì)算許用齒根應(yīng)力 b－c齒輪副 e－c齒輪副 8、第一級(jí)輸出軸和第二級(jí)輸入軸之間的連接 （1）連接方式選擇 （2）齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) （3）校核齒根彎曲強(qiáng)度 a) 復(fù)合齒形系數(shù) b) 確定許用彎曲應(yīng)力 c) 式中已知 d) 校核計(jì)算 據(jù)3Z（II）行星傳動(dòng)比值和按其配齒計(jì)算文獻(xiàn)【1】公式（3－65）－（3－68）可求得內(nèi)齒輪b、e和行星輪c得齒數(shù)、和。現(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動(dòng)得外廓尺寸較小，故選擇中心輪a的齒數(shù)＝15和行星輪數(shù)目＝3。為了使內(nèi)齒輪b與e的齒數(shù)差盡可能的小，即應(yīng)?。剑?。再將、和值代入文獻(xiàn)【1】公式（3－65），則得內(nèi)齒輪b得齒數(shù)為 ＝66 內(nèi)齒輪e的齒數(shù)為 ＝66＋3＝69 因＝69－15＝54為偶數(shù)，則 ＝0.5（69－15）－1＝26 再按文獻(xiàn)【1】公式（3－62）驗(yàn)算其實(shí)際的傳動(dòng)比＝124.2 其傳動(dòng)誤差＝＝ 故滿足傳動(dòng)比誤差的要求，即得該行星齒輪傳動(dòng)實(shí)際的傳動(dòng)比＝124.2。最后確定該行星傳動(dòng)各輪的齒數(shù)＝15、＝66、＝69和＝26。 其配齒計(jì)算過程同上，配齒結(jié)果：＝15、＝66、＝69和＝26。 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)【1】圖6－12和圖6－27，取和，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42CrMo，調(diào)質(zhì)硬度217－259HB，據(jù)文獻(xiàn)【1】圖6－11和圖6－26，取和，內(nèi)齒輪b和e的加工精度7級(jí)。 按彎曲強(qiáng)度的初算公式文獻(xiàn)【1】式（6－50）計(jì)算齒輪的模數(shù)m為 現(xiàn)已知，。小齒輪名義轉(zhuǎn)矩；取算式系 數(shù)＝12.1；按文獻(xiàn)【1】表6－7取使用系數(shù)＝1.5；按文獻(xiàn)【1】表6－4取綜合系數(shù)；取接觸強(qiáng)度計(jì)算的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，由公式文獻(xiàn)【1】（7－12）可得；由文獻(xiàn)【1】圖6－22查得齒形系數(shù)；由文獻(xiàn)【1】表6－6查得齒寬系數(shù)。則得齒輪模數(shù)m為 ＝1.322 （mm） 取齒輪模數(shù)m＝2mm。 齒輪選材相同，即中心輪a和行星輪c均采用20CrMnTi，滲碳淬火；內(nèi)齒輪b和e均采用42CrMo，調(diào)質(zhì)處理。 同樣，按彎曲強(qiáng)度的初算公式文獻(xiàn)【1】公式（6－50）計(jì)算齒輪的模數(shù)m。 已知條件中只有不同，小齒輪名義轉(zhuǎn)矩。得： ＝0.290.4 （mm） 因?yàn)辇X輪低速級(jí)的外形尺寸要比高速級(jí)大，而下面的計(jì)算表示低速級(jí)總體尺寸不大，為了制造加工方便，高速級(jí)模數(shù)m取值m＝2mm 在三個(gè)嚙合副a－c、b－c和e－c中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a為 由此可見，三個(gè)齒輪副得標(biāo)準(zhǔn)中心距均不相等，且。因此，改行星傳動(dòng)不能滿足非變位得同心條件。為了使該行星傳動(dòng)既能滿足給定得傳動(dòng)比得要求，又能滿足嚙合傳動(dòng)得同心條件，即應(yīng)使各齒輪副得嚙合中心距a和相等，則必須對(duì)該3z（II）型行星傳動(dòng)進(jìn)行角度變位。 根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)中心距之間得關(guān)系，現(xiàn)取其嚙合中心距＝＝43mm作為各齒輪副的公用中心距值。 已知，和，m＝2mm，＝43mm及壓力角a＝，按文獻(xiàn)【1】公式（4－19）－（4－22）計(jì)算該3z（II）型行星傳動(dòng)角度變位的嚙合參數(shù)。對(duì)各齒輪副的嚙合參數(shù)的計(jì)算結(jié)果如下： 中心距變動(dòng)系數(shù) ； a－c：＝1 b－c：＝1.5 e－c：＝0 嚙合角； ＝ ＝ ＝ 變位系數(shù)和 ； ＝1.2125 ＝1.8031 ＝0 齒頂高變位系數(shù)； ＝0.2125 ＝0.3031 ＝0 重合度 ＝1.4016 ＝1.480 ＝1.7374 在a－c副中，由于中心輪a的齒數(shù)＝15 <＝17，＝41> ＝34和中心距。由此可知，該齒輪副的變位目的是避免小齒輪a產(chǎn)生根切、湊合中心距和改善嚙合性能。其變位方式應(yīng)采用角度變位的正變動(dòng)，即 當(dāng)齒頂高系數(shù)＝1，壓力角，避免根切的最小變位系數(shù)為 按文獻(xiàn)【1】公式（4－38）可求得中心輪a的變位系數(shù)為 0.5521> =0.1176 按【1】公式（4－39）可得行星c的變位系數(shù)為 ＝1.2125－0.5521 ＝0.6604 在b－c齒輪副中，＝26> ＝17，和。據(jù)此可知，該齒輪副的變位目的是為了湊合中心距和改善嚙合性能。故其變位方式也應(yīng)采用角度變位的正傳動(dòng)，即。 現(xiàn)已知其變位系數(shù)和＝1.8031和＝0.6604，則可得內(nèi)齒輪b得變位系數(shù)為＝1.8031+0.6604=2.4635。 在e－c齒輪副中，，和。由此可知，該齒輪副得變位目的是為了改善嚙合性能和修復(fù)嚙合齒輪副。故其變位方式應(yīng)采用高度變位，即。即可得內(nèi)齒輪e得變位系數(shù) 對(duì)于3Z（II）型行星齒輪傳動(dòng)可按如下的計(jì)算公式進(jìn)行幾何尺寸的計(jì)算。各齒輪副的幾何尺寸計(jì)算結(jié)果如下：（單位：mm） 變位系數(shù)x ：， a－c：，； b－c：，； e－c：， 分度圓直徑d：， a－c：，； b－c：，； e－c：， 基圓直徑：， a－c：，； b－c：，； e－c：， 節(jié)圓直徑：， a－c：，＝54.5366； b－c：＝55.9000，＝141.9000； e－c：＝52，＝138 齒頂圓直徑： 外嚙合： a－c齒輪副：35.3584 57.4292 內(nèi)嚙合： b－c齒輪副：58.6416－ ＝58.6416－0.1328 ＝58.5088 136.6416 內(nèi)嚙合： e－c齒輪副：58.6416－ ＝58.5088 136.6416 齒根圓直徑 外嚙合： a－c齒輪副：＝27.2084 ＝49.6416 內(nèi)嚙合： 用插齒加工： b－c齒輪副：＝49.6416 ＝144.7228 e－c齒輪副：＝49.6416 ＝145.4136 關(guān)于用插齒刀加工內(nèi)齒輪，其齒根圓直徑的計(jì)算。 已知模數(shù)m＝2mm，插齒刀齒數(shù)＝25，齒頂高系數(shù)＝1.25，變?yōu)橄禂?shù)＝0（中等摩損程度）。試求被插制內(nèi)齒輪的齒根圓直徑。 齒根圓直徑按下式計(jì)算，即 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。 現(xiàn)對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副b－c和e－c分別計(jì)算如下： （1） b－c內(nèi)齒輪合齒輪副 ＝0.058643 查文獻(xiàn)【1】表4－6得＝ 加工中心距 按文獻(xiàn)【1】公式（10－1）計(jì)算內(nèi)齒輪b齒根圓直徑為： ＝55＋ ＝144.7228mm （2） e－c內(nèi)嚙合齒輪齒輪副 同上， ＝0.025830 由文獻(xiàn)【1】表4－6查得查＝ 加工中心距 按文獻(xiàn)【1】公式（10－1）計(jì)算內(nèi)齒輪b齒根圓直徑為： ＝55＋ ＝145.4136mm 對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的裝配條件。 （1） 鄰接條件 按【1】公式（3－7）驗(yàn)算其鄰接條件，即 將已知的、和值代入上式，則得 57.4292 即滿足鄰接條件。 （2） 同心條件 按文獻(xiàn)【1】公式（3－15）驗(yàn)算3Z（II）型行星傳動(dòng)得同心條件，即 各齒輪副得嚙合角為 、和；且知、、和。代入上式，即得 即滿足同心條件。 （3） 安裝條件 按文獻(xiàn)【1】公式（3－25）驗(yàn)算其安裝條件，即得 所以，滿足其安裝條件。 由上述得幾何尺寸計(jì)算結(jié)果可知，內(nèi)齒輪b得節(jié)圓直徑＝141.9mm大于內(nèi)齒輪e得節(jié)圓直徑，即，故該3Z（II）行星傳動(dòng)得傳動(dòng)效率可采用文獻(xiàn)【1】表5－2中的公式（1）進(jìn)行計(jì)算，即 已知＝124.2和p＝＝4.4 其嚙合損失系數(shù) 取齒輪的嚙合摩擦因數(shù)＝0.1，且將、和代入上式，可得 即有 所以，其傳動(dòng)效率為 可見，該行星齒輪傳動(dòng)得傳動(dòng)效率可以滿足短期間斷工作方式得使用要求。 根據(jù)3Z（II）型行星傳動(dòng)得工作特點(diǎn)、傳遞效率的大小和轉(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（太陽輪）a的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗闹睆絛較小，所以，輪a應(yīng)該采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)型式；即將太陽輪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初步估算輸入軸的直徑，同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了便于軸上零件的裝拆，通常將軸制成階梯形?？傊?，在滿足使用條件要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以便于加工制造。 內(nèi)齒輪b采用銷將內(nèi)齒輪b與箱體的端蓋連接起來，從而可以將其固定。內(nèi)齒輪e采用了將其與輸出軸連成一體的結(jié)構(gòu)。 行星輪c采用帶有內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)，它的齒寬b應(yīng)當(dāng)加大；以保證該行星輪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e相嚙合。在每個(gè)行星輪的內(nèi)孔中，可安裝兩個(gè)滾動(dòng)軸承來支撐著。而行星輪軸在安裝到轉(zhuǎn)臂x的側(cè)板上之后，還采用了矩形截面的彈性擋圈來進(jìn)行軸向固定。 由于該3Z（II）型行星傳動(dòng)的轉(zhuǎn)臂x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＝3個(gè)行星輪。因此，其轉(zhuǎn)臂x采用了雙側(cè)板整體式的結(jié)構(gòu)型式（參照文獻(xiàn)【1】圖9－17）。該轉(zhuǎn)臂x可以采用兩個(gè)向心球軸承支承在中心輪a的軸上。 轉(zhuǎn)臂x上各行星輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心距極限偏差可按文獻(xiàn)【1】公式（9－1）計(jì)算?，F(xiàn)可知嚙合中心距，則得 取 各行星輪軸孔的孔距相對(duì)偏差可按【1】公式（9－2）計(jì)算，即 ＝0.01970.0295（mm） 取＝0.0246mm 轉(zhuǎn)臂x的偏心誤差約為孔距相對(duì)偏差的，即 在對(duì)所設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了其嚙合參數(shù)和幾何尺寸的計(jì)算，驗(yàn)算其裝配條件，且進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，便可以繪制該行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（裝配圖）。 由于3Z（II）型行星齒輪傳動(dòng)具有短期間斷的工作特點(diǎn)，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、外廓尺寸較小和傳動(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)度計(jì)算公式文獻(xiàn)【1】式（6—72）進(jìn)行校核計(jì)算，即 首先按公式【1】（6－69）計(jì)算齒輪的齒根應(yīng)力，即 其中，齒根應(yīng)力的基本值可按文獻(xiàn)【1】式（6－70）計(jì)算，即 許用齒根應(yīng)力可按文獻(xiàn)【1】式（6－71）計(jì)算，即 現(xiàn)將該3Z（II）行星傳動(dòng)按照三個(gè)齒輪副a－c、b－c和e－c分別驗(yàn)算如下。 1 a－c齒輪副 （1） 名義切向力 中心輪a的切向力可按公式（6－32）計(jì)算；已知，和mm。則得 （2） 有關(guān)系數(shù) a． 使用系數(shù) 使用系數(shù)按中等沖擊查文獻(xiàn)【1】表6－7得＝1.5。 b． 動(dòng)載荷系數(shù) 現(xiàn)按文獻(xiàn)【1】公式（6－57）計(jì)算輪a相對(duì)轉(zhuǎn)臂x得速度，即 其中 所以 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；再按文獻(xiàn)【1】公式（6－58）計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù)，即 式中 則得 中心輪a和行星輪c的動(dòng)載荷系數(shù)＝1.03 c． 齒向載荷分布系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù)可按文獻(xiàn)【1】公式（6－60）計(jì)算，則 由文獻(xiàn)【1】圖6－7（b）得 由文獻(xiàn)【1】圖6－8得＝1.3，代入上式，則得 ＝1＋（1.3－1）0.85＝1.255 d．齒間載荷分配系數(shù)。 齒間載荷分配系數(shù)由文獻(xiàn)【1】表6－9可查得 ＝1.1 e．行星輪間載荷分配系數(shù)。 行星輪間載荷分配系數(shù)按文獻(xiàn)【1】公式（7－12）計(jì)算 已?。?.2，則得 f．齒形系數(shù)。 齒形系數(shù)由文獻(xiàn)【1】圖6－22查得 g．應(yīng)力修正系數(shù)。 應(yīng)力修正系數(shù)由文獻(xiàn)【1】圖6－24查得 h．重合度系數(shù)。 重合度系數(shù)可按【1】公式（6－75）計(jì)算，即 i 螺旋角系數(shù)。 螺旋角系數(shù)由文獻(xiàn)【1】圖6－25得 ＝1 因行星輪c不僅與中心輪a嚙合，且同時(shí)與內(nèi)齒輪b與e相嚙合，故取齒寬60mm。 （3） 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力。 按文獻(xiàn)【1】公式（6－69）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力即 ＝30.8（） ＝ ＝30.8（） 取彎曲應(yīng)力＝31 （4） 計(jì)算許用齒根應(yīng)力 按文獻(xiàn)【1】公式（6－71）計(jì)算許用齒根應(yīng)力，則 已知齒根彎曲疲勞極限＝340。 由文獻(xiàn)【1】表6－11查得最小安全系數(shù)＝1.6。 式中各系數(shù)、、、和取值如下。 應(yīng)力系數(shù)，按所給定的區(qū)域圖取時(shí)，?。?。 壽命系數(shù)按文獻(xiàn)【1】表6－16中的（4）式計(jì)算，即 式中應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按文獻(xiàn)【1】表6－13中的相應(yīng)公式計(jì)算，且可按每年工作300天，每天工作16h，即 則得 齒根圓角敏感系數(shù)按文獻(xiàn)【1】圖6－33查得＝1。 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)按文獻(xiàn)【1】表6－18中對(duì)應(yīng)公式計(jì)算，即 取齒根表面微觀不平度＝12.5，代入上式得 尺寸系數(shù)按文獻(xiàn)【1】表6－1中對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算，即 ＝1.03 代入文獻(xiàn)公式【1】（6－71）可得許用齒根應(yīng)力為 因齒根應(yīng)力小于許用齒根應(yīng)力，即。所以，a－c齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 （2）b－c齒輪副 在內(nèi)齒輪副b－c中只需要校核內(nèi)齒輪b的齒根彎曲強(qiáng)度，即仍按文獻(xiàn)【1】公式（6－69）計(jì)算其齒根彎曲應(yīng)力及按文獻(xiàn)【1】公式（6－71）計(jì)算許用齒根應(yīng)力。已知＝＝66，。 仿上，通過查表或采用相應(yīng)的公式計(jì)算，可得到取值與外嚙合不同的系數(shù)1.04，1，1.1，1.3，1.98，2.50，0.75，1.11，1和1。代入上式則得 ＝30.6 取 可見，，故b－c齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 （3）e－c齒輪副 仿上，e－c只需要校核內(nèi)齒輪e的齒根彎曲強(qiáng)度，即仍按文獻(xiàn)【1】公式（6－69）計(jì)算和按文獻(xiàn)【1】公式（6－71）計(jì)算。仿上，與內(nèi)齒輪b不同的系數(shù)為＝1和＝0.68。代入上式，則得 ＝21.3（） 因 取 ＝ 可見，，故e－c齒輪副滿足彎曲強(qiáng)度條件。 不同的條件 a 名義切向力為 b 動(dòng)載荷系數(shù) 現(xiàn)按文獻(xiàn)【1】公式（6－57）計(jì)算輪a相對(duì)轉(zhuǎn)臂x得速度，即 其中 所以 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；再按【1】公式（6－58）計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù)，即 式中 則得 中心輪a和行星輪c的動(dòng)載荷系數(shù)＝1.02 c 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力。 按文獻(xiàn)【1】公式（6－69）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力即 ＝0.25（） ＝ ＝0.25（） 取彎曲應(yīng)力＝1 d 計(jì)算許用齒根應(yīng)力 按文獻(xiàn)【1】公式（6－71）計(jì)算許用齒根應(yīng)力，則 已知齒根彎曲疲勞極限＝340。 由文獻(xiàn)【1】表6－11查得最小安全系數(shù)＝1.6。 式中各系數(shù)、、、和取值如下。 應(yīng)力系數(shù)，按所給定的區(qū)域圖取時(shí)，取＝2。 壽命系數(shù)按文獻(xiàn)【1】表6－16中的（4）式計(jì)算，即 式中應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按文獻(xiàn)【1】表6－13中的相應(yīng)公式計(jì)算，且可按每年工作300天，每天工作16h，即 則得 齒根圓角敏感系數(shù)按文獻(xiàn)【1】圖6－33查得＝1。 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)按文獻(xiàn)【1】表6－18中對(duì)應(yīng)公式計(jì)算，即 取齒根表面微觀不平度＝12.5，代入上式得 尺寸系數(shù)按文獻(xiàn)【1】表6－1中對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算，即 ＝1.03 代入公式文獻(xiàn)【1】（6－71）可得許用齒根應(yīng)力為 因齒根應(yīng)力小于許用齒根應(yīng)力，即。所以，a－c齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 仿上，1.04，1，1.1，1.3，1.98，2.50，0.75，1.11，0.98和1。代入上式則得 ＝0.34 取 可見，，故b－c齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 仿上，1.05。 ＝0.35 取 可見，，故b－c齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 因?yàn)榈谝患?jí)輸出軸直徑為60mm，第二級(jí)輸入軸直徑為20mm，而且，都