【正文】 表 接觸強度計算的壽命 材料及熱處理 ————— 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL ZN 計算公式 結(jié)構(gòu)鋼 調(diào)質(zhì)鋼 滲碳淬火滲碳鋼 允許一定的 點蝕 557799 106 106 10 1010 1010 10LLLLNNNN??? ? ????? 79910( )10()10()NNLNLNLZZNZNZN???? 不允許 點蝕
。可按公式 cosZ? ?? 求得 ， 1cos ?? ??Z 計算接 觸應(yīng)力 H? 計算公式為 udb uFKKKKZZZ ttHHVAEHH ?? ?????????? )1(????? )( ?? ?????????? MPa1093? 接觸強度計算的壽命系數(shù) ZN 是用以考慮當(dāng)齒輪只要求有限壽命時，齒輪的許用接觸應(yīng)力可以 提高的系數(shù)。 由于 ?? 1 按下表公式，得 ??Z 。 222 N / m )11(1 ?????ccaaEEvEvZ ? 式中 Ea、 Ec——— 行星齒輪彈性模量 v a、 vc——— 行星齒輪材料的泊松比 接觸強度計算得重合 度系數(shù) Zε是用于考慮重合度對單位齒寬載荷的影響。 圖 齒間載荷分配系數(shù) 查圖 ，得 KHα= 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH是考慮節(jié)點處齒廓曲率對接觸應(yīng)力的影響，并將分度圓上的切向力折算為節(jié)圓上法向力的系數(shù)。 接觸度強的齒間載荷分布系數(shù) KHα 是考慮同時嚙合的各對輪齒間載荷分配不均勻的影響系數(shù)。影響其主要因素有：齒輪加工誤差；箱體鏜孔誤差引起的安裝誤差，大小輪軸的平行度；由幾何尺寸和結(jié)構(gòu)型式確定的輪齒、輪緣、軸、箱體、以及機座的剛度；熱膨脹及熱變形；軸承間隙及變形；輪齒接觸變形；切向、軸向載荷及 軸上的附加載荷；跑合效果；設(shè)計中有無元件變形補償措施。 30 經(jīng)計算得 ， KV=。 由前面計算的相對圓周速度 Xv ，對縱向重合度 ??? 1 的齒輪， vK 可由圖查取。 動載系數(shù) vK 是 考慮大、小齒輪嚙合振動產(chǎn)生的內(nèi)部附加動載荷影響系數(shù)。這種過載取決于原動機和從動機的特性、質(zhì)量比、連軸器以及運行狀態(tài)。 m) T=KpTa/np ZcT/Za —— ZbT/Za 圓周力 Ftc1a1=1000T/ra Ftca≈ Ftb1c1 Ftc1H1≈ 2Ftc1a1=12308 Ftc1b1≈ Ftc1a1 徑向力β=0 Frc1a1=Ftcatanαn/cosβ Fra1c1≈ Frb1c1 Ry1H1≈ 0 Frc1b1=Frb1c1 作用在齒輪或軸上的力 Rxa= Ftc1a1 Rx1a≈ 2 RxH1≈ Ftc1a1 Rxb=Ftc1b1 太陽輪圓周力和行星輪上的圓周力相同，行星架的圓周力為太陽輪圓周力的 2倍。 行星傳動的行星輪、太陽輪和內(nèi)齒圈分別受圓周力、徑向力和軸向力的綜合作用，高速級的行星機構(gòu)傳動受力情況。 高速級齒輪的強度校核 驗算高速級 a1c1 傳動的接觸疲勞強度 齒面接觸疲勞強度為 ubd uFKKKKZZZ ttHHVAEHH )1( ????????? ????? （ ） 許用應(yīng)力齒面接觸疲勞強度為 m i nlimHXWL V RNTHHP S ZZZZ ????? ?? （ ） 安全 系數(shù)為 HXWL V RNTHH ZZZZS ?? ????? lim （ ） 對于重要的行星齒輪傳動，齒輪強度計算中的齒向載荷分布系數(shù) HK? 和 FK? 可用下述方法確定。 中速級齒輪設(shè)計 計算過程同高速級，計算得參數(shù)如表 表 中速級 齒輪參數(shù)表 —— 中速級 —— 太陽輪 行星輪 內(nèi)齒圈 齒數(shù) 27 47 123 齒頂高 齒根高 齒高 分度圓直徑 121 211 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 弦齒厚 弦齒高 中速級 a2c2傳動總重合度為 ，低速級 c2b2傳動總重合度為 。 25 第 4 章 減速器齒輪設(shè)計 通過前面幾章的設(shè)計計算，初步掌握了行星齒輪傳動的基本參數(shù)，為了設(shè)計行星齒輪，需要進一步計算行星齒輪的幾何尺寸并對齒輪進行強度校核。并對行星齒輪的幾何尺寸進行設(shè)計計算與運動分析，通過設(shè)計計算確定了總傳動比，并分配各級傳動比，以及確定了各齒輪齒數(shù)、非等角變位行星齒輪傳動的變位系數(shù)，嚙合角等基本參數(shù)，為下一章的齒輪設(shè)計打 下基礎(chǔ)。浮動內(nèi)齒圈的聯(lián)軸器為兩端帶齒形接頭的空心薄壁筒或錐形圓盤，為簡化結(jié)構(gòu)，也采用一端帶齒形接頭的聯(lián)軸器，浮動齒套的外殼和內(nèi)齒圈的輪緣制成一體。由于內(nèi)齒圈尺寸和重量較大，故浮動靈敏性較差。內(nèi)齒圈浮動的主要優(yōu)點是可使結(jié)構(gòu)的軸向尺寸較小，或使兩個基本構(gòu)件（如太陽輪和內(nèi)齒圈）同時浮動時，增強均載效果。一般 KP=～ 。載荷不均衡系數(shù) Kp=～ 。由于太陽輪重量小、慣性小、浮動靈活、結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、通用性強，因此廣泛用于低速傳動。均載機構(gòu)既能降低載荷的不均衡系數(shù)，又能降低噪聲、提高運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和可靠性，因而得到廣泛的應(yīng)用。它是靠基本構(gòu)件（太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈或行星架）沒有固定的徑向支承，在受力不均衡的情況下作徑向游動（又稱浮動 ），以使各行星輪均勻分擔(dān)載荷。 NGW 型行星傳動常用的均載機構(gòu)為基本構(gòu)件浮動的均載機構(gòu)。采用這種使各行星輪分擔(dān)載荷的機構(gòu)是實現(xiàn)均載既簡單又有效的途徑。 計算 ac 傳動的實際中心距變動系數(shù)和嚙合角 222222 ?????? m aay cacaca ????? osc os 22 2222 ?? ca caca aa 計算 ac 傳動的變位系數(shù) a n2 )4727(t a n2)( 222222 ?? ?????????? i nvi nvi nvi nvzzx cacaca ? ?? 如圖 所示， ac 傳動的變系位數(shù)在綜合性能較好區(qū)，可用。一般 a? ＝ ～ ；閉式齒輪常用 ?? ～ ； 通用減速器常取 ?a? 。但齒寬太大會使載荷沿齒寬分布不均的現(xiàn)象嚴(yán)重。行星輪材料用 20CrMnTi，熱處理為滲碳淬火回火，熱處理硬度 57HRC。分配變位系數(shù) [11]得 ?ax ， ??? ? acac xxx 計算 cb 傳動的中心距變動系數(shù)和嚙合角 c1b1 傳動未變位時的中心距為 mmzzmacbbc )72175()(2 11111 ??????? 所以實際中心距變動系數(shù)和實際嚙合角為 111111 ?????? m aay bcbcbc 11acx? 20 ????? osc os 11 1111 ?? bc bcbc aa 計算 cb 傳動的變位系數(shù) t a n2)( 111111 ?????? ? ?? i nvi nvzzx bccbbc， ??? ? cbcb xxx 中速級行星齒輪傳動計算 配齒計算 計算方法同高速級，選擇行星輪數(shù)目， 確定各輪齒數(shù)， 取 3?wn ， Cn zi w ab Ha ??222 22 ， 22 ?b Hai 適當(dāng)調(diào)整該傳動比使 C 等于整數(shù)，得： 2 ?? az ,C=50 2 27az ? ， 123222 ??? awb zCnz ， 48)27123(21)(21222 ????? abc zzz 由于本設(shè)計采用不等角變位，需減少一個到兩個齒數(shù)，故取 472?cz ， 74764727 4712322 22 ???????? ca cb zz zzj 可以算出預(yù)計嚙合角 ??? ? ， ??? ? 。 取齒寬系數(shù) ?a? ， 由中心距初算公式得 mmu TKua Ha a )(483)1(483 3 23 2 lim11 111 ??? ????? ??? ?? 模數(shù)為 7229 21 11 ?????? aa zz am，取 m1= 未變位時 mmzzmacaca )7229()(21 11111 ??????? 初步選取取嚙合角 ??? ? ，可得 ac 傳動中心距變動系數(shù) 19 )1 os 20c os)(7229(21)1c osc os)((21 111111 ??????????? cacaca zzy ? ? 則中心距 1 6 1 2 1 3111111 ???????? myaa cacaca 取實際中心距 mma ca 11711 ?? 。故齒寬系數(shù)應(yīng)取適當(dāng)?shù)闹怠? 齒寬系數(shù)愈大，齒輪就愈寬，其承載能力就越大。 由表 ， 按接觸疲勞強度綜合系數(shù)得接觸疲勞強度綜合系數(shù) K＝ 齒數(shù)比以及接觸疲勞極限為 2972111 ??? aczzu， M Pa13581lim ?H? 太陽輪材料用 20CrMnTi，熱處理為滲碳淬火回火，熱處理硬度 61HRC。不過無論用什么方法，都必須滿足齒面接觸疲勞強度、齒根彎曲疲勞強度和靜強度等要求，使之在預(yù)期壽命內(nèi)可靠的工作。 按接觸強度初算 ac 傳動的中心距和模數(shù) 對于閉式齒輪傳動，其工作環(huán)境和潤滑條件比較好，因此齒面點蝕、膠合和塑性流動使它們的主要失效形式，而對于開式齒輪傳動，它們的主要失效形式是磨損和斷齒。 在漸開線齒輪行星傳動中，合理采用角度變位齒輪可以得到下列好處：獲得準(zhǔn)確的傳動比；提高嚙合傳動質(zhì)量和承載能力；在傳動比得到保證的前提下得到正確的中心距；可以 得到相當(dāng)大的傳動比；在保證裝配及同心等條件下，使齒數(shù)的選擇具有較多的自由。 Dex——行星輪齒頂圓直徑 。當(dāng)行星輪均勻分布時， q=3 一般都不會干涉， q=4 且 k 時 b 也在 5～ 8mm 以上，可不檢查。 相鄰條件必須保證相鄰兩行星輪互不相碰，并留有大于 倍模數(shù)的間隙，即行星輪齒頂圓半徑之和小于其中心距。 圖 行星輪裝配條件示意圖 (3)相鄰條件 除了要滿足上述兩個條件之外，如果行星輪個數(shù)太多，相鄰兩個行星輪的齒面會發(fā)生干涉，根本不能工作或不能裝入齒輪。如果所選齒數(shù)之和沒有適合的整因子，兩行星輪間隔角 j? 必須滿足式（ ）的條件。 (2)裝配條件 滿足裝配條件，可以保證各行星輪均布地安裝于兩中心齒輪之間，并且與兩個中心輪嚙合良 好沒有錯位現(xiàn)象。 tCB?? ——行星輪與 內(nèi) 齒圈之間的嚙合角 。 Bz ——內(nèi) 齒圈齒數(shù) 。 圖 行星輪同心條件示意圖 15 如圖 ， aac=acb ,對于標(biāo)準(zhǔn)嚙合及高變位齒輪，各齒輪的節(jié)圓與分度圓重合，可寫成 cos cosA C B CtA C tCBz z z z??????? （ ） 式中 Az ——太陽輪齒數(shù) 。在 NGW 型傳動，太陽輪 a 和行星輪 c 的中心距 aac應(yīng)等于行星輪 c 與內(nèi)齒輪b 的中心距 acb ， 即 aac=acb。 結(jié)構(gòu)參數(shù) K 與傳動比的關(guān)系為 K=i－ 1 （ ） 對已知機構(gòu)參數(shù) K 的行星排，其齒輪的齒數(shù)和行星輪數(shù)有一定的幾何關(guān)系，設(shè)計計算稱為行星排的配齒 計算。其傳動比為 1213 3111nzi ?? ? ? ? ? （ ） 式中 2z ——齒圈齒數(shù) 。 (4)第三級低速行星際 H3和輸出軸做成一體，低速行星架浮動。 (2)第一級高速級行星架 Ｈ 1與中速級太陽輪 a2聯(lián)體浮動。 設(shè)高速級與中速級、中速級與低速級外嚙合齒輪材料，齒面硬度相同，則有 ??? ? limlim HH ?? , ????? ? limlim HH ?? , 222 ?????????NHv