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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第96頁(yè)
1 概述
1.1調(diào)度絞車的簡(jiǎn)介
調(diào)度絞車是通過(guò)兩級(jí)行星輪系及所采用的浮動(dòng)機(jī)構(gòu)完成絞車的減速和傳動(dòng)。通過(guò)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及操縱兩個(gè)剎車閘的不同剎緊狀態(tài)實(shí)現(xiàn)絞車卷筒的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)重物的牽引、下放和停止三種工作狀態(tài)。深度指示器通過(guò)指示器的齒輪與卷筒上內(nèi)齒輪的嚙合帶動(dòng)與指示器相聯(lián)的絲杠的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到顯示深度的目的。絞車內(nèi)部各轉(zhuǎn)動(dòng)部分均采用滾動(dòng)軸承，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。絞車是用卷筒纏繞鋼絲繩或鏈條以提升或牽引重物的輕小型起重設(shè)備（見起重機(jī)械），又稱卷?yè)P(yáng)機(jī)。絞車可以單獨(dú)使用，也可作為起重、筑路和礦井提升等機(jī)械中的組成部件，因操作簡(jiǎn)單、繞繩量大、移置方便而廣泛應(yīng)用。
調(diào)度絞車是礦山生產(chǎn)系統(tǒng)中最常用的機(jī)電設(shè)備。絞車在工作過(guò)程中普遍存在的一個(gè)問題就是鋼絲繩在絞車滾筒上纏繞不均,出現(xiàn)咬繩、壓繩等現(xiàn)象。尤其是使用了一段時(shí)間后的舊鋼絲繩,嚴(yán)重時(shí)鋼絲繩只集中纏繞在滾筒的一側(cè)進(jìn)而跳出滾筒導(dǎo)致重大事故,對(duì)于牽引距離較長(zhǎng)的絞車這個(gè)問題尤其突出。調(diào)度絞車的工作往往是間歇性的,當(dāng)完成一次牽引任務(wù)繩段載荷去掉后,繩頭呈自由狀態(tài),鋼絲繩會(huì)因自身彈力作用使纏繞在滾筒上的鋼絲繩松圈而出現(xiàn)亂繩現(xiàn)象,同樣會(huì)影響絞車的正常工作。針對(duì)小絞車提升運(yùn)輸中出現(xiàn)的上述問題,研制開發(fā)適用于平巷以及巷道起伏…
調(diào)度絞車護(hù)繩裝置，屬于礦山用調(diào)度絞車裝置技術(shù)領(lǐng)域。以往絞車僅在滾筒后部設(shè)置護(hù)繩板，操作人員違章處理容易發(fā)生鋼絲繩纏傷操作人員事故。該實(shí)用新型的技術(shù)方案為：支架上設(shè)置有軸套、上滑套管和下滑套管；上護(hù)繩架的垂直架在上滑套管內(nèi)，其水平架上套有上滑轉(zhuǎn)輪；下護(hù)繩架的垂直架在下滑套管內(nèi)，其水平架上套有下滑轉(zhuǎn)輪；彈簧一端固定在下護(hù)繩架上，其另一端固定在支架上；支架下端固定在鐵板固定座上；上護(hù)罩兩端分別連接軸套和護(hù)繩板。它的優(yōu)點(diǎn)是：該裝置有效的解決了絞車滾筒的部分封閉和纏繩質(zhì)量差引起的安全問題，在一定程度上減少了絞車鋼絲繩跑偏、亂繩等故障的發(fā)生。?
絞車有手動(dòng)和電動(dòng)兩類。手動(dòng)絞車的手柄回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有停止器(棘輪和棘爪)，可使重物保持在需要的位置。裝配或提升重物用的手動(dòng)絞車還應(yīng)設(shè)置安全手柄和制動(dòng)器。手動(dòng)絞車一般用在起重量小、設(shè)施條件較差或無(wú)電源的地方。
電動(dòng)絞車廣泛用于工作繁重和所需牽引力較大的場(chǎng)所。單卷筒電動(dòng)絞車的電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)卷筒，電動(dòng)機(jī)與減速器輸入軸之間裝有制動(dòng)器。為適應(yīng)提升、牽引和回轉(zhuǎn)等作業(yè)的需要，還有雙卷筒和多卷筒裝置的絞車。
例如，安裝在直升機(jī)上的救援設(shè)備，主要功用是將人或物吊起、放下，自有動(dòng)力，可控制，直升機(jī)在保持高度懸停時(shí)，通過(guò)絞車手的控制可收放鋼索將人或物吊起放下。絞車的電器設(shè)備具有防爆性能，可用于煤塵及瓦斯的礦井中。
絞車的運(yùn)輸方式可選用火車或汽車托運(yùn)。可采用包裝箱或敞車托運(yùn)。若敞車托運(yùn)應(yīng)有防雨和固定設(shè)施，以防受潮濕和碰撞磕傷絞車。
????絞車貯存應(yīng)存放在干燥的無(wú)腐蝕性氣體的庫(kù)房?jī)?nèi)，露天存放應(yīng)有防潮、防雨、防銹設(shè)施。以防絞車部件及面漆受損。
1.2用途及適用范圍
礦用調(diào)度絞車性能特點(diǎn)：具有隔爆性能、設(shè)計(jì)合理、操作方便用途和特點(diǎn)。
JD系列調(diào)度絞車，主要用于煤礦井下和其他礦山在傾角度小于30度的巷道中拖運(yùn)礦車及其它輔助搬運(yùn)工作，也可用于回采工作面和掘進(jìn)工作面裝載站上調(diào)度編組礦車。本絞車嚴(yán)禁用于提升和載人。
JD型絞車均用行星齒輪傳動(dòng)，絞車具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、效率高、安裝移動(dòng)方便、起動(dòng)平穩(wěn)、操作靈活、制動(dòng)可靠、噪音低等特點(diǎn)。絞車的電氣設(shè)備具有防爆性能，可用于有煤塵及瓦斯的礦井。
?JD型調(diào)度絞車的電氣設(shè)備有兩種，一種為防爆，另一種為非防爆的，前一種可用于有煤塵及瓦斯的礦井中。
絞車的電機(jī)具有防爆性能，其他配套電器設(shè)備由用戶自備，但必須選用
上個(gè)月在有效期內(nèi)的《礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書》的產(chǎn)品，以適用在有瓦斯（甲烷）及煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用。
使用環(huán)境和工作條件
1）環(huán)境溫度為；環(huán)境相對(duì)濕度不超過(guò)；海拔高度以下。
2）周圍空氣中的甲烷、煤塵、硫化氫和二氧化碳等不得超過(guò)《煤礦安全規(guī)程》中所規(guī)定的安全含量。
1.3本文所做的基本工作
1）設(shè)計(jì)完成總體裝配圖設(shè)計(jì)；
2）設(shè)計(jì)完成主減速器裝配圖設(shè)計(jì)；
3）完成主要傳動(dòng)組件、零件的工作圖設(shè)計(jì)；
4）編寫主要零件的加工工藝；
5）編寫完成整體設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。
2 調(diào)度絞車的總體設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)參數(shù)
最大牽引力：；容繩量：
平均速度：
2.2結(jié)構(gòu)特征與工作原理
絞車由下列主要部分組成。電動(dòng)機(jī)、卷筒、行星齒輪傳動(dòng)裝置、剎車裝置和機(jī)座。
絞車在結(jié)構(gòu)上采用兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)，分別布置在主軸的兩端，主軸貫穿滾筒，左端支承在左支架上，右端支承在右支架上，電動(dòng)機(jī)采用法蘭盤固定在左支架上。
絞車的傳動(dòng)系統(tǒng)見附圖：
圖2.1 JD─0.5型調(diào)度絞車傳動(dòng)系統(tǒng)圖
1─左側(cè)行星輪架 2─主軸 3─右側(cè)行星輪架
JD-0.5型調(diào)度絞車采用兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)，分別安裝在滾筒的兩側(cè)，、、為左側(cè)行星齒輪，、、為右側(cè)行星齒輪。電動(dòng)機(jī)軸上裝有電機(jī)齒輪（太陽(yáng)輪），它帶動(dòng)左側(cè)行星齒架1上的行星齒輪旋轉(zhuǎn)，由于電動(dòng)機(jī)齒輪是固定旋轉(zhuǎn)的，所以，行星齒輪除作自轉(zhuǎn)外，還要圍繞電動(dòng)機(jī)齒輪公轉(zhuǎn)，因此，帶動(dòng)左側(cè)行星輪架1旋轉(zhuǎn)，從而使固定在行星輪架上、通過(guò)滾筒中心的主軸2旋轉(zhuǎn)，裝在主軸上的齒輪（太陽(yáng)輪）也旋轉(zhuǎn)，于是帶動(dòng)右側(cè)行星輪架3上的行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有如下三種情況：
1）如果將左側(cè)制動(dòng)閘剎住，右側(cè)工作閘松開，此時(shí)滾筒被剎住，行星
輪架3與滾筒相連接，也不旋轉(zhuǎn)，行星齒輪不作公轉(zhuǎn)只作自轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)內(nèi)齒輪空轉(zhuǎn)（此為停止?fàn)顟B(tài)）；
2）如果將左側(cè)制動(dòng)閘松開，右側(cè)工作閘剎住，內(nèi)齒輪停止不轉(zhuǎn)，行
星齒輪除作自轉(zhuǎn)外，還要作公轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行星輪架3轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒與行星輪架相連接，也旋轉(zhuǎn)起來(lái)，即可進(jìn)行牽引（此為工作狀態(tài)）；
3）如果兩側(cè)閘都松開，行星輪架3呈浮動(dòng)狀態(tài)，牽引繩可以帶動(dòng)滾筒
反向松繩（此為下放狀態(tài)）。
2.3選擇電動(dòng)機(jī)
2.3.1電動(dòng)機(jī)輸出功率的計(jì)算
已知：
最大拉力：
最低繩速：
則： (2.1)
根據(jù)傳動(dòng)方案圖2.1可得：
總傳動(dòng)效率
式中： 軸承的效率為；
行星輪傳動(dòng)效率為。
2.3.2確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
按公式(2.1)可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的輸出功率：
電動(dòng)機(jī)所需的額定功率與電動(dòng)機(jī)輸出功率之間有以下的關(guān)系：
(2.2)
其中：─用以考慮電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)等外部因素引起的附加動(dòng)載荷而引入的系數(shù)，取
由式(2.2)可計(jì)算出額定功率：
圓整取 。
同時(shí)，絞車井下使用，條件比較惡劣，要求電動(dòng)機(jī)必須具有防爆功能，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，得到電動(dòng)機(jī)的型號(hào)：。
額定功率；
實(shí)際轉(zhuǎn)速；
；
；
；
其外形尺寸：；
電機(jī)中心高度：；
電動(dòng)機(jī)軸直徑長(zhǎng)度：。
3 滾筒及其部件的設(shè)計(jì)
3.1鋼絲繩的選擇
選擇鋼絲繩時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用條件和鋼絲繩的特點(diǎn)來(lái)考慮。我國(guó)提升鋼絲繩多用同向捻繩，至于是左捻還是右捻，我國(guó)的選擇原則是：繩的捻向與繩在卷筒上的纏繞螺旋線方向一致。我國(guó)單繩纏繞式提升機(jī)多為右螺旋纏繞，故應(yīng)選右捻繩，目的是防止鋼絲繩松捻；多繩摩擦提升為了克服繩的旋轉(zhuǎn)性給容器導(dǎo)向裝置造成磨損，一般選左、右捻各一半。
此處，還應(yīng)考慮如下因素：
1）在井筒淋水大，水的酸堿度較高且處于出風(fēng)井中的提升鋼絲繩，因腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩；
2）以磨損為主要損壞原因時(shí)，如斜井提升，采區(qū)上、下山運(yùn)輸?shù)?，?yīng)選用外層鋼絲繩較粗的鋼絲繩，如，或三角股等；
3）以彎曲疲勞為主要損壞原因時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用線接觸式或三角股鋼絲繩，如，等。
4）用于高溫和有明火的地方，如煤礦矸石山等，應(yīng)選用金屬繩芯鋼絲繩。
由于調(diào)度絞車是用以調(diào)度車輛的一種絞車，常用于井下采區(qū)、煤倉(cāng)用裝車站調(diào)度室、牽引礦車，濕度較大，酸堿度很高，為了增加鋼絲繩的搞腐蝕能力，延長(zhǎng)它的使用壽命。因此選擇鍍鋅鋼絲繩。因?yàn)殄冧\以后，對(duì)于防腐蝕及防銹有很好的效果。
鋼絲繩的安全系數(shù)取，則鋼絲繩所能承受的拉力需滿足以下的要求：
其中：
則：
查《礦井運(yùn)輸提升》表2-2（2）
選擇：繩
股
繩纖維芯，鋼絲繩表面鍍絡(luò)。
其主要參數(shù)如下：
鋼絲繩直徑：
鋼絲直徑：
鋼絲總斷面面積：
參考重力：
鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度：
鋼絲破斷拉力總和：
3.2滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1滾筒直徑
式中，─鋼絲繩直徑，
則：
取
3.2.2滾筒寬度
滾筒的寬度直接影響到最終產(chǎn)品的寬度，因此它的寬度必然要有最大值的限制，即不能太寬。滾筒的寬度太窄的話，那么與減速器裝配起來(lái)后，就會(huì)顯得不協(xié)調(diào)。所以滾筒的寬度不能隨便確定，而最好是在畫圖的過(guò)程中把它定下來(lái)，這樣有利于整體的配合。讓人看起來(lái)協(xié)調(diào)、美觀、大方。根據(jù)總裝圖，我們定下來(lái)的滾筒寬度為。
3.2.3滾筒的外徑
滾筒的容繩量，我們?cè)O(shè)定為，據(jù)以上設(shè)計(jì)可知，每一層纏繞的圈數(shù)：
每一圈所纏繞的長(zhǎng)度：
∴ 鋼絲繩的纏繞層數(shù)為
則:滾筒的外徑：
式中，─為鋼絲繩直徑，
∴
取外徑，可算出最大速度。
轉(zhuǎn)速
由于，即
可得，同已知的最高速度一樣，所以符合條件。
4 行星齒輪傳動(dòng)概論
齒輪傳動(dòng)在各種機(jī)器和機(jī)械設(shè)備中已獲得了較廣泛的應(yīng)用。例如，起重機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、紡織機(jī)械、機(jī)床、汽車、飛機(jī)、火炮、船舶和儀器、儀表中均采用了齒輪傳動(dòng)。在上述各種機(jī)器設(shè)備和機(jī)械傳動(dòng)裝置中，為了減速、增速和變速等特殊用途，經(jīng)常采用一系列互相嚙合的齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，在《機(jī)械原理》中，便將上述的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)稱之為輪系。
4.1行星齒輪傳動(dòng)的定義
輪系可由各種類型的齒輪副組成。由錐齒輪、螺旋齒輪和蝸桿蝸輪組成的輪系，稱之為空間輪系；而由圓柱齒輪組成的輪系，稱為平面輪系。下面我們主要討論的是平面輪系的設(shè)計(jì)問題。
根據(jù)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其筆順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軸線位置都是固定不變的，則稱為普通齒輪傳動(dòng)（或稱為定軸輪系）。在普通齒輪傳動(dòng)中，如果各齒輪副的軸線均互相平行，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。
行星齒輪傳動(dòng)按其自由度的數(shù)目可分為以下幾種。
（1）簡(jiǎn)單行星齒輪傳動(dòng) 具有一個(gè)自由度（W=1）的行星齒輪傳動(dòng)。對(duì)于簡(jiǎn)單行星齒輪傳動(dòng)，只需要知道其中一個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)后，其余各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)便可確定。
（2）差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng) 具有兩個(gè)自由度（W=2）的行星齒輪傳動(dòng)，即它是具有三個(gè)可動(dòng)外接構(gòu)件（a、b和x）的行星輪系。對(duì)于差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)，必須給定兩個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)后，其余構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)才能確定。。
在行星齒輪傳動(dòng)中作行星運(yùn)動(dòng)的齒輪，稱為行星齒輪（簡(jiǎn)稱為行星輪）。換而言之，在齒輪系中，凡具有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的齒輪，則稱為行星輪。僅有一個(gè)齒圈的行星，稱為單齒圈行星輪；帶有兩個(gè)齒圈的行星輪稱為雙齒圈行星輪。
在行星齒輪傳動(dòng)中，支承行星輪并使它得到公轉(zhuǎn)的構(gòu)件，稱為轉(zhuǎn)臂（又稱為行星架），用符號(hào)x表示。轉(zhuǎn)臂x繞之旋轉(zhuǎn)的幾何軸線，稱為主軸線。在行星齒輪傳動(dòng)中，與行星齒輪相嚙合的，且其軸線又與主軸線重合的齒輪，稱為中心輪；外齒中心輪用符號(hào)a或b表示，內(nèi)齒中心輪用符號(hào)b或e表示。最小的外齒中心輪a又可稱為太陽(yáng)輪。而將固定不動(dòng)的（與機(jī)架連接的）中心輪，稱為支持輪。
在行星齒輪傳動(dòng)中，凡是其旋轉(zhuǎn)軸線與主軸線相重合，并承受外力矩的構(gòu)件，稱為其本構(gòu)件。換言之，所謂基本構(gòu)件就是在空間具有固定旋轉(zhuǎn)軸線的受力構(gòu)件；其中也可能是固定構(gòu)件。而差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)就是具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)基本構(gòu)件的行星齒輪傳動(dòng)。在其三個(gè)基本構(gòu)件中，若將內(nèi)齒輪固定不動(dòng)，則可得到應(yīng)用廣泛的，輸入件為中心輪或轉(zhuǎn)臂，輸出件為轉(zhuǎn)臂或中心輪的行星齒輪傳動(dòng)。仿上，當(dāng)中心輪a固定不動(dòng)時(shí)，則可得到輸入件為內(nèi)齒輪b或轉(zhuǎn)臂x，輸出件為轉(zhuǎn)臂x或內(nèi)齒輪b的行星齒輪傳動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)臂x固定不動(dòng)時(shí)，則可得到所有齒輪細(xì)線均固定不動(dòng)的普通齒輪傳動(dòng)，即定軸齒輪傳動(dòng)。由于該定軸齒輪傳動(dòng)騍原來(lái)行星齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，故又稱之為準(zhǔn)行星齒輪傳動(dòng)。
4.2行星齒輪傳動(dòng)符號(hào)
在行星齒輪傳動(dòng)中較常用的符號(hào)如下。
——轉(zhuǎn)速，以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)衡量的角速度，。
——角速度，以每秒弧度來(lái)衡量的角速度，。
——齒輪a的轉(zhuǎn)速，。
——內(nèi)齒輪b的轉(zhuǎn)速，。
——轉(zhuǎn)臂x的轉(zhuǎn)速，。
——行星輪c的轉(zhuǎn)速，。
——內(nèi)齒輪b與中心輪a的齒數(shù)比。
——內(nèi)齒輪b固定，即,中心輪a輸入，轉(zhuǎn)臂x輸出時(shí)的行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比。
4.3行星齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)
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)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設(shè)置在同一主軸上。所以，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來(lái)代替普通齒輪傳動(dòng),而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器、增速器和和變速裝置.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)裝置以及需要差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(lái)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 由于行星齒輪傳動(dòng)具有功率分流和各中心輪的周圍均勻地分布著數(shù)個(gè)行星輪來(lái)共同分擔(dān)載荷，從而使得每個(gè)齒輪所承受的負(fù)荷較小，并允許這些齒輪采用較小的模數(shù)。此外，在結(jié)構(gòu)上充分利用了內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)齒圈本身的可容體積，從而有利于縮小其外廓尺寸，使其體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)非常緊湊，且承載能力大。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（即在承受相同的載荷條件下）。
2）傳動(dòng)效率高 由于行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，即它具有數(shù)個(gè)勻稱分布的行星輪，使得作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力能互相平衡，從而有利于達(dá)到提高傳動(dòng)效率的作用。在傳動(dòng)類型選擇恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，其效率值可達(dá)。
3）傳動(dòng)比較大，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 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)比可達(dá)到幾千。應(yīng)該指出，行星齒輪傳動(dòng)在其傳動(dòng)比很大時(shí)，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)。而且，它還可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解以及實(shí)現(xiàn)各種變速的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。
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)結(jié)構(gòu)相同的行星輪，均勻地分布中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互了解。同時(shí)，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動(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（類型選項(xiàng)用得當(dāng)）等優(yōu)點(diǎn)。因此，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、輕工機(jī)械、石油化工機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、汽車、坦克、火炮、飛機(jī)、輪船、儀器、和儀表各方面。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。
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)到，輸出轉(zhuǎn)矩已達(dá)到。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)化、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化的行星減速器、差速器和行星變速器等多品種的產(chǎn)品。
（2）硬齒面、高精度 行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪廣泛采用滲碳和氮化等化學(xué)熱處理。齒輪制造精度一般均在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，如在高速汽輪中已獲得日益廣泛的應(yīng)用，其傳動(dòng)功率也越來(lái)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。行星齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝較困難人們對(duì)行星傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)一步深入地了解和掌握以及對(duì)國(guó)外行星傳動(dòng)技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收，從而使其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善，同時(shí)生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。因此，對(duì)于它的制造安裝問題，目前已不再視為一件什么困難的事情。實(shí)踐表明，在具有中等技術(shù)水平的工廠里弄也是完全可以制造出較好的行星齒輪傳動(dòng)減速器。
應(yīng)該指出，對(duì)于行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)者，不僅應(yīng)該了解其優(yōu)點(diǎn)，而且應(yīng)該在自己的設(shè)計(jì)工作中，充分地發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，且把其缺點(diǎn)降低到最低的限度。從而設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的行星齒輪傳動(dòng)裝置。
5 減速器設(shè)計(jì)
5.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配
5.1.1總傳動(dòng)比
(5.1)
式中，為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
為滾筒轉(zhuǎn)速
據(jù)滾筒及其部件設(shè)計(jì)，滾筒直徑
則
所以，總傳動(dòng)比
在傳遞動(dòng)力時(shí),行星輪數(shù)目越多越容易發(fā)揮行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),但是行星數(shù)目的增加會(huì)使其載荷均衡困難,而且由于鄰接條件限制又會(huì)減小傳動(dòng)比的范圍.因而在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí),通常采用 3個(gè)或4個(gè),特別是3個(gè)行星輪。取行星輪的數(shù)目為3。
因?yàn)樾行禽啍?shù)目，傳動(dòng)范圍只有，故選用兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5.1.2傳動(dòng)比分配
多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分配原則是各級(jí)傳動(dòng)之間等強(qiáng)度，并希望獲得最小的外廓尺寸，在兩級(jí)NGW型行星齒輪傳動(dòng)中，用角標(biāo)表示高速級(jí)參數(shù)，表示低速級(jí)參數(shù)。設(shè)高速級(jí)和低速級(jí)外嚙合齒輪材料，齒面硬度相同，則；取行星輪數(shù)目；對(duì)于兩級(jí)NGW型行星齒輪傳動(dòng)，可使低速級(jí)內(nèi)齒輪分度圓直徑與高速級(jí)內(nèi)齒輪分度圓直徑之比接近于，之比值用表示，通常令，并取；取載荷不均勻系數(shù)；取齒寬系數(shù)。
兩級(jí)NGW型行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分配可利用圖17.2-4《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，圖中和分別為高速級(jí)及總的傳動(dòng)比，可按下式計(jì)算
式中 ——行星輪數(shù)目；
——齒寬系數(shù)；
——載荷不均勻系數(shù)見表17.2-16；查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
——接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)；
——?jiǎng)虞d系數(shù)；
——接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)；
——工作硬化系數(shù)；
——計(jì)算齒輪的接觸疲勞極限，取值查第16篇第2章。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
、、的比值，可用類比法進(jìn)行試湊，或取三項(xiàng)比值的乘積等于。
取
如全部齒輪硬度，可取。
∴
由公式(5.1)可計(jì)算出E值：
再使用圖17.2-4《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》,即可查出NGW型兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分配，圖中和分別為高速級(jí)及總的傳動(dòng)比，如果最后標(biāo)得的值大于，則取。
由圖17.2-4，查得
那么低速級(jí)傳動(dòng)比。
5.2高速級(jí)計(jì)算
5.2.1配齒計(jì)算
確定齒數(shù)應(yīng)滿足的條件：
行星齒輪傳動(dòng)各齒輪齒數(shù)的選擇，除去應(yīng)滿足漸開線圓柱齒輪齒數(shù)的選擇，還須滿足其傳動(dòng)比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件。
通常電動(dòng)滾筒中取行星輪數(shù)目，過(guò)多會(huì)使其載荷均衡困難，過(guò)少又發(fā)揮不了行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，由于距可能達(dá)到的傳動(dòng)比極限值較遠(yuǎn)，所以可不檢驗(yàn)鄰接條件。
各輪齒數(shù)按公式
進(jìn)行配齒計(jì)算，計(jì)算中根據(jù)并適當(dāng)調(diào)整，使等于整數(shù)，再求出，應(yīng)盡可能取質(zhì)數(shù)，并使整數(shù)。
則
這些符合取質(zhì)數(shù)，/整數(shù)，/整數(shù)，且及 無(wú)公約數(shù)，整數(shù)的NGW型配齒要求。
5.2.2變位方式及變位系數(shù)的選擇
在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中，合理采用變位齒輪可以獲得如下效果：獲得準(zhǔn)確的傳動(dòng)化、改善嚙合質(zhì)量和提高承載能力，在保證所需傳動(dòng)比前提下得到合理的中心距、在保證裝配及同心等條件下使齒數(shù)的選擇具有較大的靈活性。
變位齒輪有高變位和角變位，兩者在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中都有應(yīng)用。高變位主要用于消除根切和使相嚙合齒輪的滑動(dòng)比及彎曲強(qiáng)度大致相等。角變位主要用于更靈活地選擇齒數(shù)，拼湊中心距，改善嚙合特性及提高承載能力。由于高變位的應(yīng)用在某些情況下受到限制，因此角變位在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中更為廣泛的應(yīng)用。
常用行星齒輪傳動(dòng)的變位方法及變位系數(shù)可按表13-5-13及13-5-4、圖
13-5-5和圖13-5-6確定。參考《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》
此行星齒輪傳動(dòng)采用的變位方式為高變位；
表13-5-13《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》詳細(xì)說(shuō)明了高變位的系數(shù)的選擇的情況:
（1） 太陽(yáng)輪負(fù)變位，行星輪和內(nèi)齒輪正變位。即：
和按圖13-5-4及圖13-5-5確定。選《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》
（2） 太陽(yáng)輪正變位，行星輪和內(nèi)齒輪負(fù)變位。即：
和按圖13-5-4及圖13-5-5確定。選《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》
由于，故
查得，
5.2.3按接觸強(qiáng)度初算A-C傳動(dòng)的中心距和模數(shù)
輸入轉(zhuǎn)距
因傳動(dòng)中有一個(gè)或兩個(gè)基本構(gòu)件浮動(dòng)動(dòng)作為均載機(jī)構(gòu)，且齒輪精度低
于6級(jí)，所以取載荷不均勻系數(shù)
。
在一對(duì)A-C傳動(dòng)中，小齒輪（太陽(yáng)輪）傳遞的扭矩
全面硬齒面的外嚙合，在對(duì)稱，中等沖擊載荷時(shí)：精度采用8-7-7 GB/T100951-2001。使用的綜合系數(shù)
考慮電動(dòng)滾筒加工和使用的實(shí)際條件，取。齒數(shù)比
太陽(yáng)輪和行星輪的材料用40Cr鋼表面的影響系數(shù)。調(diào)質(zhì)處理后HBS240285，取。
齒寬系數(shù)（GB10098—88）線偏斜可以忽略因齒面硬度HB>350，則取。
按接觸強(qiáng)度初算中心距公式：
(5.2)
由公式(5.2)可計(jì)算出中心距（內(nèi)嚙合用“－”號(hào)）:
求模數(shù)
1）計(jì)算A-C傳動(dòng)的實(shí)際中心距和嚙合角取模數(shù)（漸開線齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（GB1357-87）），則實(shí)際中心距
因?yàn)橹饼X輪高變位，則
所以嚙合角
2）計(jì)算C-B傳動(dòng)的中心距和嚙合角
實(shí)際中心距：
因?yàn)橹行木嘧儎?dòng)系數(shù)，所以嚙合角
。
5.2.4幾何尺寸計(jì)算
按高變位齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算A、C、B三輪的集合尺寸。
1）分度圓直徑
2）齒頂高
式中 ；
。
3）齒根高
4）齒高
5）齒頂圓直徑
6）齒根圓直徑
7）齒寬：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1-79,即：齒寬系數(shù)的推薦范圍表。
查表得：，取
太陽(yáng)輪齒寬： ；
行星輪齒寬：
取 ；
內(nèi)齒輪齒寬：。
5.2.5驗(yàn)算A-C傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
1）動(dòng)載系數(shù)和速度系數(shù)
動(dòng)載系數(shù)和速度系數(shù)按齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度，查圖13-1-18(或按表13-1-90和表13-1-84計(jì)算)和圖13-1-28(或按表13-1-107計(jì)算)求出。查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
和所用的圓周速度用相對(duì)于行星架的圓周速度：
動(dòng)載系數(shù)
是用來(lái)考慮齒輪副在嚙合過(guò)程中，因基節(jié)誤差、齒形誤差而引起的內(nèi)
部附加動(dòng)載荷對(duì)輪齒受載的影響。
對(duì)于圓柱齒輪傳動(dòng)，可取
也可用公式算出：
速度系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得
2）齒向載荷分布系數(shù)、
對(duì)于不重要的行星齒輪行動(dòng)，齒輪強(qiáng)度計(jì)算中的齒向載荷分布系數(shù)、可用《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的傳動(dòng)齒輪第一章來(lái)確定；對(duì)于重要的行星齒輪傳動(dòng)，應(yīng)考慮行星傳動(dòng)的特點(diǎn)，用下述方法確定。
彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：
式中 和——齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度及大齒輪齒面硬度 對(duì)及的影響系數(shù)（圖13-5-12）;查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
——齒寬和行星輪數(shù)目對(duì)和的影響系數(shù)。對(duì)于圓柱直齒或人字齒輪行星傳動(dòng)，如果行星架剛性好，行星輪對(duì)稱布置或者行星輪采用調(diào)位軸承，因而使太陽(yáng)輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計(jì)時(shí)，值由圖13-5-13查取。查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
如果NGW型和NW型行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于或等于時(shí)，可取。
由圖13-5-13查得：
由圖13-5-12查得：，
彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：
可見算出來(lái)的數(shù)值有點(diǎn)偏高。
另外在NGW型和NW型行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于或等于1時(shí)，可取。
3）求齒間載荷分配系數(shù)及
先求端面重合度：
式中
則
因?yàn)槭侵饼X齒輪，總重合度
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：
式中
∴
彈性系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)：
因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù)，則 。
最小安全系數(shù)：取=1
潤(rùn)滑劑系數(shù)，考慮用N46機(jī)械油作為潤(rùn)滑冷卻劑，取=0.93。
粗糙度系數(shù)：取。
齒面工作硬化系數(shù)：取=1。
接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：=1
4）A-C傳動(dòng)接觸強(qiáng)度驗(yàn)算
計(jì)算接觸應(yīng)力：
許用接觸應(yīng)力：
其強(qiáng)度條件：
則
計(jì)算結(jié)果，A-C接觸強(qiáng)度通過(guò)。用40Cr鋼（40MnB鋼）調(diào)質(zhì)后表面淬火，安全可靠。
5）A-C傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算
齒根應(yīng)力為：
(5.3)
式中，——齒形系數(shù)，考慮當(dāng)載荷作用于齒項(xiàng)時(shí)齒形對(duì)彎曲應(yīng)力的影響，與齒數(shù)、變位系數(shù)有關(guān)，與模數(shù)無(wú)關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)可查表6-5《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本。
——應(yīng)力修正系數(shù)，考慮齒根過(guò)渡曲線處的應(yīng)力集中及其他應(yīng)力對(duì)齒根應(yīng)力的影響，與齒數(shù)、變位系數(shù)有關(guān)，與模數(shù)無(wú)關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)可查表6-5《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本。
——重合度系數(shù)，是將載荷作用于齒頂時(shí)的齒根彎曲應(yīng)力折算為載
荷作用在單齒對(duì)嚙合區(qū)上界點(diǎn)時(shí)齒根彎曲應(yīng)力的系數(shù)，
相嚙合的大、小齒輪，由于其齒數(shù)不同，兩輪的和不相等，故它們的彎曲應(yīng)力一般是不相等的，而且，當(dāng)大、小齒輪的材料及熱處理不同時(shí)，其許用應(yīng)力也不相等，所以進(jìn)行輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度校核時(shí)，大、小齒輪應(yīng)分別計(jì)算。
由表6-5查得：小輪：
大輪：
小輪：
大輪：
重合度系數(shù)
式中，——螺旋角系數(shù)；
因?yàn)槭侵饼X輪，所以取=1
由公式(5.3)計(jì)算：
考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力
由強(qiáng)度條件
即
則 (5.4)
式中，——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)，由于斷齒破壞比點(diǎn)蝕破壞具有更嚴(yán)重的后果，所以通常設(shè)計(jì)時(shí)，彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)應(yīng)大于接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)，，取
由公式(5.4)計(jì)算出齒根最大應(yīng)力：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本查?。?0Cr調(diào)質(zhì)、表面淬火。A-C傳動(dòng)改用材質(zhì)后，彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算也通過(guò)。（參考圖6-3查?。?
5.2.6驗(yàn)算C-B傳動(dòng)大接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
1）根據(jù)A-C傳動(dòng)的來(lái)確定C-B傳動(dòng)的接觸應(yīng)力，因?yàn)镃-B傳動(dòng)為內(nèi)嚙合，，所以
2）核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞極限
由，，即：
式中，——接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)，通常
取
則
45號(hào)鋼調(diào)，則內(nèi)齒輪用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)鋼，調(diào)質(zhì)硬度，接觸強(qiáng)度符合要求。
3）彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算
只對(duì)內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和A-C傳動(dòng)的外嚙合一樣，即
由強(qiáng)度條件
得
45號(hào)鋼調(diào)，所以C-B傳動(dòng)中的內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。
5.3低速級(jí)計(jì)算
5.3.1配齒計(jì)算
由高速級(jí)計(jì)算得，由于距可能達(dá)到的傳動(dòng)比極
限值較遠(yuǎn)，所以可不檢驗(yàn)鄰接條件。
各輪齒數(shù)按公式
進(jìn)行配齒計(jì)算，計(jì)算中根據(jù)并適當(dāng)調(diào)整，使等于整數(shù)，再求出，
應(yīng)盡可能取質(zhì)數(shù)，并使整數(shù)。
則
這些條件符合取質(zhì)數(shù)，/整數(shù)，/整數(shù)，且 及無(wú)公約數(shù)，整數(shù)的NGW型配齒要求，而且不是質(zhì)數(shù)，以便于加工。速比誤差。
5.3.2變位方式及變位系數(shù)的選擇
在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中，合理采用變位齒輪可以獲得如下效果：獲得準(zhǔn)確的傳動(dòng)化、改善嚙合質(zhì)量和提高承載能力，在保證所需傳動(dòng)比前提下得到合理的中心距、在保證裝配及同心等條件下使齒數(shù)的選擇具有較大的靈活性。變位齒輪有高變位和角變位，兩者在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中都有應(yīng)用。高變位主要用于消除根切和使相嚙合齒輪的滑動(dòng)比及彎曲強(qiáng)度大致相等。角變位主要用于更靈活地選擇齒數(shù)，拼湊中心距，改善嚙合特性及提高承載能力。由于高變位的應(yīng)用在某些情況下受到限制，因此角變位在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中更為廣泛的應(yīng)用。
常用行星齒輪傳動(dòng)的變位方法及變位系數(shù)可按表13-5-13及13-5-4、圖13-5-5和圖13-5-6確定。參考《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》
此行星齒輪傳動(dòng)采用的變位方式為高變位；
表13-5-13《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》詳細(xì)說(shuō)明了高變位的系數(shù)的選擇的情
況:
1） 太陽(yáng)輪負(fù)變位，行星輪和內(nèi)齒輪正變位。即：
和按圖13-5-4及圖13-5-5確定。選《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》
2） 太陽(yáng)輪正變位，行星輪和內(nèi)齒輪負(fù)變位。即：
和按圖13-5-4及圖13-5-5確定。選《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》
由于，故
查得，
5.3.3按接觸強(qiáng)度初算A-C傳動(dòng)的中心距和模數(shù)
低速級(jí)輸入扭距：
因傳動(dòng)中有一個(gè)或兩個(gè)基本構(gòu)件浮動(dòng)動(dòng)作為均載機(jī)構(gòu)，且齒輪精度低于
6級(jí)，所以取載荷不均勻系數(shù)
。
在一對(duì)A-C傳動(dòng)中，小齒輪（太陽(yáng)輪）傳遞的扭矩
全面硬齒面的外嚙合，在對(duì)稱，中等沖擊載荷時(shí)：精度采用8-7-7 GB/T100951-2001。使用的綜合系數(shù)。
考慮電動(dòng)滾筒加工和使用的實(shí)際條件，取。齒數(shù)比
太陽(yáng)輪和行星輪的材料和高速級(jí)一樣，改用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HRS240285，取。
齒寬系數(shù)（GB10098—88）線偏斜可以忽略因齒面硬度HB>350，
則取 。
按接觸強(qiáng)度初算中心距公式：
計(jì)算中心距（內(nèi)嚙合用“－”號(hào)）:
求模數(shù)
1）計(jì)算A-C傳動(dòng)的實(shí)際中心距和嚙合角取模數(shù)（漸開線齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（GB1357-87）），則實(shí)際中心距
因?yàn)橹饼X輪高變位，則
所以嚙合角
2）計(jì)算C-B傳動(dòng)的中心距和嚙合角
實(shí)際中心距：
因?yàn)橹行木嘧儎?dòng)系數(shù)，所以嚙合角。
5.3.4幾何尺寸計(jì)算
按高變位齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算A、C、B三輪的集合尺寸。
1）分度圓直徑
2）齒頂高
式中，
。
3）齒根高
4）齒高
5）齒頂圓直徑
6）齒根圓直徑
7）齒寬：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1-79,即：齒寬系數(shù)的推薦范圍表。
查表得：，取
太陽(yáng)輪齒寬：
取 ；
行星輪齒寬：
取 ；
內(nèi)齒輪齒寬：。
5.3.5驗(yàn)算A-C傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
1）動(dòng)載系數(shù)和速度系數(shù)
動(dòng)載系數(shù)和速度系數(shù)按齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度
，查圖13-1-18(或按表13-1-90和表13-1-84計(jì)算和圖13-1-28(或按表13-1-107計(jì)算)求出。查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
和所用的圓周速度用相對(duì)于行星架的圓周速度：
動(dòng)載系數(shù)
是用來(lái)考慮齒輪副在嚙合過(guò)程中，因基節(jié)誤差、齒形誤差而引起的內(nèi)
部附加動(dòng)載荷對(duì)輪齒受載的影響。
對(duì)于圓柱齒輪傳動(dòng)，可取
也可用公式算出：
取 ；
速度系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得
2）齒向載荷分布系數(shù)、
對(duì)于不重要的行星齒輪行動(dòng)，齒輪強(qiáng)度計(jì)算中的齒向載荷分布系數(shù)、可用《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的傳動(dòng)齒輪第一章來(lái)確定；對(duì)于重要的行星齒輪傳動(dòng)，應(yīng)考慮行星傳動(dòng)的特點(diǎn)，用下述方法確定。
彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：
式中，和——齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度及大齒輪齒面硬度 對(duì)及的影響系數(shù)（圖13-5-12）;查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
——齒寬和行星輪數(shù)目對(duì)和的影響系數(shù)。對(duì)于圓柱直齒或人字齒輪行星傳動(dòng)，如果行星架剛性好，行星輪對(duì)稱布置或者行星輪采用調(diào)位軸承，因而使太陽(yáng)輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計(jì)時(shí)，值由圖13-5-13查取。查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
如果NGW型和NW型行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于或等于時(shí)，可取。
由圖13-5-13查得：
由圖13-5-12查得：，
彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：
可見算出來(lái)的數(shù)值有點(diǎn)偏高。
另外在NGW型和NW型行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于或等于1時(shí)，可取。
3）求齒間載荷分配系數(shù)及
先求端面重合度：
式中
則
因?yàn)槭侵饼X齒輪，總重合度
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：
式中，
∴
彈性系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)：
因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù)，則 。
最小安全系數(shù)：取=1
潤(rùn)滑劑系，考慮用N46機(jī)械油作為潤(rùn)滑冷卻劑，取=0.93。
粗糙度系數(shù)：取。
齒面工作硬化系數(shù)：取=1。
接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：=1
4）A-C傳動(dòng)接觸強(qiáng)度驗(yàn)算
計(jì)算接觸應(yīng)力：
許用接觸應(yīng)力：
其強(qiáng)度條件：
則
計(jì)算結(jié)果，A-C接觸強(qiáng)度通過(guò)。用40Cr鋼（40MnB鋼）調(diào)質(zhì)后表面淬火，安全可靠。
5）A-C傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算
齒根應(yīng)力為：
式中，——齒形系數(shù)，考慮當(dāng)載荷作用于齒項(xiàng)時(shí)齒形對(duì)彎曲應(yīng)力的影響，
與齒數(shù)、變位系數(shù)有關(guān)，與模數(shù)無(wú)關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)可查表6-5《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本。
——應(yīng)力修正系數(shù)，考慮齒根過(guò)渡曲線處的應(yīng)力集中及其他應(yīng)力
對(duì)齒根應(yīng)力的影響，與齒數(shù)、變位系數(shù)有關(guān)，與模數(shù)無(wú)關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)可查表6-5《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本。
——重合度系數(shù)，是將載荷作用于齒頂時(shí)的齒根彎曲應(yīng)力折算為
載荷作用在單齒對(duì)嚙合區(qū)上界點(diǎn)時(shí)齒根彎曲應(yīng)力的系數(shù)，
相嚙合的大、小齒輪，由于其齒數(shù)不同，兩輪的和不相等，故它們的彎曲應(yīng)力一般是不相等的，而且，當(dāng)大、小齒輪的材料及熱處理不同時(shí)，其許用應(yīng)力也不相等，所以進(jìn)行輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度校核時(shí)，大、小齒輪應(yīng)分別計(jì)算。
表6-5查得：小輪：
大輪：
小輪：
大輪：
重合度系數(shù)
式中，——螺旋角系數(shù)；因?yàn)槭侵饼X輪，所以取=1
考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力：
由強(qiáng)度條件 ，即
則 (5.4)
式中，——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)，由于斷齒破壞比點(diǎn)蝕破壞具有更嚴(yán)重的后果，所以通常設(shè)計(jì)時(shí)，彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)應(yīng)大于接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)，，取
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本查?。?0Cr調(diào)質(zhì)、表面淬火。A-C傳動(dòng)改用材質(zhì)后，彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算也通過(guò)。（參考圖6-3查?。?
5.3.6驗(yàn)算C-B傳動(dòng)大接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
1）根據(jù)A-C傳動(dòng)的來(lái)確定C-B傳動(dòng)的接觸應(yīng)力，因?yàn)镃-B傳動(dòng)為內(nèi)嚙合，，所以
2）核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞極限
由，，即
式中，——接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)，通常
取
則
45號(hào)鋼調(diào)，則內(nèi)齒輪用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)鋼，調(diào)質(zhì)硬度，接觸強(qiáng)度符合要求。
3）彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算
只對(duì)內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和A-C傳動(dòng)的外嚙合一樣，即
由強(qiáng)度條件 ，得
45號(hào)鋼調(diào)，所以C-B傳動(dòng)中的內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。
5.4傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算
5.4.1各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算
高速級(jí)行星架軸轉(zhuǎn)速：
主軸轉(zhuǎn)速：
由于主軸和行星架是是通過(guò)鍵連接在一起的，故
低速級(jí)行星架軸轉(zhuǎn)速：
式中，——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，；
——高速級(jí)傳動(dòng)比；
——低速級(jí)傳動(dòng)比。
5.4.2各軸功率計(jì)算
高速級(jí)行星架軸功率：
主軸功率：
低速級(jí)行星架軸功率：
式中，軸承的效率為；
兩級(jí)行星輪系傳動(dòng)效率為。
注:兩級(jí)行星輪的傳動(dòng)比相等，并且它們之積為。
5.4.3各軸扭矩計(jì)算
高速級(jí)行星架軸扭矩：
主軸扭矩：
低速級(jí)行星架軸扭矩：
5.4.4各軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩列表（見表5.1）
表5.1 各軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩列表
軸 號(hào)
轉(zhuǎn) 速
輸出功率
輸出扭矩
傳動(dòng)比
效 率
電機(jī)軸
1440
3.5
23.2
高速級(jí)行星架軸
282.353
3.328
112.561
5.1
0.98
主軸
282.353
3.328
112.561
5.1
0.98
低速級(jí)行星架軸
63.7
3.13
469.254
4.4333
0.98
卷筒軸
63.7
3.13
469.254
1
0.98
6 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
6.1計(jì)算作用在齒輪上的力
軸的轉(zhuǎn)矩
輸出軸上太陽(yáng)輪分度圓直徑
圓周力
徑向力
軸向力
各力方向如圖6.2和圖6.3所示。
6.2、初步估算軸的直徑
選取45號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理
由式計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響
根據(jù)軸的材料查得
則
取
6.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.3.1確定軸的結(jié)構(gòu)方案
左軸承從軸的左端裝入，靠軸肩定位。齒輪和右軸承從軸的右端裝入，軸承左側(cè)靠軸肩定位，太陽(yáng)輪兩邊靠左右軸承定位。最右側(cè)兩軸承靠套和彈性擋圈以定位，最右端軸承靠圓螺母以定位。軸的結(jié)構(gòu)如圖6.1所示。
圖6.1 軸的結(jié)構(gòu)圖
6.3.2確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
段 軸和轉(zhuǎn)臂是通過(guò)鍵聯(lián)接起來(lái)的。轉(zhuǎn)臂的轂孔長(zhǎng)度為，為了使軸和轉(zhuǎn)臂運(yùn)行更加安全，所以用螺釘把它們聯(lián)接在一起。故其長(zhǎng)度比轂孔長(zhǎng)度短30毫米，則，。
段 為了便于裝拆軸承內(nèi)圈，且符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑。查GB/T276-94，暫選滾動(dòng)軸承型號(hào)為6212，,其寬度。采用密封的方式，則該軸段長(zhǎng)度。
段 軸承是以軸肩來(lái)定位的。所以軸肩的直徑，軸肩高度應(yīng)滿足軸承拆卸要求，則該軸段直徑，長(zhǎng)度。
段 ，故該軸段直徑,長(zhǎng)度。
段 軸承是以軸肩來(lái)定位的。所以軸肩的直徑，軸肩高度應(yīng)滿足軸承拆卸要求，則該軸段直徑，長(zhǎng)度。
段 為了便于裝拆軸承內(nèi)圈，且符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑。查GB/T276-94，暫選滾動(dòng)軸承型號(hào)為6212，,其寬度。采用密封的方式，則該軸段長(zhǎng)度。
段 齒輪的寬度為，輪轂長(zhǎng)度，為了便于定位，取軸段長(zhǎng)度；為了便于軸承拆卸，，取軸段直徑。
段 查GB/T276-94，暫選滾動(dòng)軸承的型號(hào)6309，,并其寬度。用2個(gè)滾動(dòng)軸承支承軸，為使軸承運(yùn)行平穩(wěn)，選用圓螺母固定軸端，圓螺母能夠承受大軸向力，但軸上螺紋處有較大的應(yīng)力集中，會(huì)降低軸的疲勞強(qiáng)度。查GB/T6170-2000，暫選螺母M45.軸段長(zhǎng)度。則該軸段長(zhǎng)度。
6.3.3確定軸承及齒輪作用力位置
各力方向如圖6.2和6.3和軸的結(jié)構(gòu)圖所示，先確定軸承支點(diǎn)位置，查6212軸承，其支點(diǎn)尺寸，因此軸的支承點(diǎn)到另一個(gè)軸的支承點(diǎn)距離，，，，，。
6.4繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
圖6.2 滾筒的受力簡(jiǎn)圖
圖6.3 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
6.5軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
1）求軸承反力
水平面
，，，
垂直面
，，，
2）求齒寬中點(diǎn)處彎矩
水平面
，
，
垂直面
，
合成彎矩
，，
扭矩
彎矩圖、扭矩圖如圖6.3所示。
6.6按彎矩合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度
當(dāng)量彎矩，