【導(dǎo)讀】計(jì)題目為——螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。用，向著一個(gè)方向推進(jìn)到卸料口處，物料被卸出，從而達(dá)到輸送物料的目的。本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)的是——NGW型行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)。寸及嚙合參數(shù)，最后是行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。作減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，應(yīng)用范圍很廣泛。隔離，是一種封閉的運(yùn)輸設(shè)備，它不僅可以水平運(yùn)輸，而且可以傾斜運(yùn)輸。代替普通齒輪傳動(dòng),而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。輛的齒輪傳動(dòng)裝置，行星齒輪傳動(dòng)已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。因此，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金?；鹋?、飛機(jī)、輪船、儀器和儀表等各個(gè)方面。行星傳動(dòng)不僅適用于高轉(zhuǎn)速、大。功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)裝置上也獲得了應(yīng)用。它幾乎可通用于一切功。率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動(dòng)技術(shù)已成為世界各國(guó)機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展的重點(diǎn)之一。國(guó)建設(shè)的各個(gè)角落都發(fā)揮著巨大的作用。

　　

【正文】 l i m2 2 . 3 2 2 2 2 . 11 2 . 1 1 . 7 11 7 0 . 7 5 3 0 0A F F p F amdFT K K K YmK z ?? ? ???? ? ? ???mm 根據(jù)所設(shè)計(jì)的題目要求，選定模數(shù) mm? 。 表 52 參數(shù) ac(w) cb(N) 模數(shù) m 嚙合角 20176。 20176。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 ? 分度圓直徑 d 11 ?? ?? mzd mzd 21 ??dd 齒頂高 ah ?? aa hh ) (21????mhhaa 齒根高 fh ?? ff hh ?? ff hh 全齒高 h ?? hh 12 ?? 齒頂圓直徑 ad 21 ??aadd 21 ??aadd 齒根圓直徑 fd 21 ??ffdd 21 ??ffdd 基圓直徑 bd 21 ??bbdd 21 ??bbdd 中心距 a 105?a 105?a 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 6 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析 為了對(duì)行星齒輪傳動(dòng)中的齒輪、軸和軸承等零件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，便需要分析行星齒輪傳動(dòng)中各構(gòu)件的受力情況。行星齒輪傳動(dòng)的主要受力構(gòu)件有中心輪、行星輪、轉(zhuǎn)臂、內(nèi)齒輪和行星齒輪軸及軸承等。在進(jìn)行受力分析時(shí)，首先假 設(shè)行星齒輪傳動(dòng)為等速旋轉(zhuǎn)，多個(gè)行星輪受載均勻，且不考慮摩擦力和構(gòu)件自重的影響。因此，在輸入轉(zhuǎn)矩的作用下各構(gòu)件處于平衡狀態(tài)，構(gòu)件間的作用力等于反作用力。在此平衡狀態(tài)下，分析和計(jì)算各構(gòu)件上所受的力和力矩。 為了計(jì)算輪齒上的作用力，首先需要求得行星齒輪傳動(dòng)中輸入件所傳遞的額定轉(zhuǎn)矩。在已知原動(dòng)機(jī) (電動(dòng)機(jī)等 )的名義功率 P 和同步轉(zhuǎn)速 n 的條件下，其輸入件所傳遞的轉(zhuǎn) 行星齒輪傳動(dòng) 在行星齒輪傳動(dòng)中，由于其行星輪的數(shù)目通常大于 1，即 pn ＞ l，且均勻?qū)ΨQ地分布于中心 輪之間；所以，在 2ZX 型行星傳動(dòng)中，各基本構(gòu)件 (中心輪a、 b 和轉(zhuǎn)臂 x)對(duì)傳動(dòng)主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在行星齒輪傳動(dòng)的受力分析圖中均未繪出各構(gòu)件的徑向力 rF ，且用一條垂直線表示一個(gè)構(gòu)件，同時(shí)用符號(hào) F 代表切向力 tF 。為了分析各構(gòu)件所受的切向力 F，現(xiàn)提示如下三點(diǎn)。 (1) 在轉(zhuǎn)矩的作用下，行星齒輪傳動(dòng)中各構(gòu)件均處于平衡狀態(tài)，因此，構(gòu)件間的作用力應(yīng)等于反作用力。 (2) 如果在某一構(gòu) 件上作用有三個(gè)平行力，則中間的力與兩邊的力的方向應(yīng)相反。 (3) 為了求得構(gòu)件上兩個(gè)平行力的比值，則應(yīng)研究它們對(duì)第三個(gè)力的作用點(diǎn)的力矩。 在 2ZX（ A）型行星齒輪傳動(dòng)中，其受力分析圖是由運(yùn)動(dòng)的輸入件開始，河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 然后依次確定各構(gòu)件上所受的作用力和轉(zhuǎn)矩。對(duì)于直齒圓柱齒輪的嚙合齒輪副只需繪出切向力 F，如圖 6— 1 所示。由于在輸入件中心輪 a 上受有 pn 個(gè)行星輪 c 同時(shí)施加的作用力 caF 和輸入轉(zhuǎn)矩 AT 的作用。當(dāng)行星輪數(shù)目 pn ≥ 2 時(shí)，各個(gè)行星輪上的載荷均勻 (或采用載荷分配不均勻系數(shù) Pk 進(jìn)行補(bǔ)償 )，因此，只需要分析和計(jì)算其中的一套即可。在此首先應(yīng)計(jì)算輸入件中心輪 a在每一套中 (即在每個(gè)功率分流上 )所承受的輸入轉(zhuǎn)矩為 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 行星輪支承上和基本構(gòu)件軸上的作用力 行星輪軸承上的作用力 在行星齒輪傳動(dòng)中，對(duì)于各種不同的傳動(dòng)類型，其行星輪上所 受的作用力也是不相同的。表 62 列出各種不同傳動(dòng)類型的圓柱行星輪及其軸承上的作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖。圓柱中心輪與行星輪相嚙合時(shí)，行星輪上的切向力 icF 可按如下公式計(jì)算，即 行星齒輪傳動(dòng)中輪齒的失效形式和常用的齒輪材料 輪齒的失效形式 在行星齒輪傳動(dòng)中，各齒輪輪齒較常見(jiàn)的失效形式有齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損和輪齒折斷。在行星齒輪傳動(dòng)中，各齒輪的輪齒工作時(shí)，其齒面接觸應(yīng)力是按脈動(dòng)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)作用 下，齒面表層產(chǎn)生細(xì)小的疲勞裂紋，裂紋的蔓延擴(kuò)展，使表層金屬微粒剝落面形成疲勞點(diǎn)蝕。輪齒出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕后，嚴(yán)重影響傳動(dòng)的穩(wěn)定性，且致使產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響傳動(dòng)的正常工作，甚至引起行星傳動(dòng)的破壞。 提高齒面硬度、減小齒面粗糙度，提高潤(rùn)滑油黏度和接觸精度，以及進(jìn)行合理的變位均能提高齒面抗電蝕能力。 軟齒面 (HB? 350)的閉式齒輪傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效。在開式齒輪傳動(dòng)中，河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 由于齒面磨損嚴(yán)重，點(diǎn)蝕還來(lái)不及出現(xiàn)，其表面層就被磨掉。故開式齒輪傳動(dòng)的失效形式是齒面磨損和輪齒折 斷。 在行星齒輪傳動(dòng)中，輪齒在載荷的多次重復(fù)作用下，齒根彎曲應(yīng)力超過(guò)材料的彎曲持久極限時(shí)，齒根部分將產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋逐漸擴(kuò)展，最終致使輪齒產(chǎn)生疲勞折斷。另外，還有過(guò)載折斷．輪齒因短時(shí)過(guò)載或沖擊過(guò)載而引起的突然折斷，稱之為過(guò)載折斷。用淬火鋼或鑄鐵制成齒輪，容易產(chǎn)生過(guò)載折斷。 齒面磨料磨損是由于齒廓間相對(duì)滑動(dòng)的存在，如果有硬的屑粒進(jìn)入輪齒工作面間，則將會(huì)產(chǎn)生磨料磨損。閉式齒輪傳動(dòng)中，應(yīng)經(jīng)常注意潤(rùn)滑油的清潔和及時(shí)更換。而開式齒輪傳動(dòng)的工作條件較差，其主要的失效形式就是磨料磨損。 在行星齒輪傳動(dòng)中，外嚙合的中心 輪，比如 2Z— X(A)型和 2Z— X(B)型傳動(dòng)中的齒輪 a(太陽(yáng)輪 )，通常是行星傳動(dòng)中的薄弱環(huán)節(jié)。由于它處于輸入軸上，且同時(shí)與幾個(gè)行星輪相嚙合，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)最多，承受載荷較大，工作條件較差。因此，該中心輪首先產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕，磨損和輪齒折斷的可能性較大。內(nèi)嚙合齒輪副的接觸應(yīng)力一般比外嚙合齒輪副要小很多。但經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，在低速重載的行星齒輪傳動(dòng)中，內(nèi)齒輪輪齒的出面接觸強(qiáng)度可能低于計(jì)算值，即使得其齒面接觸應(yīng)力 H? 大于許用的接觸應(yīng)力 Hp? ，即 H Hp??? ； 從而出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。所以，在設(shè)計(jì)低速重載的行星齒輪傳動(dòng)中，確定該內(nèi)嚙合齒輪副的許用接觸應(yīng)力 Hp? 時(shí)，必須考慮到上述情況。 在 2Z— X(A)型傳動(dòng)中，作為中間齒輪的行星輪 c 在行星齒輪傳動(dòng)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(dòng)中的輪齒折斷具有很大的破壞性。如果行星輪 c 中的某個(gè)輪齒折斷，其碎塊掉落在內(nèi)齒輪 b 的輪齒上，當(dāng)行星輪 c 與輪 b 相 嚙合時(shí)．使得 bc 嚙合傳動(dòng)卡死，從而產(chǎn)生過(guò)載現(xiàn)象而燒毀電機(jī)，或使整個(gè)行星減速器全部損壞。所以，在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，合理地提高輪齒的彎曲強(qiáng)度，增加其工作的可靠性是非常重要的。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 常用的齒輪材料 在行星齒輪傳動(dòng)中，齒輪材料的選擇應(yīng)綜合地考慮到齒輪傳動(dòng)的工作情況(如載荷性質(zhì)和大小、工作環(huán)境等 )，加工工藝和材料來(lái)源及經(jīng)濟(jì)性等條件。由于齒輪材料及其熱處理是影響齒輪承載能力和使用壽命的關(guān)鍵因素，也是影響齒輪生產(chǎn)質(zhì)量和加工成本的主要條件。選擇齒輪材料的一般原則是：既要滿足其性能要求，保證齒輪傳動(dòng)的工作可靠、安 全；同時(shí)，又要使其生產(chǎn)成本較低。例如，對(duì)于高速重載、沖擊較大的運(yùn)輸車輛和裝甲車輛的行星齒輪傳動(dòng)裝置應(yīng)選用滲碳鋼 20crMnTi 或力學(xué)性能相當(dāng)?shù)钠渌牧?(如 30CrMnTi 等 )。經(jīng)滲碳或表面淬火，以便使得其齒面硬度較高，心部韌性較好。對(duì)于中、低速重載的重型饑械和較重型軍用工程機(jī)械的行星齒輪傳動(dòng)裝置應(yīng)選用調(diào)質(zhì)鋼 40Cr、35siMn 和 35crMnsi 等材料。經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)或表面淬火，以使其獲得機(jī)械強(qiáng)度、硬度和韌性等綜合性能較好。對(duì)于載荷較平穩(wěn)的一般機(jī)械傳動(dòng)裝置中的行星齒輪傳動(dòng)，可選用 4 40Cr 或力學(xué)性能相當(dāng)?shù)?其他材料，如 50SiMn、 42crMo和 37SiMn2MoV等，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理，以獲得相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和硬度等力學(xué)性能。除考慮齒輪的工作條件外，選擇齒輪材料時(shí)還要考慮齒輪的構(gòu)造和材料的供應(yīng)情況?？傊?，對(duì)于要求結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小的行星傳動(dòng)中的齒輪，一般部是采用優(yōu)質(zhì)鋼材，如優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，以便使得行星齒輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小及承載能力高。 制造齒輪的鋼材，一般應(yīng)根據(jù)其齒面的硬度要求，按如下兩種情況來(lái)進(jìn)行選擇。 （ 1）軟齒面 (HB? 350)齒輪材料的 選擇 由于軟齒面的硬度較低，故其承載能力不很高。對(duì)于這類齒輪一般應(yīng)選用中碳鋼 4 50 以及中碳合金鋼 40Cr、 45Cr、 40MnB、 35S5Mn、 38SiMnMo、35CrMnSi、 35SiMn2Mov 等。選用這類材料的齒輪，一般在毛坯熱處理后進(jìn)行切齒，可以消除熱處理變形對(duì)齒輪精度的影響。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 對(duì)于上述材料較常用的熱處理方法有以下兩種。 a. 調(diào)質(zhì)處理 (即淬火后高溫回火 ) 上述材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，可以獲得良好的綜合力學(xué)性能 (即具有較高的強(qiáng)度和硬度及較好的韌性 )，其硬度在200~300HB 的范圍內(nèi)，使用 于中速、中等載荷下工作的齒輪。齒面的精加工可在熱處理后進(jìn)行，以消除熱處理的變形，保持齒輪的精度。 b. 正火處理 (加熱保溫后空氣中冷卻 ) 正火處理后的綜合力學(xué)性能不如調(diào)質(zhì)處理，其硬度在 160~ 210HB 范圍內(nèi)，多用于直徑很大，強(qiáng)度要求不高的齒輪傳動(dòng)。 （ 2）硬齒面 (HB＞ 350)齒輪材料的選擇 由于硬齒面的硬度較高，所以其承載能力較大。對(duì)于這類齒輪一般應(yīng)選用中碳鋼 3 45 和中碳合金鋼 40Cr、 35SiMn、 40MnB 以及滲碳鋼 (低碳合金鋼 )20Cr、 20CrMnTi、 20MnVH，氮化鋼 38crMoAlA 等。選用這類材料的齒輪必須在切制輪齒后進(jìn)行熱處理 (硬化處理 )。 對(duì)于上述材料通?？刹捎孟铝腥N熱處理方法。 a. 表面淬火 中碳鋼和中碳合金鋼經(jīng)表面淬火后輪齒表面硬度高，接觸強(qiáng)度較高，抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，耐磨性能好。由于輪齒心部具有較高的韌性，故可承受一定的沖擊載荷。同時(shí)．輪齒表面經(jīng)硬化后產(chǎn)生了殘余壓縮應(yīng)力，較大地提高了齒根強(qiáng)度。表面淬火通?？蛇_(dá)到的硬度范圍為：中碳合金鋼 45~55HRC，優(yōu)質(zhì)碳素鋼 40~50HRC。 b. 滲碳淬火 低碳鋼和低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火后，齒面硬度很高，接觸強(qiáng)度高、抗點(diǎn)蝕能力很 強(qiáng)，耐磨性能很好。輪齒心部具有很好的韌性，表面經(jīng)硬化后產(chǎn)生了殘余壓縮應(yīng)力，大大地提高了齒根強(qiáng)度。滲碳淬火后一般齒面硬度為 56~62HRC。由于熱處理變形較大，熱處理后應(yīng)磨齒，則增加了加工成本；但是可以獲得高精度的齒輪。 c. 氮化 氮化鋼經(jīng)氮化后，可以獲得很高的齒面硬度，一般可達(dá)62~67HRC．具有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕和耐磨性能，心部具有較高的韌性。為提高心河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 部強(qiáng)度，對(duì)中碳鋼需先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。由于氯化是一種化學(xué)熱處理，加熱溫度低，故其變形很小，氯化后不需要磨齒。氮化的硬化層很薄，故其承載能力不及滲碳淬火后的齒輪， 因此它不適用于沖擊載荷下的工作條件。氮化處理的成本高。 氮化后齒輪主要用于接觸強(qiáng)度高和耐磨性要求很高的行星齒輪傳動(dòng)裝置。 由于軟齒面的工藝過(guò)程較簡(jiǎn)單，適用于一般中、小功率的行星齒輪傳動(dòng)。通常，應(yīng)考慮到嚙合齒輪副中的小齒輪受載次數(shù)較多、易磨損，故在選擇材料和熱處理時(shí)，應(yīng)使小齒輪齒面硬度稍高一些 (比大齒輪約高 20~40HB)；齒數(shù)比大，硬度差也大。對(duì)于采用硬齒面的行星齒輪傳動(dòng)，其嚙合齒輪副中的大、小齒輪的齒面硬度應(yīng)大致相同。 為了提高抗齒面膠合的能力，建議在行星齒輪傳動(dòng)中，各嚙合齒輪副中的小齒輪和大齒輪應(yīng)選用不 同牌號(hào)的材料來(lái)制造。對(duì)于重要行星傳動(dòng)的齒輪，輪齒表面應(yīng)采用高頻淬火．并沿齒溝進(jìn)行。對(duì)于用滾刀切制的齒輪，被加工齒輪的齒面硬度一般不應(yīng)超過(guò) 300HB；個(gè)別的情況下，對(duì)于尺寸較小的齒輪允許其硬度達(dá)到 320~350HD。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 7 行星減速器的箱體設(shè)計(jì) 箱體的結(jié)構(gòu)及各個(gè)尺寸的計(jì)算數(shù)值如下 ： （ 1）箱體的材料為 HT200，采用鑄造，機(jī)體的結(jié)構(gòu)采用臥式不剖分機(jī)體 （ 2）尺寸系數(shù) 3 3 4 0 0 2 1 7 1 .4 71 0 0 0 1 0 0 0DBK ? ? ? ?? ? ? 式中 D—— 機(jī)體內(nèi)壁直徑 B—— 機(jī)體寬度 故 其 K? 值在 ~ 之間，壁厚 ? 大于 10~13。根據(jù)實(shí)際情況取 ? 為12mm。 機(jī)體壁厚 ? =12mm 前機(jī)蓋厚度 1 10mm? ? 后機(jī)蓋厚度 2 12mm? ? 機(jī)體法蘭凸緣厚度 15d m m? ?? 加強(qiáng)筋厚度 4 12mm? ? 加強(qiáng)筋斜度 2??? 機(jī)體和機(jī)蓋緊固螺栓直徑