二齒差行星滾筒減速器的設(shè)計(jì)前 言隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會對能源的需求也是也來越大，煤炭行業(yè)便是首當(dāng)其沖。帶式輸送機(jī)是煤炭行業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種輸送設(shè)備，涉及采掘，篩選等諸多流程。減速器是帶式輸送機(jī)中最核心的傳動部件，其性能的好壞和壽命的長短直接影響到整個機(jī)器的性能和壽命。為此，我選擇了本次設(shè)計(jì)題目研究和設(shè)計(jì)一種體積小、重量輕、效率高、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣的一種帶式輸送機(jī)滾筒減速器。要求減速器的體積小、重量輕、傳動比大、效率高、承載能力、大運(yùn)轉(zhuǎn)可靠以及壽命長等。減速器的種類雖然很多，但普通的圓柱齒輪減速器的體積大、結(jié)構(gòu)笨重；普通的蝸輪減速器在大的傳動比時，效率較低；擺線針輪行星減速器雖能滿足以上提出的要求，但其成本較高，需要專用設(shè)備制造；而漸開線少齒差行星減速器不但基本上能滿足以上提出的要求，并可用通用刀具在插齒機(jī)上加工，因兒成本較低。漸開線少齒差行星減速機(jī)是一種新型的減速機(jī)，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)已有很對單位自行設(shè)計(jì)和制造了這種減速器，并已日益廣泛地應(yīng)用在國防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運(yùn)輸、建筑工程、食品工業(yè)和儀表制造等工業(yè)部門的機(jī)械設(shè)備中，今后將會得到更加廣泛的應(yīng)用。目前，少齒差減速器在設(shè)計(jì)和制造的過程中，還存在一些問題，如輸出機(jī)構(gòu)精度要求較高，對大功率減速器無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一些計(jì)算方法和圖表還很不完善等等。有待今后將對以上問題進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以求改進(jìn)和提高。由于時間和水平有限，設(shè)計(jì)說明書中難免存在錯誤和不妥之處，希望批評指正。摘 要二齒差行星減速器是屬于漸開線少齒差傳動減速器的一種。利用少齒差傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性可改進(jìn)和提高減速器、卷揚(yáng)機(jī)等設(shè)備的傳動結(jié)構(gòu)技術(shù)性能，將少齒差行星齒輪傳動應(yīng)用于輸送機(jī)減速器的動力傳輸系統(tǒng)，可以減小減速機(jī)構(gòu)的尺寸，提高傳動質(zhì)量，它具有傳動比大、承載能力強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，其制造成本也較之其他形式減速器有所下降。在漸開線少齒差內(nèi)嚙合傳動中,由于內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差很少,在加工和裝配時常常會產(chǎn)生各種干涉,以致造成產(chǎn)品報(bào)廢。因此,為了保證內(nèi)嚙合傳動的正常運(yùn)轉(zhuǎn),設(shè)計(jì)時要滿足一定的條件：保證不發(fā)生齒廓重迭干涉，齒輪嚙合率不小于1。本文通過對電機(jī)選型、傳動方案設(shè)計(jì)、具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及主要零件的校核，系統(tǒng)的完成了整個減速機(jī)的設(shè)計(jì)工作。關(guān)鍵詞：二齒差 行星傳動 減速器 變位全套圖紙，加153893706AbstractTwo teeth difference planetary gear belonging involute gear a few teeth difference reducer. The use of small teeth difference transmission mechanism can improve and enhance the superiority reducer, winch and other transmission equipment performance fabric technology, will small teeth difference planetary gear reducer used in conveyor power transmission system that can reduce the size of the reduction mechanism improve transmission quality, it has a large transmission ratio, carrying capacity, long life and other advantages, its manufacturing cost compared to other forms reducer declined. In involute internal gear drive with small teeth difference, because the number of teeth of the internal gear and the external gear poor little in the processing and assembly will often produce a variety of interference, resulting in product obsolescence. Therefore, in order to ensure the normal operation of the ring gear, designed to meet certain conditions: to ensure that interference does not occur tooth profile overlap, gear ratio is not less than 1. Based on the motor selection, transmission design, detailed design, and major parts of the check, the system completed the design work gear. Key words: Two teeth difference Planetary transmission Reducer Displacement目錄前 言1摘 要2Abstract3目錄41 緒 論81.1皮帶輸送機(jī)減速器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀81.2.1少齒差行星傳動技術(shù)概述101.2.2少齒差傳動技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀101.2.3少齒差傳動技術(shù)的發(fā)展前景111.2帶式輸送機(jī)摩擦傳動原理121.2.1撓性體摩擦傳動原理121.2.2工作弧與靜止弧141.2.3驅(qū)動滾筒的摩擦牽引力151.3 設(shè)計(jì)思路及方案論證161.3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)161.3.2 設(shè)計(jì)思路162 傳動裝置的總體設(shè)計(jì)192.1 傳動裝置的總體設(shè)計(jì)任務(wù)：192.2 電機(jī)的選擇192.3減速器結(jié)構(gòu)形式的確定及原理212.3.1根據(jù)傳動比的大小確定結(jié)構(gòu)的形式。212.3.2減速器工作原理223 齒輪的設(shè)計(jì)243.1 分配傳動比243.2 確定齒數(shù)差和齒輪齒數(shù)243.2.1 齒數(shù)差的確定243.2.2 齒輪齒數(shù)的確定243.3 選定齒輪的精度等級和材料253.4 齒輪模數(shù)的確定253.5 齒輪基本參數(shù)的確定283.5.1 尺寸基本參數(shù)的選定即幾何尺寸的計(jì)算283.5.2 齒輪公法線長度的確定313.6 傳動內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì)313.6.1 轉(zhuǎn)臂軸承的選定313.6.2 銷孔數(shù)目、尺寸的確定323.6.3 銷軸套、銷軸的確定333.7 軸的設(shè)計(jì)343.7.1 輸入軸的設(shè)計(jì)343.7.2 支撐軸的設(shè)計(jì)384 部分零件的校核404.1 少齒差行星齒輪傳動受力分析414.1.1 齒輪受力414.1.2 輸出機(jī)構(gòu)受力424.1.3 轉(zhuǎn)臂軸承受力424.2 銷軸的強(qiáng)度校核計(jì)算434.3 輸入軸的強(qiáng)度校核444.4 鍵的校核計(jì)算474.4.1 聯(lián)軸器處鍵的校核484.4.2 右支架處鍵的校核484.5 軸承的校核計(jì)算485 滾筒主要尺寸的確定515.1 傳動滾筒的選型及設(shè)計(jì)515.2傳動滾筒結(jié)構(gòu)525.3 傳動滾筒的直徑驗(yàn)算536 結(jié)束語54致謝詞55參 考 文 獻(xiàn)561 緒 論1.1皮帶輸送機(jī)減速器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前國外皮帶輸送機(jī)減速器已經(jīng)向著大功率方向發(fā)展，至今投入市場使用的最大規(guī)格已超過1800kw，國外皮帶輸送機(jī)減速器的研究和制造水平普遍高于國內(nèi)水平，其中以德國、日本、美國和英國等國家為核心領(lǐng)先地位，特別是德國的SEW,西門子的FLEDER、英國的波頓(BOTON)、日本的住友等公司，這些廠家以其產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)性和優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)，已經(jīng)在全世界占有相當(dāng)優(yōu)勢的地位。其產(chǎn)品幾乎占據(jù)了世界皮帶輸送機(jī)減速器高端品牌的所有市場，被各國大型煤機(jī)裝備制造和煤炭生產(chǎn)企業(yè)客戶所認(rèn)可，成為各國家重點(diǎn)工程的首選用品。國外皮帶輸送機(jī)減速器的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一般都隨著煤機(jī)的發(fā)展，而重新修定的比較快，一般都是二到四年進(jìn)行一次修訂，且其在材料選型、機(jī)械加工、熱處理、裝配等工藝方面的研究都要優(yōu)于國內(nèi)領(lǐng)先水平，尤其是像SEW , FLEDER等集團(tuán)的研發(fā)中心將參數(shù)化設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)等思想應(yīng)用在皮帶輸送機(jī)減速器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)工作上，使其生產(chǎn)的皮帶輸送機(jī)減速器較國內(nèi)生產(chǎn)水平具有很高的性能和壽命。圖1 皮帶輸送機(jī)用減速器國外皮帶輸送機(jī)減速器具有精度高、承受載荷能力大、使用壽命長、振動噪聲小、傳動效率高等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國“十一五”、“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要的提出，國家對基礎(chǔ)建設(shè)和城市化改造的人力、財(cái)力和物力的巨大投資，使得我國基礎(chǔ)工業(yè)、裝備制造業(yè)、能源行業(yè)得到了快速發(fā)展，尤其是對煤炭能源的需求迅速提高，由此對國內(nèi)皮帶輸送機(jī)減速器的需求和增長也有明顯的擴(kuò)大和大幅度的提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示國有大型皮帶輸送機(jī)減速器制造企業(yè)在2012年的年生產(chǎn)總能力已經(jīng)達(dá)到40000多臺的年生產(chǎn)總量，超過了140億元的產(chǎn)值，突破25個億的凈利潤。目前國內(nèi)減速器成功研制并已經(jīng)投入生產(chǎn)的，用于出口奧地利鋼材生產(chǎn)線上主設(shè)備配套使用的減速器最大額定功率已經(jīng)達(dá)到2 x 7000kw，其總傳動比為4.48輸入轉(zhuǎn)速能達(dá)到140/350rpm，輸出最大扭矩為2675kNm，其總重量達(dá)到了32噸。由于煤礦井下狹小的工作巷道和特殊惡劣的工作環(huán)境，我國皮帶輸送機(jī)減速器的研制也緊隨國外知名品牌企業(yè)的步伐，在北京舉行的第十四界國際采礦博覽會上展示的國內(nèi)皮帶輸送機(jī)減速器的最大額定功率已經(jīng)達(dá)到了1600KW，并且在中國煤科院太原研究分院已經(jīng)建成2500KW的皮帶輸送機(jī)減速器加載試驗(yàn)臺，這一最大功率減速器試驗(yàn)臺的建成，受到了許多國內(nèi)外同行和用戶的熱烈關(guān)注和好評。 近日隨著“全國減速機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化委員會”在擴(kuò)大會議上對我國減速器行業(yè)“十二五”工作規(guī)劃的提出，我國皮帶輸送機(jī)減速器制造行業(yè)也積極地向規(guī)劃中指出的高標(biāo)準(zhǔn)、高精度、高齒面硬度、高承載能力、高速度、高傳動效率、高可靠度、低成本、低噪聲、產(chǎn)品多樣化方向發(fā)展。并且在齒輪行業(yè)“十二五”五大工程項(xiàng)目實(shí)施的推動下國內(nèi)皮帶輸送機(jī)減速器大中小企業(yè)都紛紛從關(guān)鍵核心零部件、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、升級企業(yè)職工技能水平、提高皮帶輸送機(jī)減速器標(biāo)準(zhǔn)化程度、抓骨干技術(shù)力量等方面來入手，共同提高我國皮帶輸送機(jī)減速器的整體制造水平。但是從我國目前國有大型企業(yè)來看，大多數(shù)先進(jìn)企業(yè)都采用的是國外進(jìn)口設(shè)備和工藝水平，自主研發(fā)和設(shè)計(jì)能力還比較低，且生產(chǎn)的皮帶輸送機(jī)減速器在世界同行業(yè)中屬中低端產(chǎn)品。尤其是在產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)的研發(fā)力度上和國外先進(jìn)技術(shù)水平還有一定差距，我國目前在皮帶輸送機(jī)減速器的設(shè)計(jì)水平只能達(dá)到運(yùn)用國外三維軟件，通過查手冊和經(jīng)驗(yàn)公式的方法來反復(fù)的繪制圖紙，可以說只能達(dá)到發(fā)達(dá)國家90年代左右的技術(shù)水平，差距大概有20-25年。由此說皮帶輸送機(jī)減速器的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)對提高我國整體皮帶輸送機(jī)減速器制造業(yè)的技術(shù)水平和競爭力，縮短同國際煤機(jī)巨頭的差距有著深刻的意義。1.2 少齒差傳動技術(shù)的現(xiàn)狀1.2.1少齒差行星傳動技術(shù)概述齒輪是機(jī)械設(shè)備中被廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械傳動零件，它不僅僅可以傳遞平行軸，而且可以傳遞相交軸和交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于齒輪和齒輪裝置的品種特別繁多，涉及面很廣，應(yīng)用量非常大，其質(zhì)量的好壞直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的整體質(zhì)量，壽命和性能等等。因此齒輪技術(shù)是機(jī)械工程的重要組成部分，在很大的程度上標(biāo)志著一個國家機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展水平，因此，齒輪被公認(rèn)為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機(jī)械的承載的能力和傳動效率，減少外形的尺寸、質(zhì)量同時為了增大減速機(jī)傳動比等需要，行星齒輪傳動便在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。并且行星齒輪傳動技術(shù)隨著齒輪傳動技術(shù)和其它相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展而逐漸的被人們完善起來。行星齒輪傳動以其適用功率段范圍廣，速度范圍廣和一切工作條件復(fù)雜等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到了世界各國的廣泛關(guān)注，成為全世界各國在機(jī)械傳動方面的重點(diǎn)研究方向之一。少齒差行星傳動是行星齒輪傳動的一種，并且是行星齒輪傳動的一個中藥的發(fā)展方向和典型代表者。關(guān)于少齒差行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)，就是指行星傳動中內(nèi)外齒輪齒數(shù)差很小的內(nèi)嚙合的變位齒輪傳動，少齒差行星傳動類型很多，一般情況下可歸納為擺線少齒差傳動系統(tǒng)，漸開線少齒差傳動機(jī)構(gòu)，圓弧少齒差傳動，活齒少齒差傳動和錐齒少齒差傳動等五大類。1.2.2少齒差傳動技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀首先德國人提出以外擺線為齒廓曲線，同時采用其中的一個齒輪為針輪的擺線針輪少齒差行星傳動，并于30年代后期在日本研制生產(chǎn)。60年代擺線形勢磨床的出現(xiàn)，更加促進(jìn)了這種傳動技術(shù)等的發(fā)展。當(dāng)內(nèi)嚙合的兩齒輪的齒數(shù)差非常小時，其輪齒之間極易產(chǎn)生各種干涉，因此在設(shè)計(jì)過程中選擇齒輪幾何參數(shù)的計(jì)算十分復(fù)雜。早在1949年，前蘇聯(lián)學(xué)者就從理論上完成了一齒差傳動的幾何計(jì)算過程。但直到1960年代以后，漸開線少齒差傳動才得到迅速的發(fā)展。目前漸開線少齒差傳動主要有有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動盤傳動等多種形式。1960年代開始，國外就開始探討圓弧少齒差傳動，直到1970年代中期，日本就已經(jīng)開始了進(jìn)行圓弧少齒差行星減速器的系列化生產(chǎn)。這種傳動的特點(diǎn)是：行星輪的齒廓曲線用凹圓弧代替了擺線，輪齒與針齒在嚙合點(diǎn)的曲率方向相同，形成兩凹凸圓弧的內(nèi)嚙合，從而提高了輪齒的接觸強(qiáng)度和嚙合效率，其針齒不帶齒套，并采用半埋齒結(jié)構(gòu)，既提高了彎曲強(qiáng)度又簡化了針齒結(jié)構(gòu)。此外，圓弧形輪齒的加工無需專用的加工機(jī)床，精度也易保證，而且修配方便。中國學(xué)者從1958年開始變開始研究擺線針輪減速機(jī)，直到60年代中期開始投入工業(yè)化生產(chǎn)，到目前己形成許多標(biāo)準(zhǔn)系列，制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并被廣應(yīng)用于各個行業(yè)的機(jī)械設(shè)備中。擺線針輪行星齒輪傳動性能較好，因?yàn)槠渲饕慵圆捎幂S承鋼經(jīng)過磨削加工制成，傳動時又是多齒嚙合，故其承載能力高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高、壽命長，其缺點(diǎn)就是其加工精度要求很高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。漸開線少齒差傳動的原理與擺線針輪少齒差傳動的原理基本相同，其區(qū)別在于:漸開線少齒差傳動的行星輪和內(nèi)齒輪的齒廓曲線采用漸開線形勢，而擺線針輪少齒差傳動的內(nèi)外齒輪的齒廓曲線采用的是外擺線。早在1949年，前蘇聯(lián)學(xué)者Skvolzova從理論上解決了實(shí)現(xiàn)一齒差傳動的幾何計(jì)算問題，直到60年代以后，隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，漸開線少齒差傳動才開始得到了迅速的發(fā)展。我國從50年代開始在太原等地進(jìn)行研制漸開線少齒差傳動，并于1960年研制成第一臺兩齒差漸開線行星齒輪減速機(jī)，其傳動比達(dá)到37.5,輸入功率為16KW，用于橋式起重機(jī)的提升傳動機(jī)構(gòu)中。1985年重慶鋼鐵設(shè)計(jì)院提出了平行軸式少齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動形勢，我們稱其為三環(huán)減速器，但是這種減速器的一根曲軸上要安裝三片內(nèi)齒板，需制成偏心套機(jī)構(gòu)，存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工分度精度要求高、曲軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生微動磨損、三套互為120°的雙曲柄機(jī)構(gòu)之間存在過約束等難題。1993年重慶大學(xué)博士崔建昆提出新型軸銷式少齒差行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)，并對其進(jìn)行了理論上分析。漸開線少齒差傳動的最大特點(diǎn)就是，其傳動齒輪用普通的漸開線齒輪刀具和齒輪機(jī)床就可以進(jìn)行切削加工，不需要特殊的刀具和專用加工設(shè)備，齒輪材料也一般采用普通材料，因而加工方便，制造成本低，但其傳動效率不如擺線針輪少齒差傳動高。1.2.3少齒差傳動技術(shù)的發(fā)展前景為了提高機(jī)械的承載能力和傳動效率，減少減速機(jī)的外形尺寸、質(zhì)量及增大減速機(jī)傳動比的目標(biāo)，國內(nèi)外的少齒差行星齒輪傳動的方向正沿著高承載能力、高精度、高速度、高可靠性、高傳動效率、小型化、低振動、低噪音、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的方向發(fā)展的總趨勢近十幾年來，相繼出現(xiàn)了一些新的少齒差傳動形式，其中發(fā)展較快的有活齒少齒差傳動，錐齒少齒差傳動，雙曲柄輸入式少齒差傳動和諧波傳動。實(shí)踐表明:少齒差傳動具有體積小，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于礦山，冶金，飛機(jī)，輪船，汽車，機(jī)床，起重運(yùn)輸，電工機(jī)械，儀表，化工，輕工業(yè)，醫(yī)藥，農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域，少齒差減速機(jī)有著廣泛的發(fā)展前景。1.2帶式輸送機(jī)摩擦傳動原理1.2.1撓性體摩擦傳動原理輸送帶是撓性牽引件，滾筒驅(qū)動的帶式輸送機(jī)依靠輸送帶與滾筒間的摩擦傳遞牽引力。滾筒驅(qū)動所能傳遞的最大牽引力，按撓性體在圓弧上的摩擦的理論，其歐拉公式計(jì)算。歐拉公式是在假定撓性牽引構(gòu)件不可拉伸，沒有彎曲阻力，沒有質(zhì)量和厚度且它與圓弧面間的摩擦系數(shù)不變的理想條件下導(dǎo)出的。如圖2圖2輸送帶傳動當(dāng)驅(qū)動滾筒順時針等速轉(zhuǎn)動時，輸送帶在相遇點(diǎn)上的張力為Sy，分離點(diǎn)的張力Sl,圍包角為，其對應(yīng)的輸送帶弧長為圍包弧，輸送帶與滾筒間的摩擦系數(shù)為。在平衡條件下，相遇點(diǎn)張力Sy與分離點(diǎn)張力St的關(guān)系。由分析得到：在圍包弧內(nèi)任取一微量弧長cd,它所對應(yīng)的圍包角為，在這段長度上的輸送帶受到的力有：c端的張力S,d端張力SdS，滾筒的反力dN,滾筒的摩擦力dF。如圖2所示的坐標(biāo)系，在極限平衡條件下，即dF達(dá)最大值時，可得下式 dN=Ssin+(S+dS)sin (S+dS)cos=Scos+Df 由于的d很小，可以近似認(rèn)為sin;cos1。摩擦力dF的最大值為dN，代入上式得： 略去上式中的二次微量項(xiàng)dS，將它帶入得兩邊積分得： 即式中 Symax輸送帶在相遇點(diǎn)上的最大張力。得式Symax=Steua為歐拉公式。當(dāng)輸送帶在相遇點(diǎn)上的實(shí)際張力超過式（1.6）的最大值時，滾筒將在輸送帶接觸面上打滑。因此，撓形體摩擦傳動的工作條件是。1.2.2工作弧與靜止弧歐拉公式所表示的是摩擦力達(dá)到極限時，相遇點(diǎn)和分離點(diǎn)的張力關(guān)系。按此式給出撓性牽引構(gòu)件在驅(qū)動滾筒上的張力線如圖3的acb線。圖3 撓性件張力線在實(shí)際運(yùn)行中，帶式輸送機(jī)如相遇點(diǎn)上的實(shí)際張力Sy<Symax時，研究表明，這時輸送帶的張力將沿acb線變化，即在圍包角的范圍內(nèi)，輸送帶的張力按歐拉公式變化Sy=SLe在圍包角的范圍內(nèi)，輸送帶的張力沒有變化。角與角之和等于實(shí)際的圍包角，即+=角所對應(yīng)的圍包弧稱為利用?。唤撬鶎?yīng)的圍包弧稱為靜止弧。相應(yīng)的角為利用角，角為靜止角。由于在利用弧內(nèi)輸送帶的張力隨包角變化，而輸送帶是彈性體，所受的張力大時，其彈性伸長大；張力小時，彈性伸長小；因此，輸送帶隨滾筒由相遇點(diǎn)向分離點(diǎn)運(yùn)行中，隨張力逐漸減小，伸長量也逐漸減小。見圖4所示。圖4輸送帶張力圖這樣，輸送帶張力小的部位相張力大的方向收縮或蠕動。彈性構(gòu)件摩擦牽引力產(chǎn)生彈性滑動是不可避免的。利用角的大小，由式Sy=Sle得：=1/lnsy/sl可以看出，隨著相遇點(diǎn)的實(shí)際張力的增加，利用角增大。包圍角一定，靜止角隨利用角的增加而減小。由于靜止弧內(nèi)的張力無變化，它不傳遞牽引力。由此可知，靜止弧從傳遞摩擦牽引力的角度看，有備用的性質(zhì)，靜止弧愈大，驅(qū)動裝置的備用摩擦力愈大。相遇點(diǎn)的張力增加到式Symax=Sle的Synax時，=,=0，全部圍包弧的上的摩擦力都被利用。如驅(qū)動滾筒相遇點(diǎn)所需的張力超過Symax值，滾筒上的摩擦力不夠，就在輸送帶接觸面上空滑。為加大Symax值，從式Symax=Sle看出，可以采用增加分離點(diǎn)張力Sl，增大摩擦系數(shù),或增加圍包角來達(dá)到。1.2.3驅(qū)動滾筒的摩擦牽引力由于輸送帶在驅(qū)動滾筒兩端的張力差是驅(qū)動滾筒的圓周牽引力為增大滾筒傳遞的牽引力，可從三個方面著手：1）加大輸送帶的拉盡力。以增加輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點(diǎn)的張力Sl值，這種辦法在運(yùn)轉(zhuǎn)可以采用，設(shè)計(jì)時不宜采用，因?yàn)檫@使輸送帶最大張力增大，可能因此需要選用高一級強(qiáng)度的輸送帶。2）增加圍包角，單滾筒驅(qū)動，圍包角只能取200230，雙滾筒驅(qū)動可達(dá)450480。3）增加摩擦系數(shù)。在驅(qū)動滾筒表面包覆摩擦材料，如橡膠或其他材料。在實(shí)際使用中，考慮到摩擦系數(shù)和運(yùn)行阻力的變化，以及啟動加速時的動載荷影響，應(yīng)使摩擦牽引力有一定的余量作為備用。摩擦系數(shù)對所能傳遞的牽引力有很大影響，影響摩擦系數(shù)的因數(shù)很多，主要是輸送帶與滾筒接觸面的材料、表面狀態(tài)以及工作條件。對于功率大的帶式輸送機(jī)，還要考慮比壓、輸送帶覆蓋膠和滾筒包覆層的硬度、滑動速度、接觸面溫度。在一般情況下，摩擦系數(shù)可按表1查取表1摩擦系數(shù)輸送帶滾筒橡膠輸送帶塑料輸送帶無襯光面滾筒干燥0.250.17潮濕0.200.15有泥水0.10膠面滾筒干燥0.400.3潮濕0.350.25有泥水人字溝槽膠面滾筒干燥0.40.5潮濕0.300.35有泥水0.251.3 設(shè)計(jì)思路及方案論證1.3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)用的二齒差輪系傳動滾筒。已知條件為：運(yùn)輸帶牽引力為1600N，運(yùn)輸帶工作速度為1.25m/s,運(yùn)輸帶寬度為500mm,滾筒直徑為320mm，雙班制工作。使用期限5年。1.3.2 設(shè)計(jì)思路1.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)已知條件，計(jì)算滾筒的轉(zhuǎn)速，通過計(jì)算功率對電動機(jī)進(jìn)行選型，確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速。2.減速裝置設(shè)計(jì)計(jì)算（二齒差行星滾筒減速器設(shè)計(jì)，齒輪傳動設(shè)計(jì)）。而減速器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于掌握二齒差行星傳動的原理：少齒差行星齒輪傳動實(shí)質(zhì)上是一個由平面四桿機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合齒輪副組成的齒輪連桿機(jī)構(gòu)，少齒差行星齒輪傳動最常見形式是K-H-V傳動，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，基本構(gòu)件為中心輪b，轉(zhuǎn)臂H和構(gòu)件V。圖示中構(gòu)件V固定，轉(zhuǎn)臂H主動，中心輪b為輸出。本課題需要中心輪b輸出時，必須限制行星輪的自傳，使行星輪相對于中心輪做公轉(zhuǎn)運(yùn)動。圖5 K-H-V型少齒差行星傳動原理其中中心輪b齒數(shù)Zb，行星輪齒數(shù)Zg由于行星輪g與轉(zhuǎn)臂H均是在偏心情況下高速旋轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中勢必會產(chǎn)生很大的偏心力，造成整機(jī)的振動以及能量的巨大浪費(fèi)。所以，本次設(shè)計(jì)添加一同樣的行星齒輪，兩個行星輪對稱布置，在運(yùn)動中抵消偏心力造成的影響。在漸開線少齒差傳動內(nèi)嚙合中，由于內(nèi)嚙合和外嚙合的齒數(shù)差少，在切削和裝配時常會產(chǎn)生干涉，以致造成廢品。因此，為了保證內(nèi)嚙合傳動的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足一下限制條件：（1）內(nèi)嚙合的齒頂圓不小于基圓：（2）外嚙合的齒丁頂不得變尖，要有足夠的厚度；（3）內(nèi)嚙合的齒丁頂不得變尖，要有足夠的厚度；（4）不發(fā)生過渡曲線干涉，漸開線干涉和齒廓重迭干涉；（5）插齒刀切入進(jìn)給時，不發(fā)生跟切現(xiàn)象；（6）嚙合率不小于1。此外，由于少齒差行星傳動的齒普遍采用正角度變位，其齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動齒輪的模數(shù)通常是按彎曲強(qiáng)度計(jì)算得出，或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。2 傳動裝置的總體設(shè)計(jì)2.1 傳動裝置的總體設(shè)計(jì)任務(wù)：確定傳動方案，選擇電動機(jī)型號，合理的分配傳動比及計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)，為設(shè)計(jì)計(jì)算各級傳動零件準(zhǔn)備條件。合理的傳動方案，應(yīng)能滿足工作機(jī)的性能要求，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，加工方便，成本低廉，效率高和使用維護(hù)方便等。要同時滿足這些要求比較困難，因此，應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，保證重點(diǎn)要求。2.2 電機(jī)的選擇由于一般生產(chǎn)單位均用三相電源，故無特殊要求時都采用三相交流電動機(jī)，一般選擇三相異步Y(jié)系列電動機(jī)。正確選擇電動機(jī)額定功率的原則是：在電動機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動機(jī)的功率。電動機(jī)功率選擇是關(guān)鍵，選擇是否恰當(dāng)，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性能都有影響，功率過小不能保證工作機(jī)的正常工作，或電動機(jī)因超載而過早損壞，若功率過大，電動機(jī)的價格高，作用不能完全發(fā)揮，經(jīng)常不在滿載下工作，效率和功率因素較低，造成浪費(fèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)所給的原始數(shù)據(jù)，該減速器輸出功率=Fv=1600×1.25=2kw F額定拉力（F=1600N）；V輸送速度（V=1.8m/s）； 設(shè)： 聯(lián)軸器效率，=0.9 封閉圓柱齒輪傳動效率， =0.9 滾動軸承效率，=0.99 輸送機(jī)滾筒效率，=0.96 輸送機(jī)滾筒軸至輸送帶間的傳動效率。聯(lián)軸器效率，=0.99聯(lián)軸器效率，=0.99估算傳動系統(tǒng)總傳動效率：式中：=0.99=0.95=0.95 =0.99 =0.99×0.97=0.96=0.99×0.97=0.96=0.99得到傳動系統(tǒng)總效率：=0.99×0.95×0.99×0.96×0.99=0.85則輸入功率/2/0.852.35kw。 根據(jù)該卷揚(yáng)機(jī)的工作特點(diǎn)可選Y系列異步電動機(jī)。據(jù)化學(xué)工業(yè)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版可選電動機(jī)：型號: Y100L2-4額定功率/kW: 3.0鐵心長度/mm: 135氣隙長度/mm: 0.3定子外徑/mm: 155定子內(nèi)徑/mm: 98其技術(shù)參數(shù)如表2：表2 技術(shù)參數(shù)型號功率/kw轉(zhuǎn)速 r/min重量（kg）Y100L2-43.0150038根據(jù)已知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速v=1.25m/s，滾筒直徑為D=320mm 2.3減速器結(jié)構(gòu)形式的確定及原理 根據(jù)使用情況和安裝條件確定機(jī)座的結(jié)構(gòu)形式，諸如采用臥式還是立式以及是否由電動機(jī)直接驅(qū)動等。由于皮帶輸送機(jī)需要，應(yīng)選擇電機(jī)加聯(lián)軸器驅(qū)動。2.3.1根據(jù)傳動比的大小確定結(jié)構(gòu)的形式。少齒差減速器的結(jié)構(gòu)型式較多，常見的型式可按輸出的型式、減速器的級數(shù)、行星齒輪的數(shù)目、使用安裝的型式分類。其中按輸出型式可分為：銷軸式：這種減速器使用歷史較長，應(yīng)用范圍較廣，實(shí)踐證明效率較高；在高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，功率較大或扭矩較大的使用場合下，可采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)十字滑塊式：這種結(jié)構(gòu)形式較簡單，加工方便，但是承載能力及效率較銷軸式低，常用于小功率、只有一個行星齒輪的結(jié)構(gòu)中。 浮動盤式：這種結(jié)構(gòu)形式較新穎，比銷軸式容易加工，使用效果好。但對其效率和承載能力還缺乏測試數(shù)據(jù)。零齒差式：零齒差式輸出機(jī)構(gòu)的零件數(shù)量要少一些，結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便；雙曲柄式：高速軸減速后帶動行星齒輪，動負(fù)荷小。這種結(jié)構(gòu)的軸向尺寸較大，加工精度要求高； 綜合以上資料和設(shè)計(jì)思路，本課題選用的二齒差行星滾筒減速器，其傳動方案如圖6所示。圖6傳動原理圖固定支架 2-銷軸架 3-滾筒 4-內(nèi)齒圈 5-行星輪 6-銷軸 7-偏心軸其中：行星輪齒數(shù)為Z1，內(nèi)齒圈齒數(shù)為Z2，且Z2-Z1=2本課題中，輸入軸為偏心軸7，輸出為滾筒3。銷軸架連同銷軸一起固定于地面。2.3.2減速器工作原理第一 減速部分： 當(dāng)電動機(jī)帶動偏心軸轉(zhuǎn)動時，由于內(nèi)齒輪與機(jī)殼固定不動，迫使行星齒輪繞內(nèi)齒輪作行星運(yùn)動（即作公轉(zhuǎn)又作自轉(zhuǎn)）；又由于行星齒輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很少，所以行星齒輪繞偏心軸中心所作的運(yùn)動為反向低速自轉(zhuǎn)運(yùn)動。利用輸出機(jī)構(gòu)將行星輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給輸出軸，就可以達(dá)到減速的目的。第二 輸出部分： 從結(jié)構(gòu)上保證行星輪上的銷孔直徑比銷軸套的外徑大二倍偏 心距。在運(yùn)動過程中，銷軸套始終與行星齒輪上的銷孔壁接觸，從而使行星齒輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動通過軸套傳給輸出軸，以實(shí)現(xiàn)與輸入軸方向相反的減速運(yùn)動。 3 齒輪的設(shè)計(jì) 3.1 分配傳動比傳動裝置的總傳動比可根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速n和工作機(jī)的轉(zhuǎn)速確定。由 3.2 確定齒數(shù)差和齒輪齒數(shù)3.2.1 齒數(shù)差的確定 傳動比i的絕對值等于行星輪齒數(shù)除以中心輪與行星輪的齒數(shù)差，齒數(shù)差愈小，則傳動比i的絕對值愈大，因此為了得到較大的傳動比，希望齒數(shù)差小，一般取齒數(shù)差為14， 由于傳動比i20.11，不是很大，故可取齒差數(shù)2。3.2.2 齒輪齒數(shù)的確定 對于圖6所示的KHV少齒差行星傳動，其轉(zhuǎn)臂H固定，為行星輪齒數(shù)，為中心輪齒數(shù)，則：當(dāng)內(nèi)齒輪2固定，轉(zhuǎn)臂H主動，構(gòu)件V從動時，可由上式得傳動比公式為：上式中的“”號表示從動件V與主動件H轉(zhuǎn)向相反。已知齒數(shù)差2，i20，可得：2×2040 ， 40+242。3.3 選定齒輪的精度等級和材料一般選用7級精度。內(nèi)齒輪采用40Cr，其熱處理要求：調(diào)質(zhì)后表面淬火，調(diào)質(zhì)硬度為250-280HB，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力；外齒輪（行星輪）用20CrMnTi,滲碳淬火，低溫回火，表面硬度，心部HR為302-388，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力。3.4 齒輪模數(shù)的確定由于少齒差行星傳動的齒輪普通采用正角度變位，其齒而接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動齒輪的模數(shù)通常按彎曲強(qiáng)度決定；或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。在這里就按彎曲強(qiáng)度來確定模數(shù)，因?yàn)樯冽X差傳動一般選用短齒，內(nèi)外齒輪嚙合的很好，齒面接觸較好，只要行星輪的彎曲強(qiáng)度足夠，內(nèi)齒輪就不會有問題的，所以在確定模數(shù)的時候就只用按行星輪的彎曲條件來計(jì)算模數(shù)。 按行星輪齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：（1）根據(jù)行星輪的表面硬度查得其彎曲疲勞強(qiáng)度極限。（2）由機(jī)械設(shè)計(jì)書中的圖1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù)。（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4（4）計(jì)算載荷系數(shù)K 試選載荷系數(shù) 計(jì)算外齒輪傳遞的扭矩由前面效率公式，得出實(shí)際滾燙輸出功率：則外齒輪傳遞的扭矩 取齒寬系數(shù) 查材料的彈性影響系數(shù)；內(nèi)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為;外齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為。 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)； 查圖得接觸疲勞壽命系數(shù)； 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)是s=1.25 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，帶入數(shù)據(jù)得 計(jì)算圓周速度 ，帶入數(shù)據(jù)得v=15.2m/s 計(jì)算齒寬 取b=29mm 模數(shù)mm 初取齒高 齒頂高系數(shù)：ha* =0.8 齒頂間隙系數(shù)：c*=0.3所以 b/h=2.51由v=15.2m/s，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)1.22；再由表10-3查得齒間載荷分布系數(shù) ；再由表14-1-81得 使用系數(shù)。由表查得7級精度、行星輪相對支承對稱布置時，再由，=1.13查機(jī)械設(shè)計(jì)書中圖10-13得=1.125所以載荷系數(shù)=1×1.22×1.1×1.1251.51（5）查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)書中圖105查得 2.40（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)書中圖105查得 1.67（7）設(shè)計(jì)計(jì)算帶入數(shù)值得出： 4.79可取模數(shù)為m5。3.5 齒輪基本參數(shù)的確定3.5.1 尺寸基本參數(shù)的選定即幾何尺寸的計(jì)算少齒差傳動齒輪尺寸設(shè)計(jì)中，在齒數(shù)模數(shù)已知的條件下，應(yīng)先選擇合適的嚙合角，通過變換變位系數(shù)來滿足設(shè)計(jì)要求。齒輪齒數(shù) ，；齒輪模數(shù) m=5；取齒頂高系數(shù) ；取頂隙系數(shù) ；齒形壓力角 ；齒輪分度圓直徑 ，；未變位時的中心距 ；初選嚙合角 40°；計(jì)算中心距 ；實(shí)際中心距 =INT(*10+0.5)/10；實(shí)際嚙合角 ；分度圓分離系數(shù) ；初取小齒輪變位系數(shù) ；大小齒輪變位系數(shù)之差 齒輪頂高 ，；分度圓直徑 ；齒頂圓直徑 ， ；齒根圓直徑 ， ；基圓直徑 ；齒頂圓壓力角 ，； 重合度系數(shù) 齒廓干涉系數(shù)驗(yàn)算 （GS應(yīng)大于0） 其中 ； 將上述公式代入下表3中計(jì)算得：表3 齒輪幾何尺寸的計(jì)算傳動比20齒數(shù)差2模數(shù)5內(nèi)齒輪齒數(shù)優(yōu)選值:42小齒輪齒數(shù)40圓整值:42標(biāo)準(zhǔn)中心距5初選嚙合角角度值:40刀具齒形角角度值:20弧度值:0.698弧度值:0.349計(jì)算中心距4.133實(shí)際中心距4.1實(shí)際嚙合角角度值:39.565分度圓分離系數(shù)022弧度值:0.69變位系數(shù)差x2-x1:0.343小輪變位系數(shù)x10大輪變位系數(shù)x20.183齒頂高系數(shù)0.6頂隙系數(shù)0.3小輪齒頂高4.715大輪齒頂高3.815小輪分度圓直徑200大輪分度圓直徑210小輪齒頂圓直徑208大輪齒頂圓直徑219.3小輪基圓直徑189大輪基圓半徑197.36小輪齒頂圓壓力角角度值:22.504大輪齒頂圓壓力角角度值:18.271弧度值:0.393弧度值:0.319小輪齒根圓直徑191大輪齒根圓直徑224.5重合度驗(yàn)算應(yīng)大于1:1.097齒廓重迭干涉驗(yàn)算D1角度值:89.867D2角度值:87.918D1弧度值:1.567D2弧度值:1.533GS應(yīng)大于0:0.306以上結(jié)果表明系數(shù)滿足了重合度大于1.05和齒廓重疊干涉大于0的條件要求。3.5.2 齒輪公法線長度的確定公法線長度的確定對于加工齒輪極為重要，它是對齒輪輪齒加工是否達(dá)到所要求的尺寸的一個重要量度。而且用公法線測量法有它的優(yōu)點(diǎn)：測量時不與齒頂圓為基準(zhǔn)，因此不受齒頂圓誤差的影響，測量精度較高并可放寬對齒頂圓的精度要求。在此只計(jì)算行星輪的公法線長度。行星輪的變位系數(shù)x0，z=40,齒形角為20°，故由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版中冊表8-99查得跨測齒數(shù)：，取，則公法線長度。3.6 傳動內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì)3.6.1 轉(zhuǎn)臂軸承的選定在行星輪確定的情況下，根據(jù)安裝條件結(jié)構(gòu)尺寸來選定轉(zhuǎn)臂軸承。根據(jù)各種軸承的用途和特點(diǎn)在本設(shè)計(jì)中可選用雙列向心球面滾子軸承。此種軸承能承受很大的徑向載荷，同時也可以承受少量的軸向載荷。也能自動調(diào)心適用于剛度較差的軸承座及多支點(diǎn)軸中。 在上節(jié)的表格中得出行星輪的分度圓直徑200，故齒寬。而轉(zhuǎn)臂軸承的寬度應(yīng)與行星輪的齒寬接近，且其外徑尺寸大約應(yīng)是行星輪齒根圓的一半（即大約為100），根據(jù)以上兩個限制條件可選定轉(zhuǎn)臂軸承（調(diào)心滾子軸承）。其參數(shù)如下圖7所示： 圖7 調(diào)心滾子軸承表4 選用軸承的基本尺寸及性能軸承型號尺寸（）額定動載荷（kN）額定靜載荷（kN）極限轉(zhuǎn)速（r/min）dDBr脂潤滑油潤滑22211C5510025110212536004500由以上數(shù)據(jù)可知：行星輪的齒寬b取29，而實(shí)際齒寬系數(shù)：實(shí)際齒寬系數(shù)與先前假設(shè)的齒寬系數(shù)相差不大，故可不必再校核。3.6.2 銷孔數(shù)目、尺寸的確定由于行星輪分度圓直徑為200，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊里輪系一章中表36.242銷孔數(shù)目參考值查得應(yīng)選銷孔數(shù)目為8（=8）。 銷孔的尺寸公差不應(yīng)低于7級精度。銷孔的公稱尺寸理論上是銷套外徑加上兩個中心距。但考慮別銷孔、銷軸以及銷套的加工和裝配誤羌。對銷孔的公稱直徑再加適量的補(bǔ)償尺寸。太小時，將要求提高零件的加工精度。并給裝配造成一定困難，太大時，則承受載荷的銷軸數(shù)日將減小影響承載能力。一般取0.150.25，行星輪尺寸小時，取較小值、反之取較大值。 在這里可取0.2。而銷孔的尺寸就要通過畫圖來初定了。下圖8是已經(jīng)多次畫圖比較得出的：圖8 行星輪簡易工作圖銷孔直徑25.2，銷孔公差配合選用F7，其上下偏差為（+25，0）。銷孔分布圓直徑=148。3.6.3 銷軸套、銷軸的確定銷軸式W機(jī)構(gòu)是由固連在銷軸盤上的若干個銷軸與行星齒輪端面上的對應(yīng)的等分孔所組成。在機(jī)構(gòu)上行星輪上的銷軸孔要比銷軸套外經(jīng)大兩倍的偏心距，但考慮到一些加工裝配誤差還應(yīng)加上一個補(bǔ)償尺寸，上面也已經(jīng)提到。在這里可取值0.2。故銷套外經(jīng)25.22×4.10.217。銷套長度可根據(jù)畫圖確定，初定為62。偏心距(即實(shí)際中心距)4.1。可初定銷軸套內(nèi)徑為17，即銷軸直徑=28。根據(jù)少齒差傳動零件的裝配配合要求可對銷軸、銷軸套的配合公差進(jìn)行選擇。銷軸套內(nèi)徑與銷軸配合選用H7/f7，銷軸套內(nèi)徑尺寸的上下偏差為（+0.018，0），銷軸直徑的上下偏差為（-0.016,-0.034）。以上偏差值是通過查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊一書中的表1.1-5和1.1-6所得。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用懸臂梁式銷軸。3.7 軸的設(shè)計(jì) 軸設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)末確定之前，軸上力的作用點(diǎn)和支點(diǎn)間的跨距無法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設(shè)計(jì)中，必須把軸的強(qiáng)度計(jì)算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交錯進(jìn)行，邊畫圖、邊計(jì)算、邊修改。軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時主要根據(jù)對鈾的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求U及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。軸的常用材料是35、45、50優(yōu)質(zhì)破累結(jié)構(gòu)鋼。最常用的是45鋼。在此所用的到的軸都選用45鋼。其性能如下：表5 45鋼的性能材料牌號熱處理毛坯直徑(mm)硬度(HB)拉伸強(qiáng)度極限拉伸屈服極限()彎曲疲勞極限()剪切疲勞極限()許用彎曲應(yīng)力45正火2524161036026015055正火100170217600300275140回火>100300162217580290270135調(diào)質(zhì)200217255650360300155603.7.1 輸入軸的設(shè)計(jì)軸的合理外型應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整。軸應(yīng)具有良好的制造工藝性.影響軸結(jié)構(gòu)的主要因素有：軸的受力性質(zhì),大小，方向及分布情況；軸上零件的布置和固定形式；所采用軸承類型和尺寸；軸的加工工藝等。1）求出輸入軸上的轉(zhuǎn)矩其中：-輸入功率，取3kW；-輸入轉(zhuǎn)速，取1500 r/min；2）初步確定軸得最小直徑由于軸的材料選用的為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度,屈服，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版第二卷表6-1-19選取=110。則有：。輸入軸的最小直徑安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：（N.m）式中驅(qū)動功率，KW；工作轉(zhuǎn)速，r/min；動力機(jī)系數(shù)，由于為電動機(jī)，故取1；工作系數(shù)，故取1.75；啟動系數(shù)，取1；溫度系數(shù)，取1.1；公稱轉(zhuǎn)矩，N.m所以，。按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，又考慮到要與電動機(jī)的軸相聯(lián)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷，選用GY1型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為63N.m。半聯(lián)軸器的孔徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔的長度。由于要考慮到軸端有鍵槽和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為28。其余各段直徑均按實(shí)際情況放大。G F E D C B A圖9 輸入軸工作簡圖3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及周向定位擬定軸上零件的裝配方案：（1）A-B段接聯(lián)軸器，軸伸長度通過查簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中表2-13可確定A-B段即軸深長為50，軸伸公差選用k6，其上下偏差分別為（+0.015、+0.002）。其間選用A型平鍵（GB/T1096-1979)，尺寸為b×h×L=10×8×40。查簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中表7-2得出：采用一般鍵聯(lián)接，則鍵槽寬b的上下偏差為（0，-0.036）。半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6，A-B段直徑極限偏差為（+0.015、+0.002）；（2）B-C段要穿過支座、端蓋、固定架，精度不必要求太高，因?yàn)樵诖硕尾豁毎惭b其他零件，可初定其長度為186，該段直徑為34。（3）C-D段要穿主軸支撐軸承，該段直徑為40；軸只受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，受軸向力很小，所以在軸與支架的連接處選用深溝球軸承，初步確定軸承型號 （GB/T276-1994）6208型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.06、0）；（4）D-E段為偏心軸段，其長度應(yīng)等同于行星輪寬度，故可設(shè)計(jì)該段的長度為29。在該偏心軸段上還聯(lián)接有轉(zhuǎn)臂軸承，在此可選用調(diào)心滾子軸承，軸承軸承型號是22211C，此段直徑設(shè)定為55。該段的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.021、+0.002）；（5）E-F段同為偏心軸段，其長度應(yīng)等同于行星輪寬度，故可設(shè)計(jì)該段的長度為29。在該偏心軸段上還聯(lián)接有轉(zhuǎn)臂軸承，在此可選用調(diào)心滾子軸承，軸承軸承型號是22211C，此段直徑設(shè)定為55。該段的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.021、+0.002）；（6）F-G段與C-D段相同，取直徑為40；連接處選用深溝球軸承，初步確定軸承型號 （GB/T276-1994）6208型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.06、0）；4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考課本機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2，取軸端倒角為1.5×45°，軸右端軸肩處圓角半徑為1其余各處倒角和圓角參看附圖。3.7.2 支撐軸的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中的輸出軸是固定不動的，它與銷軸盤固聯(lián)在一起，這使得銷軸固定不動，從而使得行星輪作平動帶動內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，最終帶動滾筒一起跟隨內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動。其工作圖如圖10所示。選用材料：20cr，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度,屈服點(diǎn)，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版第二卷表6-1-19選取=102有：輸出功率（=3×0.85=2.55×w）滾筒轉(zhuǎn)速（75r/min）由于要考慮到軸端結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為52。即聯(lián)接左支座的部分直徑為52。其他部分尺寸如下圖9所示。在軸的最左端，用軸套與支架進(jìn)行固定。軸伸長度經(jīng)查簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中表2-13可確定A-B段即軸深長為89，即為A-B段的長度，軸深公差選用f7，其上下偏差分別為（0.02、0）；B-C段上要裝上軸承、大端蓋等，經(jīng)畫圖可初定這一段的長度為79。為了與相應(yīng)的軸承配合固初定此段的直徑為60。選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）6212型。該段與軸承、大端蓋的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.021、+0.02）；C-D段要通過滾筒但不安裝任何零件，故為了減少材料的用量和便于軸承的安裝可將此段的直徑適當(dāng)縮小，初定為56，長度要根據(jù)滾筒的長度及裝配尺寸確定，初定為278；D-E段通過安裝軸承與滾筒聯(lián)接，此段的長度為33，直徑為60，選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）621237二齒差行星滾筒減速器的設(shè)計(jì) 型。在該軸上的軸承的軸向固定都靠軸肩固定。該段的配合公差選用k6，其上下偏差分別為（+0.021、+0.002）。軸右端與銷軸相聯(lián)的銷軸盤的直徑初定為270。盤的寬度為12，銷孔直徑與銷軸相同，為14，銷軸與輸出軸（銷孔）的配合選用H7/h7。銷孔尺寸上下偏差為（+0.29、0）。銷孔分布圓直徑為148，在該圓上有8個銷孔均勻分布。其他尺寸間附圖。圖10 輸入軸工作簡圖4 部分零件的校核二齒差行星齒輪傳動主要受力構(gòu)件有內(nèi)齒輪、行星輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承等。行星輪承受內(nèi)齒輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承的作用力(不計(jì)摩擦力)，其反作用力是行星輪對對上述構(gòu)件的作用力。參看圖11，當(dāng)行星輪逆時針以轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時，它作用給內(nèi)齒輪的總發(fā)向力為F，而作用給輸出機(jī)構(gòu)的合力為：圖11 行星輪受力分析圖 圖12 行星輪受力簡圖4.1 少齒差行星齒輪傳動受力分析4.1.1 齒輪受力 輸出機(jī)構(gòu)固定，內(nèi)齒輪輸出：齒輪分度圓受力表6 輪齒受力計(jì)算公式 項(xiàng)目代號計(jì)算公式齒輪N型傳動，輸出結(jié)構(gòu)固定，內(nèi)齒輪輸出圓周力分度圓上節(jié)圓上徑向力法向力 F 輸出轉(zhuǎn)矩（1.62×N·） ，分別是行星輪和內(nèi)齒輪的齒數(shù)（40，42） 行星輪分度圓直徑（200） 實(shí)際嚙合角（39.9°） 初選嚙合角（40°）將上述數(shù)值代入表格中的式中得出： =1851.43N，=1854.13N，=1550.29N，F(xiàn)=2416.86N。4.1.2 輸出機(jī)構(gòu)受力行星輪多銷軸的作用力隨著銷軸的位置不同而變化，當(dāng)/2時，Q為最大即為。行星輪對銷軸的最大作用力為： 銷孔分布圓半徑（148） 銷軸數(shù)目（8）代入數(shù)據(jù)得出：625.48N4.1.3 轉(zhuǎn)臂軸承受力 二齒差內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)臂軸承裝入行星輪與轉(zhuǎn)臂之間。在行星輪上還要考慮輸出機(jī)構(gòu)的安排，所以轉(zhuǎn)臂軸承的尺寸受到一定的限制。實(shí)踐證明，轉(zhuǎn)臂軸承的壽命往往是影響這種傳動承載能力的關(guān)鍵。只有左邊的銷軸與行星輪軸肩有作用力。根據(jù)分析，左邊各銷軸對于行星輪作用力之和的最大值為：=N圖10中F可分解為和（行星輪基圓半徑189）Ntan=845.5N由力多邊形可知，轉(zhuǎn)臂軸承作用于行星輪的力為： 代入數(shù)值得出