【文章內(nèi)容簡介】 齒向分布系數(shù) ?? 故載荷系數(shù) FFA ?????? ?? 5） 查取齒形系數(shù) 查得： ?Y ?Y 6）查取應力校正系數(shù) 查得： ?Y ?Y 7）計算 ? ?FSaFaYY? 并比較大小 ? ? ? ? F S a 2F a 2F S a 1F a 1 ??? ?? 8) 計算行星輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=9550P/n （ 2）設計計算 計算得 m≥ 取 m=4 少齒差行星傳動 變 速器，要求整體結構小而緊湊，軸向尺寸小 。 因此要求齒輪的厚度很小，通常取 d? =～ ，本設計中取 ?d? 。 （ 3） 校核齒面接觸疲勞強度 1）齒面接觸應力 H? 重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 uu 1bd T2 K KZZ 21 1HPHEH ????? 式中 EZ 材料彈性系數(shù) HZ 節(jié)點區(qū)域系數(shù) K載荷系數(shù) HpK 行星輪間載荷分配不均勻系數(shù) 1d 行星輪分度愿直徑 1T 行星輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 b齒寬 u齒數(shù)比 查得： 材料彈性系數(shù) 21E ? 節(jié)點區(qū)域系數(shù) oss in 2ZH ??? ?? 載荷系數(shù) K= 載荷分配不均勻系數(shù) ? d1=248mm T1=5KN?m b1=45mm ? 則 σ H=32MPa 2）許用接觸應力 HP? S ZZZ XWNlimHHP ???? ?? 查得： 接觸疲勞強度極限 MPa600limH ?? 壽命系數(shù) ? 工作硬化系數(shù) 1ZW? 重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 尺寸系數(shù) 1ZX? 安全系數(shù) S= 則許用接觸應力 M P ZZZ XWNl i mHHP ????????? ?? 因為 HPH M P 0 8M P ?? ??? 所以滿足齒面接觸疲勞強度 ， 模數(shù) m=4 符合設計要求。 幾何參數(shù)計算 由表 確定：壓力角 20?? 模數(shù) m=4 1z =61， 2z =62 中心距： m（ Z1 ? Z2） /2=2mm 取中心距 A1=2mm 分度圓直徑： d1=Z1 ?m=244mm d2=248mm 齒頂高： ha=ha?*m=4mm 齒輪寬度： b1=Φ d*d1=45mm 取 B1=45mm B2=45mm 第一內(nèi)齒輪副 Z3=58, Z4=59 中心距： m（ Z1 ? Z2） /2=2mm 取中心距 A1=2mm 分度圓直徑： d1=Z1 ?m=232mm d2=234mm 齒頂高： ha=ha?*m=4mm 齒輪寬度： b3=Φ d*d3 =45mm 取 B3=45mm B4=45mm 由于現(xiàn)今的各種機械設計手冊大都編寫了利用計算機編制的少齒差內(nèi)嚙合齒輪副的參數(shù)表，所以根據(jù)參考文獻 [4]選擇參數(shù)并計算齒輪幾何尺寸，校核各項限制系數(shù)只有特殊情況才會應用。一般情況下可直接從現(xiàn)成的參數(shù)表中選取重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 所需的參數(shù)。 由上面的選取和計算得出雙聯(lián)齒輪各項數(shù)據(jù)見表 所示。 表 行星齒輪幾何參數(shù)見 (長度單位： mm) 名稱 符號 第一內(nèi)齒輪副 第二內(nèi)齒輪副 外齒輪 內(nèi)齒輪 外齒輪 內(nèi)齒輪 齒數(shù) z 61 62 58 59 模數(shù) m 4 齒形角 a 20 齒頂高系數(shù) ah? 1 嚙合角 39。? 176。 嚙合中心距 A 2 分度圓直徑 d 244 248 232 236 齒頂圓直徑 ad 252 256 240 244 齒輪寬度 B 45 45 45 45 驗算重合度 ?? ≥ 跨齒數(shù) k 4 4 4 4 強度校核 漸開線少齒差行星傳動為內(nèi)嚙合傳動，又采用正角度變位，其齒面接觸強度與齒根彎曲強度均提高，且齒面接觸強度遠遠大于齒根彎曲強度，同時又是多齒對嚙合，所以內(nèi)外齒輪的接觸強度可不進行驗算及滿足要求 (參見文獻 [2]第九章少齒差行星齒輪傳動第 6 節(jié)齒輪強度計算 )。 只計算齒根彎曲強度，其彎曲強度條件為： F FP??? 由前面計算所得滿足 F FP??? ，所以齒根彎曲強度滿足。齒輪尺寸設計滿足實際要求。 行星齒輪效果圖 2KH型雙內(nèi)嚙合行星變 速器齒輪傳動的特點和構造，齒輪 1和 3 形成雙聯(lián)行星齒輪，雙聯(lián)行星齒輪大致如圖結構所示。 重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 齒輪 4 齒輪 重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 齒輪 1 3. 軸的設計 軸的用途和分類 軸是組成機器的主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件如齒輪、蝸輪等 ,都必須安裝在軸上才能驚醒運動和動力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳動運動和動力。 軸的設計包括結構設計和工作能力的計算兩方面。軸的結構設計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件的裝配的困難等。軸工作能力的計算主要是指軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需要對軸的強度進行計算，以防止斷裂和塑性變形。而對剛度要求高的軸和受力大的細長軸，還應進行剛度計算，以防止工作時產(chǎn)生過大的彈性變形。 選擇軸的材 料 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應力集中敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，最常用的是 45 鋼。 必須指出在一般工作溫度下（低于 200 攝氏度）各種碳鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時，所根據(jù)的是強度和耐磨性，而不是軸的彎曲或者扭轉(zhuǎn)剛度，在既定的條件下，有時也可選擇較低的鋼材，而用適當增大軸的截面積的方法來提高軸的剛度。 各種熱處理如高頻淬火、滲碳、氧化、氰化以及表面強化處理如噴丸、滾壓等對提高軸 的抗疲勞都有著顯著的效果。 應用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件。對軸的強度、剛度和其他機械性能等的要求，采用熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟合理，通過設計計算來選擇軸的材料。 根據(jù)參考文獻 [5]表 511 軸的材料及其主要力學性能選擇軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)熱處理。具體參數(shù)見表 材料 熱處理 毛坯直徑 mm 硬度HB 抗拉強度 b? 屈服點s? 彎曲疲極限 1?? 扭轉(zhuǎn)疲勞極限1?? 許用靜應力p?? 許用疲勞應力p?? 40Cr 調(diào)調(diào)質(zhì) 100～300 229～269 700 500 320 185 280 177～213 低速軸（輸出軸）的設計 軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，為軸設計的重要步驟。它與軸上安裝的零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對軸的變形等因素有關。 初步確定軸端直徑 由前得輸出軸上 P=， n1=， T=5KN?m 求作用在齒輪上的力（ 2KH 型）（參見文獻 [4]13453 受力分析與強度計算） 齒輪分度圓直徑 d3=Z3*m=236mm 分度圓切向力 Ft=2T/d= 重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 徑向力 Fr=Fttanα = 法向力 Fn=Ft/cosα = 表 軸常用幾種材料的 []T? 及 0A 值 軸的材料 [ ]/T MPa? 0A 235 20QA? 、 15～ 25 149～ 126 27535Q 、 20～ 35 125～ 112 45 25～ 45 126～ 103 40 35Cr SiMn、 35～ 45 112～ 97 按表 選取，軸的輸入端直徑及軸的最小直徑： dmin=A0√P3 /n = 式 (） 又因為此段開有鍵槽，對于直徑 100d mm? 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大 5%～ 8%取初選 dmin=60mm。 低速軸的設計 1）初步選擇滾動軸承，因軸承不受軸向力，故選擇深溝球軸承。 最小直徑 d1?2=60mm 右端用軸端定位，安裝 端 蓋。所以 d1?2=60mm 根據(jù)軸肩的高度 h=（ ～ ） d 23 處安裝軸承， 3 處為安裝軸肩 d2?3 =75mm 預選軸承型號為 6215 尺寸為 dD? ? ? ? ??????? ??，選 L=62m d=75mm 34 段 4 處為定位軸肩 d3?4=86mm L=6mm 45 處安裝軸承， 5 處為安裝軸肩 d4?5=120mm 預選軸承型號為 NU213E 的圓柱滾子軸承 尺寸為 dDB=6512023，選L=42mm D=220mm,軸與 內(nèi)齒輪 鏈接 ，具體尺寸見齒輪設計。 2）根據(jù)雙內(nèi)嚙合行星輪變 速器具體結構要求，設計的輸出軸與內(nèi)齒圈裝成一體。具體軸的外形設計如圖所示。 重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 求低速軸的載荷 低速軸用螺栓與內(nèi)齒輪 2 鏈接 首先根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖見圖 重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 圖 軸受力簡圖 由前得輸出軸上 P= n=?m 求作用在齒輪上的力 分度圓切向力 Ft=2T/d= 徑向力 Fr=Fttanα = 法向力 Fn=Ft/cosα = 從應力集中對軸的疲勞強度看，截面 2 和 3處的過盈配合引起的應力集中最嚴重，從受載的情況來看，截面 23 中間受載荷最大，截面 3相近，但截面 3 受扭矩，所以 2 截面不必校核，截面 23中間受力，但應力集中不大，不必校核。 根據(jù)軸的結構圖和彎矩圖計算出軸受力分析的各個力，見表 。 表 軸受力分析 載荷 垂直面 水平面 支反力 11121NVFN? 1 960NVFN? 1 619NHFN? 1 1596NHFN? 彎矩 1100282VM ? ? 2 47539VM ? 重慶理工大學畢業(yè)設計 鍋爐鏈條爐排 變速器 總彎矩 1 100282MN? 2 ? 扭矩 1600T N mm?? 在進行校核時，通常只校核軸上承受對大彎矩和扭矩的截面即危險截面的強度。根據(jù)《機械設計》式 155取 a= 軸的計算應力 22 21ca 3() 1 0 0 2 8 2 (0 . 6 1 6 0 0 ) 1 6 . 4 60 . 1 6 5M M p aW ?? ? ? ??? ? ? ?? 式（ ） （ ? ） 前已經(jīng)選定軸的材料為 40Cr 調(diào)質(zhì)，參考文獻 [1]