【正文】 技術(shù)問題。 （ 2）向無級變速行星齒輪傳動發(fā)展。實現(xiàn)無級變速就是讓行星齒輪傳動中三個基本構(gòu)件都轉(zhuǎn)動并傳遞功率，這只要對原行星結(jié)構(gòu)中固定的構(gòu) 件加一個轉(zhuǎn)動（如采用液壓泵及液壓馬達(dá)系統(tǒng)來實現(xiàn)），就成為無級變速器。 （ 3）向復(fù)合式行星齒輪傳動發(fā)展。近幾年來，國外蝸桿傳動、螺旋齒輪傳動、圓錐齒輪傳動與行星齒輪組合使用，構(gòu)成復(fù)合式行星齒輪箱。其高速級用前述各種定軸類型傳動，低速級用行星齒輪傳動，這樣可適應(yīng)相交軸和交錯軸間的傳動，可實現(xiàn)大傳動比和大轉(zhuǎn)矩輸出等不同用途，充分利用各類型傳動的特點，克服各自的缺點，以適應(yīng)市場上多樣化需求。如制堿工業(yè)澄清桶用蝸桿蝸輪 ——行星齒輪減速器，總傳動比 i=,輸出轉(zhuǎn)矩 。 （ 4）向少齒差行星 齒輪傳動方向發(fā)展。這類傳動主要用于大傳動比、小功率傳動。 （ 5）制造技術(shù)的發(fā)展方向。采用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，經(jīng)熱處理獲得高硬齒面（內(nèi)齒輪離子滲碳，外齒輪滲碳淬火），精密加工以獲得高齒輪精度及低粗糙度（內(nèi)齒輪精插齒達(dá) 56級精度，外齒輪經(jīng)磨齒達(dá) 5 級精度，粗糙度 m），從而提高承載能力，保證可靠性和使用壽命。 行星齒輪傳動的優(yōu)缺點 行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較，它具有許多獨特的優(yōu)點。它的顯著特點是：在傳遞動力時它可以進(jìn)行功率分流；同時，其輸入軸和輸出軸具有同軸性，即輸入軸和輸出軸均設(shè)在同 一軸線上。所以，行星齒輪傳動現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動，而 作為各種機(jī)械傳動系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機(jī)、起重運輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 ： (1)體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大 由于行星齒輪傳動具有功率分流和各中心輪構(gòu)成共軸線式的傳動以及合理地應(yīng)用內(nèi)嚙合齒輪副，因此可使其結(jié)構(gòu)非常緊湊。再由于在中心輪的周圍 均勻地分布著數(shù)個行星輪來共同分擔(dān)載荷，從而使得每個齒輪所承受卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計 5 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，行星齒輪傳動的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動的1/2～ 1/5（即在承受相同的載荷條件下）。 (2)傳動效率高 由于行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)的對稱性，即它具有數(shù)個勻稱分布的行星輪，使得作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力能相互平衡，從而有利于達(dá)到提高傳動效率的作用。在傳動類型 選擇恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，其效率值可達(dá) ～ 099。 (3)傳動比較大，可實現(xiàn)運動的合成與分解 只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動的類型及配齒方案，便可以用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比。在僅作為傳遞運動的行星齒輪傳動中，其傳動比可達(dá)幾千。應(yīng)該指出，行星齒輪傳動在其傳動比很大時，仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點。而且，它還可以實現(xiàn)運動的合成與分解以及實現(xiàn)各種變速的復(fù)雜的運動。 (4)運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動的能力較強 由于采用了數(shù)個結(jié)構(gòu)相同的行星輪，均勻地分布于中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂 的慣性力相互平衡。同時，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強，工作較可靠。 總之，行星齒輪傳動具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大及效率高（類型選用得當(dāng)）等優(yōu)點。因此，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。它幾乎可適用于一切功率和轉(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)展的重點之一。 ：材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝較困難些。但隨著人們對行星傳動技術(shù)進(jìn)一步深入地了解和掌握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)生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。因此，對于它的研制安裝問題，目前已不再視為一件什么困難的事情。實踐表明，在具有中等技術(shù)水平的工廠里也是完全可以制造出較好的行星齒輪傳動減速器。 尤為重要的是設(shè)計人員對于自己設(shè)計的某些齒輪減速器進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果不僅為齒輪傳動提供了一個最優(yōu)的設(shè)計方案，而且對其設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化 提供了依據(jù)。 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計 6 課題特點 本課題所研究的行星減速機(jī)應(yīng)用于卸船機(jī)四卷筒機(jī)構(gòu)，四卷筒行星差動傳動裝置是 （ 1）以 2K－ H型行星齒輪傳 動組成的行星差動減速器，體積小、重量輕、僅為定軸傳動的 1/2左右，本設(shè)計的重量為3900kg。 （ 2）組合巧妙，由兩臺行星差動減速器就可組成四卷筒驅(qū)動裝置。 （ 3）承載能力大，以 2K－ H型組合成的行星差動裝置，具有大的承載能力和過載能力。 （ 4）其中行星傳動部分采用鼓形齒聯(lián)軸器的太陽輪浮動，以實現(xiàn)行星輪間的均載作用，無徑向支承，簡化結(jié)構(gòu)，均載效果好。 （ 5）齒輪 的材質(zhì)組合和齒輪參數(shù)的設(shè)計計算與選配合理。行星架及各傳動件結(jié)構(gòu)合理，工藝性好。如輸出軸采用錐度 1∶ 10的錐形軸，便于裝卸和維護(hù)保養(yǎng)。因此，在卸船機(jī)上采用這種新型的四卷筒機(jī)構(gòu)，具有節(jié)能、節(jié)材的優(yōu)點。四卷筒牽引式卸船機(jī)，其中的四卷筒機(jī)構(gòu)由四只卷筒、兩只行星差動減速器、電動機(jī)和制動器組成，如圖 2所示。其中繞繩方式如圖 3所示，由四根鋼繩組成，而小車移動時，鋼繩不再在抓斗滑輪中移動。它的起升、開閉和小車牽引機(jī)構(gòu)合而為一，因而稱為四卷筒機(jī)構(gòu)。繩系非常簡單，而機(jī)構(gòu)的組合相當(dāng)巧妙。 圖 11中的圖 2四卷筒機(jī)構(gòu)：兩行星差動減 速器及四卷筒的布置 四卷筒牽引式抓斗及小車運行的動作原理（原理圖如圖 11） （ 1）工況 1 起升、開閉卷筒向右旋轉(zhuǎn)時，使抓斗提升，由起升、開閉電動機(jī)驅(qū)動。 （ 2）工況 2 起升、開閉卷筒向左旋轉(zhuǎn)時，使抓斗下降，由起升、開閉電動機(jī)驅(qū)動。 （ 3）工況 3 起升、開閉卷筒分別作向內(nèi)相對旋轉(zhuǎn)，使抓斗小車向右移動，此時，由小車牽引電動機(jī)驅(qū)動。 （ 4）工況 4 起升、開閉卷筒分別向外相對旋轉(zhuǎn)，則抓斗小車向左移動。 （ 5）工況 5 當(dāng)起升卷筒剎住不動，開閉卷筒向左旋轉(zhuǎn)時，抓斗運行開啟。 （ 6）工況 6 當(dāng)起升卷筒剎住不動，開閉卷筒 向右旋轉(zhuǎn)時，抓斗進(jìn)行閉合。 （ 7）工況 7 起升、開閉卷筒向向旋轉(zhuǎn)時，小車牽引電動機(jī)投入運行，抓斗可以走曲線軌卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計 7 跡進(jìn)入或離開船艙。 圖 11四卷筒機(jī)構(gòu)原理圖 四卷筒機(jī)構(gòu)的核心部分是行星差動減速器。該機(jī)構(gòu)的起升、開閉均采用 y P Z1－800/300盤式制動器，制動力矩大，性能可靠，安全靈活。小車牽引電動機(jī)雙輸出軸系統(tǒng)上裝有兩臺常規(guī)的 y W Z5－ 315/50輪式制動器。抓斗內(nèi)開閉段鋼繩較其余部分的彎曲疲勞、磨損嚴(yán)重，為了延長鋼繩使用壽命，降低鋼繩耗量，設(shè)計中考慮鋼繩在卷 筒上有一定貯備量。這樣，可以把磨損嚴(yán)重的鋼繩段砍掉，放出一段，重新滿足開閉所需的鋼繩長度。一般一根鋼繩可重復(fù)制用三次。該機(jī)所選用的鋼繩為 6 29F1+N F型號，麻芯填交繞優(yōu)質(zhì)鋼 繩，具有較高的韌性、彈性，并能蓄存一定的潤滑油脂。它還有較大的承載能力、抗擠壓、不旋轉(zhuǎn)、耐疲勞等特點。為更有效地防止抓斗旋轉(zhuǎn)和合理使用鋼繩，起升、開閉繩左右捻成對使用，右旋卷筒上用左捻鋼繩，左旋卷筒上用右捻鋼繩。有時為了安裝及拆換鋼繩方便，在設(shè)計中專門設(shè)置了一個鋼繩穿繩裝置。 反求設(shè)計 反求工程 (Reverse Engineering,RE),也稱逆向工程、反向工程 ,是指用一定的測量手段對實物或模型進(jìn)行測量 ,根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的 CAD模型的過程 ,是卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計 8 一個從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型 ,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)的全過程。 （逆向工程）一般可分為四個階段： 第一步 : 零件原形的數(shù)字化 通常采用三坐標(biāo)測量機(jī) (CMM)或激光掃描儀等測量裝置來獲取零件原形表面點的三維坐標(biāo)值。 第二 步 : 從測量數(shù)據(jù)中提取零件原形的幾何特征 按測量數(shù)據(jù)的幾何屬性對其進(jìn)行分割，采用幾何特征 匹配與識別的方法來獲取零件原形所具有的設(shè)計與加工特征。 第三 步 : 零件原形 CAD 模型的重建 將分割后的三維數(shù)據(jù)在 CAD 系統(tǒng)中分別做表面模型的擬合，并通過各表面片的求交與拼接獲取零件原形表面的 CAD 模型。 第四 步 : 重建 CAD 模型的檢驗與修正 采用根據(jù)獲得的 CAD模型重新測量和加工出樣品的方法來檢驗重建的 CAD模型是否滿足精度或其他試驗性能指標(biāo)的要，對不滿足要求者重復(fù)以上過程，直至達(dá)到零件的逆向工程設(shè)計要求。 二次大戰(zhàn)中，幾十個國家卷入戰(zhàn)禍，飽受戰(zhàn) 爭創(chuàng)傷。特別是戰(zhàn)敗國，在二戰(zhàn)結(jié)束后，急于恢復(fù)和振興經(jīng)濟(jì)。日本在 60 年代初提出科技立國方針： “一代引進(jìn)，二代國產(chǎn)化，三代改進(jìn)出口，四代占領(lǐng)國際市場 ”，其中在汽車、電子、光學(xué)設(shè)備和家電等行業(yè)上最突出。為要國產(chǎn)化的改進(jìn)，迫切需要對別國產(chǎn)品進(jìn)行消化、吸收、改進(jìn)和挖潛。這就是反求設(shè)計(Inverse Design)或反求工程 (Inverse Engineering)，這兩者是同一內(nèi)涵，僅是不同國家的不同提法。發(fā)展到現(xiàn)在，己成為世界各國在發(fā)展經(jīng)濟(jì)中不可缺少的手段或重要對策，反求工程的大量采用為日本的經(jīng)濟(jì)振興、進(jìn)而創(chuàng)造和 開發(fā)各種新產(chǎn)品奠定了良好基礎(chǔ)。 實際上，任何產(chǎn)品問世，包括創(chuàng)新、改進(jìn)和仿制的，都蘊含著對已有科學(xué)、技術(shù)的繼承和應(yīng)用借鑒。因而反求思維在工程中的應(yīng)用已源遠(yuǎn)流長，而提出這種術(shù)語并作為一門學(xué)問去研究，則是 60 年代初出現(xiàn)的。 市場經(jīng)濟(jì)競爭機(jī)制已滲透到各個領(lǐng)域，如何發(fā)展科技和經(jīng)濟(jì)，世界各國都在研究對策。從共性特征可概括為 4個方面對策： (1)大力提倡創(chuàng)造性。包括新的思維方式、新原理、卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計 9 新理論、新方案、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料、新工藝、新儀器等等。對于發(fā)展一個國家的國民經(jīng)濟(jì)來說，創(chuàng)造性是永恒主題。 (2)研究和應(yīng)用 新的設(shè)計理論、方法去改造和完善傳統(tǒng)的方法，使能既快又好地設(shè)計出新型產(chǎn)品。 (3)把計算機(jī)應(yīng)用廣泛地引入產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)的全過程 (預(yù)測、決策、管理、設(shè)計制造、試驗、銷售服務(wù)等 )中，以期達(dá)到這些過程的一體化、智能化和自動化。 (4)研究和應(yīng)用反求工程，使能在高的起點去創(chuàng)造新產(chǎn)品。 由于本次設(shè)計是根據(jù)法國佳提公司的產(chǎn)品進(jìn)行反求設(shè)計。通過利用前人在反求設(shè)計的一般步驟中獲取相關(guān)參數(shù)，再通過相關(guān)產(chǎn)品參數(shù)進(jìn)行類比完成此次設(shè)計任務(wù)。 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計 10 第二章 傳動方案的選擇和分配傳動比 選取傳動方 案 方案一 ： 2KH（ NGW）型行星傳動， 傳動結(jié)構(gòu)簡圖，如圖 21所示。傳動比范圍當(dāng) 3?pn 41 ?? Hi （ 1）以 2K－ H型行星齒輪傳動組成的行星差動減速器，體積小、重量輕、僅為定軸傳動的1/2 左右，本設(shè)計的重量為 3900kg。（ 2）組合巧妙，由兩臺行星 差動減速器就可組成四卷筒驅(qū)動裝置。 （ 3）承載能力大，以 2K－ H型組合成的行星差動裝置，具有大的承載能力和過載能力。 （ 4）其中行星傳動部分采用鼓形齒聯(lián)軸器的太陽輪浮動，以實現(xiàn)行 星輪間的均載作用，無徑向支承，簡化結(jié)構(gòu)，均載效果好。 （ 5）齒輪的材質(zhì)組合和齒輪參數(shù)的設(shè)計計算與選配合理。行星架及各傳動件結(jié)構(gòu)合理，工藝性好。如輸出軸采用錐度 1∶ 10的錐形軸，便于裝卸和維護(hù)保養(yǎng)。 因此，在卸船機(jī)上采用這種新型的四卷筒機(jī)構(gòu)，具有節(jié)能、節(jié)材的優(yōu)點。 圖 21 四卷筒機(jī)構(gòu)減速機(jī)運動簡圖 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計 11 方案二 ： 普通定軸齒輪傳動，此方案一般應(yīng)用于小車式起升系統(tǒng)，其原理圖如圖 22 圖 22 小車式起升系統(tǒng) 方案比較 ： 行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，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。 行星齒輪傳動能充分滿足減輕機(jī)器重量和縮小外形尺寸方面的要求。它的這一優(yōu)點，適應(yīng)為載荷分配在幾個行星輪上，而且合理地利用了內(nèi)嚙合的緣故。因此，行星傳動與普通傳動相比，即 使它們的材質(zhì)、機(jī)械性能和制造精度相同時，其結(jié)構(gòu)布局本身，就有可能獲得很小的外形尺寸和重量。而且縮小外形尺寸和重量就會導(dǎo)致其他一系列可能性的出現(xiàn)，從而促使嚙合承載能力增加，使外形尺寸和重量進(jìn)一步減少。事實上，將普通傳動改為行星傳動，可大大縮小齒輪直徑，因此，在刀具變鈍程度相同的情況下，可大大增大輪齒工作表面硬度，從而大大提高嚙合的承載能力。將普通傳動改為行星傳動，可保證是重量降低 5431～ 。當(dāng)普通傳動的齒輪尺寸較大時，若改用行星傳動則可能利用普通傳動不宜或不可能采用的措施來 提高嚙合承載能力，同時重量將降低得更多。 表 21 行星齒輪減速箱和一般定軸齒輪減速箱比較 項 目 行星齒輪減速箱 一般定軸齒輪減速箱 總 重 量 （ kg） 3471 6943 高