【正文】 低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)和一級(jí)定軸齒輪減速機(jī)構(gòu) 一級(jí)定軸齒輪減速器安裝在履帶架上，大齒輪和驅(qū)動(dòng)輪裝在同一軸上，小齒輪和行走馬達(dá)裝在同一軸上。 比較上述三種典型方案： a 圖為齒圈輸出帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，輸出穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)比較緊湊，布局合理，同時(shí)也能獲得較大的圖為行星架輸出，傳動(dòng)比、效率也較高；b 圖齒圈固定，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。根據(jù)使用要求的不同，可按下列原則分配傳動(dòng)比： 1 使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近于相等； 2 使減速器的外廓尺寸和質(zhì)量最?。? 3 使傳動(dòng)具有最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 4 使各級(jí)傳動(dòng)中大齒輪的浸油深度大致相等。 根據(jù)已知的傳動(dòng)比范圍 3344，由表 145取行星輪數(shù)目 C 3，查表 3配齒，可得如下可行傳動(dòng)比方案： ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 該設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比選擇①方案，配齒結(jié)果如下表 所示： 表 雙行星排各齒輪齒數(shù) 排數(shù) 太陽輪 A 齒數(shù) 行星輪 C 齒數(shù) 齒圈 B 齒數(shù) 行星輪數(shù)目 第Ⅰ行星排 12 33 78 3 第Ⅱ行星排 18 30 78 3 行星齒輪模數(shù)計(jì)算與確定 按照接觸強(qiáng)度初步計(jì)算 AC 傳動(dòng)的中心距和模數(shù)，根據(jù)第三章的參數(shù)每條履帶的牽引力為 噸，則驅(qū)動(dòng)輪的扭矩 ,為： （ ） 式中：為單條履帶的行走牽引力（噸）； 為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑（ mm）。根據(jù)公式得許用接觸應(yīng)力： 根據(jù)表 141選取齒寬系數(shù) ，載荷系數(shù) K 由文獻(xiàn)資料 [7]推薦值 K ，取 K ，查表 141取系數(shù)值為 483，則初步中心距為： mm 下面由中心距初步估算模數(shù) m 得： m 查表 141取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列值： m 5（ m 的含義下同）。 太陽輪和行星輪： （ ） 120 mm 行星輪 和內(nèi)齒輪： （ ） 120 mm 因?yàn)? ，所以，此行星排不需要角度變位。 根據(jù)齒數(shù)總和 + 12+33 45,齒數(shù)比 u ，查圖 131，取 ，所以 。此處 。為了表述簡潔，以下幾個(gè)齒輪的幾何尺寸計(jì)算表中與前面重復(fù)出現(xiàn)的參數(shù)將不再贅述其意義。 ② 確 定 和 所 以 用 的 圓 周 速 度 用 相 對(duì) 于 行 星 架 的 圓 周 速 度 ： （ ） 式中：為太陽輪的轉(zhuǎn)速，為了方便計(jì)算初步用馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速來計(jì)算； 為特性參數(shù)，見前面部分計(jì)算。則太陽輪的許用接觸應(yīng)力 []為： [] （ ） 1350 經(jīng)計(jì)算與太陽輪配對(duì)的行星輪，由圖 10和圖 10查取壽命系數(shù)得； （ ）式計(jì)算得其許用接觸應(yīng)力 [] 1410 顯然 [] []，故以 []值代入計(jì)算。經(jīng)計(jì)算 ， ，因 為 ，所以將后者代入計(jì)算。 內(nèi)齒圈所傳遞的扭矩為： （ ） 式中為驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩，則其所傳遞的載 荷為： （ ） 。對(duì)于行星輪： 滿足強(qiáng)度要求。 太陽輪和行星輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)（ 1）中計(jì)算查取結(jié)果，太陽輪的許用彎曲強(qiáng)度 []為： [] （ ） 由式（ ）得與太陽輪配對(duì)的行星輪的許用彎曲強(qiáng)度 []為： [] 由圖 141查取太陽輪齒形系數(shù) ，行星輪齒形系數(shù) 。 ③查表 10確定使用系數(shù) ；查圖 10取動(dòng)載系數(shù) ；查表 10 取齒間載荷分配系數(shù) ，查表 10利用直插法齒向載荷分配系數(shù) ，則計(jì)算載荷系數(shù)為： （ ） .182 ④太陽輪傳遞的載荷的計(jì)算 太陽輪輸入轉(zhuǎn)矩為 ，根據(jù)公式有太陽輪所傳遞的扭矩為： （ ） 式中：為行星齒輪傳動(dòng)載荷不均勻系數(shù)，由表 145查取， 則太陽輪傳遞的載荷為： （ ） 所以太陽輪接觸應(yīng)力和之配對(duì)的行星輪的接觸應(yīng)力為： （ ） ⑤ 許用接觸應(yīng)力計(jì)算 本挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)工作時(shí)間為 10 年，每年按照 365 天計(jì)算，每天工作 8 小時(shí)，則工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 為： N 60nj （ 4.） 601XXXXXXXXXX 次 n 為太陽輪轉(zhuǎn)速，按照液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速計(jì)算： j 齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù)： 為總工作時(shí)間，以小時(shí)計(jì)算。 各行星齒輪強(qiáng)度校核 太陽輪和行星輪接觸疲勞強(qiáng)度校核 經(jīng)過前面計(jì)算，太陽輪齒寬系數(shù) ， 則太陽輪齒寬為 b 36，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，取 46mm。下面將其 計(jì)算過程。為了表述簡潔，以下幾個(gè)齒輪的幾何尺寸計(jì)算表中與前面重復(fù)出現(xiàn)的參數(shù)將不再贅述其意義。 變位系數(shù)選取 在行星齒輪傳動(dòng)中，采用高度變位（ + 0）的主要目的在于可以避免根切，減小機(jī)構(gòu)的尺寸和質(zhì)量；還可以改善齒輪副的磨損情況以及提高其承載能力，保持其標(biāo)準(zhǔn)中心距不變。 太陽輪和行星輪： （ ） mm 行星輪 和內(nèi)齒輪： （ ） mm 因?yàn)? ，所以，此行星排不需要角度變位。 齒數(shù)比 ，查表 145選取太陽輪和行星輪的材料為 20CrMnTi，滲碳淬火處理，齒面硬度分別為 6062HRC和 5658HRC，查表 141得 1500和 340，太陽輪和行星輪的加工精度為 6 級(jí)。 為特性參數(shù)，為對(duì)應(yīng)的齒圈與太陽輪齒數(shù)之比（下同） 連接方程為： 0 將連接方 程代入運(yùn)動(dòng)方程，解得傳動(dòng)比 i 為： （ ） 其中負(fù)號(hào)表示，太陽輪輸入與齒圈的輸出轉(zhuǎn)向方向相反。 （ a）軸固定行星減速器 （ b）齒圈固定行星減速器 圖 行星減速器 減速器傳動(dòng)比的分配 由于單級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)比最大不超過 10，當(dāng)總傳動(dòng)比要求超過此值時(shí)，應(yīng)采用二級(jí)或多級(jí)減速器。 斜盤式軸向柱塞馬達(dá)和雙行星排減速機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)析液壓系統(tǒng)壓力可以高達(dá) 300MPa 以上，馬達(dá)轉(zhuǎn)速一般在 2200 r/min以內(nèi)，雙行星排具有較大的傳動(dòng)比，省去了定軸齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，適合于專業(yè)化批量生產(chǎn)。所以要求齒輪減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比也比較大。行星齒輪傳動(dòng)由于采用了對(duì)稱的分流傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使作用中心輪和行星架等主要軸承上的作用力互相 平衡，有利于提高傳動(dòng)效率； ③傳動(dòng)比大。 ④ 行星減速器：行星減速器的最大特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比范圍廣，其 圖 行星減速器 傳動(dòng)效率可從 10w 到 50000kw，體積 和重量比普通齒輪減速器、蝸桿減速器小得多。由于蝸桿傳動(dòng)效率較低， 所以蝸桿減速器不宜在長期連續(xù)使用的動(dòng)力傳遞中應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種不同的形式。因?yàn)閳A錐齒輪常常是懸臂裝在軸端的，且由于圓錐齒輪的精加工比較困難，允許的圓周速度又較低，因此圓錐齒輪減速器的應(yīng)用不如圓柱齒輪減速器那么廣。兩級(jí)和兩級(jí)以上的圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)布置型式有展開式、分流式和同軸式等到數(shù)種。由于其結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代工程機(jī)器中應(yīng)用很廣。 馬達(dá)有效工作壓力可 由下式確定： （ ） 式中： 為回油背壓，取值范圍為； 為壓力損失，參考同類型液壓挖掘經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取值：； 為液壓泵的出口壓力， 15 噸以上的中型機(jī)械普遍采用中高壓壓力：，本次設(shè)計(jì)中取 。 （ 3）液壓馬達(dá)的輸出力矩 （ ） 式中：為驅(qū)動(dòng)輪扭矩； 為行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，取。 所以，由此得，滿足牽引力計(jì)算原則，符合設(shè)計(jì)要求。 （ 5）不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的慣性阻力 （ ） 噸 忽略風(fēng)載阻力，則轉(zhuǎn)彎行走阻力為： （ ） +++ 噸 坡道運(yùn)行阻力為： （ ） +++ 14 噸 因?yàn)? ，則取總阻力為 14 噸。因此 履帶上的比壓基本上可以看作是均勻分布的。設(shè)坡角度為，則坡度阻力為： （ ） 噸 式中：為坡度阻力； 為坡度角度，取為。 本設(shè)計(jì)采用在目前大多數(shù)履帶式液壓挖掘機(jī)的行走牽引力的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：