機(jī)械畢設(shè)-三級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

機(jī)械畢設(shè)-三級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,機(jī)械,三級(jí),行星,齒輪,減速器,設(shè)計(jì),cad,圖紙,文檔 1 - 三級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 目 錄 一、應(yīng)用 .5 二、技術(shù)參數(shù) .5 2.1 齒輪箱 .5 2.2 材料 .5 2.3 大齒環(huán)和小齒輪 .5 2.3.1 大齒環(huán)齒輪 .5 2.3.2 小齒輪 .5 2.4 小齒輪軸承 .6 2.5 載荷 .6 2.5.1 小齒輪力矩 .6 2.5.2 軸承設(shè)計(jì)的載荷 .6 2.5.3 電動(dòng)機(jī)總量載荷 .6 三、傳動(dòng)系設(shè)計(jì)及校核 .6 3.1 已知條件 .6 3.2 方案設(shè)計(jì) .6 3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .6 3.2.2 齒形及精度 .7 3.2.3 齒輪材料及其性能 1.7 3.2.4 配齒及傳動(dòng)比計(jì)算 .7 3.3 齒輪參數(shù)初步確定 .7 3.3.1 按彎曲強(qiáng)度估算各級(jí)齒輪法向模數(shù) .7 3.3.1.1 估算第一級(jí)法向模數(shù) .7 3.3.1.2 估算第二級(jí)法向模數(shù) .8 3.3.1.3 估算第三級(jí)法向模數(shù) .8 3.3.2 各級(jí)主要幾何尺寸 .9 3.3.2.1 第一級(jí)主要幾何尺寸 .9 3.3.2.2 第二級(jí)主要幾何尺寸 .9 3.3.2.3 第三級(jí)主要幾何尺寸 .9 3.4 各級(jí)齒輪疲勞強(qiáng)度校核 .10 3.4.1 第一級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 .10 3.4.1.1 第一級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .10 3.4.1.2 第一級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .11 3 3.4.1.3 第一級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .12 3.4.1.4 第一級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .12 3.4.2 第二級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 .13 3.4.2.1 第二級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .13 3.4.2.2 第二級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .14 3.4.2.3 第二級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .15 3.4.2.4 第二級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .16 3.4.3 第三級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 .17 3.4.3.1 第三級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .17 3.4.3.2 第三級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .18 3.4.3.3 第三級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .19 3.4.3.4 第三級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .20 3.5 齒輪靜強(qiáng)度校核 .21 3.6 傳動(dòng)裝配條件驗(yàn)算 .21 3.6.1 傳動(dòng)比條件 .21 3.6.2 鄰接條件 .21 3.6.3 同心條件 .22 3.6.4 裝配條件 .22 3.7 嚙合參數(shù) .22 3.8 齒輪幾何尺寸計(jì)算 .22 3.9 傳動(dòng)效率計(jì)算 .23 3.10 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .23 3.11 軸承設(shè)計(jì)及校核 .23 3.11.1 第一級(jí)行星輪軸承校核 .24 3.11.2 第二級(jí)行星輪軸承校核 .24 3.11.3 第三級(jí)行星輪軸承校核 .25 3.11.4 輸出軸軸承載荷校核 .25 3.12 軸的強(qiáng)度校核 .26 3.12.1 太陽(yáng)輪軸強(qiáng)度計(jì)算 .26 3.12.2 行星輪軸強(qiáng)度計(jì)算 .27 3.13 鼓形齒聯(lián)軸器接觸強(qiáng)度計(jì)算 .27 3.13.1 第二級(jí)鼓形齒聯(lián)軸器 .27 3.13.2 第三級(jí)鼓形齒聯(lián)軸器 .28 3.14 花鍵軸擠壓強(qiáng)度校核 .29 四、潤(rùn)滑和密封 .29 五、運(yùn)行和質(zhì)量認(rèn)可測(cè)試 .29 4 5.1 空載試驗(yàn) .29 5.2 極端過(guò)載試驗(yàn) .29 5.3 疲勞測(cè)試 .29 5.4 低溫沖擊試驗(yàn) .30 六、環(huán)境條件 .30 七、防腐 .30 參考文獻(xiàn)： .30 5 一、應(yīng)用 本手冊(cè)是 FD70A/FD77A 風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航減速器的結(jié)構(gòu)說(shuō)明和生產(chǎn)規(guī)范。 變槳減速器的主要作用是驅(qū)動(dòng)變槳控制齒輪箱，用于調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率。當(dāng)控 制系統(tǒng)的測(cè)量實(shí)際功率值與設(shè)定值不匹配時(shí)，每只風(fēng)輪葉片可以繞它的縱向軸旋轉(zhuǎn)。其工 作特點(diǎn)是間歇工作起停較為頻繁，傳遞扭矩較大，傳動(dòng)比較高。 因其工作特點(diǎn)以及安裝位置的限制，本設(shè)計(jì)采用三級(jí)行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。 二、技術(shù)參數(shù) 2.1 齒輪箱 設(shè)計(jì)：帶方便電機(jī)連接法蘭（B5）的低齒隙同軸行星齒輪箱。 偏心率：小齒輪和驅(qū)動(dòng)軸與裝配法蘭中心偏離 1.5mm（不是對(duì)中） 。 減速比：i=155.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度：額定：n 速度 =2420rpm 運(yùn)行：n 運(yùn)行 =01700rpm 最大：n 最大 =4000rpm 效率：0.9 電機(jī)法蘭：A250 2.2 材料 小齒輪：18Cr2Ni4W ，表面滲碳處理 軸承箱體：20CrMnTi 其他箱體：20CrMnTi 2.3 大齒環(huán)和小齒輪 齒輪類型：內(nèi)嚙合部正齒，正常壓力角 20，基準(zhǔn)齒廓符合 DIN 867 轉(zhuǎn)軸中心距：744mm 2.3.1 大齒環(huán)齒輪 模數(shù)：12mm 齒數(shù) z2：-139 齒寬 b：100mm 齒形修正 x2*m：-6mm 按 DIN3990 齒形質(zhì)量：DIN 3967/12 e 27 齒面硬度：HRC50+5/475 HV 10 Rht=1.4 +0.8mm （齒側(cè)和齒根部硬度） 2.3.2 小齒輪 模數(shù)：12mm 齒數(shù)：z 1=15 齒寬 b=100mm 齒形修正 x1*m：6mm 按 DIN3990 齒形質(zhì)量：DIN 3967/7 e 26，Ra 最小=3.2 磨亮 齒面硬度 HRC58+4/600 HV 10 Rht=1.4+0.8mm（齒側(cè)和齒根部硬度） 修形：制造商應(yīng)給出能夠得到最好的傳動(dòng)效果的建議，并且由東方汽輪機(jī)廠決定。 6 2.4 小齒輪軸承 小齒輪軸承應(yīng)采用一個(gè)小的預(yù)加載圓錐滾子軸承。 2.5 載荷 2.5.1 小齒輪力矩 M 最大力矩 10500Nm 變化范圍：M 運(yùn)行 8300Nm 負(fù)荷循環(huán)次數(shù)：n=2.0*10 8 2.5.2 軸承設(shè)計(jì)的載荷 齒輪的平均扭矩： Mgear outlet=4150Nm 軸承額定壽命：L requ=66500h 2.5.3 電動(dòng)機(jī)總量載荷 直流電機(jī)安裝在齒輪箱的 B5 法蘭上。電機(jī)的總量是 85Kg。電機(jī)的重心在離 B5 法蘭 大約 500mm 處。在運(yùn)行期間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)給了整個(gè)齒輪箱變化的重力矩，負(fù)荷周期大約為 次循環(huán)。801.n 由電機(jī)自重的激勵(lì)引起的力矩和風(fēng)機(jī)在惡劣環(huán)境下產(chǎn)生的力矩疊加作用。這個(gè)額定激 勵(lì)力矩能根據(jù)周期為 n=1.8*108 負(fù)荷循環(huán)情況進(jìn)行估計(jì)，然后再加上自重加速度為 a=1g=9.81m/s2 三、傳動(dòng)系設(shè)計(jì)及校核 3.1 已知條件 額定輸入功率：6.5 kW 額定輸入轉(zhuǎn)速：1700 rpm 額定輸出轉(zhuǎn)速：10.94 rpm 總傳動(dòng)比：155.4 效率： 0.9 3.2 方案設(shè)計(jì) 3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本行星齒輪減速箱在結(jié)構(gòu)上采用 3 級(jí) NGW 型行星傳動(dòng)，減速比大、傳動(dòng)效率高、結(jié) 構(gòu)緊湊、承載能力大。 各級(jí)行星輪系都由太陽(yáng)輪、行星輪和內(nèi)齒圈構(gòu)成，其中 1、2、3 級(jí)行星輪個(gè)數(shù)為 3 個(gè)。 各級(jí)之間，上一級(jí)的行星架與下一級(jí)太陽(yáng)輪軸通過(guò)齒輪連軸器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。輸出軸采用 花鍵實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了各級(jí)齒輪連軸器和花鍵連接的強(qiáng)度校核。 綜合考慮設(shè)計(jì)、制造及安裝位置限制等因素，選擇 3 級(jí) NGW 型行星減速器。 第一級(jí)選用行星架浮動(dòng)； 第二級(jí)選用太陽(yáng)輪與行星架同時(shí)浮動(dòng)； 7 第三級(jí)選用太陽(yáng)輪浮動(dòng)。 3.2.2 齒形及精度 因?qū)儆诘退賯鲃?dòng)，采用齒形角 的直齒輪傳動(dòng)，精度定為 6 級(jí)。20n 3.2.3 齒輪材料及其性能 1 太陽(yáng)輪和行星輪采用硬齒面，內(nèi)齒輪用軟齒面，以提高承載能力、減小尺寸。三級(jí)都 采用相同的材料搭配。 太陽(yáng)輪： 20CrMnTi，滲碳淬火回火，表面硬度 HRC5662， Hlim=1500Nmm-2、 Flim=470 Nmm-2 行星輪： 20CrMnTi，表面淬火，滲碳淬火回火，表面硬度 HRC5662， Hlim=1500Nmm-2- 、 Flim=470 Nmm-2。因雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)際 Flim=470*0.8=376 Nmm-2 內(nèi)齒圈： 20CrMnTi，齒面滲碳淬火 HRC5660.， Hlim=1500 Nmm-2、 Flim=470 Nmm-2 3.2.4 配齒及傳動(dòng)比計(jì)算 表 1 分配傳動(dòng)比及各級(jí)配齒 傳動(dòng)級(jí) za 小齒輪 zc 行星齒輪 zb 內(nèi)齒輪 傳動(dòng)比baxi行星數(shù)pn模數(shù) m 第一級(jí) 17 43 103 7.0588 3 2 第二級(jí) 17 31 79 5.6471 3 2.5 第三級(jí) 20 19 58 3.9000 3 4 實(shí)際總傳動(dòng)比為： 46.15 90.3647.5.08321 z總 3.3 齒輪參數(shù)初步確定 3.3.1 按彎曲強(qiáng)度估算各級(jí)齒輪法向模數(shù) 2 (3-1)3lim21FdsAmnzYKT 3.3.1.1 估算第一級(jí)法向模數(shù) (3-1)式中： (直齒輪 )26.12mA0 (載荷平穩(wěn)) 2K (尺寸精度為 6 級(jí)，轉(zhuǎn)速超過(guò) 300r/min)35.cF Nm51.3170.94KWIPT 8 Nm0.145.36cFsIAKCT ， ( )， 48.2aY.Sa23.45.182SaFsY735.041db ，取 mm2.13765.0.4216.3321 FpdsAmnzYKT nm 3.3.1.2 估算第二級(jí)法向模數(shù) (3-1)式中： (直齒輪 )6.2m (載荷平穩(wěn))1K (尺寸精度為 6 級(jí)，轉(zhuǎn)速低于 300r/min)cF Nm25708.531iTI Nm61327cFscFsIAKC ， ( )，8.aY54.1Sa203.45.182SaFsY8.21db ，取 mm26.3715.0.46.32321 FpdsAmnzYKT 5.2nm 3.3.1.3 估算第三級(jí)法向模數(shù) (3-1)式中： (直齒輪 )6.2m (載荷平穩(wěn))1K (尺寸精度為 6 級(jí)，轉(zhuǎn)速低于 300r/min)cF Nm1457.25iTII Nm8314cFsIAKC ， ( )，8.2FaY5.Sa203.45.182SaFsY 9 59.07641db mm，取 mm6.372.48.23321 FpdsAmnzYKT 4nm 3.3.2 各級(jí)主要幾何尺寸 3.3.2.1 第一級(jí)主要幾何尺寸 太陽(yáng)輪分度圓直徑： mm34ad 行星輪分度圓直徑： mm86c 內(nèi)齒圈分度圓直徑： mm20b 齒寬： mm25b 3.3.2.2 第二級(jí)主要幾何尺寸 太陽(yáng)輪分度圓直徑： mm5.42ad 行星輪分度圓直徑： mm7c 內(nèi)齒圈分度圓直徑： mm.19b 齒寬： mm25b 3.3.2.3 第三級(jí)主要幾何尺寸 太陽(yáng)輪分度圓直徑： mm80ad 行星輪分度圓直徑： mm76c 內(nèi)齒圈分度圓直徑： mm24b 齒寬： mm45b 3.4 各級(jí)齒輪疲勞強(qiáng)度校核 3.4.1 第一級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 3.4.1.1 第一級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力 5： ubdFZKZtEHVABH 1 10 式中 101BZ 110.AK m/s， 126.260)417(36)( xaXndv 05.1VK 132.1HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 17617.43172.8cos1.3 az 189.067.4Z 201 N21781.34562020CHAItKcdTF mm5b 22.217432zu N/mm2573.215347819.0815.2.01. ubdFZKZtEHVABHA 3.4.1.2 第一級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力 6： FVASaFntF KYbm 式中 N2182315.3462020CFAItKcdT mm5b mmnm 11 ， 2395.2FaY36.2Fac ， 2441S81S 17617.43172.8cos2.38 az 1974.061.5075.0Y 251 110.AK m/s， 126.260)417(36)( xaXndv 05.1VK 13195.2.1FbF 140.K N/mm27319.051.74.0519.2583 FVASaFntFa KYbm N/mm26419.051.74.06813.258 FVASacFntFcYb 3.4.1.3 第一級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 126.260)417(36)( xaXndv 05.1VK 13.1HbH 140.K 12 155.2HZ 162/8.19mNE 17837.10432.81cos.3 bcz 1849.07.4Z 201 N21781.34562020CHAItKcdTF mm5b 22 .24312zu N/mm2104.25867149.0815.2.01. ubdFZKZtEHVABHA 3.4.1.4 第一級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： 。只計(jì)算內(nèi)齒輪。FVASaFntF KYbm 式中 N2182315.3462020CFAItKcdT mm5b mmnm 2303.2FabY 2465S 17837.10432.81cos12.38 bcz 1965.037.507.5.0Y 13 251Y 110.AK m/s， 126.260)417(36)( xaXndv 05.1VK 130915.1FbF 140.K N/mm2819.051.658.0253.28 FVASabFntFb KYm 3.4.2 第二級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 3.4.2.1 第二級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 124.060)32(5.46)( xaXndv 0.1VK 131768.11HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 1758.1372.81cos.3 az 1897.05.14Z 201 14 N2140315.427020CHAItKcdTF mm5b 22 8.17312zu N/mm217482.5.42031897.015.20176.11 ubdFZKZtEHVABHA 3.4.2.2 第二級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： FVASaFntF KYbm 式中 N2140315.427020CHAItKcdT mm5b mm.nm ， 2392FaY54.2Fac ， 24 54.1S631S 1758.1372.81cos2.8 az 197.05.07.5.0Y 251 110.AK m/s， 124.060)32(5.46)( xaXndv 0.1VK 13178.11FbF 140.K 15 N/mm271.172.05419.25403 FVASaFntFa KYbm N/mm24817.172.063154.203 FVASacFntFcYb 3.4.2.3 第二級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 124.060)32(5.46)( xaXndv 0.1VK 1391.11HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 17817.9312.81cos.3 bcz 1853.087.14Z 201 N2140315.427020CHAItKcdTF mmb 22 .31792zu 16 N/mm24985.21.7403185.0195.209.1. ubdFZKZtEHVABHA 3.4.2.4 第二級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： 。只計(jì)算內(nèi)齒輪。FVASaFntF KYbm 式中 N2140315.427020CHAItKcdT mm5b mm.nm 23032FabY 2465.S 17817.9312.81cos12.38 bcz 196.07.5075.0Y 251 110.AK m/s， 124.060)32(5.46)( xaXndv 0.1VK 1391.1.1FbF 140.K N/mm27910.163.0523.52401 FVASabFntFb KYm 17 3.4.3 第三級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 3.4.3.1 第三級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 1213.06)4(806)( xaXndv 0.1VK 13752.11HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 1752.1920.381cos.3 az 1890.52.14Z 201 N211208338045220CHAItKcdTF mm5b 22 .1912zu N/mm21405.4812390.815.2017.11 ubdFZKZtEHVABHA 18 3.4.3.2 第三級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： FVASaFntF KYbm 式中 N211208338045220CHAItKcdT mm45b mmnm ， 2381.2FaY85.2Fac ， 2454S4S 1752.1920.381cos2.381 az 197.052.07.5.0Y 251 110.AK m/s， 1213.06)4(806)( xaXndv 0.1VK 1362.11FbF 140.K N/mm2716.1.73.05418.245103 FVASaFntFa KYbm N/mm27516.173.05418.245103 FVASacFntFcYb 19 3.4.3.3 第三級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 1213.06)4(806)( xaXndv 0.1VK 1385.11HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 1776.15892.381cos.3 bcz 186.07.14Z 201 N211208338045220CHAItKcdTF mmb 22 5.31982zu N/mm268905.3147612883.0195.208.1. 1 ubdFZKZtEHVABHA 3.4.3.4 第三級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： 。只計(jì)算內(nèi)齒輪。FVASaFntF KYbm 20 式中 N211208338045220CHAItKcdTF mm45b mmnm 2303.2FabY 2465S 1776.15892.381cos12.38 bcz 19675.0.507.5.0Y 251 110.AK m/s， 1213.06)4(806)( xaXndv 0.1VK 1385.11FbF 140.K N/mm2941085.1675.0253.41208 FVASabFntFb KYm 表 2 各級(jí)輪系強(qiáng)度校核表（ N/mm2） 級(jí)數(shù) 計(jì)算接觸強(qiáng)度 H接觸強(qiáng)度安全系 數(shù) HS計(jì)算彎曲強(qiáng)度 F彎曲強(qiáng)度安全系 數(shù) FS 太陽(yáng)輪 577 2.60 73 6.44 行星輪 577 2.60 64 5.88 第 1 級(jí) 內(nèi)齒輪 210 7.14 81 5.80 太陽(yáng)輪 1174 1.28 272 1.73 行星輪 1174 1.28 248 1.52 第 2 級(jí) 內(nèi)齒輪 498 3.01 279 1.68 太陽(yáng)輪 1244 1.21 271 1.73 行星輪 1244 1.21 275 1.37 第 3 級(jí) 內(nèi)齒輪 689 2.18 294 1.60 21 3.5 齒輪靜強(qiáng)度校核 考慮到傳動(dòng)系的瞬時(shí)過(guò)載，按各級(jí) Tmax=1.5T 進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。 對(duì) 20CrMnTi， Mpa25.68375.0s 第一級(jí)太陽(yáng)輪 Mpa4.102maxF 第一級(jí)行星輪 Mpa7.9axF 第二級(jí)太陽(yáng)輪 Mpa.35maxF 第二級(jí)行星輪 Mpa7.10axF 第三級(jí)太陽(yáng)輪 Mpa6.3maxF 第三級(jí)行星輪 Mpa2.9axF 3.6 傳動(dòng)裝配條件驗(yàn)算 3.6.1 傳動(dòng)比條件 各級(jí)齒輪齒數(shù)的選擇均滿足所給定的傳動(dòng)比要求。 3.6.2 鄰接條件 必須保證相鄰兩行星輪互不相碰，并留有大于 0.5 倍模數(shù)的間隙。 26 表 3 各級(jí)傳動(dòng)鄰接條件表 參數(shù) 級(jí)數(shù) acd pacn180si2 鄰接條件 第一級(jí) 90 60 103.9 滿足 第二級(jí) 82.5 60 103.9 滿足 第三級(jí) 84 78 135 滿足 3.6.3 同心條件 為了保證正確的嚙合，各對(duì)嚙合齒輪之間的中心距必須相等。即 ，CBAa 22 27。本傳動(dòng)方案各級(jí)傳動(dòng)均按手冊(cè)推薦選取，滿足同心條件。cABzz2 3.6.4 裝配條件 保證各行星輪均能均布地安裝于兩中心齒輪之間，并且與兩個(gè)中心輪嚙合良好，沒(méi)有錯(cuò) 位現(xiàn)象。本傳動(dòng)方案各級(jí)傳動(dòng)均按手冊(cè)推薦選取，滿足裝配條件。 3.7 嚙合參數(shù) 各級(jí)齒輪副間均采用標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)。 3.8 齒輪幾何尺寸計(jì)算 表 4 第一級(jí)傳動(dòng)齒輪副幾何參數(shù) 序號(hào) 名稱 太陽(yáng)輪 行星輪 內(nèi)齒輪 1 模數(shù) 2 2 2 2 壓力角 20 20 20 3 變位系數(shù) 0 0 0 4 分度圓直徑 mm 34 86 206 5 齒頂高 mm 2 2 2 6 齒根高 mm 2.5 2.5 2.5 7 齒頂圓直徑 mm 38 90 210 8 齒根圓直徑 mm 29 81 201 9 基圓直徑 mm 31.95 80.81 193.58 10 中心距 mm 60 60 11 齒頂圓壓力角 32.77 26.12 22.81 12 重合度 1.617 1.72 表 5 第二級(jí)傳動(dòng)齒輪副幾何參數(shù) 序號(hào) 名稱 太陽(yáng)輪 行星輪 內(nèi)齒輪 1 模數(shù) 2.5 2.5 2.5 2 壓力角 20 20 20 3 分度圓直徑 mm 42.5 77.5 197.5 4 齒頂高 mm 2.5 2.5 2.5 5 齒根高 mm 3.125 3.125 3.125 6 齒頂圓直徑 mm 47.5 82.5 202.5 7 齒根圓直徑 mm 36.25 71.25 191.25 8 基圓直徑 mm 39.94 72.83 185.59 9 中心距 mm 60 60 10 齒頂圓壓力角 32.77 28.02 23.58 11 重合度 1.588 1.94 表 6 第三級(jí)傳動(dòng)齒輪副幾何參數(shù) 序號(hào) 名稱 太陽(yáng)輪 行星輪 內(nèi)齒輪 1 模數(shù) 4 4 4 2 壓力角 20 20 20 23 3 分度圓直徑 mm 80 76 240 4 齒頂高 mm 4 4 4 5 齒根高 mm 5 5 5 6 齒頂圓直徑 mm 88 84 248 7 齒根圓直徑 mm 70 66 230 8 基圓直徑 mm 75.17 71.41 225.53 9 中心距 mm 78 78 10 齒頂圓壓力角 31.33 31.78 24.58 11 重合度 1.552 1.94 3.9 傳動(dòng)效率計(jì)算 28 第一級(jí)傳動(dòng)效率： 9785.016.21XBABAXi 第二級(jí)傳動(dòng)效率： .XBABAXi 第三級(jí)傳動(dòng)效率： 981.0345.121XBABAXi 總嚙合效率： .98.07.985.0 3.10 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本行星齒輪減速箱在結(jié)構(gòu)上采用 3 級(jí) NGW 型行星傳動(dòng)，減速比大、傳動(dòng)效率高、結(jié) 構(gòu)緊湊、承載能力大。 各級(jí)行星輪系都由太陽(yáng)輪、行星輪和內(nèi)齒圈構(gòu)成，其中 1、2、3 級(jí)行星輪個(gè)數(shù)為 3 個(gè)。 各級(jí)之間，上一級(jí)的行星架與下一級(jí)太陽(yáng)輪軸通過(guò)齒輪連軸器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。輸出軸采用 花鍵實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了各級(jí)齒輪連軸器和花鍵連接的強(qiáng)度校核。 3.11 軸承設(shè)計(jì)及校核 表 7 各級(jí)行星輪軸承選擇及額定載荷 29 型號(hào) 基本額定動(dòng)載荷 (KN)rC基本額定靜載荷 (KN)0rC 輸入軸軸承 16010 16.1 13.1 第一級(jí)行星輪軸承 16004 7.9 4.5 第二級(jí)行星輪軸承 16004 7.9 4.5 第三級(jí)行星輪軸承 NA4906 25.5 35.5 輸出軸左側(cè)軸承 NU1022 115 155 輸出軸右側(cè)軸承 33119 298 498 3.11.1 第一級(jí)行星輪軸承校核 行星輪切向力為： 24 N78ttCAtF 單個(gè)軸承所受力為： N， N0a78tACrF 沖擊載荷系數(shù) ，考慮輕微沖擊，取df 2.1df 對(duì)于深溝球軸承 16004，當(dāng)量動(dòng)載荷為： N3094)781(2.)( ardYFXfP 軸承壽命為： 80 045.10.)5.743()1( nizIac 計(jì)算額定動(dòng)載荷為： NPCr 37.91 36836rrC375901 計(jì)算當(dāng)量靜載荷為： N31780rF 滾動(dòng)軸承安全系數(shù) 按正常使用軸承取 32S10S 計(jì)算額定靜載荷為： N7810rrPCrrC007845 第一級(jí)行星輪軸承 16004 通過(guò)校核。 3.11.2 第二級(jí)行星輪軸承校核 行星輪切向力為： N4031ttCAtF 單個(gè)軸承所受力為： N， NatACr 沖擊載荷系數(shù) ，取df1df 對(duì)于深溝球軸承 16004，當(dāng)量動(dòng)載荷為： N4031)1()( ardYFXfP 軸承壽命為： 8 80 0947.5.71)64.5317()( Iacinzn 計(jì)算額定動(dòng)載荷為： N21. 36836 PCrrrC8527901 計(jì)算當(dāng)量靜載荷為： N40310rF 25 滾動(dòng)軸承安全系數(shù) 按正常使用軸承取0S10S 計(jì)算額度靜載荷為： N430rrPCrrC0104315 第二級(jí)行星輪軸承 16004 通過(guò)校核。 3.11.3 第三級(jí)行星輪軸承校核 行星輪切向力為： N12083ttCAtF 單個(gè)軸承所受力為： N， N a12083tACrF 沖擊載荷系數(shù) ，取dfdf 對(duì)于滾針軸承 NA4906，當(dāng)量動(dòng)載荷為： N12083rdfP 軸承壽命為： 80 .647.50.1)9321()( IIacinzn 計(jì)算額定動(dòng)載荷為： N193.81 6836 PCrrrC1769250 計(jì)算當(dāng)量靜載荷為： N20830rF 滾動(dòng)軸承安全系數(shù) 按正常使用軸承取S10S 計(jì)算額定靜載荷為： N0rrPCrrC01208335 第三級(jí)行星輪軸承 NA4906 通過(guò)校核。 3.11.4 輸出軸軸承載荷校核 輸出轉(zhuǎn)矩： N.m5673IVT 輸出小齒輪分度圓上名義切向力： N63018.572小 齒 輪 dTFIVt 輸出小齒輪名義徑向力： N942tan630tanr 26 齒輪合成受力為 N67082946302rtF 根據(jù)輸出軸的合成力矩平衡條件： 輸出軸左端軸承所受徑向力： N，由于左端軸承采用一個(gè)圓柱滾子軸承5r NJ1020 和一個(gè)深溝球軸承 61824，所以每個(gè)軸承所受徑向力： N，3265rF N03265rPF 輸出軸右端軸承所受徑向力： N，由于右端軸承采用兩個(gè)圓錐滾子軸承13249rF 352217X2，所以單個(gè)軸承所受最大徑向力： N， N67r06174rPF 滾動(dòng)軸承安全系數(shù) 按正常使用軸承取0S0S 計(jì)算左端 NJ1020 軸承額定靜載荷為： N325rrC0 012365r rC 輸出軸左側(cè)軸承 NJ1020 通過(guò)校核。 計(jì)算左端 61824 軸承額定靜載荷為： N03265rrSP0 032965r rC 輸出軸左側(cè)軸承 61824 通過(guò)校核。 計(jì)算右端 352217X2 額定靜載荷為： N06174rrS01 056174r rC 輸出軸右側(cè)軸承 352217X2 通過(guò)校核。 3.12 軸的強(qiáng)度校核 3.12.1 太陽(yáng)輪軸強(qiáng)度計(jì)算 按轉(zhuǎn)矩太陽(yáng)輪軸最小軸徑： mm333 62.0159nPdT 由于太陽(yáng)輪軸采用 20CrMnTi，所以 52MPa，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表： 表 8 太陽(yáng)輪軸計(jì)算 27 參數(shù) 級(jí)數(shù) 太陽(yáng)輪軸最小軸徑 mm 實(shí)際太陽(yáng)輪軸徑 mm 第 1 級(jí)太陽(yáng)輪軸 15.2 28 第 2 級(jí)太陽(yáng)輪軸 29.2 35 第 3 級(jí)太陽(yáng)輪軸 50 50 3.12.2 行星輪軸強(qiáng)度計(jì)算 行星軸按心軸彎矩進(jìn)行校核： mm34311 - 三級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 目 錄 一、應(yīng)用 .5 二、技術(shù)參數(shù) .5 2.1 齒輪箱 .5 2.2 材料 .5 2.3 大齒環(huán)和小齒輪 .5 2.3.1 大齒環(huán)齒輪 .5 2.3.2 小齒輪 .5 2.4 小齒輪軸承 .6 2.5 載荷 .6 2.5.1 小齒輪力矩 .6 2.5.2 軸承設(shè)計(jì)的載荷 .6 2.5.3 電動(dòng)機(jī)總量載荷 .6 三、傳動(dòng)系設(shè)計(jì)及校核 .6 3.1 已知條件 .6 3.2 方案設(shè)計(jì) .6 3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .6 3.2.2 齒形及精度 .7 3.2.3 齒輪材料及其性能 1.7 3.2.4 配齒及傳動(dòng)比計(jì)算 .7 3.3 齒輪參數(shù)初步確定 .7 3.3.1 按彎曲強(qiáng)度估算各級(jí)齒輪法向模數(shù) .7 3.3.1.1 估算第一級(jí)法向模數(shù) .7 3.3.1.2 估算第二級(jí)法向模數(shù) .8 3.3.1.3 估算第三級(jí)法向模數(shù) .8 3.3.2 各級(jí)主要幾何尺寸 .9 3.3.2.1 第一級(jí)主要幾何尺寸 .9 3.3.2.2 第二級(jí)主要幾何尺寸 .9 3.3.2.3 第三級(jí)主要幾何尺寸 .9 3.4 各級(jí)齒輪疲勞強(qiáng)度校核 .10 3.4.1 第一級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 .10 3.4.1.1 第一級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .10 3.4.1.2 第一級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .11 3 3.4.1.3 第一級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .12 3.4.1.4 第一級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .12 3.4.2 第二級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 .13 3.4.2.1 第二級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .13 3.4.2.2 第二級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .14 3.4.2.3 第二級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .15 3.4.2.4 第二級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .16 3.4.3 第三級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 .17 3.4.3.1 第三級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .17 3.4.3.2 第三級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .18 3.4.3.3 第三級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .19 3.4.3.4 第三級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .20 3.5 齒輪靜強(qiáng)度校核 .21 3.6 傳動(dòng)裝配條件驗(yàn)算 .21 3.6.1 傳動(dòng)比條件 .21 3.6.2 鄰接條件 .21 3.6.3 同心條件 .22 3.6.4 裝配條件 .22 3.7 嚙合參數(shù) .22 3.8 齒輪幾何尺寸計(jì)算 .22 3.9 傳動(dòng)效率計(jì)算 .23 3.10 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .23 3.11 軸承設(shè)計(jì)及校核 .23 3.11.1 第一級(jí)行星輪軸承校核 .24 3.11.2 第二級(jí)行星輪軸承校核 .24 3.11.3 第三級(jí)行星輪軸承校核 .25 3.11.4 輸出軸軸承載荷校核 .25 3.12 軸的強(qiáng)度校核 .26 3.12.1 太陽(yáng)輪軸強(qiáng)度計(jì)算 .26 3.12.2 行星輪軸強(qiáng)度計(jì)算 .27 3.13 鼓形齒聯(lián)軸器接觸強(qiáng)度計(jì)算 .27 3.13.1 第二級(jí)鼓形齒聯(lián)軸器 .27 3.13.2 第三級(jí)鼓形齒聯(lián)軸器 .28 3.14 花鍵軸擠壓強(qiáng)度校核 .29 四、潤(rùn)滑和密封 .29 五、運(yùn)行和質(zhì)量認(rèn)可測(cè)試 .29 4 5.1 空載試驗(yàn) .29 5.2 極端過(guò)載試驗(yàn) .29 5.3 疲勞測(cè)試 .29 5.4 低溫沖擊試驗(yàn) .30 六、環(huán)境條件 .30 七、防腐 .30 參考文獻(xiàn)： .30 5 一、應(yīng)用 本手冊(cè)是 FD70A/FD77A 風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航減速器的結(jié)構(gòu)說(shuō)明和生產(chǎn)規(guī)范。 變槳減速器的主要作用是驅(qū)動(dòng)變槳控制齒輪箱，用于調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率。當(dāng)控 制系統(tǒng)的測(cè)量實(shí)際功率值與設(shè)定值不匹配時(shí)，每只風(fēng)輪葉片可以繞它的縱向軸旋轉(zhuǎn)。其工 作特點(diǎn)是間歇工作起停較為頻繁，傳遞扭矩較大，傳動(dòng)比較高。 因其工作特點(diǎn)以及安裝位置的限制，本設(shè)計(jì)采用三級(jí)行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。 二、技術(shù)參數(shù) 2.1 齒輪箱 設(shè)計(jì)：帶方便電機(jī)連接法蘭（B5）的低齒隙同軸行星齒輪箱。 偏心率：小齒輪和驅(qū)動(dòng)軸與裝配法蘭中心偏離 1.5mm（不是對(duì)中） 。 減速比：i=155.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度：額定：n 速度 =2420rpm 運(yùn)行：n 運(yùn)行 =01700rpm 最大：n 最大 =4000rpm 效率：0.9 電機(jī)法蘭：A250 2.2 材料 小齒輪：18Cr2Ni4W ，表面滲碳處理 軸承箱體：20CrMnTi 其他箱體：20CrMnTi 2.3 大齒環(huán)和小齒輪 齒輪類型：內(nèi)嚙合部正齒，正常壓力角 20，基準(zhǔn)齒廓符合 DIN 867 轉(zhuǎn)軸中心距：744mm 2.3.1 大齒環(huán)齒輪 模數(shù)：12mm 齒數(shù) z2：-139 齒寬 b：100mm 齒形修正 x2*m：-6mm 按 DIN3990 齒形質(zhì)量：DIN 3967/12 e 27 齒面硬度：HRC50+5/475 HV 10 Rht=1.4 +0.8mm （齒側(cè)和齒根部硬度） 2.3.2 小齒輪 模數(shù)：12mm 齒數(shù)：z 1=15 齒寬 b=100mm 齒形修正 x1*m：6mm 按 DIN3990 齒形質(zhì)量：DIN 3967/7 e 26，Ra 最小=3.2 磨亮 齒面硬度 HRC58+4/600 HV 10 Rht=1.4+0.8mm（齒側(cè)和齒根部硬度） 修形：制造商應(yīng)給出能夠得到最好的傳動(dòng)效果的建議，并且由東方汽輪機(jī)廠決定。 6 2.4 小齒輪軸承 小齒輪軸承應(yīng)采用一個(gè)小的預(yù)加載圓錐滾子軸承。 2.5 載荷 2.5.1 小齒輪力矩 M 最大力矩 10500Nm 變化范圍：M 運(yùn)行 8300Nm 負(fù)荷循環(huán)次數(shù)：n=2.0*10 8 2.5.2 軸承設(shè)計(jì)的載荷 齒輪的平均扭矩： Mgear outlet=4150Nm 軸承額定壽命：L requ=66500h 2.5.3 電動(dòng)機(jī)總量載荷 直流電機(jī)安裝在齒輪箱的 B5 法蘭上。電機(jī)的總量是 85Kg。電機(jī)的重心在離 B5 法蘭 大約 500mm 處。在運(yùn)行期間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)給了整個(gè)齒輪箱變化的重力矩，負(fù)荷周期大約為 次循環(huán)。801.n 由電機(jī)自重的激勵(lì)引起的力矩和風(fēng)機(jī)在惡劣環(huán)境下產(chǎn)生的力矩疊加作用。這個(gè)額定激 勵(lì)力矩能根據(jù)周期為 n=1.8*108 負(fù)荷循環(huán)情況進(jìn)行估計(jì)，然后再加上自重加速度為 a=1g=9.81m/s2 三、傳動(dòng)系設(shè)計(jì)及校核 3.1 已知條件 額定輸入功率：6.5 kW 額定輸入轉(zhuǎn)速：1700 rpm 額定輸出轉(zhuǎn)速：10.94 rpm 總傳動(dòng)比：155.4 效率： 0.9 3.2 方案設(shè)計(jì) 3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本行星齒輪減速箱在結(jié)構(gòu)上采用 3 級(jí) NGW 型行星傳動(dòng)，減速比大、傳動(dòng)效率高、結(jié) 構(gòu)緊湊、承載能力大。 各級(jí)行星輪系都由太陽(yáng)輪、行星輪和內(nèi)齒圈構(gòu)成，其中 1、2、3 級(jí)行星輪個(gè)數(shù)為 3 個(gè)。 各級(jí)之間，上一級(jí)的行星架與下一級(jí)太陽(yáng)輪軸通過(guò)齒輪連軸器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。輸出軸采用 花鍵實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了各級(jí)齒輪連軸器和花鍵連接的強(qiáng)度校核。 綜合考慮設(shè)計(jì)、制造及安裝位置限制等因素，選擇 3 級(jí) NGW 型行星減速器。 第一級(jí)選用行星架浮動(dòng)； 第二級(jí)選用太陽(yáng)輪與行星架同時(shí)浮動(dòng)； 7 第三級(jí)選用太陽(yáng)輪浮動(dòng)。 3.2.2 齒形及精度 因?qū)儆诘退賯鲃?dòng)，采用齒形角 的直齒輪傳動(dòng)，精度定為 6 級(jí)。20n 3.2.3 齒輪材料及其性能 1 太陽(yáng)輪和行星輪采用硬齒面，內(nèi)齒輪用軟齒面，以提高承載能力、減小尺寸。三級(jí)都 采用相同的材料搭配。 太陽(yáng)輪： 20CrMnTi，滲碳淬火回火，表面硬度 HRC5662， Hlim=1500Nmm-2、 Flim=470 Nmm-2 行星輪： 20CrMnTi，表面淬火，滲碳淬火回火，表面硬度 HRC5662， Hlim=1500Nmm-2- 、 Flim=470 Nmm-2。因雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)際 Flim=470*0.8=376 Nmm-2 內(nèi)齒圈： 20CrMnTi，齒面滲碳淬火 HRC5660.， Hlim=1500 Nmm-2、 Flim=470 Nmm-2 3.2.4 配齒及傳動(dòng)比計(jì)算 表 1 分配傳動(dòng)比及各級(jí)配齒 傳動(dòng)級(jí) za 小齒輪 zc 行星齒輪 zb 內(nèi)齒輪 傳動(dòng)比baxi行星數(shù)pn模數(shù) m 第一級(jí) 17 43 103 7.0588 3 2 第二級(jí) 17 31 79 5.6471 3 2.5 第三級(jí) 20 19 58 3.9000 3 4 實(shí)際總傳動(dòng)比為： 46.15 90.3647.5.08321 z總 3.3 齒輪參數(shù)初步確定 3.3.1 按彎曲強(qiáng)度估算各級(jí)齒輪法向模數(shù) 2 (3-1)3lim21FdsAmnzYKT 3.3.1.1 估算第一級(jí)法向模數(shù) (3-1)式中： (直齒輪 )26.12mA0 (載荷平穩(wěn)) 2K (尺寸精度為 6 級(jí)，轉(zhuǎn)速超過(guò) 300r/min)35.cF Nm51.3170.94KWIPT 8 Nm0.145.36cFsIAKCT ， ( )， 48.2aY.Sa23.45.182SaFsY735.041db ，取 mm2.13765.0.4216.3321 FpdsAmnzYKT nm 3.3.1.2 估算第二級(jí)法向模數(shù) (3-1)式中： (直齒輪 )6.2m (載荷平穩(wěn))1K (尺寸精度為 6 級(jí)，轉(zhuǎn)速低于 300r/min)cF Nm25708.531iTI Nm61327cFscFsIAKC ， ( )，8.aY54.1Sa203.45.182SaFsY8.21db ，取 mm26.3715.0.46.32321 FpdsAmnzYKT 5.2nm 3.3.1.3 估算第三級(jí)法向模數(shù) (3-1)式中： (直齒輪 )6.2m (載荷平穩(wěn))1K (尺寸精度為 6 級(jí)，轉(zhuǎn)速低于 300r/min)cF Nm1457.25iTII Nm8314cFsIAKC ， ( )，8.2FaY5.Sa203.45.182SaFsY 9 59.07641db mm，取 mm6.372.48.23321 FpdsAmnzYKT 4nm 3.3.2 各級(jí)主要幾何尺寸 3.3.2.1 第一級(jí)主要幾何尺寸 太陽(yáng)輪分度圓直徑： mm34ad 行星輪分度圓直徑： mm86c 內(nèi)齒圈分度圓直徑： mm20b 齒寬： mm25b 3.3.2.2 第二級(jí)主要幾何尺寸 太陽(yáng)輪分度圓直徑： mm5.42ad 行星輪分度圓直徑： mm7c 內(nèi)齒圈分度圓直徑： mm.19b 齒寬： mm25b 3.3.2.3 第三級(jí)主要幾何尺寸 太陽(yáng)輪分度圓直徑： mm80ad 行星輪分度圓直徑： mm76c 內(nèi)齒圈分度圓直徑： mm24b 齒寬： mm45b 3.4 各級(jí)齒輪疲勞強(qiáng)度校核 3.4.1 第一級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 3.4.1.1 第一級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力 5： ubdFZKZtEHVABH 1 10 式中 101BZ 110.AK m/s， 126.260)417(36)( xaXndv 05.1VK 132.1HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 17617.43172.8cos1.3 az 189.067.4Z 201 N21781.34562020CHAItKcdTF mm5b 22.217432zu N/mm2573.215347819.0815.2.01. ubdFZKZtEHVABHA 3.4.1.2 第一級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力 6： FVASaFntF KYbm 式中 N2182315.3462020CFAItKcdT mm5b mmnm 11 ， 2395.2FaY36.2Fac ， 2441S81S 17617.43172.8cos2.38 az 1974.061.5075.0Y 251 110.AK m/s， 126.260)417(36)( xaXndv 05.1VK 13195.2.1FbF 140.K N/mm27319.051.74.0519.2583 FVASaFntFa KYbm N/mm26419.051.74.06813.258 FVASacFntFcYb 3.4.1.3 第一級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 126.260)417(36)( xaXndv 05.1VK 13.1HbH 140.K 12 155.2HZ 162/8.19mNE 17837.10432.81cos.3 bcz 1849.07.4Z 201 N21781.34562020CHAItKcdTF mm5b 22 .24312zu N/mm2104.25867149.0815.2.01. ubdFZKZtEHVABHA 3.4.1.4 第一級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： 。只計(jì)算內(nèi)齒輪。FVASaFntF KYbm 式中 N2182315.3462020CFAItKcdT mm5b mmnm 2303.2FabY 2465S 17837.10432.81cos12.38 bcz 1965.037.507.5.0Y 13 251Y 110.AK m/s， 126.260)417(36)( xaXndv 05.1VK 130915.1FbF 140.K N/mm2819.051.658.0253.28 FVASabFntFb KYm 3.4.2 第二級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 3.4.2.1 第二級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 124.060)32(5.46)( xaXndv 0.1VK 131768.11HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 1758.1372.81cos.3 az 1897.05.14Z 201 14 N2140315.427020CHAItKcdTF mm5b 22 8.17312zu N/mm217482.5.42031897.015.20176.11 ubdFZKZtEHVABHA 3.4.2.2 第二級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： FVASaFntF KYbm 式中 N2140315.427020CHAItKcdT mm5b mm.nm ， 2392FaY54.2Fac ， 24 54.1S631S 1758.1372.81cos2.8 az 197.05.07.5.0Y 251 110.AK m/s， 124.060)32(5.46)( xaXndv 0.1VK 13178.11FbF 140.K 15 N/mm271.172.05419.25403 FVASaFntFa KYbm N/mm24817.172.063154.203 FVASacFntFcYb 3.4.2.3 第二級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 124.060)32(5.46)( xaXndv 0.1VK 1391.11HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 17817.9312.81cos.3 bcz 1853.087.14Z 201 N2140315.427020CHAItKcdTF mmb 22 .31792zu 16 N/mm24985.21.7403185.0195.209.1. ubdFZKZtEHVABHA 3.4.2.4 第二級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： 。只計(jì)算內(nèi)齒輪。FVASaFntF KYbm 式中 N2140315.427020CHAItKcdT mm5b mm.nm 23032FabY 2465.S 17817.9312.81cos12.38 bcz 196.07.5075.0Y 251 110.AK m/s， 124.060)32(5.46)( xaXndv 0.1VK 1391.1.1FbF 140.K N/mm27910.163.0523.52401 FVASabFntFb KYm 17 3.4.3 第三級(jí)疲勞強(qiáng)度校核 3.4.3.1 第三級(jí)外嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 1213.06)4(806)( xaXndv 0.1VK 13752.11HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 1752.1920.381cos.3 az 1890.52.14Z 201 N211208338045220CHAItKcdTF mm5b 22 .1912zu N/mm21405.4812390.815.2017.11 ubdFZKZtEHVABHA 18 3.4.3.2 第三級(jí)外嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： FVASaFntF KYbm 式中 N211208338045220CHAItKcdT mm45b mmnm ， 2381.2FaY85.2Fac ， 2454S4S 1752.1920.381cos2.381 az 197.052.07.5.0Y 251 110.AK m/s， 1213.06)4(806)( xaXndv 0.1VK 1362.11FbF 140.K N/mm2716.1.73.05418.245103 FVASaFntFa KYbm N/mm27516.173.05418.245103 FVASacFntFcYb 19 3.4.3.3 第三級(jí)內(nèi)嚙合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力： ubdFZKZtEHVABH 1 式中 101BZ 110.AK m/s， 1213.06)4(806)( xaXndv 0.1VK 1385.11HbH 140.K 1552HZ 162/8.19mNE 1776.15892.381cos.3 bcz 186.07.14Z 201 N211208338045220CHAItKcdTF mmb 22 5.31982zu N/mm268905.3147612883.0195.208.1. 1 ubdFZKZtEHVABHA 3.4.3.4 第三級(jí)內(nèi)嚙合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算彎曲應(yīng)力： 。只計(jì)算內(nèi)齒輪。FVASaFntF KYbm 20 式中 N211208338045220CHAItKcdTF mm45b mmnm 2303.2FabY 2465S 1776.15892.381cos12.38 bcz 19675.0.507.5.0Y 251 110.AK m/s， 1213.06)4(806)( xaXndv 0.1VK 1385.11FbF 140.K N/mm2941085.1675.0253.41208 FVASabFntFb KYm 表 2 各級(jí)輪系強(qiáng)度校核表（ N/mm2） 級(jí)數(shù) 計(jì)算接觸強(qiáng)度 H接觸強(qiáng)度安全系 數(shù) HS計(jì)算彎曲強(qiáng)度 F彎曲強(qiáng)度安全系 數(shù) FS 太陽(yáng)輪 577 2.60 73 6.44 行星輪 577 2.60 64 5.88 第 1 級(jí) 內(nèi)齒輪 210 7.14 81 5.80 太陽(yáng)輪 1174 1.28 272 1.73 行星輪 1174 1.28 248 1.52 第 2 級(jí) 內(nèi)齒輪 498 3.01 279 1.68 太陽(yáng)輪 1244 1.21 271 1.73 行星輪 1244 1.21 275 1.37 第 3 級(jí) 內(nèi)齒輪 689 2.18 294 1.60 21 3.5 齒輪靜強(qiáng)度校核 考慮到傳動(dòng)系的瞬時(shí)過(guò)載，按各級(jí) Tmax=1.5T 進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。 對(duì) 20CrMnTi， Mpa25.68375.0s 第一級(jí)太陽(yáng)輪 Mpa4.102maxF 第一級(jí)行星輪 Mpa7.9axF 第二級(jí)太陽(yáng)輪 Mpa.35maxF 第二級(jí)行星輪 Mpa7.10axF 第三級(jí)太陽(yáng)輪 Mpa6.3maxF 第三級(jí)行星輪 Mpa2.9axF 3.6 傳動(dòng)裝配條件驗(yàn)算 3.6.1 傳動(dòng)比條件 各級(jí)齒輪齒數(shù)的選擇均滿足所給定的傳動(dòng)比要求。 3.6.2 鄰接條件 必須保證相鄰兩行星輪互不相碰，并留有大于 0.5 倍模數(shù)的間隙。 26 表 3 各級(jí)傳動(dòng)鄰接條件表 參數(shù) 級(jí)數(shù) acd pacn180si2 鄰接條件 第一級(jí) 90 60 103.9 滿足 第二級(jí) 82.5 60 103.9 滿足 第三級(jí) 84 78 135 滿足 3.6.3 同心條件 為了保證正確的嚙合，各對(duì)嚙合齒輪之間的中心距必須相等。即 ，CBAa 22 27。本傳動(dòng)方案各級(jí)傳動(dòng)均按手冊(cè)推薦選取，滿足同心條件。cABzz2 3.6.4 裝配條件 保證各行星輪均能均布地安裝于兩中心齒輪之間，并且與兩個(gè)中心輪嚙合良好，沒(méi)有錯(cuò) 位現(xiàn)象。本傳動(dòng)方案各級(jí)傳動(dòng)均按手冊(cè)推薦選取，滿足裝配條件。 3.7 嚙合參數(shù) 各級(jí)齒輪副間均采用標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)。 3.8 齒輪幾何尺寸計(jì)算 表 4 第一級(jí)傳動(dòng)齒輪副幾何參數(shù) 序號(hào) 名稱 太陽(yáng)輪 行星輪 內(nèi)齒輪 1 模數(shù) 2 2 2 2 壓力角 20 20 20 3 變位系數(shù) 0 0 0 4 分度圓直徑 mm 34 86 206 5 齒頂高 mm 2 2 2 6 齒根高 mm 2.5 2.5 2.5 7 齒頂圓直徑 mm 38 90 210 8 齒根圓直徑 mm 29 81 201 9 基圓直徑 mm 31.95 80.81 193.58 10 中心距 mm 60 60 11 齒頂圓壓力角 32.77 26.12 22.81 12 重合度 1.617 1.72 表 5 第二級(jí)傳動(dòng)齒輪副幾何參數(shù) 序號(hào) 名稱 太陽(yáng)輪 行星輪 內(nèi)齒輪 1 模數(shù) 2.5 2.5 2.5 2 壓力角 20 20 20 3 分度圓直徑 mm 42.5 77.5 197.5 4 齒頂高 mm 2.5 2.5 2.5 5 齒根高 mm 3.125 3.125 3.125 6 齒頂圓直徑 mm 47.5 82.5 202.5 7 齒根圓直徑 mm 36.25 71.25 191.25 8 基圓直徑 mm 39.94 72.83 185.59 9 中心距 mm 60 60 10 齒頂圓壓力角 32.77 28.02 23.58 11 重合度 1.588 1.94 表 6 第三級(jí)傳動(dòng)齒輪副幾何參數(shù) 序號(hào) 名稱 太陽(yáng)輪 行星輪 內(nèi)齒輪 1 模數(shù) 4 4 4 2 壓力角 20 20 20 23 3 分度圓直徑 mm 80 76 240 4 齒頂高 mm 4 4 4 5 齒根高 mm 5 5 5 6 齒頂圓直徑 mm 88 84 248 7 齒根圓直徑 mm 70 66 230 8 基圓直徑 mm 75.17 71.41 225.53 9 中心距 mm 78 78 10 齒頂圓壓力角 31.33 31.78 24.58 11 重合度 1.552 1.94 3.9 傳動(dòng)效率計(jì)算 28 第一級(jí)傳動(dòng)效率： 9785.016.21XBABAXi 第二級(jí)傳動(dòng)效率： .XBABAXi 第三級(jí)傳動(dòng)效率： 981.0345.121XBABAXi 總嚙合效率： .98.07.985.0 3.10 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本行星齒輪減速箱在結(jié)構(gòu)上采用 3 級(jí) NGW 型行星傳動(dòng)，減速比大、傳動(dòng)效率高、結(jié) 構(gòu)緊湊、承載能力大。 各級(jí)行星輪系都由太陽(yáng)輪、行星輪和內(nèi)齒圈構(gòu)成，其中 1、2、3 級(jí)行星輪個(gè)數(shù)為 3 個(gè)。 各級(jí)之間，上一級(jí)的行星架與下一級(jí)太陽(yáng)輪軸通過(guò)齒輪連軸器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。輸出軸采用 花鍵實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了各級(jí)齒輪連軸器和花鍵連接的強(qiáng)度校核。 3.11 軸承設(shè)計(jì)及校核 表 7 各級(jí)行星輪軸承選擇及額定載荷 29 型號(hào) 基本額定動(dòng)載荷 (KN)rC基本額定靜載荷 (KN)0rC 輸入軸軸承 16010 16.1 13.1 第一級(jí)行星輪軸承 16004 7.9 4.5 第二級(jí)行星輪軸承 16004 7.9 4.5 第三級(jí)行星輪軸承 NA4906 25.5 35.5 輸出軸左側(cè)軸承 NU1022 115 155 輸出軸右側(cè)軸承 33119 298 498 3.11.1 第一級(jí)行星輪軸承校核 行星輪切向力為： 24 N78ttCAtF 單個(gè)軸承所受力為： N， N0a78tACrF 沖擊載荷系數(shù) ，考慮輕微沖擊，取df 2.1df 對(duì)于深溝球軸承 16004，當(dāng)量動(dòng)載荷為： N3094)781(2.)( ardYFXfP 軸承壽命為： 80 045.10.)5.743()1( nizIac 計(jì)算額定動(dòng)載荷為： NPCr 37.91 36836rrC375901 計(jì)算當(dāng)量靜載荷為： N31780rF 滾動(dòng)軸承安全系數(shù) 按正常使用軸承取 32S10S 計(jì)算額定靜載荷為： N7810rrPCrrC007845 第一級(jí)行星輪軸承 16004 通過(guò)校核。 3.11.2 第二級(jí)行星輪軸承校核 行星輪切向力為： N4031ttCAtF 單個(gè)軸承所受力為： N， NatACr 沖擊載荷系數(shù) ，取df1df 對(duì)于深溝球軸承 16004，當(dāng)量動(dòng)載荷為： N4031)1()( ardYFXfP 軸承壽命為： 8 80 0947.5.71)64.5317()( Iacinzn 計(jì)算額定動(dòng)載荷為： N21. 36836 PCrrrC8527901 計(jì)算當(dāng)量靜載荷為： N40310rF 25 滾動(dòng)軸承安全系數(shù) 按正常使用軸承取0S10S 計(jì)算額度靜載荷為： N430rrPCrrC0104315 第二級(jí)行星輪軸承 16004 通過(guò)校核。 3.11.3 第三級(jí)行星輪軸承校核 行星輪切向力為： N12083ttCAtF 單個(gè)軸承所受力為： N， N a12083tACrF 沖擊載荷系數(shù) ，取dfdf 對(duì)于滾針軸承 NA4906，當(dāng)量動(dòng)載荷為： N12083rdfP 軸承壽命為： 80 .647.50.1)9321()( IIacinzn 計(jì)算額定動(dòng)載荷為： N193.81 6836 PCrrrC1769250 計(jì)算當(dāng)量靜載荷為： N20830rF 滾動(dòng)軸承安全系數(shù) 按正常使用軸承取S10S 計(jì)算額定靜載荷為： N0rrPCrrC01208335 第三級(jí)行星輪軸承 NA4906 通過(guò)校核。 3.11.4 輸出軸軸承載荷校核 輸出轉(zhuǎn)矩： N.m5673IVT 輸出小齒輪分度圓上名義切向力： N63018.572小 齒 輪 dTFIVt 輸出小齒輪名義徑向力： N942tan630tanr 26 齒輪合成受力為 N67082946302rtF 根據(jù)輸出軸的合成力矩平衡條件： 輸出軸左端軸承所受徑向力： N，由于左端軸承采用一個(gè)圓柱滾子軸承5r NJ1020 和一個(gè)深溝球軸承 61824，所以每個(gè)軸承所受徑向力： N，3265rF N03265rPF 輸出軸右端軸承所受徑向力： N，由于右端軸承采用兩個(gè)圓錐滾子軸承13249rF 352217X2，所以單個(gè)軸承所受最大徑向力： N， N67r06174rPF 滾動(dòng)軸承安全系數(shù) 按正常使用軸承取0S0S 計(jì)算左端 NJ1020 軸承額定靜載荷為： N325rrC0 012365r rC 輸出軸左側(cè)軸承 NJ1020 通過(guò)校核。 計(jì)算左端 61824 軸承額定靜載荷為： N03265rrSP0 032965r rC 輸出軸左側(cè)軸承 61824 通過(guò)校核。 計(jì)算右端 352217X2 額定靜載荷為： N06174rrS01 056174r rC 輸出軸右側(cè)軸承 352217X2 通過(guò)校核。 3.12 軸的強(qiáng)度校核 3.12.1 太陽(yáng)輪軸強(qiáng)度計(jì)算 按轉(zhuǎn)矩太陽(yáng)輪軸最小軸徑： mm333 62.0159nPdT 由于太陽(yáng)輪軸采用 20CrMnTi，所以 52MPa，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表： 表 8 太陽(yáng)輪軸計(jì)算 27 參數(shù) 級(jí)數(shù) 太陽(yáng)輪軸最小軸徑 mm 實(shí)際太陽(yáng)輪軸徑 mm 第 1 級(jí)太陽(yáng)輪軸 15.2 28 第 2 級(jí)太陽(yáng)輪軸 29.2 35 第 3 級(jí)太陽(yáng)輪軸 50 50 3.12.2 行星輪軸強(qiáng)度計(jì)算 行星軸按心軸彎矩進(jìn)行校核： mm3431