【正文】 大為降低，因此提高半軸疲勞強(qiáng)度的重要方法之一，是使半軸不受彎曲力矩的作用。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計在應(yīng)盡量增大過渡部分的圓角半徑，這對減小應(yīng)力集中是很有效的。 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）316．3 半軸的材料與熱處理關(guān)于半軸的材料，過去大都采用含鉻的中碳合金，如40Cr、40CrMnMo、35CrMnTi、38CrMnSi 、35CrMnSi、42CrMo 等，近年來推廣我國研制出的新鋼種如 40MnB 等作為半軸材料，效果很好。例如：采用 40MnB 經(jīng)高頻淬火處理的半軸，靜強(qiáng)度超過用 40Cr 制造并調(diào)質(zhì)處理的半軸，其扭轉(zhuǎn)屈服極限超過了784MPa。由于采用準(zhǔn)確控制工藝要求的感應(yīng)（高頻、中頻）淬火以及噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等先進(jìn)工藝，半軸的疲勞強(qiáng)度可以大大提高，因此不用合金鋼制造的半軸日益增多。綜上，此設(shè)計中，采用的是 40MnB。半軸的熱處理:過去都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為 HB388~444。近年來采用高頻、中頻等感應(yīng)淬火日益增多。這種處理方法能保證半軸表面有適當(dāng)?shù)挠不瘜?。由于硬化層本身的?qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，因此使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高得更為顯著。6．4 全浮式半軸的強(qiáng)度計算在裝載機(jī)工作時，由于路面條件惡劣，為了當(dāng)在一側(cè)驅(qū)動輪在地面上打滑時，大部分轉(zhuǎn)矩或全部轉(zhuǎn)矩傳給不打滑的驅(qū)動輪，以利用這一側(cè)的驅(qū)動輪的附著力產(chǎn)生較大的牽引力使車輛繼續(xù)前進(jìn)工作，將差速器用差速器鎖鎖止，此時差速器不起作用。初選半軸桿部直徑 =26 mm ,故扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 d? （61）316dT?? 式中： ——半軸的計算轉(zhuǎn)矩，Nm 在此取 1739500Nmm；T　　　 ——半軸桿部的直徑，mm。d根據(jù)上式 ＝ ＝504 MPa =(490～588) MP 所以滿足強(qiáng)度要求。??????中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）327 輪邊減速器設(shè)計輪邊減速器是傳動系中最后一級減速增扭機(jī)構(gòu)，其功用是進(jìn)一步降速增扭，滿足整車的行駛和作業(yè)要求；同時降低主減速器與變速箱的速比，因此降低了這些零部件傳遞的轉(zhuǎn)矩。在本次設(shè)計中，最終傳動采用單排內(nèi)外嚙合行星排傳動，其中太陽輪由半軸驅(qū)動為主動件，行星架和車輪輪轂連接為從動件，齒圈與驅(qū)動橋橋殼固定連接。此種傳動形式傳動比為 1+α（α 為齒圈和太陽輪的齒數(shù)之比） ，可以在較小的輪廓尺寸獲得較大的傳動比，可以布置在車輪輪轂內(nèi)部，而不增加機(jī)械的外形尺寸。圖 輪邊減速裝置1太陽輪；2半軸；3行星輪；4行星架；5內(nèi)齒圈；6半軸套管圖 所示為裝載機(jī)的最終傳動，動力通過半軸傳遞給太陽輪 1，內(nèi)齒圈 5 有花鍵固定在半軸套管 6 上，它是固定不動的，太陽輪就通過行星輪帶動行星架 4 旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動輪轂通過螺栓與行星輪架相連，這樣半軸上的扭矩通過行星減速器傳遞到驅(qū)動輪上。為改善太陽輪與行星輪的嚙合條件，使載荷分布比較均勻，太陽輪連同半軸端部完全是浮動的，不加任何支承，此時太陽輪連同半軸端部是靠對稱布置的幾個行星齒輪對太陽輪的相互平衡的徑向力處于平衡位置的。 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）337．1 齒圈式行星機(jī)構(gòu)中齒輪齒數(shù)的選擇 根據(jù)前述分配傳動比 由此查相關(guān)資料得定義太陽輪為 ，行星輪為 ，齒圈5.?fi tZxZ為 ，行星輪數(shù)目 分別為 ， ， ， =3。qZwn13tZ2?x59qwn7．2 行星齒輪傳動的配齒計算7．2．1 保證行星齒輪正常傳動時傳動比的要求裝載機(jī)的傳動比的應(yīng)滿足 由此可得 =1+59/13= 所以中心tqfZi??1tqfZi??1輪 t 和內(nèi)齒輪 q 的齒數(shù)滿足給分配傳動比的要求。7．2．2 保證行星齒輪正常傳動的條件1. 保證中心輪、內(nèi)齒輪和行星架軸線重合——同心條件太陽輪與行星輪的中心距 和齒圈與行星輪的中心距 應(yīng)相等，稱為同軸條件。txAqxA則有 因為 ， ， 所以滿足條件。xtqZ2??13?t 2xZ59?q2. 保證多個行星輪均布裝入兩個中心輪的齒間——裝配條件⑴行星輪數(shù)目一般為 36 個，增加行星輪數(shù)可減少輪齒的載荷，但增加了零件數(shù)，降低了行星架的強(qiáng)度和剛度，導(dǎo)致齒輪接觸條件的惡化，最常見的為 34 個。故此次設(shè)計行星輪數(shù)目 =3wn⑵保證行星輪能均布地安裝在心齒輪之間，為此，各齒輪齒數(shù)與行星輪數(shù)目 ，必須wn滿足裝配條件。對于三個行星輪均勻分布的單行星排，行星輪的夾角為 ，裝配條件為32?。經(jīng)計算后 =（59+13）/4=18 滿足兩中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪CnZwtq整 數(shù)??wtqnZ?數(shù)目的整數(shù)倍的裝配條件。3. 保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰——鄰接條件在行星傳動中，為保證兩相鄰行星輪的齒頂不致相碰，并減少攪油損失，相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于兩輪齒頂圓半徑之和。用公式可表示為 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）34 （71）acwdna???180si239。式中 ——太陽輪與行星輪的中心距，mm；39。a ——行星輪齒頂圓直徑，mm。cd齒輪模數(shù)由齒輪的強(qiáng)度決定，在行星齒輪的機(jī)構(gòu)中，由于內(nèi)齒圈與行星輪嚙合時的綜合曲率半徑較大，齒圈齒根部分的齒厚也較大，內(nèi)齒圈的強(qiáng)度是較大的，通常只考慮太陽輪與行星輪之間的傳動強(qiáng)度，因此模數(shù)可根據(jù)太陽輪與行星輪嚙合傳遞的負(fù)荷大小。由圓柱齒輪強(qiáng)度公式初選 ，由此可得：?mmm??6)12(239。 ???txZamm??.???hdacmm 所以滿足鄰接條件。09sin63180sin39。 ????acw d??7．3 行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計算7．3．1 行星齒輪參數(shù)的確定根據(jù)裝載機(jī)輪邊減速器行星結(jié)構(gòu)中齒輪的承載能力高，耐磨性好等特點，可選用材料為 20CrMnTi，齒輪需進(jìn)行表面滲碳淬火，滲碳淬火后表面硬度為 5862HRC，芯部硬度為 320HBS。齒輪精度一般為 7 級。此處我們選擇的是壓力角為 ，齒頂高系數(shù)?20=1，頂隙系數(shù) = 的直齒齒輪。?ah?c 的確定d?由齒輪傳動的強(qiáng)度計算公式可知， 增大時，齒輪的直徑和傳動中心距將減小。這d?不僅可以減小傳動的外廓尺寸，還可以降低齒輪的圓周速度，對傳動質(zhì)量和制造精度都有好處。但 過大，易引起較大的變形和齒向誤差，致使載荷分布不均的現(xiàn)象變得嚴(yán)重，d?反而降低承載能力。對于硬齒面齒輪（齒面硬面 350HRC ）相對軸承的位置對稱時，取 ，由于行星齒輪剛性大 取 為了便于安裝和調(diào)整小齒輪（行星輪）齒寬d d?比大齒輪（太陽輪）大 510 mm。 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）35標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動的性能通常都能得到保證，但隨著齒輪傳動高速、重載、小型、輕量化等更高的要求，標(biāo)準(zhǔn)齒輪暴露出一些缺點，如小齒輪“短命” ，傳動不緊湊，傳動不穩(wěn)定等等，于是就需要采用漸開線非標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，稱為變位齒輪傳動。齒輪變位能避免根切，提高齒面的接觸強(qiáng)度，提高齒根的彎曲強(qiáng)度，提高齒面的抗膠合和耐磨損能力，配湊中心距，修復(fù)舊齒輪等，因此本次設(shè)計需進(jìn)行齒輪變位。齒輪變位的高度變位是基于削弱大齒輪的強(qiáng)度，增強(qiáng)小齒輪的強(qiáng)度，來平衡齒輪的強(qiáng)度，并使總壽命降低，而角度變位則不同，能同時增強(qiáng)兩齒輪強(qiáng)度，并能靈活選擇齒輪齒數(shù)，提高承載能力及改善嚙合特性，故本次設(shè)計采用角變位。理論分析表明，對于行星傳動采用角度變位使太陽輪與行星輪的嚙合角比 大很?20多，而使行星輪與內(nèi)齒圈嚙合的嚙合角接近于 左右時，能顯著提高太陽輪與行星輪輪?20齒抗點蝕的承載能力，并使其承載能力接近于行星輪與內(nèi)齒圈傳動的承載能力。進(jìn)行角度修正的計算過程如下：①初步確定行星輪齒數(shù)： (72)239。 tqxZ?? 23159239。 ????tqxZ②根據(jù) 與 初步確定 和 . 經(jīng)查得 =， =， =39。x表t?表x表t?表x?③ 的數(shù)值 = + + （73）??表t表式中： ——行星齒輪計算齒數(shù)與實際齒數(shù)的差值= + + =++=?表t?表x④行星齒輪實際齒數(shù) = （7xZx?39。Z?4）= ==，取整 =22xZ?39。?x⑤根據(jù)齒數(shù) ， 確定修正系數(shù)xtZ由于 ，在 的范圍內(nèi)，故修正系數(shù) ， ?tx 2??tx t?x= + （75）t?表= + （76）x表 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）36= +=+= = +=+=??表 x?表7．3．2 行星齒輪幾何參數(shù)的確定預(yù)計嚙合角嚙合角 （77）j xtqZj??? ??xtqj根據(jù)算出來的嚙合角 查相關(guān)資料選取比較取適合的嚙合角 ，?25?tx??太陽輪行星輪傳動變位系數(shù)計算1)未變位時，行星輪與太陽輪中心距為： mm????39。 ???xttxZma2)初算中心距變動系數(shù)： )1(cos239。 ??????????????????txxttxZ??3）變位后中心距為： mm 圓整取????.39。txtma64mm4)實際中心距變動系數(shù)為： 39。 ???atxtx?5）計算嚙合角 所以 ??9320cos1????????acrttx? ??6）計算總變位系數(shù) ????taniviZxxttx??式中： ； txttxinvainv所以 ????? ????????? ?ivivinvZxttx ?7）校核 查相關(guān)資料可知， 介于曲線 P7 和 P8 之間，有利于提高接觸強(qiáng)度及tx?tx?抗彎強(qiáng)度8）分配變位系數(shù) 查相關(guān)資料分配變位系數(shù)得： ，?9）齒頂高降低系數(shù) .?????tx 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）37行星輪與齒圈傳動變位系數(shù)計算1）未變位時的中心距 mm????39。 ????xqxqZma2)計算中心距變動系數(shù) .?x?3）求嚙合角 所以：???????????xqxq ??xq?4）求 xq 的總變位系數(shù) ????? ????? ?iviviviZxxqxqt5）計算齒圈變位系數(shù) 403.???xq6）齒頂高降低系數(shù) 68??本設(shè)計的太陽輪、行星輪、齒圈均采用直齒圓柱齒輪并進(jìn)行角度變位。表 表 為行星排各齒輪幾何尺寸，表中部分公式參照《行星齒輪傳動設(shè)計》 表 太陽輪行星輪傳動幾何尺寸 （長度：mm）名稱 公式代號 太陽輪（t） 行星輪（x）變位系數(shù) χ ??齒頂高降低系數(shù) ?????tx 分度圓直徑 mzd2td8xd基圓直徑 ?cosb 43bt 72b齒頂高 txah????* 86.??axh齒根高 ?? .2fx齒頂圓直徑 aad27atd97da齒根圓直徑 fh???ft ?fx標(biāo)準(zhǔn)中心距 ??xttxzm?? 實際中心距 tx?64節(jié)圓直徑 wtxd?cos?? 39。?39。?xd嚙合角 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）38中心距變動系數(shù) 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）39續(xù)表 齒頂高變動系數(shù) ?????tx 齒頂圓壓力角 abatdrcos???at?重疊系數(shù) ?????????wtxxtttxZ??n21 表 　行星輪齒圈傳動幾何尺寸 （長度： mm)名稱 公式代號 行星輪（x） 齒圈（q）變位系數(shù) χ ?40.?x齒頂高變動系數(shù) tx?分度圓直徑 mzd?8xd27qd基圓直徑 ?cosb 43bt 194b齒頂高 txah??* ?axh5.?aqh齒根高 ??c?2f 62f齒頂圓直徑 齒根圓直徑 fh?1083?f 58?f標(biāo)準(zhǔn)中心距 ??xttxzm??? 實際中心距 ?64嚙合角 wtx?節(jié)圓直徑 txdcos?? 39。?39。?qd中心距變動系數(shù) 齒頂圓壓力角 abatdr?176。重疊系數(shù)???????????wtxxtttxZ??n21 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）407．4 行星齒輪傳動強(qiáng)度計算及校核行星排結(jié)構(gòu)中齒輪的主要破壞形式是接觸疲勞破壞和彎曲疲勞破壞，因此需對齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度計算和彎曲疲勞強(qiáng)度計算。在行星機(jī)械中，通常只計算太陽輪與行星輪的強(qiáng)度，并考慮多個行星輪同時和太陽輪嚙合時，載荷分布不均勻的影響。7．4．1 行星齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計算及校核行星齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 可按下式計算，即 （78）F?BSaFtFYbmK???式中： ——載荷系數(shù)， ；K??KVA? ——使用系數(shù)， 取 ； ——動載系數(shù)， 取 ；A v v ——齒間載荷分配系數(shù)， 取 ； ——齒間載荷分布系數(shù)， 取? ?? ?K； ——作用在齒輪上的