【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 注：電動(dòng)機(jī)軸為軸Ⅰ , 減速器高速級(jí)軸為軸Ⅱ，低速級(jí)軸為軸Ⅲ，螺桿泵輸出軸為軸Ⅳ，則 [5] 各軸的轉(zhuǎn)速 970 / m i nmn n n r? ? ?Ⅰ Ⅱ 970 1 2 1 . 2 5 / m i n8nn n ri? ? ? ?ⅡⅢ Ⅳ（ 32） 各軸的輸入功率 14dP P kW??Ⅰ 1 14 0. 99 13 .8 6P P kW?? ? ? ? ?Ⅱ Ⅰ （ 33） 2223 1 3 .8 6 0 .9 9 0 .9 8 1 3 .3P P kW??? ? ? ? ? ? ?Ⅲ Ⅱ 41 1 3 .3 0 .9 9 0 .9 9 1 3P P kW??? ? ? ? ? ? ?Ⅳ Ⅲ 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 149 5 5 0 9 5 5 0 1 3 7 . 8970PT N mn? ? ? ? ? ?ⅠⅠⅠ（ 34） 1 3 . 8 69 5 5 0 9 5 5 0 1 3 6 . 4 6970PT N mn? ? ? ? ? ?ⅡⅡⅡ 1 3 . 39 5 5 0 9 5 5 0 1 0 4 9 . 7 1 1 0 5 0121PT N m N mn? ? ? ? ? ? ? ?ⅢⅢⅢ 139 5 5 0 9 5 5 0 1 0 2 6 . 0 3 1 0 2 6121PT N m N mn? ? ? ? ? ? ? ?ⅣⅣⅣ 12 第四章 減速器傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 行星輪軸承安裝在行星輪內(nèi)，行星軸固定在行星架的行星輪軸孔中；輸出軸和行星架通過(guò)鍵聯(lián)接其支承軸承在減速器殼體內(nèi)，太陽(yáng)輪通過(guò)聯(lián)軸器與高速軸聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，大致包括： 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核；軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核；軸承的選型與壽命計(jì)算；鍵的選擇與強(qiáng)度計(jì)算。 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 確定各齒輪的齒數(shù) 據(jù) 2KH 型行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比 pi 值和按其配齒計(jì)算可求得內(nèi)齒輪 b 和行星輪 c 的齒數(shù) bz 和 cz ?，F(xiàn)考慮到行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸較小，故選擇中心輪 a的齒數(shù) az =10 和行星輪 pn =3. 根據(jù)內(nèi)齒輪 ( 1 ) 8 1 1 0 7 0b p az i z? ? ? ? ? ?（ ）（ 41） 對(duì)內(nèi)齒輪齒數(shù)進(jìn)行圓整，同時(shí)考慮到安裝條件，取 65bz ? ，此時(shí)實(shí)際的 p值與給定的 p 值稍有變化，但是必須控制在其傳動(dòng)比誤差的范圍內(nèi)。 由于外嚙合采用角度變位的傳動(dòng)，行星輪 c 的齒數(shù) cz 應(yīng)按如下公式計(jì)算，即6 5 1 0= 2 7 .522bac zzz ???(44) 再 考慮到安裝條件為 382abzz C? ??（整數(shù)） (45) 13 故行星輪各齒數(shù)為 Za=10， Zb=70， Zc=28 初算中心距和模數(shù) （ 1）齒輪材料、熱處理工藝及制造工藝的選定 太陽(yáng)輪材料為 40Cr， 調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限 σ s=700MPa，屈服極限 σ b=500MPa，齒面硬度為 280HBS。由《行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 P166 圖 613 查得齒輪的接觸疲勞極限 σ Hlim=920MPa，圖 626 查得齒輪的彎曲疲勞極限 σ FHlim=350MPa。 行星輪 材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限 σ s=700MPa，屈服極限 σ b=500MPa，齒面硬度為 240HBS。 行星輪齒形為漸開(kāi)線直齒。最終加工為磨齒，精度為 6 級(jí)。 內(nèi)齒圈材料為 30CrMnSi， 調(diào)質(zhì) 處理， 強(qiáng)度極限 1100MPa，屈服極限 900MPa，表面硬度為 320HBS。齒形終加工為插齒，精度 7 級(jí)。 （ 2）減速器的名義輸出轉(zhuǎn)速 n2 由 12ni n? 得 12 1000 1 2 5 / m i n8nnri? ? ?（ 46） （ 3）載荷不均衡系數(shù) Kp 查《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》， 取 PPHFKK?? （ 4）齒輪模數(shù) m和中心距 a 首先計(jì)算太陽(yáng)輪分度圓直徑 ： 1 A HP H3 2Hl i m1addT K K K udKu?? ????（ mm） (47) 式中：正號(hào)為外嚙合，負(fù)號(hào)為內(nèi)嚙合； dK —— 算式系數(shù)； u —— 齒數(shù)比 AK —— 使用系數(shù)為； HK? —— 綜合系數(shù)為； 1T —— 太陽(yáng)輪單個(gè)齒傳遞的轉(zhuǎn)矩。 14 111149550 9550 9 44. 123 1000appT PT N m N mn n n??? ? ? ? ? ? ? ??(48) 其中 ?— 高速級(jí)行星齒輪傳動(dòng)效率，取 ? = pn — 行星輪的數(shù)量 d? — 齒寬系數(shù) limH? =1450Mpa 代 入下式得： 1 A HP H3 2Hl im1 25ad dT K K K ud K mmu?? ? ?? ? ?(49) 模數(shù) 25 2 .510aadm z? ? ?， 取模數(shù) m= 則0 11( ) 2 . 5 ( 1 0 2 8 ) 4 7 . 522aca m z z m m m m? ? ? ? ? ? ?（ 410） 取 中心距 0 mm? 由于裝置狀況是小齒輪作懸臂布置 故 ? ? 取 ? ? 計(jì)算齒輪 齒寬 0. 6 2. 5 10 15db d m m?? ? ? ? ? ? 考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬 b 和節(jié)省材料，一般將小齒輪略為加寬（ 5~10） mm； 一般會(huì) 取 小齒輪齒寬等于 1 20b mm? ， 大齒輪齒寬 2 15b mm? 這里由于內(nèi)齒輪、太陽(yáng)輪內(nèi)外嚙合公用行星輪。為了保證三者之間的穩(wěn)定性，選擇取行星輪齒寬 20mm，太陽(yáng)輪、內(nèi)齒輪齒寬 15mm。 齒輪 幾何尺寸計(jì)算 15 圖 行星輪結(jié)構(gòu)各齒輪副 對(duì)于單級(jí)的 2KH 型的行星齒輪傳動(dòng)按公式進(jìn)行幾何尺寸的計(jì)算，各齒輪副的計(jì)算結(jié)果如下： 頂隙系數(shù)：內(nèi)齒輪 、行星輪 — ??c ；模數(shù) m= 齒輪裝配需滿足 4 個(gè)條件：傳動(dòng)比條件 /鄰接條件 /同心條件 /安裝條件 齒輪強(qiáng)度校核 （ 1）行星輪結(jié)構(gòu)受力分析 首先進(jìn)行行星齒輪傳動(dòng)的受力分析，行星齒輪傳動(dòng)的主要受力構(gòu)件有中心輪、行星輪、轉(zhuǎn)臂、內(nèi)齒輪和行星齒輪軸及軸承等。進(jìn)行受力分析時(shí)，假設(shè)行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)為等速旋轉(zhuǎn)，多個(gè)行星輪受載均勻，且不考慮摩擦力及構(gòu)件自重的影響。即在輸入轉(zhuǎn)矩的作用下各構(gòu)件處于平衡狀態(tài)。 圖 行星輪結(jié)構(gòu)受力分析 16 輸入件所傳遞的轉(zhuǎn)矩 TⅡ 傳遞給太陽(yáng)輪上，故可得太陽(yáng)輪（小齒輪）的轉(zhuǎn)矩 1 1 3 6 . 4 6 4 5 . 4 9 ( )3IIPTT N mn? ? ? ?, 式中 np 為行星輪個(gè)數(shù)。 對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)， 切向力 112 0 0 0 2 0 0 0 4 5 . 4 921414 2 . 5t TFNd ?? ? ?（ 412） 徑向力 176。t an 2 1 6 2 t an 2 0 = 7 7 9rtF F N?? ? ?（ 413） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) Na 10a 6 0 6 0 8 4 8 .7 5 3 6 6 0 0 0 1 .0 0 8 1 0Ha p hN n n L? ? ? ? ? ? ? 次（ 414） 式中 ： 9 7 0 1 2 1 .2 5 8 4 8 .7 5 / m i nHHaan n n r? ? ? ? ?， Han 為 太陽(yáng)輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速 。該減速器要求連續(xù)工作 10 年，每年按 330 天計(jì)算，每天按 20小時(shí)計(jì)算，即 10 33 0 20 66 00 0hLh? ? ? ?。 （ 2）齒輪強(qiáng)度校核 在行星齒輪傳動(dòng)中，外嚙合的中心輪，如 2KH 型傳動(dòng)中的齒輪 a（太陽(yáng)輪），由于它處于輸入軸上，且同時(shí)與幾個(gè)行星輪相嚙合，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)最多，承受載荷較大，工作條件較差，通常是行星傳動(dòng)中的薄弱環(huán)節(jié)。故本節(jié)僅列出相嚙合的小齒輪 (中心輪 )的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程，大齒輪 (行星輪 )的計(jì)算方法相同，故略。 齒面接觸強(qiáng)度校核 ： ac 傳動(dòng)強(qiáng)度校核 齒面接觸應(yīng)力： 0H H A V H HK K K K????? （ 415） 式中：0 11tH H EF uZ Z Z Z d b u????? （ 416） 齒根彎曲 應(yīng)力 齒根彎曲應(yīng)力： 0F F A V F FK K K K????? （ 417） 式中：0 tF F a SaF Y Y Y Ybm ??? ? （ 418） 確定強(qiáng)度 計(jì)算 公式 中的各種系數(shù) : 17 1） 使用系數(shù) AK 由前面計(jì)算太陽(yáng)輪 分度圓直徑時(shí) 查知 AK = 2）動(dòng) 載 荷系數(shù) VK 由小齒輪 （ 中心輪 ） 相對(duì)于轉(zhuǎn)臂 （ 行星架） 的 節(jié)點(diǎn) 線速度 Hv 確定 ， 由 《 行星 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 公式 657 可 求得 1 3 . 1 4 4 2 . 5 8 4 8 . 7 5 1 . 8 9 /6 0 6 0 1 0 0 0HaH dnv m s? ??? ? ??查 圖 66，得 VK = 3） 齒向載荷分布系數(shù) HK? 、 FK? 接觸強(qiáng)度計(jì)算： 1 ( 1 ) = 1H b HK ? ??? ? ? 彎曲強(qiáng)度計(jì)算： 1 ( 1 ) = 1F b FK ? ??? ? ? 由《行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 P158 查知，如果 2KH 型和 2ZX(B)型行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小與或等于 1 時(shí)，則取齒向載荷分布系數(shù) = =1HFKK??。 4） 齒間載荷分布系數(shù) HK? 、 FK? 因 1 . 2 5 2 1 4 1 1 3 4 / 1 5 0 /20AtKF N m m N m mb ?? ? ?，精度 6 級(jí)，硬齒面直齒輪，查 《行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 表 69，得 2211 0 .7 5 61 .1 5HK Z??? ? ?， 11 40 .2 5FK Y??? ? ? 由該書(shū)公式 663 得重合度 系數(shù) 4 40 1 . 1 533aZ? ?? ?? ? ? 39。39。1212zz(t a n t a n ) (t a n t a n ) = 022a t t t ta a a a? ??? ? ? ?39。 20ttaa? ? ? ? ? 2 0co s aanb?? ??? 5）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ 按下式計(jì)算 18 222 co s co s 2 co s 0 co s 2 0 2 . 4 9co s s i n co s 2 0 s i n 2 0btH tZ???? ??? ? ??（ 419） 式中 ： 直齒輪 0b? ??， t? — 端面節(jié)圓嚙合角 ， ? — 端面壓力角 6） 彈性系數(shù) EZ 查 《行星 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 表 610，得 18 MPa? (鋼 鋼 ) 7）載荷作用齒頂時(shí)的齒形系數(shù) FaY 根據(jù) z 10a? 和 0ax? ， 查 《行星 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 圖 622 得 = 8）載荷作用齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù) saY 查 《行星 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 圖 624 得 ? 9） 螺旋角系數(shù) Z? 、 Y? 因 直齒輪 0???， co s 1Z ? ???， 11120Y ?????? ? ? 10）齒數(shù)比 u caZu Z? 齒面接觸應(yīng)力： 0 8 1 6 .7 1 .2 5 1 .0 2 1 0 .7 5 6 8 0 1 .8H H A V H HK K K K M P a???? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 11 21 41 9 18 5 1 81 42 .5 30 H EF uZ Z Z Z M Pad b u?????? ? ? ? ? ? ? ?? 齒根彎曲應(yīng)力： 0 3 1 .0 4 1 .2 5 1 .0 2 1 4 1 5 8F F A V F FK K K K M P a???? ? ? ? ? ? ? ?0 2141 2 . 9 1 . 5 0 . 2 5 1 3 1 . 0 43 0 2 . 5tF F a S aF Y Y Y Y M P abm ??? ? ? ? ? ? ? ?? 19 確定 許用接觸應(yīng)力 HP? 的 各 種 系數(shù) : 1） 壽命系數(shù) NTZ 因 101 .0 0 8 1 0aN ?? 次， 查 《 行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 圖 616， 得 ? 2） 潤(rùn)滑系數(shù) LZ 取 240 16 5 /v mm s? ， (40℃時(shí)潤(rùn)滑油的名義運(yùn)動(dòng)粘度 )《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P234 并由 lim 920H MPa? ? 《 行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 圖 617， 得 LZ = 3） 速度系數(shù) vZ 因 /Hv m s? ， lim 920H MPa? ? 查《 行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 P170 圖 618， 得 ? 4） 粗糙度系數(shù) RZ 取 齒面 6 6 1. 6 9. 6za