【文章內(nèi)容簡介】 外齒中心輪又可稱為太陽輪，用符號 a 表示；外齒中心輪可與機架相連的中心輪，即作遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 13 為支持輪的內(nèi)齒輪用符號 b 表示。 行星齒輪傳動簡圖 Plaary transmission diagram 行星齒輪傳動的主要特點： ⑴體積小、質(zhì)量小、結構緊湊、承載能力大。行星齒輪傳動具有功率分流和各中心輪構成共軸線的傳動以及應用內(nèi)嚙合齒輪副，可使其結構非常緊湊。再由于在中心輪的周圍均勻地分布著數(shù)個行星輪來共同分擔載荷，從而使每個齒輪所承受的負荷較小。在結構上充分利用內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)齒圈本身的可容體積，從而有利 于縮小其外廓尺寸。 ⑵傳動效率高。 由于行星齒輪傳動結構的對稱性，即她具有數(shù)個均勻分布的齒輪，使得作用于忠心輪和轉臂軸承中的反作用力能互相平衡，從而有利于達到提高傳動效率的作用。 ⑶傳動比較大。適當選擇行星齒輪傳動的類型及配齒方案，便可以用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比，即使在傳動比很大的情況下，行星齒輪傳動仍然可以保持結構緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點。 ⑷運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動能力較強。由于采用了數(shù)個結構相同的行星輪，均勻地分布于中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉臂的慣性力互相平衡。同時，也使參與嚙合的齒輪增多，故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強，工作比較可靠。 已知參數(shù) 上車額定回轉速度 ； 行星減速器額定輸出轉矩 2500N m； 輸入最高工作速度 2500r/min； 設定：輸出齒輪參數(shù)：模數(shù) m=齒數(shù) Z=1壓力角 α =20176。； 齒圈齒輪參數(shù)：模數(shù) m=齒數(shù) Z=200、壓力角 α =20176。 行星齒輪傳動的傳動類型和傳動簡圖 根據(jù)所給條件初選回轉液壓馬達型號 ZBD40，主要參數(shù)理論排量 40ml/r；輸入額定功率 30KW；工作壓力許用額定值 16MPa、實 際使用值 12MPa；工作轉速最高許用值2500r/min、實際使用值 2021r/min。 許紅林 汽車起重機回轉機構設計 14 上車額定回轉速度為 ，行星減速器輸出齒輪的齒數(shù) z=15，而與之嚙合的齒圈齒數(shù) z=200，所以 輸出齒輪的轉速 v= 200/14=輸入最高工作速度為 2500r/min，實際工作速度 2021r/min 所以行星減速器的總傳動比 pi =2021/= 按照原機械工業(yè)部關于行星齒輪減速器標準 JB19771976，將 行星齒輪傳動按其嚙合方式的不同進行分類，該分類方法通常采用如下的基本代號； N內(nèi)嚙合齒輪副； W外嚙合齒輪副； G同時與兩個中心輪相嚙合的公共齒輪。 根據(jù)行星齒輪傳動所具有的嚙合方式，可以把行星齒輪傳動的傳動類型分為： NGW具有內(nèi)嚙合和外嚙合，同時還具有一個公共齒輪的行星齒輪傳動，特點是效率高、體積小、質(zhì)量小、結構簡單、制造方便。適用于任何工況下的大小功率傳動，且廣泛應用于動力及輔助傳動中； NW具有一個內(nèi)嚙合和一個外嚙合的行星齒輪傳動，特點與 NGW 相類同，但 它制造和安裝都較為復雜； WW具有兩個外嚙合的行星齒輪傳動，特點是具有差動機構的特點，可以進行運動的合成與分解，傳動比但效率低，制造和安裝不方便； NN具有兩個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動，特點是傳動比較大，效率較低，適用于短期間斷工作的傳動； NGWN具有兩個內(nèi)嚙合和一個外嚙合，同時還具有一個公共齒輪的行星齒輪傳動，特點是結構緊湊，傳動比范圍較大，制造安裝較復雜。適用于短期間斷工作中的中、小功率的動力傳動； N僅具有一個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動。特點是結構緊湊，外廓尺寸小，齒 形易加工，但行星輪軸承的徑向力較大。 汽車起重機回轉機構行星減速器要求體積小、傳動效率高、結構緊湊、承載能力大、制造方便等特點，再根據(jù)傳動比的大小選定采用二級 NGW 行星減速機構。遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 15 結構簡圖如右圖： 二級行星齒輪傳動結構簡圖 Two levels of plaary transmission diagram of mechanism 行星齒輪傳動的配齒計算 根據(jù)行星齒輪傳動的特點和結構，設定一、二級減速機構的行星輪個數(shù)均為三。 配齒計算 就是根據(jù)給定的傳動比 i 來確定行星齒輪傳動中各輪的齒數(shù)，而且配齒需要滿足以下四個條件： 傳動比公式 傳動比與齒數(shù)間的關系： bai =Zb/Za+1 同心條件 齒輪 2 與齒輪 3 的中心距相等，因各齒輪的模數(shù)相等，故有 Za+Zc=ZbZc 將①代入②得到： Zc=（ i2） Za/2 裝配條件 太陽輪 a 與內(nèi)齒輪 b 之間安裝 k 個行星輪，裝配條件為 （ Za+Zb） /k=N 其中 k 表示均勻分布在太陽輪 a 和內(nèi)齒輪 b 之間的行星輪個數(shù) N 表示正整數(shù)。 鄰接條件 相鄰的行星輪之間的齒頂不能相碰，即兩行星輪之間的中心距要大于兩個行星輪齒頂圓半徑之和。對于標準正常齒齒高系數(shù) h*=1，其幾何關系為 Zc[Za sin（ ? /k） 2h*]/[1sin（ ? /k） 根據(jù)這四個配齒所需要滿足的條件，也為了滿足結構的需要盡量地縮小行星齒輪傳動的外廓尺寸和質(zhì)量，并且行星輪的個數(shù) k=標準正常齒齒頂高系數(shù) h*=1 并且i=i1 i2=，查詢配齒表： 初選： Za1=1 Zc1=3 Zb1=89， baxi = 許紅林 汽車起重機回轉機構設計 16 Za2=1 Zc2=4 Zb2=98， baxi = 初步計算齒輪的主要參數(shù) 行星齒輪傳動中，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，其齒面接觸應力是按脈動循環(huán)變化的。若齒面接觸應力超出材料的接觸持久極限，則輪齒在載荷的多次重復作用下，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)疲勞點蝕后，嚴重影響傳動的穩(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。 提高齒面硬度、減少齒面粗 糙度，提高潤滑油黏度和接觸精度，以及進行合理的變位均能提高齒面抗點蝕能力。 在行星齒輪傳動中，輪齒在載荷的多次重復作用下，齒根彎曲應力超過材料的彎曲持久極限時，齒根部分將產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋逐漸擴展，最終導致輪齒產(chǎn)生疲勞折斷。另外，還有過載折斷，輪齒因短時過載或沖擊過載而引起突然折斷。 在行星齒輪傳動中，外嚙合的中心輪通常是行星傳動的薄弱環(huán)節(jié)。由于它處于輸入軸上，且同時與幾個行星輪相嚙合，應力循環(huán)次數(shù)最多，承受載荷較大，工作條件較差，因此中心輪 a 首先產(chǎn)生齒面點蝕，磨損和輪齒折斷的可能性較大。而作為中間齒輪的行 星輪c 在行星齒輪傳動中總是承受雙向彎曲載荷。因此，行星輪 c 易出現(xiàn)輪齒疲勞折斷。必須指出：在行星傳動中的輪齒折斷具有很大的破壞性，如果行星輪 c 中的某個輪齒折斷，其碎塊掉落在內(nèi)齒輪 b 的輪齒上，當行星輪 c 與內(nèi)齒輪 b 相嚙合時使得 bc 嚙合傳動卡死，從而產(chǎn)生過載現(xiàn)象而燒毀電機，或使整個行星減速器全部損壞。 齒輪材料的選擇： 齒輪材料的選擇原則：既要滿足其性能要求，保證齒輪傳動的工作可靠、安全；同時又要使其生產(chǎn)成本底較低，避免造成不必要的浪費。 根據(jù)汽車起重機的工作環(huán)境，考慮到回轉機構行星減速器齒輪傳動的工作情況，加工工藝和材料來源及經(jīng)濟性等條件，并且要滿足行星齒輪傳動裝置結構緊湊、質(zhì)量小及承載能力高的特性來選擇齒輪材料和熱處理方法。 中心輪和太陽輪材料選用 20CrMnTi，熱處理方法滲碳淬火，其表面硬度高、耐磨和心部韌性高，齒面硬度 56~62HRC。符合中心輪制造材料的性能要求，而齒輪 b 選用 40Cr，熱處理采用調(diào)質(zhì)表面淬火方法，齒面硬度 46~55HRC。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 17 按齒面接觸強度初算高速級和低速級小齒輪分度圓直徑 1d 131 2lim1A H H pddHT K K K udK u?? ? ??? dK 算式系數(shù)，對于鋼對鋼配對的齒輪副，直齒輪傳動 dK =768； 1T 嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉矩 AK 使用系數(shù) （表 67）注：所引用的表和公式均出自參考文獻 [2] HK? 綜合系數(shù) （表 65） HpK 計算接觸強度的行星輪載荷分布不均勻系數(shù)（ 72） d? 小齒輪齒寬系數(shù)（表 66） limH? 試驗齒輪的接觸疲勞極限（表 614） u齒數(shù)比，即 u = 2z / 1z ? “ +”用于外嚙合，“ — ”用于內(nèi)嚙合 查表查得 dK 、 AK 、 HK? 、 HpK 、 d? 、 limH? 根據(jù)齒數(shù)求出 u ， 再根據(jù) 11 19549PT n?（ P 為液壓馬達的額定輸入功率， 1n 為液壓馬達輸入速度） 最后算出 1d =38mm 根據(jù)此計算結果得出的模數(shù) m=，取 m=3 低速級 2T =9549 22Pn （行星齒輪傳動的效率高，假 設 12PP? ）求得 2d =61mm 根據(jù) dm z? =，取低速級模數(shù) m=4。 按齒根彎曲強度初算齒輪模數(shù) m 1113 2limA F Fp FamdFT K K K YmK z???? mK 算式系數(shù)，對于直齒齒輪傳動 mK ； FK? 綜合系數(shù)；（表 65） FpK 行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)；（表 712） 許紅林 汽車起重機回轉機構設計 18 1FaY 小齒輪齒形系數(shù)；（表 622） 1z齒輪副中小齒輪齒數(shù)； limF? 試驗齒輪彎曲疲勞極限。 查表查出、 mK 、 FK? 、 FpK 、 1FaY 、 limF? 最后計算出 11131 2l im 3A F Fp FamdFT K K K YmK z?? ?? ? ? 所以選取 m=3 作為高速級齒輪的模數(shù)。 12132 2l im 4A F Fp FamdFT K K K YmK z?? ?? ? ? 所以選取 m=4 作為低速級齒輪的模數(shù)。 根據(jù)此模數(shù)初算出各齒輪的幾何尺寸： 分度圓直徑 d ： d mz? 齒頂高 ah ：外嚙合 *aah mh? 內(nèi)嚙合 1ah = *amh m? ； 2ah = ** 2( ) (1 7 .5 5 / )aah h m z m? ? ? ? 齒根高 fh ： **( ) 1. 25fah h c m m? ? ? 全齒高 h ： afh h h?? 齒頂圓直徑 ad ： 112aad d h?? 222aad d h?? 齒根圓直徑 fd ： 112ffd d h?? 222ffd d h? 基圓直徑 bd ： 11cosbdd?? 22cosbdd?? 中心距 a ：2 1 2 111( ) ( )22a d d m z z? ? ? ? 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 19 根據(jù)上述公式初算出 1a 、 1b 、 1c 、 2a 、 2b 、 2c 各齒輪的幾何尺寸。 嚙合參數(shù)計算 用標準齒條型刀具切削標準齒輪時，不產(chǎn)生根切的條件是 *2m in 2 / si naz z h ??? 當 ? =20176。， *ah = 時， minz =17，實際中需要制造 minzz? 而又不發(fā)生根切的齒輪大多采用變位方法。 在行星齒輪傳動中，除采用標準齒輪傳動外，還可以采用變位齒輪傳動。根據(jù)兩個相互嚙合齒輪的變位系數(shù)之和，變位齒輪傳動可分為兩種類型： ⑴高度變位齒輪傳動，其變位系數(shù)和為 210x x x? ? ? ? ，即 21xx? 。 ⑵角度變位齒輪傳動，其變位系數(shù)和為 210x x x? ? ? ? 。當 210x x x? ? ? ? 時，稱為正傳動；當 210x x x? ? ? ? 時，稱為負傳動。 行星齒輪傳動中采用高度變位的主要目的：可以避免根切、減小機構的尺寸和質(zhì)量；還可以改善齒輪副的磨損情況以及提高其承載能力。 由于嚙合齒輪副中的小齒輪采用正變位（ 1x 0），當其齒數(shù)比 12zu z? 一定時，可以使小齒輪的齒數(shù) 1z minz ，而不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，從而可以減小齒輪的外型尺寸和質(zhì)量。同樣，由于小齒輪采用正變位，其齒根厚度增大，齒根的最大滑動率減小，因此，可改善耐磨損情況和提高