二级行星齿轮减速器设计及三维造型【含10张CAD图纸及proe三维】
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请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 1 -二 级 行 星 齿 轮 减 速 器 设计及三维造型摘 要本 文 完 成 了 对 一 个 二 级 行 星 齿 轮 减 速 器 的 结 构 设 计 。 与 国 内 外 已 有 的 减速 器 相 比 , 此 减 速 器 具 有 更 大 的 传 动 比 , 而 且 , 它 具 有 结 构 紧 凑 、 外 廓 尺 寸小 和 重 量 轻 等 优 点 。论 文 首 先 简 要 介 绍 了 课 题 的 背 景 以 及 齿 轮 减 速 器 的 研 究 现 状 和 发 展 趋 势 ,然 后 比 较 了 各 种 传 动 结 构 , 从 而 确 定 了 传 动 的 基 本 类 型 。 论 文 主 体 部 分 是 对传 动 结 构 的 设 计 计 算 , 通 过 分 配 传 动 比 确 定 齿 轮 减 速 器 的 大 致 结 构 之 后 , 对其 进 行 了 整 体 结 构 的 设 计 计 算 和 校 核 。 论 文 最 后 对 设 计 过 程 进 行 了 总 结 , 并在 此 基 础 上 指 出 了 一 些 改 进 的 建 议 。关键词:行 星 齿 轮 ; 变 位 ; 传 动 机 构 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 2 -AbstractThis paper proposes a design configuration of the two-stage planetary gear reducer settling for some known parameters.Compared with other gear reducers in the word,it have a larger gear ratio. Furthermore,there are other more advantages,such as, compact configuration,small figure,light avoirdupois and so on.The content is as followa.Firstly, the paper introduces the context of the task and the extent on research of gear reducers,as well as its development trends.Secondly,the drivered type is decided by comparing all kinds of gear configuration.The significant part is about the calculation of the configuration design.After distributing gear ratios, the rough configuration will be get.Then, the holistic configuration can be designed and back-checked.Lastly,the paper is summarized,and the needed improvements are indicated.Key words: planetary gear;modifying profile;driving machanism 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 3 -目 录摘要Abstract主要代号第 1 章 概述 .- 8 -1.1. 课题的提出和论文的主要内容 .- 8 -1.2. 齿轮减速器的研究现状 .- 8 -1.3. 齿轮减速器的发展趋势 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -8 -第 2 章 传动方案的确定 .- 10 -2.1.齿轮传动比较和选择 .- 10 -2.1.1.齿轮传动两种大的类型 .- 10 -2.1.2.定轴轮系和行星轮系的比较 .- 10 -2.2.选择行星机构的类型 .- 12 -2.2.1.行星机构的类型及特点 .- 12 -2.2.1.1. ZXV 型渐开线行星机构 .- 12 -2.2.1.2. 2ZX 型渐开线行星齿轮机构 .- 13 -2.2.1.3. 3Z 型渐开线行星齿轮机构 .- 14 -2.2.2.渐开线行星齿轮传动的发展趋势 .- 15 -第 3 章 设计计算 .- 16 -3.1.设计任务 .- 16 -3.2.前言 .- 16 -3.3 传动比分配传动系统的运动学和动力学计算 .- 17 -3.4.传动零件的设计 .- 19 -3.5.轴设计计算与校核 .- 46 -3.6.轴承的选择与计算 .- 56 -3.7.键连接的选择与计算 .- 59 - 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 4 -3.8.箱体的设计 .- 62 -3.9. 润滑和密封的选择 .- 62 -3.10 传动装置的附件及说明 .- 63 -3.11 齿轮的加工工艺 .66-3.12 轴的加工工艺 .67-第 4 章 设计小结 .- 65 -参考文献 .- 69 - 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 5 -主要代号代号 意 义 单 位 代号 意 义 单 位a 0bC *d 0abdfdeF nrtFf pbtfH中心距、标准中心距角度变位齿轮的中心距切齿中心距齿宽顶隙顶隙系数直径、分独圆直径插刀齿的分度圆直径齿顶圆直径基圆直径齿根圆直径节圆直径齿槽宽作用力法向力径向力切向力齿向公差摩擦系数基节极限偏差齿距极限偏差高度布氏硬度mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmNNNN mmminvK APKVLMmN Ln pPr arbfrT角的渐开线函数系数、载荷系数使用系数行星轮间载荷分布不均匀系数齿间载荷分布系数齿向载荷分布系数动载系数长度弯矩模数指数应力循环次数转速行星轮数目功率半径、分度圆半径节圆半径齿顶圆半径基圆半径齿根圆半径转矩重合度效率计算齿根弯曲应力mmNm:mmr/minkWmmmmmmmmmmNm:2/ 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 6 -HBHRCah*fixXYFNT洛氏硬度齿顶高齿顶高系数齿根高传动比变位系数转臂变位系数和系数齿形系数弯曲强度计算时的寿命mmmmFPYSXYyza许用齿根弯曲应力系数应力修正系数弯曲强度计算时的尺寸系数弯曲强度计算时的螺旋角系数弯曲强度计算时的重合度系数中心距变动系数齿数压力角、齿形角齿顶压力角2/Nmradrad主要角下标a 齿顶的,中心轮、太阳轮 n 法向的b 基圆的,中心轮、内齿轮 p 许用的c 行星轮 r 径向的e 中心轮、内齿轮 t 切向的、端面的F 齿根弯曲的 x 轴向的,转臂的f 齿根的 代数和1 小齿轮的 I 第 1 级的,I 类2 大齿轮的 II 第 2 级的,II 类 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 7 -第 1 章 概述1.1. 设计内容旋 转 喷 射 器 中 减 速 箱 是 工 业 油 罐 罐 底 油 泥 旋 转 喷 射 混 合 系 统 中 重 要 的 一部 分 。 高 速 旋 转 的 涡 轮 带 动 喷 嘴 低 速 的 转 动 , 中 间 需 要 一 个 传 动 比 很 大 的 减速 器 连 接 。 本 说 明 书 的 内 容 就 是 结 合 涡 轮 的 输 入 转 速 、 喷 嘴 所 需 的 转 速 以 及输 出 转 矩 等 已 知 条 件 设 计 一 个 满 足 要 求 的 齿 轮 减 速 器 。减 速 器 设 计 的 主 要 参 数 包 括 :1 初 转 速 120 ;/minr2 目 标 转 速 0.5 ;h3 输出转矩 2000 。N本 论 文 主 要 完 成 以 下 工 作 :1 选 择 确 定 传 动 方 案 。 传 动 方 案 的 确 定 包 括 传 动 比 的 确 定 和 传 动 类 型 的确 定 。 此 次 设 计 的 减 速 器 传 动 比 达 到 14400, 是 目 前 国 际 上 设 计 出 的 减 速 器中 传 动 比 最 大 的 , 没 有 参 考 的 先 例 , 所 以 , 只 有 通 过 不 断 的 比 较 和 分 析 去 合理 的 选 择 一 种 传 动 方 案 , 尽 量 降 低 减 速 器 的 体 积 和 重 量 。2 设 计 计 算 。 每 级 传 动 结 构 的 设 计 计 算 , 都 大 致 包 括 : 传 动 比 的 分 配 、传 动 系 统 运 动 学 和 动 力 学 计 算 、 传 动 零 件 的 设 计 、 轴 的 设 计 计 算 与 校 核 、 轴承 的 选 择 与 计 算 、 键 连 接 的 选 择 与 计 算 、 箱 体 的 设 计 、 润 滑 与 密 封 的 选 择 和传 动 装 置 的 附 件 说 明 等 。1.2. 齿轮减速器的研究现状齿轮传动具有功率输出恒定、承载能力大、传动效率高、使用寿命长、可靠性高、结构紧凑等优点,广泛用于各种机械设备和仪器仪表中,是机械传动的基础零件,其质量、性能、寿命直接影响整机的技术、经济指标。而齿轮制造技术水平是获得优质齿轮的关键。因为齿轮形状复杂、技术问题多,制造难度大,齿轮加工水平在某一程度上反映了一个国家机械工业制造的水平。因此,齿轮加工的研究是各国加工制造业研究的一个热点。 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 8 -齿轮产品种类较多,按大类来分,主要有圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆齿轮与行星传动齿轮等四大类。其中,圆柱齿轮在机械设备中应用最为广泛,各种通用与专用的齿轮减速器以及机床、车辆、农机等大量采用,约占齿轮产品总量的 90左右。因此,齿轮制造技术的研究主要集中在圆柱齿轮的成形及其热处理方面。近年来,随着汽车工业的发展,特别是轿车生产对变速器齿轮的精度及力学性能的要求愈来愈高,齿轮正朝着高精度、低噪声、高承载、高速度、轻量化及长寿命的方向发展。其中,采用硬齿面齿轮是提高齿轮强度及承载能力的有效途径。目前,硬齿面圆柱齿轮普遍采用“机械加工渗碳热处理精加工”的传统工艺,材料利用率不高,生产效率低,产品成本高,尤其是金属流线被切断,而且成形后渗碳处理使渗碳层晶粒粗大、渗碳层厚度分布不合理,造成齿轮强度与疲劳寿命的降低。这种不利局面使得工程技术人员寻求新的制造工艺。最优化方法在机构设计和零件设计中应用广泛,效果显著。近十年来,国内外对整台机器或某一机械系统的设计,采用最优化方法代替原来传统的设计方法也越来越多。 机构的优化设计从六十年代后期开始得到学速发展,目前已经成为机构学的重要研究方向之一。 齿轮传动的优化设计可概括为:当传动载荷一定时追求齿轮的体积最小,或在齿轮体积一定时追求传递的载荷最大。有时也追求齿轮传动的某项或某几项性能为最佳。齿轮传动的优化设计既可以成为但目标函数的问题,也肯已成为多目标函数问题。为使齿轮工作可靠,显然齿面的接触应力、齿轮的疲劳弯曲应力应分别小于或等于许用值或保证一定得的安全裕度。为使齿轮的啮合处于较好的工作条件下,有时还把吃面同油膜厚度以及润滑油的温升也作为约束条件。另外,诸如为了避免产生根切、并保持连续啮合、避免齿轮齿顶过分变尖、均须对设计变量提出某些限制,这些限制也应最为约束条件。在机械设计中人们希望获得全部最优设计点,但实际的工程问题,很少能保证满足凸性的要求,即所追求的目标函数往往具有很多个相对的极小点,因而优化的结果一般为局部最优设计点,或后退一步讲,如果这些都做不到,那 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 9 -么优化设计最起码也能将设计方案作出重大改进。这就是我们以前提到过的“最优化”应被理解为一个相对的概念,而不要把它决对化。实际上,如上所述,设计人员如能正确地运用最优化方法进行设计,其设计方案与传统方法比较,一定会有所改善并能避免许多盲目性,显然这刚好是工程设计人员最感兴趣的。第 2 章 传动方案的确定2.1.齿轮传动比较和选择2.1.1.齿轮传动两种大的类型轮 系 可 由 各 种 类 型 的 齿 轮 副 组 成 。 由 锥 齿 轮 、 螺 旋 齿 轮 和 蜗 杆 涡 轮 组 成的 轮 系 , 称 为 空 间 轮 系 ; 而 由 圆 柱 齿 轮 组 成 的 轮 系 , 称 为 平 面 轮 系 。根 据 齿 轮 系 运 转 时 各 齿 轮 的 几 何 轴 线 相 对 位 置 是 否 变 动 , 齿 轮 传 动 分 为两 大 类 型 。1.普 通 齿 轮 传 动 ( 定 轴 轮 系 )当 齿 轮 系 运 转 时 , 如 果 组 成 该 齿 轮 系 的 所 有 齿 轮 的 几 何 位 置 都 是 固 定 不变 的 , 则 称 为 普 通 齿 轮 传 动 ( 或 称 定 轴 轮 系 ) 。 在 普 通 齿 轮 传 动 中 , 如 果 各齿 轮 副 的 轴 线 均 相 互 平 行 , 则 称 为 平 行 轴 齿 轮 传 动 ; 如 果 齿 轮 系 中 含 有 一 个相 交 轴 齿 轮 副 或 一 个 相 错 轴 齿 轮 副 , 则 称 为 不 平 行 轴 齿 轮 传 动 ( 空 间 齿 轮 传动 ) 。2.行 星 齿 轮 传 动 ( 行 星 轮 系 )当 齿 轮 系 运 转 时 , 如 果 组 成 该 齿 轮 系 的 齿 轮 中 至 少 有 一 个 齿 轮 的 几 何 轴线 位 置 不 固 定 , 而 绕 着 其 他 齿 轮 的 几 何 轴 线 旋 转 , 即 在 该 齿 轮 系 中 , 至 少 具有 一 个 作 行 星 运 动 的 齿 轮 , 则 称 该 齿 轮 传 动 为 行 星 齿 轮 传 动 , 即 行 星 轮 系 。2.1.2.定轴轮系和行星轮系的比较行 星 齿 轮 传 动 与 普 通 齿 轮 传 动 相 比 较 , 它 具 有 许 多 独 特 的 优 点 。 它 的 最显 著 的 特 点 是 : 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 10 -在 传 递 动 力 时 它 可 进 行 功 率 分 流 ; 同 时 , 其 输 入 轴 与 输 出 轴 具 有 同 轴 性 ,即 输 入 轴 与 输 出 轴 均 设 置 在 同 一 主 轴 线 上 。 所 以 , 行 星 齿 轮 传 动 现 已 被 人 们用 来 代 替 普 通 齿 轮 传 动 , 而 作 为 各 种 机 械 传 动 系 统 的 中 的 减 速 器 、 增 速 器 和变 速 装 置 。 尤 其 是 对 于 那 些 要 求 体 积 小 、 质 量 小 、 结 构 紧 凑 和 传 动 效 率 高 的航 空 发 动 机 、 起 重 运 输 、 石 油 化 工 和 兵 器 等 的 齿 轮 传 动 装 置 以 及 需 要 变 速 器的 汽 车 和 坦 克 等 车 辆 的 齿 轮 传 动 装 置 , 行 星 齿 轮 传 动 已 得 到 了 越 来 越 广 泛 的应 用 。行 星 齿 轮 传 动 的 主 要 特 点 如 下 :(1) 体 积 小 , 质 量 小 , 结 构 紧 凑 , 承 载 能 力 大 。 一 般 , 行 星 齿 轮 传 动 的外 廓 尺 寸 和 质 量 约 为 普 通 齿 轮 传 动 的 1/2-1/5( 即 在 承 受 相 同 的 载 荷 条 件 下 )。例 , 传 动 比 i 7.15, 功 率 为 4400kw 的 行 星 齿 轮 减 速 器 与 普 通 定 轴 齿轮 减 速 器 比 较 如 下 :项 目 行 星 齿 轮 减 速 器 普 通 定 轴 齿 轮 减 速 器质 量 /kg 3471 6943高 度 /m 1.31 1.80长 度 /m 1.29 1.42宽 度 /m 1.35 2.36体 积 / 32.29 6.09齿 宽 /m 0.18 0.41损 失 功 率 /kw 81 95圆 周 速 度 /m/s 42.7 99.4( 2) 传 动 效 率 高 。 在 传 动 类 型 恰 当 、 合 理 布 置 的 情 况 下 , 其 效 率 值 可 达0.97 0.99。( 3) 传 动 比 大 , 可 以 实 现 运 动 的 合 成 和 分 解 。 只 要 适 当 选 择 行 星 齿 轮 传动 的 类 型 及 配 齿 方 案 , 便 可 以 用 少 数 几 个 齿 轮 而 获 得 很 大 的 传 动 比 。 在 仅 作为 传 递 运 动 的 行 星 齿 轮 传 动 中 , 其 传 动 比 可 以 达 到 几 千 。 应 该 指 出 , 行 星 齿轮 在 传 动 比 很 大 的 情 况 下 , 仍 然 可 保 持 结 构 紧 凑 、 质 量 小 、 体 积 小 等 许 多 优 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 11 -点 。( 4) 运 动 平 稳 、 抗 冲 击 和 振 动 的 能 力 较 强 。 由 于 采 用 了 数 个 行 星 轮 , 均匀 的 分 布 在 中 心 轮 的 周 围 , 从 而 可 使 行 星 轮 与 转 臂 的 惯 性 力 相 互 平 衡 。 同 时 ,也 使 参 与 啮 合 的 齿 数 增 多 , 故 行 星 齿 轮 的 运 动 平 稳 , 抗 冲 击 能 力 和 振 动 的 能力 较 强 , 工 作 较 可 靠 。总 之 , 行 星 齿 轮 传 动 具 有 质 量 小 、 体 积 小 、 传 动 比 大 及 效 率 高 ( 类 型 选用 得 当 ) 等 优 点 。 行 星 传 动 不 仅 适 用 于 高 转 速 、 大 功 率 , 而 且 在 低 速 大 转 矩的 传 动 装 置 上 也 已 获 得 了 应 用 。 它 几 乎 可 适 用 于 一 切 功 率 和 转 速 范 围 , 故 目前 行 星 传 动 技 术 已 成 为 世 界 各 国 机 械 传 动 发 展 的 重 点 之 一 。从 机 构 的 活 动 度 来 分 , 有 一 个 自 由 度 的 行 星 机 构 、 两 个 自 由 度 的 行 星 机构 和 多 自 由 度 的 行 星 机 构 。 从 结 构 形 式 来 分 , 有 KHV 型 、 2KH 型 和3K 型 行 星 机 构 三 种 基 本 类 型 。 其 它 的 渐 开 线 行 星 齿 轮 机 构 , 都 可 以 分 解 为 这三 种 基 本 机 构 , 即 可 以 由 这 三 种 基 本 行 星 机 构 复 台 而 成 。通 过 上 述 的 比 较 , 结 合 要 求 : 传 动 比 大 、 质 量 小 、 结 构 紧 凑 及 外 廓 尺 寸小 等 , 我 们 选 择 行 星 齿 轮 传 动 作 为 减 速 器 的 传 动 型 式 。2.2.选择行星机构的类型2.2.1.行星机构的类型及特点2.2.1.1. ZXV 型渐开线行星机构如 图 1 所 示 , 是 ZXV 型 行 星 机 构 。 它 的 基 本 构 件 是 : 中 心 轮 Z、转 臂 X 和 输 出 轴 v。 这 种 机 构 的 特 点 是 : 将 行 星 轮 a 的 旋 转 运 动 , 通 过 一 个传 动 比 为 1 的 中 间 机 构 传 递 给 输 出 轴 v。 这 种 把 行 星 轮 a 的 轴 线 与 输 出 轴v 的 轴 线 联 结 起 来 , 而 实 现 等 速 传 动 的 机 构 称 为 等 速 比 机 构 , 或 称 为 w 机构 。 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 12 -图 1. Z X V 行 星 齿 轮 机 构ZXV 型 渐 开 线 少 齿 差 行 星 齿 轮 传 动 的 传 动 比 范 围 为 10 100, 其 传动 效 率 为 0.75 0.93。 结 构 紧 凑 、 体 积 小 、 加 工 方 便 , 但 行 星 轮 轴 承 的 径向 力 较 大 , 使 用 于 中 小 功 率 , 一 般 , 个 别 的 达 到 20 45kw; 传 动18Pkw比 大 , 使 用 于 短 期 工 作 。 采 用 摆 线 针 轮 行 星 传 动 , 则 适 用 于 功 率 ,10P任 何 工 作 制 度 , 其 传 动 效 率 为 0.90 0.97。 目 前 应 用 较 广 泛 , 但 制 造 精 度要 求 较 高 , 且 高 速 转 速 。15/minxnr2.2.1.2. 2ZX 型渐开线行星齿轮机构这 种 行 星 齿 轮 机 构 有 两 个 中 心 轮 a、 b(即 2Z)和 转 臂 (X), 由 此 三 个 基本 构 件 组 成 , 故 用 符 号 2ZX 表 示 。 根 据 转 化 机 构 的 传 动 比 的 不 同 , 可12Hi分 为 两 类 。 当 是 0 时 , 称 为 正 号 机 构 ; 当 34zminaczmin2z和中心距 。由此可知,413ac该齿轮副的变位目的是避免小齿轮 a 产生根切、凑合中心距和改善啮合性能。其变位方式应采用角度变位的正变动,即 26ac94b0ec 1.2125acx 1.8031b 0ecx 0.2125ay 0.3031b 0ey 1.4016a 1.480b 1.7374e 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 23 -2)bc 齿轮副0accx当齿顶高系数 1,压力角 ,避*h2免根切的最小变位系数 为minxmin7150.76azx按文献【1】公式(438)可求得中心轮a 的变位系数 为a0.5caaacazxxyx261.1.50.21.8 0.5521 =0.1176minx按【1】公式(439)可得行星 c 的变位系数 为c1.21250.5521acx0.6604在 bc 齿轮副中, 26 cz 17, 和minzmin40234cz。据此可知,该齿40bcaa轮副的变位目的是为了凑合中心距和改善啮合性能。故其变位方式也应采用角度变位的正传动,即 。0bccx现已知其变位系数和 1.8031 和b 0.6604,则可得内齿轮 b 得变位系数cx为 1.8031+0.6604=2.4635。bcx 0.1176ax 0.6604cx 2.4635bx 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 24 -3)ec 齿轮副4、齿轮几何尺寸计算(高速级和低速级齿轮的几何参数相等)(1)变位系数(2)分度圆直径在 ec 齿轮副中, ,mincz和 。min4324eczz43ea由此可知,该齿轮副得变位目的是为了改善啮合性能和修复啮合齿轮副。故其变位方式应采用高度变位,即 。0bcecx即可得内齿轮 e 得变位系数0.64ecx对于 3Z(II )型行星齿轮传动可按如下的计算公式进行几何尺寸的计算。各齿轮副的几何尺寸计算结果如下:(单位:mm)变位系数 x : ,121xac: , ;0.50.64bc: , ;164x235xec: ,.分度圆直径 d: ,1mz2dzac: , ;305bc: , ;12ec: ,d18 0.6604ex,10.52x64;,10.x24635;,10.x264,130d;25,1;23d,15 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 25 -(3)基圆直径 bd(4)节圆直径 d(5)齿顶圆直径 ada)外啮合基圆直径 : ,bd1cos2cosbdac: , ;128.90b248.60bbc: , ;14.6bd21.39bdec: ,8067节圆直径 : ,d112za221zaac: , 54.5366;13.46d2dbc: 55.9000, 141.9000;12ec: 52, 138d齿顶圆直径 :ad外啮合: *112amhxy2a2138d1.90b;2486d1.b;2039148.6bd;27,13.46d54.54;2 55.90,1141.902d; 52,11382d35.35841ad57.42922 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 26 -b)内啮合(6)齿根圆直径 fda)外啮合b)内啮合a c 齿轮副: 35.35841ad57.42922内啮合: *11aadmhx2ybc 齿轮副: 58.64161ade58.64160.132858.5088136.64162a内啮合: *11aadmhxe22*1()afC插 齿0.38ee c 齿轮副: 58.64161ade58.5088136.64162a齿根圆直径 fd外啮合: *11f amhCx22fac 齿轮副: 27.20841fd49.64162f内啮合: *11f admhCx用插齿加工:202fa58.50881ad136.6412658.511ad136.64227.20841fd49.64162f49.641fd144.732f 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 27 -c) 的计算2fd bc 齿轮副: 49.64161fd 144.72282f e c 齿轮副: 49.64161fd 145.41362f关于用插齿刀加工内齿轮,其齿根圆直径 的计算。2fd已知模数 m2mm,插齿刀齿数 25,齿顶高系数 1.25,变为系数0z*0ah 0(中等摩损程度) 。试求被插制内齿x轮的齿根圆直径 。2fd齿根圆直径 按下式计算,即f202fa式中 插齿刀的齿顶圆直径;0ad插齿刀与被加工内齿轮的中2心距。 *0051.25()aadmzhxm现对内啮合齿轮副 bc 和 ec 分别计算如下:(1) bc 内齿轮合齿轮副200tanbxinvaivz.4635t20i0.05864349.641fd145.412f 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 28 -查文献【1】表 46 得 0234900202cos1bzy65cs.9372o34加工中心距 0022651.9374.861()bzamym按文献【1】公式(101)计算内齿轮 b 齿根圆直径为:55202fad4.861144.7228mm(2) ec 内啮合齿轮齿轮副同上, 200tanxinvaivz.64t2095in0.025830由文献【1】表 46 查得查 023100202cosezy695cs1.6342o3加工中心距 20022695.345.068()zamym144.722fd145.412fd 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 29 -5、装配条件的验算(高速级和低速级装配条件的验算结果相同)(1)邻接条件(2)同心条件(3)安装条件按文献【1】公式(101)计算内齿轮 b 齿根圆直径为:55202fad45.2068145.4136mm对于所设计的上述行星齿轮传动应满足如下的装配条件。(1) 邻接条件 按【1】公式(37)验算其邻接条件,即2sinacpd将已知的 、 和 值代入上式,acp则得57.4292 180243sin74.1()m即满足邻接条件。(2) 同心条件 按文献【1】公式(315)验算 3Z(II )型行星传动得同心条件,即 coscosabezza各齿轮副得啮合角为 、 26c和 ;且知 、294bca0ec15az、 和 。代入上式,即6zz得 152692645.7coscs4os0即满足同心条件。(3) 安装条件 按文献【1】公式(325)验算其安装条件,即得满足邻接条件满足同心条件满足安装条 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 30 -6、传动效率计算(高速级和低速级的传动效率相等)15627()3945abpbepznz整 数( 整 数 )所以,满足其安装条件。由上述得几何尺寸计算结果可知,内齿轮 b 得节圆直径 141.9mm 大于内齿bd轮 e 得节圆直径 ,即 ,138embed故该 3Z(II )行星传动得传动效率 可采a用文献【1】表 52 中的公式(1)进行计算,即0.981baebxaebeip已知 124.2 和 p 4.4baeiaz其啮合损失系数12.3xmbcbfz.xecef取齿轮的啮合摩擦因数 0.1,且将mf、 和 代入上式,可得czbez12.300.5366xmb. .19xe即有 0.536.0.87xxbeme件0.791bae 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 31 -7、结构设计(高速级和低速级的结构相同)所以,其传动效率为 0.980.791124.bae可见,该行星齿轮传动得传动效率可以满足短期间断工作方式得使用要求。根据 3Z(II )型行星传动得工作特点、传递效率的大小和转速的高低等情况,对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮(太阳轮)a 的结构,因为它的直径 d较小,所以,轮 a 应该采用齿轮轴的结构型式;即将太阳轮 a 与输入轴连成一个整体。且按该行星传动的输入功率 P 和转速n 初步估算输入轴的直径 ,同时进行轴Ad的结构设计。为了便于轴上零件的装拆,通常将轴制成阶梯形。总之,在满足使用条件要求的情况下,轴的形状和尺寸应力求简单,以便于加工制造。内齿轮 b 采用销将内齿轮 b 与箱体的端盖连接起来,从而可以将其固定。内齿轮 e 采用了将其与输出轴连成一体的结构。行星轮 c 采用带有内孔的结构,它的齿宽 b 应当加大;以保证该行星轮 c 与中心轮 a 的啮合良好,同时还应保证其与内齿轮 b 和 e 相啮合。在每个行星轮的内孔中,可安装两个滚动轴承来支撑着。而行星轮轴在安装到转臂 x 的侧板上之后,还采用了矩形截面的弹性挡圈来进行轴向固定。由于该 3Z(II)型行星传动的转臂 x不承受外力矩,也不是行星传动的输入或输出构件;而且还具有 3 个行星轮。pn因此,其转臂 x 采用了双侧板整体式的结构型式(参照文献【1】图 917) 。该转臂 x 可以采用两个向心球轴承支承在中心轮 a 的轴上。转臂 x 上各行星轮轴孔与转臂轴线的 0.28afm 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 32 -8齿轮强度验算A、低速级中心距极限偏差 可按文献【1】公式af(91)计算。现可知啮合中心距,则得43am3840.28()10af m取 .2af各行星轮轴孔的孔距相对偏差 可按1【1】公式(92)计算,即 1 43(34.5)(.5)010a:0.0197 0.0295(mm)取 0.0246mm1转臂 x 的偏心误差 约为孔距相对偏xe差 的 ,即1210.231.xem在对所设计的行星齿轮传动进行了其啮合参数和几何尺寸的计算,验算其装配条件,且进行了结构设计之后,便可以绘制该行星齿轮传动结构图(装配图) 。由于 3Z(II )型行星齿轮传动具有短期间断的工作特点,且具有结构紧凑、外廓尺寸较小和传动比大的特点。针对其工作特点,只需要按其齿根弯曲应力的强度计算公式文献【1】式(672)进行校核计算,即 FP首先按公式【1】 (669)计算齿轮的齿根应力,即xe12.3m 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 33 -(1)ac 齿轮副1)名义切向力 tF2)有关系数a使用系数 AKb动载荷系数 VKFoAVFpK其中,齿根应力的基本值 可按文献Fo【1】式(670)计算,即 tFoaSYbm许用齿根应力 可按文献 【1】式Fp(671)计算,即limRenFSTNprldlTXYY现将该 3Z(II)行星传动按照三个齿轮副 ac、bc 和 ec 分别验算如下。1 ac 齿轮副(1) 名义切向力 tF中心轮 a 的切向力 可按公式ttca(632)计算;已知 ,20.9TNm:和 mm。则得3pn1.463ad20.43()tpaF(2) 有关系数a 使用系数 AK使用系数 按中等冲击查文献【1】表 67 得 1.5。Ab动载荷系数 VK现按文献【1】公式(657)计算轮a 相对转臂 x 得速度,即 443(NtF)1.5AK 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 34 -c 齿向载荷分布系数 FK190axxdnv其中 .185(/)4ax msp所以 31.460.85.16(/)9xv s已知中心轮 a 和行星轮 c 的精度为 6级,即精度系数 C6;再按文献【1】公式(658)计算动载荷系数 ,即VK20BVxAKv式中 .670.67.5()5()25BC011.9A则得0.259320.86V中心轮 a 和行星轮 c 的动载荷系数1.03Vc 齿向载荷分布系数 FK齿向载荷分布系数 可按文献【1】公式(660)计算,则 ()FbF由文献【1】图 67(b)得0.85F43.2da1.033V1.255FK1.1FK 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 35 -d齿间载荷分配系数 FKd行星轮间载荷分配系数 FpKe 齿形系数 FaYg应力修正系数 SaYh重合度系数Y由文献【1】图 68 得 1.3,代入b上式,则得1(1.31) 0.851.255FKd齿间载荷分配系数 。FK齿间载荷分配系数 由文献【1】表69 可查得 1.1Fe行星轮间载荷分配系数 。FpK行星轮间载荷分配系数 按文献【1】公式(712)计算1.5()FpHpK已取 1.2,则得H.(2).3Fpf齿形系数 。FaY齿形系数 由文献【1】图 622 查得12.3FaY2.70FaYg应力修正系数 。SaY应力修正系数 由文献【1】图 624查得1.8SaY2.87SaY1.3Fp12.3FaY701.8SaY27 0.78Y 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 36 -i 螺旋角系数Y3)计算齿根弯曲应力 F4)计算许用齿根应力 Fph重合度系数 。Y重合度系数 可按【1】公式(675)计算,即 0.750.75.2.2.84acYi 螺旋角系数 。Y螺旋角系数 由文献【1】图 625 得1因行星轮 c 不仅与中心轮 a 啮合,且同时与内齿轮 b 与 e 相啮合,故取齿宽60mm。(3) 计算齿根弯曲应力 。F按文献【1】公式(669)计算齿根弯曲应力 即F11taSAVFpYKbm432.80.7.531.2.6030.8( )2/N2F43.7180.513.21.6030.8( )2/Nm取弯曲应力 31F2(4) 计算许用齿根应力 Fp按文献【1】公式(671)计算许用齿根应力 ,则Fp1Yd60mm30.81F30.8231F 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 37 -limnFpSTNrelRlTXYY已知齿根弯曲疲劳极限 340limF。2/N由文献【1】表 611 查得最小安全系数 1.6。minFS式中各系数 、 、 、 和STYNrelTRrelY取值如下。XY应力系数 ,按所给定的 区域图STlimF取 时,取 2。limFY寿命系数 按文献【1】表 616 中NT的(4)式计算,即0.263NTLY式中应力循环次数 按文献【1】表613 中的相应公式计算,且可按每年工作 300 天,每天工作 16h,即60LaxpNnt51.8537.01则得 .2657.0NTY齿根圆角敏感系数 按文献【1】relT图 633 查得 1。relT相对齿根表面状况系数 按文献relTY【1】表 618 中对应公式计算,即 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 38 -(2)bc 齿轮副0.11.674.529()RrelTzYR取齿根表面微观不平度 12.5 ,zm代入上式得0.11.6740.529()98RrelTY尺寸系数 按文献 【1】表 61 中对X应的公式计算,即 1.05.052XnYm1.03代入文献公式【1】 (671)可得许用齿根应力为 34021.0.9813.Fp(/)Nm因齿根应力 小于许用齿23/F根应力 ,即 。Fp4()Fp所以,ac 齿轮副满足齿根弯曲强度条件。(2)bc 齿轮副在内齿轮副 bc 中只需要校核内齿轮b 的齿根弯曲强度,即仍按文献【1】公式(669)计算其齿根弯曲应力 及按文2F献【1】公式(671)计算许用齿根应力。已知 66,pF2zb。lim0/N仿上,通过查表或采用相应的公式计算,可得到取值与外啮合不同的系数1.04, 1, 1.1, 1.3VKF2aFKpF, 1.98, 2.50, 0.75,2aFY2SaY 433 Fp2/N满足齿根弯曲强度条件。31F 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 39 -(3)ec 齿轮副1.11, 1 和 1。代入上式则NTYrelTXY得 222tFaSAVFpKbm431.9850.71.041.36030.6 2/N取 31FmlinpSTNrelRlTXFYY 22601.0.98135.(/). Nm可见, ,故 bc 齿轮副满足齿2Fp根弯曲强度条件。(3)ec 齿轮副仿上,ec 只需要校核内齿轮 e 的齿根弯曲强度,即仍按文献【1】公式(669)计算 和按文献 【1】公式2F(671)计算 。仿上,与内齿轮 b 不p同的系数为 1 和 0.68。代入上式,FKY则得 222tFaSAVFpKbm431.9850.61.041.6021.3( )2/N因 2130.8/Fm取 353.5Fp满足齿根弯曲强度条件。21.32F230.8/FNm 353.5 Fp满足齿根弯曲强度条件。 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 40 -B、高速级ac 齿轮副1)不同的条件a 名义切向力b 动载荷系数VKc 计算齿根弯曲limnFpSTNrelRlTXYY22601.0.98135.(/). Nm可见, ,故 ec 齿轮副满足弯曲Fp强度条件。不同的条件a 名义切向力为 200.25()3146atpTFNndb 动载荷系数 VK现按文献【1】公式(657)计算轮a 相对转臂 x 得速度,即 190axdnv其中 2.(/)4.ax msp所以 31.460.16(/)9xv s已知中心轮 a 和行星轮 c 的精度为 6级,即精度系数 C6;再按【1】公式(658)计算动载荷系数 ,即VK20BVxAKv式中 .670.67.5()5()25BC011.9A 5NF1.02VK 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 41 -应力 Fd 计算许用齿根应力 Fp则得0.25912.6VK中心轮 a 和行星轮 c 的动载荷系数1.02Vc 计算齿根弯曲应力 。F按文献【1】公式(669)计算齿根弯曲应力 即F11taSAVFpYKbm52.380.7.521.3600.25( )2/N2F5.7180.512.1.3600.25( )2/Nm取弯曲应力 1F2d 计算许用齿根应力 Fp按文献【1】公式(671)计算许用齿根应力 ,则FplimnpSTNrelRlTXFYY已知齿根弯曲疲劳极限 340limF。2/N由文献【1】表 611 查得最小安全系数 1.6。minFS1。F 请充值后下载含图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609- 42 -式中各系数 、 、 、 和STYNrelTRrelY取值如下。XY应力系数 ,按所给定的 区域图STlimF取 时,取 2。limFY寿命系数 按文献【1】表 616 中NT的(4)式计算,即0.263NTLY式中应力循环次数 按文献【1】表613 中的相应公式计算,且可按每年工作 300 天,每天工作 16h,即60LaxpNnt712.38.610则得 0.2673948.NTY齿根圆角敏感系数 按文献【1】relT图 633 查得 1。relT相对齿根表面状况系数 按文献relTY【1】表
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