【文章內(nèi)容簡介】 的限制，機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 13 頁 共 63 頁因此關(guān)鍵是如何提高硬齒面的翅根彎曲疲勞強度。對齒輪進行噴丸處理，可以使齒根圓角處表面產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，另一方面使加工刀痕或熱處理表面缺陷壓平碾實，從而提高齒輪的彎曲疲勞強度。尤其是對于滲碳淬火齒輪齒根圓角處磨前滾齒留有刀痕時，受載時間比較長（循環(huán)次數(shù)大于 ）效果更明顯，106其疲勞強度可以成倍或幾倍的提高。 行星輪的結(jié)構(gòu)行星輪的結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)行星齒輪傳動的類型、承載能力的大小、行星輪轉(zhuǎn)速的高低和所選用的軸承類型及其安裝形式而確定。在大多數(shù)的行星傳動中，行星輪應(yīng)具有內(nèi)孔，以便在該內(nèi)孔中軸承或與心軸配合。同時這種帶有內(nèi)孔的行星輪結(jié)構(gòu)，可以保證在一個支承和支承組件上的安裝方便和定位精確。為了減少 個行星輪間的尺寸差異，可以將同一個行星齒輪傳動中的行星輪組合起來????進行加工，這樣制造的行星輪可以裝配在整體式行星架上。由于風(fēng)力發(fā)電機傳動比較大，故本文中采取軸承安裝在行星齒輪軸孔內(nèi)的方式，以減小傳動的軸向尺寸，并使裝配結(jié)構(gòu)簡化。當(dāng)一般壁厚度 （m??≥3??為模數(shù)）時，為改善軸承受力情況，應(yīng)使行星輪孔內(nèi)兩個軸承之間的距離最大，這樣的裝配形式也可使載荷沿齒寬方向分布均勻。在行星輪孔內(nèi)裝一個雙列調(diào)心滾子軸承也可以減小載荷沿齒寬分布的不均勻性。由于行星輪載荷較大，本文中采用了安裝兩個雙列調(diào)心滾子軸承的方式，行星輪結(jié)構(gòu)如圖 。圖 行星輪結(jié)構(gòu)機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 14 頁 共 63 頁 行星架的設(shè)計行星架是行星齒輪傳動裝置中的主要構(gòu)件之一，行星輪軸或軸承就裝在行星架上。當(dāng)行星架作為基本構(gòu)件時，它是機構(gòu)中承受外力矩最大的零件。行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造對各行行星輪的載荷分配以至傳動裝置的的承載能力、噪聲和振動等有很大影響。行星架的合理結(jié)構(gòu)應(yīng)該是重量輕、剛性好、便于加工和裝配。其常見的結(jié)構(gòu)形式有雙臂整體式、雙臂分開式和單臂式三種。本次設(shè)計選用的行星架為雙臂整體式，毛坯選用鑄鋼材料 ZG340—640，這種結(jié)構(gòu)具有良好剛性。結(jié)構(gòu)如下圖 ：圖 雙臂整體式行星架雙臂整體式行星架的剛性好，這種結(jié)構(gòu)如果采用整體鍛造則切削加工量很大，因此可用鑄造和焊接方法得到結(jié)構(gòu)和尺寸接近成品的毛坯，但應(yīng)注意消除鑄造或焊接缺陷和內(nèi)應(yīng)力，否則將影響行星架的強度、加工質(zhì)量及使用時可能產(chǎn)生變形。雙臂整體式，通過中間連接板聯(lián)結(jié)在一起，連接板的數(shù)量和尺寸與行星輪數(shù)目 有關(guān),當(dāng)不裝軸承時可按經(jīng)驗選取: =() , =() 。???? ??1 ??39。 ??2 ??39。尺寸 應(yīng)比行星輪外徑大 10mm 以上，連接板內(nèi)圓半徑 按參考文獻 漸開線行???? ???? [8]星齒輪傳動設(shè)計 節(jié)進行確定。機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 15 頁 共 63 頁4 材料選擇 各零件的材料選擇在行星齒輪中，各齒輪輪齒較常見的失效形式有齒面點蝕、齒面磨損和輪齒折斷。在行星齒輪傳動中，各齒輪的輪齒工作時，其接觸應(yīng)力是按脈動循環(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)下，齒面表層產(chǎn)生細小的疲勞裂紋，裂紋的蔓延擴展，使表層金屬微粒剝落而形成疲勞點蝕。輪齒出現(xiàn)疲勞點蝕厚，嚴(yán)重影響傳動的穩(wěn)定性，且致使產(chǎn)生振動和噪聲，影響傳動的正常工作，甚至引起行星傳動的破壞。在本次設(shè)計的一級行星齒輪傳動和二級平行軸式齒輪傳動，由于行星齒輪傳動的中心輪處于輸入軸上，且同時與三個行星輪相嚙合，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)最多，承載載荷較大，工作條件較差。因此，該中心輪首先產(chǎn)生齒面點蝕，磨損和輪齒折斷的可能性較大，內(nèi)嚙合的齒輪副的接觸應(yīng)力一般比外嚙合齒輪副要小得多。但經(jīng)過試驗和實際使用發(fā)現(xiàn)，在低速重載的行星輪齒輪傳動中，內(nèi)齒輪輪齒的吃面接觸強度可能低于計算值，即使其齒面接觸應(yīng)力 大于許用的接觸應(yīng)????力 ，從而出現(xiàn)齒面點蝕的現(xiàn)象，所以在設(shè)計行星齒輪傳動中，確定該內(nèi)嚙合??????齒輪副的許用接觸應(yīng)力時，必須考慮上述情況。由于風(fēng)力發(fā)電機組具有工作環(huán)境惡劣、受力情況復(fù)雜等特點。因此，與一般傳動機構(gòu)相比，除了要滿足機械強度條件外，還應(yīng)滿足極端溫差條件下的一些機械特性，如低溫抗脆性、低膨脹收縮率等。對于傳動部件而言，一般情況下不采用分體式結(jié)構(gòu)或者焊接結(jié)構(gòu)，齒輪毛坯盡可能采用輪輻輪緣整體鍛件形式以提高承載能力。齒輪采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛造制取毛坯己獲得良好的力學(xué)特性。表 26 列出本文所設(shè)計的增速器各傳動部件的材料及力學(xué)性能。機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 16 頁 共 63 頁材料的機械性能包括硬度、強度、韌性及塑性等，反映材料在使用的過程中所表現(xiàn)出來的特性。齒輪在嚙合時齒面接觸處有接觸應(yīng)力，齒根部有最大的彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動，會產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面塑性變形、齒面膠合和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強度與接觸疲勞強度，齒面需有足夠的硬度和耐磨性，芯部得有一定的強度和韌性。根據(jù)材料的使用性能確定了材料牌號后，要明確材料的機械性能或者材料硬度，然后我們可以通過不同熱處理工藝達到所要求的硬度范圍，從而賦予材料不同的機械性能。如材料為 40Cr 合金鋼的齒輪，當(dāng) 840860℃油淬，540620℃回火時，調(diào)質(zhì)硬度可達 2832HRC，可改善組織、提高綜合機械性能；當(dāng)860880℃油淬，240—280℃回火時，硬度可達 4651HRC，則鋼的表面耐磨性能好，芯部韌性好，變形??；當(dāng) 500560℃氮化處理，氮化層 時，硬度可達 5254HRC，則鋼具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲勞強度，較高的抗蝕性；根據(jù)需求各零件材料選擇如下表表 各傳動部件材料及力學(xué)性能傳動件材料 熱處理接觸強度（MPa）彎曲強度（MPa）加工精度太陽輪行星輪20CrMnTi 滲碳淬火， 1500 480 磨齒 5 級內(nèi)齒圈 40CrNi 調(diào)質(zhì)， 720 320 插齒 6 級直、斜齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火， 1500 480 磨齒 5 級機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 17 頁 共 63 頁5強度校核 行星傳動輪系的強度校核根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)“漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法” （GB/T 34801977）在行星輪系傳動中，太陽輪與三個行星輪相接觸，該嚙合副齒輪接觸強度即可。由機械設(shè)計手冊可以求得以下數(shù)據(jù)。（1）太陽輪與行星輪外嚙合接觸強度及彎曲強度校核：太陽輪 a 和行星輪 c 的材料選用 20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度56～62HRC，查閱機械設(shè)計手冊第一卷，選取 ，MPa150lim?H?MPa480lim?F?輸入軸轉(zhuǎn)矩??2 mN 29056905?????nP太陽輪輸入轉(zhuǎn)矩為 ???iT太陽輪輪齒上的轉(zhuǎn)矩為 . ????pnTk式中：n p—行星輪個數(shù)，n p=3；機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 18 頁 共 63 頁 kp—太陽輪浮動時載荷分配的不均衡系數(shù)，使用系數(shù)參照GB3480,kp=.表 齒寬系數(shù)的選擇裝置狀況 兩支承相對于小齒輪作對稱布置兩支承相對于小齒輪作不對稱布置小齒輪做懸臂布置 ??? （） （） 1）大、小齒輪皆為硬齒面時， 應(yīng)取表中偏下值；若皆為軟齒面或僅大???齒輪為軟齒面，其應(yīng)取偏上值根據(jù)上表取 寬 為。 根 據(jù) 計 算 公 式 可 得 ?d? ????dB?圓整后取 201?52齒輪參數(shù)的各系數(shù)確定如下：——使用系數(shù) ,根據(jù)機械設(shè)計第八版教材表 102（濮良貴編寫） ,齒輪箱????所處環(huán)境為嚴(yán)重沖擊狀況，故取 ????=——動載系數(shù)：考慮齒輪的制造精度，運轉(zhuǎn)速度對輪齒內(nèi)部附加動載荷 ????影響的系數(shù)。 的精確值可通過實際測量，或按 GB3480——1983 的一般方法確????定。其近似值可根據(jù)小齒輪相對于行星架的節(jié)點線速度和齒輪精度，由機械設(shè)計第八版圖 108 查取動載荷系數(shù) 0123.?VKm/s6./????ndv機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 19 頁 共 63 頁由于齒輪選取為 6 級精度，故根據(jù)表 106 近似取 0123.?VK——齒向載荷分布系數(shù)；考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)X面接觸?HK應(yīng)力影響的系數(shù)。該系數(shù)主要與齒輪加工誤差、箱體軸孔偏差、嚙合剛度、大小輪軸的平行軸、跑合情況、齒寬系數(shù)和行星輪數(shù)目等有關(guān)。對于輪齒修形后使其接觸情況良好的齒輪副；或經(jīng)過仔細跑合后使載荷沿齒向均勻分布，則可取 =1。在無法實現(xiàn)時，對于中等或較重載荷工況，對調(diào)質(zhì)齒輪的 按表?HK ?HK行星齒輪傳動設(shè)計（饒振剛編著）表 68 計算。表中精度等級為齒輪第Ⅲ公差組精度。 .)/(???bdbKH?式中 b——為齒寬；——行星輪分度圓直徑： ??1——齒向分布載荷系數(shù)。??????——彎曲強度計算時的齒向載荷分布系數(shù):表征齒面上載荷不均勻的程?FK度對輪齒強度的影響。齒輪的 可根據(jù)其 、齒寬 b 與齒高比 b/h 從圖?FK??????1013 中查得 ??F、 ——齒間載荷分布系數(shù) :根據(jù)機械設(shè)計第八版表 103 齒間載荷?KH分配系數(shù)，如下表 所示。表 齒間載荷分配系數(shù)/bAK???? 100N/mm? 100??/????精度等級Ⅱ組 5 6 7 8 5 級或更低????∝經(jīng)表面硬化的斜齒輪 ????∝ ?未經(jīng)表面硬化 ????∝ ?機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 20 頁 共 63 頁的斜齒輪 ????∝1）對直齒輪及修形齒輪，取 。????∝=????∝=12) 如大、小齒輪精度等級不同時，按精度等級較低取值；3） 為按齒面接觸疲勞強度計算時用的齒間載荷分配系數(shù)，取值為 1。????∝其綜合系數(shù)的計算表達式 ???????..FF齒面接觸應(yīng)力為 109MPa ? ??????bduKZtHVAHE????式中 —鋼制齒輪的彈性系數(shù)，根據(jù)機械設(shè)計第八版表 106 查的EZ；2N/—節(jié)點區(qū)域影響系數(shù)，選取H ）（ 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 輪 時 的 取 ?HZ—螺旋角系數(shù)（注：查齒輪行星傳動設(shè)計，饒振剛編著） ，?Z）公 式（ 61cos?—重合度系數(shù)，由行星齒輪傳動設(shè)計（式 663）直齒輪的計算公式?為 與 的重合度，?????Z??(251?Z40)?—圓周力，tF ???dTt機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 21 頁 共 63 頁查行星齒輪傳動設(shè)計（饒振剛編著）齒面許用接觸應(yīng)力的計算表達式： ?????WRXVLNTHPZZS?接觸強度的安全系數(shù)為 .683HPS?式中 —計算接觸強度的壽命系數(shù) 它與一對相嚙合齒輪的材料、熱處理、??????直徑、模數(shù)、齒面粗糙度、節(jié)線速度及使用潤滑劑有關(guān)，查行星齒輪傳動設(shè)計表 612，取 =.??????—潤滑劑系數(shù)， 潤滑區(qū)的油粘度的影響，其數(shù)值主要與油粘度有關(guān)，LZ根據(jù)行星齒輪傳動設(shè)計，饒振剛編著圖 617，選取 ?LZ—速度系數(shù)，根據(jù)齒輪傳動設(shè)計饒振剛編著圖 618 可查得或由V ?????vZ—粗糙度系數(shù)，其值可以由行星齒輪傳動設(shè)計圖 619 查得，或由R )(0.)1( . ??????????????????duZz—工作硬化系數(shù)，考慮加工的硬齒面在運轉(zhuǎn)中對調(diào)質(zhì)剛內(nèi)齒圈齒面W產(chǎn)生冷作硬化，查行星齒輪傳動設(shè)計，式（668） = ，???? (?????130)1700或者由圖 620 查得 .1?WZ—接觸強度計算時的尺寸系數(shù)，查行星傳動設(shè)計（表 615） ，材料選X擇為滲碳淬火鋼，其計算公式 .?X太陽輪齒根彎曲應(yīng)力為： 在行星齒輪傳動的嚙合的齒輪副中，其齒根應(yīng)力 可按下式計算，即F?機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 22 頁 共 63 頁 ?????FtFSFpVAFbmYK?????式中： ——齒根應(yīng)力的基本值， N/ ，對大小齒輪應(yīng)該分別確定。0 ????2——動載荷系數(shù)。由機械設(shè)計第八版圖 108 查取動載荷系數(shù)VK0123.?——計算彎曲強度的齒向載荷分布系數(shù)。??????——計算彎曲強度的齒間載荷分布系數(shù)；機械設(shè)計第八版表 103 取????????????=——計算彎曲強度的分配不均勻系數(shù)；根據(jù)行星齒輪傳動饒振剛編著 ??????式（722） =1??????=1+（ ???????1）——重合度系數(shù)，?Y . 2??????????Y——螺旋角系數(shù)，根據(jù)齒輪傳動設(shè)計（式 676）得? 120????Y——齒形系數(shù)，查行星齒輪傳動設(shè)計圖 622，取 。FSY ?FS齒根許用彎曲應(yīng)力為 )(lim?????FXRrelTlSTFPSY???——試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，采用行星齒輪傳動時， =2；STY式 中 ： STY——相對齒根表面狀況系數(shù)；查行星齒輪傳動設(shè)計表 618 取Rrel120.?relT機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 23 頁 共 63 頁——相對齒根圓角敏感系數(shù)；查行星齒輪傳動圖 633，取relTY?；?rel?——彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，其值可根據(jù)行星齒輪傳動表 617 公X式計算或由圖 632 查得，取 =齒根彎曲強度的安全系數(shù)為 ??FPS?由于其 故齒根彎曲疲勞強度也滿足FS1；行星輪與內(nèi)齒圈彎曲強度校核：內(nèi)齒輪的材料選用 42CrMo，調(diào)質(zhì)，齒面硬度 HBS≥260，查機械設(shè)計手冊第一卷，選取 ，MPa720lim?H?Pa320lim?F?由機械設(shè)計第八版表 107 選取齒寬