【正文】 較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承 載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，這些已被我國越來越多的機(jī)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(dòng)中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)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(jī)械傳動(dòng)發(fā)展有著重要意義。 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(dòng)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(dòng)性能，傳動(dòng)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(dòng)技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動(dòng)、行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。 行星齒輪傳動(dòng)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(dòng)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(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)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(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展。 行星齒輪除了能象定軸齒輪那樣圍繞著自己的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)之外，它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還隨著支架（稱為行星架）繞其它齒輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 鍋爐鏈條爐排 變速器 為 自轉(zhuǎn) 。軸線固定的齒輪傳動(dòng)原理很簡單，在一對互相嚙合的齒輪中，有一個(gè)齒輪作為主動(dòng)輪，動(dòng)力從它那里傳入，另一個(gè)齒輪作為從動(dòng)輪，動(dòng)力從它往外輸出。也有的齒輪僅作為中轉(zhuǎn)站，一邊與主動(dòng)輪嚙合，另一邊與從動(dòng)輪嚙合，動(dòng)力從它那里通過。 于是針對行星齒輪的特點(diǎn)制定途徑：針對給定的零件制定出合理的機(jī)械加工工藝規(guī)程；完成相應(yīng)的裝配圖及主要零件圖設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)說明書的編寫，包括零件圖結(jié)構(gòu)分析、總體方案分析及選擇，設(shè)計(jì)計(jì)算過程。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 鍋爐鏈條爐排 變速器 二 .結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 變速器結(jié)構(gòu)型的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求變速器選用 2KH 型 NN 型少齒差行星輪結(jié)構(gòu)。 2KH型單極傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)較多，可以實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng)，它是一種典型的行星齒輪傳動(dòng)形式，由兩個(gè)內(nèi)齒輪副組成。具有兩對中心距相同的內(nèi)嚙合齒輪副和雙聯(lián)行星齒輪，內(nèi)齒輪輸出。 高速軸（輸入軸） 低速軸（輸出軸） 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問題 1）根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)的類型。 2）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動(dòng)頻率程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)的功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 。過大的備用功率回事電動(dòng)機(jī)功率降低，對于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率表數(shù)將變壞，并使電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 鍋爐鏈條爐排 變速器 3）根據(jù)使用場所的條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類型。 4）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 5）還需要考慮：運(yùn)行的可靠性，安裝檢修，以及生產(chǎn)過程前后期電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 對于本課題我們選取開關(guān)磁阻齒輪無極調(diào)速電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)變速器的調(diào)速，電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī) SRD 是近年來一種逐漸走進(jìn)了市場的新型電機(jī)，該電機(jī)有著有別于其他電機(jī)的優(yōu)勢和特點(diǎn)，因此逐漸成為市場未來發(fā)展的主要方向，是目前與鍋爐用鏈條爐排變速箱搭配組合的理想電動(dòng)機(jī)。 相比于其他電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)起動(dòng)力矩大、起動(dòng)電流小，可以頻繁重載起動(dòng)，無需其它的電源變壓器，節(jié)能，維護(hù)簡單，特別適用于礦井輸送機(jī)、電牽引采煤機(jī)及中 小型絞車等。 90 年代英國已研制成功 300kW 的開關(guān)磁阻電機(jī)，用于刮板輸送機(jī)，效果很好。我國已研制成功 110kW 的開關(guān)磁阻電機(jī)用于矸石山絞車 、 132kW 的開關(guān)磁阻電機(jī)用于帶式輸送機(jī)拖動(dòng)，良好的起動(dòng)和調(diào)速性能受到工人們的歡迎。 我國還將開關(guān)磁阻電機(jī)用于電牽引采煤機(jī)牽引，運(yùn)行試驗(yàn)表明新型采煤機(jī)性能良好。此外還成功地將開關(guān)磁阻電機(jī)用于電機(jī)車，提高了電機(jī)車運(yùn)行的可靠性和效率。 初步選用電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 =750r/min，經(jīng)過輸入齒輪 的傳動(dòng)形成調(diào)速( : =1:3) = = 得 =250r/min 由設(shè)計(jì)任務(wù)書要求得變速器變速范圍為 ~： 傳動(dòng)比 i= 取 i=1142 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 鍋爐鏈條爐排 變速器 行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比，當(dāng)它們的零件材料和機(jī)械性能、制造精度、工作條件等均相等時(shí)，行星齒輪具有自身的特點(diǎn)： 1）體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞功率大、承載能力高。 2）只要適當(dāng)選擇齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)類型就可以有很大的傳動(dòng)比，三個(gè)基本構(gòu)件都可以傳動(dòng)。 3）由于行星齒輪傳動(dòng)采用了對稱分流的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，有利于提高傳動(dòng)效率。 4）行星齒輪傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抗沖擊和振動(dòng)能力較強(qiáng)，工作較可靠。 在漸開線步齒差行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過程中，為了避免步齒差內(nèi)齒輪副輪齒間的各種干涉現(xiàn)象，在確定少齒差內(nèi)齒輪副輪齒幾何參數(shù)時(shí)，一般從漸開線少齒差內(nèi)齒輪副幾何參數(shù)表中選取或根據(jù)手冊中給定的一系列公式計(jì)算確定 但這組幾何參數(shù)選的合適與否．即輪齒間是否存在干涉現(xiàn)象，要等到這對齒輪加工出來并進(jìn)行實(shí)際嚙合傳動(dòng)后才能確定。 齒數(shù)差的確定 內(nèi)嚙合齒輪副內(nèi)齒輪數(shù)與外齒輪齒數(shù)之差 21dZ Z Z??稱為齒數(shù)差。一般1～ 4 稱為少齒差， dZ =0 稱為零齒差。 傳動(dòng)比 i的絕對值等于行星輪齒數(shù)除以中心輪與行星輪的齒數(shù)差，齒數(shù)差愈小，則傳動(dòng)比 i的絕對值愈大。因此為了得到較大的傳動(dòng)比，希望齒數(shù)差小，一般取齒數(shù)差為 1dZ? ，動(dòng)力傳動(dòng) 2dZ? 。由于需要的傳動(dòng)比大，于是選擇齒數(shù)差 1dZ? 。 齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)內(nèi)齒輪 (2KH)（ I）型傳動(dòng)特點(diǎn)，齒數(shù)差 1dZ? ，傳動(dòng)比的計(jì)算公式4 1 4 1 4 2 3()xi z z z z z z??和齒輪差計(jì)算公式 2 1 4 3dz z z z z? ? ? ?得出齒輪 2z 的計(jì)算式? ? ? ?224( 1 2) [ 4 1 ]d c d c d c xz z z z z z z i? ? ? ? ? ?（錯(cuò)齒數(shù) 2 4 1 3 0cz z z z z? ? ? ? ?）計(jì)算出 2，并取整得出各齒輪齒數(shù)如表 所示。 表 齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比與齒數(shù)組合 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 鍋爐鏈條爐排 變速器 各齒輪齒數(shù) 傳動(dòng)比 錯(cuò)齒數(shù) 齒數(shù)差 1z 2z 3z 4z 4xi cz dz 61 62 58 59 1142 3 1 齒形角和齒頂高系數(shù) 一般采用標(biāo)準(zhǔn)齒形角，當(dāng)齒數(shù)差 1dZ? 時(shí)，取齒形角 14 ～ 25 ，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)采用 20?? 。 當(dāng)齒形角 20?? 時(shí)，齒頂高系數(shù)。當(dāng) ah? 減小時(shí)，嚙合角 39。? 也減小，有利于提高效率。但 ah? 太小時(shí)，變位系數(shù)太小會(huì)發(fā)生外齒輪切齒干涉（根切）或插齒加工時(shí)的負(fù)嚙合。 齒輪變位系數(shù) 變位系數(shù)需滿足方程式： 39。 2 1 122 t a n [ ( ) ]in v in v x x z z? ? ?? ? ? ? 齒輪重合度由表得 使用場合 一般機(jī)械 汽車拖拉機(jī) 金屬切削機(jī)床 ～ 應(yīng)滿足 39。39。1 1 2 2( 1 2 ) [ ( t a n t a n ) ( t a n t a n ) ] 1a a azz? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?.4 =61 =62 =1 20?? 初選 m=4 =m /2+ m=126mm = m /2+ m=128mm =arcos( cos / )= =arcos( cos / )= 又因兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，故 = 。于是 = 39。39。1 1 2 2( 1 2 ) [ ( t a n t a n ) ( t a n t a n ) ] 1a a azz? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?.4 所以齒輪 1 2 不需要配合。 =58 =59 =1 20?? m=4 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 鍋爐鏈條爐排 變速器 =m /2+ m=120mm = m /2+ m=122mm =arcos( cos / )= =arcos( cos / )= 因兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，故 = 。于是 = 39。39。1 1 2 2( 1 2 ) [ ( t a n t a n ) ( t a n t a n ) ] 1a a azz? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?.4 所以齒輪 3 4 不需要配合。 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 由于現(xiàn)今的各種機(jī)械設(shè)計(jì)手冊大都編寫了利用計(jì)算機(jī)編制的少齒差內(nèi)嚙合齒輪副的參數(shù)表，所以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊機(jī)械傳動(dòng)》選擇參數(shù)并計(jì)算齒輪幾何尺寸，校核各項(xiàng)限制系數(shù)只有特殊情況才會(huì)應(yīng)用。一般情況下可直接從現(xiàn)成的參數(shù)表中選取所需的參數(shù)。參見表 一齒差內(nèi)齒輪副幾何尺寸及參數(shù)。 表 一齒差內(nèi)齒輪副幾何尺寸及參數(shù) （其中， m=4， 20?? ， =） /mm 模數(shù)的確定 根據(jù) 2KH（ I）型傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在偏心軸上安裝兩個(gè)行星輪，則一個(gè)行星輪上的轉(zhuǎn)矩輸入滾動(dòng)軸承效率，外齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì)，硬度 HBS=241~286。齒輪的由文獻(xiàn) [3]查得彎曲極限應(yīng)力 =700MPa。 內(nèi)齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度 HRC=48~55,查得齒輪的彎曲極限應(yīng)力 lim2 =850Mp? 。 使用系數(shù) KA，因原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)有振動(dòng)，查表得使用系數(shù)KA=，動(dòng)載荷 KV=（取齒輪的傳動(dòng)平穩(wěn)精度為 8級）因 YF1/σ FP1YF2/σFP2 按 外齒輪校核，因采用了內(nèi)嚙合和較大的正變位齒輪副，從而提高了齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度，且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動(dòng)的模數(shù)通常是按彎曲強(qiáng)度決定的。也可按照結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 鍋爐鏈條爐排 變速器 然后校核彎曲強(qiáng)度，因?yàn)槟?shù)最后的確定往往是受結(jié)構(gòu)尺寸的限制的。硬齒面齒輪傳動(dòng)具有較強(qiáng)的齒面抗點(diǎn)蝕能力，故先按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ? ?3 F SF21d 1 )YY(KT2 ? aazm ?? （ 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPa500FE ?? ； 2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ? ； 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞應(yīng)力安全系數(shù) S= ? ? M P 0 5 0 FEFNF ???? ?? 4）計(jì)算載荷系數(shù) 查得： 使用系數(shù) 1KA? 動(dòng)載系數(shù) ? 齒間分布系數(shù) 1KF ?? 齒向分布系數(shù) ?? 故載荷系數(shù) FFA ?????? ?? 5）查取齒形系數(shù) 查得： ?Y ?Y 6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 查得： ?Y ?Y 7）計(jì)算 ? ?FSaFaYY? 并比較大小 ? ? ? ? F S a 2F a 2F S a 1F a 1 ??? ?? 重慶理工大學(xué)