【正文】 ....................................40 行星輪裝配 ........................................................................................................43 中間軸裝配 ..............................................................................................43 總裝配圖的爆炸圖 ..................................................................................45 小結(jié) .................................................................................................................................47 致 謝 ...............................................................................................................................48 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................49 1 第一章 前言 行星齒輪傳動現(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、儀器和儀表等各個方面。行星傳動不僅適用 于高轉(zhuǎn)速、大功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動裝置上也已獲得了應(yīng)用，它幾乎可通用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動技術(shù)已成為世界各國機(jī)械傳動發(fā)展的重點(diǎn)之一。 Pro／ E系統(tǒng)是 3D CAD/CAM實體設(shè)計系統(tǒng) ,Pro／ E最顯著的優(yōu)點(diǎn)是造型功能強(qiáng) ,目前在工業(yè)設(shè)計中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用，越來越多的設(shè)計人員用 Pro／ E進(jìn)行三維設(shè)計。 市場需求前景：行星齒輪減速器由于體積小，重量輕，傳動效率高，將會節(jié)省可觀的原料和能源。因此，本減速器是一種節(jié)能型的機(jī)械傳動裝置，也是減速器的換代產(chǎn)品。本減速器可廣泛應(yīng)用于機(jī)械，冶金、礦山、建 筑、航空、軍事等領(lǐng)域。特別在需要較大減速比和較大功率的各種傳動中有巨大的市場和應(yīng)用價值。 社會經(jīng)濟(jì)效益：現(xiàn)有的各類減速器消耗材料和能源較多，對于大傳動比的減速器，該問題更為突出。由于減速裝置在各部門中使用廣泛，因此，人們都十分重視研究這個基礎(chǔ)部件。不論在減小體積、減輕重量、提高效率、改善工藝、延長使用壽命和提高承載能力以及降低成本等等方面，有所改進(jìn)的話，都將會促進(jìn)資源（包括人力、材料和動力）的節(jié)省?？梢灶A(yù)見，本新型減速器在國內(nèi)外市場中的潛力是很大的。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外：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，傳動功率、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(jī)械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。 國內(nèi)：行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(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， 均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。 近 20 多年來，尤其是我國改革開放以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過我國機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國的行星傳動技術(shù)有了迅速的發(fā)展。 目前，行星傳動技術(shù)已成為世界各國機(jī)械傳動技術(shù)的重要發(fā)展方向，主要表現(xiàn)在廣泛采 2 用硬齒面、高精度、高轉(zhuǎn)速、大功率、大轉(zhuǎn)矩、大規(guī)格，而且向多品種、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。概括地講，在礦山、工程、冶金 、起重、運(yùn)輸、輕工、石油化工、機(jī)床、汽車、機(jī)器人、坦克、火炮、飛機(jī)、船舶、儀器儀表等機(jī)械行業(yè)和高科技領(lǐng)域中，已普遍采用行星傳動作為減速、增速、差速、變速或控制裝置。 (1)行星齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn) ①結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕 行星傳動具有行星運(yùn)動和功率分流的傳動特性，采用內(nèi)齒輪副 ,可以充分利用內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)齒圈內(nèi)部的可容空間，使其具有結(jié)構(gòu)緊湊、外廓尺寸小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。通常情況下，傳遞功率和傳動比相同時，行星傳動的體積和重量約為普通齒輪傳動的 1/2～ 1/6。 ②傳動比大，可實現(xiàn)運(yùn)動的合成與分解 行星傳動的類 型很多，如漸開線行星傳動、擺線針輪行星傳動、諧波行星傳動及活齒行星傳動等，一般都具有大傳動比的特點(diǎn)。用于傳遞運(yùn)動時，其最大傳動比可達(dá)幾萬或數(shù)十萬以上；作為動力傳動，其最大傳動比可達(dá)幾十或數(shù)百。采用差動行星傳動，可實現(xiàn)兩個運(yùn)動的合成和一個運(yùn)動的分解。在某些情況下，適當(dāng)選擇行星傳動的類型，可實現(xiàn)各種變速的復(fù)雜運(yùn)動。 ③效率高、功率損失小 行星傳動采用數(shù)個行星輪均勻分布在內(nèi)、外中心輪之間，可平衡作用于中心輪與行星架軸承上的慣性力。采用這種對稱結(jié)構(gòu)，有利于提高傳動系統(tǒng)的效率。適當(dāng)選擇傳動類型，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)，可使行 星傳動的效率達(dá)到 ～ 。 ④傳動平穩(wěn)，抗沖擊振動能力強(qiáng) 采用數(shù)個行星輪均勻分布在兩個中心輪之間，同時用均載裝置保持各行星輪間載荷均勻分布和功率均勻分流，不僅可平衡各行星輪和轉(zhuǎn)臂的慣性力，而且顯著提高了行星傳動的平穩(wěn)性以及抗沖擊、振動的能力。 (2)行星齒輪傳動的缺點(diǎn) 行星齒輪傳動的主要缺點(diǎn)是材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝較困難等。但隨著人們對行星傳動技術(shù)進(jìn)一步深人地了解以及對國外行星傳動技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收，從而使其傳動結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善，同時生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。因此，對于它的制造安裝 問題，目前已不再成為一件困難的事情。實踐表明，在具有中等技術(shù)水平的工廠里也完全可以制造出較好的行星齒輪傳動減速器。 本論文解決的關(guān)鍵問題 減速器的傳動部分設(shè)計，均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計以及 Pro／ E 的建模是此次設(shè)計的重要部分，這將直接決定此次設(shè)計的好壞關(guān)鍵。 本論文研究的主要內(nèi)容 減速器是動力和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需求。本論文研究的主要內(nèi)容為： （ 1）行星齒輪傳動的設(shè)計計算，包括齒輪傳遞類型的確定、齒輪主要參數(shù)的計算、傳動 3 效率的計算及齒輪強(qiáng)度校核等； （ 2） 行星減速器均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計，包括均載裝置類型的選取、均載機(jī)構(gòu)的選擇及行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)的確定等； （ 3）軸的設(shè)計計算，包括高速軸、中間軸和低速軸的設(shè)計及計算；其他零件如滾動軸承的選擇、行星架的選擇等 （ 4）行星齒輪減速器基本零件（包括齒輪、軸等）的三維成型。 4 第二章 行星齒輪傳動的設(shè)計 行星齒輪傳動的設(shè)計計算 本設(shè)計為一礦山機(jī)械裝置所需配用的行星齒輪減速器。已知輸入功率 P=30kW，輸入轉(zhuǎn)速n＝ 1500r／ min，傳動比 i=96，允許的傳動比偏差為△ ip＝ 。以短期間斷的工作方式，每天工 作 16h，要求使用壽命 10 年以上。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效率較高。 選取行星齒輪傳動的傳動類型 行星齒輪傳動可根據(jù)采用的基本構(gòu)件不同劃分為：２Ｋ Ｈ型、３Ｋ型和Ｋ Ｈ Ｖ三種。基本構(gòu)件代號：Ｋ－中心輪；Ｈ－行星架；Ｖ－輸出機(jī)構(gòu)。 行星齒輪傳動還可按齒輪嚙合方式不同劃分為：ＮＧＷ型、ＮＷ型、ＮＮ型、ＷＷ型、ＮＧＷＮ型、Ｎ型和ＺＵＷＧＷ型等。代號為：Ｎ 內(nèi)嚙合齒輪；Ｇ 外嚙合齒輪；ＺＵ 錐齒輪。 根據(jù)上述設(shè)計要求：短期間斷、傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊和外廓尺寸較小。按各類傳動類型的 工作特點(diǎn)可知， NGWN（ 3K）型行星傳動比較合理，其傳動簡圖如圖 所示。 bac deH 圖 行星齒輪傳動簡圖 配齒 和主要參數(shù) 計算 3K 型行星傳動的配齒計算公式： ? ? ? ? ? ??????? ?????? papapab nzinznzz 1421 2 （ 21） pbe nzz ?? （ 22） 5 )(21 ??? aec zzz （ 23） ???????? ????????? ?? be eab zz zzzi 1 （ 24） 試中 np為行星齒輪的數(shù)目，由《現(xiàn)代機(jī)械傳動手冊》參考文獻(xiàn) [1]取 np=3。考慮到該行星齒輪傳動的外廓尺寸較小，故選擇中心輪 a 的齒數(shù) Za=15。 將 Za、 np和 i 值代入公式 (21)和（ 22），可求出齒輪 b、 e 的齒數(shù) Zb和 Ze。 ? ? ? ? ? ??????? ?????? papapab nzinznzz 1421 2 ? ? ? ? ? ? 57315196315431521 2 ??????? ???????? 60357 ????? pbe nzz 因 Ze– Za = 60 – 15 = 45 為奇數(shù)，按公式（ 23）求得行星輪 c 的齒數(shù) Zc 為： ? ? ? ? ???????? aedc zzzz 再按公式（ 24）驗算其實際的傳動比 i 為： 965760 60155711 ??????? ??????? ?????????? ????????? ??beeab zz zzzi 其傳動比誤差 i? 為： 9696 ????????? pbae ii iii 故滿足傳動比誤差要求，即該行星齒輪傳動的實際傳動比為 i=96。最后確定該行星傳動各齒輪的齒數(shù)為 Za=15， Zb=57， Zd=Zc=22 和 Ze=60。 要參數(shù) (1)齒輪材料和熱處理的選擇 中心輪 a 和行星輪 c 均采用 20CrNi2MoA，表面滲碳淬火處理，齒面硬度為 5662HRC。 據(jù)《機(jī)械零件設(shè)計手冊》圖 1212(d)[2]和 1223(d)[2]，取齒面接觸疲勞極限2lim /1500 mmNH ?? ，齒根彎曲疲勞極限 2lim /450 mmNF ?? 。中心輪 a 和行星輪 c 的加工精度 6 級；內(nèi)齒圈 b和 e 的材料采用 42CrMo，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 255286HBS。據(jù)《機(jī)械零件設(shè)計手冊圖》 圖 1212(c)[2]和 1223(c)[2]，取齒面接觸疲勞極限 2lim /720 mmNH ?? 和齒根彎曲疲勞極限 2lim /280 mmNF ?? ，內(nèi)齒圈 b 和 c 的加工精度 7 級。 (2)按彎曲強(qiáng)度公式 [2]計算齒輪的模數(shù) m： 3 FPamFSz YKTm ??? （ 25） 現(xiàn)已知 Za=15， 2lim /450 mmNF ?? ； 6 小齒輪額定轉(zhuǎn)矩 ???? 95499549 11 nnpT p mN ??? 30 ； 查《機(jī)械零件設(shè)計手冊》參考文獻(xiàn) [2]取載荷系數(shù) K=； 查《機(jī)械零件設(shè)計手冊》參考文獻(xiàn) [2]取齒形系數(shù) ?FSY ； 查《機(jī)械零件設(shè)計手冊》參考文獻(xiàn) [2]查得齒寬系數(shù) 8?m? ； 則得齒輪模數(shù) m 為： 3 ??? ???m (mm) 查《機(jī)械零件設(shè)計手冊》參考文獻(xiàn) [2]表 123 取標(biāo)準(zhǔn)值，得模數(shù) 3?m mm。 變位系數(shù) （ 1） 嚙合參數(shù)計算 在三個嚙合齒輪副 ac、 bc 和 ec 中，其中心距 0a 為? ? ? ? )( mmzzma caac ??????? ? ? ? )( mmzzma cbbc ?????? ? ? ? ? )(57226032121 mmzzma ceec ?????? 由此可見，三個齒輪副的中心距均不相等，且有 bcacec aaa ?? 。因此，該行星齒輪傳動不能滿足非變位的同心條件。為了使該行星傳動既能滿足 給定傳動比的要求，又能滿足嚙合傳動的同心條件，應(yīng)使各齒輪副的嚙合中心距相等。即必須對該 3K 型行星傳動進(jìn)行角度變位。 現(xiàn)選取嚙合中心距 57?? ecaa mm，且 ??200? 。 由已知條件，按《現(xiàn)代機(jī)械傳動手冊》參考文獻(xiàn) [1]中公式計算各嚙合參數(shù)如下： 1） ac 傳動 ①嚙合角 ac? ∵ os57 osc os 00 ????? ?? aaac ∴ 39。4823??ac? ②變位系數(shù)和 ? ? ? ? 00 ????? ??? invinvzzx acca ③中心距變動系數(shù) y ????? m aay