【文章內(nèi)容簡介】 ibXa =30~100三個(gè)行星輪時(shí)ibXa 30 ? 40 可用于短時(shí) 、間斷性工作制動(dòng)力傳動(dòng) 轉(zhuǎn)臂 X為從動(dòng)時(shí)，當(dāng)， i 大于某值后，機(jī)構(gòu)自鎖 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文 ） 8 8 3Z 負(fù) 號 機(jī) 構(gòu) NGWN ? 500 ibae =20~100 ? 100 結(jié)構(gòu)很緊湊，適用于中小、功率的短時(shí)工作制傳動(dòng) 工藝性差 當(dāng) a輪從動(dòng)時(shí)，i 達(dá)到某值后機(jī)構(gòu)會(huì)自鎖，即 bea? ? 0 根據(jù)條件，傳動(dòng)比較小，傳動(dòng)扭矩較大，轉(zhuǎn)速低，工作環(huán)境較惡劣，易有沖擊載荷，結(jié)構(gòu)尺寸限制不大，可以稍微選用大一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，要求結(jié)構(gòu)簡單，成本低。由此選用 2kh，NGW 型的行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)在該行星機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件、何為從動(dòng)件和固定件的不同，NGW 型輪邊減速器有三種結(jié)構(gòu)方案如圖 21： 圖 21單排圓柱行星齒輪式輪邊減速器的結(jié)構(gòu)方案 ① 太陽輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，行星齒輪架為固定件 ② 太陽輪為主動(dòng)件，行星齒輪架為從動(dòng)件，齒圈為固定件 ③ 齒圈為主動(dòng)件，行星齒輪架為從動(dòng)件，太陽輪為固定件 1太陽輪； 2齒圈； 3行星齒輪架； 4行星齒輪 ； 5半軸； 6橋殼； 7驅(qū)動(dòng)車輪 有行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性方程： 1 3 4(1 ) 0n an a n? ? ? ? a—— 從動(dòng)輪與主動(dòng)輪的齒數(shù)比 可以求出這三種結(jié)構(gòu)方案的路邊減速器的減速比 13i ： (1)當(dāng)太陽輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件而行星齒輪架固定時(shí)如圖 21（ a） 3113 31znianz? ? ? ? ? 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文 ） 9 9 (2)當(dāng)太陽輪為主動(dòng)件，行星齒輪架為從動(dòng)件，而齒圈固定時(shí)如圖 21（ b） 3113 4111znianz? ? ? ? ? (3)當(dāng)齒圈為主動(dòng)件，行星齒輪架為從動(dòng)件，而太陽輪固定時(shí)如圖 21（ c） 3 113 43111n zi n a z? ? ? ? ? 式中， 1 3 4,nn n ，一一太陽輪、齒圈、和行星輪架的轉(zhuǎn)速 13,zz一一太陽輪、齒圈的齒數(shù) 根據(jù)汽車的傳 動(dòng)特點(diǎn)，減速器的位置布置和合理的離地間隙，本次設(shè)計(jì)采用圖（ b）結(jié)構(gòu)方案。齒圈固定于車體上，太陽輪作為輸入件，行星架作為輸出件，其結(jié)構(gòu)簡圖 22如下： 圖 22輪邊減速器結(jié)構(gòu)簡圖 （三） 配齒計(jì)算 由所給條件知，輪胎寬 317mm，輪輞中心孔直徑 281mm，傳動(dòng)比 ， 現(xiàn)根據(jù)輪邊減速器的使用條件，考慮輪胎結(jié)構(gòu)尺寸的限制，初步選定太陽輪的齒數(shù) Za為 22,行星輪數(shù)目 np=5，若不合理再重新選擇。 根據(jù) 2ZX(A)型行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 1 1 1bx ba x a b aZip i i pZ? ? ? ? ? ? ? () 1baZp ipZ? ? ? 因此特性參數(shù) p= =p Za= 22= () 取 =22， 48， Zc=13 （四） 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 在行星齒輪傳動(dòng)中，各齒輪齒數(shù)較常見的失效形式有齒面點(diǎn)蝕，齒 面磨損和輪齒折斷。 在行星齒輪傳動(dòng)中，各齒輪的輪齒工作時(shí)，其齒面接觸應(yīng)力是按脈動(dòng)循環(huán)變化的。若齒面接觸應(yīng)力超出材料的接觸持久極限，則輪齒在載荷的多次重復(fù)作用下，齒面表層產(chǎn)生細(xì)小的疲勞裂紋，裂紋的蔓延擴(kuò)展，使表層金屬微粒剝落面形成疲勞點(diǎn)蝕。輪齒出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕后，嚴(yán)重影響傳動(dòng)的穩(wěn)定性，且致使產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲，影響傳動(dòng)的正常工作，甚至引 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文 ） 10 10 起行星傳動(dòng)的破壞。 提高齒面硬度，減小齒面粗糙度，提高潤滑油黏度和接觸精度，以及進(jìn)行合理的變位均能提高齒面抗點(diǎn)蝕的能力。 在行星齒輪傳動(dòng)中，齒輪在載荷的多次重復(fù)作用下，齒根彎曲應(yīng)力超過 材料的彎曲持久極限時(shí)，齒根部分將產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋逐漸擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生疲勞折斷。另外，還有超載遮斷，輪齒因短時(shí)超載或沖擊超載而引起的突然折斷，稱之為超載折斷。用淬火鋼或鑄鐵制成齒輪，容易產(chǎn)生超載折斷。 齒面磨料磨損是由于齒廓間相對滑動(dòng)的存在，如果有硬的屑粒進(jìn)入輪齒工作面間，則將產(chǎn)生磨料磨損。閉式齒輪傳動(dòng)中，應(yīng)該注意潤滑油的清潔和及時(shí)更換。而開式齒輪傳動(dòng)的工作條件較差，其主要的失效形式就是磨料磨損。 齒輪材料和熱處理的選擇 在行星齒輪傳動(dòng)中，齒輪材料的選擇應(yīng)綜合得考慮到齒輪傳動(dòng)的工作情況，如載荷性質(zhì) 和大小，工作環(huán)境等，加工工藝和材料來源及經(jīng)濟(jì)性等條件。由于齒輪材料及其熱處理是影響齒輪承載能力和使用壽命的關(guān)鍵因素，也是影響齒輪生產(chǎn)質(zhì)量和加工成本的主要條件。選擇齒輪材料的一般原則是：既要滿足其性能要求，保證齒輪傳動(dòng)的工作可靠，安全；同時(shí)又要使其生產(chǎn)成本較低。對于中低速，重載的重型機(jī)械的行星齒輪傳動(dòng)裝置應(yīng)選用調(diào)制鋼 40Cr,35SiMn,35CrMnSi 等材料。經(jīng)正火調(diào)質(zhì)或表面淬火，使其獲得機(jī)械強(qiáng)度，硬度和韌性等綜合性能較好 [6]。 根據(jù)本課題所研究的輪邊減速器的使用環(huán)境，維修條件以及重型礦用電動(dòng)輪自卸車 的重型重載特征，輪齒載荷性質(zhì)、承載能力，結(jié)合齒輪常常發(fā)生的失效形式，并考慮加工工藝、材料來源、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性等條件，經(jīng)綜合，選擇齒輪材料和熱處理方式見下： 中心輪 a和行星輪 c均采用 20CrMnTi 滲碳淬火的調(diào)質(zhì)合金鋼，其齒面硬度 HRC=60 取σ Hlim=1500N/㎜ 2； σ F/lim=470 N/㎜ 2； 中心輪 a和行星輪 c的加工精度為 6 級。 內(nèi)齒輪 B選用 42CrMo 調(diào)質(zhì)表面淬火的合金鋼其齒面硬度為 HRC=55 取σ Hlim=1160 N/㎜ 2； σ F/lim=360N/㎜ 2； 加工精度為 7級； 模數(shù)的計(jì)算 在計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，將各種傳動(dòng)類型的行星齒輪傳動(dòng)分解成其對應(yīng)的若干個(gè)相互嚙合的齒輪副。然后，載將每個(gè)嚙合齒輪副視為單個(gè)的齒輪傳動(dòng)。在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，其主要參數(shù)可先安類比法，即參照已有的形同類型的行星齒輪傳動(dòng)來進(jìn)行初步確定；或者根據(jù)具體的工作條件，結(jié)構(gòu)尺寸和安裝條件來確定。常用的辦法是按齒面接觸強(qiáng)度初算小齒輪的分度圓直徑 d1或者按輪齒彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù) m。在增大 10%~20%。 行星輪數(shù)目 2pn? 時(shí)，各個(gè)行星輪上 的載荷均勻（或采用載荷分配不均勻系數(shù) pK 進(jìn)行補(bǔ)償），因此只需要分析和計(jì)算其中的一套即可，中心輪 a 在每一套中（即在每個(gè)功率分流上）所承受的輸入轉(zhuǎn)矩由 ()計(jì)算 ： 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文 ） 11 11 111 9549 nnpnTTppa ?? (2. 6) aT — 中心輪 a所傳遞的轉(zhuǎn)矩， ； pn — 行星輪數(shù)目。 代入數(shù)據(jù)可得 T1=； 中心輪 1的模數(shù)可由 ()估 算 3 lim2111FdFaFpFAm z YKKKTKm ?? ?? （ 2. 7） mK — 算式系數(shù)，對于直齒輪傳動(dòng) ? ，對于斜齒輪傳動(dòng) ? ； 1T — 嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩， ；應(yīng)是功率分流后的值； AK — 使用系數(shù)； ?FK — 綜合系數(shù)； FpK — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)； 1FaY — 小齒輪系數(shù)； d? — 小齒輪齒寬系數(shù)； 1z — 齒輪副中小齒輪齒數(shù)； limF? — 試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限， 2/mmN ,且取 1limF? 和 12 2lim FaFaYYF?中的較小值。 相關(guān)系數(shù)的確定 算式系數(shù) mK ； 本課題采用直齒輪傳動(dòng)算式系數(shù) ? 使用系數(shù) AK ； 按原動(dòng)機(jī)均勻平穩(wěn)，工作機(jī)中等沖擊取使用系數(shù) ? 綜合系數(shù) FK? ； 綜合系數(shù) ?? 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文 ） 12 12 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) FpK ； 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) ? 小齒輪齒形系數(shù) 1FaK 按 z=22 和 x=0 取小齒輪齒形系數(shù) 1 ? 小齒輪齒寬系數(shù) d? 。 小齒輪齒寬系數(shù) 1d?? 模數(shù)的確定 3 lim2111FdFaFpFAm z YKKKTKm ?? ?? 將所有系數(shù)及 T1=3172N.㎜ Z1=22, σ F/lim=470 N/㎜ 2, 代入式 m=，故取輪系的模數(shù) m=5。 嚙合參數(shù)計(jì)算 由于本齒輪副沒有變位，因此可直接按照標(biāo)準(zhǔn)齒輪的參數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算。在兩個(gè)嚙合副 ac（太陽輪與行星輪） ,bc（行星輪與齒圈）中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距為 兩個(gè)嚙合的標(biāo)準(zhǔn)中心距相等，不需要采用變位。 ① 行星齒輪系幾何 尺寸計(jì)算 其中齒頂高系數(shù) * 1ah ? ，頂隙系數(shù) * ? 齒數(shù)比： 分度圓直徑 1d =5 22=110mm 2d =5 13=65mm 3d =5 48=240mm ② 中心輪與行星輪的中心距 1a =（ 110+65） /2= 行星輪與內(nèi)齒圈的中心距 2a? （ 240－ 65） /2= 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文 ） 13 13 第三章 驗(yàn)算和效率的計(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 ip 來分配各輪的齒數(shù)，這就是人們研究行星齒輪傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)的主要任務(wù)之一。在確定行星齒輪傳動(dòng)的各輪齒數(shù)時(shí)，除了滿足給定的傳動(dòng)比之外，還應(yīng)滿足與其裝配有關(guān)的條件，即同心條件，鄰接條件和安裝條件。除此之外，還要考慮到與其承載能力有關(guān)的其他條件 [2] 。 一、 裝配條件的驗(yàn)算 對于所設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的鄰接條件、同心條件和安裝條件。 鄰接條件按式 校驗(yàn)。 （ ）為行星輪齒頂圓直徑，為太陽輪和行星輪的中心距，為行星輪個(gè)數(shù)。 代人數(shù)據(jù)得知鄰接條成立。 同心條件 按式 校驗(yàn)。 ()代人數(shù)據(jù)得 22+13=4813 知同心條件成立。 安裝條件按式 校驗(yàn)。 （η為整數(shù)） () 帶入數(shù)據(jù)可得 知安裝條件成立。 二、 傳動(dòng)效率的計(jì)算 行星齒輪傳動(dòng)的效率是評價(jià)其傳動(dòng)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。對于不同傳動(dòng)類型的行星齒輪傳動(dòng)，其效率η值得大小也是不同的。對于同一類型的行星齒輪傳動(dòng)，小效率η值也可能隨傳動(dòng)比 ip的變化而變化。在同一類型的行星齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)輸入件，輸出件不同時(shí)，其效率η值也不相同。而且，行星齒輪傳 動(dòng)效率變化范圍很大，其η值可高達(dá) ，低的可接近于零，甚至η低于零，即可以自鎖 [7]。 欲求的行星齒輪傳動(dòng)效率η值，首先應(yīng)分析和了解他的傳動(dòng)損失。在行星齒輪傳動(dòng)中，其主要的功率損失為如下三種： 1）嚙合齒輪副中的摩擦損失 2）軸承中摩擦損失 3）液力損失 在 2ZX 型行星齒輪傳動(dòng)中， Pa 為輸入件所傳遞的實(shí)際功率， Pb 為輸出件所傳遞的實(shí)際功率， Pt 為行星齒輪傳動(dòng)中的摩擦損失功率。 根據(jù)前面的規(guī)定，輸入件所傳遞的功率為正值，即 Pa﹥ 0，而輸出件所傳遞的功率 Pb為負(fù)值，即 Pb﹤ ，故可得行星齒輪傳動(dòng)的效率公式為 BBAAPP? ??? () 因輸入功率 PA=PB+PT=∣ PB︱ + PT,則得 11BTBTBPPPPP? ???? () 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文 ）