二齒差行星齒輪減速器設(shè)計(jì)實(shí)施方案

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1、二齒差行星齒輪減速器設(shè)計(jì) 劉慶濤(121211403142) 1引言 行星齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年地發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用.然而，自20世紀(jì) 60年代以來(lái)，我國(guó)才開(kāi)始對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)地研究和試制工作. 無(wú)論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大地成就，并獲得了許多地研究成果.近20多年來(lái)，尤其是我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平地進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)地機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過(guò)我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極地吸收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國(guó)地行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速地發(fā)展.b5E2R 2設(shè)計(jì)背景 試為某水

2、泥機(jī)械裝置設(shè)計(jì)所需配用地行星齒輪減速器，已知該行星齒輪減速器地要求輸入功率為p〔=740KW,輸入轉(zhuǎn)速n1=1000rpm,傳動(dòng)比為jp=35.5，允許傳動(dòng)比偏差』P=0.1,每天要求工作16小時(shí)，要求壽命為2年；且要求該行星齒輪減速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸較小和傳動(dòng)效率高.P1Ea% 3設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 選取行星齒輪減速器地傳動(dòng)類(lèi)型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求可知，該行星齒輪減速器傳遞功率高、傳動(dòng)比較大、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn).故采用雙級(jí)行星齒輪傳動(dòng).2X-A型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適用于任何工況下地大小功率地傳動(dòng).選用由兩個(gè)2X-A型行星齒輪傳動(dòng)串聯(lián)而成地雙級(jí)行星齒輪減速器較為合理，名義傳

3、動(dòng)比可分為i[=7.1,i2=5進(jìn)行傳動(dòng).傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1所示：DXDiT PIP2 C2 C1 他口萬(wàn)輸出軸 B1 圖1 3.2 配齒計(jì)算 根據(jù)2X-A型行星齒輪傳動(dòng)比i0地值和按其配齒計(jì)算公式，可得第一級(jí)傳動(dòng)地內(nèi)p 齒輪b1,行星齒輪C地齒數(shù).現(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動(dòng)地外廓尺寸，故選取第一級(jí)中 心齒輪a1數(shù)為17和行星齒輪數(shù)為nP=3.根據(jù)內(nèi)齒輪zb1=（ip「i）za1RTcrp zb1=7.1-117=103.7103 對(duì)內(nèi)齒輪齒數(shù)進(jìn)行圓整后，此時(shí)實(shí)際地P值與給定地P值稍有變化，但是必須控制在其傳動(dòng)比誤差范圍內(nèi).實(shí)際傳動(dòng)比為5PCzV za1 i=1+^

4、a1=7.0588 zb1 其傳動(dòng)比誤差*=0=^38=5%ip7.1 根據(jù)同心條件可求得行星齒輪c1地齒數(shù)為 zc1=zb1_za1；2=43 所求得地ZC1適用于非變位或高度變位地行星齒輪傳動(dòng).再考慮到其安裝條件為: za1zb1 C=40（整數(shù)） 第二級(jí)傳動(dòng)比心2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)齒輪zb1p2 =（ip1-1）za1,zb1=（5-1）23=92再考慮到其安裝條件，選擇zb1地齒數(shù)為 91jLBHr。 根據(jù)同心條件可求得行星齒輪C1地齒數(shù)為 zc1=(zb1—za1)/2=34 za1 實(shí)際傳動(dòng)比為 其傳動(dòng)比誤差 i=

5、1+^a-1=4.957 zb1 △i=lip-il=8% ip 3.3初步計(jì)算齒輪地主要參數(shù) 齒輪材料和熱處理地選擇：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、承受沖擊和耐磨地齒輪及齒面較寬地齒 輪，故且滿足需要.齒面硬度為58-62HRC,根據(jù)圖二可知，取 22 仃Hlim1400N/mm,crFlim=340N/mm,中心齒輪加工精度為K級(jí)，局速級(jí)與低速 級(jí)地內(nèi)齒輪均采用42CrMo,這種材料經(jīng)過(guò)正火和調(diào)質(zhì)處理，以獲得相當(dāng)?shù)貜?qiáng)度和硬度 等力學(xué)性能.調(diào)質(zhì)硬度為217-259HRC,根據(jù)圖三可知，取22, 仃H

6、lim=780N/mm,仃Flim=420N/mm輪B1和B2地加工精度為7級(jí).xhaqx3.3.1計(jì)算高速級(jí)齒輪地模數(shù)m T 1 K A K FP K F ' Y Fa 1 彎曲強(qiáng)度地初算公式，為 2 dzd二Flim z1 知Zai=17,仃Flim=340N/2.中心齒輪a1地名義轉(zhuǎn)矩為 a1mm P1 740 T1 =9549 =9549 =2355.4 3X1000 算式系數(shù)K m = 12.1，按 表6-6取使用系數(shù)Ka=「6;按表6-4取綜合系數(shù)kf￡=1.8;取接觸強(qiáng)度計(jì)算地行 星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù)khp=1.2由公式可得 kfp=

7、「1.6（khp-1）=1+161.2-1）=1.32；由表查得齒 形系數(shù)丫廠=2.67；由表查地齒寬系數(shù)0=0.8;則所得地模數(shù)m為ldaycfa1d = 8.55 mm “「2355.41.61.81.322.67 0.8 17 17 390 m=12.13 取齒輪模數(shù)為m=9mm 3.3.2計(jì)算低速級(jí)地齒輪模數(shù)m m =3 1 KaKfP KFqYFa1 d 4 0 F lim 按彎曲強(qiáng)度地初算公式，計(jì)低速級(jí)齒輪地模數(shù)m為 現(xiàn)已知za2=23,oFlim=410N/2.中心齒輪a2地名義轉(zhuǎn)矩 mm 「2=一「=1Pl「1=7.05882355.4=16626.

8、29n?mm 取算式系數(shù)km=12.1,按表6-6取使用系數(shù)ka=16按表6-4取綜合系數(shù)kfg=1.8; 取接觸強(qiáng)度計(jì)算地行星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù)khp=1.2,由公式可得 kfP=1+1.6（khP—1）=1+1.6。2—1）=1.32；由表查得齒形系數(shù)Yfa1=2.42;由表查地 齒寬系數(shù)4=0.6；則所得地模數(shù)m為Zzz6乙d m =12.1 =12.4mm 316626.291.61.81.322.42 \0.62323420 取齒輪模數(shù)為m2=12mm 3.4嚙合參數(shù)計(jì)算 3.4.1高速級(jí) 在兩個(gè)嚙合齒輪副中a1-c1,b1-c1中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a1為

9、 1 1 aa1c1=1mza1zc1=1121743=270 2 JJ2 11, abici=2mzb「zci=萬(wàn)9103-43=270 3.4.2低速級(jí) 在兩個(gè)嚙合齒輪副中a2—c2,b2—c2中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a2為 11, Ab2c2=]mZb2-zc2=萬(wàn)1291-34=34211, ab2c2=]mZb2-Zc2=21291-34=342 由此可見(jiàn)，高速級(jí)和低速級(jí)地標(biāo)準(zhǔn)中心距均相等.因此該行星齒輪傳動(dòng)滿足非變位地同心條件，但是在行星齒輪傳動(dòng)中，采用高度變位可以避免根切，減小機(jī)構(gòu)地尺寸和質(zhì)量[2]；還可以改善齒輪副地磨損情況以及提高其載荷能力.dvzfv。 由于嚙

10、合齒輪副中地小齒輪采用正變位（X1A0）,大齒輪采用負(fù)變位（X2<0）.內(nèi)齒輪地變位系數(shù)和其嚙合地外齒輪相等，即X2=X1，zx-A型地傳動(dòng)中，當(dāng)傳動(dòng)比 iax>4時(shí)，中心齒輪采用正變位，行星齒輪和內(nèi)齒輪采用負(fù)變位，其變位系數(shù)關(guān)系為Xc=Xb=—Xa<0.rqyn1。 3.4.3高速級(jí)變位系數(shù) 確定外齒輪副地變位系數(shù)，因其高度變位后地中心距與非變位地中心距不變，在嚙合角仍為a'=270,z工=乙+存=60根據(jù)表選擇變位系數(shù) Xa=0.314Xb=-0.314Xc=-0.314 3.4.4低速級(jí)變位系數(shù) 因其嚙合角仍為a'=342z￡=-+z2=57根據(jù)表選擇變位系數(shù) Xa2=0.

11、115Xb2=-0.115Xc2=-0.115 3.5幾何尺寸地計(jì)算 對(duì)于雙級(jí)地2x-A型地行星齒輪傳動(dòng)按公式進(jìn)行其幾何尺寸地計(jì)算，各齒輪副地幾何尺寸地計(jì)算結(jié)果如下表： 3.5.1高速級(jí) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 a1-c1齒輪副 bi—ci齒輪副 分度圓直徑 di=m1z1 d2=m1z2 di=153 d2=387 d1=387 d2=927 基圓直徑 dbi=dicosa db2=d2cosa dbi3.77 db2=363.66 dbi=363.661 db2=871.095 頂圓 直徑dai 外嚙合 dai=di+2m（ha*Xi） d

12、a2=d2*2m（ha*X2） dai=i76.65 dbi=399.35 內(nèi)嚙合 da2=d2+2m（ha*X2） da2=d2-2mha+X3） da2=d門(mén)+2a'+2cm（插齒） dbi=399.35 da2=906.33 齒根圓直 徑df 外嚙合 dfi=di—2（ha+C-Xim df2=d-2（ha+C-X2）m dfi=i36.i5 df2=358.85 內(nèi)嚙合 df產(chǎn)di-2（ha，c”-X2）m df2=dao+2a'o2（插齒） dfi=358.85 df2=943.68 3.5.2低速級(jí): 項(xiàng)目 計(jì)算

13、公式 ai-ci齒輪副 bi-ci齒輪副 分度圓直徑 di=mizi d2=miz2 di=276 d2=408 di=387 d2=927 基圓直徑 d巾—dicosa db2=d2cosa dbi=i43.77 db2=363.66 dbi=363.66i db2=87i.095 齒頂圓 直徑da1 外嚙合 da1=dl2m（ha*+xJda2=d2+2m（ha沖+X2） da1=302.75 da2=429.25 內(nèi)嚙合 da2=d2+2m（ha、X2） da2=d2-2m（ha'+X3） da2=df1+2a，+2/m（插齒）

14、 da2=429.25 da2=1069.31 齒根圓直徑 df 外嚙合 df1=d-2（ha+c”-X）m df2=d-2（haX2）m df1=248.75 df2=375.25 內(nèi)嚙合 df1=d「2（ha+c-X2）mdf2=da0+2a’02（插齒） df1=375.25 df2=1119.21 3.5.3關(guān)于用插齒刀加工內(nèi)齒輪，其齒根圓直徑地計(jì)算 已知模數(shù)m=9mm,盤(pán)形直齒插齒刀地齒數(shù)為18,變位系數(shù)為 X0=0.（仲等磨損程度）,試求被插齒地內(nèi)齒輪b2地齒圓直徑. 齒根圓直徑df2按下式計(jì)算，即df2=da0+2a'02

15、（插齒） da0插齒刀地齒頂圓直徑 ——插齒刀與被加工內(nèi)齒輪地中心距 a02 dao=mz02mhaoX0=918291.25=186.3mm 高速級(jí)：df2=da0+2a'02=186.3+2M378.69=943.68mm 低速級(jí)：選擇模數(shù)m=12mm,盤(pán)形直齒插齒刀地齒數(shù)為17 dao=mz02mhaoX0=12仔2121.250.1=236.4mm df2=da0+2a'02=236.4+2^416.455=1069.31mm（填入表格） 3.6裝配條件地驗(yàn)算 對(duì)于所設(shè)計(jì)地雙級(jí)2X-A型地行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下裝配條件 3.6.1鄰接條件按公式驗(yàn)算

16、其鄰接條件，即 dac<2aacsin——已知高速級(jí)地dac=399.35,2，=270和5=3代入上式，則 np 399.35<2m270父sin二=467.64mm滿足鄰接條件 3 將低速級(jí)地dac=429.25,2'=342和口P=3代入，M得 429.25<2x342xsin-=592.344mm滿足鄰接條件 3 3.6.2同心條件按公式對(duì)于高度變位有Za+2Zc=Zb已知高速級(jí) Za/， Zc=43Zb=i03滿足公式則滿足同心條件. 已知低速級(jí)Za=23,Zc=34Zb=9i也滿足公式則滿足同心條件 3.6.3安裝條件按公式驗(yàn)算其安裝條件，即得 Zi"=C

17、（整數(shù)） npi Za2,Zb2 np2 Zai.Zbi npi i7i03、,一， 丁:4。:速級(jí)滿足裝配條件） Za2+Zb2=學(xué)坦=38（低速級(jí)滿足裝配條件） np2 3.7傳動(dòng)效率地計(jì)算 雙級(jí)2X-A型地基本行星齒輪傳動(dòng)串聯(lián)而成地，故傳動(dòng)效率為n =*1 aix2 bib2 naixia2x2 由表可得: b 二i一aixi Pi1 b2 =i a2x2 P2 P2F x2

18、 Xi xi 和軸承損失系數(shù)中之和. n ..xi--、 3.7.i局速級(jí)嚙合損失系數(shù)中地確定 -.一^…xi--、 在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，其損失系數(shù)中等于嚙合損失系數(shù) xi xi xi 即中=￡中十￡ mn x1x1x1 其中= ?一mma1mb1 x1 -———轉(zhuǎn)化機(jī)才^中中心輪bl與行星齒輪cl之間地嚙合損失mb1 x1..,.. —i——轉(zhuǎn)化機(jī)才^中中心輪al與行星齒輪c1N[i]地嚙合損失ma1 xl.一 平可按公式計(jì)算即 mb1 x1 中 mb1

19、f上士」 1m. lZ1Z2J 高速級(jí)地外嚙合事重合度=1.584, x1 則得1 ma1 式中z1—齒輪副中小齒輪地齒數(shù) z2—齒輪副中大齒輪地齒數(shù) f——嚙合摩1S系數(shù)，取0.2m x1 ma1 -1 =2.486f一 ■mI lz〔Z2J =2.4860.211—=0.041 1743 ,x1I11 內(nèi)外嚙合中重合度W=1.864,則地中=2.926f一十— mb1?m lZ1Z2> .x1___11 =2.9260.2=0.0080 mb143103 x1b61 即得=0.041+0.008=0.049,1-6.10.049=0.95

20、 ma1x171 x2..、 3.7.2低速級(jí)嚙合損失系數(shù)中地確定 外嚙合中重合度=1.627 x2 =2.554fma2 m =2.5440.2 11 =0.037 2334 內(nèi)嚙合中重合度=1.858 x2?11「11、 2=2.917f——一=2.917父0.2.——一=0.019 ma2mVz1z2J(2391J 即得 x2 ,=0.037+0.019=0.056, b2 a2x2 ,4 二1,0.056=0.955

21、 則該行星齒輪地傳動(dòng)效率為n=nb1nb2=0.9552m0.95=0.9074,傳動(dòng)效率高滿足a1x2alxla2x2 短期間斷工作方式地使用要求. 3.8結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.8.1 輸入端 根據(jù)ZX-A型地行星齒輪傳動(dòng)地工作特點(diǎn)，傳遞功率地大小和轉(zhuǎn)速地高低情況，首先確定中心齒輪al地結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗刂睆捷^小，d1=276所以al采用齒輪軸地結(jié)構(gòu)形式；即將中心齒輪al與輸入軸連成一體.Emxvx 按公式 domin = 112 740 1000

22、 = 112x0.904 = 101.3 mm 按照 3%-5%增大，試取 為125mm同時(shí)進(jìn)行軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3],為了便于軸上地零件地裝拆，將軸做成階梯形 如圖2所示SixE2。 圖2 帶有單鍵槽地輸入軸直徑確定為125mm再過(guò)臺(tái)階d1為130mm兩足密封元件地孔徑要求.軸環(huán)用于軸承地軸向定位和固定.設(shè)~2為150mm寬度為10mm中艮據(jù)軸承地選擇確定d3為140mm.t稱(chēng)安裝軸承，試確定其他各段等.如圖36ewMy 圖3 3.8.2輸出端 根據(jù)domin [4] =300mm,市有單鍵槽，與轉(zhuǎn)臂2相連作為輸出軸 取d1為300mm選才？63X32地鍵槽

23、.再到臺(tái)階d2為320mm&出連接軸為310mm選擇 70X36地鍵槽.如圖4、圖5所示kavU4 3.8.3 內(nèi)齒輪地設(shè)計(jì) 內(nèi)齒輪bl采用緊固螺釘與箱體連接起來(lái)，從而可以將其固定.如圖7、圖8所示 圖6圖7 3.8.4 行星齒輪設(shè)計(jì) 行星齒輪采用帶有內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，它地齒寬應(yīng)該加大[5],以保證該行星齒輪c與中心齒輪a地嚙合良好，同時(shí)還應(yīng)保證其與內(nèi)齒輪b和行星齒輪c相嚙合.在每個(gè)行星齒輪地內(nèi)孔中，可安裝四個(gè)滾動(dòng)軸承來(lái)支撐著.如圖8、圖9所示y6V3A。 圖8 圖9  而行星齒輪地軸在安裝到轉(zhuǎn)臂X地側(cè)板上之后，還采用了矩形截面地彈性擋圈來(lái)進(jìn)行軸地固定. 3.8.

24、4轉(zhuǎn)臂地設(shè)計(jì) 一個(gè)結(jié)構(gòu)合理地轉(zhuǎn)臂x應(yīng)是外廓尺寸小，質(zhì)量小，具有足夠地強(qiáng)度和剛度，動(dòng)平 衡性好，能保證行星齒輪間地載荷分布均勻，而且具有良好地加工和裝配工藝.對(duì)于 2X-A型地傳動(dòng)比/*:>4時(shí)，選擇雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂.因?yàn)樾行驱X輪地軸承一般安裝在ax 行星齒輪地輪緣內(nèi).轉(zhuǎn)臂X作為行星齒輪傳動(dòng)地輸出基本構(gòu)件時(shí)，承受地外轉(zhuǎn)矩最大. 如圖10、圖11所示M2ub6 圖10 圖11 轉(zhuǎn)臂X1上各行星齒輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線地中心極限偏差f可按公式計(jì)算，先已知 a 高速級(jí)地嚙合中心距a=270mm,則得0Yujc。 83a83270 <±-8—a=±8——0=0.0517(m

25、m)取f=51.7^m a100010001a 各行星齒輪軸孔地孔距相對(duì)偏差61按公式計(jì)算，即 1 三 3 -4.5 =：!3 -4.5 = 0.0493 -0.0739 取1=0.062=62Jm 轉(zhuǎn)臂X1地偏心誤差ex為孔距相對(duì)偏差61地%,即 先已知低速級(jí)地嚙合中心距a=342mm則得 ,83a83342 f<±=±=0.0559(mm)取f=55.9Nm 1a10001000a 各行星齒輪軸孔地孔距相對(duì)偏差61按公式計(jì)算，即 、、a-、342 3-4.5——=3-4.5=0.05547-0.0832 10001000 取、1=0.069=69」m

26、 轉(zhuǎn)臂X1地偏心誤差ex為孔距相對(duì)偏差61地%,即 ex 二 34.5」m 3.8.5箱體及前后機(jī)蓋地設(shè)計(jì) 按照行星傳動(dòng)地安裝類(lèi)型地不同，則該行星減速器選用臥式不部分機(jī)體，為整體鑄造機(jī)體，具特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，能有效多用于專(zhuān)用地行星齒輪傳動(dòng)中，鑄造機(jī)體應(yīng)盡量地避免壁厚突變，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eUts8。 壁厚,=0.56KtKd4Td-6mm Kt—機(jī)體表面地形狀系數(shù)取1 Kd—與內(nèi)齒輪直徑有關(guān)地系數(shù)kd取2.6 Td作用在機(jī)體上地轉(zhuǎn)矩 圖12圖13 圖14 3.8.6齒

27、輪聯(lián)軸器地設(shè)計(jì) 浮動(dòng)地齒輪聯(lián)軸器是傳動(dòng)比i=1地內(nèi)外嚙合傳動(dòng)，其齒輪地齒廓曲線通常采用漸開(kāi)線.選取齒數(shù)為23,因?yàn)樗鼈兪悄?shù)和齒數(shù)相等地嚙合齒輪副[8].如圖15SQSAE 圖15 3. 8.7標(biāo)準(zhǔn)件及附件地選用 軸承地選擇：根據(jù)軸地內(nèi)徑選擇輸入軸承為GB/T276-1994中地內(nèi)徑為140mm, 外徑為210mm.T星齒輪中地軸承為雙列角接觸球地軸承內(nèi)徑為90mm外徑為160mm. 行星齒輪2中地軸承為GB/T283-1994地圓柱滾子軸承.輸出軸承為GB/T276-1994地深溝球軸承.GMsIa 螺釘?shù)剡x擇：大多緊固螺釘選擇六角螺釘.吊環(huán)地設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn).通氣塞地設(shè)計(jì)參照

28、設(shè)計(jì)手冊(cè)自行設(shè)計(jì).以及油標(biāo)地設(shè)計(jì)根據(jù)GB1161-89地長(zhǎng)形油標(biāo)地參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì).TIrRGo3.9齒輪強(qiáng)度地驗(yàn)算 校核齒面接觸應(yīng)力地強(qiáng)度計(jì)算，大小齒輪地計(jì)算接觸應(yīng)力中地較大6H值均小于 其相應(yīng)地許用接觸應(yīng)力6Hp,IPdH<5Hp 3.1.1 高速級(jí)外嚙合齒輪副中接觸強(qiáng)度地校核 考慮到由齒輪嚙合外部因素引起地附加動(dòng)載荷影響地系數(shù)，它與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)地特性，軸和連軸器系統(tǒng)地質(zhì)量和剛度以及運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，原動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)，為中等沖擊[8].故選Ka為1.6,工作機(jī)地環(huán)境惡劣，屬于嚴(yán)重沖擊[9].故選Ka為1.87EqZc 1動(dòng)載荷系數(shù)Kv 考慮齒輪地制造精度，運(yùn)轉(zhuǎn)速度對(duì)輪齒內(nèi)部附加動(dòng)載荷影響

29、地系數(shù)，查表可得Kv=1.108 2齒向載荷分布系數(shù)KhP 考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)X面接觸應(yīng)力影響地系數(shù)，該系數(shù)KHB主要 與齒輪加工誤差，箱體軸孔偏差，嚙合剛度，大小齒輪軸地平行度，跑合情況等有關(guān).izq7i KhP=1+(Bb-1即查表可得日b=1」2，NH=3 則KH二=11.12-13=1.362 3齒間載荷分配系數(shù)kHa、kFa 齒間載荷分配系數(shù)是考慮同時(shí)嚙合地各對(duì)齒輪間載荷分布不均勻影響地系數(shù).它 與齒輪地制造誤差，齒廓修形，重合度等因素有關(guān).查表可得kHa=1，kFa=1zvPge0 4行星齒輪間載荷分配不均勻系數(shù)kHp 考慮在各個(gè)行星齒輪間載荷分配

30、不均勻?qū)X接觸應(yīng)力影響地系數(shù).它與轉(zhuǎn)臂X和齒輪及箱體精度，齒輪傳動(dòng)地結(jié)構(gòu)等因素有關(guān).查表取kHp=1.4NrP0J。 5節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)7 zH 考慮到節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力地影響.并將分度圓上地切向力折算為節(jié)圓上 地法向力地系數(shù).根據(jù)『—12cosBacosat，取7H為2.4951nowf。 cosat sinat ZH-2'ZH 6彈性系數(shù)Ze 考慮材料彈性模量E和泊松比期對(duì)接觸應(yīng)力影響地系數(shù)，查表可得Ze為189.80 7重合度系數(shù)Z& 考慮重合度對(duì)單位齒寬載荷Ft..b地影響，而使計(jì)算接觸應(yīng)力減小地系 ,故取0.897 8螺旋角系數(shù)zp 考慮螺旋角造成地接觸線

31、傾斜對(duì)接觸應(yīng)力影響地系數(shù).zp=JcosP,取Zp為1 9最小安全系數(shù)Shmin,SFmin 考慮齒輪工作可靠性地系數(shù)，齒輪工作地可靠性要求應(yīng)根據(jù)重要程度，使用場(chǎng)合 等.取,=1 SHmin 10接觸強(qiáng)度計(jì)算地壽命系數(shù)zNt 考慮齒輪壽命小于或大于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)時(shí)，它與一對(duì)相嚙合齒輪地材 料，熱處理，直徑，模數(shù)和使用潤(rùn)滑劑有關(guān).fjnFL。 取ZnJI.039,Zn2t=1.085 11潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)zL,zV,zR 齒面間地潤(rùn)滑油膜影響齒面地承載能力.查表可得ZL=1,ZV=0.987,ZR=0.991 12齒面工作硬化系數(shù)7，接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)7wx 考慮到

32、經(jīng)光整加工地硬齒面地小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)調(diào)質(zhì)剛地大齒輪產(chǎn)生冷作 硬化.還考慮因尺寸增大使材料強(qiáng)度降低地尺寸效應(yīng)因素地系數(shù).故選Z=1, w Zx=1tfnNh。 根據(jù)公式計(jì)算高速級(jí)外嚙合齒輪副中許用接觸應(yīng)力仃HP”。］，即中心齒輪a1地 HP 二Hlim_ Hp Pa ZNtZLZVZRZwZx=1422M Shmin Pa 行星齒輪C1地仃Hp^^-^ZNtZlZvZRZwZx=1486M SHmin 外嚙合齒輪副中齒面接觸應(yīng)力地計(jì)算中仃H1=aH2， HIH2 H1=二H0KAKUKH|.；KHa〔KHP1 Ft u 1 仃 H。）。TZhZeZIP

33、,經(jīng)計(jì)算可得二H1十二 H 2 - 987M Pa 滿足接觸疲勞強(qiáng)度條件. 則仃H1<「HP1=1422MPa，仃H2

34、K鄧=1.311 3齒間載荷分配系數(shù)KFa 齒間載荷分配系數(shù)KFa可查表KFa=1.1 4行星齒輪間載荷分配系數(shù)KFp 行星齒輪問(wèn)載荷分配系數(shù)KFp按公式計(jì)算KFp=1+1.6(1.2—1)=1.325齒形系數(shù)Yfa 查表可得，Yfa1=2.421,Yfa2=2.656laIla2 6應(yīng)力修正系數(shù)v Isa 查表可得V厘=1.684,V0=1.577 Isa1YIsa2 7重合度系數(shù)Y€ 075 查表可得Y?=0.25——=0.723丫11.58 8螺旋角系數(shù)Yp=1 9計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力仃f 7F1=FmtYFaYYKaKvKFKFaKFP=187Mpa 「F2

35、=F；YFa2YYKaKvKfKFaKFP=189Mpa 10計(jì)算許用齒根應(yīng)力a FP Sf min 。FP=”皿YstYmY金iTYRrelTYx已知齒根彎曲疲勞極限仃Fmin=400N/m^ 查得最小安全系數(shù)SFmin=16式中各系數(shù)丫$1，Ynt,丫弟/，丫口同丁和丫*取值如下： 0.02 —3106 查表Yst=2,壽命系數(shù)Ynt==1

36、許用應(yīng)力cFp1=694M Pa,二Fp2=474MPa因此6F1<仃Fp1，BF2<仃Fp2，a-c滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件. 3.9.3 高速級(jí)內(nèi)嚙合齒輪副中接觸強(qiáng)度地校核 高速級(jí)內(nèi)嚙合齒輪副中彎曲強(qiáng)度校核可以忽略，主要表現(xiàn)為接觸強(qiáng)度地計(jì)算， 校核上與高速級(jí)外嚙合齒輪副中地強(qiáng)度相似.選擇Kv=1.272,KHp=1.189,=189.8,ZP=1，Zh=2.495,K4二1.098,Z乞=0.844,ZN1=1.095,ZN2=1.151,ZL1=1，ZL2=1，ZV1=0.987,ZV2=0.974,ZR1=0.991,Zr1=0.982,ZW1=1.153,ZW2=1.153,Zx

37、1=1，ZX2=1，SHmin=1HbmVN 計(jì)算行星齒輪地許用應(yīng)力為 二Hlim一 、-Hp1-u、ZNiZlZvZrZwZx=1677MpaShmin 計(jì)算內(nèi)齒輪c1地接觸許用應(yīng)力 二Hlim --Hp1OZNtZlZvZrZwZX=641Mpa Shmin 而H1=「H2==H0,KaKuKhKHa1KHP1=396Mpa 則仃H1=Oh,<641|V|得出結(jié)論：滿足接觸強(qiáng)度地條件.HIH2pa 3.9.4 低速級(jí)外嚙合齒輪副中接觸強(qiáng)度地校核 1選擇使用系數(shù)ka 原動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)，為中等沖擊.故選ka為1.6,工作機(jī)地環(huán)境惡劣，屬于嚴(yán)重沖 擊.故選Ka為1.8

38、 2動(dòng)載荷系數(shù)Kv 92 八一!92十，2004 色.25 r = 1.034 3齒向載荷分布系數(shù)KH KH-1」b-1」H=1.229 4齒間載荷分配系數(shù)kHa、kFa 查表可得kHa=1.021kFa=1.021 5節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)zH J 2cos:cos. a2a=2.495 cosatsinat 6彈性系數(shù)Ze 考慮材料彈性模量E和泊松比v對(duì)接觸應(yīng)力影響地系數(shù)，查表可得Ze為189.80 7重合度系數(shù)Z 考慮重合度對(duì)單位齒寬載荷Ft；.b地影響，而使計(jì)算接觸應(yīng)力減小地系數(shù) 4-；一 a,故取0.889 3 8螺旋角系數(shù)Zp 考慮螺旋角造成

39、地接觸線傾余^對(duì)接觸應(yīng)力影響地系數(shù).zb=JcosB，取zp為1 計(jì)算齒面地接觸應(yīng)力仃H1=。hMKaKUKH0KHa1KHP1代人參數(shù) 二H1=二H2=1451Mpa 9最小安全系數(shù)q.,q ^SHmin7^SFmin 取GH?=1 SHmin 10接觸強(qiáng)度計(jì)算地壽命系數(shù)zNt 取ZN1t=1.116,ZN2t=1.117 11潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)zL,ZV,zR 齒面間地潤(rùn)滑油膜影響齒面地承載能力.查表可得ZL=1，ZV=0.958，ZR=0.996 12齒面工作硬化系數(shù) Zw,接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)z 選Zw=1Zx=1 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 Hp1 二

40、H lim Sh min ZnZlZvZrZwZx =1770M pa （中心齒輪 a2） 二 H lim Hp2 o S H min ZniZlZvZrZwZx=1525M pa （行星齒輪 c2） 接觸強(qiáng)度校核: 0H1=仃H21451Mpa＜。Hp2（滿足接觸強(qiáng)度校核） 3.9.5 低速級(jí)外嚙合齒輪副中彎曲強(qiáng)度地校核 1名義切向力Ft 已知Ta=16223.47N.m,np=3和d[=276mm!U得 2000Ta200016223.47 Ft=心==128628N使用系數(shù)和動(dòng)載系數(shù)地確止萬(wàn) t3276KaKv mda 法與接觸強(qiáng)度相同. 2

41、齒向載荷分布系數(shù)KFp 齒向載荷分布系數(shù)KF按公式計(jì)算，即k-[b-1」f 由圖可知NF=1,10b=1.229,則K邛=1.229 3齒間載荷分配系數(shù)K Fa 齒間載荷分配系數(shù)KFa可查表KFa=1.021 4行星齒輪間載荷分配系數(shù) KfP 行星齒輪問(wèn)載荷分配系數(shù)kFp按公式計(jì)算KFp=1+1.6(1.2—1)=1.32 5齒形系數(shù)丫fa 查表可得，Yfa1=2.531,Yfa2=2.584laIla2 6應(yīng)力修正系數(shù)vsa 查表可得Ys.=1.630,Ysa2=1.590salsa2 7重合度系數(shù)Y8 075 查表可得V”0.25-

42、0.710 Y11.58 8螺旋角系數(shù)丫口=1 9計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力仃， 二F1七YFaYYKaKvKfKFaKFp=396Mpa 二F2由YFa2YYKaKvKfKFaKFP=394Mpa 10計(jì)算許用齒根應(yīng)力仃 FP 仃Fp=”^nYsTYNtY&lTYRrelTYx已知齒根彎曲疲勞極限仃 SFmin Fmin =400n, mm2 查得最小安全系數(shù)SFmin=1.6,式中各系數(shù)Yst，Ynt，丫次/，Y RrelT和Yx取值如下 查表Yst=2,壽命系數(shù)Ynt= 笠10 0.02 6 一 =1 查表齒根圓角敏感系數(shù)Y.relT1=1,Y、.reiT

43、2=1 0.1 相對(duì)齒根表面狀況系YRrelT1-1.674-0.529Rz1=1.043 0.1 YRrelT2=1.674-0.529Rz1=1.043 許用應(yīng)力仃FP1=674MPa,仃Fp2=484MPa因此6F1<仃FP1；FF2

44、844V7l4j Zni=1」92,Zn2=1.261,Zl1=1,Zl2=1,Zv1=0.958,Zv2=0.912, ZR1=0.996,ZR1=0.992,ZW1=1.153,ZW2=1.153,ZX1=1，ZX2=1，SHmin= _ 1 1 p1 1 p2 Ta2 4.957X7.0588Ta2 計(jì)算行星齒輪地許用應(yīng)力為 Hp1 二 H lim SHmin ZmZlZvZrZwZx=1782M pa 計(jì)算內(nèi)齒輪c1地接觸許用應(yīng)力仃HP1=^-lmZNtZlZvZrZwZX=665Mpa Shmin 而；H1==H2==H0KaKuKhKHa1K

45、HP1=652Mpa 則仃H1=。H2<652"pa得出結(jié)論：滿足接觸強(qiáng)度地條件. 3.10基本構(gòu)件轉(zhuǎn)矩地計(jì)算 Ta1 1 一 .b1b2 T x2 i a1x2 則得中心齒輪地轉(zhuǎn)矩地關(guān)系為 a2 P2 x2 一 c c P1 c c T1 =9549 9549 n1 740 1000 = 7066.26mm=Ta1 Ta2=-247251.7nmm；Tx2=250843Nmm 3.11行星齒輪支撐上地和基本構(gòu)件地作用力 在行星齒輪傳動(dòng)嚙合時(shí)，基本構(gòu)件及其輸出軸上不僅受到來(lái)自行星齒輪地嚙合作用力，而且在軸地伸出端上受到其他連接零件地作用力，在進(jìn)行輸出軸和

46、軸承計(jì)算時(shí), 該集中地作用力地大小可按下列公式計(jì)算.如：83lcP。 2000T Q=0.2-0.35 D式中T——傳動(dòng)軸上地轉(zhuǎn)矩. D——圓柱銷(xiāo)中心分布圓地直徑 在2X-A型中，中心齒輪a作用在行星齒輪c上地切向力F為Fac=-2000Taacac mda 高速級(jí)Fa1c1=Fb1c1=31959.75N aicibici 低速級(jí) Fa2c2 = Fb2c2 =128628N 基本構(gòu)件地軸承上所承受地作用力地大小可按下列公式計(jì)算 2T dcos- cosan np xJk 式中地d——傳動(dòng)軸地直徑 一：一一齒輪地螺旋角 an法面壓力角 K

47、z——制造和安裝誤差地休正系數(shù) 在2X-A型傳動(dòng)中，作為中間齒輪地行星齒輪C在行星齒輪傳動(dòng)中總是承受雙向彎曲載荷.因此，行星齒輪C易出現(xiàn)齒輪疲勞折斷.必須指出：在行星齒輪傳動(dòng)中地齒輪折斷具有很大地破壞性.如果行星齒輪C中地某個(gè)齒輪折斷，其碎塊落在內(nèi)齒輪地齒輪上，當(dāng)行星齒輪C與內(nèi)齒輪相嚙合時(shí)，使得b-c嚙合傳動(dòng)卡死，從而產(chǎn)生過(guò)載現(xiàn)象而燒壞電機(jī)，或使整個(gè)行星齒輪減速器損壞.適當(dāng)?shù)靥岣啐X輪地彎曲強(qiáng)度，增加其工作地重要性相當(dāng)重要.mZkkl。 3.12密封和潤(rùn)滑 行星齒輪減速器采取飛濺油潤(rùn)滑地方式，通過(guò)內(nèi)齒輪和行星齒輪地傳動(dòng)把油甩起來(lái)，帶到零件地各個(gè)部分.在輸入軸地前機(jī)蓋上有兩個(gè)通油孔，便與油入

48、軸承.在油標(biāo)中顯示油位，便于即時(shí)補(bǔ)油.密封地方式為采用氈圈式密封.簡(jiǎn)單低廉.但接觸面地摩擦損失大，因而功能耗大，使用期限短.AVktR。 3.13運(yùn)動(dòng)仿真 行星齒輪減速器裝配完成后，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)，利用Solidworks中制作動(dòng)畫(huà)地模 式讓行星減速器運(yùn)動(dòng)起來(lái).把旋轉(zhuǎn)馬達(dá)安裝在輸入軸上，設(shè)置其轉(zhuǎn)速為n1=1000rPm， 通過(guò)設(shè)置，輸入軸上地齒輪帶動(dòng)行星齒輪繞著中心齒輪公轉(zhuǎn)，又繞著行星軸自轉(zhuǎn).同 25/28 時(shí)轉(zhuǎn)臂1進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng).通過(guò)齒輪地傳動(dòng)，帶動(dòng)了輸出軸地轉(zhuǎn)動(dòng).最后保存為AVI地格式動(dòng)畫(huà)，可以對(duì)外輸出.ORjBn 電整體裝配用.SUMS! ? 結(jié)論 通過(guò)對(duì)行星齒輪地設(shè)計(jì)

49、過(guò)程地熟悉，與傳統(tǒng)地減速器地設(shè)計(jì)有很大地不同，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).行星齒輪減速器地類(lèi)型很多，本設(shè)計(jì)主要通過(guò)對(duì)ZX—A型地進(jìn)行系列設(shè)計(jì)地.計(jì)算兩級(jí)中主要參數(shù)，確定主要零件地各部位地尺寸.通過(guò)對(duì)每個(gè)零件地建模再進(jìn)行組裝.通過(guò)對(duì)行星齒輪減速器地設(shè)計(jì)，基本熟悉設(shè)計(jì)地一般流程.理解行星減速器地工作原理.對(duì)于傳遞轉(zhuǎn)矩要求高地行星齒輪減速器，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地形式.行星齒輪地安裝較為復(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(guò)程中難免會(huì)犯很多錯(cuò)誤，也

50、可能有許多不切實(shí)際地地方，個(gè)人覺(jué)得設(shè)計(jì)行星減速器地工藝要求很高，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)臂地運(yùn)動(dòng)上.我以后會(huì)做更多地關(guān)于行星齒輪減速器地研究.2MJT。 版權(quán)申明 本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán) 為個(gè)人所有 Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership.giisp 用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個(gè)人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非 商業(yè)性或非盈利性用途，但同時(shí)應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律地規(guī)定，

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