機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計-含PPT[cad高清圖紙和文檔所見所得]

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Planetary gear reducer is driving a at least one gear geometric axis rotated around a circular motion of fixed position, the transmission is usually and planetary gear and transfer load, in order to make the power split. Involute planetary gear transmission has the following advantages: large transmission ratio, compact structure, small volume, small mass, high efficiency, low noise, smooth operation, so it is widely used in metallurgy, engineering machinery, lifting, transportation, aviation, machine tools, electrical machinery and defense industry and other departments, as gear reducer, gear or growth.The design of the mechanical electronic soft starting transmission system using planetary gear, worm gear drive and frequency conversion technology, realize the effective control of the output conveyor speed, reach the purpose of soft starting. In this paper, the composition and working principle of soft starting device for mechanical and electronic type introduction and analysis and design through to control motor speed control of the drive system, the planetary differential mechanism of differential drive, so as to achieve the purpose of the output shaft of the stepless speed regulation.KEY WORDS：differential planetary gear train, soft start, worm drive mechanism65目錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論11.1 課題研究背景11.2 課題研究意義2第二章 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的總體方案設(shè)計12.1 機械電子式軟起動裝置工作原理及其特點12.2 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計方案的確定32.2.1 根據(jù)給定參數(shù)及工作要求，選取行星齒輪傳動的傳動類型32.2.2 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的差動原理分析42.2.3 蝸桿傳動機構(gòu)的作用52.3 機械電子式軟起動裝置的工況分析62.3.1 空載起動階段62.3.2 軟起動階段62.3.3 負載穩(wěn)定運行階段72.3.4 軟停車階段72.3.5 緊急停車、完全停車階段7第三章 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計83.1 傳動比的分配83.2 精確計算各傳動機構(gòu)的基本參數(shù)93.2.1 行星齒輪傳動設(shè)計93.2.2 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計213.2.3 直齒錐齒輪傳動設(shè)計283.3 關(guān)于軸的校核333.3.1 輸入軸的校核333.3.2 太陽輪軸及中間軸的校核393.3.3 輸出軸的校核433.3.4 蝸桿軸的校核463.3.5 行星輪軸的校核503.4 滾動軸承的選擇及校核計算513.5 鍵的選擇與校核553.6 減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明57第四章 總結(jié)604.1 設(shè)計結(jié)果604.2 結(jié)論604.3 問題與展望60參考文獻62致謝63 第一章 緒論1.1 課題研究背景隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，軟起動技術(shù)具有越來越多的功能和優(yōu)點，它可以實現(xiàn)無級變速、多點驅(qū)動功率平衡、過載保護等功能，具有傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單，安裝便捷等方面的優(yōu)點。這項技術(shù)已經(jīng)被越來越多的工業(yè)部門所采用，具有廣闊的市場前景。帶式輸送機由于運輸能力大、運行可靠、效率高、對地形適應(yīng)性強等優(yōu)點已成為當今散狀物料運輸?shù)闹饕O(shè)備，應(yīng)用廣泛。帶式輸送機的啟動方式主要有以下幾種：1.調(diào)速型液力偶合器軟啟動；2.CST可控軟啟動；3.液體黏性軟啟動；4.電氣軟啟動。帶式輸送機的電氣軟啟動由于控制精度高、控制靈活、體積小等優(yōu)點是將來的發(fā)展趨勢。電氣軟啟動又分為晶閘管調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速兩種方式，短期來看，軟起動將仍然以性價比較高的晶閘管降壓軟啟動為主要形式。從長期看，隨著變頻器價格的逐漸下降，可靠性的進一步提高，也隨著技術(shù)人員水平的提高，變頻軟起動將成為軟起動的主流。 發(fā)達國家的電動機軟起動產(chǎn)品主要是固態(tài)軟起動裝置：晶閘管軟起動和兼作軟起動的變頻器。在沒有調(diào)速要求的使用場合下，起動負載較輕時采用晶閘管軟啟動，晶閘管軟起動裝置是發(fā)達國家軟起動的主流產(chǎn)品。在重載或負載功率特別大的時候，才用變頻軟起動。我國帶式輸送機的技術(shù)水平仍然落后于國際先進水平，對帶式輸送機進行深入的理論研究已成為目前的重要工作。晶閘管交流調(diào)壓軟啟動技術(shù)于20世紀90年代現(xiàn)代初引入中國，近年才得到了廣泛的應(yīng)用。晶閘管調(diào)壓軟啟動器的價格略高于自耦變壓器啟動器和Y啟動器，系統(tǒng)工作時對電網(wǎng)無過大沖擊，可大大降低系統(tǒng)的配電容量，機械傳動系統(tǒng)振動小。啟動、停車平滑穩(wěn)定，可提高電動機的使用壽命和經(jīng)濟效益。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。1.2 課題研究意義隨著我國煤炭生產(chǎn)的機械化、自動化程度的不斷提高，長距離、大運量的帶式輸送機的使用日益增多，特別是在煤礦等工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)的帶式輸送機也應(yīng)在向著長距離、高帶速、大運量、大傾角、大功率的方向發(fā)展。由于生產(chǎn)集中而造成帶式輸送機負載極不均勻，其啟動問題日益突出。研究帶式輸送機軟啟動器的意義不僅在于保證平穩(wěn)地起動、制動，而且還可降低帶式輸送機的成本，保證生產(chǎn)安全。通過本次設(shè)計：1）通過對軟起動裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計，培養(yǎng)了自己進行綜合分析和提高解決實際問題的能力，從而達到鞏固、擴大、深化所學知識的目的。設(shè)計過程包括了基本的機械設(shè)計方法，鍛煉了設(shè)計能力。設(shè)計內(nèi)容還包括了蝸輪蝸桿和行星架的設(shè)計，更能鞏固自己的機械原理知識。總之，為以后的工作打下了一個良好的開端。2）設(shè)計過程除了要參考大量的書籍以外，還要查找相關(guān)文獻，尤其是外文文獻，提高了查找資料的能力，所設(shè)計的產(chǎn)品還涉及到行業(yè)的規(guī)范，培養(yǎng)了自己調(diào)查研究，熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運用國家新標準、規(guī)范、手冊、圖冊等工具書，進行設(shè)計計算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件的獨立工作能力，解決實際問題的能力。3）畢業(yè)設(shè)計是教學環(huán)節(jié)的最后的一環(huán)，因此學生的知識較為全面，就本次設(shè)計而言，所涉及的主要課程有機械原理，理論力學，材料力學，機械設(shè)計，液壓傳動，可以說所學主要課程在畢業(yè)設(shè)計中都有體現(xiàn)。使自己建立正確的設(shè)計思想，初步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)問題的方法和手段，從而使自己受到一次工程師的基本訓練。機械電子式軟起動裝置就是指機械設(shè)備在其重載或者滿載的工況下可以實現(xiàn)可控的地平穩(wěn)起動與停車。軟起動技術(shù)在功能方面有很多優(yōu)勢，可以實現(xiàn)無級變速、驅(qū)動功率的平衡、過載保護等功能，具備傳動的效率高、結(jié)構(gòu)比較簡單、安裝也很便捷等特點，市場前景被普遍看好。一、機械電子式軟起動裝置的基本概況 機械電子式軟起動裝置在歐美發(fā)達國家的研究和使用可以追溯到上個世紀七十年代，最早的機械電子式軟起動裝置是cst系統(tǒng)，屬于一種機械減速和液壓控制結(jié)合在一起的軟特性可控傳輸系統(tǒng)，這種系統(tǒng)采用的是基于液體的粘性傳動原理的離合器實現(xiàn)減速器和主驅(qū)動電機的連接，其電機會在無負載的情況下被起動，并很快就達到額定的速度。再通過液壓的控制系統(tǒng)，使得離合器的靜摩擦片能逐步靠近動摩擦片，以傳遞其動力。 近年以來，隨著我國國內(nèi)對機械電子式軟起動裝置的需求越來越大，很多研究部門與生產(chǎn)單位都對軟起動技術(shù)投入了大量的人力、物力和財力進行研究，也取得了很多不錯的成績，如我們已經(jīng)研發(fā)出來運用固態(tài)的繼電器控制技術(shù)，來實現(xiàn)機械的軟起動、限流起動、自然停車以及軟停車等先進功能；還有一種磁粉的可控起動行星齒輪減速器的軟起動裝置，運用了差動輪系與磁粉制動器來實現(xiàn)對重載機械的可控起動。這種裝置中的差動輪系可以對運動進行合成，磁粉制動器的力矩可調(diào)，可使電機空載起動，但其缺點就是制動的力矩有限，還只能適用于小功率的場合。還有很多諸如此類的軟起動裝置研究已經(jīng)得到推廣應(yīng)用，極大的提高了我國機械電子式軟起動裝置的運行效率，但大多還存在傳動的效率較低、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、可靠性較差等問題，無法真正的滿足我國現(xiàn)代化建設(shè)對機械設(shè)備的可靠啟動以及停車要求，因此，目前我們還迫切的需要開發(fā)性能更為優(yōu)良、傳動效率更高的機械電子式軟起動裝置。二、機械電子式軟起動裝置控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 機械電子式軟起動裝置有其獨特的工作原理，對其設(shè)計應(yīng)該是集現(xiàn)代計算機技術(shù)、機械傳感技術(shù)、電力電子技術(shù)以及差動行星的減速裝置等于一體，是一種與傳統(tǒng)裝置完全不同的的新型控制系統(tǒng)，就其具體的組成而言，應(yīng)該包括主電機、調(diào)速電機以及差動行星輪系等基本結(jié)構(gòu)，而控制系統(tǒng)則有計算機、可編程的控制器以及變頻器等結(jié)構(gòu)，其設(shè)計研究比較復(fù)雜。第二章 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的總體方案設(shè)計2.1 機械電子式軟起動裝置工作原理及其特點機械電子式軟起動裝置由機械傳動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩部分組成。機械傳動系統(tǒng)由主電機、調(diào)速電機和差動輪系等構(gòu)成。控制系統(tǒng)由計算機、可編程序控制器、變頻器等組成。在軟起動，軟停車過程中，通過對調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速控制實現(xiàn)對輸出軸的無極調(diào)速。機械電子式軟起動裝置系統(tǒng)框圖2-1機械電子式軟起動裝置傳動原理圖如下圖所示：1小錐齒輪 2大錐齒輪 3太陽輪 4行星輪 5內(nèi)齒圈 6蝸輪7蝸桿 8調(diào)速電機 9主電機 H行星架 機械傳動原理圖2-2機械電子式軟起動裝置主要由差動行星齒輪減速機構(gòu)、蝸輪蝸桿等機構(gòu)組成。主動電機9用于驅(qū)動差動行星齒輪減速機構(gòu)，進而驅(qū)動負載。在起動、停車的過程中，通過對調(diào)速電機8的轉(zhuǎn)速進行控制，使差動行星機構(gòu)差動傳動，達到對輸出軸無級調(diào)速的目的。主電機9的輸出軸通過聯(lián)軸器與輸入軸相連，將驅(qū)動力輸入行星傳動機構(gòu)。輸入軸的另一端連接齒輪1，通過齒輪2與中心輪3的輸入軸b相連，中心輪3經(jīng)行星輪4和內(nèi)齒圈5驅(qū)動行星架H，通過輸出軸C將動力輸出。調(diào)速電機8為小功率電機，經(jīng)過蝸輪蝸桿傳動，起控制速度(速度合成)的作用，用于控制內(nèi)齒圈5的轉(zhuǎn)速，并通過對內(nèi)齒圈5的轉(zhuǎn)速控制，最終實現(xiàn)對輸出軸的轉(zhuǎn)速控制，其功率主要消耗在軟起動和軟停車過程中對差動的內(nèi)齒圈的速度控制上。在設(shè)計過程中，蝸桿設(shè)計為單頭蝸桿。在調(diào)速電機起動后，通過蝸輪蝸桿正行程實現(xiàn)減速，帶動輪系的其它元件轉(zhuǎn)動。在運動的控制端，由于系統(tǒng)選用螺旋升角遠小于摩擦角的傳動，在主電機傳動過程中，蝸輪為主動構(gòu)件，不能使從動的蝸桿回轉(zhuǎn)，機構(gòu)出現(xiàn)自鎖，調(diào)速電機不轉(zhuǎn)動。利用蝸輪蝸桿反行程出現(xiàn)自鎖，達到控制調(diào)速電機隨時起停的目的。反行程具有的自鎖特性常用于重型機械的起動過程，以達到安全可靠的目的。預(yù)起動時，首先通過PLC與變頻器之間的通信啟動調(diào)速電機，由于減速器輸出軸上的負載通常遠大于與主電機輸入軸相連的慣性負載，來自調(diào)速電機的動力無法驅(qū)動行星架轉(zhuǎn)動，使得傳動系統(tǒng)實際上成為一個行星架H不動的定軸輪系。調(diào)速電機的動力經(jīng)蝸輪蝸桿機構(gòu)和齒輪傳動機構(gòu)將驅(qū)動主電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并使其逐步達到主電機的預(yù)期轉(zhuǎn)速如空載轉(zhuǎn)速。此后，控制系統(tǒng)接通主電機的電源，主電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速已達到預(yù)期值，不需再對主電機的轉(zhuǎn)子進行加速，故在接通主電機電源后，主電機啟動電流非常小(理論上為零)，主電機實現(xiàn)空載起動。這時，主電機和調(diào)速電機均處于空載工作狀態(tài)，傳動系統(tǒng)成為一個行星架(輸出軸)轉(zhuǎn)速為零的差動行星輪系。主電機空載起動完成后，通過控制變頻器的輸出頻率，使調(diào)速電機按照預(yù)設(shè)曲線緩慢減速，通過蝸輪蝸桿傳動，調(diào)節(jié)內(nèi)齒圈5的轉(zhuǎn)速，將來自主電機的動力逐漸施加到與輸出軸相連的機械設(shè)備上，隨著調(diào)速電機的速度的降低，減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速以所要求的速度曲線平穩(wěn)輸出，最終達到額定工作速度。通過主電機與調(diào)速電機的速度合成，該傳動系統(tǒng)可以在相當大的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，并能長期穩(wěn)定地工作在低速狀態(tài)之下，同時使主電機的起動電流和輸送帶的起動張力控制在允許范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的軟起動。2.2 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計方案的確定2.2.1 根據(jù)給定參數(shù)及工作要求，選取行星齒輪傳動的傳動類型根據(jù)設(shè)計要求:選取結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,外型尺寸小,質(zhì)量小,傳動效率高的2Z-X(A)型行星齒輪傳動.如圖：2Z-X(A)型行星傳動圖2-32.2.2 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的差動原理分析 對于機械電子式軟起動裝置而言，由于減速機構(gòu)行星齒輪減速器為差動輪系，該輪系有兩個自由度，因此在中心輪、內(nèi)齒圈和行星架組成的基本構(gòu)件中，必須給定兩個基本構(gòu)件的獨立運動，第三個基本構(gòu)件的運動才能唯一確定。由差動輪系的變速原理可以求得：其中，齒輪1為太陽輪，3為內(nèi)齒圈。和分別為太陽輪和內(nèi)齒圈的齒數(shù)，k為兩者的齒數(shù)比。由公式可以看出，當給定中的任意兩個時，另外一個就可有確定的輸出。對差動輪系來講，齒輪1、內(nèi)齒圈3和系桿H中任意兩個構(gòu)件可以分別接上不同的原動機，令其中一個以原動件恒速旋轉(zhuǎn)，則可以通過控制另一個原動件的速度和加速度可以達到可控的輸出，實現(xiàn)軟起動。一個差動輪系在給定兩個原動件的角速度后，只能給定其中的一個原動件的驅(qū)動力矩，而另一個原動件的力矩可能是驅(qū)動力矩，也可能是阻抗力矩性質(zhì)的平衡力矩，這要根據(jù)力分析的結(jié)果來確定，不能隨便指定。差動輪系有三個外力矩，在穩(wěn)定輸出的情況下，根據(jù)整個輪系的力矩平衡條件有：同時，在不計摩擦損失的前提下，輸入輸出功率也應(yīng)該是平衡的。即：結(jié)合以上公式可得： 2.2.3 蝸桿傳動機構(gòu)的作用蝸輪蝸桿傳動時在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構(gòu)，兩軸線交錯的夾角可為任意角，常用的為90。這種傳動由于具有下述特點，故應(yīng)用頗為廣泛。 當使用單頭蝸桿（相當于單線螺紋）時，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過以各齒距，因而能實現(xiàn)大得傳動比。在動力傳動中，一般傳動比i=580；在分度機構(gòu)或手動機構(gòu)的傳動中，傳動比可達300；若只傳遞運動，傳動比可達1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。 在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。 當蝸桿傳動與螺旋升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動便具有自鎖性。 蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似，在嚙合處有相對滑動。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較大，效率低；當傳動具有自鎖性時，效率僅為0.4左右。同時由于摩擦與磨損嚴重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配對組成減摩性良好的滑動摩擦副。在機械電子式軟啟動裝置中，蝸桿機構(gòu)主要作用：一是與差動行星輪進行速度合成，即控制調(diào)速體中內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)控制電機對輸出軸轉(zhuǎn)速的控制；另一作用是當帶式輸送機軟起動結(jié)束時，為確保主電機的動力施加給負載，蝸桿傳動機構(gòu)必須自鎖，使調(diào)速系統(tǒng)處于制動狀態(tài)或穩(wěn)定工作在低速狀態(tài)。在軟起動裝置中，采用能自鎖的蝸桿機構(gòu)比采用其它制動措施，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉、在現(xiàn)場易于安裝和維護，是較理想的方案。但傳動效率低是存在的主要問題，此外蝸桿傳動機構(gòu)能否有效地實現(xiàn)自鎖，受到摩擦、潤滑條件，嚙合狀態(tài)、滑動速度等因素的影響。所以蝸桿機構(gòu)的自鎖性和效率問題是軟起動裝置中調(diào)速和制動的關(guān)鍵問題。設(shè)計時，螺旋升角是滿足保證自鎖和較高效率要求的關(guān)鍵參數(shù)，前者要求螺旋升角小，后者要求螺旋升角大，這是一對矛盾。本課題研究的目的：就是在軟起動裝置中對蝸桿進行合理選型，采用現(xiàn)代設(shè)計方法，如模糊優(yōu)化設(shè)計、可靠性優(yōu)化設(shè)計，對蝸桿的螺旋升角等參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，使其在能滿足自鎖條件下，在調(diào)速過程中有較高傳動效率，還要使控制電機最省電，以求得結(jié)構(gòu)和參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方案，解決軟起動裝置中的調(diào)速和制動問題。2.3 機械電子式軟起動裝置的工況分析機械電子式軟起動裝置在工作中，呈現(xiàn)出以下幾種工況:2.3.1 空載起動階段空載起動即控制電機起動到一定階段，主電機再起動?？墒闺妱訖C起動過程中的大電流沖擊時間減少到最短，避開頻繁起動的大電流對電網(wǎng)的沖擊。轉(zhuǎn)速的變化：調(diào)速電機8首先啟動并加速，通過蝸輪蝸桿及差動輪系將控制電機動力傳遞給主電機輸出軸和減速器輸出軸，主電機隨著調(diào)速電機被動旋轉(zhuǎn)，減速器輸出軸c 端由于負載阻力轉(zhuǎn)矩T H大，轉(zhuǎn)速為零。此時，調(diào)速體中的差動輪系由于行星架轉(zhuǎn)速nH=0，可等效為以蝸桿為輸入軸的定軸輪系。2.3.2 軟起動階段當主電機9轉(zhuǎn)速NI在空載階段被動加速到接近額定轉(zhuǎn)速時，主電機通電啟動。然后控制電機8從額定轉(zhuǎn)速NII開始減速，負載開始從零按照一定的加速度和速度進行軟起動。當調(diào)速電機轉(zhuǎn)速降至NII=0時，負載軟起動結(jié)束。2.3.3 負載穩(wěn)定運行階段當軟起動結(jié)束后，主電機在額定轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運行，負載開始進入穩(wěn)定運行階段，此時，由于蝸桿機構(gòu)反行程自鎖，固聯(lián)于蝸輪的內(nèi)齒圈5的轉(zhuǎn)速n5=0，減速器的差動輪系相當于從太陽輪3為輸入動力的行星輪系。2.3.4 軟停車階段當需要軟停車時，即主電機9不停車，空載運行，而由調(diào)速電機8加速，使負載轉(zhuǎn)速逐步減至零。2.3.5 緊急停車、完全停車階段為了防止工作過程中出現(xiàn)意外情況，在軟件設(shè)計過程中設(shè)計了緊急停車階段，包括主電機斷電、調(diào)速電機斷電兩個步驟，帶式輸送機在極短的時間內(nèi)停止工作。當出現(xiàn)意外情況時，迅速切斷主電機電源，然后切斷調(diào)速電機電源?？梢杂行p小突然失電對負載及供電設(shè)備所帶來的沖擊，保護工作設(shè)備。當工作需要緊急停車或完全停車時，則主電機先停車，其轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速快速減至零。此時，由于負載有機械慣性，所以調(diào)速電機需要繼續(xù)運轉(zhuǎn)克服負載的慣性力矩，直到兩者的轉(zhuǎn)矩達到平衡，即負載轉(zhuǎn)速為零，調(diào)速電機停車。第三章 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計3.1 傳動比的分配(1)結(jié)合實驗室現(xiàn)有工作條件，給定15（160-4）異步電動機作為主電機，額定轉(zhuǎn)速為1460r/min,調(diào)整范圍為0-73r/min,選用4異步電機（112-2）作為調(diào)整電機，額定轉(zhuǎn)速為2890 r/min；在變頻作用下，變頻調(diào)整可達到3510 r/min,行星傳動速比為20，要求在滿足調(diào)速性能的前提下，設(shè)計機械電子式軟起動的傳動裝置（行星齒輪減速器與蝸輪蝸桿機構(gòu)）（2）在實驗室條件下，選用輸入功率4，調(diào)速轉(zhuǎn)速為3510r/min，故選112-2型電動機其參數(shù)為：額定轉(zhuǎn)速n=2890 r/min; 電流i=8.2A;功率因數(shù)Cos=0.87;因其額定轉(zhuǎn)速小于調(diào)帶轉(zhuǎn)速，故采用變頻調(diào)速技術(shù)可以實現(xiàn)已知條件,主電機工作時的額定轉(zhuǎn)速,輸出主軸轉(zhuǎn)速為，調(diào)速電機變頻調(diào)速可達到3510。（1） 當調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速為零時（即）總傳動比： (3-1)分配傳動裝置傳動比: (3-2)（2） 當行星架轉(zhuǎn)速為零時（即） 總傳動比： (3-3) 分配傳動裝置傳動比: (3-4) 總傳動比： (3-5) 分配傳動裝置傳動比: (3-6)通常情況下，一級開式圓錐齒輪傳動比為24,行星齒輪傳動比為2.89。綜合考慮，取=3.57，則=5.6，即=，。由行星齒輪傳動設(shè)計表3-2,P41，查得 當時， ， 所以 實際 = (3-7)由 =39.6 = 取=40 (3-8)3.2 精確計算各傳動機構(gòu)的基本參數(shù)3.2.1 行星齒輪傳動設(shè)計1. 初步計算齒輪的主要參數(shù)： 由3.1中可知， ， 選擇材料：中心輪和行星輪采用20CrMnTi，滲碳淬火,齒面硬度5658HRC據(jù)機械設(shè)計手冊單行本圖13-1-24和圖13-1-53，取,加工精度為6級；內(nèi)齒圈采用40Cr，調(diào)質(zhì)硬度為241286HB，根據(jù)機械設(shè)計手冊單行本圖13-1-23和圖13-1-52，取，加工精度為7級。 按齒面接觸強度初算小齒輪分度圓直徑： (3-9)其中 算式系數(shù)，對于鋼對鋼配對的齒輪副，直齒輪傳動 嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，Nm使用系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計表6-7得=1.5綜合系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計表6-5得=2計算接觸強度的行星齒輪載荷分布不均勻系數(shù)，取=1.2小齒輪齒寬系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計表6-6得 齒數(shù)比， 試驗齒輪的接觸疲勞極限，由行星齒輪傳動設(shè)計圖6-11、圖6-15取其中的較小值得 計算如下： 由于 聯(lián)軸器，圓柱滾子軸承，行星齒輪，圓錐齒輪，圓錐滾子軸承 (3-10) (3-11) (3-12) (3-13)取=57mm 按齒根彎曲強度初算齒輪模數(shù)m： (3-14)其中 算式系數(shù)，對于直齒輪傳動=12.1 綜合系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計表6-5得=1.8計算彎曲強度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) =1+1.5（-1）=1.3小齒輪齒形系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計圖6-22得=2.82齒輪副中小齒輪齒數(shù)，=19試驗齒輪彎曲疲勞極限，按圖6-26、圖6-30選取，取計算如下： (3-15)取 則 mm 嚙合參數(shù)計算： 在兩個嚙合齒輪副a-c，b-c中=m()= (3-16)m( (3-17)滿足非變位同心條件。 幾何尺寸的計算：，按GB1356-1988, ，行星齒輪傳動表3-1項目公式中心輪行星輪內(nèi)齒圈齒數(shù)Z193589分度圓直徑57mm105mm267mm 齒頂高；3mm3mm2.7mm齒根高3.75mm3.75mm3.75mm全齒高6.75mm6.75mm6.45mm齒頂圓直徑；63mm111mm259.5mm 齒根圓直徑49.5mm97.5mm273mm基圓直徑53.56mm98.67mm250.90mm 裝配條件的驗算：對于所設(shè)計的上述行星齒輪傳動應(yīng)滿足如下的裝配條件： 鄰接條件按行星傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計公式（3-7）驗算其鄰接條件： (3-18)其中 為行星輪的齒頂圓直徑；為齒輪嚙合副的中心距代入數(shù)據(jù)得: 111mm45HRC，芯部調(diào)質(zhì)，表面滲碳淬火，蝸輪選用ZCuSn10P1，金屬模鑄造。已知：i=40，選用單頭蝸桿，故，。1、選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T100851988的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI) 。2、選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用45鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3、按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計,再校核齒根彎曲疲勞強度。由教材【1】P254式(1112),傳動中心距(1) 確定蝸輪轉(zhuǎn)矩： (3-69) (2)確定載荷系數(shù)K因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253取載荷分布不均系數(shù)=1;由教材P253表115選取使用系數(shù) 轉(zhuǎn)速系數(shù)： (3-70)由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動載系數(shù);則由教材P252(3)確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故=160。接觸系數(shù)： 由機械設(shè)計圖13.12I 線查出 壽命系數(shù)： (式13.19) 接觸疲勞極限 查機械設(shè)計表13.2 接觸疲勞最小安全系數(shù):自定 (6)計算中心距中心距 (3-71) =149.94 取a=200mm 取a=200mm3.傳動的基本尺寸蝸桿的頭數(shù): 要求反行程自鎖 取蝸輪的齒數(shù): (3-72)模數(shù): (式13.23) (3-73) 取m=8蝸桿分度圓直徑: (3-74) 取=80mm蝸輪分度圓直徑: (3-75)蝸桿導程角: b (3-76)蝸輪的寬度: (3-77)取蝸桿圓周速度: (3-78) 相對滑動速度: (3-79) 當量摩擦系數(shù): 由表13.6 查得(與假設(shè)有出入無須作調(diào)整) 4.齒面接觸疲勞強度驗算:許用接觸應(yīng)力: (3-80) 最大接觸應(yīng)力: (3-81) = 合格5.齒輪彎曲疲勞強度驗算齒根彎曲疲勞極限： 由機械設(shè)計表13.2 查出 彎曲疲勞最小安全系數(shù)：自取 許用彎曲疲勞應(yīng)力： (3-82)齒輪最大彎曲應(yīng)力： (3-83) 合格6.蝸桿撓度驗算軸慣性矩： (3-84) 許用蝸桿撓度： (3-85)蝸桿軸撓度： (3-86) 合格7.溫度計算潤滑油黏度和潤滑方法潤滑油粘度 根據(jù) 由表13.7 選取 潤滑方法 由機械設(shè)計表13.7,可采用壓力油噴油潤滑 其中噴油壓力為0.2MPa傳動嚙合效率： 攪油效率： 自定 軸承效率： 自定 總效率： (3-87)散熱面積估算：初步估計散熱面積： (3-88)取(周圍空氣的溫度)為。 (3-89)箱體工作溫度： (3-90)合格此處取，中等通風環(huán)境。8.潤滑油粘度和潤滑方法潤滑油粘度： 根據(jù)，由表13.7選取 潤滑方法： 由表13.7得，可采用壓力噴油潤滑，噴油壓力0.079.圓柱蝸桿傳動基本尺寸 注： c=0.2m 圓柱蝸桿傳動表3-2項目公式數(shù)據(jù)蝸桿軸向齒距25.12mm蝸桿導程25.12mm蝸桿分度圓直徑80mm蝸桿齒頂圓直徑96mm蝸桿齒根圓直徑60.8mm蝸桿節(jié)圓直徑72mm蝸桿分度圓導程角 蝸桿節(jié)圓導程角蝸桿齒寬（螺紋長度）101.2mm蝸輪分度圓直徑320mm蝸輪喉圓直徑328mm蝸輪齒根圓直徑太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）課 題 名 稱：機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計 日期：2014年6月16 日66機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計摘要當高速軸由電機驅(qū)動，帶動太陽輪，然后帶動行星輪轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒圈固定，然后帶動行星架輸出運動的，在行星架上的行星輪既自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，具有相同的結(jié)構(gòu)。行星齒輪減速器是一種至少有一個齒輪的幾何軸線繞著固定位置轉(zhuǎn)動圓周運動的傳動，變速器通常和若干行星輪和傳遞載荷的作用，為了使功率分流。漸開線行星齒輪傳動具有以下優(yōu)點：傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、質(zhì)量小，效率高，噪音低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛應(yīng)用于冶金，工程機械，起重，運輸，航空，機床，電氣機械及國防工業(yè)等部門，作為減速、變速或增速的齒輪傳動裝置.本文設(shè)計的機械電子式軟起動傳動系統(tǒng)利用行星傳動、蝸輪傳動及變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)了對輸送機輸出速度的有效控制，達到了軟起動目的。本文通過對機械電子式軟起動裝置的組成和工作原理的介紹和對傳動系統(tǒng)進行分析和設(shè)計通過對調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速控制, 使行星差動機構(gòu)差動傳動, 從而達到對輸出軸無級調(diào)速的目的。關(guān)鍵詞：差動行星輪系,軟起動,蝸桿傳動機構(gòu) MECHANICAL ELECTRONIC FORMULA SOFT STRAT INSTALLMENT TRANSMISSION SYSTEM DESIGNAbstractWhen the high speed shaft is driven by the electric motor, to drive the sun gear, and the planet wheel is driven to rotate, the inner gear ring is fixed, and then drives the planetary frame outputting motion, on the planet carrier planet wheel both rotation and revolution, has the same structure. Planetary gear reducer is driving a at least one gear geometric axis rotated around a circular motion of fixed position, the transmission is usually and planetary gear and transfer load, in order to make the power split. Involute planetary gear transmission has the following advantages: large transmission ratio, compact structure, small volume, small mass, high efficiency, low noise, smooth operation, so it is widely used in metallurgy, engineering machinery, lifting, transportation, aviation, machine tools, electrical machinery and defense industry and other departments, as gear reducer, gear or growth.The design of the mechanical electronic soft starting transmission system using planetary gear, worm gear drive and frequency conversion technology, realize the effective control of the output conveyor speed, reach the purpose of soft starting. In this paper, the composition and working principle of soft starting device for mechanical and electronic type introduction and analysis and design through to control motor speed control of the drive system, the planetary differential mechanism of differential drive, so as to achieve the purpose of the output shaft of the stepless speed regulation.Key words: differential planetary gear train, soft start, worm drive mechanism目錄摘要IIAbstractIII1 緒論11.1 項目設(shè)計研究的意義11.2 國內(nèi)外軟起動技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀22 總體方案的確定42.1 初始方案的確定42.1.1 根據(jù)給定參數(shù)及工作要求，選取行星齒輪傳動的傳動類型42.1.2 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的差動原理分析42.1.3 蝸桿傳動機構(gòu)的作用52.2 傳動系統(tǒng)傳動比的分配及齒數(shù)的確定53 傳動系統(tǒng)中齒輪參數(shù)的設(shè)計計算83.1 直齒錐齒輪傳動設(shè)計83.2 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計123.3 差動行星輪系參數(shù)的計算144 軸的設(shè)計計算314.1 輸入軸的校核314.2 蝸桿軸的設(shè)計364.3 行星輪軸的校核394.4 太陽輪軸和中間軸的校核394.5 輸出軸的校核435 其它設(shè)計475.1 軸承的計算475.1.1 計算輸入軸軸承475.1.2 計算輸出軸軸承495.2 鍵的設(shè)計505.2.1 鍵的選擇505.2.2 鍵的校核515.3 銷的設(shè)計52參考文獻54總 結(jié)55致 謝56翻譯部分57外文文獻57外文文獻翻譯63 1 緒論1.1 項目設(shè)計研究的意義隨著我國煤炭生產(chǎn)的機械化、自動化程度的不斷提高，長距離、大運量的帶式輸送機的使用日益增多，特別是在煤礦等工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)的帶式輸送機也應(yīng)在向著長距離、高帶速、大運量、大傾角、大功率的方向發(fā)展。由于生產(chǎn)集中而造成帶式輸送機負載極不均勻，其啟動問題日益突出。研究帶式輸送機軟啟動器的意義不僅在于保證平穩(wěn)地起動、制動，而且還可降低帶式輸送機的成本，保證生產(chǎn)安全。通過本次設(shè)計：1）通過對軟起動裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計，培養(yǎng)了自己進行綜合分析和提高解決實際問題的能力，從而達到鞏固、擴大、深化所學知識的目的。設(shè)計過程包括了基本的機械設(shè)計方法，鍛煉了設(shè)計能力。設(shè)計內(nèi)容還包括了蝸輪蝸桿和行星架的設(shè)計，更能鞏固自己的機械原理知識?？傊瑸橐院蟮墓ぷ鞔蛳铝艘粋€良好的開端。2）設(shè)計過程除了要參考大量的書籍以外，還要查找相關(guān)文獻，尤其是外文文獻，提高了查找資料的能力，所設(shè)計的產(chǎn)品還涉及到行業(yè)的規(guī)范，培養(yǎng)了自己調(diào)查研究，熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運用國家新標準、規(guī)范、手冊、圖冊等工具書，進行設(shè)計計算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件的獨立工作能力，解決實際問題的能力。3）畢業(yè)設(shè)計是教學環(huán)節(jié)的最后的一環(huán)，因此學生的知識較為全面，就本次設(shè)計而言，所涉及的主要課程有機械原理，理論力學，材料力學，機械設(shè)計，液壓傳動，可以說所學主要課程在畢業(yè)設(shè)計中都有體現(xiàn)。使自己建立正確的設(shè)計思想，初步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)問題的方法和手段，從而使自己受到一次工程師的基本訓練。機械電子式軟起動裝置就是指機械設(shè)備在其重載或者滿載的工況下可以實現(xiàn)可控的地平穩(wěn)起動與停車。軟起動技術(shù)在功能方面有很多優(yōu)勢，可以實現(xiàn)無級變速、驅(qū)動功率的平衡、過載保護等功能，具備傳動的效率高、結(jié)構(gòu)比較簡單、安裝也很便捷等特點，市場前景被普遍看好。一、機械電子式軟起動裝置的基本概況 機械電子式軟起動裝置在歐美發(fā)達國家的研究和使用可以追溯到上個世紀七十年代，最早的機械電子式軟起動裝置是cst系統(tǒng)，屬于一種機械減速和液壓控制結(jié)合在一起的軟特性可控傳輸系統(tǒng)，這種系統(tǒng)采用的是基于液體的粘性傳動原理的離合器實現(xiàn)減速器和主驅(qū)動電機的連接，其電機會在無負載的情況下被起動，并很快就達到額定的速度。再通過液壓的控制系統(tǒng)，使得離合器的靜摩擦片能逐步靠近動摩擦片，以傳遞其動力。 近年以來，隨著我國國內(nèi)對機械電子式軟起動裝置的需求越來越大，很多研究部門與生產(chǎn)單位都對軟起動技術(shù)投入了大量的人力、物力和財力進行研究，也取得了很多不錯的成績，如我們已經(jīng)研發(fā)出來運用固態(tài)的繼電器控制技術(shù)，來實現(xiàn)機械的軟起動、限流起動、自然停車以及軟停車等先進功能；還有一種磁粉的可控起動行星齒輪減速器的軟起動裝置，運用了差動輪系與磁粉制動器來實現(xiàn)對重載機械的可控起動。這種裝置中的差動輪系可以對運動進行合成，磁粉制動器的力矩可調(diào)，可使電機空載起動，但其缺點就是制動的力矩有限，還只能適用于小功率的場合。還有很多諸如此類的軟起動裝置研究已經(jīng)得到推廣應(yīng)用，極大的提高了我國機械電子式軟起動裝置的運行效率，但大多還存在傳動的效率較低、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、可靠性較差等問題，無法真正的滿足我國現(xiàn)代化建設(shè)對機械設(shè)備的可靠啟動以及停車要求，因此，目前我們還迫切的需要開發(fā)性能更為優(yōu)良、傳動效率更高的機械電子式軟起動裝置。二、機械電子式軟起動裝置控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 機械電子式軟起動裝置有其獨特的工作原理，對其設(shè)計應(yīng)該是集現(xiàn)代計算機技術(shù)、機械傳感技術(shù)、電力電子技術(shù)以及差動行星的減速裝置等于一體，是一種與傳統(tǒng)裝置完全不同的的新型控制系統(tǒng)，就其具體的組成而言，應(yīng)該包括主電機、調(diào)速電機以及差動行星輪系等基本結(jié)構(gòu)，而控制系統(tǒng)則有計算機、可編程的控制器以及變頻器等結(jié)構(gòu)，其設(shè)計研究比較復(fù)雜。1.2 國內(nèi)外軟起動技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀眾所周知，電機直接起動所帶來的危害是很大的，起動時高達6-7倍的額定電流，極易造成電機繞組溫升過高、電纜接頭燒壞，加速電機絕緣老化，縮短電機使用壽命。同時，過大的起動電流也會產(chǎn)生機械沖擊，縮短機械的使用壽命，起動瞬間對電網(wǎng)容量的需求較大。過大的直接起動電流易造成電網(wǎng)電壓波動，影響電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常運行。軟起動技術(shù)正是為解決電機直接起動時所帶來的上述諸多危害基礎(chǔ)上慢慢發(fā)展起來的一種技術(shù)。軟起動技術(shù)的演變鼠籠異步電動機在不需要調(diào)速的情況下有直接起動和降壓起動兩種方式。1.直接起動：也就是全壓起動，起動方式簡單，但是起動電流大，能夠達到電機額定電流的4-7倍。所以一般情況下規(guī)定在電機功率低于7.5KW時才允許直接起動。2.降壓啟動：傳統(tǒng)的降壓起動主要有以下幾種起動方式。電阻降壓起動：也就是定子串電阻起動，。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，起動階段的功率因數(shù)高；缺點是起動轉(zhuǎn)矩小，僅適用于輕載或電機不頻繁起動的場合，起動時電能損耗大，起動成本高。自耦變壓器降壓起動：利用自耦變壓器降低加到電機定子繞組的電壓。優(yōu)點是不同的電壓抽頭適用于不同的負載場合，用于較大容量電機的起動；缺點是體積大，質(zhì)量大，價格高，維護量大。星-三角起動：缺點是只適用于正常運行時電機繞組接成三角形的電機，只適用于輕載和空載起動；優(yōu)點是體積小重量輕。延邊三角形起動：優(yōu)點是體積小，允許經(jīng)常起動，缺點是接線復(fù)雜。飽和電抗器起動：設(shè)備龐大笨重。在后來的發(fā)展過程中又出現(xiàn)了水電阻軟起動、開關(guān)變壓器軟起動以及磁控軟起動等，最后才發(fā)展到目前最流行的高、低壓固態(tài)軟啟動方式。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，軟起動技術(shù)具有越來越多的功能和優(yōu)點，它可以實現(xiàn)無級變速、多點驅(qū)動功率平衡、過載保護等功能，具有傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單，安裝便捷等方面的優(yōu)點。這項技術(shù)已經(jīng)被越來越多的工業(yè)部門所采用，具有廣闊的市場前景。帶式輸送機由于運輸能力大、運行可靠、效率高、對地形適應(yīng)性強等優(yōu)點已成為當今散狀物料運輸?shù)闹饕O(shè)備，應(yīng)用廣泛。帶式輸送機的啟動方式主要有以下幾種：1.調(diào)速型液力偶合器軟啟動；2.CST可控軟啟動；3.液體黏性軟啟動；4.電氣軟啟動。帶式輸送機的電氣軟啟動由于控制精度高、控制靈活、體積小等優(yōu)點是將來的發(fā)展趨勢。電氣軟啟動又分為晶閘管調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速兩種方式，短期來看，軟起動將仍然以性價比較高的晶閘管降壓軟啟動為主要形式。從長期看，隨著變頻器價格的逐漸下降，可靠性的進一步提高，也隨著技術(shù)人員水平的提高，變頻軟起動將成為軟起動的主流。 發(fā)達國家的電動機軟起動產(chǎn)品主要是固態(tài)軟起動裝置：晶閘管軟起動和兼作軟起動的變頻器。在沒有調(diào)速要求的使用場合下，起動負載較輕時采用晶閘管軟啟動，晶閘管軟起動裝置是發(fā)達國家軟起動的主流產(chǎn)品。在重載或負載功率特別大的時候，才用變頻軟起動。我國帶式輸送機的技術(shù)水平仍然落后于國際先進水平，對帶式輸送機進行深入的理論研究已成為目前的重要工作。晶閘管交流調(diào)壓軟啟動技術(shù)于20世紀90年代現(xiàn)代初引入中國，近年才得到了廣泛的應(yīng)用。晶閘管調(diào)壓軟啟動器的價格略高于自耦變壓器啟動器和Y啟動器，系統(tǒng)工作時對電網(wǎng)無過大沖擊，可大大降低系統(tǒng)的配電容量，機械傳動系統(tǒng)振動小。啟動、停車平滑穩(wěn)定，可提高電動機的使用壽命和經(jīng)濟效益。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。2 總體方案的確定2.1 初始方案的確定2.1.1 根據(jù)給定參數(shù)及工作要求，選取行星齒輪傳動的傳動類型根據(jù)設(shè)計要求:選取結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,外型尺寸小,質(zhì)量小,傳動效率高的2Z-X(A)型行星齒輪傳動.如圖：圖2-1 2Z-X(A)型行星傳動2.1.2 機械電子式軟起動裝置傳動系統(tǒng)的差動原理分析 對于機械電子式軟起動裝置而言，由于減速機構(gòu)行星齒輪減速器為差動輪系，該輪系有兩個自由度，因此在中心輪、內(nèi)齒圈和行星架組成的基本構(gòu)件中，必須給定兩個基本構(gòu)件的獨立運動，第三個基本構(gòu)件的運動才能唯一確定。由差動輪系的變速原理可以求得：其中，齒輪1為太陽輪，3為內(nèi)齒圈。和分別為太陽輪和內(nèi)齒圈的齒數(shù)，k為兩者的齒數(shù)比。由公式可以看出，當給定中的任意兩個時，另外一個就可有確定的輸出。對差動輪系來講，齒輪1、內(nèi)齒圈3和系桿H中任意兩個構(gòu)件可以分別接上不同的原動機，令其中一個以原動件恒速旋轉(zhuǎn)，則可以通過控制另一個原動件的速度和加速度可以達到可控的輸出，實現(xiàn)軟起動。一個差動輪系在給定兩個原動件的角速度后，只能給定其中的一個原動件的驅(qū)動力矩，而另一個原動件的力矩可能是驅(qū)動力矩，也可能是阻抗力矩性質(zhì)的平衡力矩，這要根據(jù)力分析的結(jié)果來確定，不能隨便指定。差動輪系有三個外力矩，在穩(wěn)定輸出的情況下，根據(jù)整個輪系的力矩平衡條件有：同時，在不計摩擦損失的前提下，輸入輸出功率也應(yīng)該是平衡的。即：結(jié)合以上公式可得： 2.1.3 蝸桿傳動機構(gòu)的作用蝸輪蝸桿傳動時在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構(gòu)，兩軸線交錯的夾角可為任意角，常用的為90。這種傳動由于具有下述特點，故應(yīng)用頗為廣泛。 當使用單頭蝸桿（相當于單線螺紋）時，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過以各齒距，因而能實現(xiàn)大得傳動比。在動力傳動中，一般傳動比i=580；在分度機構(gòu)或手動機構(gòu)的傳動中，傳動比可達300；若只傳遞運動，傳動比可達1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。 在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。 當蝸桿傳動與螺旋升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動便具有自鎖性。 蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似，在嚙合處有相對滑動。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較大，效率低；當傳動具有自鎖性時，效率僅為0.4左右。同時由于摩擦與磨損嚴重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配對組成減摩性良好的滑動摩擦副。在機械電子式軟啟動裝置中，蝸桿機構(gòu)主要作用：一是與差動行星輪進行速度合成，即控制調(diào)速體中內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)控制電機對輸出軸轉(zhuǎn)速的控制；另一作用是當帶式輸送機軟起動結(jié)束時，為確保主電機的動力施加給負載，蝸桿傳動機構(gòu)必須自鎖，使調(diào)速系統(tǒng)處于制動狀態(tài)或穩(wěn)定工作在低速狀態(tài)。在軟起動裝置中，采用能自鎖的蝸桿機構(gòu)比采用其它制動措施，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉、在現(xiàn)場易于安裝和維護，是較理想的方案。但傳動效率低是存在的主要問題，此外蝸桿傳動機構(gòu)能否有效地實現(xiàn)自鎖，受到摩擦、潤滑條件，嚙合狀態(tài)、滑動速度等因素的影響。所以蝸桿機構(gòu)的自鎖性和效率問題是軟起動裝置中調(diào)速和制動的關(guān)鍵問題。設(shè)計時，螺旋升角是滿足保證自鎖和較高效率要求的關(guān)鍵參數(shù)，前者要求螺旋升角小，后者要求螺旋升角大，這是一對矛盾。本課題研究的目的：就是在軟起動裝置中對蝸桿進行合理選型，采用現(xiàn)代設(shè)計方法，如模糊優(yōu)化設(shè)計、可靠性優(yōu)化設(shè)計，對蝸桿的螺旋升角等參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，使其在能滿足自鎖條件下，在調(diào)速過程中有較高傳動效率，還要使控制電機最省電，以求得結(jié)構(gòu)和參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方案，解決軟起動裝置中的調(diào)速和制動問題。2.2 傳動系統(tǒng)傳動比的分配及齒數(shù)的確定(1)結(jié)合實驗室現(xiàn)有工作條件，給定15（160-4）異步電動機作為主電機，額定轉(zhuǎn)速為1460r/min,調(diào)整范圍為0-73r/min,選用4異步電機（112-2）作為調(diào)整電機，額定轉(zhuǎn)速為2890 r/min；在變頻作用下，變頻調(diào)整可達到3510 r/min,行星傳動速比為20，要求在滿足調(diào)速性能的前提下，設(shè)計機械電子式軟起動的傳動裝置（行星齒輪減速器與蝸輪蝸桿機構(gòu)）（2）在實驗室條件下，選用輸入功率4，調(diào)速轉(zhuǎn)速為3510r/min，故選112-2型電動機其參數(shù)為：額定轉(zhuǎn)速n=2890 r/min; 電流i=8.2A;功率因數(shù)Cos=0.87;因其額定轉(zhuǎn)速小于調(diào)帶轉(zhuǎn)速，故采用變頻調(diào)速技術(shù)可以實現(xiàn)已知條件,主電機工作時的額定轉(zhuǎn)速,輸出主軸轉(zhuǎn)速為，調(diào)速電機變頻調(diào)速可達到3510。（1） 當調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速為零時（即）總傳動比： (2-1)分配傳動裝置傳動比: (2-2)（2） 當行星架轉(zhuǎn)速為零時（即） 總傳動比： (2-3) 分配傳動裝置傳動比: (2-4) 總傳動比： (2-5) 分配傳動裝置傳動比: (2-6)通常情況下，一級開式圓錐齒輪傳動比為24,行星齒輪傳動比為2.89。綜合考慮，取=3.57，則=5.6，即=，。由行星齒輪傳動設(shè)計表3-2,P41，查得 當時， ， 所以 實際 = (2-7)由 =39.6 = 取=41 (2-8)3 傳動系統(tǒng)中齒輪參數(shù)的設(shè)計計算3.1 直齒錐齒輪傳動設(shè)計在本傳動機構(gòu)中，錐齒輪主要起中小減速換向作用，故對其要求不需要太高。已知：軸交角=900，傳遞功率P=15KW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=1460r/min。，由3.1傳動比的分配知錐齒輪的傳動比i=u=3.52，又因為最少齒數(shù)不少于17，故取。小齒輪選45鋼，調(diào)質(zhì)處理后表面火焰淬火，取平均硬度為45HRC；大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理后表面火焰淬火，取平均硬度為45HRC。1.齒面接觸疲勞強度計算精度等級： 估計，由機械設(shè)計表12.6，選8級精度使用壽命： 由機械設(shè)計表12.9查得動載系數(shù)： 由機械設(shè)計圖12.9查得齒間載荷分配系數(shù)：由機械設(shè)計表12.10，估計 = (3-1) = (3-2) (3-3) (3-4) (3-5) (3-6) (3-7)齒向載荷分配系數(shù)： 由機械設(shè)計表12.20及注3，取載荷系數(shù)K： (3-8)轉(zhuǎn)矩: (3-9)彈性系數(shù): 由機械設(shè)計表12.12查得 節(jié)點區(qū)域系數(shù): 由機械設(shè)計圖12.16查得 接觸疲勞極限： 由機械設(shè)計圖12.17c查，接觸最小安系數(shù)： 由機械設(shè)計表12.14查得=1.05許用接觸應(yīng)力： (3-10) (3-11)小輪大端分度圓直徑：取=0.3 (3-12)驗算圓周速度及： (3-13) （與估計值接近） (3-14) (3-15) (3-16)（與原估計相符）2.確定傳動主要尺寸大端模數(shù)m： ， 由表12.3，取實際大端分度圓直徑d： (3-17) (3-18)錐距R： 齒寬b： ，取3.齒根彎曲疲勞強度計算齒形系數(shù)： 由機械設(shè)計圖12.30 (3-19) (3-20)應(yīng)力修正系數(shù)： 由機械設(shè)計圖12.31 (3-21) (3-22)重合度系數(shù)： (3-23)齒間載荷分配系數(shù)： (3-24) (3-25)載荷系數(shù)： (3-26)彎曲疲勞極限： 由圖12.23c (3-27) (3-28)彎曲最小安全系數(shù) (3-29)彎曲壽命系數(shù)： (3-30)尺寸系數(shù) ： 由圖12.25 (3-31) 許用彎曲應(yīng)力： (3-32) (3-33)驗算： (3-34) =176.72 安全 (3-35)=165.68 安全4.直齒錐齒輪傳動的主要尺寸直齒錐齒輪傳動表3-1項目公式數(shù)據(jù)齒形角標準齒頂高系數(shù) 標準1大端端面模數(shù)m 標準4 節(jié)錐角分度圓直徑 84320錐距153.84頂錐角齒頂高4mm4mm齒根高4.8mm4.8mm齒高h8.8mm8.8mm齒頂圓直徑91.86mm328mm根錐角外錐高163mm38mm當量齒數(shù)21.83270.78齒頂角齒根角3.2 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計蝸桿傳動用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動。在絕大多數(shù)情況下，兩軸在空間是互相垂直的，軸交角為90度。它廣泛應(yīng)用在機床、汽車、儀器、起重運輸機械以及其他機械制造部門中，最大傳動功率可達750KW，通常用在50KW以下,最高滑動速度可達35m/s，通常用在15m/s以下。蝸桿傳動的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪音、沖擊振動小以及能得到很大的單級傳動比。在傳遞動力時，傳動比一般為8-100，常用的為15-50。在機床工作臺中，傳動比可達幾百，甚至到1000。這時，需采用導程角很小的單頭蝸桿，但傳動效率很低，只能用在功率小的場合。在現(xiàn)代機械制造業(yè)中正力求提高蝸桿傳動的效率，多頭蝸桿的傳動效率已可達到98%。與多級齒輪傳動相比，蝸桿傳動零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)尺寸小，重量輕。缺點是在制造精度和傳動比相同的條件下，蝸桿傳動的效率比齒輪傳動低，同時蝸輪一般需用貴重的減磨材料制造。蝸桿傳動多用于減速，以蝸桿為原動件。也可用于增速，齒數(shù)比單級多5-15，但應(yīng)用很少。本蝸桿傳動主要用于自鎖，故選用單頭蝸桿，增大了傳動比，但大大降低了傳動效率。根據(jù)GB/T100851988的推薦，采用阿基米德螺線蝸桿。蝸桿采用45鋼，表面硬度45HRC，芯部調(diào)質(zhì)，表面滲碳淬火，蝸輪選用ZCuSn10P1，金屬模鑄造。已知：i=41，選用單頭蝸桿，故，。1、選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T100851988的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI) 。2、選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用45鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3、按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計,再校核齒根彎曲疲勞強度。由教材【1】P254式(1112),傳動中心距(1) 確定蝸輪轉(zhuǎn)矩： (3-36) (2)確定載荷系數(shù)K因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253取載荷分布不均系數(shù)=1;由教材P253表115選取使用系數(shù) 轉(zhuǎn)速系數(shù)： (3-37)由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動載系數(shù);則由教材P252(3)確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故=160。接觸系數(shù)： 由機械設(shè)計圖13.12I 線查出 壽命系數(shù)： (式13.19) 接觸疲勞極限 查機械設(shè)計表13.2 接觸疲勞最小安全系數(shù):自定 (6)計算中心距中心距 (3-38) =149.94 取a=200mm3.3 差動行星輪系參數(shù)的計算1. 初步計算齒輪的主要參數(shù)： 由3.1中可知， ， 選擇材料：中心輪和行星輪采用20CrMnTi，滲碳淬火,齒面硬度5658HRC據(jù)機械設(shè)計手冊單行本圖13-1-24和圖13-1-53，取,加工精度為6級；內(nèi)齒圈采用40Cr，調(diào)質(zhì)硬度為241286HB，根據(jù)機械設(shè)計手冊單行本圖13-1-23和圖13-1-52，取，加工精度為7級。 按齒面接觸強度初算小齒輪分度圓直徑： (3-39)其中 算式系數(shù)，對于鋼對鋼配對的齒輪副，直齒輪傳動 嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，Nm使用系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計表6-7得=1.5綜合系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計表6-5得=2計算接觸強度的行星齒輪載荷分布不均勻系數(shù)，取=1.2小齒輪齒寬系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計表6-6得 齒數(shù)比， 試驗齒輪的接觸疲勞極限，由行星齒輪傳動設(shè)計圖6-11、圖6-15取其中的較小值得 計算如下： 由于 聯(lián)軸器，圓柱滾子軸承，行星齒輪，圓錐齒輪，圓錐滾子軸承 (3-40) (3-41) (3-42) (3-43)取=57mm 按齒根彎曲強度初算齒輪模數(shù)m： (3-44)其中 算式系數(shù)，對于直齒輪傳動=12.1 綜合系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計表6-5得=1.8計算彎曲強度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) =1+1.5（-1）=1.3小齒輪齒形系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計圖6-22得=2.82齒輪副中小齒輪齒數(shù)，=19試驗齒輪彎曲疲勞極限，按圖6-26、圖6-30選取，取計算如下： (3-45)取 則 mm 嚙合參數(shù)計算： 在兩個嚙合齒輪副a-c，b-c中=m()= (3-46)m( (3-47)滿足非變位同心條件。 幾何尺寸的計算：，按GB1356-1988, ，行星齒輪傳動表3-2項目公式中心輪行星輪內(nèi)齒圈齒數(shù)Z193589分度圓直徑57mm105mm267mm 齒頂高；3mm3mm2.7mm齒根高3.75mm3.75mm3.75mm全齒高6.75mm6.75mm6.45mm齒頂圓直徑；63mm111mm259.5mm 齒根圓直徑49.5mm97.5mm273mm基圓直徑53.56mm98.67mm250.90mm 裝配條件的驗算：對于所設(shè)計的上述行星齒輪傳動應(yīng)滿足如下的裝配條件： 鄰接條件按行星傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計公式（3-7）驗算其鄰接條件： (3-48)其中 為行星輪的齒頂圓直徑；為齒輪嚙合副的中心距代入數(shù)據(jù)得: 111mm281sin=140.30mm (3-49)即滿足鄰接條件。 同心條件由行星傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計表21知，對于2Z-X（A）型行星齒輪傳動，其同心條件為： (3-50)代入數(shù)據(jù)得： 19+235=89 (3-51)因此滿足同心條件。 安裝條件按行星傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計公式（3-20）驗算其安裝條件，即得： （整數(shù)） (3-52)所以滿足其安裝條件。 傳動效率的計算：根據(jù)行星傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計表2-1，得由行星傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計公式（5-15），得行星齒輪傳動效率為： 其中 p=4.68 (3-53)其中為傳動機構(gòu)中的損失系數(shù)：=+ (3-54)按行星傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計公式（5-337）求損失系數(shù)： (3-55)其中重合度等于端面重合度與縱向重合度之和 (3-56) (3-57)所以 =+=1.6，=+=1.9根據(jù)行星傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計圖5-1，取，1.550.1（）=0.02 (3-58)1.850.1()=0.006 (3-59)=0.02+0.006=0.026 (3-60)0.026=0.978577 (3-61)6. 結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)2Z-X（A）型行星齒輪傳動的工作特點，對其進行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先應(yīng)確定中心輪a的結(jié)構(gòu)。因為它的直徑較小，所以輪a應(yīng)用齒輪軸的結(jié)構(gòu)形式，即將中心輪a與輸入軸連成一個整體。且按該行星傳動輸入功率P和轉(zhuǎn)速n初步估算輸入軸的直徑，同時進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。為了便于軸上零件的裝拆，通常將軸制成階梯形?？傊跐M足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡單，以便于加工制造。內(nèi)齒圈b采用將其與蝸輪連成一體的結(jié)構(gòu)。行星輪c采用帶內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)，它的齒寬b應(yīng)當加大，以便于保證該行星輪c與中心輪a 的良好嚙合。在每個行星輪的內(nèi)孔中，可以安裝兩個滾動軸承來支撐著，采用矩形截面的彈性擋圈來進行軸向固定。由于該2Z-X（A）型行星齒輪傳動的轉(zhuǎn)臂x不承受外力矩，也不是行星傳動的輸入或輸出構(gòu)件，而且還具有個行星輪。因此，其轉(zhuǎn)臂x采用了雙側(cè)板整體式的結(jié)構(gòu)形式。該轉(zhuǎn)臂x可以采用兩個圓錐滾子軸承支承在輸出軸上。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式（9-1）計算?，F(xiàn)已知嚙合中心距，則得 (3-62)取=34.6各行星輪軸孔的孔距相對偏差可按公式（9-2）計算，即 =0.0270.0405mm (3-63)取=0.030mm=30轉(zhuǎn)臂x的偏心誤差約為孔距相對偏差的，即 =15 (3-64)在對所設(shè)計的行星齒輪傳動進行了其嚙合參數(shù)和幾何尺寸計算，驗算其裝配條件，且進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，便可繪制該行星齒輪傳動的結(jié)構(gòu)圖。7. 齒輪強度驗算：由于2Z-X（A）型行星齒輪傳動具有短期間斷的工作特點，具有結(jié)構(gòu)簡單，外型尺寸小，傳動效率高的特點。針對其工作特點，只需按其齒根彎曲應(yīng)力的強度條件公式進行校核計算，即 (3-65)首先按機械設(shè)計手冊單行本表13-1-111的公式計算齒輪的齒根應(yīng)力，即 (3-66)其中，齒根應(yīng)力的基本值 (3-67)許用齒根應(yīng)力 (3-68)現(xiàn)將2Z-X（A）型行星齒輪傳動按照兩個齒輪副a-c，b-c，分別驗算如下： a-c齒輪副 名義切向力中心輪a的切向力可按機械設(shè)計手冊單行本表 13-5-17公式計算，已知， =95.033Nm和則得 = (3-69) 有關(guān)系數(shù)a.使用系數(shù)使用系數(shù)按中等沖擊查機械設(shè)計手冊單行本表13-1-81得=1.5b.動載荷系數(shù)先按機械設(shè)計手冊單行本公式計算輪a相對轉(zhuǎn)臂x的速度，即其中 (3-70) (3-71)已知中心輪a和行星輪c的精度為6級，即精度系數(shù)，再按機械設(shè)計手冊單行本表13-1-90的公式計算動載荷系數(shù)，即 (3-72)式中 =92則得 (3-73)中心輪a和行星輪c的動載系數(shù)=1.04c.齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)可按機械設(shè)計手冊單行本公式13-5-12計算，即 (3-74)由圖6-7（b）得 =0.87 (3-75)由機械設(shè)計手冊單行本圖6-8得 =1.3，代入上式，則得 =1+（1.3-1）0.87=1.26 (3-76)d.齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)由機械設(shè)計手冊單行本表13-1-102可查得 =1.0 (3-77)e.行星輪間載荷分配系數(shù) 行星輪間載荷分配系數(shù)按機械設(shè)計手冊單行本表13-5-18得即 (3-78)已取=1.2，則得 =1.3 (3-79)f.齒形系數(shù)齒形系數(shù)由機械設(shè)計手冊單行本圖13-1-38查得=2.82，=2.54 (3-80)g.應(yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)由機械設(shè)計手冊單行本圖13-1-44查得=1.53， =1.62 (3-81)h.重合度系數(shù)重合度系數(shù)可按機械設(shè)計手冊單行本公式計算，即 (3-82)=1.6 (3-83) (3-84)i.螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)由機械設(shè)計手冊單行本圖13-1-49得 =1.00因行星輪c 不僅與中心輪a 嚙合,同時與內(nèi)齒輪b相嚙合,故取齒寬=60mm .計算齒根彎曲應(yīng)力按機械設(shè)計手冊單行本表13-1-111公式計算齒根彎曲應(yīng)力,即 (3-85) (3-87)取彎曲應(yīng)力=121 N/mm.計算許用齒根應(yīng)力按表13-1-111公式計算許用齒根應(yīng)力,即 (3-88)已知齒根彎曲疲勞極限由機械設(shè)計手冊單行本表13-1-110查得最小安全系數(shù)式中各系數(shù)取值如下：應(yīng)力系數(shù)，按所給定的區(qū)域圖取時，取=2；壽命系數(shù)，按機械設(shè)計手冊單行本表13-1-118中的公式計算，即 (3-89)式中應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計算，且按每年工作300天，每天工作16h，即 (3-90)則得 (3-91)齒根圓角敏感系數(shù)按機械設(shè)計手冊單行本圖13-1-57查得 =1 (3-92)相對齒根表面狀況系數(shù)按機械設(shè)計手冊單行本表13-1-122中對應(yīng)公式計算，即 (3-93)取齒根表面微觀不平度，代入上式得 (3-94)尺寸系數(shù)按機械設(shè)計手冊單行本表13-1-119中對應(yīng)的公式計算，即 (3-95)代入公式可得許用齒根應(yīng)力為 (3-96)因齒根應(yīng)力小于許用齒根力，即。所以a-c齒輪副滿足齒根彎曲強度條件。 b-c齒輪副 在嚙合齒輪副b-c中只需要校核內(nèi)齒輪b的齒根彎曲強度，按上述公式計算其齒根彎曲應(yīng)力及許用齒根應(yīng)力。已知，。同上，通過查表或采用相應(yīng)的計算公式，可得到取值與外嚙合不同的系數(shù)為=1.06，=1.17，=1.1，=1.075，=2.25，=1.77，=0.92，=1.03和=1.025。代入上式，得 (3-97)取 =122 (3-98)可見， ，故b-c齒輪副滿足齒根彎曲強度條件。 取a=200mm3.傳動的基本尺寸蝸桿的頭數(shù): 要求反行程自鎖 取蝸輪的齒數(shù): (3-99)模數(shù): (式13.23) (3-100) 取m=8蝸桿分度圓直徑: (3-101) 取=80mm蝸輪分度圓直徑: (3-102)蝸桿導程角: b (3-103)蝸輪的寬度: (3-104)取蝸桿圓周速度: (3-105) 相對滑動速度: (3-106) 當量摩擦系數(shù): 由表13.6 查得(與假設(shè)有出入無須作調(diào)整) 4.齒面接觸疲勞強度驗算:許用接觸應(yīng)力: (3-107) 最大接觸應(yīng)力: (3-108) = 合格5.齒輪彎曲疲勞強度驗算齒根彎曲疲勞極限： 由機械設(shè)計表13.2 查出 彎曲疲勞最小安全系數(shù)：自取 許用彎曲疲勞應(yīng)力： (3-109)齒輪最大彎曲應(yīng)力： (3-110) 合格6.蝸桿撓度驗算軸慣性矩：