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請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 1 -二 級 行 星 齒 輪 減 速 器 設計及三維造型摘 要本 文 完 成 了 對 一 個 二 級 行 星 齒 輪 減 速 器 的 結 構 設 計 。 與 國 內 外 已 有 的 減速 器 相 比 ， 此 減 速 器 具 有 更 大 的 傳 動 比 ， 而 且 ， 它 具 有 結 構 緊 湊 、 外 廓 尺 寸小 和 重 量 輕 等 優(yōu) 點 。論 文 首 先 簡 要 介 紹 了 課 題 的 背 景 以 及 齒 輪 減 速 器 的 研 究 現 狀 和 發(fā) 展 趨 勢 ，然 后 比 較 了 各 種 傳 動 結 構 ， 從 而 確 定 了 傳 動 的 基 本 類 型 。 論 文 主 體 部 分 是 對傳 動 結 構 的 設 計 計 算 ， 通 過 分 配 傳 動 比 確 定 齒 輪 減 速 器 的 大 致 結 構 之 后 ， 對其 進 行 了 整 體 結 構 的 設 計 計 算 和 校 核 。 論 文 最 后 對 設 計 過 程 進 行 了 總 結 ， 并在 此 基 礎 上 指 出 了 一 些 改 進 的 建 議 。關鍵詞：行 星 齒 輪 ； 變 位 ； 傳 動 機 構 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 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 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 3 -目 錄摘要Abstract主要代號第 1 章 概述 .....................................................- 8 -1.1. 課題的提出和論文的主要內容 ........................................- 8 -1.2. 齒輪減速器的研究現狀 ..............................................- 8 -1.3. 齒輪減速器的發(fā)展趨勢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -8 -第 2 章 傳動方案的確定 ........................................- 10 -2.1.齒輪傳動比較和選擇 .................................................- 10 -2.1.1.齒輪傳動兩種大的類型 ...........................................- 10 -2.1.2.定軸輪系和行星輪系的比較 .......................................- 10 -2.2.選擇行星機構的類型 ...............................................- 12 -2.2.1.行星機構的類型及特點 ...........................................- 12 -2.2.1.1. Z—X—V 型漸開線行星機構 ....................................- 12 -2.2.1.2. 2Z—X 型漸開線行星齒輪機構 ..................................- 13 -2.2.1.3. 3Z 型漸開線行星齒輪機構 .....................................- 14 -2.2.2.漸開線行星齒輪傳動的發(fā)展趨勢 ...................................- 15 -第 3 章 設計計算 ...............................................- 16 -3.1.設計任務 ..........................................................- 16 -3.2.前言 ..............................................................- 16 -3.3 傳動比分配傳動系統的運動學和動力學計算 ............................- 17 -3.4.傳動零件的設計 ....................................................- 19 -3.5.軸設計計算與校核 ..................................................- 46 -3.6.軸承的選擇與計算 ..................................................- 56 -3.7.鍵連接的選擇與計算 ................................................- 59 - 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 4 -3.8.箱體的設計 ........................................................- 62 -3.9. 潤滑和密封的選擇 .................................................- 62 -3.10 傳動裝置的附件及說明 .............................................- 63 -3.11 齒輪的加工工藝 ............................................66-3.12 軸的加工工藝 ..............................................67-第 4 章 設計小結 ...............................................- 65 -參考文獻 ......................................................- 69 - 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 5 -主要代號代號 意 義 單 位 代號 意 義 單 位a '0bC *d 0abdf'deF nrtF?f pbtfH中心距、標準中心距角度變位齒輪的中心距切齒中心距齒寬頂隙頂隙系數直徑、分獨圓直徑插刀齒的分度圓直徑齒頂圓直徑基圓直徑齒根圓直徑節(jié)圓直徑齒槽寬作用力法向力徑向力切向力齒向公差摩擦系數基節(jié)極限偏差齒距極限偏差高度布氏硬度mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmNNNN m?mminv?K APK??VLMmN Ln pPr 'arbfrT??角的漸開線函數系數、載荷系數使用系數行星輪間載荷分布不均勻系數齒間載荷分布系數齒向載荷分布系數動載系數長度彎矩模數指數應力循環(huán)次數轉速行星輪數目功率半徑、分度圓半徑節(jié)圓半徑齒頂圓半徑基圓半徑齒根圓半徑轉矩重合度效率計算齒根彎曲應力mmNm:mmr/minkWmmmmmmmmmmNm:2/ 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 6 -HBHRCah*fixX?YFNT洛氏硬度齒頂高齒頂高系數齒根高傳動比變位系數轉臂變位系數和系數齒形系數彎曲強度計算時的壽命mmmmF?PYSXY??yz?a許用齒根彎曲應力系數應力修正系數彎曲強度計算時的尺寸系數彎曲強度計算時的螺旋角系數彎曲強度計算時的重合度系數中心距變動系數齒數壓力角、齒形角齒頂壓力角2/Nmrad???rad?主要角下標a 齒頂的，中心輪、太陽輪 n 法向的b 基圓的，中心輪、內齒輪 p 許用的c 行星輪 r 徑向的e 中心輪、內齒輪 t 切向的、端面的F 齒根彎曲的 x 軸向的，轉臂的f 齒根的 代數和?1 小齒輪的 I 第 1 級的，I 類2 大齒輪的 II 第 2 級的，II 類 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 7 -第 1 章 概述1.1. 設計內容旋 轉 噴 射 器 中 減 速 箱 是 工 業(yè) 油 罐 罐 底 油 泥 旋 轉 噴 射 混 合 系 統 中 重 要 的 一部 分 。 高 速 旋 轉 的 渦 輪 帶 動 噴 嘴 低 速 的 轉 動 ， 中 間 需 要 一 個 傳 動 比 很 大 的 減速 器 連 接 。 本 說 明 書 的 內 容 就 是 結 合 渦 輪 的 輸 入 轉 速 、 噴 嘴 所 需 的 轉 速 以 及輸 出 轉 矩 等 已 知 條 件 設 計 一 個 滿 足 要 求 的 齒 輪 減 速 器 。減 速 器 設 計 的 主 要 參 數 包 括 ：1． 初 轉 速 120 ；/minr2． 目 標 轉 速 0.5 ；h3． 輸出轉矩 2000 。N?本 論 文 主 要 完 成 以 下 工 作 ：1． 選 擇 確 定 傳 動 方 案 。 傳 動 方 案 的 確 定 包 括 傳 動 比 的 確 定 和 傳 動 類 型 的確 定 。 此 次 設 計 的 減 速 器 傳 動 比 達 到 14400， 是 目 前 國 際 上 設 計 出 的 減 速 器中 傳 動 比 最 大 的 ， 沒 有 參 考 的 先 例 ， 所 以 ， 只 有 通 過 不 斷 的 比 較 和 分 析 去 合理 的 選 擇 一 種 傳 動 方 案 ， 盡 量 降 低 減 速 器 的 體 積 和 重 量 。2． 設 計 計 算 。 每 級 傳 動 結 構 的 設 計 計 算 ， 都 大 致 包 括 ： 傳 動 比 的 分 配 、傳 動 系 統 運 動 學 和 動 力 學 計 算 、 傳 動 零 件 的 設 計 、 軸 的 設 計 計 算 與 校 核 、 軸承 的 選 擇 與 計 算 、 鍵 連 接 的 選 擇 與 計 算 、 箱 體 的 設 計 、 潤 滑 與 密 封 的 選 擇 和傳 動 裝 置 的 附 件 說 明 等 。1.2. 齒輪減速器的研究現狀齒輪傳動具有功率輸出恒定、承載能力大、傳動效率高、使用壽命長、可靠性高、結構緊湊等優(yōu)點，廣泛用于各種機械設備和儀器儀表中，是機械傳動的基礎零件，其質量、性能、壽命直接影響整機的技術、經濟指標。而齒輪制造技術水平是獲得優(yōu)質齒輪的關鍵。因為齒輪形狀復雜、技術問題多，制造難度大，齒輪加工水平在某一程度上反映了一個國家機械工業(yè)制造的水平。因此，齒輪加工的研究是各國加工制造業(yè)研究的一個熱點。 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 8 -齒輪產品種類較多，按大類來分，主要有圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪蝸桿齒輪與行星傳動齒輪等四大類。其中，圓柱齒輪在機械設備中應用最為廣泛，各種通用與專用的齒輪減速器以及機床、車輛、農機等大量采用，約占齒輪產品總量的 90％左右。因此，齒輪制造技術的研究主要集中在圓柱齒輪的成形及其熱處理方面。近年來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是轎車生產對變速器齒輪的精度及力學性能的要求愈來愈高，齒輪正朝著高精度、低噪聲、高承載、高速度、輕量化及長壽命的方向發(fā)展。其中，采用硬齒面齒輪是提高齒輪強度及承載能力的有效途徑。目前，硬齒面圓柱齒輪普遍采用“機械加工－滲碳－熱處理－精加工”的傳統工藝，材料利用率不高，生產效率低，產品成本高，尤其是金屬流線被切斷，而且成形后滲碳處理使?jié)B碳層晶粒粗大、滲碳層厚度分布不合理，造成齒輪強度與疲勞壽命的降低。這種不利局面使得工程技術人員尋求新的制造工藝。最優(yōu)化方法在機構設計和零件設計中應用廣泛，效果顯著。近十年來，國內外對整臺機器或某一機械系統的設計，采用最優(yōu)化方法代替原來傳統的設計方法也越來越多。 機構的優(yōu)化設計從六十年代后期開始得到學速發(fā)展，目前已經成為機構學的重要研究方向之一。 齒輪傳動的優(yōu)化設計可概括為：當傳動載荷一定時追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時追求傳遞的載荷最大。有時也追求齒輪傳動的某項或某幾項性能為最佳。齒輪傳動的優(yōu)化設計既可以成為但目標函數的問題，也肯已成為多目標函數問題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應力、齒輪的疲勞彎曲應力應分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時還把吃面同油膜厚度以及潤滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過分變尖、均須對設計變量提出某些限制，這些限制也應最為約束條件。在機械設計中人們希望獲得全部最優(yōu)設計點，但實際的工程問題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標函數往往具有很多個相對的極小點，因而優(yōu)化的結果一般為局部最優(yōu)設計點，或后退一步講，如果這些都做不到，那 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 9 -么優(yōu)化設計最起碼也能將設計方案作出重大改進。這就是我們以前提到過的“最優(yōu)化”應被理解為一個相對的概念，而不要把它決對化。實際上，如上所述，設計人員如能正確地運用最優(yōu)化方法進行設計，其設計方案與傳統方法比較，一定會有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設計人員最感興趣的。第 2 章 傳動方案的確定2.1.齒輪傳動比較和選擇2.1.1.齒輪傳動兩種大的類型輪 系 可 由 各 種 類 型 的 齒 輪 副 組 成 。 由 錐 齒 輪 、 螺 旋 齒 輪 和 蝸 桿 渦 輪 組 成的 輪 系 ， 稱 為 空 間 輪 系 ； 而 由 圓 柱 齒 輪 組 成 的 輪 系 ， 稱 為 平 面 輪 系 。根 據 齒 輪 系 運 轉 時 各 齒 輪 的 幾 何 軸 線 相 對 位 置 是 否 變 動 ， 齒 輪 傳 動 分 為兩 大 類 型 。1.普 通 齒 輪 傳 動 （ 定 軸 輪 系 ）當 齒 輪 系 運 轉 時 ， 如 果 組 成 該 齒 輪 系 的 所 有 齒 輪 的 幾 何 位 置 都 是 固 定 不變 的 ， 則 稱 為 普 通 齒 輪 傳 動 （ 或 稱 定 軸 輪 系 ） 。 在 普 通 齒 輪 傳 動 中 ， 如 果 各齒 輪 副 的 軸 線 均 相 互 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 ） 。2.行 星 齒 輪 傳 動 （ 行 星 輪 系 ）當 齒 輪 系 運 轉 時 ， 如 果 組 成 該 齒 輪 系 的 齒 輪 中 至 少 有 一 個 齒 輪 的 幾 何 軸線 位 置 不 固 定 ， 而 繞 著 其 他 齒 輪 的 幾 何 軸 線 旋 轉 ， 即 在 該 齒 輪 系 中 ， 至 少 具有 一 個 作 行 星 運 動 的 齒 輪 ， 則 稱 該 齒 輪 傳 動 為 行 星 齒 輪 傳 動 ， 即 行 星 輪 系 。2.1.2.定軸輪系和行星輪系的比較行 星 齒 輪 傳 動 與 普 通 齒 輪 傳 動 相 比 較 ， 它 具 有 許 多 獨 特 的 優(yōu) 點 。 它 的 最顯 著 的 特 點 是 ： 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 10 -在 傳 遞 動 力 時 它 可 進 行 功 率 分 流 ； 同 時 ， 其 輸 入 軸 與 輸 出 軸 具 有 同 軸 性 ，即 輸 入 軸 與 輸 出 軸 均 設 置 在 同 一 主 軸 線 上 。 所 以 ， 行 星 齒 輪 傳 動 現 已 被 人 們用 來 代 替 普 通 齒 輪 傳 動 ， 而 作 為 各 種 機 械 傳 動 系 統 的 中 的 減 速 器 、 增 速 器 和變 速 裝 置 。 尤 其 是 對 于 那 些 要 求 體 積 小 、 質 量 小 、 結 構 緊 湊 和 傳 動 效 率 高 的航 空 發(fā) 動 機 、 起 重 運 輸 、 石 油 化 工 和 兵 器 等 的 齒 輪 傳 動 裝 置 以 及 需 要 變 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 用 。行 星 齒 輪 傳 動 的 主 要 特 點 如 下 ：(1) 體 積 小 ， 質 量 小 ， 結 構 緊 湊 ， 承 載 能 力 大 。 一 般 ， 行 星 齒 輪 傳 動 的外 廓 尺 寸 和 質 量 約 為 普 通 齒 輪 傳 動 的 1/2-1/5（ 即 在 承 受 相 同 的 載 荷 條 件 下 ）。例 ， 傳 動 比 i＝ 7.15， 功 率 為 4400kw 的 行 星 齒 輪 減 速 器 與 普 通 定 軸 齒輪 減 速 器 比 較 如 下 ：項 目 行 星 齒 輪 減 速 器 普 通 定 軸 齒 輪 減 速 器質 量 /kg 3471 6943高 度 /m 1.31 1.80長 度 /m 1.29 1.42寬 度 /m 1.35 2.36體 積 / 32.29 6.09齒 寬 /m 0.18 0.41損 失 功 率 /kw 81 95圓 周 速 度 /m/s 42.7 99.4（ 2） 傳 動 效 率 高 。 在 傳 動 類 型 恰 當 、 合 理 布 置 的 情 況 下 ， 其 效 率 值 可 達0.97－ 0.99。（ 3） 傳 動 比 大 ， 可 以 實 現 運 動 的 合 成 和 分 解 。 只 要 適 當 選 擇 行 星 齒 輪 傳動 的 類 型 及 配 齒 方 案 ， 便 可 以 用 少 數 幾 個 齒 輪 而 獲 得 很 大 的 傳 動 比 。 在 僅 作為 傳 遞 運 動 的 行 星 齒 輪 傳 動 中 ， 其 傳 動 比 可 以 達 到 幾 千 。 應 該 指 出 ， 行 星 齒輪 在 傳 動 比 很 大 的 情 況 下 ， 仍 然 可 保 持 結 構 緊 湊 、 質 量 小 、 體 積 小 等 許 多 優(yōu) 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 11 -點 。（ 4） 運 動 平 穩(wěn) 、 抗 沖 擊 和 振 動 的 能 力 較 強 。 由 于 采 用 了 數 個 行 星 輪 ， 均勻 的 分 布 在 中 心 輪 的 周 圍 ， 從 而 可 使 行 星 輪 與 轉 臂 的 慣 性 力 相 互 平 衡 。 同 時 ，也 使 參 與 嚙 合 的 齒 數 增 多 ， 故 行 星 齒 輪 的 運 動 平 穩(wěn) ， 抗 沖 擊 能 力 和 振 動 的 能力 較 強 ， 工 作 較 可 靠 。總 之 ， 行 星 齒 輪 傳 動 具 有 質 量 小 、 體 積 小 、 傳 動 比 大 及 效 率 高 （ 類 型 選用 得 當 ） 等 優(yōu) 點 。 行 星 傳 動 不 僅 適 用 于 高 轉 速 、 大 功 率 ， 而 且 在 低 速 大 轉 矩的 傳 動 裝 置 上 也 已 獲 得 了 應 用 。 它 幾 乎 可 適 用 于 一 切 功 率 和 轉 速 范 圍 ， 故 目前 行 星 傳 動 技 術 已 成 為 世 界 各 國 機 械 傳 動 發(fā) 展 的 重 點 之 一 。從 機 構 的 活 動 度 來 分 ， 有 一 個 自 由 度 的 行 星 機 構 、 兩 個 自 由 度 的 行 星 機構 和 多 自 由 度 的 行 星 機 構 。 從 結 構 形 式 來 分 ， 有 K—H—V 型 、 2K—H 型 和3K 型 行 星 機 構 三 種 基 本 類 型 。 其 它 的 漸 開 線 行 星 齒 輪 機 構 ， 都 可 以 分 解 為 這三 種 基 本 機 構 ， 即 可 以 由 這 三 種 基 本 行 星 機 構 復 臺 而 成 。通 過 上 述 的 比 較 ， 結 合 要 求 ： 傳 動 比 大 、 質 量 小 、 結 構 緊 湊 及 外 廓 尺 寸小 等 ， 我 們 選 擇 行 星 齒 輪 傳 動 作 為 減 速 器 的 傳 動 型 式 。2.2.選擇行星機構的類型2.2.1.行星機構的類型及特點2.2.1.1. Z—X—V 型漸開線行星機構如 圖 1 所 示 ， 是 Z—X—V 型 行 星 機 構 。 它 的 基 本 構 件 是 ： 中 心 輪 Z、轉 臂 X 和 輸 出 軸 v。 這 種 機 構 的 特 點 是 ： 將 行 星 輪 a 的 旋 轉 運 動 ， 通 過 一 個傳 動 比 為 1 的 中 間 機 構 傳 遞 給 輸 出 軸 v。 這 種 把 行 星 輪 a 的 軸 線 與 輸 出 軸v 的 軸 線 聯 結 起 來 ， 而 實 現 等 速 傳 動 的 機 構 稱 為 等 速 比 機 構 ， 或 稱 為 w 機構 。 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 12 -圖 1. Z－ X－ V 行 星 齒 輪 機 構Z—X—V 型 漸 開 線 少 齒 差 行 星 齒 輪 傳 動 的 傳 動 比 范 圍 為 10－ 100， 其 傳動 效 率 為 0.75－ 0.93。 結 構 緊 湊 、 體 積 小 、 加 工 方 便 ， 但 行 星 輪 軸 承 的 徑向 力 較 大 ， 使 用 于 中 小 功 率 ， 一 般 ， 個 別 的 達 到 20－ 45kw； 傳 動18Pkw?比 大 ， 使 用 于 短 期 工 作 。 采 用 擺 線 針 輪 行 星 傳 動 ， 則 適 用 于 功 率 ，10P?任 何 工 作 制 度 ， 其 傳 動 效 率 為 0.90－ 0.97。 目 前 應 用 較 廣 泛 ， 但 制 造 精 度要 求 較 高 ， 且 高 速 轉 速 。15/minxnr?2.2.1.2. 2Z—X 型漸開線行星齒輪機構這 種 行 星 齒 輪 機 構 有 兩 個 中 心 輪 a、 b(即 2Z)和 轉 臂 (X)， 由 此 三 個 基本 構 件 組 成 ， 故 用 符 號 2Z—X 表 示 。 根 據 轉 化 機 構 的 傳 動 比 的 不 同 ， 可12Hi分 為 兩 類 。 當 是 >0 時 ， 稱 為 正 號 機 構 ； 當 ＝34zminacz?min2z和中心距 。由此可知，'413ac??該齒輪副的變位目的是避免小齒輪 a 產生根切、湊合中心距和改善嚙合性能。其變位方式應采用角度變位的正變動，即' '26ac??''94b?'0ec?＝ 1.2125acx?＝ 1.8031b＝ 0ecx?＝ 0.2125ay?＝ 0.3031b＝ 0ey＝ 1.4016a?＝ 1.480b＝ 1.7374e? 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 23 -2）b－c 齒輪副0accx????當齒頂高系數 ＝1，壓力角 ，避*h2???免根切的最小變位系數 為minxmin7150.76azx??按文獻【1】公式（4－38）可求得中心輪a 的變位系數 為a??0.5caaacazxxyx???????????????261.1.50.21.8? ?? ?? ?0.5521> =0.1176?minx按【1】公式（4－39）可得行星 c 的變位系數 為c＝1.2125－0.5521acx???＝0.6604在 b－c 齒輪副中， ＝26> cz＝ 17， 和minzmin40234cz???。據此可知，該齒'40bcaa??輪副的變位目的是為了湊合中心距和改善嚙合性能。故其變位方式也應采用角度變位的正傳動，即 。0bccx????現已知其變位系數和 ＝1.8031 和b?＝ 0.6604，則可得內齒輪 b 得變位系數cx為 ＝1.8031+0.6604=2.4635。bcx???＝ 0.1176ax＝ 0.6604cx＝ 2.4635bx 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 24 -3）e－c 齒輪副4、齒輪幾何尺寸計算（高速級和低速級齒輪的幾何參數相等）（1）變位系數（2）分度圓直徑在 e－c 齒輪副中， ，mincz?和 。min4324eczz???'43ea?由此可知，該齒輪副得變位目的是為了改善嚙合性能和修復嚙合齒輪副。故其變位方式應采用高度變位，即 。0bcecx??即可得內齒輪 e 得變位系數0.64ecx?對于 3Z（II ）型行星齒輪傳動可按如下的計算公式進行幾何尺寸的計算。各齒輪副的幾何尺寸計算結果如下：（單位：mm）變位系數 x ： ，1?21x??a－c： ， ；0.50.64b－c： ， ；164x235xe－c： ，.?.?分度圓直徑 d： ，1mz?2dza－c： ， ；305b－c： ， ；12e－c： ，d?18＝ 0.6604ex，10.52x?64；，10.x?24635；，10.x?264，130d?；25，1；23d?，15 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 25 -（3）基圓直徑 bd（4）節(jié)圓直徑 'd（5）齒頂圓直徑 ada）外嚙合基圓直徑 ： ，bd1cos??2cosbd??a－c： ， ；128.90b248.60bb－c： ， ；14.6bd?21.39bd?e－c： ，8067節(jié)圓直徑 ： ，'d''112za??''221za??a－c： ， ＝ 54.5366；'13.46d'2db－c： ＝55.9000， ＝141.9000；'1'2e－c： ＝52， ＝138'd'齒頂圓直徑 ：ad外嚙合： ??*112amhxy????2a2138d?1.90b；2486d?1.b；2039148.6bd?；27，'13.46d?＝54.54；'2＝ 55.90，'1＝141.90'2d；＝ 52，'1＝138'2d35.35841ad?57.42922 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 26 -b）內嚙合（6）齒根圓直徑 fda）外嚙合b）內嚙合a－ c 齒輪副： 35.35841ad?57.42922內嚙合： ??*11aadmhx??2y??b－c 齒輪副： 58.6416－1ade＝58.6416－0.1328＝58.5088136.64162a?內嚙合： ??*11aadmhxe????22'*1()afC插 齒0.38e??e－ c 齒輪副： 58.6416－1ad?e?＝58.5088136.64162a齒根圓直徑 fd外嚙合： ??*11f amhCx???22fa－c 齒輪副： ＝27.20841fd＝49.64162f內嚙合： ??*11f admhCx???－用插齒加工：'202fa58.50881ad?136.6412658.511ad?136.642＝27.20841fd＝49.64162f＝49.641fd＝144.732f 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 27 -c） 的計算2fd b－c 齒輪副： ＝49.64161fd ＝144.72282f e－ c 齒輪副： ＝49.64161fd ＝145.41362f關于用插齒刀加工內齒輪，其齒根圓直徑 的計算。2fd已知模數 m＝2mm，插齒刀齒數＝ 25，齒頂高系數 ＝ 1.25，變?yōu)橄禂?z*0ah＝ 0（中等摩損程度） 。試求被插制內齒x輪的齒根圓直徑 。2fd齒根圓直徑 按下式計算，即f'202fa??式中 ——插齒刀的齒頂圓直徑；0ad——插齒刀與被加工內齒輪的中'2心距。 ??*0051.25()aadmzhxm????現對內嚙合齒輪副 b－c 和 e－c 分別計算如下：（1） b－c 內齒輪合齒輪副??20'0tanbxinvaivz?????.4635t20i??＝0.058643＝49.641fd＝145.412f 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 28 -查文獻【1】表 4－6 得 ＝'02?'349?002'02cos1bzy????????'65cs.9372o34????????加工中心距 ' 0022651.9374.861()bzamym??????????按文獻【1】公式（10－1）計算內齒輪 b 齒根圓直徑為：＝55＋'202fad??4.861?＝144.7228mm（2） e－c 內嚙合齒輪齒輪副同上， ??20'0tanxinvaivz?????.64t2095in??＝0.025830由文獻【1】表 4－6 查得查 ＝'02?'31?002'02cosezy????????'695cs1.6342o3???????加工中心距 ' 20022695.345.068()zamym??????????＝144.722fd＝145.412fd 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 29 -5、裝配條件的驗算（高速級和低速級裝配條件的驗算結果相同）（1）鄰接條件（2）同心條件（3）安裝條件按文獻【1】公式（10－1）計算內齒輪 b 齒根圓直徑為：＝55＋'202fad??45.2068?＝145.4136mm對于所設計的上述行星齒輪傳動應滿足如下的裝配條件。（1） 鄰接條件 按【1】公式（3－7）驗算其鄰接條件，即'2sinacpd??將已知的 、 和 值代入上式，ac'p則得57.4292 ?180243sin74.1()m???即滿足鄰接條件。（2） 同心條件 按文獻【1】公式（3－15）驗算 3Z（II ）型行星傳動得同心條件，即' ' 'coscosabezza???各齒輪副得嚙合角為 、' '26c?和 ；且知 、''294bca??'0ec?15az?、 和 。代入上式，即6zz得 ' '152692645.7coscs4os0???????即滿足同心條件。（3） 安裝條件 按文獻【1】公式（3－25）驗算其安裝條件，即得滿足鄰接條件滿足同心條件滿足安裝條 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 30 -6、傳動效率計算（高速級和低速級的傳動效率相等）15627()3945abpbepznz???????整 數（ 整 數 ）所以，滿足其安裝條件。由上述得幾何尺寸計算結果可知，內齒輪 b 得節(jié)圓直徑 ＝141.9mm 大于內齒'bd輪 e 得節(jié)圓直徑 ，即 ，'138em?''bed?故該 3Z（II ）行星傳動得傳動效率 可采a?用文獻【1】表 5－2 中的公式（1）進行計算，即0.981baebxaebeip?????已知 ＝124.2 和 p＝ ＝4.4baeiaz其嚙合損失系數12.3xmbcbfz?????????.xecef取齒輪的嚙合摩擦因數 ＝0.1，且將mf、 和 代入上式，可得czbez12.300.5366xmb???????????. .19xe即有 0.536.0.87xxbeme?????件＝0.791bae? 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 31 -7、結構設計（高速級和低速級的結構相同）所以，其傳動效率為 0.980.791124.bae??????可見，該行星齒輪傳動得傳動效率可以滿足短期間斷工作方式得使用要求。根據 3Z（II ）型行星傳動得工作特點、傳遞效率的大小和轉速的高低等情況，對其進行具體的結構設計。首先應確定中心輪（太陽輪）a 的結構，因為它的直徑 d較小，所以，輪 a 應該采用齒輪軸的結構型式；即將太陽輪 a 與輸入軸連成一個整體。且按該行星傳動的輸入功率 P 和轉速n 初步估算輸入軸的直徑 ，同時進行軸Ad的結構設計。為了便于軸上零件的裝拆，通常將軸制成階梯形?？傊?，在滿足使用條件要求的情況下，軸的形狀和尺寸應力求簡單，以便于加工制造。內齒輪 b 采用銷將內齒輪 b 與箱體的端蓋連接起來，從而可以將其固定。內齒輪 e 采用了將其與輸出軸連成一體的結構。行星輪 c 采用帶有內孔的結構，它的齒寬 b 應當加大；以保證該行星輪 c 與中心輪 a 的嚙合良好，同時還應保證其與內齒輪 b 和 e 相嚙合。在每個行星輪的內孔中，可安裝兩個滾動軸承來支撐著。而行星輪軸在安裝到轉臂 x 的側板上之后，還采用了矩形截面的彈性擋圈來進行軸向固定。由于該 3Z（II）型行星傳動的轉臂 x不承受外力矩，也不是行星傳動的輸入或輸出構件；而且還具有 ＝3 個行星輪。pn因此，其轉臂 x 采用了雙側板整體式的結構型式（參照文獻【1】圖 9－17） 。該轉臂 x 可以采用兩個向心球軸承支承在中心輪 a 的軸上。轉臂 x 上各行星輪軸孔與轉臂軸線的 0.28afm?? 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 32 -8．齒輪強度驗算A、低速級中心距極限偏差 可按文獻【1】公式af（9－1）計算?，F可知嚙合中心距，則得'43am?'3840.28()10af m???取 .2af??各行星輪軸孔的孔距相對偏差 可按1?【1】公式（9－2）計算，即 '1 43(34.5)(.5)010a???::＝0.0197 0.0295（mm）取 ＝0.0246mm1?轉臂 x 的偏心誤差 約為孔距相對偏xe差 的 ，即1210.231.xem????在對所設計的行星齒輪傳動進行了其嚙合參數和幾何尺寸的計算，驗算其裝配條件，且進行了結構設計之后，便可以繪制該行星齒輪傳動結構圖（裝配圖） 。由于 3Z（II ）型行星齒輪傳動具有短期間斷的工作特點，且具有結構緊湊、外廓尺寸較小和傳動比大的特點。針對其工作特點，只需要按其齒根彎曲應力的強度計算公式文獻【1】式（6—72）進行校核計算，即 FP??首先按公式【1】 （6－69）計算齒輪的齒根應力，即＝xe12.3m? 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 33 -（1）a－c 齒輪副1）名義切向力 tF2）有關系數a．使用系數 AKb．動載荷系數 VKFoAVFpK????其中，齒根應力的基本值 可按文獻Fo?【1】式（6－70）計算，即 tFoaSYbm????許用齒根應力 可按文獻 【1】式Fp（6－71）計算，即limRenFSTNprldlTXYY???現將該 3Z（II）行星傳動按照三個齒輪副 a－c、b－c 和 e－c 分別驗算如下。1 a－c 齒輪副（1） 名義切向力 tF中心輪 a 的切向力 可按公式ttca?（6－32）計算；已知 ，20.9TNm:和 mm。則得3pn?'1.463ad'20.43()tpaF??（2） 有關系數a． 使用系數 AK使用系數 按中等沖擊查文獻【1】表 6－7 得 ＝1.5。Ab．動載荷系數 VK現按文獻【1】公式（6－57）計算輪a 相對轉臂 x 得速度，即＝ 443（NtF）＝1.5AK 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 34 -c． 齒向載荷分布系數 FK???'190axxdnv??其中 .185(/)4ax msp??所以 ??31.460.85.16(/)9xv s??已知中心輪 a 和行星輪 c 的精度為 6級，即精度系數 C＝6；再按文獻【1】公式（6－58）計算動載荷系數 ，即VK20BVxAKv?????????式中 .670.67.5()5()25BC????011.9A???則得0.259320.86V?????????中心輪 a 和行星輪 c 的動載荷系數＝1.03Vc． 齒向載荷分布系數 FK?齒向載荷分布系數 可按文獻【1】公式（6－60）計算，則 ()FbF??????由文獻【1】圖 6－7（b）得0.85F?'43.2da????＝1.033V＝1.255FK?＝1.1FK? 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 35 -d．齒間載荷分配系數 FK?d．行星輪間載荷分配系數 FpKe． 齒形系數 FaYg．應力修正系數 SaYh．重合度系數Y?由文獻【1】圖 6－8 得 ＝1.3，代入b?上式，則得＝1＋（1.3－1） 0.85＝1.255FK??d．齒間載荷分配系數 。FK?齒間載荷分配系數 由文獻【1】表6－9 可查得 ＝1.1F?e．行星輪間載荷分配系數 。FpK行星輪間載荷分配系數 按文獻【1】公式（7－12）計算1.5()FpHpK???已取 ＝1.2，則得H.(2).3Fpf．齒形系數 。FaY齒形系數 由文獻【1】圖 6－22 查得12.3FaY?2.70FaY?g．應力修正系數 。SaY應力修正系數 由文獻【1】圖 6－24查得1.8SaY?2.87SaY?＝1.3Fp12.3FaY?701.8SaY?27＝ 0.78Y? 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 36 -i． 螺旋角系數Y?3）計算齒根彎曲應力 F?4）計算許用齒根應力 Fp?h．重合度系數 。Y?重合度系數 可按【1】公式（6－75）計算，即 0.750.75.2.2.84acY????i 螺旋角系數 。Y?螺旋角系數 由文獻【1】圖 6－25 得＝1?因行星輪 c 不僅與中心輪 a 嚙合，且同時與內齒輪 b 與 e 相嚙合，故取齒寬60mm。（3） 計算齒根彎曲應力 。F?按文獻【1】公式（6－69）計算齒根彎曲應力 即F?11taSAVFpYKbm?????432.80.7.531.2.60???＝30.8（ ）2/N＝2F?43.7180..513.21.60????＝30.8（ ）2/Nm取彎曲應力 ＝31F?2（4） 計算許用齒根應力 Fp?按文獻【1】公式（6－71）計算許用齒根應力 ，則Fp?＝1Y?d＝60mm＝30.81F?＝30.82＝31F 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 37 -limnFpSTNrelRlTXYY???已知齒根彎曲疲勞極限 ＝340limF?。2/N由文獻【1】表 6－11 查得最小安全系數＝ 1.6。minFS式中各系數 、 、 、 和STYNrelT?RrelY取值如下。XY應力系數 ，按所給定的 區(qū)域圖STlimF?取 時，取 ＝2。limF?Y壽命系數 按文獻【1】表 6－16 中NT的（4）式計算，即0.263NTLY????????式中應力循環(huán)次數 按文獻【1】表6－13 中的相應公式計算，且可按每年工作 300 天，每天工作 16h，即??60LaxpNnt??51.8537.01??則得 .2657.0NTY???????齒根圓角敏感系數 按文獻【1】relT?圖 6－33 查得 ＝1。relT?相對齒根表面狀況系數 按文獻relTY?【1】表 6－18 中對應公式計算，即 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 38 -（2）b－c 齒輪副0.11.674.529()RrelTzYR???取齒根表面微觀不平度 ＝12.5 ，zm?代入上式得0.11.6740.529()98RrelTY????尺寸系數 按文獻 【1】表 6－1 中對X應的公式計算，即 1.05.052XnYm?????＝1.03代入文獻公式【1】 （6－71）可得許用齒根應力為 34021.0.9813.Fp????(/)Nm因齒根應力 小于許用齒23/F根應力 ，即 。Fp?4()?F??p所以，a－c 齒輪副滿足齒根彎曲強度條件。（2）b－c 齒輪副在內齒輪副 b－c 中只需要校核內齒輪b 的齒根彎曲強度，即仍按文獻【1】公式（6－69）計算其齒根彎曲應力 及按文2F?獻【1】公式（6－71）計算許用齒根應力。已知 ＝ ＝66，pF?2zb。lim0/N?仿上，通過查表或采用相應的公式計算，可得到取值與外嚙合不同的系數1.04， 1， 1.1， 1.3VKF?2aFK?pF， 1.98， 2.50， 0.75，2aFY?2SaY?＝ 433 Fp?2/N滿足齒根彎曲強度條件。＝31F? 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 39 -（3）e－c 齒輪副1.11， 1 和 1。代入上式則NTY?relT?XY?得 222tFaSAVFpKbm?????431.9850.71.041.360????＝30.6 2/N取 31Fm??linpSTNrelRlTXFYY? 22601.0.98135.(/). Nm????可見， ，故 b－c 齒輪副滿足齒2Fp??根彎曲強度條件。（3）e－c 齒輪副仿上，e－c 只需要校核內齒輪 e 的齒根彎曲強度，即仍按文獻【1】公式（6－69）計算 和按文獻 【1】公式2F?（6－71）計算 。仿上，與內齒輪 b 不p同的系數為 ＝1 和 ＝0.68。代入上式，FKY?則得 222tFaSAVFpKbm??????431.9850.61.041.60???＝21.3（ ）2/N因 2130.8/Fm??取 ＝ 353.5Fp?滿足齒根彎曲強度條件。＝21.32F?230.8/FNm?＝ 353.5 Fp?滿足齒根彎曲強度條件。 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 40 -B、高速級a－c 齒輪副1）不同的條件a 名義切向力b 動載荷系數VKc 計算齒根彎曲＝limnFpSTNrelRlTXYY???22601.0.98135.(/). Nm???可見， ，故 e－c 齒輪副滿足彎曲Fp??強度條件。不同的條件a 名義切向力為 '200.25()3146atpTFNnd???b 動載荷系數 VK現按文獻【1】公式（6－57）計算輪a 相對轉臂 x 得速度，即 ??'190axdnv??其中 2.(/)4.ax msp??所以 ??31.460.16(/)9xv s??已知中心輪 a 和行星輪 c 的精度為 6級，即精度系數 C＝6；再按【1】公式（6－58）計算動載荷系數 ，即VK20BVxAKv?????????式中 .670.67.5()5()25BC????011.9A???＝ 5NF＝1.02VK 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 41 -應力 F?d 計算許用齒根應力 Fp?則得0.25912.6VK???????????中心輪 a 和行星輪 c 的動載荷系數＝1.02Vc 計算齒根彎曲應力 。F?按文獻【1】公式（6－69）計算齒根彎曲應力 即F?11taSAVFpYKbm?????52.380.7.521..360???＝0.25（ ）2/N＝2F?5.7180..512.1.360????＝0.25（ ）2/Nm取彎曲應力 ＝1F?2d 計算許用齒根應力 Fp按文獻【1】公式（6－71）計算許用齒根應力 ，則Fp?limnpSTNrelRlTXFYY??已知齒根彎曲疲勞極限 ＝340limF?。2/N由文獻【1】表 6－11 查得最小安全系數＝ 1.6。minFS＝1。F? 請充值后下載含圖紙源文件壓縮包，需要其他課題加 Q--1459919609- 42 -式中各系數 、 、 、 和STYNrelT?RrelY取值如下。XY應力系數 ，按所給定的 區(qū)域圖STlimF?取 時，取 ＝2。limF?Y壽命系數 按文獻【1】表 6－16 中NT的（4）式計算，即0.263NTLY????????式中應力循環(huán)次數 按文獻【1】表6－13 中的相應公式計算，且可按每年工作 300 天，每天工作 16h，即??60LaxpNnt??712.38.610??則得 0.2673948.NTY???????齒根圓角敏感系數 按文獻【1】relT?圖 6－33 查得 ＝1。relT?相對齒根表面狀況系數 按文獻relTY?【1】表