少齒差行星齒輪專用減速器設(shè)計(jì)（全套設(shè)計(jì)及CAD圖紙）

分 類 號(hào) 密 級(jí) 寧寧波大紅鷹學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )少齒差行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 老 師年 月 日II誠(chéng) 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 《少齒差行星齒輪專用減速器設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。承諾人（簽名）： 年 月 日III摘 要 對(duì)少齒差行星齒輪減速器國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)缺點(diǎn)、結(jié)構(gòu)型式和其傳動(dòng)原理進(jìn)行了一定的闡述。在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)內(nèi)嚙合傳動(dòng)產(chǎn)生的各種干涉進(jìn)行了詳細(xì)驗(yàn)算；從如何提高轉(zhuǎn)臂軸承的壽命為出發(fā)點(diǎn)，來(lái)計(jì)算選擇減速器齒輪的模數(shù)，進(jìn)行少齒差內(nèi)齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算，最終合理設(shè)計(jì)減速器的整體結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：少齒差行星傳動(dòng)；行星齒輪減速器；內(nèi)齒輪副 IVAbstract Having expounded the planetary gear reducer of a few-tooth difference about its development of the status quo at home and abroad, the advantages and disadvantages, structural type and principle of its transmission. Among the process of designing, having checked detailedly about the interference which generated by internal mesh transmission. From how to improve the life of bearing arms to the starting point, choosing and calculating the modulus of the gear reducer for designing the internal gear pair of a few-tooth difference and the final overall structure of the reducer. Key words：Small tooth number difference planet transmission; Planetary gear reducer; Annular gearV目 錄摘 要 .IIIAbstract IV第 1 章 緒論 .11.1 概述 11.2 少齒差行星減速器的結(jié)構(gòu)型式 11.2.1 N 型少齒差行星減速器 11.2.2 NN 型少齒差行星減速器 31.2.3 設(shè)計(jì)任務(wù) 4第 2 章 減速器的內(nèi) 齒和外齒輪參數(shù)的確定 .52.1 少齒差傳動(dòng)原理 .52.2 齒輪齒差的確定 52.3 選定齒輪的精度等級(jí)和材料 62.4 齒輪模數(shù)確定 .6第 3 章 軸的設(shè)計(jì) .93.1 軸的材料選擇 93.2 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 93.2.1 輸入偏心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .103.2.2 輸出軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .113.3 強(qiáng)度計(jì)算 113.3.1 輸入軸上受力分析 .123.3.2 輸入軸支反力分析 .123.3.3 軸的強(qiáng)度校核 .133.4 傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì) 153.4.1 轉(zhuǎn)臂軸承的選定 .153.4.2 銷孔數(shù)目、尺寸的確定 .163.4.3 銷軸套、銷軸的確定 .163.4.4 偏心套基本尺寸的確定 .173.5 軸的設(shè)計(jì) 173.5.1 輸入軸的設(shè)計(jì) .183.5.2 輸出軸（固定軸）的設(shè)計(jì) .21第 4 章 部分零件的校核 234.1 少齒差行星齒輪傳動(dòng)受力分析 234.1.1 齒輪受力 .234.1.2 輸出機(jī)構(gòu)受力 .24VI4.1.3 轉(zhuǎn)臂軸承受力 .244.2 銷軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 254.3 輸入軸的強(qiáng)度校核 264.4 鍵的校核計(jì)算 284.4.1 聯(lián)軸器處鍵的校核 .284.4.2 偏心套處鍵的校核 .284.4.3 支座處鍵的校核 .284.5 軸承的校核計(jì)算 28總結(jié) 35致 謝 .36參考文獻(xiàn) 371第 1 章 緒論1.1 概述隨著現(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)可靠以及壽命長(zhǎng)等。減速器的種類雖然很多，但普通的圓柱齒輪減速器的體積大，結(jié)構(gòu)笨重；普通的蝸輪減速器在大的傳動(dòng)比時(shí)，效率較低；擺線針輪行星減速器雖能滿足以上提出的要求，但成本較高，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提出的要求，并可用通用刀具在插齒機(jī)上加工，因而成本較低。能適應(yīng)特種條件下的工作，在國(guó)防，冶金，礦山，化工，紡織，食品，輕工，儀表制造，起重運(yùn)輸以及建筑工程等工業(yè)部門中取得廣泛的應(yīng)用。1.2 少齒差行星減速器的結(jié)構(gòu)型式少齒差行星齒輪減速器常用的結(jié)構(gòu)型式有 N 型和 NN 型兩種。 1.2.1 N 型少齒差行星減速器N 型少齒差行星減速器按其輸出機(jī)構(gòu)的型式不同可分為十字滑塊式、浮動(dòng)式和孔銷式三種。現(xiàn)以孔銷式為例來(lái)簡(jiǎn)述其組成和原理。2圖 1-1圖 1-2圖 1-1 是典型的孔銷式 N 型減速器。它主要由偏心軸 1，行星齒輪 2，內(nèi)齒輪 3，銷套 4，銷軸 5，轉(zhuǎn)臂軸承 6，輸出軸 7 和殼體等組成。圖 1-2 為其傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖，傳動(dòng)原理簡(jiǎn)述如下：當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心軸 1 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)齒輪 3 與機(jī)殼固定不動(dòng)，迫使行星齒輪 2 繞內(nèi)齒輪 3 作行星運(yùn)動(dòng)（既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)） 。但由于行星齒輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很少，所以行星齒輪繞偏心軸中心所作的運(yùn)動(dòng)為反向低速運(yùn)動(dòng)。利用輸出機(jī)構(gòu) V 將行星輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按傳動(dòng)比 而傳遞給輸出軸 7，從而達(dá)到減速的目的。1?i3圖 1-2 的 V 結(jié)構(gòu)為減速器的輸出結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是從結(jié)構(gòu)上保證行星齒輪上的銷孔直徑比銷軸套的外徑大兩倍偏心距。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，銷軸套始終與行星齒輪上的銷孔壁接觸，從而使行星齒輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)軸套傳給輸出軸，以實(shí)現(xiàn)與輸入軸方向相反的減速運(yùn)動(dòng)。1.2.2 NN 型少齒差行星減速器NN 型少齒差行星減速器按其輸出構(gòu)件的不同，又可分為外齒輪輸出和內(nèi)輪輸出二種型式。以下以內(nèi)齒輪輸出為例來(lái)簡(jiǎn)述其組成和原理。圖 1-3圖 1-44如圖 1-3 所示，它主要由以下四個(gè)部分組成；1.轉(zhuǎn)臂 輸入軸 1 上做一個(gè)偏心軸頸，以構(gòu)成轉(zhuǎn)臂。為了達(dá)到平衡，在偏心軸頸的兩側(cè)裝有平衡塊 2。2.行星輪 行星齒輪 4 和 7 相聯(lián)結(jié)在一起，安裝在偏心軸頸上；為了減少摩擦，在行星齒輪與偏心軸頸間裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)臂軸承 3。3.固定的內(nèi)齒輪 內(nèi)齒輪 5 與機(jī)座 6 聯(lián)接在一起，固定不動(dòng)。4.內(nèi)齒輪輸出 內(nèi)齒輪 8 與輸出軸制成一整體，把運(yùn)動(dòng)輸出。傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖如圖 1-4 所示，原理簡(jiǎn)述如下：當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心軸 1 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)齒輪 5 與機(jī)殼 6 固定不動(dòng)，迫使行星齒輪 4 繞內(nèi)齒輪 5 做行星運(yùn)動(dòng)（既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)） 。但由于行星齒輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很少，所以行星齒輪繞偏心軸 1 中心所作的運(yùn)動(dòng)為反向低速運(yùn)動(dòng)。行星輪 7 與輸出軸上的內(nèi)齒輪 8 作行星運(yùn)動(dòng)，把運(yùn)動(dòng)傳出去，達(dá)到減速的目的。1.2.3 設(shè)計(jì)任務(wù)本課題為輸送電動(dòng)輥道專用的少齒差行星齒輪減速器設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)：功率 120W,減速比 80，工作環(huán)境溫度 0℃-45℃，兩班制工作，要求可裝入直徑100mm 的輥?zhàn)觾?nèi)。要求運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪制其主要工作零部件平面視圖和減速器總裝配圖。5第 2 章 減速器的內(nèi)齒和外齒輪參數(shù)的確定2.1 少齒差傳動(dòng)原理圖 3－1 所示是采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)的少齒差行星傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，它主要由偏心軸、行星輪（兩個(gè)） 、內(nèi)齒輪、銷套（未畫出） 、銷軸、轉(zhuǎn)臂軸承（未畫出）等組成。屬于 K-H-V 型行星傳動(dòng)的一種類型。圖 4 少齒差行星傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1－銷孔 2－銷軸 3－銷軸盤－行星輪 －中心輪（內(nèi)齒圈） -偏心距1zzWa上圖中當(dāng)內(nèi)齒輪固定，偏心軸作為主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使行星輪繞內(nèi)齒圈作行星運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)傳動(dòng)比等于一的銷軸輸出。當(dāng) 2z－ 1＝1 時(shí)，偏心軸每轉(zhuǎn)一周，行星輪 1z沿相反方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒。當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)過(guò) 時(shí)，行星輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，輸出軸同樣轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。這是一種傳動(dòng)方式，另外一種傳動(dòng)方式是構(gòu)件 V 固定，轉(zhuǎn)臂H 主動(dòng)，內(nèi)齒輪 b 從動(dòng)，此種情況就是要設(shè)計(jì)工作情形了。2.2 齒輪齒差的確定少齒差傳動(dòng)一般齒差數(shù)為 1～4，由于傳動(dòng)比 i＝80，可取齒差數(shù) ＝1。pz當(dāng)內(nèi)齒輪 2 固定，轉(zhuǎn)臂 H 主動(dòng)，構(gòu)件 V 從動(dòng)時(shí)，可由上式得傳動(dòng)比公式為：12zi??6上式中的“－”號(hào)表示從動(dòng)件 V 與主動(dòng)件 H 轉(zhuǎn)向相反。當(dāng)構(gòu)件 V 固定，轉(zhuǎn)臂 H 主動(dòng)，內(nèi)齒輪從動(dòng)（即相當(dāng)于卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的情況） ，可得出傳動(dòng)比公式為： 21zi???上式中的“+”號(hào)，表示從動(dòng)件 2 與主動(dòng)件 H 的轉(zhuǎn)向相同。已知齒數(shù)差 ＝ ＝1，i＝80，可得：Pz2?＝1×80＝80 ， ＝80-1＝79。2z2.3 選定齒輪的精度等級(jí)和材料一般選用 7 級(jí)精度。內(nèi)齒輪采用 40Cr，其熱處理要求：調(diào)質(zhì)后表面淬火，調(diào)質(zhì)硬度為 250-280HB，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力 ，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力MPaH60lim??；外齒輪（行星輪）用 20CrMnTi,滲碳淬火，低溫回火，表面MPaF50lim??硬度 ，心部 HR 為 302-388，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力 ，6?HRC MPaH1350lim??齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力 。aF80lim2.4 齒輪模數(shù)確定由于少齒差行星傳動(dòng)的齒輪普通采用正角度變位，其齒而接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動(dòng)齒輪的模數(shù)通常按彎曲強(qiáng)度決定；或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。在這里就按彎曲強(qiáng)度來(lái)確定模數(shù)，因?yàn)樯冽X差傳動(dòng)一般選用短齒，內(nèi)外齒輪嚙合的很好，齒面接觸較好，只要行星輪的彎曲強(qiáng)度足夠，內(nèi)齒輪就不會(huì)有問(wèn)題的，所以在確定模數(shù)的時(shí)候就只用按行星輪的彎曲條件來(lái)計(jì)算模數(shù)。按行星輪齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 231()[]FaSYkTmdZ???（1）根據(jù)行星輪的表面硬度 查得其彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。0HRC90FEMPa??7（2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中的圖 10－18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 。0.82FNK?（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝1.4??0.829546.31FNEkMPa????（4）計(jì)算載荷系數(shù) K ??FVAK① 試選載荷系數(shù) 3.1?tk② 計(jì)算外齒輪傳遞的扭矩 5 32 0.129.09.90.6jPT Nmn???其中電動(dòng)機(jī)選擇，由于電動(dòng)機(jī)與減速器直接相連，所以 =6r/inj③ 取齒寬系數(shù) 12.0?d?④ 查材料的彈性影響系數(shù) ；內(nèi)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為218.9MPaZE;外齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為 。lim26HMPa? lim1350HMPa??⑤ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 910960(2830)2.76hNnjL???；2.71?⑥ 查圖得接觸疲勞壽命系數(shù) ；9.21?HNK⑦ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù)是 s=1.25 MPasKHNH 9.1082.35*90][1lim11 ???2li16[] 4⑧ 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，帶入數(shù)據(jù)得3211 )][(*2.HEdtt ZuTkd???? 16.7tdm?8⑨ 計(jì)算圓周速度，帶入數(shù)據(jù)得 v=3.307m/s106??gtndv?⑩ 計(jì)算齒寬由 v=3.307m/s，7 級(jí)精度，由圖 14-1-14 查得動(dòng)載荷系數(shù) 1.09；vK?再由表 10-3 查得齒間載荷分布系數(shù) ；1.hFK??再由表 14-1-81 得 使用系數(shù) 。1A由表查得 7 級(jí)精度、行星輪相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)， 23231.08.0.280.1.06.2513HdKb??? ?????????再由 ， =1.13 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖 10-13 得 =1.12549bhH? FK?所以載荷系數(shù) =1×1.09×1.1×1.125＝1.35??FVAK（5）查取齒形系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖 10－5 查得 ＝2.24FaY（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖 10－5 查得 ＝1.75Sa（7）設(shè)計(jì)計(jì)算帶入數(shù)值得出： ＝0.36321)][(FSaYdZkTm???可取模數(shù)為 m＝0.5㎜。名 稱 計(jì) 算 公 式 結(jié) 果 /mm模數(shù) m 0.5壓力角 n??20齒數(shù) Z1 80齒數(shù) Z2 79d1 40分度圓直徑d2 39.5齒頂圓直徑` naamh*21??1240.5ad?9齒根圓直徑 nff mhd*221??1238.75fd?第 3 章 軸的設(shè)計(jì)3.1 軸的材料選擇軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均勻，強(qiáng)度較好，因此，重要的大尺寸的軸，常用鍛造毛坯。軸的常用材料機(jī)械性能見《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11.1。本減速器的偏心軸材料選 45 鋼調(diào)質(zhì)，齒輪輸出軸跟輸出內(nèi)齒輪的材料相同為 40Cr 調(diào)質(zhì)。3.2 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個(gè)因素：1.軸的毛坯種類；2.軸上作用力的大小及其分布情況；3.軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；4.軸承的類型、尺寸和位置；5.軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求。可見影響軸的結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，設(shè)計(jì)軸時(shí)必須針對(duì)不同的情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等?？偨Y(jié)一條原則是：便于裝拆，定位準(zhǔn)確，固定可靠，便于制造，受力合理。對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要是確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。一般在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的已知條件有：機(jī)器的裝配簡(jiǎn)圖，軸的轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。以下為該傳動(dòng)的偏心軸的機(jī)構(gòu)確定過(guò)程：103.2.1 輸入偏心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸向定位的要求確定各段直徑和長(zhǎng)度1. 1 到 2 段利用連軸器接電機(jī)，根據(jù) GB/T5O14-2003 選擇連軸器，其長(zhǎng)度為 50mm。2.2 到 3 段，由選擇的深溝球軸承 6006，其內(nèi)徑 d=30mm，軸承寬度 B=36mm,同時(shí)考慮到一個(gè)箱蓋的厚度問(wèn)題，故這段取也取為 50mm,同時(shí)在這段末尾開一個(gè)退刀槽方面定位和加工。3. 3 到 4 這段主要式考慮到齒輪與箱體壁之間的間隙，同時(shí)開一退刀槽方便固定用，根據(jù)選用的深溝球軸承 6308，其內(nèi)徑 d=40mm,軸承寬度 B=23mm，所以取這段為 33mm，同時(shí)為方便定位和加工開一退到槽。4.4 到 5 這段主要用于支撐滾子用，取為 20mm。5 到 6 這段設(shè)計(jì)和 3 到 4 一樣，取其長(zhǎng)度為 33mm。5. 6 到 7 之間考慮到安裝設(shè)計(jì)一個(gè)臺(tái)階，每個(gè)寬為 3mm，第 7 到 8 段根據(jù)選用的深溝球軸承 NJ204E，其內(nèi)徑 d=20mm,軸承寬度 B=14mm，故取該段為12mm。同時(shí)為方便定位和加工開一退刀槽。以上所開的退刀槽的寬度都取為2mm。6. 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ，取該軸的倒角為 ，所有倒圓為 r1。?452?輸入偏心軸上零件的軸向定位:連軸器與該軸的軸向定位采用平鍵連接，由西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編寫的《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版中表 6-1查得該平鍵為 14×9×40113.2.2 輸出軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸向定位的要求確定各段直徑和長(zhǎng)度:1. 1 到 3 段用于連接輸入軸取其長(zhǎng)度為 30mm。1 到 2 為 10mm,2 到 3 為20mm。2.3 到 4 段，根據(jù)選擇的圓錐滾子軸承 33112，其內(nèi)徑 d=60mm，軸承寬度為B=30mm,,故取其長(zhǎng)度為 36mm。3. 4 到 5 這段主要為方便安裝，取其長(zhǎng)度為 90mm。4. 5 到 6 這段根據(jù)選擇的圓錐滾子軸承 33111，其內(nèi)徑 d=55mm，軸承寬度為 B=30mm,,故取其長(zhǎng)度為 26mm。4. 第 6 到 8 段為方便軸承定位，設(shè)計(jì)一個(gè)階梯，且其長(zhǎng)度分別為 20mm。第8 到 9 段為輸出軸與連軸器相連部分，故取其長(zhǎng)度為 80mm6. 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ，取該軸的倒角為 ，所有倒圓為 r1。?452?輸入偏心軸上零件的軸向定位:參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ，取該軸的倒角為 ，?452?所有倒圓為 r1。 連軸器與軸的軸向定位采用平鍵連接，由西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編的《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 6-1 查得該平鍵為14×9×60。3.3 強(qiáng)度計(jì)算軸的材料為 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19.1-1 查得材料力學(xué)性能 s 數(shù)據(jù)為：650baMP??3s127a??123.3.1 輸入軸上受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為280.TNm?齒輪的圓周力903.5.17tcFNd??齒輪的徑向力 2sin'8sin4.7230.47o0.corcT N?????A齒輪的軸向上 2 961.s.17s2xcFNd?3.3.2 輸入軸支反力分析1 在水平平面的支反力，由 ,得0AM??2cBzArBxdRlFl????0.1773.4579625.360.crxzAB Nl ??? ??為負(fù)值說(shuō)明方向與假設(shè)方向相反。由 ,得0M137230.4(75.36)1495.83AzrBzRFN????2 在垂直平面內(nèi)的支反力，由圖可得 1.61.AyBtN3 做彎矩和轉(zhuǎn)矩圖1）齒輪的作用力在水平平面的彎矩圖 14935.807851.34DzABMRl Nm????' 0769.22zxdF???齒輪的作用力在垂直平面的彎矩圖 3615.DyABl????由于齒輪作用力在 D 截面做出的最大合成彎矩'2228.406.785.93zyMNm???2) 做轉(zhuǎn)矩圖280.TNm?3.3.3 軸的強(qiáng)度校核1）確定危險(xiǎn)截面 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，截面 B 處彎矩較大，且有軸承配合引起的引力集中；截面 D 處彎矩最大，且有齒輪配合引起的應(yīng)力集中，故屬于危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)對(duì) D 截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。2）安全系數(shù)校核計(jì)算 由于該減速器機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱循環(huán)的應(yīng)力，彎矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)的切應(yīng)力。彎曲應(yīng)力幅為： 6875.931052.DaMPaW????式中 W——抗斷面系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19.3-15 查得 .37由于式對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力 0m??根據(jù)機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的式（19.3-2） 61211.46.5.098amSK???????????式中 ——45 鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限，由機(jī)械工業(yè)出版社出版1?的新版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19.1-1 查得 =270MPa;1??——正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)?械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19.3-6，并根據(jù)配合查得 =2.62；K14——表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車削加工，按機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版?《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19-3-8 查得 =0.92；?——尺寸系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》?中的表 19.3-11 查得 =0.81.?切應(yīng)力幅為： 18012.023.75maaaPTMPW????式中 W——抗斷面系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19.3-15 查得 .由于式對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力 0m??61 6154.70.89221.0amSK??????? ??? ?????式中 ——45 鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)械設(shè)1?計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19.1-1 查得 =155MPa;1??——切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版?《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19.3-6，并根據(jù)配合查得 =1.89；K?， ——同正應(yīng)力情況；??——平均應(yīng)力折算系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)械設(shè)計(jì)??手冊(cè)第三卷》中的表 19.3-13 查得 =0.21.??軸 D 截面的安全系數(shù)由式（19.3-1）確定221.46701.39.S???????由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷》中的表 19.3-5 可知，[S]=1.3～1.4，故 S＞[S]，該軸 D 截面是安全的。同理可驗(yàn)證輸出軸也符合強(qiáng)度要求。漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)153.4 傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì)3.4.1 轉(zhuǎn)臂軸承的選定在行星輪確定的情況下，根據(jù)安裝條件結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)選定轉(zhuǎn)臂軸承。根據(jù)各種軸承的用途和特點(diǎn)在本設(shè)計(jì)中可選用雙列向心球面滾子軸承。此種軸承能承受很大的徑向載荷，同時(shí)也可以承受少量的軸向載荷。也能自動(dòng)調(diào)心適用于剛度較差的軸承座及多支點(diǎn)軸中。在上節(jié)的表格中得出行星輪的分度圓直徑 ＝40㎜，故齒寬1d。而轉(zhuǎn)臂軸承的寬度應(yīng)與行星輪的齒寬接近根據(jù)以上兩1*0.24.8dbm????個(gè)限制條件可選定轉(zhuǎn)臂軸承（雙列向心球面滾子軸承） 。其參數(shù)如下圖 5 所示：圖 5 雙列向心球面滾子軸承表 4 選用軸承的基本尺寸及性能尺寸（㎜） 極限轉(zhuǎn)速軸承型號(hào)d D B r額定動(dòng)載荷（kN）額定靜載荷（kN） 脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑3516 80 140 33 3 104 103 2200 3000實(shí)際齒寬系數(shù)與先前假設(shè)的齒寬系數(shù)相差不大，故可不必再校核。漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)163.4.2 銷孔數(shù)目、尺寸的確定由于行星輪分度圓直徑為 280㎜，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》里《輪系》一章中表36.2－42 銷孔數(shù)目參考值查得應(yīng)選銷孔數(shù)目為 10（ =10） 。Wz銷孔的尺寸公差不應(yīng)低于 7 級(jí)精度。銷孔的公稱尺寸理論上是銷套外徑加上兩個(gè)中心距。但考慮別銷孔、銷軸以及銷套的加工和裝配誤羌。對(duì)銷孔的公稱直徑再加適量的補(bǔ)償尺寸 。 太小時(shí)，將?要求提高零件的加工精度。并給裝配造成一定困難， 太大時(shí)，則承受載荷的銷軸數(shù)日將減?。绊懗休d能力。一般取 ＝0.15～0.25㎜，行星輪尺寸小時(shí)， 取較小?值、反之取較大值。 在這里可取 ＝0.2㎜。而銷孔的尺寸就要通過(guò)畫圖來(lái)初定了。下圖 6 是已經(jīng)多次畫圖比較得出的：圖 6 行星輪簡(jiǎn)易工作圖銷孔直徑 ＝44㎜，銷孔公差配合選用 F7，其上下偏差為（+50 ，+25） 。Kd銷孔分布圓直徑 =206.4㎜。WD3.4.3 銷軸套、銷軸的確定銷軸式 W 機(jī)構(gòu)是由固連在銷軸盤上的若干個(gè)銷軸與行星齒輪端面上的對(duì)應(yīng)的等分孔所組成。在機(jī)構(gòu)上行星輪上的銷軸孔要比銷軸套外經(jīng)大兩倍的偏心距，但考慮漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)17到一些加工裝配誤差還應(yīng)加上一個(gè)補(bǔ)償尺寸 ，上面也已經(jīng)提到。在這里可取值?＝0.2㎜。?故銷套外經(jīng) ＝44－2×4.9－0.2＝34㎜。'2TKda??銷套長(zhǎng)度可根據(jù)畫圖確定，初定為 72㎜。偏心距(即實(shí)際中心距) ＝4.9。'可初定銷軸套內(nèi)徑為 28㎜，即銷軸直徑 =28。gWd根據(jù)少齒差傳動(dòng)零件的裝配配合要求可對(duì)銷軸、銷軸套的配合公差進(jìn)行選擇。銷軸套外徑選用 h6，其尺寸的上下偏差為（0，-0.016） ，銷軸套內(nèi)徑與銷軸配合選用 F8/h6，銷軸套內(nèi)徑尺寸的上下偏差為（+0.053，+0.02） ，銷軸直徑的上下偏差為（0，-0.016） 。以上偏差值是通過(guò)查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書中的表 1.1-5 和1.1-6 所得。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用懸臂梁式銷軸。3.4.4 偏心套基本尺寸的確定偏心套的尺寸要根據(jù)結(jié)構(gòu)要求來(lái)確定。其視圖如圖 3-4 所示圖 7 偏心套工作簡(jiǎn)圖偏心套的偏心距即為內(nèi)外齒輪的偏心距 e=4.9㎜。其內(nèi)徑初定為 45㎜?？蓳?jù)此推測(cè)出輸入軸的結(jié)構(gòu)尺寸。3.5 軸的設(shè)計(jì)軸設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)末確定之前，軸上力的作用點(diǎn)和圖 3-4漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)18支點(diǎn)間的跨距無(wú)法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設(shè)計(jì)中，必須把軸的強(qiáng)度計(jì)算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交錯(cuò)進(jìn)行，邊畫圖、邊計(jì)算、邊修改。軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對(duì)鈾的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求．U 及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式．同時(shí)考慮制造工藝問(wèn)題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。軸的常用材料是 35、45、50 優(yōu)質(zhì)破累結(jié)構(gòu)鋼。最常用的是 45 鋼。在此所用的到的軸都選用 45 鋼。其性能如下：表 5 45 鋼的性能材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑(mm)硬度(HB) 拉伸強(qiáng)度極限 B?拉伸屈服極限( )s彎曲疲勞極限()1??剪切疲勞極限( )1??許用彎曲應(yīng)力 ??1??正火 25 241?610 360 260 150正火 100 170~217 600 300 275 140回火 100~300 162~217 580 290 270 1355545調(diào)質(zhì) 200 217~255 650 360 300 155 603.5.1 輸入軸的設(shè)計(jì)軸的合理外型應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整。軸應(yīng)具有良好的制造工藝性.影響軸結(jié)構(gòu)的主要因素有：軸的受力性質(zhì),大小，方向及分布情況；軸上零件的布置和固定形式；所采用軸承類型和尺寸；軸的加工工藝等。1）求出輸入軸上的轉(zhuǎn)矩 611 0.129.5095936PTNmn??????其中： ---輸入功率，取 120W；1P---輸入轉(zhuǎn)速，取 960 r/min；n2）初步確定軸得最小直徑由于軸的材料選用的為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度 ,屈服MPab750??漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)19，彎曲疲勞極限 ，扭轉(zhuǎn)疲勞極限 。通過(guò)MPas50??MPa3501???MPa201???《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版第二卷表 6-1-19 選取 =126。則有：0A。133min04260.9dAm???輸入軸的最小直徑安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：（N.m）ntzwc TKnpT??950式中 ——驅(qū)動(dòng)功率，KW；——工作轉(zhuǎn)速，r/min；——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)，由于為電動(dòng)機(jī)，故取 1；wK——工作系數(shù)，故取 1.75；——啟動(dòng)系數(shù)，取 1；z——溫度系數(shù)，取 1.1；tK——公稱轉(zhuǎn)矩，N.mnT所以， 。49509501.75.16.6cwztpKNm?????按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，又考慮到要與電動(dòng)機(jī)的軸相聯(lián)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二卷，選用 GL5 型滾子鏈聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 250N.m。半聯(lián)軸器的孔徑 ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔的長(zhǎng)度 。由于要考慮到軸端有235dm? 160L?鍵槽和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為 35㎜。其余各段直徑均按 5㎜放大。漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)20F E D C B A圖 8 輸入軸工作簡(jiǎn)圖3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及周向定位擬定軸上零件的裝配方案：（1）A-B 段接聯(lián)軸器，軸伸長(zhǎng)度通過(guò)查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 》中表 2-13 可確定A-B 段即軸深長(zhǎng)為 58㎜，軸深公差選用 k6，其上下偏差分別為（+0.018、+0.002） 。其間選用 A 型平鍵（GB/T1096-1979)，尺寸為 b×h×L=10×8×53。查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表 7-2 得出：采用一般鍵聯(lián)接，則鍵槽寬 b 的上下偏差為（0，-0.036） 。半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k6，A-B 段直徑極限偏差為（ +0.018、+0.002） ；（2）B-C 段還要穿過(guò)支座、端蓋、大小軸承，還要考慮其中的間隙，可初定其長(zhǎng)度為 57㎜，該段直徑為 40㎜。軸只受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，受軸向力很小，所以在軸與支架的連接處選用深溝球軸承，初步確定軸承型號(hào) （GB/T276-1994）6208 型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用 k6,其上下偏差分別為（+0.018、+0.002） ；（3）C-D 段的精度不必要求太高，因?yàn)樵诖硕尾豁毎惭b其他零件，該段直徑為45㎜；（4）D-E 段要安裝偏心套其間有鍵的聯(lián)結(jié)，所選用鍵的尺寸為b×h×L=14×9×70。采用一般鍵聯(lián)接，鍵槽寬 b 的上下偏差為（0，-0.043） 。偏心套的長(zhǎng)度為 75㎜，故可設(shè)計(jì)該段的長(zhǎng)度為 77㎜。在該段偏心套上還聯(lián)接有軸承，在此可選用雙列向心滾子軸承軸承型號(hào)是 3516，此段直徑設(shè)定為 45㎜。該段的配合公差選用 k6,其上下偏差分別為（+0.018、+0.002） ；（5）E-F 段就與軸承聯(lián)接，其長(zhǎng)度初定為 22㎜，直徑為 40㎜，故與之相聯(lián)的軸承可選深溝球軸承（GB/T276-1994）6208 型。該段的配合公差選用 k6，其上下偏差分別為（+0.018、+0.002） 。在此其間軸承的定位沒(méi)有軸肩的都是采用擋圈定位，擋漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)21圈尺寸要根據(jù)具體裝配情況而定。以上的公差配合通過(guò)查閱《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表 1.1-6 得出。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 15-2，取軸端倒角為 1.6×45°，軸右端軸肩處圓角半徑為1.6㎜其余各處倒角和圓角參看附圖。3.5.2 輸出軸（固定軸）的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中的輸出軸是固定不動(dòng)的，它與銷軸盤固聯(lián)在一起，這使得銷軸固定不動(dòng)，從而使得行星輪作平動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終帶動(dòng)卷筒一起跟隨內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作圖如圖 9 所示。選用材料：20cr，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度 ,屈服點(diǎn) ，彎曲MPab750??MPas50??疲勞極限 ，扭轉(zhuǎn)疲勞極限 。通過(guò)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版MPa3501???21??第二卷表 6-1-19 選取 =102 有：A2330.*5.076jpdmn???——輸出功率（ =3.33× w）2p2p1——卷筒轉(zhuǎn)速（ ＝26.53r/min）jnjn由于要考慮到軸端有鍵槽和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為 53㎜。聯(lián)接支座的部分直徑初定為 55㎜。其他部分尺寸如下圖 3-6 所示。在軸的最左端，使用平鍵使其和支架固聯(lián)在一起從而使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)。為了安全在次選用雙鍵聯(lián)接，所選用鍵（平鍵 GB/1095-1979）的尺寸為 b×h×L=16×10×60。在此采用一般鍵聯(lián)接，鍵槽寬 b 上下偏差為（0，-0.043） 。軸伸長(zhǎng)度經(jīng)查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表 2-13 可確定 A-B 段即軸深長(zhǎng)為 82㎜，即為 A-B 段的長(zhǎng)度，軸深公差選用 h7，其上下偏差分別為（0、-0.025） ；B-C 段上要裝上軸承、卷筒蓋和小端蓋等，經(jīng)畫圖可初定這一段的長(zhǎng)度為 72㎜。為了與相應(yīng)的軸承配合固初定此段的直徑為55㎜。選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）6211 型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用 h7,其上下偏差分別為（0、-0.025） ；C-D 段要通過(guò)卷筒但不安裝任何零件，故為了減少材料的用量可將此段的直徑適當(dāng)縮小，初定為 52㎜，長(zhǎng)度要根據(jù)卷筒的長(zhǎng)度及裝配尺寸確定，初定為 262㎜；D-E 段通過(guò)安裝軸承與卷筒聯(lián)接，此段漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)22的長(zhǎng)度為 38㎜，直徑為 55㎜，選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）621123型。在該軸上的軸承的軸向固定都用擋圈固定。該段的配合公差選用 k6，其上下偏圖 9 輸入軸工作簡(jiǎn)圖差分別為（+0.021、+0.002） 。軸右端與銷軸相聯(lián)的銷軸盤的直徑初定為 270㎜。盤的寬度為 30㎜，銷孔直徑與銷軸相同，為 28㎜，銷軸與輸出軸（銷孔）的配合選用 h6/P7。銷孔尺寸上下偏差為（-0.022、-0.074） 。銷孔分布圓直徑為 206.4㎜，在該圓上有十個(gè)銷孔均勻分布。其他尺寸間附圖。24第 4 章 部分零件的校核少齒差行星齒輪傳動(dòng)主要受力構(gòu)件有內(nèi)齒輪、行星輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承等。行星輪承受內(nèi)齒輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承的作用力(不計(jì)摩擦力)，其反作用力是行星輪對(duì)對(duì)上述構(gòu)件的作用力。參看圖 9，當(dāng)行星輪逆時(shí)針以 轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時(shí)，它作用給內(nèi)齒輪的總sn發(fā)向力為 F，而作用給輸出機(jī)構(gòu)的合力為： 123Q???圖 9 行星輪受力分析圖 圖 10 行星輪受力簡(jiǎn)圖4.1 少齒差行星齒輪傳動(dòng)受力分析4.1.1 齒輪受力輸出機(jī)構(gòu)固定，內(nèi)齒輪輸出：齒輪分度圓受力 21.*ctbzTFd?表 6 輪齒受力計(jì)算公式計(jì)算公式項(xiàng)目 代號(hào)N 型傳動(dòng)，輸出結(jié)構(gòu)固定，內(nèi)齒輪輸出齒輪 圓周力分度圓上1F21.*cbzTFd?