【正文】 ..................................................... 54 致 謝 ..................................................................... 55 1 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 【 摘 要 】 本次設(shè)計(jì)是對(duì) 卸船機(jī)用行星減速機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，卸船機(jī)用行星減速機(jī)設(shè)計(jì)要求效率高 ﹑簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)﹑減輕重量，對(duì)大梁的作用力減小等目的。 通過對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的研究，結(jié)合目前的發(fā)展情況和所要面臨解決的問題，建立了 2KH 行星齒輪傳動(dòng)的形式，設(shè)計(jì)出具有大功率、大傳動(dòng)比、小重量、小體積等優(yōu)點(diǎn)的減速機(jī)構(gòu)。 plaary gear reducer。 1880 年德國第一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)裝置的專利出現(xiàn)了。 高速大功率行星齒輪傳動(dòng)廣泛的實(shí)際應(yīng)用，于 1951 年首先在德國獲得成功。 世界各先進(jìn)工業(yè)國，經(jīng)由工業(yè)化、信息化時(shí)代，正在進(jìn)入知識(shí)化時(shí)代，行星齒輪傳動(dòng)在設(shè)計(jì)上日趨完善，制造技術(shù)不斷進(jìn)步，使行星齒輪傳動(dòng)已達(dá)到了較高水平。在這類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造中需要繼續(xù)解決均載、平衡、密封、潤滑、零件材料及熱處理及卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 4 高效率、長(zhǎng)壽命、可靠性等一系列設(shè)計(jì)制造技術(shù)問題。近幾年來，國外蝸桿傳動(dòng)、螺旋齒輪傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)與行星齒輪組合使用，構(gòu)成復(fù)合式行星齒輪箱。這類傳動(dòng)主要用于大傳動(dòng)比、小功率傳動(dòng)。它的顯著特點(diǎn)是：在傳遞動(dòng)力時(shí)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，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。再由于在中心輪的周圍 均勻地分布著數(shù)個(gè)行星輪來共同分擔(dān)載荷，從而使得每個(gè)齒輪所承受卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 5 的負(fù)荷較小，并允許這些齒輪采用較小的模數(shù)。在傳動(dòng)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。而且，它還可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解以及實(shí)現(xiàn)各種變速的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。因此，行星齒輪傳動(dòng)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(yùn)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(gè)方面。但隨著人們對(duì)行星傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)一步深入地了解和掌握以及對(duì)國外行星傳動(dòng)技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收，從而使其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善，同時(shí)生產(chǎn)生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。優(yōu)化結(jié)果不僅為齒輪傳動(dòng)提供了一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，而且對(duì)其設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化 提供了依據(jù)。 （ 4）其中行星傳動(dòng)部分采用鼓形齒聯(lián)軸器的太陽輪浮動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)行星輪間的均載作用，無徑向支承，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，均載效果好。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(diǎn)。繩系非常簡(jiǎn)單，而機(jī)構(gòu)的組合相當(dāng)巧妙。 （ 4）工況 4 起升、開閉卷筒分別向外相對(duì)旋轉(zhuǎn)，則抓斗小車向左移動(dòng)。 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(zhǎng)鋼繩使用壽命，降低鋼繩耗量，設(shè)計(jì)中考慮鋼繩在卷 筒上有一定貯備量。它還有較大的承載能力、抗擠壓、不旋轉(zhuǎn)、耐疲勞等特點(diǎn)。 （逆向工程）一般可分為四個(gè)階段： 第一步 : 零件原形的數(shù)字化 通常采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) (CMM)或激光掃描儀等測(cè)量裝置來獲取零件原形表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。 二次大戰(zhàn)中，幾十個(gè)國家卷入戰(zhàn)禍，飽受戰(zhàn) 爭(zhēng)創(chuàng)傷。這就是反求設(shè)計(jì)(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。 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，如何發(fā)展科技和經(jīng)濟(jì)，世界各國都在研究對(duì)策。 (2)研究和應(yīng)用 新的設(shè)計(jì)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(jì)出新型產(chǎn)品。通過利用前人在反求設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)。 （ 3）承載能力大，以 2K－ H型組合成的行星差動(dòng)裝置，具有大的承載能力和過載能力。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)。它的這一優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)為載荷分配在幾個(gè)行星輪上，而且合理地利用了內(nèi)嚙合的緣故。將普通傳動(dòng)改為行星傳動(dòng)，可保證是重量降低 5431～ 。 由上圖 22可知，小車式起重系統(tǒng)需要數(shù)臺(tái)普通減速機(jī)構(gòu)，而采用 2KH行星傳動(dòng)不僅效率高而且可以實(shí)現(xiàn)七種不同工況，綜合考慮采用方案一 2KH行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 分配傳動(dòng)比 起升 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比分配 根據(jù)已選定 2KH型行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，用 1表示周轉(zhuǎn)輪系的有關(guān)參數(shù)，腳標(biāo) 2表示定軸輪系的參數(shù)。齒輪傳動(dòng)比為 5~7。 （ 4） 當(dāng)設(shè)計(jì) 閉式齒輪減速時(shí)，為了潤滑方便，應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)中大齒輪都能浸入油中，且浸入的深度應(yīng)大致相等，以防某個(gè)大齒輪浸入油過深增加攪油損耗。 51312 ??? iii 因此，定軸傳動(dòng)比初定為 ，周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比為 5。根據(jù)圓柱齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比分配原則 取 ?i 則 7 0 7 ??? iii 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 14 第三章 行星齒輪傳動(dòng)的嚙合計(jì)算 齒數(shù)的選擇和計(jì)算 在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，根據(jù)給定的傳動(dòng)比 pi 來分配各輪的齒數(shù)。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) — 新版》表 ，取 n=3。2811??? ??? ZZi 取 345?Z 則 1606?Z 采用正常直齒傳動(dòng)螺旋角 ?0?? 驗(yàn)證配齒條件 行星傳動(dòng)各輪齒數(shù)不能隨意選取，必須根據(jù)行星傳動(dòng)的特點(diǎn)，滿足一定的條 件，才能進(jìn)行正常傳動(dòng)。為使各行星齒輪不相互碰撞，要求其齒頂圓間有一定的間隙，稱為鄰接條件。為保證中心輪和行星架軸線重合條件下的正確嚙合，由中心輪和行星輪組成的 各嚙合副的實(shí)際中心距必須相等，稱之為同心條件。 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 17 （ 4）驗(yàn) 算裝配條件 一般行星傳動(dòng)中，行星輪數(shù)目大于 1。如圖 31 所示，相鄰兩行星輪所夾的中心角為 2/pn? 。也就是說中心輪a 轉(zhuǎn)過的 a? 必須為其周節(jié)所對(duì)的中心角的整倍數(shù) M，即2/a aM z?? ?，將 aj 值代入上式可得 2 ( 1 )2/b baH abp a a H a a ba p p pzi zn z i z z zMz n n n? ??? ? ? ? ?? 整數(shù) （ 37） 圖 31 NWG型裝配條件分析 由式（ 37） 5031 2 030 ????w ban ZZ為整數(shù) 所以滿足裝配條件。于是，傳動(dòng)損失系數(shù) HzbHzaH ??? ??。2811co s2 4)(co s2 21 ?????? ?? mmzmd nn s 11 ?? ? mmmmmhzmd nanna 5 0] 4 2[2co s *11 ????? ? 跨測(cè)齒數(shù)： 4?k ，公法線長(zhǎng)度及偏差為 mmmmi n vmW nnnn o s)0 1 4 9 [4c o s]z 0 . 5 )(k[ ??????????? ???? mmzmd n s 22 ?? ? mmmmmhzmd nanna 6 5] 5 7[2co s *22 ????? ? 跨測(cè)齒數(shù)： 8?k ，公法線長(zhǎng)度及偏差為 mmmmi n vmW nnnn o s)[4c o s]z 0 . 5 )(k[ ??????????? ???? （ 2）齒輪副 ?0,5,1 6 0,34 43 ???? ?mmmzz 。39。co s39。 *22 ????? ? 跨測(cè)齒數(shù)： 13?k ，公法線長(zhǎng)度及偏差為 mmmmi n vmW nnnn o s)[5c o s]z 0 . 5 )(k[ ??????????? ???? 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 22 行星傳動(dòng)幾何尺寸 已知太陽輪： ?20,5,30 ??? ?mmmz a 。 mmmmmxz ggg ][)]1([m i n ????????? 內(nèi)齒圈基圓直徑為 mmmzd bb o s1205c o s ???? ?? 中心距 mmmma )4530(25 ??? 嚙合角 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 23 ?2039。2811co s/435(1 0 0 060 1 ?? ?????? ??? 2)接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) bdbK H 0 0 0 )/( 21 ???? 0 00 0 0 ) 4 2/1 0 0( 2 ?????? 式中 b—— 齒寬， mmb 100? 。 大齒輪采用 20CrMnMo，滲碳淬火，表面硬度 54~62HRC。2811c o sc o s ??? ???Z HZ —— 節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)， ?HZ ； ?Z —— 重合度系數(shù)，縱向重合度 4239。2811c o s 4d 11 ???? ? 齒面許用接觸應(yīng)力 M P aM P aSZZZZZ HHwRxvLHP 3 5 811 4 5 i m ???????? ?? 式中 LZ —— 潤滑系數(shù)， )220xx21()1121(2240????????LZ； vZ —— 速度系數(shù)， 401401 ???????vZ v ； RZ —— 粗糙度系數(shù)， ])([])1([ 1 ??????? duRZ zR ； wZ —— 工作硬化系數(shù)， 1?wZ ； xZ —— 尺寸系數(shù)， ?????? nx mZ ； limH? —— 試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限， MPaH 1450lim ?? ； HS —— 接觸強(qiáng)度最小安全 系數(shù)， 1?HS 。 EZ —— 鋼制齒輪的彈性系數(shù)， 2/190 mmNZ E ? ； ?Z —— 螺旋角系數(shù)， 10c osc os ??? ???Z HZ —— 節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)， ?HZ ； ?Z —— 重合度系數(shù)， 85 78 ????? ?? ?Z （ ?? 為 341?Z 與 1602?Z 的重合度， ??? ）； tF —— 圓周力， NNd Tt 2 3 8 1170 0 5 22 0 0 02 0 0 0F32 ???? 。 12 ??? zzu 小齒輪為軸齒輪，采用 20CrMnMo，齒面滲碳淬硬 56~60HRC，大齒輪采用 20CrMnMo，滲碳淬火，齒面滲碳淬硬 56~60HRC，輸入齒輪上的轉(zhuǎn)矩mNmNnPT ??????? 39。][ 39。 各系數(shù)確定如下： 使用系數(shù) ?AK 動(dòng)載荷系數(shù)： 39。 由此得 )( ?? ?? HF KK 齒輪間載荷分配系數(shù)： 1?? ?? FH HK 則綜合系數(shù) ?????? ?? HHvAH KKKKK ?????? ?? FFvAF KKKKK 齒形系數(shù) 1FY 由 4339。 按 GB/T3480—— 1997 方法計(jì)算 齒面接觸應(yīng)力 M P abd FuuKKKZZZZ tHvAHEH 39。20xxF 1 1 ???? 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 33 b —— 齒寬， 150mmb? ； 39。)1([ 1 ?????? duRZzR； wZ —— 工作硬化系數(shù)， 1?wZ ； xZ —— 尺寸系數(shù)， 0 2 0 ?????? nx mZ ； 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) ??? HHPHS ?? 齒根彎曲應(yīng)力為 M P aM P abmFKKKKYYY ntFFvAFSF 12251501 5 6 0 ???????? ????? 式中 ?Y —— 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)， 6 9 o s6 0 o 22 ????? ??? ??Y ?Y —— 螺旋角系數(shù)， 2 0 149 8 2 01 ?????? ?? ??Y ； FSY —— 齒形系數(shù)， 39。/7 3 5 1 rrin a ??? 太陽輪線速度為 smsmdnv /?? ?????? ?? 載荷系數(shù)的確定 使用系數(shù) ?AK 動(dòng)載荷系數(shù)： 2222 ?????????? uuvzK av 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 35 bdbK aH )/( 2 ???? 2 00 0 0 )1 5 0/1 2 0( 2 ?????? 沿齒寬分布系數(shù)為 )( ?? ?? HF KK 齒輪間載荷分配系數(shù)： 1?? ?? FH HK 則綜合系數(shù) ?????? ?? HHvAH KKKKK ?????? ?? FFvAF KKKKK 太陽輪輸入轉(zhuǎn)矩為 mNmNnPT ??????? 2 2 8 2669 5 5 09 5 5 039。按對(duì)稱循環(huán)載荷性質(zhì)確定許用應(yīng)力。2 1 ???? 式中 39。 11 ??????? 式中 pn —— 行星齒輪的個(gè)數(shù)， 3?pn ； pk —— 太陽輪浮動(dòng)時(shí)載荷分配的不均衡系數(shù)， ?pn 。 行星架轉(zhuǎn)速為 m in/57m in/13