自动洗衣机行星齿轮减速器的设计【全套包含CAD图纸三维建模和说明书】
包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 I自动洗衣机行星齿轮减速器的设计目录第一章 绪论 .1 1.1 课题的来源及研究的目的和意义.11.2 本课题研究的主要内容.2第二章 齿轮传动的特点 42.1 齿轮传动的两大类型.62.2 行星机构的类型及特点.7第三章 齿轮的设计计算83.1 配齿计算93.1.1 确定各齿轮的齿数. 103.1.2 初算中心距和模数. 113.2 几何尺寸计算.13第四章 轴的设计计算 144.1 行星轴设计. 154.2 转轴的设计. 164.2.1 输入轴设计. 174.2.2 输出轴设计. 19第五章 行星架的设计 205.1 行星架结构方案.215.2 行星架制造精度.21第六章 减速器内部主要传动零件的强度校核226.1 传动轴的强度校核. 236.2 传动齿轮的强度校核.24结论 .25参考文献 26致谢 .27包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 II摘要随着国民经济的持续发展，机械工业也在不断地发展着，各种设备都在不断地发展，创新着。特别是在家用电器方面，在人们的居家生活中，自动洗衣机的的应用非常广泛，特别是行星减速器内置式的全自动洗衣机，在某种程度上，因为行星齿轮减速器占地面积小，变速灵活，价格成本低廉而很受欢迎，根据市场调查发现，行星齿轮减速器必须满足当今人们对自动洗衣机速度调节方面的灵活性操控等需求。 本文介绍了自动洗衣机行星齿轮减速器的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，以及对其结构进行创新设计，该减速器的优点是结构紧凑、传动效率高、外廓尺寸小和重量轻、承载能力大、运动平稳、抗冲击和震动的能力较强、噪声低的特点。关键词：机械工业；自动洗衣机；行星；平稳包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 IIIAbstractWith the continuous development of the national economy, the machinery industry is constantly developing, all kinds of equipment are in constant development, innovation. Especially in household appliances, in people s home life, and application of the automatic washing machine is widely, especially planetary reducer is a built-in type full automatic washing machine, in a way, because the planetary gear reducer has the advantages of small occupation area, flexible speed, cost is low and very popular, according to the market survey found, planetary gear reducer must meet the needs of todays people of automatic washing machine speed regulation flexibility control demand.This paper introduces the automatic washing machine planet gear deceleration device, the structure of the composition, working principle and main parts design must have the theoretic calculation and strength check, and to carry out innovative design of the structure, the unit has the advantages of deceleration is of compact structure, high transmission efficiency, outline, small size and light weight, bearing capacity, smooth movement, impact and shock resistance ability, low noise characteristics.Key words: mechanical industry; automatic washing machine; planet; smooth包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 1第 1 章 包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 2绪 论1.1 课题的来源及研究的目的和意义本课题通过对自动洗衣机行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对涉及结果进行参数化分析，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价实现行星齿轮减速器规模化生产提供了参考和理论依据。通过本设计，要能弄懂该减速器的传动原理，达到对所学知识的复习与巩固，从而在以后的工作中能解决类似的问题。齿轮是使用量大面广的传动元件。目前世器上齿轮最大传递功率已达 6500kW，最大线速度达 210ms(在实验室中达 300m/s)；齿轮最大重量达 200t，最大直径达(组合式)，最大模数 m 达 50mm。我国自行设计的高速齿轮(增)减速器的功率m6.25已达 44000kW，齿轮圆周速度达 150ms 以上。 由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器，用于原动机和工作机或执行机构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。20 世纪末的 20 多年，世界齿轮技术有了很大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声、高可靠度。技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。硬齿面技术到 20 世纪 80 年代时在国外日趋成熟。采用优质合金钢锻件渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于 IS01328 一 1975 的 6 级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的 4 倍，为软齿而齿轮的 5 一 6 倍。一个中等规格的硬齿面齿轮减速器的重量仅为软齿面齿轮减速器的 1/3 左右。功率分支技术主要指行星及大功率齿轮箱的功率双分及多分支装置，如中心传动的水泥磨主减速器，其核心技术是均载。模块化设计技术对通用和标准减速器旨在追求高性能和满足用户多样化大覆盖面需求的同时，尽可能减少零部件及毛坯的品种规格，以便于组织生产，使零部件生产形成批量，降低成本，取得规模效益。其他技术的发展还表现在理论研究(如强度计算、修形技术、现代设计方法的应用，新齿形、新结构的应用等)更完善、更接近实际；普遍采用各种优质合金钢锻件；材料和热处理质量控制水平的提高；结构设计更合理；加工精度普遍提高到 ISO 的 4 一 6级；轴承质量和寿命的提高；润滑油质量的提高；加工装备和检测手段的提高等方面。1.2 本课题研究的主要内容国内自动洗衣机行星齿轮减速器的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 3用主题保持一致。加大自动洗衣机行星齿轮减速器新型多样化的研发及生产是行业发展的大趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。自动洗衣机行星齿轮减速器的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前减速器自动减速器正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。本次设计的任务是自动洗衣机行星齿轮减速器的设计，通过让学生亲自了解减速器内部的构造和组成部分，通过对减速器内部工件的设计来认识工件，通过利用计算机绘图软件例如 CAD，来对工件进行零件图的绘制和装配，这样经过一系列的综合性训练，培养学生动手，动脑以及画图的能力。第 2 章 齿轮传动的特点2.1 齿轮传动的两大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。2.2 行星机构的类型及特点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。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 （即在承受相同的载荷条件下）。512（2）传动效率高。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达0.970，99。包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 4（3）传动比较大。可以实现运动的合成与分解。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，其传动比可达到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。（4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，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，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。最常见的行星齿轮传动机构是 NGW 型行星传动机构。行星齿轮传动的型式可按两种方式划分：按齿轮啮合方式不同分有 NGW、NW、NN、WW、NGWN 和 N 等类型。按基本结构的组成情况不同有 2Z-X、3Z、Z-X-V、Z-X 等类型。行星齿轮传动最显著的特点是：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，表 1-1 列出了常用行星齿轮传动的型式及特点：表 1-1 常用行星齿轮传动的传动类型及其特点性能参数传动形式简图传动比 效率 最大功率/kW特点NGW（2Z-X 负号机构）=1.13BAXi13.7 推荐2.89 0.970.99 不限效率高，体积小，重量轻，结构简单，制造方便，传递公路范围大，轴向尺寸小，可用于各个工作条件，在机械传动中应用最广。单级传动比范围包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 5较小，耳机和三级传动均广泛应用NW（2Z-X 负号机构）=150BAXi推荐 721效率高，径向尺寸比NGW 型小，传动比范围较 NGW 型大，可用于各种工作条件。但双联行星齿轮制造、安装较复杂，故| |BAXi7 时不宜采用NN（2Z-X 负号机构）推荐值：=8BXEi30效率较低，一般为0.70.840 传动比打，效率较低，适用于短期工作传动。当行星架 X 从动时，传动比| |大于某一i值后，机构将发生自锁WW（2Z-X负号机构）=1.2数BXAi千| |=1.25BXAi时，效率可达0.90.7， i5 以后.随|增加徒降i20传动比范围大，但外形尺寸及重量较大，效率很低，制造困难，一般不用与动力传动。运动精度低也不用于分度机构。当行星架X 从动时，| |从某一i数值起会发生自锁。常用作差速器；其传动比取值为包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 6=1.83，最佳值XABi为 2，此时效率可达0.9NGW（）型（3Z）小功率传动500BAEi；推荐：=2010BAEi00.80.9 随增加而BAEi下降短期工作120，长期工作10结构紧凑，体积小，传动比范围大，但效率低于 NGW 型，工艺性差，适用于中小功率功率或短期工作。若中心轮 A 输出，当| |大于某一数值i时会发生自锁NGWN（）型（3Z）=6050BAEi0 推荐：=6430BAEi00.70.84 随增加而bAEi下降短期工作120，长期工作10结构更紧凑，制造，安装比上列型传动方便。由于采用单齿圈行星轮，需角度变为才能满足同心条件。效率较低，宜用于短期工作。传动自锁情况同上第三章 齿轮的设计计算3.1 配齿计算3.1.1 确定各齿轮的齿数据 2Z-X(A)型行星传动的传动比 值和按其配齿计算可求得内齿轮 b 和行星轮 c 的pi齿数 和 。现考虑到行星齿轮传动的外廓尺寸较小，故选择中心轮 a 的齿数 =17bzc az和行星轮 =3.pn包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 7根据内齿轮 apbziz)1(=76.5 75.）（b对内齿轮齿数进行圆整，同时考虑到安装条件，取 ，此时实际的 p 值与给79bz定的 p 值稍有变化，但是必须控制在其传动比误差的范围内。实际传动比为=abzi1647.59其传动比误差 =2.67%5.647pi由于外啮合采用角度变位的传动，行星轮 c 的齿数 应按如下公式计算，即czcabczz2因为 为偶数，故取齿数修正量为 。此时，通过角变位后，既62abz 1c不增大该行星传动的径向尺寸，又可以改善 a-c 啮合齿轮副的传动性能。故=cz301-279在考虑到安装条件为（整数）32Czba3.1.2 初算中心距和模数1. 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮材料为 45，表面渗碳淬火处理，表面硬度为 28 35HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限 =1591Mpa。limH试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮 =485Mpa。liF包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 8行星轮 =485 0.7Mpa=339.5Mpa (对称载荷)。齿形为渐开线直齿。最终加工为limF磨齿，精度为 6 级。内齿圈材料为 45，淡化处理，表面硬度为 973HV。试验齿轮的接触疲劳极限 =1282MpalimH验齿轮的弯曲疲劳极限 =370MPaliF齿形的终加工为插齿，精度为 7 级。2. 减速器的名义输出转速 2n由 = i21n得 = =2i15.0minr=181.82 i3. 载荷不均衡系数 PK采用太阳轮浮动的均载机构，取 。15.PFHK4. 齿轮模数 和中心距 am首先计算太阳轮分度圆直径： 3lim21a 1dukTKHdPAt 式中： 一齿数比为u76.0一使用系数为 1.25；A一算式系数为 768；tdK一综合系数为 2；H一太阳轮单个齿传递的转矩。1T包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 9ppanPnT11954= 8.032mN=376 mN其中 高速级行星齿轮传动效率，取 =0.985齿宽系数暂取 =0.5dadb=1450MpalimH代入 3lim21a 1dukTKHdPAt 32a 76.1)(591.0.768=78.66模数 m= 63.417.azd取 m=5则 mzga )017(52)(20 =117.5取 5.1齿宽 5.42170db取 m623.2 几何尺寸计算1. 计算变位系数(1) a-c 传动啮合角 ac因 20cos5.17oss0c包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 10=0.93969262所以 =ac“543920变位系数和 tan)(ivizxcca=（17+30 ） 20t5439“ii=1.141图 2-1 选择变位系数线图中心距变动系数 yy= =15.17.20ma齿顶降低系数 y包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 1114.0.yx分配边位系数：根据线图法，通过查找线图 2-1中心距变动系数 yy= =15.17.20ma齿顶降低系数 y14.0.yx分配边位系数：根据线图法，通过查找线图 2-1得到边位系数 549.0ax则 592.401.ac(2) c-b 传动由于内啮合的两个齿轮采用的是高度变位齿轮，所以有 0bcx从而 592.b且 a y2. 几何尺寸计算结果对于单级的 2Z-X(A)型的行星齿轮传动按公式进行几何尺寸的计算，各齿轮副的计算结果如下表：表 3-1 各齿轮副的几何尺寸的计算结果项目 计算公式 a-c 齿轮副 b-c 齿轮副分度圆直径 d1zm22 171d302 17d302包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 12基圆直径 bdcos1db2 1820cos17b332 18bd320cos32齿顶圆直径 a外啮合)(1yxhmaa2dc41ad2内啮合)(*1caf xh22 bfmd 42.13fd2f注：齿顶高系数：太阳轮、行星轮 ，内齿轮 ；1ah8.0ah顶隙系数：内齿轮 25.0c第四章 轴的设计计算4.1 行星轴设计在相对运动中，每个行星轮轴承受稳定载荷 ，当行星轮相对于行NFt862星架对称布置时，载荷 则作用在轴跨距的中间。取行星轮与行星架之间的间隙tF，则跨距长度 。当行星轮轴在转臂中的配合m5.2 mbl 756220选为 H7/h6 时，就可以把它看成是具有跨距为 的双支点梁。当轴较短时，两个轴承0l几乎紧紧地靠着，因此，可以认为轴是沿着整个跨度承受均布载荷 （见图 3-0/lFqt2）。图 3-2 行星轮轴的载荷简图包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 13危险截面（在跨度中间）内的弯矩N mm8672802lFqMt =148538. N mm行星轮轴采用 40Cr 钢,调质 MPa，考虑到可能的冲击振动，取安全系数40s;则许用弯曲应力 MPa=176MPa,故行星轮轴直径 5.2S)5.2/(/sbSmMdb 48.017648532330取 d.0其实际尺寸将在选择轴承时最后确定。4.2 转轴的设计4.2.1 输入轴设计1初算轴的最小直径由下式 30nPAd初步估算轴的最小直径，选取轴材料为 45 钢，调质处理。根据表 3-2 查得 。0A表 3-2 轴常用几种材料的 及 值T0A轴的材料 Q235-A、20 Q275、35（1Cr18Ni9Ti）45 40Cr、35SiMn38SiMnMo/TPaM1525 2035 2545 35550A149126 135112 126103 11297包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 14查表取 =112，得0AmnPd16021330min 输入轴的最小直径安装法兰，该截面处开有键槽，轴颈增大 5%7%。故 .598min，其实际尺寸将在选择轴承时最后确定。2选择输入轴轴承(1) 轴的结构设计根据估算所得直径，轮彀宽及安装情况等条件，轴的结构尺寸可进行草图设计。该轴中间一段对称安装一对深沟球轴承 6217 型，其尺寸为，可画出输入轴草图（如附图 03）。mBDd281508轴承的寿命计算 其参数为mBkN kN （油浴）；2.83rC8.630r 50limninr取载荷系数 ；1pf当量动载荷 N=3873N;2.rFP轴承的寿命计算 h=165258h70400h3306 )8720(16)(PCnLah故该对轴承满足寿命要求。4.2.2 输出轴设计1初算轴的最小直径在三个行星轮均布的条件下，轮齿啮合中作用于中心轮上的力是相互平衡的，在输出轴轴端安装膜片盘式联轴器时，则输出轴运转时只承受转矩。输出轴选用 42CrMo合金钢，其许用剪切应力 MPa，即求出输出轴伸出端直径45mTd3322 61.7.17=88.423m包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 15N mm97.082195422 npT=6114 N mm式中 输出轴转矩；2齿轮啮合传动的效率，取 =0.97。2选择输出轴轴承由于输出轴的轴承不承受径向工作载荷（仅承受输出行星架装置的自重），所示轴承的尺寸应由结构要求来确定。输出轴端，轴颈 mm。102d由于结构特点，输出轴轴承须兼作行星架轴承。为了太阳轮安装方便，使太阳轮能通过行星架轮毂中的孔，故轮毂孔的直径应大于太阳轮的齿顶圆直径=99.076mm。ad故按结构要求选用特轻系列单列深沟球轴承 6030 型，其尺寸为，可画出行星架草图（如附图 03）。mBD352150轴承的寿命计算 其参数为mdBkN kN （油浴）；132rC1250r30limninr取载荷系数 ；.pf当量动载荷 N=5088N;4.rFP轴承的寿命计算h=1600938h70400h3306 )50812(.67)(1CnLch故该轴承满足寿命要求。第 5 章 行星架的设计5.1 行星架结构方案行星架是行星齿轮传动中的一个较重要的构件。一个结构合理的行星架应当是外包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 16廓尺寸小，质垦小，具有足够的强度和刚度，动平衡性好，能保证行星轮间的载荷分布均匀，而且应具有良好的加工和装配工艺。从而，可使行星齿轮传动具有较大的承载能力、较好的传动平稳性以及较小的振动和噪声。由于在行星架上一般安装有 个行星轮的心轴或轴承，故它的结构较复杂，制造pn和安装精度要求较高。尤其，当行星架作为行星街轮传动的输出基本构件时，它所承受的外转矩最大，即承受着输出转矩。目前，较常用的转臂结构有双侧板整体式、双侧板分开式和单侧板式三种类型。1. 双侧板整体式转臂在行星轮数 2 的 2Z-X 型传动中，一般采用如图 3-16 所示的双侧板整体式转pn臂。由于双侧板整体式转臂的刚性较好，因此，它已获得较广泛的应用。当传动比(如2Z-X(A)的传动比 4)较大时，行星轮的轴承一般应安装在行星轮轮缘孔内臂较合理。baxi对于尺寸较小的整体式转臂结构，可以采用整休锻造毛坯来制造，但其切削加工量较大。因此，对于尺寸较大的整体式转臂结构，则可采用铸造和焊接的方法，以获得形状和尺寸较接近于实际转臂的毛坯。但在制造转臂的工艺过程中，应注意消除铸造或焊接的内应力和其他缺陷;否则将会影响到转臂的强度和刚度，而致使其产生较大的变形，从而，影响行星齿轮机构的正常运转。在此，还应该指出的是:在加工转臂时，应尽可能提高行星架上的行星轮心轴孔（或轴承孔）的位置精度和同轴度5.2 行星架制造精度由于在行星架上支承和安装着 3 个行星轮的心轴，因此，行星架的制造精度pn对行星齿轮传动的工作性能、运动的平稳性和行星轮间载荷分布的均匀性等都有较大的影响。在制定其技术条件时，应合理地提出精度要求，且严格地控制其形位偏差和孔距公差等。1. 中心距极限偏差 af在行星齿轮传动中，行星架上各行星轮轴孔与转臂轴线的中心距偏差的大小和方向，可能增加行星轮的孔距相对误差 和行星架的偏心量，且引起行星轮产生径向位1移;从而影响到行星轮的均载效果。所以，在行星齿轮传动设计时，应严格地控制中心距极限偏差 值。要求各中心距的偏差大小相等、方向相同;一般应控制中心距极限偏af差 =0.010.02mm 的范围内。该中心距极限偏差 之值应根据巾心距 值，按齿轮af af a精度等级按照表 4-1 选取。表 4-1 中心距极限偏差 afm包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 17齿轮副的中心距 a精度等级 af1830305508080121208018025250313154087109IT821IT916.52619.53123372743.531.5503657.540.56544.570第 6 章 减速器内部主要传动零件的强度校核6.1 传动轴的强度校核校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。由文献1，15-5可知，取 ，轴的计算应力.0MPa （3.43）3.14150.)26.9(3678)( 3252232 WTMc选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由文献1表 可知， MPa。因此，60，故安全。1ca（7）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面 IV 和 V 引起的应力集中最严重，而V 受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面 C 的应力最大，但应力集中不大，故 C 面不用校核。只需校核截面 V。截面 V 左侧抗弯截面系数 mm （3.44）27401.0.33dW3抗扭截面系数 mm （3.45）582T截面 V 左侧的弯矩 M 为Mpa （3.46）62.705.613.678截面 V 上的扭矩 T 为 MPa 201包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 18截面上的弯曲应 Mpa （3.47）28.27406.5WMb截面上的扭转切应力 MPa （3.48）3.531T轴的材料为 45 钢，调质处理。由文献1表 可知，1MPa， MPa， MPa。640B27511由文献1 附表 可知，用插入法求出83，.k24.8.0k轴按精车加工，由文献1 附图 可知，表面质量系数为：384.0轴未经表面强化处理， 1q固得综合系数为（3.49）9.284.021kK43.1由文献1 ， 可知，碳钢的特性系数132取.0.0取5 5所以轴在截面 V 左侧的安全系数为（3.50）34.01.289.751 mbKS（3.51）2.9.503.41 a（3.52）5.1.72.19.2 SSca故该轴在截面 V 左侧的强度是足够的。包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 19截面 V 右侧抗弯截面系数 mm219703.01.3dW3抗扭截面系数 mm42T截面 V 左侧的弯矩 M 为MPa628.570.6153.678截面 V 上的扭矩 T 为 MPa 20截面上的弯曲应力 MPa.972.Wb截面上的扭转切应力 MPa8.4301T截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 及 按文献1附表 查取。因23， ，023.1dr 08.14dD，5.3又由文献1附图 可得轴的材料的敏感系数为，8.0q7.故有效应力集中系数按文献1，附 为4（3.53）87.1)05.2(3.1)(1k687q由文献1附图 可得轴的截面形状系数为235.0由文献1附图 可得轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为 76.0综合系数为41.38.05.71kK6.2所以轴在截面 V 左侧的安全系数为29.801.8524.371 maKS包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 2096.2483.502.84171 maKS.1.96.2.2 SSca故该轴在截面 V 左侧的强度是足够的。5.2 传动齿轮的强度校核（）校核齿面接触疲劳强度（1）接触应力的计算由文献4表 可知，齿面接触应力计算公式，即395（3.28） ubdKTZREH1).01(22确定公式内的各计算数值 计算载荷系数电动机驱动，载荷平稳，由文献4表 可知，取251AK平均分度圆直径 mm 95.38.0136.01Rmd平均分度圆圆周速度 m/s4694.nvm由文献4 图 （a）可知，按 ，得 ；457.210z 2.1VK由文献4 图 （b）可知，按 ，齿轮悬臂布置，7.369.1db；21.K由文献4表 可知， ；45.K65.12.1VA 由文献1表 可知，弹性系数 ；08.19EZ 节点区域系数 49.20cos2incosin2HZ计算得，包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 21MPa32.106.5.01369.728149.222RH （1） 接触疲劳强度的许用应力由文献4 表 可知，许用接触应力计算公式，即285（3.29）LVRWXNHPZSminl确定公式内的各计算数值小齿轮的接触疲劳强度极限 MPa601limH最小安全系数 0.minHS由文献1，10-13可知，计算应力循环系数81 1046.9235166 hjLN由文献1 图 10-19 可知，查得接触疲劳寿命系数， 87.01NZ尺寸系数 X工作硬化系数，按 1.7032.1HBSW润滑油膜影响系数， 85LVRZ计算得，MPa7.43.017.016HP（3）由于 MPa MPa，故安全。32HP（）校核齿根弯曲疲劳强度（1）齿根应力的计算由文献4表 可知，弯曲应力计算公式，即5（3.30）SFRFYmbdKT21).0(包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 22确定公式内的各计算数值 由文献1表 可知， ， 51085.21FY 由文献1表 可知， ， 4S计算得，MPa85.42.1852.05123609.7.1 F（2）弯曲强度的齿根许用应力由文献4表 可知，齿根许用应力计算公式，即5（3.31）XNFSTHPYminl确定公式内的各计算数值弯曲疲劳极限 MPa30liF 齿轮的应力修正系数 .2STY 弯曲强度的最小安全系数 4.1minF 弯曲疲劳寿命系数，93.01NY96.02N弯曲疲劳的尺寸系数 85.XY计算得，MPaF .3.094.1230（3）由于 MPa Mpa，故安全。8518.1F包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 23结 论到如今，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于自动洗衣机行星齿轮减速器的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是自动洗衣机行星齿轮减速器的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 24参考文献1徐灏等.机械设计手册(第 2、3 册)M(第二版）.北京：机械工业出版社，2003 2程悦荪.自动洗衣机行星齿轮减速器的设计M.北京：中国农业出版社，1981 3周纪良.传动系统设计M.北京：机械工业出版社，1991 4吉林工业大学教研室编.自动洗衣机行星齿轮减速器的构造M.北京：中国农业出版社，1982 5成大先主编.机械设计手册减（变）速器电机与电器M.北京：化学工业出版社，1999 6朱冬梅.画法几何及机械制图M.北京：高等教育出版社，2000 7陈立德.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2002 8陈立德.机械设计基础课程设计指导书M.北京：高等教育出版社，2002 9刘劲.机械制图国家标准M.北京：机械工业出版社，2000 10陈立周.机械优化设计方法M.北京：冶金工业出版社，1985 11拖拉机编辑部主编.自动洗衣机行星齿轮减速器的设计和计算M.上海：上海科学技术出版社，198012周纪良.自动洗衣机行星齿轮减速器的结构型式和结构图谱J.农业机械学报，包含有 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q401339828 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 251979(2)：47-63 13周纪良，孔维恭，于瑞玺.圆柱齿轮承载能力计算方法的研究J.农业机械学报，1988（2）：32-39 14高象平，李齐隆等.行星齿轮减速器零部件优化设计M.广州：广东科技出版社，1987 15周纪良，孔维恭.直齿圆柱齿轮承载能力的研究和齿轮设计J.拖拉机，1983（3）：12-21 16Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998. 致 谢时间过得很快，论文总算完成了，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查找各类自动洗衣机行星齿轮减速器的设计的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。自动洗衣机行星齿轮减速器的设计I自动洗衣机行星减速器设计摘 要本文完成了自动洗衣机行星减速器的结构设计。该减速器具有较小的传动比，而且，它具有结构紧凑、传动效率高、外廓尺寸小和重量轻、承载能力大、运动平稳、抗冲击和震动的能力较强、噪声低的特点，适用于化工、轻工业以及机器人等领域。这些功用对于现代机械传动的发展有着较重要的意义。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机构主要构件包括太阳轮、行星轮、内齿圈及行星架的设计计算，通过所给的输入功率、传动比、输入转速以及工况系数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主要零部件的强度校核计算。关键词：行 星 齿 轮 ， 传 动 机 构 ， 结 构 设 计 ， 校 核 计 算自动洗衣机行星齿轮减速器的设计IIDesign of planetary reducer for automatic washing machineABSTRACTThis completed a single-stage planetary gear reducer design. The gear has a smaller transmission ratio, and it has a compact, high transmission efficiency, outline, small size and light weight, carrying capacity, smooth motion, shock and vibration resistant and low noise characteristics, Used in chemical, light industry and robotics fields. The function of the development of modern mechanical transmission has a more important significance.First paper introduces the background and the subject of gear reducer situation and development trend, and then compared various transmission structures, which determine the basic type of transmission. Thesis is the main part of the main components of drive mechanism including the sun wheel, planet gear, ring gear and planet carrier in the design calculation, given by the input power, gear ratio, input speed and the condition factor to determine the approximate structure after the gear reducer And to carry out the design and calculation of the overall structure and main components of the strength check calculation. KEY WORDS: planetary gear，driving machanism，structural design，checking calculation自动洗衣机行星齿轮减速器的设计1目 录前 言 .1第 1 章 传动方案的确定 .61.1 设 计任务 .61.1.1 齿轮传动的特点 .61.1.2 齿轮传动的两大类型 .71.2 行星机构的类型选择 71.2.1 行星机构的类型及特点 .71.2.2 确定行星齿轮传动类型 .10第 2 章 齿轮的设计计算 .122.1 配齿计算 .122.1.1 确定各齿轮的齿数 .122.1.2 初算中心距和模数 .132.2 几何尺寸计算 .152.3 装配条件验算 .172.3.1 邻接条件 .172.3.2 同心条件 .182.3.2 安装条件 .182.4 齿轮强度校核 .192.4.1 a-c 传动强度校核 192.4.1 c-b 传动强度校核 24第 3 章 轴的设计计算 .293.1 行星轴设计 .293.2 转轴的设计 .313.2.1 输入轴设计 .313.2.2 输出轴设计 .32第 4 章 行星架和箱体的设计 .354.1 行星架的设计 .354.1.1 行星架结构方案 .35自动洗衣机行星齿轮减速器的设计24.1.2 行星架制造精度 .374.2 箱体的设计 .39结 论 .42致谢 .43参考文献 .44自动洗衣机行星齿轮减速器的设计3前 言本课题通过对行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对涉及结果进行参数化分析，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价实现行星齿轮减速器规模化生产提供了参考和理论依据。通过本设计，要能弄懂该减速器的传动原理，达到对所学知识的复习与巩固，从而在以后的工作中能解决类似的问题。1.齿轮减速器的研究现状齿轮是使用量大面广的传动元件。目前世器上齿轮最大传递功率已达6500kW，最大线速度达 210ms(在实验室中达 300m/s)；齿轮最大重量达 200t，最大直径达 (组合式)，最大模数 m 达 50mm。我国自行设计的高速齿轮m6.25(增)减速器的功率已达 44000kW，齿轮圆周速度达 150ms 以上。 由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器，用于原动机和工作机或执行机构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。20 世纪末的 20 多年，世界齿轮技术有了很大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声、高可靠度。技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。硬齿面技术到 20 世纪 80 年代时在国外日趋成熟。采用优质合金钢锻件渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于 IS01328 一 1975 的 6 级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的 4 倍，为软齿而齿轮的 5 一 6 倍。一个中等规格的硬齿面齿轮减速器的重量仅为软齿面齿轮减速器的 1/3 左右。功率分支技术主要指行星及大功率齿轮箱的功率双分及多分支装置，如中心传动的水泥磨主减速器，其核心技术是均载。模块化设计技术对通用和标准减速器旨在追求高性能和满足用户多样化大覆盖面需求的同时，尽可能减少零部件及毛坯的品种规格，以便于组织生产，使零部件生产形成批量，降低成本，取得规模效益。其他技术的发展还表现在理论研究(如强度计算、修形技术、现代设计方法的应用，新齿形、新结构的应用等)更完善、更接近实际；普遍采用各种优质合金钢锻件；材料和热处理质量控制水平的提高；结构设计更合理；加工精度普遍提高到 ISO 的 4 一 6 级；轴承质量和寿命的提高；润滑油质量的提高；加工装备和检自动洗衣机行星齿轮减速器的设计4测手段的提高等方面。这些技术的应用和日趋成熟，使齿轮产品的性能价格比大大提.高，产品越来越完美。如非常粗略地估计一下，输出 IOONm 转矩的齿轮装置，如果在 1950 年时重 10kg，到 80 年代就可做到仅约 lkg。20 世纪 70 年代至 90 年代初，我国的高速齿轮技术经历了测绘仿制、技术引进(技术攻关 )到独立设计制造 3 个阶段。现在我国的设计制造能力基本上可满足国内生产需要，设计制造的最高参数:最大功率 44MW,最高线速度 168m/s，最高转速 67000r/min。我国的低速重载齿轮技术，特别是硬齿面齿轮技术也经历了测绘仿制等阶段，从无到有逐步发展起来。除了摸索掌握制造技术外，在 20 世纪 80 年代末至 90年代初推广硬齿面技术过程中，我们还作了解决“ 断轴” 、“选用”等一系列有意义的工作。在 20 世纪 70-80 年代一直认为是国内重载齿轮两大难题的“水泥磨减速器”和“轧钢机械减速器”，可以说已完全解决。20 世纪 80 年代至 90 年代初，我国相继制订了一批减速器标准，如ZBJ19004 一 88圆柱齿轮减速器、ZBJ19026 一 90运输机械用减速器和YB/T050 一 93冶金设备用 YNK 齿轮减速器等几个硬齿面减速器标准，我国有自己知识产权的标准，如 YB/T079 - 95三环减速器。按这些标准生产的许多产品的主要技术指标均可达到或接近国外同类产品的水平，其中 YNK 减速器较完整地吸取了德国 FLENDER 公司同类产品的特点，并结合国情作了许多改进与创新。（1） 渐开线行星齿轮效率的研究行星齿轮传动的效率作为评价器传动性能优劣的重要指标之一，国内外有许多学者对此进行了系统的研究。现在，计算行星齿轮传动效率的方法很多，国内外学者提出了许多有关行星齿轮传动效率的计算方法，在设计计算中，较常用的计算方有3种：啮合功率法、力偏移法、和传动比法（克莱依涅斯法），其中以啮合功率法的用途最为广泛，此方法用来计算普通的2K2H 和3K 型行星齿轮的效率十分方便。（2） 渐开线行星齿轮均载分析的研究现状行星齿轮传动具有结构紧凑、质量小、体积小、承载能力大等优点。这些都是由于在其结构上采用了多个行星轮的传动方式，充分利用了同心轴齿轮之间的自动洗衣机行星齿轮减速器的设计5空间，使用了多个行星轮来分担载荷，形成功率流，并合理的采用了内啮合传动，从而使其具备了上述的许多优点。但是，这只是最理想的情况，而在实际应用中，由于加工误差和装配误差的存在，使得在传动过程中各个行星轮上的载荷分配不均匀，造成载荷有集中在一个行星轮上的现象，这样，行星齿轮的优越性就得不到发挥，甚至不如普通的外传动结构。所以，为了更好的发挥行星齿轮的优越性，均载的问题就成了一个十分重要的课题。在结构方面，起初人们只努力地提高齿轮的加工精度，从而使得行星齿轮的制造和装配变得比较困难。后来通过时间采取了对行星齿轮的基本构件径向不加限制的专门措施和其它可自动调位的方法，即采用各种机械式地均载机构，以达到各行星轮间的载荷分布均匀的目的。典型的几种均载机构有基本构件浮动的均载机构、杠杆联动均载机构和采用弹性件的均载机构。2.齿轮减速器的发展趋势随着我国市场经济的推进，“九五” 期间，齿轮行业的专业化生产水平有了明显提高，如一汽、二汽等大型企业集团的齿轮变速箱厂、车轿厂，通过企业改组、改制，改为相对独立的专业厂，参与市场竞争；随着军工转民用，农机齿轮企业转加工非农用齿轮产品，调整了企业产品结构；私有企业的堀起，中外合资企业的涌现，齿轮行业的整体结构得到优化，行业实力增强，技术进步加快。近十几年来，计算机技术、信息技术、自动化技术在机械制造中的广泛应用，改变了制造业的传统观念和生产组织方式。一些先进的齿轮生产企业已经采用精益生产、敏捷制造、智能制造等先进技术。形成了高精度、高效率的智能化齿轮生产线和计算机网络化管理。适应市场要求的新产品开发，关键工艺技术的创新竞争，产品质量竞争以及员工技术素质与创新精神，是 2l 世纪企业竞争的焦点。在 2l 世纪成套机械装备中，齿轮仍然是机械传动的基本部件。由于计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度、加工效率太为提高，从而推动了机械传动产品多样化，整机配套的模块化、标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致、美观。CNC 机床和工艺技术的发展，推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动，齿轮、带链的混合传动，将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉，将成为新型传动产品发展的重要趋势。自动洗衣机行星齿轮减速器的设计6工业通用变速箱是指为各行业成套装备及生产线配套的大功率和中小功率变速箱。国内的变速箱将继续淘汰软齿面，向硬齿面(5060HRC) 、高精度(45 级)、高可靠度软启动、运行监控、运行状态记录、低噪声、高的功率与体积比和高的功率与重量比的方向发展。中小功率变速箱为适应机电一体化成套装备自动控制、自动调速、多种控制与通讯功能的接口需要，产品的结构与外型在相应改变。矢量变频代替直流伺服驱动，已成为近年中小功率变速箱产品(如摆轮针轮传动、谐波齿轮传动等) 追求的目标。 随着我国航天、航空、机械、电子、能源及核工业等方面的快速发展和工业机器人等在各工业部门的应用，我国在谐波传动技术应用方面已取得显著成绩。同时，随着国家高新技术及信息产业的发展，对谐波传动技术产品的需求将会更加突出。总之，当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此，开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景。3.论文的基本内容：（1）选择传动方案。传动方案的确定包括传动比的确定和传动类型的确定。（2）设计计算及校核。传动结构的设计计算，都大致包括：选择传动方案、传动零件齿轮的设计计算与校核、轴的设计计算与校核、轴承的选型与寿命计算、键的选择与强度计算、箱体的设计、润滑与密封的选择等。在对行星齿轮减速器的结构进行深入分析的基础上，依据给定的减速器设计的主要参数，通过 CAD 绘图软件建立行星齿轮减速器各零件的二维平面图，绘制出减速器的总装图对其进行分析。自动洗衣机行星齿轮减速器的设计7第 1 章 传动方案的确定1.1 设计任务设计一个行星齿轮传动减速器。原始条件和数据：传动比 i=5.5，功率 p=5.5kw，输入转速 N=1400 rpm，中等冲击。使用寿命10 年。且要求该齿轮传动结构紧凑、外廓尺寸较小。1.1.1 齿轮传动的特点齿轮传动与其它传动比较，具有瞬时传动比恒定、工作可靠、寿命长、效率高、可实现平行轴任意两相交轴和交错轴之间的传动，适应的圆周速度和传动功率范围大，但齿轮传动的制造成本高，低精度齿轮传动时噪声和振动较大，不适宜于两轴间距离较大的传动。齿轮传动是以主动轮的轮齿依次推动从动轮来进行工作的，是是现代机械中应用十分广泛的一种传动形式。齿轮传动可按一对齿轮轴线的相对位置来划分，也可以按工作条件的不同来划分。随着行星传动技术的迅速发展，目前，高速渐开线行星齿轮传动装置所传递的功率已达到 20000kW,输出转矩已达到 4500kN 。据有关资料介绍，人们认m为目前行星齿轮传动技术的发展方向如下。（1） 标准化、多品种 目前世界上已有 50 多个渐开线行星齿轮传动系列设计；而且还演化出多种型式的行星减速器、差速器和行星变速器等多品种的产品。（2） 硬齿面、高精度 行星传动机构中的齿轮广泛采用渗碳和氮化等化学热处理。齿轮制造精度一般均在 6 级以上。显然，采用硬齿面、高精度有利于进一步提高承载能力，使齿轮尺寸变得更小。（3） 高转速、大功率 行星齿轮传动机构在高速传动中，如在高速汽轮中已获得日益广泛的应用，其传动功率也越来越大。（4） 大规格、大转矩 在中低速、重载传动中，传递大转矩的大规格的行星齿轮传动已有了较大的发展。自动洗衣机行星齿轮减速器的设计81.1.2 齿轮传动的两大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。1.2 行星机构的类型选择1.2.1 行星机构的类型及特点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。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 （即在承受相同的载荷条件下）。512（2）传动效率高。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达 0.970，99。（3）传动比较大。可以实现运动的合成与分解。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，其传动比可达到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。（4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。由于采用了数个结构相同的行自动洗衣机行星齿轮减速器的设计9星轮，均匀地分布于中心轮的周围，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，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。最常见的行星齿轮传动机构是 NGW 型行星传动机构。行星齿轮传动的型式可按两种方式划分：按齿轮啮合方式不同分有 NGW、NW、NN、WW、NGWN和 N 等类型。按基本结构的组成情况不同有 2Z-X、3Z 、Z-X-V、Z-X 等类型。行星齿轮传动最显著的特点是：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，表 1-1 列出了常用行星齿轮传动的型式及特点：表 1-1 常用行星齿轮传动的传动类型及其特点性能参数传动形式简图传动比 效率 最大功率/kW特点NGW（2Z-X 负号机构）=1.13BAXi13.7 推荐2.89 0.970.99 不限效率高，体积小，重量轻，结构简单，制造方便，传递公路范围大，轴向尺寸小，可用于各个工作条件，在机械传动中应用最广。单级传动比范围较小，耳机和三级传动均广泛应用自动洗衣机行星齿轮减速器的设计10NW（2Z-X 负号机构）=150BAXi推荐 721效率高，径向尺寸比NGW 型小，传动比范围较 NGW 型大，可用于各种工作条件。但双联行星齿轮制造、安装较复杂，故| |BAXi7 时不宜采用NN（2Z-X 负号机构）推荐值：=8BXEi30效率较低，一般为0.70.840 传动比打，效率较低，适用于短期工作传动。当行星架 X 从动时，传动比| |大于某一i值后，机构将发生自锁WW（2Z-X负号机构）=1.2数BXAi千| |=1.25BXAi时，效率可达0.90.7， i5 以后.随|增加徒降i20传动比范围大，但外形尺寸及重量较大，效率很低，制造困难，一般不用与动力传动。运动精度低也不用于分度机构。当行星架X 从动时，| |从某一i数值起会发生自锁。常用作差速器；其传动比取值为=1.83，最佳值XABi为 2，此时效率可达0.9NGW（）小功率传动500BAEi；推荐：0.80.9 随增加而BAEi下降短期工作120，长期工作10结构紧凑，体积小，传动比范围大，但效率低于 NGW 型，工艺性差，适用于中小自动洗衣机行星齿轮减速器的设计11型（3Z）=2010BAEi0功率功率或短期工作。若中心轮 A 输出，当| |大于某一数值i时会发生自锁NGWN（）型（3Z）=6050BAEi0 推荐：=6430i00.70.84 随增加而bAEi下降短期工作120，长期工作10结构更紧凑，制造，安装比上列型传动方便。由于采用单齿圈行星轮，需角度变为才能满足同心条件。效率较低，宜用于短期工作。传动自锁情况同上1.2.2 确定行星齿轮传动类型根据设计要求：连续运转、传动比小、结构紧凑和外廓尺寸较小。根据表 1-1 中传动类型的工作特点可知，2Z-X(A)型效率高，体积小，机构简单，制造方便。适用于任何工况下的大小功率的传动，且广泛地应用于动力及辅助传动中，工作制度不限。本设计选用 2Z-X(A)型行星传动较合理，其传动简图如图 1-1 所示。自动洗衣机行星齿轮减速器的设计12图 1-1 减速器设计方案（单级 NGW2Z-X(A)型行星齿轮传动）拟定的设计方案如下图：图 2-2 减速器整体装配图自动洗衣机行星齿轮减速器的设计13第 2 章 齿轮的设计计算2.1 配齿计算2.1.1 确定各齿轮的齿数据 2Z-X(A)型行星传动的传动比 值和按其配齿计算（见参考文献1）公式pi（3-27 ）公式（3-33）可求得内齿轮 b 和行星轮 c 的齿数 和 。现考虑到行星bzc齿轮传动的外廓尺寸较小，故选择中心轮 a 的齿数 =17 和行星轮 =3.apn根据内齿轮 pbziz)1(=76.5 75.）（对内齿轮齿数进行圆整，同时考虑到安装条件，取 ，此时实际的 p 值79bz与给定的 p 值稍有变化，但是必须控制在其传动比误差的范围内。实际传动比为=abzi1647.59其传动比误差 =2.67%5.pi由于外啮合采用角度变位的传动，行星轮 c 的齿数 应按如下公式计算，即czcabczz2因为 为偶数，故取齿数修正量为 。此时，通过角变位后，62abz 1c既不增大该行星传动的径向尺寸，又可以改善 a-c 啮合齿轮副的传动性能。故=cz301-279在考虑到安装条件为（整数）32Czba自动洗衣机行星齿轮减速器的设计142.1.2 初算中心距和模数1. 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮材料为 20GrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度为 57 61HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限 =1591Mpa。limH试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮 =485Mpa。liF行星轮 =485 0.7Mpa=339.5Mpa (对称载荷)。齿形为渐开线直齿。最终limF加工为磨齿，精度为 6 级。内齿圈材料为 38GrMoAlA，淡化处理，表面硬度为 973HV。试验齿轮的接触疲劳极限 =1282MpalimH验齿轮的弯曲疲劳极限 =370MPaliF齿形的终加工为插齿，精度为 7 级。2. 减速器的名义输出转速 2n由 = i21n得 = =i15.0minr=181.82 3. 载荷不均衡系数 PK采用太阳轮浮动的均载机构，取 。15.PFHK4. 齿轮模数 和中心距 am首先计算太阳轮分度圆直径： 3lim21a 1dukTKHdPAt 式中： 一齿数比为u76.0一使用系数为 1.25；A一算式系数为 768；tdK一综合系数为 2；H自动洗衣机行星齿轮减速器的设计15一太阳轮单个齿传递的转矩。1TppanPn1954= 8.032mN=376 mN其中 高速级行星齿轮传动效率，取 =0.985齿宽系数暂取 =0.5dadb=1450MpalimH代入 3lim21a 1ukTKHdPAt 32a 76.1)(59.0.768d =78.66模数 m= 63.417.az取 m=5则 mzga )3017(52)(20 =117.5取 5.1齿宽 5.42170db取 m622.2 几何尺寸计算1. 计算变位系数(1) a-c 传动啮合角 ac因 20cos5.17oss0自动洗衣机行星齿轮减速器的设计16=0.93969262所以 =ac“543920变位系数和 tan)(ivizxcc=（17+30 ） 20t5439“ii=1.141图 2-1 选择变位系数线图中心距变动系数 yy= =15.17.20ma齿顶降低系数 y4.0.yx分配边位系数：自动洗衣机行星齿轮减速器的设计17根据线图法，通过查找线图 2-1中心距变动系数 yy= =15.17.20ma齿顶降低系数 y4.0.yx分配边位系数：根据线图法，通过查找线图 2-1得到边位系数 549.0ax则 592.401.ac(2) c-b 传动由于内啮合的两个齿轮采用的是高度变位齿轮，所以有 0bcx从而 592.b且 a y2. 几何尺寸计算结果对于单级的 2Z-X(A)型的行星齿轮传动按公式进行几何尺寸的计算，各齿轮副的计算结果如下表：表 3-1 各齿轮副的几何尺寸的计算结果项目 计算公式 a-c 齿轮副 b-c 齿轮副分度圆直径 d1zm22 8517d032 150d3972基圆直径 bcos1b2d7.9cos1b 514252 .41b 1.720cos52d外啮合)(1yxhmaa22dc076.91ad5342齿顶圆直径 ad内 )(*1yxhcaa 513.641ad自动洗衣机行星齿轮减速器的设计18啮合)(22 yxhmdbaa 09.312ad外啮合)(*1aaf c22f xhd987.1fd4232f齿根圆直径 fd内啮合)(*1cafm22 bf xhd 42.13fd2f注：齿顶高系数：太阳轮、行星轮 ，内齿轮 ；1a 8.0ah顶隙系数：内齿轮 25.0c2.3 装配条件验算对于所设计的单级 2Z-X(A)型的行星齿轮传动应满足如下装配条件2.3.1 邻接条件按公式验算其邻接条件，即paccndsi2已知行星轮 c 的齿顶圆的直径 =164.513， 和 代入上式，acd5.12ac3pn则得164.513 满足邻接条件m176.23sin5.122.3.2 同心条件按公式对于角变位有 cossbazz已知 ， 代入上式得173079“ 54392ac 20bc=52.145 满足同心条件2cos5492cos“自动洗衣机行星齿轮减速器的设计192.3.2 安装条件按公式验证其安装条件，即得 )(整 数Cnzpba将 代入该式验证得17az9b3满足安装条件2啮合要素的验算1. a-c 传动端面重合度 a（1）顶圆齿形曲率半径 22)(baad太阳轮 221 )874.9()06.9(a=29.31m行星轮 222 )954.10()53.64(a=42.416（2）端面啮合长度 ag)sin(21taag式中“ ”号正号为外啮合，负号为内啮合；端面节圆啮合角。t直齿轮 = =tac“54392则 mga )54392sin.16( “=18.67m（3）端面重合度 20cos567.18)cos/(stnag=1.2652. 端面重合度bca自动洗衣机行星齿轮减速器的设计20（1）顶圆齿形曲率半径 a22)(baad行星轮 由上面计算得， =42.41611am内齿轮 222 )8.37()0.9(a=61.597m（2）端面啮合长度 ag21sintaag= 20si5.197.64. m=24.05（3）端面重合度 = =1.63)cos/(stnaag20cos5.42.4 齿轮强度校核2.4.1 a-c 传动强度校核本节仅列出相啮合的小齿轮(太阳轮)的强度计算过程，大齿轮(行星轮)的计算方法相同，从略。1确定计算载荷名义转矩=376.89 NmT名义圆周力= = N=8868NtFd20859.3762应力循环次数 aN=60 = 次= 次aHnpt041. 91037.= = =181.82i5.10mirinr= =Han82.1自动洗衣机行星齿轮减速器的设计21=818.18 minr式中 太阳轮相对于行星架的转速( )Han inr寿命期内要求传动的总运转时间(h)tt=10a =70400hdha2303. 确定强度计算中的各种系数1)使用系数 K A取 K =1. 25A2)动负荷系数 K v因 z =171200MPa40sm2limH查得 Z =1.0L3)速度系数 Z v因 =3.64 和 =1591 MPaslimH查得 Z =0.975v4)粗糙度系数 Z R因 1200 MPa 和齿面 R =1.6 6 =9.6limHzm自动洗衣机行星齿轮减速器的设计24查得 Z =1.026R5)工作硬化系数 W因大小齿轮均为硬齿面，且齿面 R =9.6 6 ,zm由图 5-17 取 =1.06)尺寸系数 查得 Z =1.0X10许用接触应力 HP=HPlimXWRVLNTZ=1591 1.0 1.0 0.975 1.026 1.0 1.0=1592MPa11接触强度安全系数 S HS = = =1.985HP80215912确定计算许用弯曲应力 时的各种系数FPl)试验齿轮的应力修正系数 = 2.0STY2)寿命系数因 N = ，查得 =0.83L91037.NT3)相对齿根圆角敏感系数 relT由 =1.796，查得 = 1.0saYrl4)齿根表面状况系数 = 0.925(齿根 R =6.3 6 = 37. 8 )TRelY zm5)尺寸系数 可按下式计算X= 0.01m= =1.005.1501.13许用弯曲应力 FP= limSTYNrelTRlXY=485 2.0 0.83 1.0 0.925 1.0MPa=745 MPa14弯曲强度安全系数 S FS = = =5.21P14375自动洗衣机行星齿轮减速器的设计252.4.1 c-b 传动强度校核本节仅列出相啮合的大齿轮(内齿轮)的强度计算过程，小齿轮(行星轮)的计算方法相同，从略。齿轮强度验算按第 5 章中的有关公式和图表进行。1名义切向力 tF=8868NtF2应力循环次数 N bN =60 =60 次=2.3 10 次bHanpt704382.19式中 n 太阳轮相对于行星架的转速( )H minr= n -n = =181.82 bb).(ir3确定强度计算中的各种系数1)使用系数 K 取 K =1. 25AA2)动负荷系数 K v根据 = =60Hbdn1082.3954.sm=3.76 sm查得（7 级精度)：K =1. 068v3)齿向载荷分布系数 K ,KHF由式(5-1)和(5-2)K = 1+(K -1 )K K0HWHeK =1+(K -1)K KFF式中 K 计算接触强度时运转初期(未经跑合 )的齿向载荷分布系数，查0H得 K = 1.187 ( =0.5);0dK 计算接触强度时的跑合影响系数，查得 K = 0.83(v W HW=3.76 ，HB =450)；sm2K 计算弯曲强度时运转初期(未经跑合)的齿向载荷分布系数，由图 5-40F查得 K =1.12( =12.4) 0FbK 计算弯曲强度时的跑合影响系数，由图 5-5 查得 K =0.95 (v =3.76W FW，HB =450)；s2K 与均载系数有关的系数，K =0.7He He自动洗衣机行星齿轮减速器的设计26K 与均载系数有关的系数，K =0.85Fe Fe则 K = 1+(1.187-1 ) 0.83 0.7=1.149HK =1+(1.12-1) 0.95 0.85=1.097F4)齿间载荷分布系数 K 、KF因 = =178.79 ，精度 7 级，非硬齿面直齿btA6285.1mN轮由表 5-9 查得 K =K =1.0HF5)节点区域系数 Z 可查图 5-13 或按下式计算Z = =H2sincottb20sinco2=2.495 式中 直齿轮 = 0b端面节圆啮合角t直齿轮 = =20tcb端面压力角t直齿轮 = =20t6)弹性系数 Z E查得 Z =189.8 (钢一钢 )MPa7)载荷作用齿顶时的齿形系数 Y Fa查得 Y =2.053Fa8)载荷作用齿顶时的应力修正系数 Y sa查得 Y =2.65sa9)重合度系数 z ，Yz = = =0.88934a63.1=0.25+ =0.25+ =0.71Ya75.0.10)螺旋角系数 Z , Y 可按下式计算因 =0，z = 得 z =1cosY = 120自动洗衣机行星齿轮减速器的设计27所以 z =1,Y =14齿数比 u= = =2.633cb30795计算接触应力的基本值 0H= 0HzEubdFt1=2.495 189.8 0.889 1 MPa63.21508=323.75MPa6接触应力 H= 0HvAK=323.75 149.068.125=401MPa7弯曲应力的基本值 0F= Y Y Y Y0FbmtaS= 17.06523.5628=110.497MPa8齿根弯曲应力 F= K K K K0AvF=110.49 1.25 1.068 1.097 1=161.812MPa9确定计算许用接触应力 时的各种系数HPl)寿命系数 Z NT因 N = 2.3 10 ，查得 Z =1L9NT2)润滑系数 Z L因 和 =1282MPasm/204limH查得 Z =1L3)速度系数 Z v自动洗衣机行星齿轮减速器的设计28因 v=3.76 和 =1282MPasmliH查得 Z =0.975v4)粗糙度系数 Z R因 =1282 MPa 和齿面 R =6.3 6 =9.6limHzm查得 Z =1.026R5)工作硬化系数 W取 =1.0W6)尺寸系数 查得 Z =1.0X10许用接触应力 HP= Z Z Z Z Zw ZHPlimNTLvRX=1282 1 1 0.975 1.026 1 1=1283MPa11接触强度安全系数 S HS = = =3.2HP40128312确定计算许用弯曲应力 时的各种系数FPl)试验齿轮的应力修正系数 Y = 2.0ST2)寿命系数因 N =2.3 10 ，查得 Y =1.0L9N3)相对齿根圆角敏感系数 Y relT由 Y = 2.65，查得 Y = 1.0Sal4)齿根表面状况系数 0.925(齿根 R =6.3 6 = 37. 8 )TRrel zm5)尺寸系数 Y 可按下式计算XY = 0.006m=1.03-0.006 5=1.003.113许用弯曲应力 FP= Y Y Y Y YlimSTNrelTRrlX=370 2 1 1 0.925 1MPa=684.5MPa14弯曲强度安全系数 S F
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