【導(dǎo)讀】本文完成了自動洗衣機行星減速器的結(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。

　　

【正文】 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 0120212 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 35 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 （油浴）； 取載荷系數(shù) ?pf ； 當量動載荷 4 2 4 ??? rpFfP N=5088N。 軸承的壽命計算 3306 )5088132021()(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 36 （ 32）式計算 ? ?pp 2021 ?? ?? 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 。 37 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 38 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 39 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，且嚴格地控制其形位偏差和孔距公差等。 1. 中心距極限偏差 af 在行星齒輪傳動中，轉(zhuǎn)臂 x 上各行星輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心距偏差的大小和方向，可能增加 行星輪的孔距相對誤差 1? 和轉(zhuǎn)臂 x 的偏心量，且引起行星輪產(chǎn)生徑向位移 。從而影響到行星輪的均載效果。所以，在行星齒輪傳動設(shè)計時，應(yīng)嚴格地控制中心距極限偏差 af 值。要求各中心距的偏差大小相等、方向相同 。一般應(yīng)控制中心距極限偏差 af =~ 的范圍內(nèi)。該中心距極限偏差 ? af 之值應(yīng)根據(jù)巾心距 ‘a(chǎn) 值，按齒輪精度等級按照 表 41 選取 。 40 表 41 中心距極限偏差 ? af m? 精度等級 af 齒輪副的中心距 a 18 30~ 30 50~ 50 80~ 80 120~ 120 180~ 180 250~ 250 315~ 315 400~ 8~7 10~9 21IT8 21 IT9 26 31 23 37 27 50 36 65 70 2. 各行星輪軸孔的孔距相對偏差 1? 由于各行星輪軸孔的孔距相對偏差 1? 對行星輪間載荷分布的均勻性影響很大，故必須嚴格控制 1? 值的大小。而 1? 值主要取決于各軸孔的分度誤差，即取決于機床和工藝裝備的精度。一般， 1? 值可按下式計算，即 1? mm100 0a)~3( ‘?? 括號中的數(shù)值，高速行星齒輪傳動取小值，一般中低速行星傳動取較大值。 3. 轉(zhuǎn)臂 x 的偏心誤差 xe 轉(zhuǎn)臂 x 的偏心誤差 xe ，推薦 xe 值不大于相鄰行星輪軸孔的 孔距相對偏差 1? 的 1/2，即 xe mm21 1?? 4. 各行星輪軸孔平行度公差 各行星輪軸孔對轉(zhuǎn)臂 x軸線的平行度公差 39。xf 和 39。yf 可按相應(yīng)的齒輪接觸精度要求確定，即 39。xf 和 39。yf 是控制齒輪副接觸精度的公差，其值可按下式計算，即 39。xf = m?bBfx 41 39。yf = m?bBfy 式中 xf 和 yf —在全齒寬上 x 方向和 y 方向的軸線平行度公差， m? ；按GB/T10095—1988 選取。 B —轉(zhuǎn)臂 x 上兩臂軸孔對稱線 (支點 )間的距離。 b —齒輪寬度。 5. 平衡性要求 為了保證行星齒輪傳動運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，對中、低速行星傳動的轉(zhuǎn)臂 x應(yīng)進行靜平衡 。一般，許用不平衡力矩 pM 可按表 42 選取。對于高速行星傳動，其轉(zhuǎn)臂 x 應(yīng)在其 .上全部零件裝配完成后進行該部件的動平衡。 表 42 轉(zhuǎn)臂 x 許用不平衡力矩 pM 轉(zhuǎn)臂 外圓直徑 mm/D 200 200~300 350~500 許用不平衡力矩 pM /N m? 6. 浮動構(gòu)件的軸向間隙 如前所述，在行星齒輪傳動中，上述各基本構(gòu)件 (中心輪 a, b 以及轉(zhuǎn)臂x)均可以進行浮動，以便使其行星輪間載荷均勻分布。但是，在進行各浮動構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意在每個浮動構(gòu)件的兩端與其相鄰零件間需留有一定的軸向間隙，通常，選取 軸向間隙 ? =~，否則，使相鄰兩零件接觸后，不僅會影響浮動和均載效果，而且還會導(dǎo)致摩擦發(fā)熱和產(chǎn)生噪聲。軸向間隙的大小通常是通過控制有關(guān)零件軸向尺寸的制造偏差和裝配時固定有關(guān)零件的軸向位置或修配有關(guān)零件的端面來實現(xiàn)。對于小尺寸、小規(guī)格的行星齒輪傳動其軸向間隙可取小值，對于較大尺寸、大規(guī)格的行星傳動其軸向間隙可取較大值。 箱體的設(shè)計 機體是上述各基本構(gòu)件的安裝基礎(chǔ)，也是行星齒輪傳動中的重要組成 42 部分。在進行機體的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要根據(jù)制造工藝、安裝工 藝和使用維護及經(jīng)濟性等條件來決定其具體的結(jié)構(gòu)型式。 對于單件生產(chǎn)和要求質(zhì)量較輕的非標準行星齒輪傳動，一般采用焊接機體。對于中、小規(guī)格的機體在進行大批量的生產(chǎn)時，通常采用鑄造機體。 按照行星傳動的安裝型式的不同。可將機休分為臥式、立式和法蘭式(見圖 44 )。按其結(jié)構(gòu)的不同，又可將機體分為整體式和剖分式。 圖 44 機體結(jié)構(gòu)形式 圖 44(a)所示為臥式整體鑄造機體，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能有效地吸收振動和噪聲，還具有良好的耐腐蝕性。通常多用于專用的行星齒輪傳動中，且有一定的生產(chǎn)批量。 鑄造機體應(yīng) 盡量避免壁厚突變，應(yīng)設(shè)法減少壁厚差，以免產(chǎn)生疏松和縮孔等鑄造缺陷。 圖 44{b)所示為軸向剖分式機體結(jié)構(gòu)，通常用于大規(guī)格的、單件生產(chǎn)的行星齒輪傳動中 ； 它可以鑄造，也可以焊接。采用軸向剖分式機體的顯著優(yōu)點是安裝和維修較方便，便于進行調(diào)試和測量。 圖 44(c}所示為立式法蘭式機體結(jié)構(gòu)，它可適用于與立式電動機相組合的場合。成批量生產(chǎn)時可以鑄造 ； 單件生產(chǎn)時可以焊接。 鑄造機體的一般材料為灰鑄鐵，如 HT150 和 HT200 等 ； 若機體承受較大的載荷，且有振動和沖擊的作用可用鑄鋼，如 ZG45 和 ZG55 等。為了減小質(zhì)量， 機體也可以采用鋁合金來鑄造，如 ZL101 和 ZL102 等。 43 結(jié)合本設(shè)計要求，采用法蘭式