【導(dǎo)讀】2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)。題目：40KW二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)。專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載。能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器、和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)便是基于這些特點(diǎn)對行星齒輪進(jìn)行。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先通過比較各種類型的行星齒輪的特點(diǎn)，確定其方案；其次根據(jù)相應(yīng)的輸

　　

【正文】 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。 行星輪傳動(dòng)的受力分析 圖 受力分析 Stress analysis 高速軸 輸入轉(zhuǎn)速 min/14751 rn ? 輸入功率 Kwpp a ????? ?? 輸入轉(zhuǎn)矩 mNn pT a . 1 1 ???? 行星輪作用于太陽輪的切向力 Nd TF aca 8 2 296 4 8 0 0 02 0 0 039。 11 ???? 轉(zhuǎn)臂 X 上所受的作用力 NFFFF caacxccx 6 4 8 2 2222 1111 ???????? 轉(zhuǎn)臂 X 上所受的力矩 mNrFnT xcxpx . 6 4 53 3111 ?????? ? 低速軸 轉(zhuǎn)臂 X 上所 受的力矩 mNTTxx . ????????? ?? 行星輪作用于太陽輪的切向力 Ndn TF ap xca 62923 620 0020 00 39。 12 ????? 轉(zhuǎn)臂 X 上所受的作用力 NFFFF caacxccx 2 1 2 0 6 2222 2222 ???????? 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 輸出軸輸出功率 4 a2 ????? 總出 ?p 軸的計(jì)算 輸出軸 先按書 【 3】式（ 152）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 40Cr,調(diào)質(zhì)處理 ,根據(jù)表【 3】式（ 153），取 100A0? ,于是得 mmnPA 3220m i n ???? 軸的輸出最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑 dⅠ Ⅱ ,為了所選軸直徑孔徑相適，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)，聯(lián)軸器查 【 3】表 141，取 ? ，則 mNTK A . x2ca ???? 按計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT 小于聯(lián)軸器公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩條件，查【 9】表 1117， ZL5 彈性柱銷齒式聯(lián)軸器dⅠ =80，半聯(lián)軸器長度 L=172,半聯(lián)軸器與軸配合得轂孔長度 L1=132。 1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求Ⅰ Ⅱ軸端有段需制造出軸肩，故Ⅱ Ⅲ段， dⅡ Ⅲ =90mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=50。半聯(lián)軸器與軸配合得轂孔長度 132mmL1 ? ，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故Ⅰ Ⅱ段的長度應(yīng)該 L1略短一些，現(xiàn)取 LⅠ Ⅱ =130mm。 軸得的Ⅲ Ⅳ段與轉(zhuǎn)臂 X聯(lián)結(jié)，仍取 dⅢ Ⅳ =80mm,LⅦ Ⅷ =構(gòu)尺寸如圖 所示。 圖 輸出軸的簡圖 Output shaft of diagram 楊模尖： 40KW 二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì) 32 2） 鍵的選擇 齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平減連接，查【 9】表 54，選取 A型平鍵，兩鍵主要參數(shù)均為 b h L=22 14 125 （單位：㎜），鍵槽用槽銑刀加工，半聯(lián)軸器的配合為 67kH ，行星架與軸的配合 為 6nH7 。 3）鍵的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度計(jì)算 查【 3】，由式 61，即 ? ?dbLhTk L dTp ????? 102102 33? 進(jìn)行計(jì)算，得 ? ?ap 1380221 27 323 ????? ???? 屬于 ? ? ap MP120~100?? 范圍 滿足要求。 輸入軸（矩形花鍵聯(lián)結(jié)） 1）輸入軸上的功率 1P 、轉(zhuǎn)速 1n 和轉(zhuǎn)矩 1T KwP ? min/14751 rn ? mNT . ? 2）按書【 3】式 152初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，取 100A0? ,于是得 mmnPA 3110m i n ???? 又電機(jī)與輸入軸的聯(lián)軸器為 HL4型，查【 9】表 115，知此型號(hào)聯(lián)軸器的軸孔直徑為 40㎜ 63㎜（ 4 4 4 50、 5 5 60、 63），再結(jié)合鍵的選取不妨取輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)的軸段直徑為 45㎜。選取滾動(dòng)軸承型號(hào)為： 6210 規(guī)格 d D B=50 ㎜ 90㎜ 20 ㎜。平鍵規(guī)格 b h L=14 ㎜ 9 ㎜ 80㎜?；ㄦI段，查【 9】表 512選取中系列，基本參數(shù)如下表 所示。 表 花鍵的基本參數(shù) The basic parameters of the spline 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 規(guī)格 C r mind mina N d D B 8 36 42 7 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 按照前面已確定參數(shù)及要求設(shè)計(jì)個(gè)段軸的大小、長度如圖 所示。 圖 輸入軸結(jié)構(gòu)簡圖 Input shaft structure diagram 4）花鍵聯(lián)結(jié)強(qiáng)度計(jì)算 按【 3】式 65進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，已知 Z=8， mmdDdm 392 36422 ?????，mmCdDh 364222 ???????? ， mNT . ? ，許用擠壓應(yīng)力? ? ap MP200~120?? ，取齒的工作長度為 L=50 ㎜，載荷分配不均系數(shù) ?? 則有 ? ?pamp MPz hL dT ??? ?????? ????? 33 滿足使用要求。 行星軸 （ 1）高速級(jí) ① 輸入軸上的功率 cP 、轉(zhuǎn)速 KwPPc ?? ? m in/ 2 42 rn c ?? ② 該行星輪直徑較小，故設(shè)計(jì)成齒輪軸形式，按書【 3】式 152初步估算軸的最小直徑，軸的材料為 20 rC nM oM 優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼，滲碳淬火，齒面硬度 5862HRC， 取100A0? ,于是得 mmnPA cc 2 4 0 0d 30m i n ???? 取 d=30 ㎜ 楊模尖： 40KW 二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì) 34 滾動(dòng)軸承型號(hào)為 61906 規(guī)格 d D B=30 ㎜ 47 ㎜ 9㎜ ③ 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)已知條件及要求，各段軸的大小、長度如圖 所示。 圖 高速級(jí)行星齒輪軸簡圖 High grade plaary shaft diagram ④ 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的設(shè)計(jì)簡圖，軸承的支撐點(diǎn)位置為滾動(dòng)軸承的中點(diǎn)位置，故支撐跨距為 9+5 2+58=77 ㎜。此行星傳動(dòng)均載，垂直平面 rbra FF ? ，方向相反，相互抵消，水平面有 NFFbcac 8 2 296 4 8 0 0 0 ????，方向相同，故軸的受力簡圖、彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖如圖 所示。 圖 高速級(jí)行星齒輪軸的受力簡圖、彎矩圖 及轉(zhuǎn)矩圖 High level of plaary shaft force diagram, plot and torque figure 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 支撐力 NFFFF bcacNHNH ???? 截面 C 處彎矩 mmNlFM NHHC . 0 1 6 92 1 ?? 轉(zhuǎn)矩 mNnPT ccC . ???? 當(dāng)量彎矩 計(jì)算危險(xiǎn)截面處 ? ? ? ?abaecca MPMPWM 33 ??????? ? ??（其中b? =1170 查【 2】表 63 得），故強(qiáng)度足夠。 （ 2） 低速軸 ① 輸入軸上的功率 cP 、轉(zhuǎn)速 KwPPc ?? ??? m in/ rnc ?? ② 該行星輪直徑較大，采用內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，按書【 3】式 152 初步估算軸的最小直徑，軸 的 材 料 為 40 rC 調(diào) 質(zhì) 處 理 ， 取 100A0? , 于 是 得? ? ? ? mNTMM cHCec . 2222 ?????? ? mmnPA cc 30m i n ???? 取 d=30 ㎜ 取 d=30 ㎜ 滾動(dòng)軸承 型號(hào)為 6206 規(guī)格 d D B=30 ㎜ 62 ㎜ 16㎜ ③ 軸的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 低速級(jí)行星軸簡圖 Low level plas shaft diagram 楊模尖： 40KW 二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì) 36 滾動(dòng)軸承的壽命校核 軸承預(yù)期使用壽命 hL h 3600024300539。 ???? 1） 當(dāng)量載荷 由【 9】 824 查得 N206E，軸承 NC 36000? ， NC 355000 ? ，因軸承不受軸向力，故有 ? ? NFFRFFPbcacNHNH 8 2 22121 ?????? 2） 軸承壽命 軸承在 ?C100 以下工作，由【 3】表 134查得 ?Tf ，由表 136查得載荷系數(shù) ~?pf 取 ?pf ，已知轉(zhuǎn)速 m in/ 2 42 rn c ?? ， 3?? ，則 hLhPf CfnL hpTh 106010 39。366 ????????? ?????????????? ? 故滿足要求。 1）當(dāng)量載荷 由【 9】 824 查得 N206E，軸承 NC 45500? ， NC 480000 ? ，因軸承不受軸向力，故有 ? ? NFFRFFPbcacNHNH 0 3 14121 ?????? 2）軸承壽命 軸承在 ?C100 以下工作，由【 3】表 134查得 ?Tf ，由表 136查得載荷系數(shù) ~?pf 取 ?pf ，已知轉(zhuǎn)速 m in/ rnc ?? ， 3?? ，則 hLhPf CfnL hpTh 106010 39。366 ????????? ?????????????? ? 故滿足要求。 浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 本設(shè)計(jì)低速級(jí)太陽輪浮動(dòng)，高速級(jí)行星架浮動(dòng)，故采用雙齒式聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，聯(lián)軸器的兩端分別與浮動(dòng)太陽輪、浮動(dòng)行星架聯(lián)結(jié)，外形結(jié)構(gòu)如圖所示： 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 圖 雙齒式聯(lián)軸器簡圖 Double using coupling diagram 采用非變位直齒傳動(dòng)，不妨取齒數(shù) 3221 ??? ZZZ s ，模數(shù) ??? mmm s ，選用 42 rC oM 合金鋼，調(diào)質(zhì)硬度 283323HBS，據(jù)【 2】圖 613 和 628，取 2lim /780 mmNH ??和 2lim /320 mmNF ?? ，加工精度 7 級(jí)。查【 2】表 72 進(jìn)行齒輪計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表所示： 表 浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 Floating of gear with geometry size using coupling calculation 序號(hào) 名稱 結(jié)果（單位：㎜） 1 分度圓直徑sd 7221 ?? ss dd 2 節(jié)圓直徑39。sd 7239。 239。1 ?? ss dd 3 齒頂高ah *11 ?? mhh aa *22 ?? mhh aa 4 齒根高fh 8 1 2 * 11 ???? mhh ff * 11 ???? mhh ff 5 齒頂圓直徑ad *111 ??? mhdd asas * 222 ??? mhdd asas 6 齒根圓直徑fd * 111 ??? mhdd fsfs 6 2 * 222 ??? mhdd fsfs 7 嚙合角 39。? ?20 8 齒寬sb ?? ss db 楊模尖： 40KW 二級(jí)行星齒輪減速器設(shè)計(jì) 38 軸套外殼壁厚 ?? ss dh ㎜取 8?sh ㎜，在浮動(dòng)齒式聯(lián)軸器中，由于其內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相等，基本上屬于零齒差的內(nèi)嚙合齒輪副。根據(jù)該嚙合傳動(dòng)的受載荷情況，它的失效形式主要是齒面點(diǎn)蝕和齒面磨損，一般不會(huì)產(chǎn)生輪齒折斷。故，對于該齒式聯(lián)軸器只需要按齒輪表面擠壓或接觸強(qiáng)度計(jì)算。 輪齒切應(yīng)力的計(jì)算 用【 2】式 725 進(jìn)行切應(yīng)力計(jì)算，已知 ??TTs ，許用切應(yīng)力2/230 mmNp ?? ，查【 2】表 73，取 ?mK ，查【 2】 74，取 ?NK ，使用系數(shù)取 ?AK ，取載荷不均系數(shù) 2?cK ，節(jié)圓上弦齒厚 722 39。 ???? zds sc㎜ 則 222020 /230/ 0 0 039。 mmNmmN pKz b sd KKKTNcsmAcs ??????? ?????? ?? 滿足使用要求。 行星架設(shè)計(jì) 高速級(jí)行星架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 由前面的分析及已確定的數(shù)據(jù)，可對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖 所 圖 高速級(jí)行星架結(jié)構(gòu)簡圖 High grade plas frame structure diagram 低速級(jí)行星架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1）行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該行星架與輸出軸聯(lián)結(jié)，采用雙臂整體式，左端與輸