【正文】 齒寬b 6 行星架和傳動軸的計算 行星架計算 選擇行星架根據(jù)前面章節(jié)介紹，行星架分為雙壁整體式、雙壁分開式和單壁式三種，本次初步設(shè)計的3K型變速器，其輸入功率比較大、傳動比高、行星輪直徑較大等，綜合這些因素，決定選擇雙壁整體式行星架如圖61所示。表61 軸強度計算公式中的系數(shù)C軸的材料Q235,20Q255，Q275,354540Cr,38SiMnMo等16014813512511811210610298由表61，取C=106輸入軸最小直徑dmin 取確定各軸段直徑（1）最小直徑dmin為裝聯(lián)軸器的軸頭直徑，軸段1?。?）軸段2為定位軸肩，?。?）軸段3安裝滾動軸承，?。?）軸段4安裝齒輪，取（5）軸段5為定位軸肩，取 確定軸長度齒輪軸孔直徑那么齒輪的輪轂長度，取綜合考慮軸的安裝和裝配條件，初選L1=60mm，L2=39mm，L3=91mm，L4=82mm，L5=10mm，L=282mm。水平面：水平面受力及彎矩如圖62（c）（d）所示。 輸出軸設(shè)計計算 輸出軸初步設(shè)計計算輸出軸材料選取40Cr，調(diào)質(zhì)處理。 輸出軸按許用彎曲應(yīng)力計算（1）軸的受力軸的受力如圖63(b)所示，軸上各支點跨距為。按許用切應(yīng)力計算軸的最小直徑，由參考文獻[2]式（）， 確定各軸段直徑（1）最小直徑dmin為裝聯(lián)軸器的軸頭直徑，軸段1?。?）軸段2為定位軸肩，?。?）軸段3安裝滾動軸承，?。?）軸段4安裝齒輪，?。?）軸段5為定位軸肩，取 確定軸長度齒輪軸孔直徑那么齒輪的輪轂長度，取綜合考慮軸的安裝和裝配條件，初選L1=152mm，L2=39mm，L3=250mm，L4=228mm，L5=15mm，L=684mm。 合成彎矩如圖62（g）所示。 輸入軸按許用彎曲應(yīng)力計算（1）軸的受力軸的受力如圖62(b)所示，軸上各支點跨距為。強度極限。程序框圖如圖53所示。行星輪d材料選用與行星輪c相同，選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241HB~286HB，平均硬度取260HB。 cb傳動設(shè)計計算內(nèi)齒輪b分度圓直徑 齒寬系數(shù) 查表47得， 齒寬b cb傳動齒面接觸疲勞強度計算內(nèi)齒輪材料選用40CrMnMo，調(diào)質(zhì)處理，硬度為210HB~237HB,平均值取220HB。3K型行星傳動的配齒的程序框圖如圖52所示。 圖51 3KI型行星齒輪傳動 配齒計算（1）各齒輪齒數(shù)的計算總傳動比 查參考文獻[1]表77 A=7，K=34由式（49） 太陽輪a齒數(shù) 由式（410）， 太陽輪b齒數(shù) 由式（411）， 行星輪c齒數(shù) 由式（412）， 行星輪d齒數(shù) 由式（413）， 太陽輪e齒數(shù) 由式（414）， （2）行星輪數(shù)和齒數(shù)校核 ① 傳動比條件校核 總傳動比 由式（36），由式（37）， 由式（38），由式（33）， 校核結(jié)果表明，齒輪齒數(shù)滿足傳動條件。選擇行星架時應(yīng)該綜合考慮行星架的結(jié)構(gòu)、剛性、加工和裝配。 行星輪結(jié)構(gòu)行星傳動的傳動形式、傳動比的大小和軸承共同決定了行星輪結(jié)構(gòu)的類型。① 均載機構(gòu)中浮動的構(gòu)件的質(zhì)量要輕、承受較大的載荷。靜定系統(tǒng)是在系統(tǒng)中附加自由度來實現(xiàn)均載的。這就衍生出一個新的系數(shù)，即載荷不均勻系數(shù)，載荷不均勻系數(shù)體現(xiàn)了均載的效果?！獞?yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)可通過參考文獻[2]。表49 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)構(gòu)件計算公式太陽輪a太陽輪b行星輪c行星輪d太陽輪e注：①為各個齒輪和行星架H的轉(zhuǎn)速，單位為；t為齒輪同側(cè)齒面總工作時間，單位為h。 （427）齒寬系數(shù)可通過表47①查得?！獜椥韵禂?shù)[2]彈性系數(shù)可通過查表46①而得。計算接觸強度時齒向載荷分布系數(shù) （423）計算彎曲強度時的齒向載荷分布系數(shù) （424）式中 “”、“”為各個齒輪相對于行星架的圓周速度和大齒輪齒面硬度HB2對齒向載荷分布系數(shù)的影響系數(shù)，可通過圖45查得；為齒寬和行星輪數(shù)對齒向載荷分布系數(shù)的影響系數(shù)，對于圓柱外嚙合直齒輪，可通過圖46（a）查得，對于內(nèi)嚙合直齒輪一般取1，內(nèi)外嚙合的可通過圖46（b）查得；為與均載機構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，對靜定機構(gòu)，～，～，其他非靜定機構(gòu)[1]。 （420） （421）式中“”為端面重合度 （422）式中“+”用于外嚙合，“”用于內(nèi)嚙合。行星傳動的動載系數(shù)應(yīng)按齒輪相對于行星架的圓周速度查圖44。 載荷系數(shù)載荷系數(shù)用K表示 （418）式中“”為使用系數(shù)；“”為動載系數(shù)；“”為齒間載荷分布系數(shù)，計算接觸強度時用“”表示，計算彎曲強度時用“”表示；“”為齒向載荷分布系數(shù)，計算接觸強度時用“”表示，計算彎曲強度時用“”表示。表42 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1和圓周力Ft轉(zhuǎn)矩T1圓周力Ftac傳動cb傳動de傳動注：式中Ta為太陽輪a的轉(zhuǎn)矩，單位為；Kc為載荷不均勻系數(shù)（見表43①）； r1為小齒輪分度圓直徑，單位為mm。② 式中 ——法向壓力角①；β——螺旋角①③ 應(yīng)帶正負，當傳動比為負，的方向與圖43所示方向相反；式中“”、“”，上面用于傳動比為正，下面用于傳動比為負。設(shè)行星輪數(shù)為nw,各行星輪載荷均勻，并且行星傳動各個構(gòu)件在輸入轉(zhuǎn)矩的作用下受力平衡，即各構(gòu)件間的作用力與反作用力大小相等方向相反。行星輪d的齒數(shù) （416）太陽輪e的齒數(shù) （417）（2）查表法當時，根據(jù)3KI型行星傳動的傳動比，各個齒輪的齒數(shù)可由查參考文獻[1]的表711獲得。（1）計算法3KI型行星傳動的行星輪c和d的齒數(shù)不相等，即。3KI型行星傳動的傳動比范圍行星輪齒數(shù)關(guān)系如下 時， 時， 3KI型行星傳動的傳動比與行星輪的數(shù)目無關(guān)。（4） 滿足行星傳動的鄰接條件行星傳動中，由于有多個行星輪均勻分布在太陽輪周圍，為了使行星傳動能夠正常安全地運行，那么就必須要保證運轉(zhuǎn)時相鄰兩個行星輪的齒頂不會相碰。圖42 行星齒輪的裝配條件如圖所示，兩相鄰行星輪之間的夾角為，當太陽輪a、b的輪齒中線都位于線AA時，行星輪就可以正確的安裝在太陽輪a、b之間。 圖41太陽輪a、b與行星輪c幾何嚙合關(guān)系（3）滿足行星傳動的裝配條件我們知道行星傳動一般有多個行星輪均勻分布在太陽輪周圍。（1）滿足行星傳動的傳動比條件確定的行星輪數(shù)和齒數(shù)一定要保證給定的傳動比，3KI型行星傳動的傳動比計算公式為式（36）、式（37）以及式（38）。在NGWN型行星傳動中 。 圖36 2KH（NGW）型行星傳動 圖37 2KH（NN）型行星傳動 3KI型行星傳動的傳動效率計算在上一章提到，行星傳動的傳動效率主要包含軸承效率、嚙合效率和潤滑油攪動飛濺效率。3KⅢ型行星傳動的合理傳動比范圍和傳動效率與3KI型的基本相同。其中，太陽輪b固定，太陽輪a和e同時與單齒圈行星輪c內(nèi)嚙合。（a）3KI型 （b）3KII型 （c）3KIII型圖34 3K型行星傳動的類型（1）3KI型，如圖34（a）所示，3KI型行星傳動的兩個行星輪直徑不相等，是雙齒圈行星輪。圖32 太陽輪a、b與行星輪幾何嚙合關(guān)系 傳動原理以圖31為例，如果將太陽輪b固定不動，太陽輪a作為輸入齒輪，太陽輪e作為輸出齒輪。行星架H3K型行星齒輪系就是輪系中有3個太陽輪，3K型行星傳動是一種應(yīng)用非常廣泛的行星傳動類型,它合理地應(yīng)用了內(nèi)齒輪嚙合副,使結(jié)構(gòu)更加緊湊, 重量比普通外嚙合副的行星齒輪要輕23倍, 嚙合損失也小很多。 行星傳動的效率 行星傳動的傳動效率主要包含軸承效率、嚙合效率和潤滑油攪動飛濺效率。如圖210所示，行星傳動轉(zhuǎn)化為了假想的定軸輪系，那么三個齒輪相對于行星架H的角速度如表21所示。然而，行星傳動的以上特點也注定了行星傳動的結(jié)構(gòu)比普通齒輪傳動更加復(fù)雜，制造精度要求更高，制造安裝更加困難。（2） 承載能力大行星傳動中，在太陽輪的周圍可以均勻布置多個行星齒輪，這樣，幾個行星齒輪同時承擔(dān)載荷，就使得每個齒輪所承受的載荷相對變小，從而大大提高了行星傳動的承載能力。若用“N”表示內(nèi)嚙合，“W”表示外嚙合，“G”表示公用行星輪，“ZU”表示錐齒輪，則可分為NGW型、NGWN型、NW型、NN型、WW型和ZUWGW型。太陽輪3固定不動，如果太陽輪1作為輸入構(gòu)件，太陽輪1轉(zhuǎn)動帶動行星輪2轉(zhuǎn)動，行星輪2既繞自身軸線自轉(zhuǎn)又與行星架H一同公轉(zhuǎn)，行星架H作為輸出構(gòu)件，將轉(zhuǎn)矩傳遞給輸出軸。（1）KHV型行星傳動，如圖27，這種行星輪傳動中,只有一個太陽輪、一個行星架、一個安裝在行星架上的行星輪和一根帶輸出機構(gòu)的輸出軸。行星輪系和差動輪系統(tǒng)稱為行星傳動。齒輪3固定不動，當齒輪1轉(zhuǎn)動時，齒輪2出了繞軸線OH自轉(zhuǎn)外還繞軸線O1O1公轉(zhuǎn)。這個輪系中，齒輪1和齒輪3稱為太陽輪（也稱中心輪）齒輪2就稱為行星輪，構(gòu)件H稱為行星架。（1）定軸輪系在輪系運轉(zhuǎn)的過程中，輪系中的所有齒輪都只繞各自的軸線轉(zhuǎn)動，各個齒輪的軸線的位置都固定不變，這種輪系稱為定軸輪系，如圖21所示，各個齒輪的幾何軸線都固定不變。如圖117所示。齒輪的制造一般均在6級制造精度以上。圖12 透平壓縮機（2）向標準化、產(chǎn)品類型多樣化的方向發(fā)展多元化的市場，多樣化的需求，促進了行星齒輪傳動產(chǎn)品的發(fā)展和擴大，同時，隨著各個行業(yè)產(chǎn)品類規(guī)格以及類型的增多和性能的提高，各種種類的行星齒輪傳動產(chǎn)品也在其適應(yīng)的條件下快速的發(fā)展。 行星齒輪傳動發(fā)展現(xiàn)狀行星齒輪傳動的一系列獨特的優(yōu)點，使得各個行業(yè)對行星齒輪傳動類產(chǎn)品的需求越來越大，同時更多的專業(yè)企業(yè)把行星齒輪傳動的研究制造作為了企業(yè)的主要和重要的研發(fā)對象，由此也推動了行星齒輪傳動技術(shù)水平的發(fā)展進步和應(yīng)用的進一步普及。從理論上，我國做了許多的分析和研究，同時還進行了大量的試驗和工業(yè)實驗。在我國，行星齒輪傳動在很早之前就有了應(yīng)用，早在南北朝時期，世界著名的偉大科學(xué)家祖沖之就發(fā)明創(chuàng)造了一種有行星齒輪傳動的差動式指南車，如圖11所示，這是一種由圓錐齒輪構(gòu)造成的差動行星齒輪傳動，這種差動式行星齒輪傳動能保證“圓轉(zhuǎn)不窮，而司方如一”。另外, 在加工雙聯(lián)齒輪的時候, 其兩個齒輪的相對位置精度要求很高，如果兩個齒輪的相對位置精度達不到要求，就會造成幾個行星齒輪承載不均勻或者齒輪無法裝配等后果。3K型變速器就是基于3K型行星傳動的原理，普遍應(yīng)用于汽車、起重、冶金、礦山、兵器裝備、機器人、航空航天、微型傳動等領(lǐng)域，對科技的發(fā)展有著重要的作用。在行星齒輪傳動的工作過程中, 行星齒輪容易發(fā)熱,因此熱穩(wěn)定性也是一個問題。行星齒輪傳動的應(yīng)用非常廣泛, 在工業(yè)生產(chǎn)當中已是一種重要的技術(shù)。行星齒輪傳動種類有很多, 最常用的有2KH、KHV、3K型三種。一個或者多個齒輪軸線圍繞另一個齒輪的固定軸線轉(zhuǎn)動的齒輪傳動就叫做行星齒輪傳動。在第二次世界大戰(zhàn)以后，人們對機械設(shè)備性能的要求越來越高，速度也要求越來越快了，同時，機械設(shè)備的外廓尺寸要求越來越小，機械結(jié)