【導(dǎo)讀】本文完成了對一級行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。該減速器具有較小的傳動比，這些功用對于現(xiàn)代機械傳動的發(fā)展有著較重要的意義。較了各種傳動結(jié)構(gòu)，從而確定了傳動的基本類型。論文主體部分是對傳動機構(gòu)主。體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算和主要零部件的強度校核計算。最后對整個設(shè)計過程進行了總結(jié)，基本上完成了對該減速器的整

　　

【正文】 =1 3)速度系數(shù) Zv 因 v= sm 和 limH? =1282MPa 查得 Zv = 4)粗糙度系數(shù) ZR 因 limH? =1282 MPa 和齒面 Rz =? 6 m? = m? 查得 ZR = 5)工作硬化系數(shù) WZ 取 WZ = 6)尺寸系數(shù) 查得 ZX = 10．許用接觸應(yīng) 力 HP? HP? = limH? ZNT ZL Zv ZR Zw ZX =1282? 1? 1? ? ? 1? 1 =1283MPa 11．接觸強度安全系數(shù) SH SH =HHP?? = 4011283 = 12．確定計算許用彎曲應(yīng)力 FP? 時的各種系數(shù) l)試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) Y ST = 2)壽命系數(shù)因 NL =? 109，查得 YNT = 3)相對齒根圓角敏感系數(shù) Y relT? 由 YSa = ，查得 Y relT? = 4)齒根表面狀況系數(shù) ?TRrelY39。(齒根 Rz =? 6 m? = 37. 8 m? ) 5)尺寸系數(shù) YX 可按下式計算 YX = ? =? 5= . . 13．許用彎曲應(yīng)力 FP? FP? = limF? YST YNT Y relT? Y TRrel39。 YX =370? 2? 1? 1? ? 1MPa = 14．彎曲強度安全系數(shù) SF SF =FFP?? = = . . 第 3 章 軸的設(shè)計 計算 行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)特點：行星輪軸承安裝在行星輪內(nèi)，行星軸固定在行星架的行星輪軸孔中；輸出軸和行星架通過鍵聯(lián)接其支承軸承在減速器殼體內(nèi)，太陽輪通過雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器與高速軸聯(lián)接，以實現(xiàn)太陽輪浮動。太陽輪浮動原理如圖 31 所示 ： 圖 31 太陽輪浮動原理 行星軸設(shè)計 1. 初算軸的最小直徑 在相對運動中，每個行星輪軸承受穩(wěn)定載荷 NFt 88682?? ，當(dāng)行星輪相對于行星架對稱布置時 ，載荷 tF 則作用在軸跨距的中間。取行星輪與行星架之間的間隙 ?? ，則跨距長度 mmbl 675622 220 ?????? 。當(dāng)行星輪軸在轉(zhuǎn)臂中的配合選為 H7/h6 時，就可以把它看成是具有跨距為 0l的雙支點梁。當(dāng)軸較短時，兩個軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認為軸是沿著整個跨度承受均布載荷 0/lFq t? （見圖 32） 。 . . 圖 32 行星輪軸的載荷簡圖 危險截面（在跨度中間）內(nèi)的彎矩 8 678868288 020 ????? lFqlM t N? mm =148538. N? mm 行星輪軸采用 40Cr 鋼 ,調(diào)質(zhì) 440s ?? MPa，考慮到可能的沖擊振動，取安全系數(shù) ?S 。則許用彎曲應(yīng)力 ? ? )(/sb ?? S?? MPa=176MPa,故行星輪軸直徑 ? ? mmmmMdb 330 ????? ??? 取 mmd ? 其實際尺寸將在選擇軸承時最后確定。 2. 選擇行星輪軸軸承 在行星輪內(nèi)安裝兩個軸承，每個軸承上的徑向載荷 rF 2 20tan88682 20tan ?? ??? tr FF N =1614N 在相對運動中，軸承外圈以轉(zhuǎn)速 ???? caHaHc zznn minr= minr 考慮到行星輪軸的直徑 mmd ? ，以及安裝在行星輪體內(nèi)的軸承，其外廓尺寸將受到限制，故初步選用單列深溝球軸承 6306 型，其參數(shù)為 mmd 30? mmD 72? mmB 19? . . ?rC kN ?rC kN 12020lim ?n minr （油?。? 取載荷系數(shù) ?pf ； 當(dāng)量動載荷 1 6 1 ??? rpFfP N=1937N。 軸承的壽命計算 3306 )193727000()(6010 ??? PCnL Hchh=97377h 根據(jù)設(shè)計要求，該減速器要求連續(xù)工作 10 年，每年按 320 天計算，每天按 22 小時計算，即 7 0 4 0 0/22/3 2 010 ???? dhadaL h h。所以設(shè)計決定選用 6306 型軸承，并把行星輪軸直徑增大到 mmdd 300 ?? 。 校核行星輪輪緣厚度 c? 是否大于許用值： c? = ? ? mDd cf )(m in ???? mm 式中 m 行星輪模數(shù)（ mm） ? ? m in ??????? cmm c? = ? ?min?? = 滿足條件 c? ? ?min? 。 由于行星輪寬度 6202 ??bb mm，因此兩個軸承之間安裝一厚度為5mm，寬度為 13mm 的套筒。 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計 輸入軸設(shè)計 1．初算軸的最小直徑 由下式 30 nPAd? 初步估算軸的最小直徑，選取軸材料為 40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表32 查得 0A 。 表 32 軸常用幾種材料的 ??T? 及 0A 值 . . 軸的材料 Q235A、 20 Q27 35（ 1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、 35SiMn 38SiMnMo ??T? / PaM 15~25 20~35 25~45 35~55 0A 149~126 135~112 126~103 112~97 查表取 0A =112，得 mmnPAd 0120202 330m in ???? 輸入軸的最小直徑安裝法蘭，該截面處開有鍵槽，軸頸增大 5%~7%。 故 mmd ][m in ，? 其實際尺寸將在選擇軸承時最后確定。 2．選擇輸入軸軸承 (1) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)估算所得直徑，輪彀寬及安裝情況等條件，軸的結(jié)構(gòu)尺寸可進行草圖設(shè)計。該軸中間一段對稱安裝一對深溝球軸承 6217 型，其尺寸為mmmmmmBDd 2815085 ????? ，可畫出輸入軸草圖（如附圖 03）。 軸承的壽命計算 其參數(shù)為 mmd 85? mmD 150? mmB 28? ?rC kN ?rC kN 5000lim ?n minr （油?。? 取載荷系數(shù) ?pf ； 當(dāng)量動載荷 3 2 2 ??? rpFfP N=3873N。 軸承的壽命計算 3306 )38 7383 200(10 0016 670)(6010 ??? PCnL ahh=165258h70400h 故該對軸承滿足壽命要求。 輸出軸設(shè)計 1．初算軸的最小直徑 在三個行星輪均布的條件下，輪齒嚙合中作用于中心輪上的力是相互平衡的，在輸出軸軸端安裝膜片盤式聯(lián)軸器時，則輸出軸運轉(zhuǎn)時只承受轉(zhuǎn)矩。輸出軸選用 42CrMo 合金鋼，其許用剪切應(yīng)力 ?? 45?? MPa，即求出輸. . 出軸伸出端直徑 ? ? mmTd 33 22 ???? ? = 22 ???? ?npT N? mm =6114 N? mm 式中 2T —輸出軸轉(zhuǎn)矩； ? —齒輪嚙合傳動的效率，取 ? =。 2．選擇輸出軸軸承 由于輸出軸的軸承不承受徑向工作載荷（僅承受輸出行星架裝置的自重），所示軸承的尺寸應(yīng)由結(jié)構(gòu)要求來確定。 輸出軸端，軸頸 1102 ?d mm。 由于結(jié)構(gòu)特點，輸出軸軸承須兼作行星架軸承。為了太陽輪安裝方便，使太陽輪能通過行星架輪轂中的孔，故輪轂孔的直徑應(yīng)大于太陽輪的齒頂圓直徑 ? ?aad =。 故按結(jié)構(gòu)要求選用特輕系列單列深溝球軸承 6030 型，其尺寸為mmmmmmBDd 35225150 ????? ，可畫出行星架草圖（如附圖 03）。 軸承的壽命計算 其參數(shù)為 mmd 150? mmD 225? mmB 35? 132?rC kN 1250 ?rC kN 3000lim ?n minr （油?。? 取載荷系數(shù) ?pf ； 當(dāng)量動載荷 4 2 4 ??? rpFfP N=5088N。 軸承的壽命計算 3306 )5088132020()(6010 ??? PCnL chh=1600938h70400h 故該軸承滿足壽命要求。 3．輸出軸上鍵的選擇及強度計算 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時，其主要失效形式是工作面被壓潰。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進行強度校核計算。普通平鍵連接的強度條件按. . （ 32）式計算 ? ?pp 2020 ?? ?? kld T （ 32） 式中 T－轉(zhuǎn)矩， Nmm ； d －軸頸， mm。 k －鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， hk ? ，此處 h 為鍵的高度， mm； l －鍵的工作長度， mm, A 型鍵 bLl ?? ； B 型鍵 Ll? ； C 型鍵/2l L b?? ，其中 L 為鍵的長度， b 為鍵的寬度； ? ?p? －許用擠壓應(yīng)力， 2mmN ，在這里鍵材料為 45 鋼。其許用擠壓應(yīng)力值按輕微沖擊算查相關(guān)資料的 ? ?p? =100~120 MPa 。 由前面計算知輸入轉(zhuǎn)矩 1146?T N? m， 選用 A 型鍵，其型號為 ??? Lhb 1001832 ?? ， 將數(shù)值 ???k ， mm583290 ???l ， 鍵連接處的軸頸 d =110mm 代入式（ 32）得 11 0589 11 4620 00p ?? ??? = ? ?p? 故該鍵滿足強度要求 。 . . 第 4 章 行星架和箱體的設(shè)計 行星架的設(shè)計 行星架結(jié)構(gòu)方案 轉(zhuǎn)臂 x 是行星齒輪傳動中的一個較重要的構(gòu)件。一個結(jié)構(gòu)合理的轉(zhuǎn)臂x 應(yīng)當(dāng)是外廓尺寸小，質(zhì)墾小，具有足夠的強度和剛度，動平衡性好，能保證行星輪間的載荷分布均勻，而且應(yīng)具有良好的加工和裝配工藝。從而，可使行星齒輪傳動具有較大的承載能力、較好的傳動平穩(wěn)性以及較小的振動和噪聲。 由于在轉(zhuǎn)臂 x 上一般安裝有 pn 個行星輪的心軸或軸承，故它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造和安裝精度要求較高。尤其，當(dāng)轉(zhuǎn)臂 x 作為行星街輪傳動的輸出基本構(gòu)件時，它所承受的外轉(zhuǎn)矩最大，即承受著輸出轉(zhuǎn)矩。 目前，較常用的轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)有雙側(cè)板整體式、雙側(cè)板分開式和單側(cè)板式三種類型。 1. 雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂 在行星輪數(shù) pn ? 2 的 2ZX 型傳動中，一般采用如圖 316 所示的雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂。 由于雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂的剛性較好，因此，它已獲得較廣泛的應(yīng)用。當(dāng)傳動比 (如 2ZX(A)的傳動比 baxi 4)較大時，行星輪的軸承一般應(yīng)安裝在行星輪輪緣孔內(nèi)臂較合理。 對于尺寸較小的整體式轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)，可以采用整休鍛造毛坯來制造，但其切削加工量較大。因此，對于尺寸較大的整體式轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)，則可采用鑄造和焊接的方法，以獲得形狀和尺寸較接近于實際轉(zhuǎn)臂的毛坯。但在制造轉(zhuǎn)臂的工藝過程中，應(yīng)注意消除鑄造或焊接的內(nèi)應(yīng)力和其他缺陷 。否則將會影響到轉(zhuǎn)臂的強度和剛度，而致使其產(chǎn)生較大的變形，從而，影響行星齒輪機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)。在此，還應(yīng)該指出的是 :在加工轉(zhuǎn)臂時，應(yīng)盡可能提高轉(zhuǎn)臂 x 上的行星輪心軸孔（或軸承孔）的位置精度和同 軸度 . . 圖 41 雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂 2. 雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂 雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂 (見圖 41)的結(jié)構(gòu)特點是將一塊側(cè)板裝配到另一塊側(cè)板上，故又稱之為裝配式轉(zhuǎn)臂 。其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。這主要與行星齒輪傳動機構(gòu)的安裝工藝有關(guān)。當(dāng)傳動比較小，例如， 2ZX(A)型的傳動比 baxi 4 時，因行星輪的直徑較小，行星輪的軸承通常需要安裝在轉(zhuǎn)臂的側(cè)板孔內(nèi)。此時，采用雙側(cè)板分開式的轉(zhuǎn)臂，可使其裝配較方便。 在雙側(cè)板整體式和雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂中，均可采用連接板 (連接塊 )將兩塊側(cè)板連接在一起。這樣的連接方式便于安裝和拆卸。轉(zhuǎn)臂 x 中所需連接板的數(shù)目一般應(yīng)等于行星輪數(shù) pn 。 圖 42 雙側(cè)板分開式轉(zhuǎn)臂 3. 單側(cè)板式轉(zhuǎn)臂 . . 由圖 43 可見，單側(cè)板式轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)較簡單。但最明顯的缺點是其行星輪為懸臂布置，受力情況不好。轉(zhuǎn)臂 x 上安裝行星輪的軸應(yīng)按懸臂梁計算，軸徑 d 應(yīng)按彎曲強度和剛度確定。軸徑與轉(zhuǎn)臂 x 上軸孔之間的配合長度，一般可按關(guān)系式 dl )~(? 選取。軸與孔應(yīng)采取過盈配合，如采取H u67 和 H 7u8 的配合。 圖 43 單側(cè)板式轉(zhuǎn)臂 綜上所述：由于雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂的剛性較好 ， 又因 2ZX 型的傳動比 baxi =4，故在此情況下本設(shè)計采用這種結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)臂。 行星架制造精度 由于在轉(zhuǎn)臂 x 上支承和安裝著 pn ? 3 個行星輪的心軸，因此，轉(zhuǎn)臂 x的制造精度對行星齒輪傳動的工 作性能、運動的平穩(wěn)性和行星輪間載荷分布的均勻性等都有較大的影響。在制定其技術(shù)條件時，應(yīng)合理地提出精度要求，且嚴(yán)格地控制其形位偏差和孔距公差等。 1. 中心距極限偏差