【正文】 構越來越緊湊，為了適應市場和生產(chǎn)的需要，各個行業(yè)都紛紛使用和生產(chǎn)行星齒輪傳動裝置。因此行星齒輪傳動的可靠性是一個熱門研究課題。與此同時, 幾個行星齒輪分流承載, 使承載能力也增大很多倍。例如，在設計時選配齒數(shù)比較困難，目前設計手冊雖然有很多配齒的表格可以提供參考, 但如果設計給定的參數(shù)與表格中給出的參數(shù)不相符,那就需要設計人員自己選配齒數(shù), 首先要自己進行試配, 工作量很大。 行星齒輪傳動研究及發(fā)展現(xiàn)狀 行星齒輪傳動研究現(xiàn)狀在國際上，世界上一些先進的工業(yè)化國家，如美國、德國、英國、日本等國，在行星齒輪傳動方面的研究、生產(chǎn)制造和應用方面均處于國際領先水平。圖11 指南車在理論設計、試制和應用實踐等各個方面，我國都取得了比較大的成就，并取得了很多的研究成果?？偠灾?，近些年來我國在各類行星齒輪傳動方面的開發(fā)研究、設計以及應用等各個方面都取得了較大進步。例如, 平均年產(chǎn)量為三十萬噸合成氨的透平壓縮機（圖12）, 就是運用行星齒輪箱來增速, 其齒輪的圓周速度最高達到150 m/s。 圖13 行星齒輪差速器 圖14 p系列行星齒輪減速機圖15 tp系列行星齒輪減速機（3）向硬齒面、高精度的方向發(fā)展行星齒輪傳動機構中的齒輪廣泛采用氮化和滲碳等化學熱處理方式。例如，隨著礦井等提升設備的大型化，與其所配套的行星齒輪箱必須大型化，同時其傳遞功率及轉矩也必然提高，因此行星齒輪傳動裝置的大型化也就再所難免。根據(jù)輪系在運轉時其各個齒輪的幾何軸線的位置是否固定不變，一般將輪系劃分為三類。齒輪2用構件H連接，一方面繞其自己幾何軸線O1O1自轉，同時又與構件H一起繞固定幾何軸線OO公轉。（1）行星輪系自由度為1的周轉輪系稱為行星輪系，如圖25所示。差動輪系可以用于速度的分解和合成。那么根據(jù)其基本構件的組成，可將行星傳動分為：KHV型行星傳動、2KH型行星傳動（如圖28）和3K型行星傳動（如圖29）三種。 圖27 KHV型行星傳動 圖28 2KH型行星傳動（2）2KH型行星傳動，如圖28所示，主要由兩個太陽輪1和行星輪2和行星架H組成。 圖29 3K型行星傳動另外，行星傳動還可以根據(jù)齒輪嚙合的方式來劃分。一般，在承受同樣載荷的情況下，行星傳動裝置的重量比普通齒輪傳動裝置要輕2～5倍。（5） 傳動比大在行星傳動機構中，往往用少數(shù)幾個齒輪在適當?shù)呐潺X方案下就可以得到較大的傳動比，同時還可以保持其結構緊湊的特點。根據(jù)相對運動原理，我們給整個行星傳動假定地附加一個繞行星架固定軸線回轉、且與行星架轉動方向相反轉速相等的公共角速度“–wH ”，這樣，各個構件之間的相對運動仍然保持不變，而行星架的角速度變?yōu)榱?，這樣行星傳動就轉換為定軸齒輪傳動了。那么轉化輪系的傳動比為 （21）其中，“m”表示外嚙合數(shù)。其中“K”表示太陽輪。行星架H不承受外力矩的作用，而是用來支承行星輪軸，所以行星架H不是行星傳動的基本構件。如圖32為太陽輪和行星輪的嚙合關系。圖33 傳動原理圖 3K型行星傳動的類型3K型行星傳動有三種常用類型。（2）3KII型，如圖34（b）所示，3KII型行星傳動的兩個行星輪大小相同，就可以將兩個行星輪做成一個單齒圈行星輪，這樣就降低了加工難度。其中，內(nèi)齒圈e固定，轉動的太陽輪a和b與同一個行星輪c嚙合。其中，2KH（NGW）型行星傳動，如圖36所示，是由太陽輪a和b、行星輪c和行星架H組成，a為主動件、H為從動件；2KH（NN）型行星傳動，如圖37所示，由太陽輪b和e、行星輪c、d和行星架H組成，H為主動件，e為從動件。為了更加便于實用計算，通常按下式計算 （312）式中“+”用于外嚙合，“”用于內(nèi)嚙合。 行星輪數(shù)和齒輪齒數(shù)的確定3KI型行星傳動設計中，要想獲得理想合理的行星輪數(shù)和齒數(shù)，那么應該要滿足以下幾個條件。太陽輪和行星架的幾何軸線重合，要保證太陽輪a和b與行星輪c能夠正確的嚙合，那么就必須要滿足太陽輪a和行星輪c外嚙合的中心距aac與太陽輪b和行星輪c內(nèi)嚙合的中心距abc相等，即 （41）對于漸開線標準直齒圓柱齒輪有 （42）那么同心條件為 （43）由上式可知，要保證行星輪c齒數(shù)為整數(shù)，那么太陽輪a、b的齒數(shù)一定要同時為奇數(shù)或偶數(shù)。用“”表示行星輪數(shù)。此時，傳動比為 （45）由式（33）可知 （46）結合上述兩式有整理后得 （47）由上述可得，行星輪數(shù)和齒輪齒數(shù)要滿足的裝配條件為：兩太陽輪的齒數(shù)之和應是行星輪數(shù)的整數(shù)倍。如果計算結果不滿足鄰接條件的話，我們可以通過增加太陽輪齒數(shù)或者減少行星輪數(shù)的方法來滿足鄰接條件。3KI型行星傳動的配齒方法有兩種，即計算法和查表法。太陽輪a、b和行星輪c的齒數(shù)計算公式與時相同。 3KI型行星傳動的受力分析3KI型行星傳動的主要受力構件是太陽輪、行星輪、行星架和軸承。表41 3KI型行星傳動受力分析項目太陽輪a太陽輪b行星輪c行星輪d行星架H太陽輪e圓周力Ft徑向力Fr單個行星輪作用在軸上的力各行星輪作用在軸上力和轉矩注：① 表中公式適用于太陽輪a輸出、內(nèi)齒圈b固定、e輸出、行星輪數(shù)大于2的3K型行星傳動?！? ① 指分度圓的 小齒輪傳遞的轉矩T1和圓周力Ft3K型行星傳動中小齒輪傳遞的轉矩T1和圓周力Ft如表42所示?！? ① 本表引用參考文獻[1]表719而得。圖44 動載系數(shù)　 ① 本表引用參考文獻[2]。表45 齒間載荷分配系數(shù)等級精度567891011～126級及更低硬齒面直齒輪非硬齒面直齒輪上表中“”和“”分別為接觸強度計算和彎曲強度計算時的重合度系數(shù)。對于行星傳動，應考慮其行星輪既自轉的同時又公轉的運動特性。（2）計算參數(shù)選取——重合度系數(shù)計算齒面接觸疲勞強度時的重合度系數(shù)的計算公式見式（420）。圖47 節(jié)點區(qū)域系數(shù)（）——齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)就是齒輪齒寬與小齒輪分度圓直徑的比值。表48 最小安全系數(shù)使用要求失效概率高可靠度不大于~較高可靠度不大于~一般可靠度不大于~低可靠度不大于——應力循環(huán)次數(shù)載荷恒定時，應力循環(huán)次數(shù)N計算公式見表49。表410 載荷系數(shù)K載荷特性接觸強度彎曲強度均勻平穩(wěn)～～中等沖擊～～較大沖擊～～初步設計計算的許用接觸應力推薦值取 （429） 齒根彎曲強度計算（1）計算公式最大彎曲應力 （430）模數(shù)m (431)（2）計算參數(shù)選取——齒形系數(shù)齒形系數(shù)可通過參考文獻[2]。初步設計計算時，推薦取 (434) 行星傳動的結構 行星傳動的均載我們知道3K型行星傳動有承載能力大、工作平穩(wěn)、噪聲低、可靠性高等一系列的優(yōu)點，為了更加充分的體現(xiàn)和發(fā)揮其特點，在制造設計行星傳動時通常使用均載機構。（1）均載機構的形式均載方法根據(jù)均載機構的結構類型可分為靜定系統(tǒng)和靜不定系統(tǒng)兩種。（2）均載機構的選擇選擇均載機構有以下幾個原則。④ 均載機構應該滿足行星傳動的裝配和布局。 行星架結構行星架根據(jù)其結構形式可分為雙壁整體式、雙壁分開式、單壁式三種。 傳功設計計算 選擇行星傳動類型根據(jù)上述原始數(shù)據(jù)，選用3KⅠ型行星傳動，如圖51所示，太陽輪b固定不動，太陽輪a輸入，太陽輪e輸出，行星傳動使用直齒圓柱齒輪，分度圓螺旋角，分度圓法向壓力角；各齒輪模數(shù)相同；行星輪數(shù)目；均載機構選用內(nèi)齒輪e浮動。 配齒電算編程由上面計算知道，想要確定齒輪的齒數(shù)，必須先確定行星輪的數(shù)目，根據(jù)參考文獻[1]表77查得參數(shù)A、K的值，再根據(jù)公式（49）~（414）計算得出齒輪的齒數(shù)，然后就根據(jù)行星傳動的傳動比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件驗算校核齒輪的齒數(shù)，最后確定齒輪的最終齒數(shù)。 ac傳動齒根彎曲疲勞強度計算彎曲最小安全系數(shù) 查表48得， 彎曲疲勞極限 查參考文獻[2] 得 重合度系數(shù) 由式（432）， 齒形系數(shù) 查參考文獻[2] 應力修正系數(shù) 查參考文獻[2] 齒間載荷分布系數(shù) 查表45， 齒向載荷分布系數(shù) 查圖45得 查圖46得 取 由式（424）， 載荷系數(shù)K 應力循環(huán)次數(shù)N 由表49， 彎曲壽命系數(shù) 查參考文獻[2] 尺寸系數(shù) 查參考文獻[2] 許用彎曲應力 由式（433）， 演算彎曲應力 由式（430）， 驗算結果表明ac傳動無超載情況。 de傳動設計計算內(nèi)齒輪e分度圓直徑 行星輪d分度圓直徑 齒寬系數(shù) 查表47得， 齒寬b de傳動齒面接觸疲勞強度計算內(nèi)齒輪e材料選用與內(nèi)齒輪b相同，選用40CrMnMo，調(diào)質處理，硬度為210HB~237HB,平均值取220HB。 傳動設計電算編程3K型行星傳動的傳動設計步驟與單級齒輪傳動基本相同，首先選擇齒輪的材料，根據(jù)齒輪的材料、傳動裝置的工作情況和環(huán)境、齒輪傳遞的轉矩等通過查表確定傳動的各種參數(shù)，再根據(jù)公式初步確定齒輪的分度圓直徑、齒寬和模數(shù)，然后通過校核傳動的齒面接觸強度和齒根彎曲強度來最終確定齒輪的主要尺寸。 圖61 雙壁整體式行星架 行星架主要尺寸計算[4]行星架中心距 側板厚度 尺寸Lc 連接板外圓半徑R 連接板內(nèi)圓半徑Rn 輸入軸設計計算輸入軸和輸出軸傳遞的功率P輸入軸 輸出軸 輸入軸初步設計計算輸入軸材料選取40Cr，調(diào)質處理。軸的草圖如圖62(a)所示。 垂直面：垂直面受力及彎矩如圖62（e）所示。強度極限。（2）轉矩的計算輸入軸轉矩 軸段1受力 （3）齒輪e的作用力計算圓周力 徑向力