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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文
第一章 緒論
1.1行星減速器發(fā)展?fàn)顩r
由于國家采取了積極穩(wěn)健的財政貨幣政策，固定資產(chǎn)投資力度加大，特別是基礎(chǔ)建設(shè)的投資，使冶金、電力、水泥、建筑、建材、能源等加快了發(fā)展，因此，對減速機的需求也逐步擴大。隨著國家對機械制造業(yè)的重視，重大裝備國產(chǎn)化進(jìn)程的加快以及城市化改造進(jìn)程的加快，減速機行業(yè)仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢，尤其是齒輪減速機的增長將會大幅度提高，這與進(jìn)口設(shè)備大多配套采用齒輪減速機有關(guān)。因此，業(yè)內(nèi)專家希望企業(yè)抓緊開發(fā)制造齒輪減速機，尤其是大、中、小功率硬齒面減速機，以滿足市場的需求。
國內(nèi)外動力齒輪傳動正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化、小振動、低噪聲的方向發(fā)展。行星齒輪傳動的發(fā)展和少齒差零齒差內(nèi)齒輪副的應(yīng)用，是當(dāng)代齒輪的一大特征，是齒輪傳動小型化的一個典型的標(biāo)志。行星傳動把傳統(tǒng)的定軸傳動改為動軸傳動，采用了功率分流并合理應(yīng)用內(nèi)嚙合及均載裝置，具有重量輕，體積小，承載高等優(yōu)點，因此，行星傳動技術(shù)的應(yīng)用日漸廣泛。
20世紀(jì)末的20多年，世界齒輪技術(shù)有了很大的發(fā)展，鏟平發(fā)展的總趨勢是小型化，高速化，低噪聲，高可靠度。技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是應(yīng)吃面技術(shù)，功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計技術(shù)。
硬面齒輪技術(shù)到20世紀(jì)80年代在國外日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件神探淬火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于IS01328-1975的6級，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的4倍，為軟齒面齒輪的5-6倍。一個中等規(guī)格的硬齒面齒輪減速器的重量僅為軟吃面齒輪減速器的1/3左右。
功率分支技術(shù)主要指行星及大功率齒輪箱的功率雙份及多分支裝置，如中心傳動的水泥磨主減速器，其核心技術(shù)是均載。
模塊化設(shè)計技術(shù)隊通用和標(biāo)準(zhǔn)減速器旨在追求高性能和滿足用戶多樣化大覆蓋面需求的同時，盡量減少零部件及毛坯的品種規(guī)格，以便于組織生產(chǎn)，使零部件產(chǎn)生形成批量，降低成本，取得規(guī)模效益。
其他技術(shù)的發(fā)展還表現(xiàn)在理論研究（如強度計算，修形技術(shù)，現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用，新齒形，新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用等）更完善，更接近實際；普通采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件；材料和熱處理質(zhì)量控制水平的提高；結(jié)構(gòu)設(shè)計更合理；加工精度普遍提高到ISO的4-6級；軸承質(zhì)量和壽命的提高；潤滑油質(zhì)量的提高；加工裝備和檢測手段的提高等方面。
這些技術(shù)的應(yīng)用和日趨成熟，使齒輪產(chǎn)品的性能價格比大大提高，產(chǎn)品越來越完美。如非常粗略地估計一下，輸出100N m轉(zhuǎn)矩的齒輪裝置，如果在1950年時重10kg，到80年代就可做到僅為1kg。
20世紀(jì)70年代至90年代初，我國的高速齒輪技術(shù)經(jīng)歷了測繪仿制，技術(shù)引進(jìn)到獨立設(shè)計制造3個階段。現(xiàn)在我國的設(shè)計制造能力基本可滿足國內(nèi)生產(chǎn)需要，設(shè)計制造的最高參數(shù)：最大功率44MW，最高線速度168m/s，最高轉(zhuǎn)速67000r/min。
我國的低速重載齒輪技術(shù)，特別是硬齒面齒輪技術(shù)也經(jīng)歷了測繪仿制等階段，從無到有逐步發(fā)展起來。除了摸索掌握制造技術(shù)外，在20世紀(jì)80年代末至90年代初步推廣硬齒面技術(shù)過程中，我們還做了解決“斷軸”，“選用”等一系列有意義的工作。在20世紀(jì)70-80年代一直認(rèn)為是國內(nèi)重齒輪兩大難題的“水泥磨減速器”和“軋鋼機械減速器”可以說已完全解決。
20世界80年代至90年代初，我國相繼制定了一批減速器標(biāo)準(zhǔn)，如ZBJ19004—88《圓柱齒輪減速器》，ZBJ19026—90《運輸機械用減速器》和YB/T050—93《冶金設(shè)備用YNK齒輪減速器》等幾個硬齒面減速器標(biāo)準(zhǔn)，我國有自己只是產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)，如YB/T079—95《三環(huán)減速器》。按這些標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的許多產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)均可達(dá)到或接近國外同類產(chǎn)品的水平，其中YNK減速器較完整地吸取了德國FLENDER公司同類產(chǎn)品的特點，并結(jié)合國情做了血多改進(jìn)與創(chuàng)新。
世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如日本，德國，英國，美國和俄羅斯等，對行星齒輪傳動的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化，傳動性能，傳動效率，轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星齒輪傳動技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動，行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等早已在現(xiàn)代化的機械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。
行星齒輪顫動在我已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀(jì)60年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動進(jìn)行了較深入，系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設(shè)計理論方面，還是在試制和應(yīng)用實踐方面，均有了較大的成就，并獲得了血多的研究成果。
近十幾年來，計算機技術(shù)，信息技術(shù)，自動化技術(shù)在機械制造中的廣泛應(yīng)用，改變了執(zhí)照也得傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式。一些先進(jìn)的齒輪生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采用精益生產(chǎn)，敏捷執(zhí)照，智能執(zhí)照等先進(jìn)技術(shù)。形成了高精度，高效率的智能化圣餐先和計算機網(wǎng)絡(luò)化管理。
在21世紀(jì)成套件機械裝備中，齒輪仍然是機械傳動的基本部件。由于計算機技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得機械加工精度，加工效率大為提高，從而推動了機械傳動產(chǎn)品多樣化，整機配套的模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致，美觀。
CNC機床和工藝技術(shù)的發(fā)展，推動了機械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計中的電子控制，液壓傳動，齒輪，帶鏈的混合傳動，將成為變速箱設(shè)計中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設(shè)計中的學(xué)科交叉，將成為新型傳動產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。
工業(yè)通用變速箱是指為各行業(yè)成套裝備及生產(chǎn)線配套的大功率和中小功率變速箱。國內(nèi)的變速箱將繼續(xù)淘汰軟齒面，向硬齒面，高精度，高可靠度軟啟動，運行監(jiān)控，運行狀態(tài)記錄，低噪聲，高的功率與體積比和高的功率與重量比的方向發(fā)展。中小功率變速箱為適應(yīng)機電一體化成套裝備自動控制，自動調(diào)速，多種控制與通訊功能的接口需要，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與外型在相應(yīng)改變。矢量變頻代替直流伺服器驅(qū)動，已成為經(jīng)年中小功率變速箱產(chǎn)品追求的目標(biāo)。
隨著我國航天，航空，機械，電子，能源及核工業(yè)等方面的快速發(fā)展和工業(yè)機器人等在各工業(yè)部門的應(yīng)用，我國在諧波傳動技術(shù)應(yīng)用方面已取得顯著成績。同時，隨著國家高新技術(shù)及信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對諧波傳動技術(shù)產(chǎn)品的需求將更會更加突出。
總之，當(dāng)今世紀(jì)各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高，二低，二化方面發(fā)展。六高即高承載能力，高齒面硬度，高精度，高速度，高可靠性和高傳動效率；二低即低噪聲，低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化，多樣化。
減速器和齒輪的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平，因此，開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景。
1.2選題分析與設(shè)計內(nèi)容
行星齒輪傳動與普通定州齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小，體積小，傳動比大，承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點，這些已經(jīng)被我過越來越多的機械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動種均有效地利用了功率分流性和輸入，輸出地同軸性以及合理的采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨特的優(yōu)點。行星齒輪傳動不僅適用于高速，大功率而且可用于低速，大轉(zhuǎn)矩的機械傳動裝置上。它可以用作減速，增速和變速傳動，運動的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中：這些功用對于現(xiàn)代機械傳動發(fā)展有著重要意義。因此，行星齒輪傳動在起重運輸，工程機械，冶金礦山，石油化工，建筑機械，輕工紡織，醫(yī)療器械，儀器儀表，汽車，船舶，兵和航空航天等工業(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用。
本設(shè)計以本設(shè)計基于Solid Works便于交互及強大的二維、三維繪圖功能。先確定總體思路、設(shè)計總體布局，然后設(shè)置零部件，最后完成一個完整的設(shè)計。利用Solid Works模塊實現(xiàn)裝配中零部件的裝配、運動學(xué)仿真等功能。
行星齒輪減速器的體積、重量及其承載能力主要取決于傳動參數(shù)的選擇，設(shè)計問題一般是在給定傳動比和輸入轉(zhuǎn)矩的情況下，確定各輪的齒數(shù)，模數(shù)和齒寬等參數(shù)。其中優(yōu)化設(shè)計采用Solid Works自帶的模塊，模擬真實環(huán)境中的工作狀況進(jìn)行運動仿真，對元件進(jìn)行運動分析。
減速器作為獨立的驅(qū)動元部件，由于應(yīng)用范圍極廣，其產(chǎn)品必須按系列化進(jìn)行設(shè)計，以便于制造和滿足不同行業(yè)的選用要求。針對其輸人功率和傳動比的不同組合，可獲得相應(yīng)的減速器系列。在以往的人工設(shè)計過程中，在圖紙上盡管能實現(xiàn)同一機座不同規(guī)格的部分系列表示，但其圖形受到極大限制。采用Solid Works工具來實現(xiàn)這一過程，不僅能完善上述工作，，方便設(shè)計操作，而且使系列產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)庫，圖形庫的建立、查詢成為可能，使設(shè)計速度加快。在設(shè)計過程中，我利用互聯(lián)網(wǎng)對本課題的各設(shè)計步驟與任務(wù)進(jìn)行了詳細(xì)了解。采用計算機輔助設(shè)計的技術(shù)，利用Solid Works參數(shù)化建模。
在設(shè)計計算方面：分析行星齒輪機構(gòu)傳動方案；并通過計算分析，確定行星輪系齒輪的齒數(shù)、模數(shù)和軸、行星架的各項參數(shù)，校核齒輪的接觸和彎曲強度；完成內(nèi)外嚙合齒輪、軸、行星架的設(shè)計計算；在整機設(shè)計開發(fā)背景下，結(jié)合運動參數(shù)完成建模。
在工程仿真分析方面：本論文利用三維軟件Solid Works對行星輪減速器進(jìn)行三維建模，并完成與整機的裝配。
第二章 行星齒輪減速器方案設(shè)計
2.1基本參數(shù)要求與選擇
行星齒輪傳動的類型很多，其分類方法也不少。在庫氏的分類方法中，行星齒輪傳動的基本代號為：Z——中心輪，X——轉(zhuǎn)臂，V——輸出軸（現(xiàn)說明：在庫氏原著作中，K—中心輪，H—轉(zhuǎn)臂）。根據(jù)其基本構(gòu)件的配置情況，可將行星齒輪傳動分為2Z-X、3Z和Z-X-V三種基本傳動類型；其他的結(jié)構(gòu)型式的行星齒輪傳動大都是它們的演化型式或組合型式。
設(shè)計行星齒輪減速器，已知該行星傳動的輸入功率P1=22KW，輸入轉(zhuǎn)速n1=1500r/min，傳動比ip=134，允許的傳動比偏差△ip=0.01，短期間斷的工作方式，每天工作16h，要求使用壽命8年；且要求該行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊、外廓尺寸較小和傳動功率較高。
第三章 設(shè)計計算
3.1選取行星齒輪傳動的傳動類型和傳動簡圖
根據(jù)上述要求：短期間斷，傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊和外輪廓尺寸較小。據(jù)書【7】和書【5】傳動類型的工作特點可知，3Z型適用于短期間斷的工作方式，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大。為了裝配方便，結(jié)構(gòu)更加緊湊，適用具有單齒圈行星齒輪的3Z型行星齒輪傳動較合理，其傳動簡圖如圖3-1所示。
圖3-1 3Z型行星齒輪減速傳動
3.2配齒計算
根據(jù)3Z型行星傳動的傳動比ip值和按其齒輪計算公式可求得內(nèi)齒輪b，e和行星齒輪c的齒數(shù)zb，ze和zc?？紤]到該行星齒輪傳動的外輪廓尺寸較小，故選擇中心輪的齒數(shù)za=15和行星齒輪數(shù)目np =3。為了使內(nèi)齒輪b與e的齒數(shù)差盡可能小，即應(yīng)取ze -zb= np。再將za，np和ip值代入公式查書【1】，則的內(nèi)齒輪b的齒數(shù)Zb為
zb=
按以下公式可得內(nèi)齒輪e的齒數(shù)Ze為
ze = zb + np =69+3=72
因ze-za=72-15=57為奇數(shù)，應(yīng)按如下公式求得行星輪c的齒數(shù)Zc為
zc=（ze-za）-0.5=（72-15）-0.5=28
再按傳動比驗算公式驗算其實際的傳動比為
ibae===134.4
其傳動比誤差書【1】為
===0.003<
故滿足傳動比誤差的要求，即得該行星齒輪傳動實際的傳動比為=134.4.最后確定該行星傳動各齒的齒數(shù)為za=15，zb=69，ze=72和zc=28.
另外，也可根據(jù)傳動比i=134.4查書【1】表直接可得上述各輪的齒數(shù)。
3.3初步計算齒輪的主要參數(shù)
齒輪材料和熱處理的選擇：中心輪a和行星輪c均采用20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度58-62HRC，取 =1400N/mm 和=340N/mm ，中心輪a和行星齒輪c的加工精度6級；內(nèi)齒輪b和e均采用42CrMo，調(diào)質(zhì)硬度217-259HB，取=780N/mm 和=260N/mm ，內(nèi)齒輪b和e的加工精度7級。
按彎曲強度的初計算公式計算齒輪的模數(shù)m為書【2】
m=Km
現(xiàn)已知Z1=15，=340N/mm 。
小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=9549 =9549×=46.68N·M；取算式系數(shù)Km=12.1；
查表取使用系數(shù)KA=1.5；取綜合系數(shù)KFΣ=1.8,；去接觸強度計算的行星輪見在和分布不據(jù)黁系數(shù)KHp=1.2，由書【1】公式可得KFp=1+1.5（KHp-1）=1+1.5（1.2-1）=1.3；可查得齒形系數(shù)YFa1=2.67；查得齒寬系數(shù)Фd=0.6。則的齒輪模數(shù)為
m==2.57（mm）
取齒輪模數(shù)m=3mm
3.4嚙合參數(shù)計算
在三個嚙合齒輪副a-c、b-c和e-c中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a為
（mm）
（mm）
（mm）
由此可見，三個齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)中心距不相等，且有。因此，此行星齒輪傳動不能滿足非變位的同心條件。為了使該行星齒輪既能滿足給定的傳動比=134.4的要求，又能滿足嚙合傳動的同心條件，即應(yīng)使各齒輪副的嚙合中心距相等，則必須對該3Z(II)型行星傳動進(jìn)行角度變位。
根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)中心距之間的關(guān)系，取選取其嚙合中心距為==66mm作為各齒輪副的中心距值。
已知+=43，-=41和-=44，m=3mm，=66mm及壓力角20。，按公式計算該3Z型行星傳動角度變位的嚙合參數(shù)。對各齒輪副的嚙合參數(shù)計算結(jié)果書【3】見表1-1。
表1-1 3Z型行星傳動嚙合參數(shù)計算
項目
計算公式
a-c齒輪副
b-c齒輪副
e-c齒輪副
中心距變動系數(shù)
=
=1.5
嚙合角
=
=
變位系數(shù)和
=
齒頂高變動系數(shù)
=
重合度
注：1.表內(nèi)公式的“”號，外嚙合取“+”，內(nèi)嚙合取“-” 。
2.表內(nèi)公式的為齒頂壓力角，且有=arcos。
確定各齒輪的變位系數(shù)。
（1）a-c齒輪副 在a-c齒輪副中，由于中心輪a的齒數(shù)z=15
2=34和中心距=64.5mm<=66mm 。由此可知，該齒輪副的變位目的是避免小齒輪a產(chǎn)生根切、湊合中心距和改善嚙合性能。其變位方式應(yīng)采用角度變位的正傳，書【3】即
當(dāng)齒頂高系數(shù)=1，壓力角時，避免根切的最小變位系數(shù)為
===0.1176
按如下公式可求得中心論a的變位系數(shù)書為
=0.5
=0.5
=0.2732>=0.1176
按書【3】公式可得到行星齒輪c的變位系數(shù)
= =0.5377-0.2732=0.2645
（2）b-c齒輪副 在b-c齒輪副中，=28>=17，=41>2=34和=61.5mm<=66mm 。據(jù)此可知，該齒輪副的變位目的是為了湊合中心距和改善嚙合性能。故其能變位方式也應(yīng)采用角度變位的正傳動，即。
現(xiàn)已知其變位系數(shù)和和則可得內(nèi)齒輪b的變位系數(shù)為=。
（3）e-c齒輪副 在e-c齒輪副中，>,-=44>2=34和mm 。由此可知，該齒輪副的變位目的是為改善嚙合性能和修復(fù)嚙合齒輪副。故其變位方式應(yīng)采用高度變位，即。則可得內(nèi)齒輪e的變位系數(shù)為0.2645。
3.5幾何尺寸計算
對于該3Z(II)型行星齒輪傳動可按下面計算公式進(jìn)行其幾何尺寸的計算。各齒輪副的幾何尺寸的計算結(jié)果見表1-2。
表1-2 3Z(II)型行星齒輪傳動幾何尺寸計算
項目
計算公式
a-c齒輪副
b-c齒輪副
e-c齒輪副
變位系數(shù)
=
=0.2732
=0.2645
=0.2645
=2.1022
=0.2645
=0.2645
分度圓直徑
=
=
=45
=207
=84
=207
=84
=216
基圓直徑
=
=
=42.2862
=78.9342
=78.9342
=194.5164
=78.9342
=202.9736
節(jié)圓直徑
=
=
=46.0465
=85.9535
=90.1463
=222.1463
=84
=216
齒頂圓直徑
外嚙合
52.413
91.3608
內(nèi)嚙合
-
齒根圓直徑
外嚙合
內(nèi)嚙合
用插齒刀加工
78.087
224.7126
78.087
225.0204
注：1.表內(nèi)公式中，為插齒刀的齒頂圓直徑；為插齒刀與被加工齒輪之間的中心距。
2.表中的徑向間徑=，其中=7.6（1-） /。
關(guān)于用插齒刀加工內(nèi)齒輪，起齒根圓直徑的計算。
已知模數(shù)=3mm，插齒刀齒數(shù)=25，齒頂高系數(shù)=1.25，變位系數(shù)=0（中等磨損程度）。試求被插制內(nèi)齒輪的齒根圓直徑。
齒根圓直徑按下式計算，即
=+2
式中 ——插齒刀的齒頂圓直徑；
——插齒刀與被加工內(nèi)齒輪的中心距。
==325=82.5（mm）
現(xiàn)對內(nèi)嚙合齒輪副b-c和e-c分別計算如下。
（1）b-c內(nèi)嚙合齒輪副（，=69）
==0.049683
查表得=
=
加工中心距為
=（mm）
按一下公式計算內(nèi)齒輪b齒根圓直徑為
=82.5+271.1063=224.7126mm（填入表2中）
(2)e-c內(nèi)嚙合齒輪副（，=72）
仿上，=
==0.019001
查表得=
==
=（mm）
則得內(nèi)齒輪e的齒根圓直徑為
mm（ 填入表2中）
3.6裝配條件的計算
對于所設(shè)計的上述行星輪傳動應(yīng)滿足如下的裝配條件
鄰接條件
按書【5】如下公式驗算其鄰接條件，即
將已知的、和值代入上式，則得
91.3608mm<266=114.3154mm
即滿足鄰接條件。
同心條件
按書【1】如下公式驗算該3Z(II)型行星傳動的同心條件，即
各各齒輪副的嚙合角為、、和；且知、、和。代入上式，即得
=46.82
則滿足同心條件。
安裝條件
按書【4】以下公式驗算其安裝條件，即得
所以，滿足其安裝條件。
3.7傳動效率的計算
由查表得到的幾何尺寸計算結(jié)果可知，內(nèi)齒輪b的節(jié)圓直徑222.1463mm大于內(nèi)齒輪e的節(jié)圓直徑mm，即>,故該3Z(II)行星傳動的傳動功率可采用書【5】如下公式進(jìn)行計算，即
=
已知和=69/15=4.6
其嚙合損失系數(shù)
和可按書【5】如下公式計算，即有
=2.3
=2.3
取齒輪的嚙合摩擦因數(shù)，且將、和代入上式，可得
=2.3
=2.3
即有 =0.00488+0.00502=0.0099
所以，其傳動效率為
=
可見，該行星齒輪傳動的效率較高，可以滿足短期間斷工作方式的使用要求。
3.8結(jié)構(gòu)設(shè)計
輸入端
根據(jù)3Z(II)行星傳動的工作特點、傳遞功率的大小和轉(zhuǎn)速的高低等情況，對其進(jìn)行具體的結(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d較小，所以，輪a應(yīng)該采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)型式；既將中心輪a與輸入軸連成一個整體。且按該行星的輸入功率P和轉(zhuǎn)速n的初步估算輸入軸的直徑，同時進(jìn)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。總之，在滿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。
按書【1】公式
=112=27mm
按照3﹪-5﹪增大，試取為30mm,帶有單鍵槽的輸入軸直徑確定為30mm,再過臺階為36mm滿足密封元件的孔徑要求。軸環(huán)用于軸承的軸向定位和固定?？芍獮?5mm,寬度為135mm。根據(jù)軸承的選擇確定軸肩為52mm， 為38 mm。如附圖。
輸出端
根據(jù)=112=50mm
帶有單鍵槽，與齒輪e同體相連作為輸出軸。取為57mm，選擇16X10的鍵槽。如附圖所示
內(nèi)齒輪的設(shè)計
（1）內(nèi)齒輪b采用緊固螺釘與箱體連接起來，從而可以將其固定。其尺寸如上已算出，圖形如附圖。
（2）內(nèi)齒輪e采用齒輪軸設(shè)計，既將輪e與輸出軸連成一個整體。且按該輪的輸入功率P和轉(zhuǎn)速n的初步估算輸出軸的直徑，同時進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計?？傊?，在滿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。
轉(zhuǎn)臂的設(shè)計
一個結(jié)構(gòu)合理的轉(zhuǎn)臂x應(yīng)是外廓尺寸小，質(zhì)量小，具有足夠的強度和剛度，動平衡性好，能保證行星齒輪間的載荷分布均勻，而且具有良好的加工和裝配工藝。對于3Z(II)型中的轉(zhuǎn)臂x不承受外力矩的作用，也不是行星傳動的輸入或輸出構(gòu)件（此時它不是基本構(gòu)件），故采用雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂（其側(cè)板兩端無凸緣）。 雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂，可采用連接板將兩塊側(cè)板連接在一起。整體式轉(zhuǎn)臂的毛皮是采用鍛造或焊接的范式得到的，即在其毛坯上已將兩側(cè)板與連接板制成一個整體。 轉(zhuǎn)臂x中所需連接板得數(shù)目一般應(yīng)等于行星齒輪數(shù)。壁厚為=mm取壁厚為15，其中為實際嚙合中心距。溝槽寬度為80mm。外圓直徑2=168mm，取外圓直徑170mm。如附圖所示。
轉(zhuǎn)臂X1上各行星齒輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心極限偏差可按公式計算，先已知高速級的嚙合中心距a=66mm，則得
0.0323（mm）
取=32.3
各行星齒輪軸孔的孔距相對偏差按公式計算，即
取0.0300=30
轉(zhuǎn)臂X1的偏心誤差為孔距相對偏差的，即=15
先已知低速級的嚙合中心距a=66mm，則得
=0.0323（mm）
取=32.3
各行星齒輪軸孔的孔距相對偏差按公式計算，即
取0.0300=30
轉(zhuǎn)臂X1的偏心誤差為孔距相對偏差的，即
箱體及前后機蓋的設(shè)計
按照行星傳動的安裝類型的不同，則該行星減速器選用臥式不剖分機體，為整體鑄造機體，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，能有效多用于專用的行星齒輪傳動中，鑄造機體應(yīng)盡量的避免壁厚突變，應(yīng)設(shè)法減少壁厚差，以免產(chǎn)生疏散等鑄造缺陷。材料選為灰鑄鐵[7]。如附圖所示
壁厚
——機體表面的形狀系數(shù) 取1
——與內(nèi)齒輪直徑有關(guān)的系數(shù)取2.6
_____作用在機體上的轉(zhuǎn)矩
標(biāo)準(zhǔn)件及附件的選用
螺釘?shù)倪x擇：大多緊固螺釘選擇六角螺釘。吊環(huán)的設(shè)計參照標(biāo)準(zhǔn)。通氣塞的設(shè)計參照設(shè)計手冊自行設(shè)計。以及油標(biāo)的設(shè)計根據(jù)GB1161-89的長形油標(biāo)的參數(shù)來設(shè)計。
行星齒輪c采用帶有內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)，它的齒寬b應(yīng)當(dāng)加大；以便保證該行星齒輪c與中心輪a 的嚙合良好，同時還應(yīng)保證其與內(nèi)齒輪b和e相嚙合。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。而行星齒輪軸在安裝到轉(zhuǎn)臂x的側(cè)板上之后，還采用了矩形截面的彈性擋圈來進(jìn)行軸向固定。
由于該3Z型行星傳動的轉(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)型式。該轉(zhuǎn)臂x可以采用兩個向心球軸承支承在中心輪a的軸上。
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如下公式計算?，F(xiàn)已知嚙合中心距mm，則得
（mm）
取
各行星輪軸孔的孔距先對偏差可按以下公式計算，即
取=0.030mm=30m
轉(zhuǎn)臂x的偏心誤差約為孔距相對偏差的1/2,即
=15m
在對所設(shè)計的行星齒輪傳動進(jìn)行了其嚙合參數(shù)和幾何尺寸計算，驗算其裝配條件，且進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，便可以繪制該行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)圖（或裝配圖）。
3.9齒輪強度驗算
由于3Z(II)型行星齒輪齒輪傳動具有短期間間斷的工作特點，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、外輪廓尺寸較小和傳動比大的特點。針對其工作特點，只需按書【5】其齒根彎曲應(yīng)力的強度條件公式進(jìn)行校核計算，即
首先按書【5】以下公式計算齒輪的齒根應(yīng)力，即
其中，齒根應(yīng)力的基本值可按書【5】以下公式計算，即
=
許用齒根應(yīng)力可按書【5】以下公式計算，即
=
現(xiàn)將該3Z(II)行星傳動按照三個齒輪副a-c、b-c和e-c分別驗算如下。
a-c齒輪副
① 名義切向力。
中心輪a的切向力=可按如下公式計算；已知N?m,和mm。則得
（N）
②有關(guān)系數(shù)。
a．使用系數(shù) 。
使用系數(shù)按書【5】中等沖擊查表得=1.5
b.動載荷系數(shù)。
先按下式計算輪a相對于轉(zhuǎn)臂x的速度，即
其中 （m/s）
所以 （m/s）
已知中心輪a和行星齒輪c的精度為6級，即精度系數(shù)C=6；再按下公式計算動載荷系數(shù)，即
=
式中 B=0.25=
A=50+56
則得
=
中心輪a和行星輪c的動載荷系數(shù)=1.06
c.齒向載荷分布系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)可按下式計算，即
=1+
查表得書【1】
=
查表得，代入上式，則得
=1+（1.3-1）1=1.3
d.齒間載荷分配系數(shù)。
齒間載荷分配系數(shù)查書【1】表得
=1.1
e.行星輪間載荷分配系數(shù)。
行星輪間載荷分配系數(shù)按書【1】下式計算
即 =1+1.5
已取，則得
=1+1.5=1.3
f.齒形系數(shù)。
齒形系數(shù)查書【1】得。
g.應(yīng)力修正系數(shù)。
應(yīng)力修正系數(shù)查書【1】得
h.重合度系數(shù) 。
重合度系數(shù)可按下式計算，即
==0.25+
i.螺旋角系數(shù)。
螺旋角系數(shù)查得
=1
因行星輪c不僅與中心論a嚙合，且同時與內(nèi)齒輪b和e相嚙合，故取齒寬b=60mm。
③計算齒根彎曲應(yīng)力。
按下式計算齒根彎曲應(yīng)力，即
=
=（N/mm2）
（N/mm2）
取彎曲應(yīng)力=110N/mm2
④計算許用齒根應(yīng)力
按書【5】以下公式計算許用齒根應(yīng)力，即
=
已知齒根彎曲疲勞極限=340 N/mm2
由查表得最小安全系數(shù)。
式中各系數(shù)、、、和取值如下。
應(yīng)力系數(shù)，按所給定的區(qū)域圖取時，取=2。
壽命系數(shù)由下式計算，即
=
式中應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由表相應(yīng)公式計算，且可按照每年工作300天，每天工作16小時，即
=6060=1.06
則得 ==0.89
齒根圓角敏感系數(shù)查得=1。
先對齒根表面狀況系數(shù)按表中對應(yīng)公式計算，即
=1.674-0.529
取齒根表面微觀不平度=12.5m，代入上式得
=1.674-0.529=0.98
尺寸系數(shù)按表中相對應(yīng)公式計算，即
=1.05-0.01=1.05-0.01=1.02
代入下公式可得許用齒根應(yīng)力為
=378（N/mm2）
因齒根應(yīng)力=110 N/mm2小于許用齒根應(yīng)力=378 N/mm2，即<。所以，a-c齒輪副滿足齒根彎曲強度條件。
b-c齒輪副
在內(nèi)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，即仍按公式計算其齒根彎曲應(yīng)力及按公式計算許用齒根應(yīng)力。已知，=260 N/mm2。
a．使用系數(shù) 。
使用系數(shù)按中等沖擊查表得=1.11
b.動載荷系數(shù)。
先按下式計算輪a相對于轉(zhuǎn)臂x的速度，即
其中 （m/s）
所以 （m/s）
已知中心輪a和行星齒輪c的精度為6級，即精度系數(shù)C=6；再按下公式計算動載荷系數(shù)，即
=
式中 B=0.25=
A=50+56
則得
=
中心輪a和行星輪c的動載荷系數(shù)=1.26
c.齒向載荷分布系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)可按下式計算，即
=1+
查表得
=
查表得，代入上式，則得
=1+（1.3-1）1=1.3
d.齒間載荷分配系數(shù)。
齒間載荷分配系數(shù)查表得
=1.1
e.行星輪間載荷分配系數(shù)。
行星輪間載荷分配系數(shù)按下式計算
即 =1+1.5
已取，則得
=1+1.5=1
f.齒形系數(shù)。
齒形系數(shù)查得。
g.應(yīng)力修正系數(shù)。
應(yīng)力修正系數(shù)查得
h.重合度系數(shù) 。
重合度系數(shù)可按下式計算，即
==0.25+
i.螺旋角系數(shù)。
螺旋角系數(shù)查得
=1
通過查表或采用相應(yīng)公式計算，可得到取值與外嚙合不同的系數(shù)為,,，，，=2.65，,=1.03和。代入上式則得
=（N/mm2）
取 N/mm2
（N/mm2）
可見，，故b-c齒輪副滿足齒根彎曲強度條件。
e-c齒輪副
仿上，e-c齒輪副只需要校核內(nèi)齒輪e的齒根彎曲強度，即仍按以上公式計算和。仿上，與內(nèi)齒輪b不同的系數(shù)為
和=0.68。代入上式，則得
=98（N/mm2）
因 N/mm2
取 N/mm2
（N/mm2）
可見，，故e-c齒輪副滿足彎曲強度條件。
第五章．總結(jié)
此片論文得以完成,首先要感謝劉柏希老師的細(xì)心指導(dǎo)。劉老師開闊的視野，為我提供了極大的發(fā)揮空間，在這段時間里讓我明白了做任何事情要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍，對人要寬容、寬厚，劉老師寬厚待人的學(xué)者風(fēng)范更是令我無比感動。
四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，，思緒萬千，心情久久不能平靜。
感謝各位老師在這幾年一直在生活中、組織上給予我的教導(dǎo)和無私的幫助，讓我在南昌航空大學(xué)科技學(xué)院這個大舞臺上有鍛煉的能力、自我完善的平臺。
在此文即將完成之際，我衷心的感謝在此過程中幫助過我的每個人，在這里請接收我最誠摯的謝意！由于時間倉促、自身等原因，文章錯誤疏漏之處在所難免，懇請各位老師斧正。
同時也感謝學(xué)院為我提供代寫論文良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。
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