【正文】 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 7 行星減速器的箱體設(shè)計 箱體的結(jié)構(gòu)及各個尺寸的計算數(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。對于采用硬齒面的行星齒輪傳動，其嚙合齒輪副中的大、小齒輪的齒面硬度應(yīng)大致相同。氮化處理的成本高。 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)的抗點蝕和耐磨性能，心部具有較高的韌性。 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、抗點蝕能力很 強(qiáng)，耐磨性能很好。 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，抗點蝕能力強(qiáng)，耐磨性能好。 （ 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。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 對于上述材料較常用的熱處理方法有以下兩種。 制造齒輪的鋼材，一般應(yīng)根據(jù)其齒面的硬度要求，按如下兩種情況來進(jìn)行選擇。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。選擇齒輪材料的一般原則是：既要滿足其性能要求，保證齒輪傳動的工作可靠、安 全；同時，又要使其生產(chǎn)成本較低。如果行星輪 c 中的某個輪齒折斷，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．使得 bc 嚙合傳動卡死，從而產(chǎn)生過載現(xiàn)象而燒毀電機(jī)，或使整個行星減速器全部損壞。所以，在設(shè)計低速重載的行星齒輪傳動中，確定該內(nèi)嚙合齒輪副的許用接觸應(yīng)力 Hp? 時，必須考慮到上述情況。由于它處于輸入軸上，且同時與幾個行星輪相嚙合，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)最多，承受載荷較大，工作條件較差。 齒面磨料磨損是由于齒廓間相對滑動的存在，如果有硬的屑粒進(jìn)入輪齒工作面間，則將會產(chǎn)生磨料磨損。 在行星齒輪傳動中，輪齒在載荷的多次重復(fù)作用下，齒根彎曲應(yīng)力超過材料的彎曲持久極限時，齒根部分將產(chǎn)生疲勞裂紋。 提高齒面硬度、減小齒面粗糙度，提高潤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。圓柱中心輪與行星輪相嚙合時，行星輪上的切向力 icF 可按如下公式計算，即 行星齒輪傳動中輪齒的失效形式和常用的齒輪材料 輪齒的失效形式 在行星齒輪傳動中，各齒輪輪齒較常見的失效形式有齒面點蝕、齒面磨損和輪齒折斷。由于在輸入件中心輪 a 上受有 pn 個行星輪 c 同時施加的作用力 caF 和輸入轉(zhuǎn)矩 AT 的作用。 (2) 如果在某一構(gòu) 件上作用有三個平行力，則中間的力與兩邊的力的方向應(yīng)相反。在已知原動機(jī) (電動機(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 在行星齒輪傳動中，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 型行星傳動中，各基本構(gòu)件 (中心輪a、 b 和轉(zhuǎn)臂 x)對傳動主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。在進(jìn)行受力分析時，首先假 設(shè)行星齒輪傳動為等速旋轉(zhuǎn)，多個行星輪受載均勻，且不考慮摩擦力和構(gòu)件自重的影響。 表 52 參數(shù) ac(w) cb(N) 模數(shù) m 嚙合角 20176。而齒輪的漸開線齒形僅取決于基圓的大小。的圓稱為分度圓。 因齒輪分度圓的周長為 d zp? ? ，即可得 pdz?? ；兩式聯(lián)立可得齒輪的分度圓直徑 d mz? 上式表示，當(dāng)給定一個齒輪的模數(shù) m和齒數(shù) z，齒輪的分度圓直徑就確定了。因齒距 pm?? ，若模數(shù) m增大，則齒輪的齒距 p 就增大；齒輪的輪 齒及各部分尺寸均相應(yīng)地增大。在確定上述基本參數(shù)后，齒輪的齒形及幾何尺寸就完全確定了。為了保證齒根具有足夠的彎曲強(qiáng)度，同時也為了減小行星傳動的外形尺寸和質(zhì)量，則選取盡可能少的齒數(shù)是較合理的。 行星齒輪傳動的配齒計算 所謂配齒計算就是據(jù)給定的傳動比 pi 來確定行星齒輪傳動中各輪的齒數(shù)。此時，通過角度變位后，既不增 大該行星傳動的徑向尺寸，又可以改善傳動性能。 應(yīng)該指出：在對 b 輪齒數(shù) bz 進(jìn)行圓整后，此時實際的 p 值與給定的 p 值稍有變化，但必須控制在其傳動比誤差范圍內(nèi)。 則由式可得 ( 1)b p az i z?? 當(dāng)選定最小齒數(shù) az 時，就容易求得 bz 值 。為了不過分地增大其外河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 形尺寸，故 bz 值不能很大。 p 值必須合理地選取 。 可得 12() a a b ba b p pz z n c c p? ? ? ?????? ? ? ? 顯然，等式左邊等于整數(shù)。 當(dāng) pn 個行星輪在中心輪周圍均勻分布時，則兩相鄰行星輪間的中心角為 2pn? 。當(dāng) 行星輪齒數(shù) Z c 為偶數(shù)時，該平而 Q 通過其齒槽的對稱線；當(dāng)行星輪齒數(shù) Z c 為奇數(shù)時，則它們分別與輪 b 的齒槽對稱線相重合。例如，對于 2Z— X(A)型行星傳動 ， pn 個行星輪在兩個中心輪 a 和 b之間要 均勻分布，而且，每個行星輪 c 能同時與兩中心輪 n 和 b 相嚙合而沒有錯位現(xiàn)象 (見圖 4— 2)。為了提高其承載能力，大多是采用幾個行星輪。但是，當(dāng)需要進(jìn)一步提高其承載能力，減少行星齒輪傳動的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量時，在滿足上述鄰接條件的前提下允許采用 pn ＞ 3 個行星輪的配置；不過還必須采取合理的均載措施。實際使用中，一般應(yīng)取間隙值 △ c＞ 0． 5m， m為齒輪的模數(shù)。 鄰接條件 在設(shè)計行星齒輪傳動時，為了進(jìn)行功率分流，而提高其承載能力，同時也是為了減少其結(jié)構(gòu)尺寸，使其結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)常在太陽輪 a 與內(nèi)齒輪 b(或 e)之間，均勻地、對稱地設(shè)置幾個行星輪 c(或 d)。在確定行星齒輪傳動的各輪齒數(shù)時，除了滿足給定的傳動比外，還應(yīng)滿足與其裝配有關(guān)的條件，即同心條件、鄰接條件和安裝條件。從而設(shè)計出性能優(yōu)良的行星齒輪傳動裝置。但隨著人們對行星傳動技術(shù)進(jìn)一步深人地了解和掌握以及對國外行星傳動技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收，從而使其傳動結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善，同時生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。顯然，采用硬齒面、高精度有利于進(jìn)一步提高承載能力，使齒輪尺寸變得更小。據(jù)有關(guān)資料介紹，人們認(rèn)為目前行星齒輪傳動技術(shù)的發(fā)展方向如下。行星傳動不僅適用于高轉(zhuǎn)速、大功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動裝置上也獲得了應(yīng)用。 (4) 運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動的能力較強(qiáng) 由于采用了數(shù)個結(jié)構(gòu)相同的行星輪，均勻地分布于中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡。 (3) 傳動比較大，可以實現(xiàn)運動 的合成與分解 只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動的類型及配兩方案，便可以用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比。此 外，在結(jié)構(gòu)上充分利用了內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)齒圈本身的可容體積，從而有利于縮小其外廓尺寸．使其體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)非常緊湊、且承載能力大。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳功效率高的航空發(fā)動機(jī)、起重運輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 abi —— a 輪輸入， b 輪輸出的傳動比，即 abi =177。 an —— 齒輪 a 的轉(zhuǎn)速， r／ min 。為了便于對上述行星齒輪傳動進(jìn)行研究分析，差動行星齒輪傳動 (W=2)、 行星齒輪傳動 (W＝ 1)和準(zhǔn)行星齒輪傳動，統(tǒng)稱為行星齒輪傳動 。在其三個基本構(gòu)件中，若將內(nèi)齒輪 b固定不動，則可得到應(yīng)用十分廣泛的，輸入件為中心輪 a 或轉(zhuǎn)臂 x，輸出件為轉(zhuǎn)臂 x 或中心輪 a 的行星齒輪傳動 [見圖 1— 1(b)]。而將固定不動的 (與機(jī)架連接的 )中心輪，稱為支持輪，如圖 3— 1(b)中所示的內(nèi)齒輪 b。 在行星齒輪傳動中，支承行星輪 c(或 c— d)并使它得到公轉(zhuǎn)的構(gòu)件，稱為轉(zhuǎn)臂 (又稱為系桿 )，用符號 x 表示。對于差動行星齒輪傳動，必須給定兩個構(gòu)件的運動后，其余構(gòu)件的運動才能確定。 a. 簡單行星齒輪傳動 具有一個自由度 (W=1)的行星齒輪傳動，如圖 1—1(b)所示。在普通齒輪傳動中，如果各齒輪副的軸線均互相平行，則稱為平行軸齒輪傳動；如果齒輪系中含有一個相交軸齒輪副或一個相錯軸齒輪副，則稱為不平行軸齒輪傳動 (空間齒輪傳動 )。 1. 行星齒輪傳動的定義 輪系可由各種類型的齒輪副組成。垂直螺旋輸送機(jī)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，所占空間位置小，制造成本底；缺點是輸送量小 ，輸送高度一般不超過 8m。 2. 傾斜螺旋輸送機(jī) 輸送傾角 ≤20o 的螺旋輸送機(jī)，一般與水平螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)相同。 GX 螺旋輸送機(jī)的基本機(jī)型有水平螺旋輸送機(jī)、垂直螺旋輸送機(jī)以及處于兩者之間的傾斜螺旋輸送機(jī)。 上述這些傳統(tǒng)設(shè)計方法不是完全沒有優(yōu)點，而是需要改善，使之適應(yīng)現(xiàn)代化的需要。但是這個方法難取得理想的結(jié)果。 試算法：此法是以一定的理論公式為依據(jù)，在一定的技術(shù)條件下算得相應(yīng)的參數(shù)值，若所得結(jié)果不理想，則改變技術(shù)條件，重新計算，循環(huán)往復(fù)，直至獲得感性認(rèn)為是理想的結(jié)果。依據(jù)這種方法，在設(shè)計之前，首先要以工藝對設(shè)備所提出的性能要求為依據(jù)，同時參照舊有的類似機(jī)器設(shè)備，依靠經(jīng)驗估計，針對舊有設(shè) 備的缺點加以改進(jìn)，從而擬定出一個或幾個新的設(shè)計方案，進(jìn)而分析比較，擇其較好的方案或集中諸方案的優(yōu)點做出最終的設(shè)計方案。為了解決這個問題，人們應(yīng)當(dāng)提前研制多種形式的環(huán)保型輸送機(jī)，而螺旋輸送機(jī)對于解決這個難題，無疑具有很大的優(yōu)勢和發(fā)展空間。 6 ．?dāng)U大使用范圍。另外其他各種輸送機(jī)也應(yīng)為了實現(xiàn)空間、可彎曲輸送研制新的機(jī)型。未來的螺旋輸送機(jī)應(yīng)與電腦密切聯(lián)系，適合程序控制、智能操作。 2 ．低能源消耗及降低能量消耗。葉片焊接或由疏漸密，或由密漸疏，適合港口卸船用或飼料工業(yè)中作配料設(shè)備用。它能同時完成兩種不同物料的輸送，并且占地面積小，相對空間尺寸也小。當(dāng)螺旋體轉(zhuǎn)速與輸料管以一定的轉(zhuǎn)速相配時，可觀察到物料并無旋轉(zhuǎn)運動而只有垂直上升運動。 螺旋扒谷機(jī) 由螺旋喂料機(jī)構(gòu)與傾斜移動式螺旋輸送機(jī)組合而成。 熱交換式螺旋輸送機(jī)，廣泛用于化工、糧食加工以及礦物處理等行業(yè)，如冷卻鍋爐爐渣、冷卻礦渣、加熱干燥多種化工產(chǎn)品以及糧食或飼料等，是一種特殊的高效熱交換器，同時也起輸送物料作用，并完成對物料的攪拌、混合、冷卻、加熱或干 燥等工藝。如果在螺旋管壁上銷上不同直徑的孔眼，還可在輸送的同時完成物料的篩分工作。 螺旋管輸送機(jī)也稱滾筒輸送機(jī)，其為螺旋輸送機(jī)的一種變態(tài)形式，為內(nèi)螺旋輸送機(jī)。輸送機(jī)長度在特定范圍內(nèi)可由用戶指定選用，用作料倉底部給料設(shè)備時，一般采用傾斜布置，基本可消除物料自流（即沖料）現(xiàn)象。該機(jī)廣泛用于面粉、糧油、飼料行業(yè)水平物料的輸送，并可在其出料端增設(shè)料封裝置，形成 TLSSF 型料封螺旋輸送機(jī)，在進(jìn)料口左側(cè)或右側(cè)增設(shè)吸風(fēng)口，專門用于輸送粉碎后的物料。 GX 型螺旋輸送機(jī)的優(yōu)點主要是節(jié)能、降耗顯著，其頭部、尾部軸承移至殼體外，具有防塵密封性好，噪聲低，適應(yīng)性強(qiáng)，操作維修方便，進(jìn)、出料口位置布置靈活等：缺點是動力消耗大，機(jī)件磨損快，物料在運輸時粉碎嚴(yán)重。而對許多輸送比較困難的物料，人們一直在尋求一種可靠的輸送方法，而無軸螺旋輸送機(jī)則是一種較好的 解決方法。各種型式的螺旋輸送機(jī)在工程實際中都得到了很廣泛的應(yīng)用。這兩種機(jī)型也是最常用的。 螺旋輸送機(jī)在我國研制較早，是一種重要而又具有代表性的旋轉(zhuǎn)類型的連續(xù)運輸機(jī)械。屬于這類輸送機(jī)械的有帶式輸送機(jī)，板式輸送機(jī)，行車式輸送機(jī)，自動扶梯，通用刮板輸送機(jī)，埋刮板輸送機(jī)，斗式輸送機(jī)，斗式提升機(jī)，托架提升機(jī)，搖架提升機(jī)，懸掛輸送機(jī)，推桿輸送機(jī)，架空索道等。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 II 目 錄 前言 ........................................................ I 1 螺旋輸送機(jī)概述 ............................................. 1 螺旋輸送機(jī)的發(fā)展歷史 ...................................... 2 螺旋輸送機(jī)的發(fā)展概況 ...................................... 2 2 GX 螺旋輸送機(jī)主要構(gòu)件的設(shè)計和選用 ............................ 7 GX 螺旋輸送機(jī)的一般結(jié)構(gòu) ................................... 7 螺旋輸送機(jī)的類型 ..................................... 8 3 行星齒輪傳動概論 ........................................... 9 行星齒輪傳動的定義、符號及其特點 .................