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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要……………………………………………………...…………………..…………I Abstract………………………………………………………………………..……....II 第1章 緒論………………………………………………………………..……… ..1 1.1 汽車(chē)自救裝置的概況……………………………………………………...….1 1.2 汽車(chē)自救裝置的發(fā)展………………………………….……………. ….……2 1.3 汽車(chē)自救裝置的技術(shù)現(xiàn)狀……………………………………………..…......3 1.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容……………….……………………………………..…….....4 第2章 汽車(chē)自救裝置的方案選擇………………………………...……………5 2.1動(dòng)力源的方案…………………………………………………………..….…..5 2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案………………………….……………………. .………...…..5 2.3 本章小結(jié)……………………………………………………………………....7 第3章 電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………………...8 3.1 牽引力的確定………………………………………………………..…..…....8 3.2鋼絲繩的選擇與計(jì)算…………………………………………………..…..….8 3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………………..…..9 3.4 本章小結(jié)…………………………………………………….………………...10 第4章 減速器的設(shè)計(jì)……………………………………………………………...11 4.1傳動(dòng)形式的選擇……………………………………………………………….11 4.2 行星輪傳動(dòng)條件………………………………………………………….…...11 4.3 計(jì)算及材料選擇……………………………………………………….…..….13 4.3.1 傳動(dòng)比選擇分配計(jì)算………………………………….………………13 4.3.2 選擇齒數(shù)齒型 ……………………………………………….……..20 4.3.3 齒輪計(jì)算………………………………………….……………..……..20 4.3.4 材料選擇…………………………………………………………....….24 4.4 校核齒輪…………………………………………………………….………...24 4.4.1 彎曲強(qiáng)度校核………………………………………………………...28 4.4.2 齒面疲勞強(qiáng)度校核…………………………………………………...29 4.5 聯(lián)軸器的選擇………………………………………………………………..30 4.6 行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………..…31 4.7 行星軸強(qiáng)度計(jì)算校核………………………………………………………..32 4.8 軸承的選擇…………………………………………………………………..32 4.9 潤(rùn)滑方式……………………………………………………………………..34 4.1.0本章小結(jié)……………………………………………………………………34 第5章 離合器的選擇及卷筒的設(shè)計(jì)……………………………………...…..35 5.1離合器的種類(lèi)………………………………………………………….……..35 5.2離合器的選擇………………………………………………………….….…..36 5.3 卷筒的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………...38 5.4本章小結(jié)……………………………………………………………………….40 第6章 聯(lián)接元件的校核…………………………………………………...……..41 6.1 底架上螺栓的強(qiáng)度校核…………………………………………..………….41 6.2 鍵的強(qiáng)度校核………………………………………………..……………….42 6.3 卷筒螺栓的校核…………………………………………..………………….43 6.4 本章小結(jié)……………………………………………..……………………….44 結(jié)論………………………………………………………… …………… ……………45 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………46 致謝…………………………………………………………………………………….47 附錄A……………………………………………………………………………….....48 附錄B………………………………………………………………………………......50 第1章 緒 論 1.1 汽車(chē)自救裝置的概況 汽車(chē)自救裝置包括汽車(chē)電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)，主要用于越野汽車(chē)、農(nóng)用汽車(chē)、ATV運(yùn)動(dòng)車(chē)、游艇、以及其它特別車(chē)輛。是車(chē)輛、船只的自我保護(hù)及牽引裝置，可在雪地、沼澤、沙漠、海灘、泥濘山路等惡劣環(huán)境中進(jìn)行車(chē)輛自救，并可能在其它條件下，進(jìn)行清障、拖拉物品、安裝設(shè)施等作業(yè)，是軍警、石油、水文、環(huán)保、林業(yè)、交通、公安、邊防、消防及其它野外運(yùn)動(dòng)不可缺少的安全裝置。 目前常見(jiàn)的汽車(chē)自救裝置按絞盤(pán)原動(dòng)力的不同，主要有四種： 電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)，是最常見(jiàn)的絞盤(pán)機(jī)。依靠車(chē)輛自身的電力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)，優(yōu)點(diǎn)：可以在車(chē)輛死火的情況下基本正常使用(這是它最大優(yōu)點(diǎn)是其他絞盤(pán)機(jī)無(wú)法比擬的），尤其對(duì)于水多的地區(qū)有很大優(yōu)勢(shì)，安裝簡(jiǎn)單可以實(shí)現(xiàn)多位置安裝及迅速移位。缺點(diǎn)：不能維持長(zhǎng)時(shí)間的使用（車(chē)輛自身電力系統(tǒng)局限性、自身易發(fā)熱等原因），大部分電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)能提供的驅(qū)動(dòng)力較小，只能向一個(gè)方向施加力量（安裝于車(chē)前只能向前拉，安裝于后部只能向后拉）。 PTO絞盤(pán)機(jī)，使用分動(dòng)箱輸出動(dòng)力為動(dòng)力源（POWER TAKE OFF），優(yōu)點(diǎn)：能持續(xù)提供較大的拉力，單次使用時(shí)間長(zhǎng)（不存在發(fā)熱問(wèn)題），可以提供多方向拉力（前、后、甚至左右），是軍用車(chē)輛或嚴(yán)肅的高性能越野最佳選擇。缺點(diǎn)：必須使用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，即在發(fā)動(dòng)機(jī)因進(jìn)水等原因無(wú)法工作時(shí)無(wú)法使用；分動(dòng)箱失去絞盤(pán)機(jī)方向驅(qū)動(dòng)力時(shí)也無(wú)法使用。 油壓絞盤(pán)機(jī)，使用車(chē)輛的動(dòng)力/助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為其動(dòng)力源，使用助力轉(zhuǎn)向泵提供源動(dòng)力。優(yōu)點(diǎn)：安裝方便，由于其外部固定部分基本實(shí)現(xiàn)了通用化，甚至在野外即可實(shí)現(xiàn)互換，驅(qū)動(dòng)力界于電動(dòng)和PTO絞盤(pán)之間，發(fā)生高溫機(jī)會(huì)極其少見(jiàn)。缺點(diǎn)：和PTO絞盤(pán)機(jī)一樣，必須使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力，即必須保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，且一旦動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障則無(wú)法使用（在部分越野情況下，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)容易受到外界破壞）。 車(chē)輪絞盤(pán)機(jī)，這是一種比較新的絞盤(pán)機(jī)系統(tǒng)，即由車(chē)輪軸提供驅(qū)動(dòng)力。原理是使用大部分越野車(chē)輪的6顆固定螺絲中的4顆以固定絞盤(pán)。優(yōu)點(diǎn)：安裝/拆卸極其簡(jiǎn)便（和換輪胎是一個(gè)步驟），重量極輕（比任何一種其他絞盤(pán)機(jī)都輕，不會(huì)被前懸?guī)?lái)致命的額外重量），價(jià)格便宜，可提供前后雙方向拉力。缺點(diǎn)：目前我所知的缺點(diǎn)可以肯定的是由于其力量點(diǎn)是輪軸，所以位置太低，造成部分條件下無(wú)法使用，而且也必須使用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。 1.2汽車(chē)自救裝置的發(fā)展 在西方，陸軍每10輛四驅(qū)卡車(chē)就最少有一輛帶有汽車(chē)自救裝置，這還不包括工程部的回收車(chē)（回收車(chē)是一輛底盤(pán)由6×6、8×8重型卡車(chē)或者50噸以上的坦克改成的，它是帶有2—4個(gè)汽車(chē)電動(dòng)絞盤(pán)的大型工程車(chē)，專(zhuān)門(mén)營(yíng)救在野外陷入深坑的卡車(chē)或坦克）。汽車(chē)自救裝置的重要性由此可見(jiàn)一斑。汽車(chē)自救裝置的歷史可追溯到第一次世界大戰(zhàn)期時(shí)期，由于當(dāng)時(shí)的道路條件極差，除了城市沒(méi)有正規(guī)的道路，戰(zhàn)場(chǎng)上充滿(mǎn)了泥濘和壕溝，汽車(chē)由于有差速的關(guān)系，很容易被陷在泥坑中或卡在壕溝上，影響了部隊(duì)的行進(jìn)速度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，技術(shù)人員想了許多方法，最后從碼頭使用的拖拽船舶絞盤(pán)機(jī)上得到了啟發(fā)，將其改在汽車(chē)上，并且以鏈條驅(qū)動(dòng)它，這個(gè)設(shè)計(jì)取得了成功。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，科技取得了飛速發(fā)展，大量軍用技術(shù)轉(zhuǎn)移到民用產(chǎn)品中。隨著越野車(chē)成為普通家家庭的代步工具和競(jìng)技越野車(chē)運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，汽車(chē)絞盤(pán)機(jī)作為越野車(chē)的重要組成部分成為了一種民用產(chǎn)品，并得到了很好的發(fā)展。19世紀(jì)60年代，電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)開(kāi)始發(fā)展，它的好處是重量輕，造價(jià)便宜，可自行拆卸改裝在不同型號(hào)的汽車(chē)車(chē)上，而且就算汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)不能工作，絞盤(pán)機(jī)同樣可以運(yùn)作。電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了絞盤(pán)機(jī)的普及。 絞盤(pán)機(jī)的種類(lèi)很多，有電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)、利用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械動(dòng)力帶動(dòng)的絞盤(pán)機(jī)以及用液壓泵操作的絞盤(pán)機(jī)等，越野者使用最多的要數(shù)電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)了。電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)是從汽車(chē)本身獲得動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)絞索的。這種絞盤(pán)機(jī)很方便，因?yàn)榭梢哉驹谌魏蔚胤酵ㄟ^(guò)遙控器上的旋鈕進(jìn)行操縱。它最大的優(yōu)點(diǎn)就是只要電池還有電就可以使用。 但是，絞盤(pán)機(jī)內(nèi)馬達(dá)的功率一般只有幾馬力，這么小功率的馬達(dá)何以能拖動(dòng)一輛沉重的汽車(chē)亦或是其它重物呢?秘密就在減速器的使用上。即便馬達(dá)只能發(fā)出較小之力，但減速器卻能將其轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)大之力。 市場(chǎng)上大部分絞盤(pán)機(jī)都是使用行星齒輪做減速器。行星齒輪的優(yōu)點(diǎn)是體積較小而產(chǎn)生的減速比相對(duì)較大，而且齒輪的接觸點(diǎn)較多，使用壽命較長(zhǎng)。絞盤(pán)機(jī)通常都安裝在較狹小的空間內(nèi)，因此越小越輕就越好。行星齒輪既能達(dá)到這一要求，同時(shí)又能產(chǎn)生較大的減速比，因此再理想不過(guò)了。絞盤(pán)機(jī)通常都安裝在較狹小的空間內(nèi)，因此越小越輕就越好。行星齒輪既能達(dá)到這一要求，同時(shí)又能產(chǎn)生較大的減速比。絞盤(pán)機(jī)的拖拉力量與絞盤(pán)拉出的長(zhǎng)度有直接關(guān)系，在絞盤(pán)機(jī)剛拉時(shí)力量最大，其后絞盤(pán)每轉(zhuǎn)一圈，拉力便減小一些。絞索拉的越長(zhǎng)拉力越弱。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，絞盤(pán)機(jī)內(nèi)部的工作機(jī)制是：從汽車(chē)來(lái)的電力首先帶動(dòng)馬達(dá)，而后馬達(dá)帶動(dòng)鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鼓輪又帶動(dòng)主動(dòng)軸，主動(dòng)軸再帶動(dòng)行星齒輪，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)大的扭力。隨后，扭力被傳回到鼓輪，鼓輪便帶動(dòng)絞盤(pán)機(jī)。馬達(dá)和減速器之間有一個(gè)離合器，能通過(guò)一個(gè)把手來(lái)開(kāi)關(guān)。制動(dòng)單元在鼓輪內(nèi)，當(dāng)絞索繃緊時(shí)，鼓輪就自動(dòng)鎖住。在實(shí)際運(yùn)用中，有些輔助物品是安全順利使用絞盤(pán)機(jī)時(shí)必不可少的，如手套能安全保護(hù)手部。此外，如果要把絞盤(pán)機(jī)固定在一棵樹(shù)上，還需要一條帶子、一個(gè)U行吊耳以及一個(gè)緊線滑輪。帶子是用來(lái)固定支點(diǎn)的。其理想長(zhǎng)度為1.5—2.0m;U形吊耳能夠?qū)^子與帶子及絞盤(pán)連接起來(lái)，所以最好多準(zhǔn)備幾種尺寸的吊耳；用雙線或三線，改變拖拉方向時(shí)，則需要一個(gè)緊線滑輪。操縱絞盤(pán)機(jī)簡(jiǎn)而言之可分3個(gè)步驟：安裝、固定支點(diǎn)和拖拉。 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的顯著提高，中國(guó)的汽車(chē)需求在不斷擴(kuò)大。有相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)：2005年中國(guó)的汽車(chē)需求量為640萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)到今年將接近1500萬(wàn)臺(tái)，相當(dāng)于目前全球汽車(chē)需求總量的四分之一。絞盤(pán)機(jī)的使用量也會(huì)隨之上升。此外，以前普通國(guó)民對(duì)絞盤(pán)的認(rèn)識(shí)十分的稀少，在他們的生活中，根本不會(huì)在意有沒(méi)有這樣一個(gè)小家伙。然而近年來(lái)，國(guó)民自駕出游的人數(shù)也與日俱增，絞盤(pán)機(jī)成了這些人不可缺少的工具。因此對(duì)于這一課題的研究具有良好的研究前景和積極的意義。 1.3 汽車(chē)自救裝置的技術(shù)現(xiàn)狀 通過(guò)對(duì)汽車(chē)自救裝置發(fā)展歷史的研究，可以清楚的知道其對(duì)汽車(chē)在野外工作有著重要的意義。隨著汽車(chē)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)自救產(chǎn)品很多，例如汽車(chē)急救電源、汽車(chē)自用滅火機(jī)、汽車(chē)絞盤(pán)機(jī)等，其中汽車(chē)絞盤(pán)機(jī)是車(chē)輛在野外陷入困境時(shí)，所采用的最有效的一種自救工具。在現(xiàn)代工業(yè)中，電動(dòng)絞盤(pán)的使用十分廣泛，它在交通運(yùn)輸 、基建工地、林區(qū)等多種部門(mén)中發(fā)揮著巨大的作用。經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，汽車(chē)絞盤(pán)機(jī)技術(shù)有了巨大的進(jìn)步。從最初的由船用絞盤(pán)機(jī)改裝而成，發(fā)展到現(xiàn)在的汽車(chē)專(zhuān)用電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)。電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)，各型四驅(qū)車(chē)幾乎都可以配上。工作在世界上路況最差地區(qū)的各型越野車(chē)，幾乎都裝有電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)。而各項(xiàng)越野挑戰(zhàn)賽和拉力賽，更是聲明沒(méi)有絞盤(pán)機(jī)就不能參加比賽?？梢?jiàn)，電動(dòng)絞盤(pán)對(duì)越野車(chē)的重要性?？紤]到我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)地貌復(fù)雜，山地、丘陵、沼澤、沙漠幾乎占了國(guó)土面積的一半，在野外生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，車(chē)輛會(huì)經(jīng)常陷入困境，絞盤(pán)機(jī)的使用十分重要。因此，本課題所設(shè)計(jì)的絞盤(pán)機(jī)是針對(duì)上述地理?xiàng)l件下，中型越野車(chē)所使用的一種自救工具。同時(shí)，由于絞盤(pán)機(jī)構(gòu)在起重機(jī)中也發(fā)揮著不可忽視的作用。 以越野車(chē)上最常用的電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)為例,它主要有電動(dòng)機(jī)、鋼纜、絞盤(pán)鼓輪、導(dǎo)纜器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)、離合器、控制匣和控制器組成。電動(dòng)機(jī)由車(chē)輛的蓄電池帶動(dòng)，它將動(dòng)力傳遞給機(jī)械傳動(dòng)裝置，再帶動(dòng)絞盤(pán)鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞纜線;鋼纜最初的設(shè)計(jì)承載能力決定了它的直徑大小和長(zhǎng)度，鋼纜纏繞在絞盤(pán)鼓輪上并穿過(guò)導(dǎo)纜器，其末端打成環(huán)狀以連接錨鉤；絞盤(pán)機(jī)鼓輪是一個(gè)纏繞鋼纜的圓柱形裝置，它由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，絞盤(pán)機(jī)圓筒可在遙控器的控制下改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向；當(dāng)使用絞盤(pán)有一定角度時(shí)，導(dǎo)纜器將引導(dǎo)鋼纜繞上絞盤(pán)機(jī)鼓輪，它將減少鋼纜回收時(shí)可能對(duì)絞盤(pán)機(jī)支架或保險(xiǎn)杠產(chǎn)生的危險(xiǎn)，往往固定安裝在絞盤(pán)架或保險(xiǎn)杠外；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由行星齒輪構(gòu)成，它將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為強(qiáng)大的牽引力，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使得絞盤(pán)機(jī)變得輕便，緊湊；制動(dòng)系統(tǒng)的作用是當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止工作且鋼纜有負(fù)重時(shí)自動(dòng)鎖緊鼓輪，防止鋼纜松脫滑落，并將汽車(chē)拽在原地；離合器可以用手操作，改變鼓輪與傳動(dòng)系統(tǒng)的脫離或鎖止?fàn)顟B(tài)，從而改變鼓輪空轉(zhuǎn)或與傳動(dòng)系統(tǒng)鎖死的狀態(tài)；控制匣將汽車(chē)蓄電池的電力通過(guò)電磁線圈轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使操作者能夠改變絞盤(pán)鼓輪的旋轉(zhuǎn)方向，有的絞盤(pán)機(jī)把控制匣固化于絞盤(pán)機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)，有的則可獨(dú)立一體，按需要安裝在適當(dāng)位置，電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此控制匣使用了高負(fù)荷控制系統(tǒng)以應(yīng)付強(qiáng)大的電流；控制器插在絞盤(pán)機(jī)控制匣上，自由控制絞盤(pán)機(jī)鼓輪的旋轉(zhuǎn)方向。它可以使操作者在操作絞盤(pán)機(jī)時(shí)遠(yuǎn)離鋼纜，避免危險(xiǎn)。 1.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 汽車(chē)自救裝置的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程，其中包括對(duì)電動(dòng)機(jī)的選擇，聯(lián)軸器的選擇，行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)和離合器的選擇，鋼絲繩的設(shè)計(jì)和計(jì)算校核。其設(shè)計(jì)成功與否直接影響汽車(chē)在危難時(shí)刻是否成功脫險(xiǎn)。設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容：本設(shè)計(jì)將參考現(xiàn)有電動(dòng)絞盤(pán)機(jī)的基本形狀，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求查找相關(guān)資料進(jìn)行的設(shè)計(jì)，在選擇汽車(chē)自救裝置中的電動(dòng)機(jī)后，根據(jù)汽車(chē)自重選擇減速器，使之符合使用要求。最后進(jìn)行汽車(chē)自救裝置性能分析計(jì)算。在對(duì)各種結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了分析計(jì)算后，運(yùn)用CAD繪制汽車(chē)自救裝置的整體圖及主要部件的零件圖。 第2章 汽車(chē)自救裝置的方案選擇 2.1動(dòng)力源的方案 本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)自救裝置的動(dòng)力源為直流電動(dòng)機(jī)，來(lái)使汽車(chē)自救裝置工作。汽車(chē)自救裝置主要由：直流電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、卷筒、離合器等組成。 在以前，汽車(chē)自救裝置的動(dòng)力源來(lái)源于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，但是隨著科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，由二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)所提供動(dòng)力的汽車(chē)自救裝置的缺點(diǎn)逐漸暴露出來(lái)。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料是汽油，在特殊條件下工作時(shí)（如高原、高溫等環(huán)境），二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性差，燃料燃燒不充分，使輸出功率降低，而且不完全燃燒產(chǎn)生的廢氣，嚴(yán)重污染環(huán)境。但是，這些缺點(diǎn)在使用電動(dòng)機(jī)時(shí)，就不存在了。電動(dòng)機(jī)具有重量輕、體積小、攜帶方便等特點(diǎn)。而且，在包括高原、山區(qū)、沙漠等各種環(huán)境下都能保持穩(wěn)定良好的工作性能。因此，由蓄電池供電的汽車(chē)自救絞盤(pán)機(jī)，已經(jīng)成為汽車(chē)自救裝置發(fā)展的主要趨勢(shì)。在本設(shè)計(jì)中所選的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為ZXQ-13.5/30. 2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案 由于直流電動(dòng)機(jī)的輸出功率較小，無(wú)法拖動(dòng)沉重的汽車(chē)，要解決這個(gè)問(wèn)題，必須使用減速器。要使電動(dòng)機(jī)輸出的扭力傳遞到減速器主動(dòng)軸，就必需有一個(gè)裝置將電動(dòng)機(jī)輸出軸與減速器主動(dòng)軸相聯(lián)，這個(gè)裝置我們采用了聯(lián)軸器。聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器、非機(jī)械式聯(lián)軸器等。由于我們?cè)O(shè)計(jì)需要的聯(lián)軸器，只需將兩根軸軸向連結(jié)，并且對(duì)工作溫度的要求較低兩軸之間無(wú)偏角，因此選擇剛性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器的類(lèi)型有:凸緣聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器、立式聯(lián)軸器等，及各種聯(lián)軸套。對(duì)設(shè)計(jì)所選用的聯(lián)軸器是凸緣聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)在于造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝和維護(hù)方便。減速器是汽車(chē)自救絞盤(pán)機(jī)中的重要組成部分，其功能是降速增扭，將直流電動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的較小的扭力，轉(zhuǎn)化成能夠拖動(dòng)汽車(chē)的強(qiáng)大扭力。減速器工作時(shí)，將電動(dòng)機(jī)輸出軸的高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)化成減速器輸出軸的較低轉(zhuǎn)速，并帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)與車(chē)相連的鋼絲繩，使其收回纏繞在滾筒上，從而使車(chē)輛脫離困境。汽車(chē)自救絞盤(pán)機(jī)的減速器是我們自己設(shè)計(jì)的，它是汽車(chē)自救裝置的重要組成部分。設(shè)計(jì)中首先要選擇減速器的類(lèi)型，減速器按結(jié)構(gòu)分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿減速器、行星齒輪減速器等。由于汽車(chē)自救絞盤(pán)機(jī)所需的減速器，要具有傳動(dòng)比大、體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，否則無(wú)法滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要求，因此選擇了行星齒輪減速器。行星齒輪減速器有三種類(lèi)型：漸開(kāi)線圓柱齒輪行星齒輪減速器，擺線針輪減速器，諧波傳動(dòng)減速器。其中，漸開(kāi)線圓柱齒輪行星齒輪減速器，應(yīng)用范圍廣，維護(hù)方便，因此，在本設(shè)計(jì)中采用了漸開(kāi)線圓柱齒輪行星齒輪減速器。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，在設(shè)計(jì)減速器時(shí)，首先要考慮使其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動(dòng)比大。以NGWN型減速器為參照。通過(guò)計(jì)算，得出減速器的傳動(dòng)比為191.齒輪的材料均選用合金滲碳鋼淬火，因?yàn)槠渲谱鼾X輪的接觸疲勞極限較大。通過(guò)校核，本材料滿(mǎn)足技術(shù)要求。 在機(jī)械工程中，離合器的用途十分廣泛，一般分為操縱離合器和自控離合器兩種。操縱離合器包括機(jī)械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器；而自控離合器包括超越離合器、離心離合器和安全離合器。其中，機(jī)械離合器的應(yīng)用比較廣泛。它的類(lèi)型有多種：片式離合器（干式單片、濕式單片、干式多片、濕式多片）、牙嵌離合器、齒式離合器、圓錐離合器、摩擦塊離合器、銷(xiāo)式離合器、鼓式離合器、鍵式離合器、扭簧離合器、漲圓離合器等，本設(shè)計(jì)所選用的離合器為牙嵌式離合器。 牙嵌式離合器是由兩個(gè)端面上有牙的半離合器組成。半離合器上的牙形分為：三角形、矩形、梯形、鋸齒形、尖頂梯形等。三角形離合器用于傳遞較小轉(zhuǎn)矩，結(jié)合后不能自鎖；矩形牙結(jié)合后無(wú)軸向分力，但是不便于結(jié)合和分離，磨損后也無(wú)法補(bǔ)償；尖頂梯形牙結(jié)合比梯形牙結(jié)合容易，可以在較大轉(zhuǎn)速差下結(jié)合；鋸齒形牙只用于傳遞單向轉(zhuǎn)矩，與它們相比梯形牙能克服矩形牙的缺點(diǎn)，對(duì)稱(chēng)的牙形能傳遞雙向轉(zhuǎn)矩，強(qiáng)度較高，具有自鎖功能，牙數(shù)較少，結(jié)合和脫開(kāi)要比矩形牙容易，而且嚙合后的牙間間隙較小，用于傳遞較大轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。我所設(shè)計(jì)的汽車(chē)自救絞盤(pán)機(jī)需要使用的離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且有較高的強(qiáng)度要求，梯形牙離合器可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，為此，選用梯形牙離合器。牙嵌式離合器是標(biāo)準(zhǔn)件，并且將離合器置于卷筒內(nèi)部，而與之相符的牙嵌式離合器的在機(jī)械手冊(cè)中的參數(shù)不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要，為此，我們專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一款與卷筒相配套的牙嵌式離合器。根據(jù)軸頸，初定梯形齒離合器的尺寸；根據(jù)軸頸、傳遞的轉(zhuǎn)矩計(jì)算牙的外徑，平均直徑、牙寬、牙高、牙數(shù)等數(shù)據(jù)。最后，對(duì)所設(shè)計(jì)的離合器進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于所設(shè)計(jì)的離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，所以對(duì)離合器的強(qiáng)度要求較高。因此，選用離合器的材料為20SiMnVB，這種材料的屈服強(qiáng)度為980Mpa，符合強(qiáng)度要求。 絞盤(pán)機(jī)的工作原理是：絞盤(pán)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸上套一個(gè)中空齒輪作為太陽(yáng)輪，通過(guò)少齒差行星輪、花鍵拉桿把動(dòng)力傳遞給卷筒，由卷筒帶動(dòng)鋼絲繩進(jìn)行牽引工作。其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖所示。傳動(dòng)關(guān)系：電動(dòng)機(jī)--行星輪—拉桿—卷筒。 圖2.1絞盤(pán)機(jī)傳動(dòng)原理圖 1.電動(dòng)機(jī) 2.太陽(yáng)輪 3.內(nèi)齒圈 4.外齒圈 5.拉桿花鍵 6.卷筒 7.離合器 8.行星齒輪減速器 2.3本章小結(jié) 汽車(chē)自救裝置是一種小功率機(jī)械。它具有自己的作業(yè)特點(diǎn)，在工作環(huán)境惡劣，使汽車(chē)脫離險(xiǎn)況，要充分發(fā)揮汽車(chē)自救裝置的作用，在使用汽車(chē)自救裝置作業(yè)時(shí)，必須采用新的汽車(chē)自救裝置集材生產(chǎn)工藝。 第3章 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1 牽引力的確定 設(shè)計(jì)要求:3噸以下中型越野車(chē)，絞盤(pán)機(jī)的拉力設(shè)計(jì)原則一般是以車(chē)輛自重的1.5倍為宜。如3噸以下，以3噸為例，車(chē)輛自重3000KG，那么絞盤(pán)機(jī)的拉力應(yīng)不低于： F 30009.81.5=44100N (3.1) F F=44100N (3.2) 3.2鋼絲繩的選擇與計(jì)算 鋼絲繩的選擇方法：由于絞盤(pán)機(jī)的使用范圍為質(zhì)量在滿(mǎn)載3噸以下的越野車(chē)，則鋼絲繩的使用范圍也為滿(mǎn)載質(zhì)量在3噸以?xún)?nèi)的越野車(chē)。 F=G=Mg=30009.8=29400N (3.3) F Fn 式中： n——安全系數(shù)，取4 F——最大拉應(yīng)力，N F——鋼絲繩最小破斷拉力，N 所以，F(xiàn)294004=117600N 參照?起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)?： 鋼絲繩選擇為：1（19）-10-2000-I-光-右交GB1102-74 將鋼絲繩的長(zhǎng)度L定為30M. 鋼絲繩最小直徑：d=c 式中： d——鋼絲繩最小直徑，mm s——鋼絲繩最大工作靜拉力，N c——選擇系數(shù)，它的取值與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲抗拉強(qiáng)度有關(guān)，取0.085 所以，d=0.085=15mm. 根據(jù)傳動(dòng)要求，鋼絲繩直徑取11mm. 3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 = (3.4) 式中： ——工作機(jī)總效率 ——離合器效率，取0.99 ——齒輪效率，取0.97 ——軸傳遞效率，取0.99 所以，=0.990.970.99=0.87 工作機(jī)需要的功率P： P=FV/1000n (3.5) 式中: F——鋼絲繩最大拉應(yīng)力 V——鋼絲繩速度，V=0.036m/s 所以，P=294000.036/10000.94=1.12kw P=P/ 式中： P——電動(dòng)機(jī)需要的功率 P——工作機(jī)需要的功率 所以，P=1.12/0.87=1.28kw n=601000V/D =6010000.036/3.14119 =5.78r/min 式中： n——電動(dòng)機(jī)提供轉(zhuǎn)速 此電動(dòng)機(jī)為蓄電池供電的直流電動(dòng)機(jī)。根據(jù)?電機(jī)修理實(shí)用技術(shù)數(shù)據(jù)手冊(cè)?查。電動(dòng)機(jī)選為ZQX-13.5/30 P=1.35kw,V=24V，n=1300r/min 外徑：120mm,長(zhǎng)度：90mm,槽數(shù)：25 T=9.5510P/ T=9.55101.35/6.15=210N.m T=9.55101.35/1300=9.92N.m i=/ =1300/6.15=211 式中： T——工作機(jī)需要的功率 i——總傳動(dòng)比 3.4 本章小結(jié) 汽車(chē)自救裝置主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、行星齒輪減速器、離合器、滾筒、鋼絲繩等部分組成。由行星輪傳動(dòng)組成。離合器采用拉桿上的花鍵嚙合的拉桿式。這樣通過(guò)行星輪達(dá)到了減少軸向間距的效果，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，抗沖擊強(qiáng)。 第4章 減速器的設(shè)計(jì) 4.1傳動(dòng)形式的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)： 1.工作扭矩：378Nm。 2.最大扭矩：540Nm。 3.轉(zhuǎn)速范圍：0.2-2.5rpm。 4.減速機(jī)速比：191:1 按傳動(dòng)比為，根據(jù)《漸開(kāi)線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造》P38表4.1先選用行星輪個(gè)數(shù)np=3。 表4.1漸開(kāi)線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造 行星輪數(shù) 3 4 5 NGW型(ibaH) Z1min >13 12.7 5.77 4.1 >18 12.8 6.07 4.32 采用一級(jí)NGW行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 4.2 行星輪傳動(dòng)條件 行星齒輪傳動(dòng)效率是此種傳動(dòng)裝置的重要性能之一，行星傳動(dòng)各齒數(shù)不能隨意選取，必須根據(jù)行星傳動(dòng)的特點(diǎn)，滿(mǎn)足一定條件，才能進(jìn)行正常傳動(dòng)。這些條件是： 1. 傳動(dòng)比條件 (1) NGW型的傳動(dòng)比條件 ibaH=1-iHab=1+zb/za (4.1) zb=(ibaH-1)za (2) NW型的傳動(dòng)比條件 ibaH=1+zgzb/zazf=(zazf+zgzb)/zazf (4.2) (3) WW型、NN型的傳動(dòng)比條件 ibaH=1-zgzb/zazf=(zazf-zgzb)/zazf (4.3) 2. 鄰接條件 在行星傳動(dòng)中，為了提高承載能力，減少機(jī)構(gòu)尺寸，并考慮到動(dòng)力學(xué)的平衡問(wèn)題，常在太陽(yáng)輪與內(nèi)齒輪之間均勻、對(duì)稱(chēng)地布置幾個(gè)行星齒輪。為使相鄰兩個(gè)行星齒輪不相互碰撞，要求其齒頂圓之間有一定的間隙，鄰接條件。設(shè)相鄰兩個(gè)行星輪中心之間的距離為L(zhǎng)。最大行星輪齒頂圓直徑為dag，則鄰接條件為：L>dag。 即 2aagsinπ/np>dag 式中：np—行星輪數(shù)目； aag—a-g嚙合副中心距；dag—行星輪g齒頂圓直徑。 相鄰兩行星輪間充許的最小間隙值可?。? （L-dag）min=0.5m (4.4) 式中：m—齒輪模數(shù)（mm）。 可得出按鄰接條件所充許的行星輪數(shù)目： np<π/arcsin(rag/aag) (4.5) 3. 同心條件 行星傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)為輸入與輸出軸是同軸線的，即各中心輪的軸線與行星架軸線是重合的。為保證中心輪和行星架軸線重合條件下的正確嚙合，由中心輪和行星輪組成的各嚙合副的實(shí)際中心距必須相等，稱(chēng)之為同心條件。 NGW型的同心條件 設(shè)a-g嚙合副中心距aag，g-b嚙合副實(shí)際中心距agb，依同心條件，各對(duì)相互嚙合齒輪的中心距應(yīng)相等，即 aag=agb (4.6) 對(duì)非變位、高度變位、等嚙合角的角度變位，中心距a=a0=m（z2±z1），式中“+”號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于嚙合。因行星傳動(dòng)中通常各齒輪模數(shù)都是相同的，故依上式得： za+zg=zb-zg (4.7) 但選擇齒輪齒數(shù)時(shí)往往難以同時(shí)滿(mǎn)足傳動(dòng)比和同心條件，這就需要進(jìn)行角變位。對(duì)于NGW傳動(dòng)，可得： za+zg/cosαag=zb-zg/cosαgb (4.8) 式中：αag、αgb—分別為a-g、b-g嚙合副的嚙合角。 4.裝配條件 一般行星傳動(dòng)中，行星輪數(shù)目大于1。要使幾個(gè)行星輪能均與裝入，并保證與中心輪正確嚙合而沒(méi)有錯(cuò)位現(xiàn)象，所應(yīng)具備的齒數(shù)關(guān)系即為裝配條件。 當(dāng)行星輪個(gè)數(shù)np>1時(shí)，第一個(gè)行星輪裝入并與兩個(gè)中心輪嚙合以后，兩個(gè)中心輪的相對(duì)位置就被決定了。若再要轉(zhuǎn)入其他行星輪，就必須滿(mǎn)足一定的條件。相鄰兩行星輪所夾的中心角為2π/np。設(shè)第一個(gè)行星輪g1在位置1轉(zhuǎn)入并與兩中心輪嚙合。然后將行星架H順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)2π/np角度。即讓g1轉(zhuǎn)到位置Ⅲ。在這期間，中心輪a轉(zhuǎn)過(guò)的角度由傳動(dòng)比確定。也就是說(shuō)中心輪a轉(zhuǎn)過(guò)的角度必須為其周節(jié)所對(duì)的中心角的整倍數(shù)M，即 zb/np=整數(shù) (4.9) 綜上所述：一個(gè)行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足傳動(dòng)比條件，鄰接條件，同心條件，裝配條件這4個(gè)條件。 4.3 計(jì)算及材料選擇 在考慮到輪齒強(qiáng)度方面的要就而有不增大傳動(dòng)的尺寸和重量時(shí)，若承載能力取決于齒面接觸強(qiáng)度，則各輪齒數(shù)取較多齒數(shù)的組合方案是合理的；若承載能力取決于齒根彎曲強(qiáng)度，則各輪齒數(shù)取較少齒數(shù)的組合方案是適宜的。 行星傳動(dòng)中，小齒輪的最大齒數(shù)Z1max應(yīng)保證齒輪有足夠的彎曲強(qiáng)度。小齒輪的硬度等于或大于齒輪的硬度。硬度200HBS，300HBS，45HRC是整體熱處理的硬度，60HRC是輪齒表面硬度。 行星傳動(dòng)中小齒輪最小齒數(shù)Z1min，對(duì)于硬度小于350HBS的軟齒面，推薦Z1min≥17；硬度大于350HBS的硬齒面，推薦Z1min≥12。 故根據(jù)絞盤(pán)機(jī)的工作扭矩和最大扭矩先選取材料： 太陽(yáng)輪和行星輪的材料為20CrMnTi，滲碳淬火回火處理，表面硬度57+4HRC， 齒面接觸疲勞極限： σHlim=1450N/mm2 ， 齒根彎曲疲勞極限：太陽(yáng)輪σFlim=485N/mm2 ， 行星輪σFlim=349N/mm2 ， 內(nèi)齒圈材料為38GrMoAiA，氮化。接觸應(yīng)力極限為1282Mpa，彎曲應(yīng)力極限370Mpa。 4.3.1 傳動(dòng)比選擇分配計(jì)算 一般齒輪傳動(dòng),各齒輪的的軸線是固定不動(dòng)的,稱(chēng)為定軸線傳動(dòng).如果在齒輪傳動(dòng)中有一根齒輪軸線是可動(dòng)的,則稱(chēng)為行星齒輪傳動(dòng),也就是動(dòng)軸線傳動(dòng)。行星齒輪傳動(dòng)可以采用幾個(gè)行星齒輪，均勻承受載荷，提高承載能力。行星傳動(dòng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，突出表現(xiàn)在：體積小、重量輕、速比范圍大，傳動(dòng)功率可從數(shù)瓦至數(shù)千瓦。此外，還可以利用運(yùn)動(dòng)的復(fù)合，如差動(dòng)行星齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)多種速比。因此在起重、礦山、冶金、輕化、建筑機(jī)械等部門(mén)得到廣泛應(yīng)用。但是行星傳動(dòng)的制造精度比一般齒輪傳動(dòng)要高。近來(lái)行星傳動(dòng)在結(jié)構(gòu)上采用浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，使行星受力均勻，因此可降低加工精度。 由于本設(shè)計(jì)中的減速器傳動(dòng)比較大， 取120， 為3 則： 滿(mǎn)足同心條件； 見(jiàn)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》； 將各輪齒數(shù)定為,,,,。 　　　　　　 　　　　　　 式中： Ｚ —齒數(shù)。 —行星齒輪架固定時(shí)傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)中各齒輪副嚙合損失系數(shù)之比。 —齒面摩擦系數(shù)。 齒輪A與齒輪B嚙合： 　　 　　　 　　　　　 式中： —嚙合齒輪的齒數(shù)比。 齒輪的材料選為合金滲碳鋼淬火 式中： —疲勞強(qiáng)度， —許用接觸應(yīng)力。m暫取2。 式中： —載荷系數(shù),K=Ka×Ku……,取1。 —齒寬系數(shù)，取0.5，見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-5 取70mm 計(jì)算齒輪尺寸 齒輪A： 　　　　 　　　　 　　　　　 式中： —齒輪的分度圓直徑。 —齒輪的齒頂高。 —齒輪的齒根高。 —齒輪的齒頂高系數(shù)。 —齒輪的齒頂隙系數(shù)。 —齒厚。 —齒輪的齒根圓直徑?！? —齒輪的基圓直徑。 —齒寬。 齒輪B: 齒輪D與齒輪E嚙合: m暫取2 取70mm 齒輪D: cos20? = 90.21mm S=e=3.14mm 齒輪E: cos20=219.88mm S=e=3.14mm 齒輪的校核: 見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》11－8。 式中： —彎曲應(yīng)力。 —安全系數(shù)，取1.1。 —齒形系數(shù)，見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11.9[6]。 齒輪A： 齒輪C: 齒輪D: －彎曲應(yīng)力， －齒形系數(shù)， －安全系數(shù) 齒輪的彎曲強(qiáng)度符合要求。 軸的設(shè)計(jì)： 見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》14－2。 根據(jù)表14－2，材料取40Cr，C取98。 式中： C —常數(shù)。 d —軸頸。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取32，取32。 的材料選為75號(hào)鋼，淬火＋中溫回火，見(jiàn)《機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2－8 式中： －許用切應(yīng)力。 －安全系數(shù)。 取30。 4.3.2 選擇齒數(shù)齒型 在考慮到輪齒強(qiáng)度方面的要就而有不增大傳動(dòng)的尺寸和重量時(shí)，若承載能力取決于齒面接觸強(qiáng)度，則各輪齒數(shù)取較多齒數(shù)的組合方案是合理的；若承載能力取決于齒根彎曲強(qiáng)度，則各輪齒數(shù)取較少齒數(shù)的組合方案是適宜的。 行星傳動(dòng)中，小齒輪的最大齒數(shù)Z1max應(yīng)保證齒輪有足夠的彎曲強(qiáng)度。小齒輪的硬度等于或大于齒輪的硬度。硬度200HBS，300HBS，45HRC是整體熱處理的硬度，60HRC是輪齒表面硬度。 行星傳動(dòng)中小齒輪最小齒數(shù)Z1min，對(duì)于硬度小于350HBS的軟齒面，推薦Z1min≥17；硬度大于350HBS的硬齒面，推薦Z1min≥12。 故根據(jù)絞盤(pán)機(jī)的工作扭矩和最大扭矩先選取材料： 太陽(yáng)輪和行星輪的材料為20CrMnTi，滲碳淬火回火處理，表面硬度57+4HRC， 齒面接觸疲勞極限： σHlim=1450N/mm2 ， 齒根彎曲疲勞極限：太陽(yáng)輪σFlim=485N/mm2 ， 行星輪σFlim=349N/mm2 ， 內(nèi)齒圈材料為38GrMoAiA，氮化。接觸應(yīng)力極限為1282Mpa，彎曲應(yīng)力極限370Mpa。 齒形為漸開(kāi)線直齒，外嚙合最終加工為磨齒，6級(jí)精度；內(nèi)嚙合最終加工為插齒，7級(jí)精度。 為提高齒輪承載能力，采用變位齒輪傳動(dòng)。 4.3.3 齒輪計(jì)算 4.2齒輪幾何參數(shù) ac傳動(dòng)變位系數(shù)之和 1.197 齒輪變位系數(shù) xa 0.565 內(nèi)齒圈變位系數(shù) xb 0.632 幾何參數(shù)計(jì)算工藝 滾齒 行星輪分度圓直徑 d 33 端面壓力角 at 200 行星輪頂高 ha 2.152 太陽(yáng)輪齒根高 hf 1.027 內(nèi)齒輪根高 hf 2.823 行星輪齒高 h 3.079 太陽(yáng)輪齒頂圓直徑 da 19.104 內(nèi)齒輪頂圓直徑 da 82.96 行星輪齒根圓直徑 df 31.146 ac傳動(dòng)端面重合度 1.11 ac傳動(dòng)縱向重合度 0 ac傳動(dòng)總重合度 1.11 太陽(yáng)輪當(dāng)量齒數(shù) Zva 10 內(nèi)齒圈當(dāng)量齒數(shù) Zvb 51 太陽(yáng)輪公法線長(zhǎng)度 w 7.432 行星輪公法線長(zhǎng)度 w 16.609 內(nèi)齒輪圈公法線長(zhǎng)度 35.036 行星輪弦齒厚 3.042 太陽(yáng)輪弦齒厚 2.954 內(nèi)齒圈弦齒厚 1.666 查齒刀變位系數(shù) x0 0 內(nèi)齒圈量柱測(cè)量距 m 0 cb傳動(dòng)變位系數(shù)之和 0 行星輪變位系數(shù) xc 0.632 變位系數(shù)優(yōu)化方式 自動(dòng)優(yōu)化 太陽(yáng)輪分度圓直徑 d 15 內(nèi)齒圈分度圓直徑 d 84 太陽(yáng)輪齒頂高 ha 2.052 內(nèi)齒輪齒頂高 ha 0.52 行星輪齒根高 hf 0.927 太陽(yáng)輪齒高 h 3.079 內(nèi)齒輪齒高 h 3.348 行星輪齒頂圓直徑 da 37.305 太陽(yáng)輪齒頂圓直徑 df 12.945 內(nèi)齒圈輪齒頂圓直徑 df 89.645 cb傳動(dòng)端面重合度 1.547 cb傳動(dòng)縱向重合度 0 cb傳動(dòng)總重合度 1.547 行星輪當(dāng)量齒數(shù) Zvc 22 太陽(yáng)輪跨測(cè)齒數(shù) k 2 行星輪跨測(cè)齒數(shù) k 4 內(nèi)齒圈跨測(cè)齒數(shù) k 8 太陽(yáng)輪弦齒厚 2.199 行星輪弦齒厚 2.223 內(nèi)齒圈弦齒厚 0.517 表4.3齒輪精度計(jì)算 精度等級(jí) 7-7-7 太陽(yáng)輪公法線長(zhǎng)度下偏差 -0.14 行星輪公法線長(zhǎng)度下偏差 -0.14 內(nèi)齒圈公法線長(zhǎng)度下偏差 0.14 太陽(yáng)輪齒厚下偏差 -0.168 行星輪齒厚下偏差 -0.168 內(nèi)齒圈齒厚下偏差 -0.168 行星輪齒距累積公差 0.036 太陽(yáng)輪齒圈徑向跳動(dòng)公差 0.036 內(nèi)齒圈齒圈徑向跳動(dòng)公差 0.036 行星輪徑向綜合公差 0.05 太陽(yáng)輪齒形公差 0.011 內(nèi)齒圈齒形公差 0.011 行星輪齒距極限偏差 0.014 太陽(yáng)輪基節(jié)極限偏差 0.013 內(nèi)齒圈基節(jié)極限偏差 0.013 行星輪-齒徑向綜合公差 0.02 太陽(yáng)輪公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差 0.028 內(nèi)齒圈公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差 0.011 行星輪齒向公差 0.017 中心距極限偏差 0.017 太陽(yáng)輪公法線長(zhǎng)度上偏差 -0.084 行星輪公法線長(zhǎng)度上偏差 -0.084 內(nèi)齒圈公法線長(zhǎng)度上偏差 0.084 太陽(yáng)輪齒厚上偏差 -0.112 行星輪齒厚上偏差 -0.112 內(nèi)齒圈齒厚上偏差 0.084 太陽(yáng)輪齒厚上偏差 -0.112 行星輪齒厚上偏差 -0.112 內(nèi)齒圈齒厚上偏差 -0.112 太陽(yáng)輪齒距累積公差 0.028 內(nèi)齒圈齒距累積公差 0.045 行星輪齒圈徑向跳動(dòng)公差 0.036 太陽(yáng)輪徑向綜合公差 0.05 內(nèi)齒圈徑向綜合公差 0.05 行星輪齒形公差 0.011 太陽(yáng)輪齒距極限偏差 0.014 內(nèi)齒圈齒距極限偏差 0.014 行星輪基節(jié)極限偏差 0.013 太陽(yáng)輪-齒徑向綜合公差 0.02 內(nèi)齒圈-齒徑向綜合公差 0.02 4.3.4 材料選擇 在考慮到輪齒強(qiáng)度方面的要就而有不增大傳動(dòng)的尺寸和重量時(shí)，若承載能力取決于齒面接觸強(qiáng)度，則各輪齒數(shù)取較多齒數(shù)的組合方案是合理的；若承載能力取決于齒根彎曲強(qiáng)度，則各輪齒數(shù)取較少齒數(shù)的組合方案是適宜的。 行星傳動(dòng)中，小齒輪的最大齒數(shù)Z1max應(yīng)保證齒輪有足夠的彎曲強(qiáng)度。小齒輪的硬度等于或大于齒輪的硬度。硬度200HBS，300HBS，45HRC是整體熱處理的硬度，60HRC是輪齒表面硬度。 行星傳動(dòng)中小齒輪最小齒數(shù)Z1min，對(duì)于硬度小于350HBS的軟齒面，推薦Z1min≥17；硬度大于350HBS的硬齒面，推薦Z1min≥12。 故根據(jù)絞盤(pán)機(jī)的工作扭矩和最大扭矩先選取材料： 太陽(yáng)輪和行星輪的材料為20CrMnTi，滲碳淬火回火處理，表面硬度57+4HRC， 齒面接觸疲勞極限： σHlim=1450N/mm2 ， 齒根彎曲疲勞極限：太陽(yáng)輪σFlim=485N/mm2 ， 行星輪σFlim=349N/mm2 ， 內(nèi)齒圈材料為38GrMoAiA，氮化。接觸應(yīng)力極限為1282Mpa，彎曲應(yīng)力極限370Mpa。 4.4 校核齒輪 表4.4齒輪幾何參數(shù) ac傳動(dòng)變位系數(shù)之和 1.197 齒輪變位系數(shù) xa 0.565 內(nèi)齒圈變位系數(shù) xb 0.632 幾何參數(shù)計(jì)算工藝 滾齒 行星輪分度圓直徑 d 33 端面壓力角 at 200 行星輪頂高 ha 2.152 太陽(yáng)輪齒根高 hf 1.027 內(nèi)齒輪根高 hf 2.823 行星輪齒高 h 3.079 太陽(yáng)輪齒頂圓直徑 da 19.104 內(nèi)齒輪頂圓直徑 da 82.96 行星輪齒根圓直徑 df 31.146 ac傳動(dòng)端面重合度 1.11 ac傳動(dòng)縱向重合度 0 ac傳動(dòng)總重合度 1.11 太陽(yáng)輪當(dāng)量齒數(shù) Zva 10 內(nèi)齒圈當(dāng)量齒數(shù) Zvb 51 太陽(yáng)輪公法線長(zhǎng)度 w 7.432 行星輪公法線長(zhǎng)度 w 16.609 內(nèi)齒輪圈公法線長(zhǎng)度 35.036 行星輪弦齒厚 3.042 太陽(yáng)輪弦齒厚 2.954 內(nèi)齒圈弦齒厚 1.666 查齒刀變位系數(shù) x0 0 內(nèi)齒圈量柱測(cè)量距 m 0 cb傳動(dòng)變位系數(shù)之和 0 行星輪變位系數(shù) xc 0.632 變位系數(shù)優(yōu)化方式 自動(dòng)優(yōu)化 太陽(yáng)輪分度圓直徑 d 15 內(nèi)齒圈分度圓直徑 d 84 太陽(yáng)輪齒頂高 ha 2.052 內(nèi)齒輪齒頂高 ha 0.52 行星輪齒根高 hf 0.927 太陽(yáng)輪齒高 h 3.079 內(nèi)齒輪齒高 h 3.348 行星輪齒頂圓直徑 da 37.305 太陽(yáng)輪齒頂圓直徑 df 12.945 內(nèi)齒圈輪齒頂圓直徑 df 89.645 cb傳動(dòng)端面重合度 1.547 cb傳動(dòng)縱向重合度 0 cb傳動(dòng)總重合度 1.547 行星輪當(dāng)量齒數(shù) Zvc 22 太陽(yáng)輪跨測(cè)齒數(shù) k 2 行星輪跨測(cè)齒數(shù) k 4 內(nèi)齒圈跨測(cè)齒數(shù) k 8 太陽(yáng)輪弦齒厚 2.199 行星輪弦齒厚 2.223 內(nèi)齒圈弦齒厚 0.517 表4.5齒輪精度計(jì)算 精度等級(jí) 7-7-7 太陽(yáng)輪公法線長(zhǎng)度下偏差 -0.14 行星輪公法線長(zhǎng)度下偏差 -0.14 內(nèi)齒圈公法線長(zhǎng)度下偏差 0.14 太陽(yáng)輪齒厚下偏差 -0.168 行星輪齒厚下偏差 -0.168 內(nèi)齒圈齒厚下偏差 -0.168 行星輪齒距累積公差 0.036 太陽(yáng)輪齒圈徑向跳動(dòng)公差 0.036 內(nèi)齒圈齒圈徑向跳動(dòng)公差 0.036 行星輪徑向綜合公差 0.05 太陽(yáng)輪齒形公差 0.011 內(nèi)齒圈齒形公差 0.011 行星輪齒距極限偏差 0.014 太陽(yáng)輪基節(jié)極限偏差 0.013 內(nèi)齒圈基節(jié)極限偏差 0.013 行星輪-齒徑向綜合公差 0.02 太陽(yáng)輪公法線長(zhǎng)變動(dòng)公差 0.028 內(nèi)齒圈公法線長(zhǎng)變動(dòng)公差 0.011 行星輪齒向公差 0.017 中心距極限偏差 0.017 太陽(yáng)輪公法線長(zhǎng)度上偏差 -0.084 行星輪公法線長(zhǎng)度上偏差 -0.084 內(nèi)齒圈公法線長(zhǎng)度上偏差 0.084 太陽(yáng)輪齒厚上偏差 -0.112 行星輪齒厚上偏差 -0.112 內(nèi)齒圈齒厚上偏差 0.084 太陽(yáng)輪齒厚上偏差 -0.112 行星輪齒厚上偏差 -0.112 內(nèi)齒圈齒厚上偏差 -0.112 太陽(yáng)輪齒距累積公差 0.028 內(nèi)齒圈齒距累積公差 0.045 行星輪齒圈徑向跳動(dòng)公差 0.036 太陽(yáng)輪徑向綜合公差 0.05 內(nèi)齒圈徑向綜合公差 0.05 行星輪齒形公差 0.011 太陽(yáng)輪齒距極限偏差 0.014 內(nèi)齒圈齒距極限偏差 0.014 行星輪基節(jié)極限偏差 0.013 太陽(yáng)輪-齒徑向綜合公差 0.02 內(nèi)齒圈-齒徑向綜合公差 0.02 行星輪公法線長(zhǎng)變動(dòng)公差 0.028 4.4.1 彎曲強(qiáng)度校核 1） 查得： 2） 查得： 3） 查得： 查得： 4） 查得： 5） 查得： 6） 查得： 7）彎曲應(yīng)力 8） 查得： 9） 查得： 10） 查得： 11） 12） 由表8-121查得： 13） 因此，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度通過(guò)。 4.4.2 齒面疲勞強(qiáng)度校核 表4.6齒面疲勞強(qiáng)度校核 T=540N.m KA=1 高速外嚙合 接觸疲勞極限應(yīng)力(MPa) σHlim = 1450.00 1450.00 許用接觸疲勞應(yīng)力(MPa) σHP = 1450.80 1450.80 計(jì)算接觸應(yīng)力(MPa) σH = 971.38 971.38 彎曲疲勞極限應(yīng)力(MPa) σFlim = 400.00 280.00 許用彎曲疲勞應(yīng)力(MPa) σFP = 800.00 560.00 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力(MPa) σF = 245.20 229.75 彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) SF = 3.26 2.44 高速內(nèi)嚙合 接觸疲勞極限應(yīng)力(MPa) σHlim = 1450.00 750.00 許用接觸疲勞應(yīng)力(MPa) σHP = 1381.72 794.56 計(jì)算接觸應(yīng)力(MPa) σH = 414.44 414.44 彎曲疲勞極限應(yīng)力(MPa) σFlim = 280.00 255.00 許用彎曲疲勞應(yīng)力(MPa) σFP = 560.00 510.00 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力(MPa) σF = 213.26 209.17 4.5 齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 齒式聯(lián)軸器是由齒數(shù)相同