1、四川大學錦江學院畢業(yè)論文（設(shè)計）漸開線少齒差行星齒輪傳動的設(shè)計理論及其研究四川大學錦江學院機械工程系學生：魏金霖 指導教師：牟柳晨【摘要】 齒輪機構(gòu)是在各種機構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動機構(gòu)。其中行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點。行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動，運動的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中，這些功用對于現(xiàn)代機械傳動發(fā)展有著重要意義。在起重運輸、石油化工、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、航空等領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。 本文將以漸開線少齒差行星

2、齒輪減速器為例，根據(jù)目前國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，分析漸開線少齒差行星齒輪傳動的優(yōu)缺點，以及對其傳動原理進行一定點闡述。在設(shè)計過程中對內(nèi)嚙合傳動所產(chǎn)生的各種干涉進行詳細的分析和驗算，以提高傳動效率、精度以及提高其使用壽命為出發(fā)點，來選擇減速器齒輪的模數(shù)等參數(shù)，進行漸開線少齒差內(nèi)齒輪副的設(shè)計計算，從而最終合理的設(shè)計出漸開線少齒差行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)?！娟P(guān)鍵詞】 漸開線 少齒差 行星齒輪 目錄緒論11.概述1 1.1漸開線少齒差行星齒輪減速器的優(yōu)缺點2 1.2少齒差行星減速器的結(jié)構(gòu)型式21.2.1N型少齒差行星減速器31.2.2NN型少齒差行星減速器41.3國內(nèi)外研究狀況61.4發(fā)展趨勢61.5選題意義及設(shè)計

3、任務(wù)61.5.1選題意義61.5.2設(shè)計任務(wù)72.減速器結(jié)構(gòu)型式選擇72.1減速器的選型73.減速器的內(nèi)齒輪和外齒輪的參數(shù)確定 83.1齒輪齒數(shù)確定83.2主要零件材質(zhì)和齒輪精度9 3.3 嚙合角及變位系數(shù)確定93.3.1確定嚙合角和內(nèi)齒輪變位系數(shù)及外齒輪變位系數(shù)93.3.2取的初始值=0，計算幾何尺寸及參數(shù)103.3.3計算四個偏導數(shù)113.4 計算、及相應(yīng)的 134.幾何尺寸計算及主要限制條件檢查144.1切削內(nèi)齒輪插齒刀的選擇144.1.1徑向切齒干涉144.1.2插齒嚙合角154.2切削內(nèi)齒輪的其他限制條件檢查164.2.1展成頂切干涉164.2.2齒頂必須是漸開線164.3切削外齒輪

4、的限制條件檢查164.4內(nèi)嚙合其他限制條件檢查164.4.1漸開線干涉164.4.2外齒輪齒頂與內(nèi)齒輪齒根過度曲線干涉164.4.3內(nèi)齒輪齒頂與外齒輪齒根過渡曲線干涉174.4.4頂隙檢查175.強度計算195.1轉(zhuǎn)臂軸承壽命計算195.2銷軸受力205.3銷軸的彎曲應(yīng)力215.4幾何尺寸的確定215.5銷套與浮動盤平面的接觸應(yīng)力216.效率計算226.1嚙合效率226.1.1一對內(nèi)嚙合齒輪的效率226.1.2行星機構(gòu)的嚙合效率226.2輸出機構(gòu)的效率226.3轉(zhuǎn)臂軸承效率236.4總效率237.軸的相關(guān)設(shè)計237.1軸的材料選擇247.2軸的機構(gòu)設(shè)計247.2.1輸入偏心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計257.

5、2.2輸出軸的機構(gòu)設(shè)計257.2.3選擇軸的材料及熱處理方式267.2.4計算軸的最小軸徑267.2.5計算軸上的轉(zhuǎn)矩和齒輪作用力278箱體與附件的設(shè)計278.1減速器箱體的基本知識簡介278.2減速器箱體材料和尺寸的確定298.3減速器附件的設(shè)計298.3.1 配重設(shè)計298.3.2 減速器附件設(shè)計30參考文獻32附錄33致謝34- 34 -緒論齒輪的發(fā)展史幾乎與人類的文明同步，早在西元前2000年左右，中外歷史上就已經(jīng)有了使用齒輪的記載。雖說齒輪傳動機構(gòu)是人類傳動機構(gòu)中古老的一員，但是直到十七世紀后半葉才有了齒輪齒形的理論研究，而且加工效率低，多采用成形銑刀銑削輪齒的加工方法。直到十九世紀

6、末，齒輪的加工技術(shù)才有所突破。如今齒輪的齒形種類頗多，這是在1900年以前對齒輪工作者很難想象的。世界上一些工業(yè)發(fā)達國家，如日本、德國、英國、美國和俄羅斯等，對行星齒輪傳動的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動性能，傳動功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等早已在現(xiàn)代化的機械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。 行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史，早在南北朝時代，祖沖之就發(fā)明了有行星齒輪的差動式指南車。然而，自20世紀60年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動進行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設(shè)計理

7、論方面，還是在試制和應(yīng)用實踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。 近幾十年來，尤其是我國改革開放以來，隨著我國科學技術(shù)水平的進步和發(fā)展，我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達國家引進了大量先進的機械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過我國機械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時俱進，開拓創(chuàng)新地努力奮進，使我國的行星傳動技術(shù)有了迅速的發(fā)展。1 概述隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，機械化和自動化水平的不斷提高各工業(yè)部門需要大量減速器，并要求減速器向體積小，重量輕，傳動比范圍大，效率高，承載能力大，運轉(zhuǎn)可靠以及壽命長等。減速器的種類雖多，但普通的圓柱齒輪減速器的體積大，結(jié)構(gòu)笨重；普通的渦輪減速器在大的傳動比時，效率較低；擺線針

8、輪行星齒輪減速器雖能滿足以上提出的要求，但成本較高，需要專用設(shè)備制造；而漸開線少齒差行星齒輪減速器不但基本上能滿足以上提出的要求，并可以用通用刀具在插齒機上加工，因而成本較低。能適應(yīng)特種條件下的工作，在國防，冶金，礦山，化工，紡織，食品，輕工，儀表制造，起重運輸及建筑工程等工業(yè)部門中取得廣泛的應(yīng)用。1.1 漸開線少齒差行星齒輪減速器的優(yōu)缺點漸開線少齒差行星齒輪減速器具有以下優(yōu)點：1. 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。由于采用內(nèi)嚙合行星傳動，所以結(jié)構(gòu)緊湊；當傳動比相等時，與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比，體積和重量均可減少1/32/3。1. 傳動比范圍大 N型一級減速器的傳動比為10100以上，二級串

9、聯(lián)的減速器，傳動比可達10000以上；三級串聯(lián)的減速器，傳動比可達百萬以上。NN型一級減速器的傳動比為1001000以上。2. 效率高 N型一級減速器的傳動比為10100時，效率為80%94%;NN型當傳動比為10200時，效率為7093%。效率隨著傳動比的增加而降低。3. 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大 由于內(nèi)嚙合傳動，兩嚙合齒輪一為凹齒，一為凸齒，兩齒頂曲率中心在同一方向。曲率半徑接近相等，因此接觸面積大，使齒輪的接觸強度大為提高，又采用短齒制，輪齒的彎曲強度也提高了。此外，少齒差傳動時，不是一對輪齒嚙合，而是39對輪齒同時接觸受力，所以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，并且在相同的模數(shù)的情況下，其傳遞力矩

10、臂比普通圓周齒輪減速器大。4. 結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本低；5. 輸入軸和輸出軸在同一軸線上，安裝和使用較為方便；6. 運轉(zhuǎn)可靠、使用壽命長。盡管漸開線少齒差行星齒輪減速器有很多優(yōu)點，但是也存在著一些缺點：1. 計算較復雜 當內(nèi)齒輪與行星輪的齒差小于5時，容易產(chǎn)生各種干涉，為了盡量避免干涉，需采用變?yōu)辇X輪，所以計算較復雜。2. 轉(zhuǎn)臂軸承受力較大，壽命較短 由于齒輪變位后嚙合角較大，所以轉(zhuǎn)臂軸承上徑向載荷較大；并且軸承轉(zhuǎn)速可能稍高于輸入軸轉(zhuǎn)速，所以轉(zhuǎn)臂軸承受減速器薄弱環(huán)節(jié)，因而使高速軸傳遞的功率受限制。3. 有的結(jié)構(gòu)需要加平衡塊 某些N型和NN型減速器，需要仔細地分析平衡，否則會引起較大的振動。

11、1.2 少齒差行星減速器的結(jié)構(gòu)型式少齒差行星齒輪減速器常用的結(jié)構(gòu)型式有N型和NN型兩種。1.2.1 N型少齒差行星減速器N型少齒差行星傳動，通常采用輸出機構(gòu)，把行星輪的回轉(zhuǎn)運動傳遞給低速軸。其轉(zhuǎn)臂有但偏心和雙偏心兩種。其常用的輸出機構(gòu)有五種類型，即銷孔式、浮動盤式、滑塊式、零齒差式和雙曲柄式。其中以銷孔式應(yīng)用最多，如圖1-1。圖1-1 銷孔式N型減速器浮動盤N型但偏心如圖1-2。圖1-2雙偏心浮動盤式如圖1-3。圖1-3浮動盤式輸出機構(gòu)立體圖如1-4。 圖1-4圖1-4是浮動盤輸出機構(gòu)的傳動示意李立體圖，在行星輪1上裝有兩個固定銷（銷上套有銷套）、在輸出軸5左端橢圓盤4上裝有兩個固定銷（銷上也

12、套有銷套）分別嵌入浮動盤3上相隔的4個槽中，槽的中線互相垂直，并通過浮動盤的中心。利用銷套把華東摩擦改為滾動摩擦，使摩擦損失減小，以便提高輸出機構(gòu)的效率。此外，為了減少浮動盤的質(zhì)量，吧浮動盤的四角去掉，這樣可使離心力減小。浮動盤式輸出機構(gòu)的特點：結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，摩擦損失少，承載能力較大。1.2.2 NN型少齒差行星減速器NN型少齒差行星傳動一般是由齒數(shù)差及模數(shù)均相同而齒數(shù)不同的兩對內(nèi)齒輪副組成。行星輪是雙聯(lián)齒輪，其第二對齒輪中的一個齒輪的軸是低速軸。 圖1-5如圖1-5所示,四個主要組成部分：1.轉(zhuǎn)臂 輸入軸1上做一個偏心軸頸，以構(gòu)成轉(zhuǎn)臂。為了達到平衡，在偏心軸頸的兩側(cè)裝有平衡塊2.2.行

13、星輪 行星齒輪4和7相聯(lián)結(jié)，安裝在偏心軸頸上；為了減少摩擦，在行星齒輪與偏心軸頸間裝有兩個轉(zhuǎn)臂軸承3.3.固定的內(nèi)齒輪 內(nèi)齒輪5與機座6聯(lián)接在一起，固定不動。4內(nèi)齒輪輸出 內(nèi)齒輪8與輸出軸制成一整體，輸出運動。傳動原理見圖如圖1-4所示，原理簡述如下： 當電動機帶動偏心軸1轉(zhuǎn)動時，由于內(nèi)齒輪5與機殼6固定不動，迫使行星輪4繞內(nèi)齒輪5做行星運動（既公轉(zhuǎn)又自傳）。但由于行星齒輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很小，所以行星齒輪繞偏心軸1中心作反向低速運動。行星輪7與輸出軸上的內(nèi)齒輪8作行星運動，傳出運動達到減速目的。1.3 國內(nèi)外研究狀況當內(nèi)嚙合的兩漸開線齒輪齒數(shù)差很小時，極易產(chǎn)生各種干涉，因此在設(shè)計過程中選擇齒

14、輪幾何參數(shù)的計算十分復雜。 世界上一些工業(yè)發(fā)達國家，如日本、英國、德國、美國、俄羅斯等，對行星齒輪傳動的應(yīng)用、生產(chǎn)以及研究都非常重視，尤其在傳動性能、傳動效率、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面均處于領(lǐng)先地位，并研究出了一些新型的行星傳動技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動、微型行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動等已在現(xiàn)代化機械傳動設(shè)備中獲得了成功應(yīng)用。行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀60年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動進行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設(shè)計理論方面，還是在試制和應(yīng)用實踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。近20多年來，尤其是我國改革開放以來，隨著

15、我國科學技術(shù)水平的進步和發(fā)展，我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達國家引進了大量先進的機械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過我國機械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時俱進，開拓創(chuàng)新地努力奮進，使我國的行星傳動技術(shù)有了迅速的發(fā)展。 1.4 發(fā)展趨勢齒輪傳動技術(shù)上機械工程技術(shù)的重要組成部分，在一定程度上標志著機械工程技術(shù)的水平。因此，齒輪被公認為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機械的承載能力和傳動效率，減少外形尺寸質(zhì)量及增大減速器傳動比等，國內(nèi)外的少齒差行星齒輪傳動正沿著高承載能力、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、標準化和多樣化的方向發(fā)展趨勢。少齒差行星齒輪傳動具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、

16、傳動比大、效率高等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、飛機、輪船、汽車、起重機、電工機械、儀表、化工等許多領(lǐng)域，具有廣泛的發(fā)展前景。1.5 選題意義及設(shè)計任務(wù)1.5.1 選題意義少齒差行星齒輪減速器與普通減速器相比具有體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、效率高、傳動比范圍大等優(yōu)點。但其設(shè)計計算過程復雜，轉(zhuǎn)臂軸承的受力較大、壽命較短。故設(shè)計此類減速器應(yīng)如何選擇參數(shù)，避免復雜運算；如何選擇適合的轉(zhuǎn)臂軸承使其提高其使用壽命具有一定的設(shè)計意義，除此之外對培養(yǎng)機械專業(yè)學生的機械設(shè)計能力、知識擴展以及對專業(yè)知識的綜合運用能力有非常必要的幫助。1.5.2 設(shè)計任務(wù)設(shè)計一臥式漸開線少齒差行星齒輪減速器，要求內(nèi)齒輪分度圓不大于2

17、60mm，傳動比=85，輸入轉(zhuǎn)速=1550r/min,額定輸出轉(zhuǎn)矩=800N·m,工作平穩(wěn)。2 減速器結(jié)構(gòu)型式選擇在漸開線少齒差內(nèi)嚙合傳動中，由于聶齒輪和外齒輪的齒數(shù)差小，在切削和裝配時會產(chǎn)生種種干涉，從而導致產(chǎn)品質(zhì)量問題。故在設(shè)計減速器內(nèi)齒輪副參數(shù)的時候，需對某些參數(shù)進行必要的合理的限制，以保證內(nèi)嚙合傳動的強度及正確的嚙合。同時要對某些主要零件進行強度及壽命校核計算。2.1 減速器的選型 選用臥式電機直接驅(qū)動，因傳動比=85。當傳動比=85<100時，少齒差行星齒輪減速器有以下幾種類型設(shè)計方案： （a）K-H-V型傳動機構(gòu)輪齒強度高，傳動效率可高達90%以上，且該種減速器體積

18、小、重量輕、運轉(zhuǎn)可靠、壽命長，但齒面干涉強，轉(zhuǎn)臂軸承在工作室受力較大。 （b）2K-H正號機構(gòu) 此傳動機構(gòu)傳動比范圍大，但外型尺寸與重量較大，效率較低，制造困難，一般不用于動力傳動。當行星架從動時，傳動比的絕對值從某一數(shù)值器會發(fā)生自鎖。 （c）3K 型傳動機構(gòu)緊湊、體積小、傳動比范圍大，但工藝性較差。 綜合上述因素，采用第（a）方案作為本次畢業(yè)論文的設(shè)計方案。 K-H-V型少齒差行星齒輪減速器常用的輸出機構(gòu)有銷孔式、浮動盤式、滑塊式、零齒差式等。其各自特點如下： 銷孔式：應(yīng)用廣泛，效率較高，但其銷孔加工精度要求較高。 浮動盤式：機構(gòu)型式新穎，加工方便，使用效果好。 滑塊式：機構(gòu)簡單，加工方便，

19、但接觸面是滑動摩擦，功率損失比較大，適用于非連續(xù)性運轉(zhuǎn)或功率較小的場合。 零齒差式：零齒差式其內(nèi)齒輪的齒間間隙較大，其結(jié)構(gòu)形式較簡單，但制造困難，常使用于中心距較小的傳動。綜上因素，確定采用浮動盤式輸出機構(gòu)的K-H-V類正號機構(gòu)N型，一齒差此次設(shè)計方案圖如圖2-1圖2-1為典型一級K-H-V型少齒差行星齒輪減速器的傳動原理圖，傳動原理如下： 當電機帶動偏心軸H轉(zhuǎn)動時，由于聶齒輪b與機殼一體固定，迫使行星齒輪繞內(nèi)齒輪做行星運動；有因為行星輪與內(nèi)齒輪齒數(shù)為1，當輸入軸每轉(zhuǎn)一周，行星輪將沿相反方向轉(zhuǎn)動一個齒，從而達到減速的目的，并通過傳動比為1的W型輸出機構(gòu)V輸出。3 減速器的內(nèi)齒輪和外齒輪的參數(shù)確

20、定3.1 齒輪齒數(shù)確定 因為=1，根據(jù)化學工業(yè)出版社出版的齒輪傳動設(shè)計手冊中表7-2（表3-1）常用行星齒輪傳動的傳動比和嚙合效率計算公式可得：。由=85可得：=85 ,=86。3.2 主要零件材質(zhì)和齒輪精度（1）行星輪：40Cr淬火后磨齒，4752HRC，精度7-JL（GB/T 100952001）。（2）內(nèi)齒輪：45鋼調(diào)質(zhì)，235250HBS，精度7-JL（GB/T 100952001）。（3）注銷：GCr15淬火，5864HRC。（4）浮動盤：GCr15淬火，5560HRC。（5）高速軸：45鋼調(diào)質(zhì)，260300HBS。（6）低速軸：45鋼調(diào)質(zhì)，250280HBS。3.3 嚙合角及變位系

21、數(shù)確定要求達到重合度=1.050，齒廓重迭干涉=0.050。表3-1 常用行星齒輪傳動的傳動比和嚙合效率計算公式序號傳動 形式簡圖傳動比計算公式嚙合效率計算公式按基本構(gòu)件分類按嚙合方式分類5K-H-VN3.3.1 確定嚙合角和內(nèi)齒輪變位系數(shù)及外齒輪變位系數(shù)根據(jù)化學工業(yè)出版社出版的齒輪傳動設(shè)計手冊中表7-38初步選取嚙合角=，齒頂高系數(shù)=0.6，齒形角=。表7-38 嚙合角選用值齒數(shù)差齒頂高系數(shù)重合度齒廓重疊干涉驗算值0.60.70.8嚙合角11.05021.10031.12541.15051.175注：本表只適用于3.3.2取的初始值=0，計算幾何尺寸及參數(shù)按結(jié)構(gòu)要求取模數(shù)=2.75mm故：

22、外齒輪分度圓直徑為： =2.75×85mm=233.75mm 內(nèi)齒輪分度圓直徑為： =2.75×86mm=236.5mm 外齒輪節(jié)圓直徑為： =233.75×=219.653mm 內(nèi)齒輪節(jié)圓直徑為： =236.5mm×=222.237mm 外齒輪齒頂圓直徑為： =2.75×（85+2×0.6+2×0）mm=237.05mm內(nèi)齒輪變位系數(shù)為：=（-）（-）/2+ =（86-85）×（-）/2×+0 =0.3850內(nèi)齒輪齒頂圓直徑為：=（-2+2）=2.75×（86-2×0.6+2

23、5;0.3850）=235.3175mm外齒輪齒頂圓嚙合角為：=內(nèi)齒輪齒頂圓嚙合角：=齒輪嚙合中心距：=1.375mm=1.969mm齒輪副的重合度為： = =0.9085由于： =2.034rad = =2.0188rad 所以齒廓重迭干涉系數(shù)為： =0.1663.3.3 計算四個偏導數(shù) =0.69742 =0.82698 =× × 3.79067 3.862033.4 計算、及相應(yīng)的因此 代入式（7-44）、式（7-49）分別計算出、重復上述計算，每迭代一次便得到相應(yīng)的參數(shù)，最終可得： 上述為計算方法步驟，在實際設(shè)計工作中，只要按齒輪傳動設(shè)計手冊中表7-40到表7-43

24、查取即可。4 幾何尺寸計算及主要限制條件檢查齒頂圓 2.75×（85+2×0.6-2×0.7955）232.675mm 4.1切削內(nèi)齒輪插齒刀的選擇按齒輪傳動設(shè)計手冊表7-36（表4-1）選用（GB/T 6081-2001）,插齒刀的參數(shù)為，變位系數(shù)，齒頂高系數(shù)為，齒頂圓直徑為。 內(nèi)齒圈齒數(shù)與插齒刀齒數(shù)的關(guān)系參考齒輪傳動設(shè)計手冊表7-37。表4-1內(nèi)齒圈齒數(shù)與插齒刀齒數(shù)內(nèi)齒圈齒數(shù)3240506380100125160插齒刀齒數(shù)1222142519342440255034504080501004.1.1 徑向切齒干涉因為本設(shè)計中為負值，故用計算式驗算。被加工的內(nèi)齒輪

25、的參數(shù)為，變位系數(shù)，齒頂系數(shù)，內(nèi)齒輪齒頂圓直徑。 按下式校核徑向切齒干涉 故不會發(fā)生徑向切齒干涉。4.1.2 插齒嚙合角插齒刀加工內(nèi)齒輪不應(yīng)出現(xiàn)插齒嚙合角負值得情況。本設(shè)計中，在選擇插齒刀時已考慮此因素，選擇，因，滿足要求。4.2 切削內(nèi)齒輪的其他限制條件檢查4.2.1 展成頂切干涉 當太小或太小時可能出現(xiàn)展成頂切干涉，所以應(yīng)滿足下式：現(xiàn) 故不會發(fā)生展成頂切干涉4.2.2 齒頂必須是漸開線 因，內(nèi)齒輪全齒廓為漸開線。4.3 切削外齒輪的限制條件檢查 外齒用滾切法加工，只需檢查有無根切。故不會產(chǎn)生根切。4.4 內(nèi)嚙合其他限制條件檢查4.4.1 漸開線干涉 按表7-35中的公式檢查。 現(xiàn)4.4.2

26、 外齒輪齒頂與內(nèi)齒輪齒根過度曲線干涉 根據(jù)齒輪傳動設(shè)計手冊表7-35中的公式檢查。 式中外齒輪的齒頂壓力角為 所以 故無此種干涉。4.4.3 內(nèi)齒輪齒頂與外齒輪齒根過渡曲線干涉 用表7-35中的公式檢查。 現(xiàn) 故無此種干涉。4.4.4 頂隙檢查 外齒輪齒根與內(nèi)齒輪齒頂之間間隙 式中 故 內(nèi)齒輪齒根與外齒輪齒頂之間 因 故 又 故 綜上所述，外齒輪的相應(yīng)參數(shù)見表4-2。表4-2 外齒輪的相應(yīng)參數(shù)1齒數(shù)852模數(shù)2.753齒形角3齒頂高系數(shù)0.65變?yōu)橄禂?shù)0.79556精度等級（GB 10095-88）8-GK7齒距累積誤差0.0908齒圈徑向跳動公差0.0459公法線長度變動公差0.04010齒

27、距極限偏差0.02011基節(jié)極限偏差0.01812齒向誤差0.01813跨測齒數(shù)714配嚙齒輪齒數(shù)8615中心距離1.9690.0010內(nèi)齒輪的相應(yīng)參數(shù)見表4-3。表4-3 內(nèi)齒輪的相應(yīng)參數(shù)1齒數(shù)862模數(shù)2.753齒形角4齒頂高系數(shù)0.65變位系數(shù)0.41866精度等級（GB 1009588）8GK7齒距累積誤差0.0908齒圈徑向跳動公差0.0459公法線長度變動公差0.04010齒距極限偏差0.02011基節(jié)極限偏差0.01812齒向誤差0.01813跨測齒數(shù)714配嚙齒輪齒數(shù)8515中心距離1.9690.00105 強度計算5.1 轉(zhuǎn)臂軸承壽命計算 軸承額定壽命式中 壽命系數(shù)，； 動負

28、荷，； 額定動負荷，選用單列向心球軸承33113，； 工作情況系數(shù)，； 負荷性質(zhì)系數(shù)，選??； 齒輪系數(shù)，當齒輪周節(jié)極限偏差小于0.02?。划旪X輪周節(jié)極限偏差為??；此處?。?安裝部位系數(shù)，非調(diào)心軸承裝于行星輪體內(nèi)，故??； 速度系數(shù)，； 軸承轉(zhuǎn)速，； 壽命指數(shù)，對球軸承。則壽命為 5.2 銷軸受力 參看圖5-1 5.3 銷軸的彎曲應(yīng)力 銷軸材料為，硬度 5.4 幾何尺寸的確定 該設(shè)計為雙偏心傳動，故兩行星輪中間的浮動盤尺寸為： 式中：銷軸中心分布圓直徑； 滾子外徑； 偏心距（即齒輪副的中心距）。5.5 銷套與浮動盤平面的接觸應(yīng)力 6 效率計算6.1 嚙合效率6.1.1 一對內(nèi)嚙合齒輪的效率 由式（

29、7-87）得 所以 又由式（7-88）得 所以 按內(nèi)齒輪插齒，外齒輪磨齒時齒廓摩擦因數(shù)，取。由式（7-86）得 6.1.2 行星機構(gòu)的嚙合效率 本設(shè)計中，由式（7-84）得 6.2 輸出機構(gòu)的效率 因采用浮動盤輸出機構(gòu)，由式（7-92）得 取摩擦因數(shù)，中心距，銷軸中心圓半徑，則 故輸出機構(gòu)效率，由式（7-89）得 6.3 轉(zhuǎn)臂軸承效率 由式（7-94）得 滾動軸承摩擦因數(shù)，為軸承內(nèi)徑，313軸承，模數(shù)，。則 6.4 總效率 由式（7-83）得 7 軸的相關(guān)設(shè)計軸主要用于支承回轉(zhuǎn)零件以及傳遞運動和動力，是組成機器主要零件之一。其結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝等方面的要求，合

30、理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理將直接影響軸的工作能力及軸上零件的工作可靠性，還會增加制造成本及裝配困難等。軸的工作能力計算一般是指軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。但軸的工作性能主要取決于其強度。本設(shè)計只需對軸進行強度計算，以防止塑性變形等。7.1 軸的材料選擇 在本設(shè)計中，選擇軸的材料主要考慮以下因素：（1） 軸的強度、剛度和耐磨性要求；（2） 軸的加工工藝及熱處理方法；（3） 軸的材料經(jīng)濟性。軸常用材料是碳鋼和合金鋼。碳鋼價格低廉，對應(yīng)力集中敏感性低，加工工藝性好，并可通過熱處理改善其綜合性能，故應(yīng)用廣泛。一般軸承多采用含碳量為0.25%0.5%的中碳鋼，其中45#

31、鋼應(yīng)用最廣。值得注意的是：在一般工作溫度下，各種碳鋼與合金鋼的彈性模量均相差不大，故在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時，其根據(jù)主要是強度和耐磨性，而非軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。熱處理的方法有多種，如氮化、氰化、高頻淬火以及表明強化（滾壓、噴丸等），對提高軸的抗疲勞強度有著顯著的效果，但要根據(jù)實際情況選擇其方法。低碳鋼和低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韌性要求較高或轉(zhuǎn)速較高的軸。雖然球墨鑄鐵和高強度鑄鐵因具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對應(yīng)力集中的敏感性低，近年來被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復雜的曲軸等，但鑄件精度、質(zhì)量難于控制。軸的毛坯多用軋制的鍛鋼或圓鋼。鍛鋼其內(nèi)部組織均勻，

32、強度較好，故重要的大尺寸軸常用鍛造毛坯。本設(shè)計中，減速器的偏心軸材料選45#鋼調(diào)質(zhì)，齒輪輸出軸跟輸出內(nèi)齒輪的材料同為40Cr調(diào)質(zhì)。7.2 軸的機構(gòu)設(shè)計 影響軸的結(jié)構(gòu)和形狀的主要因素如下：（1） 軸的毛坯材料;（2） 軸上零件位置、配合公差及其聯(lián)接固定的方法；（3） 軸上作用力的大小及其分布；（4） 軸承的類型、尺寸和位置；（5） 軸的加工方法、裝配方法等其它因素。因此，在設(shè)計軸時必須根據(jù)不同的情況進行具體分析。但不離軸的設(shè)計必要要求：軸上零件應(yīng)便于安裝和拆卸調(diào)整；軸和軸上安裝的零件必須在準確的工作位置；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。軸的設(shè)計其主要是確定其軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。一般在已知機器的裝配簡

33、圖、軸的轉(zhuǎn)速、傳遞功率、軸上零件的主要參數(shù)等前提下對軸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。7.2.1 輸入偏心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)軸向定位的要求確定各段直徑和長度：（1） 12段利用聯(lián)軸器聯(lián)接電機，根據(jù)（GB/T 3852-1997）選擇聯(lián)軸器軸孔和鍵槽形式及尺寸，其軸長度為62mm。（2） 23段其長為15mm,選擇深溝球軸承6007，其內(nèi)徑d=35mm,其34段長度為33mm。（3） 45段其長為8mm,56段長為33mm,同時在此段開有1個2mm的退刀槽，方便定位和加工。（4） 67段主要由于支撐滾子，取其長為10mm,89段取30mm,并有2mm的退刀槽。（5） 911段為考慮安裝設(shè)計有臺階，每個臺階3mm。

34、（6） 參考機械設(shè)計，該軸倒角均為2×，所有倒圓角為r1.5。（7） 輸入偏心軸上聯(lián)軸器與該軸的軸向定位采用平鍵連接，由林光春主編.成都：四川大學出版社，2008.10出版的第二版機械設(shè)計課程設(shè)計中表8-1及表13-1查得該平鍵尺寸為8×7×44。7.2.2 輸出軸的機構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸向定位的要求確定各段直徑和長度：（1） 13段用于連接輸入軸，取其長度為35mm,其中12段長15mm,23段為20mm。（2） 34段長為10mm,45段選擇單列向心球軸承33113，其內(nèi)徑d=65mm,軸承寬度30，取其長度為47，其中有2mm退刀槽。（3） 56便于安裝取其長為40

35、mm,67選擇單列向心球軸承33111，其內(nèi)徑d=55mm。取其長為48mm。（4） 78段為輸出軸與聯(lián)軸器連接部分，取其長為112mm。（5） 參考機械設(shè)計，取該軸的倒角為2×，所有倒圓角為r1.5。（6） 輸出軸上聯(lián)軸器與該軸的軸向定位采用平鍵連接，由林光春主編.成都：四川大學出版社，2008.10出版的第二版機械設(shè)計課程設(shè)計中表8-1及表13-1查得該平鍵尺寸為14×9×84。7.2.3 選擇軸的材料及熱處理方式選擇軸的材料為45#鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其力學性能由表查得:=650MPa,=360MPa,=270MPa，=155MPa。7.2.4 計算軸的最小軸徑

36、 由表選=110，減速器的傳動功率為P=10KW,則軸的最小直徑為軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需要開鍵槽，故將最小軸徑增加5%，變?yōu)?1.502,取25。7.2.5 計算軸上的轉(zhuǎn)矩和齒輪作用力 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 齒輪的圓周力為： 齒輪的徑向力為： 齒輪的軸向力為： 8箱體與附件的設(shè)計8.1減速器箱體的基本知識簡介 減速器箱體是用來支持和固定軸系零件并保證其傳動件的嚙合精度和良好的潤滑以及軸系可靠的密封的重要零件，可以鑄造或焊接而成，其重量約占減速器總重量的30%50%。故在箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須綜合考慮其傳動質(zhì)量、加工工藝及成本等。 由于鑄鐵具有較好的吸振性、加之容易切削和承壓性能好，故箱

37、體一般采用鑄鐵（HT150或HT200）制成。在某些時候，為了提高箱體的強度和剛度，也可以采用鑄鋼（ZG15或ZG25）鑄造（如重型減速器）。 焊接箱體主要是用鋼板A3焊接而成。減速器箱體可采用整體式結(jié)構(gòu)或剖分式結(jié)構(gòu)，但后者采用較廣泛，其剖分面一般與傳動件軸線重合。 在減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意以下幾方面：（1） 減速器箱體要具有足夠的剛度。 由于箱體在加工和使用過程中，受到復雜的變載荷會引起箱體的相應(yīng)變形，若箱體的剛度不夠，會導致軸承孔中心線過度偏斜，從而影響傳動件的運動精度，甚至由于載荷集中會加速運動副的損壞。故在設(shè)計減速器時應(yīng)注意以下幾點： 1）確定箱體的尺寸和形狀 箱體的尺寸將直接影響其剛

38、度。所以首先要確定合理的箱體壁厚。壁厚與載荷大小有關(guān)，可用以下公式確定：式中，為箱體表面形狀系數(shù)，當無散熱筋時取值為1，有散熱筋時取值為0.80.9； 與內(nèi)齒圈直徑有關(guān)的系數(shù)，當內(nèi)齒圈分度圓直徑時，取=1.82.2，當時，取=2.22.6； 作用于機體上的轉(zhuǎn)矩，。 在相同壁厚情況下，增加箱體底面積和箱體的輪廓尺寸，可以增加抗彎扭動慣性矩，有利于提高箱體的剛性。 箱體軸承孔附近和箱體底座與地結(jié)合處作用著較大的集中載荷，所以此處應(yīng)加大壁厚，以保證局部剛度。為了保證結(jié)合面鏈接處的局部剛度與接觸剛度，箱蓋和箱座聯(lián)接部分都應(yīng)具有較厚的連接凸緣，箱座底面凸緣更要適當加厚（為了利于支承受力，其與地面接觸處寬

39、度應(yīng)超過箱座內(nèi)壁）。所有受載是接合面（箱體剖面和軸承座孔表面）都要限制其微觀不平度以保證實際接觸面積，從而達到一定的接觸剛度。對于連接螺栓的數(shù)量、間距、大小等都有一定的要求。 2）合理設(shè)計肋板 在箱體的受載集中處設(shè)置肋板可以明顯提高局部剛度。（2）箱體應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 箱體的制造工藝對箱體的質(zhì)量和成本，以及對加工、裝配、使用和維修都有直接的影響。 1）鑄造工藝性 設(shè)計鑄造箱體時，要考慮到制模、造型、澆注和清理等工藝的方便。外形應(yīng)力求簡單（如各軸承孔的凸臺高度應(yīng)一致），盡量減少沿拔模方向的凸起部分，并應(yīng)具有一定的拔模斜度。 箱體壁厚應(yīng)力求均勻，過渡平穩(wěn)，金屬不要局部積聚。凡外形轉(zhuǎn)折都應(yīng)有

40、鑄造圓角，以減小逐漸的熱應(yīng)力和避免縮孔?？紤]到液態(tài)金屬的流動性，一般鑄件都有最小壁厚限制。 2）機械加工工藝性 箱體結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)有利于減少加工面積。設(shè)計時應(yīng)考慮減少工件與刀具的調(diào)整次數(shù)，以提高加工精度和生產(chǎn)率。如，被加工面（如軸承座端面）應(yīng)力求在同一平面上。箱體上的加工面與非加工面應(yīng)嚴格分開，并且不應(yīng)在同一平面內(nèi)。所以箱體與軸承端蓋接合面、檢查孔蓋、通氣器、油標和油塞接合處與螺栓頭部或螺母接觸處都應(yīng)做出凸臺。 3）箱體形狀應(yīng)力求均勻、美觀 箱體設(shè)計應(yīng)考慮造型問題。如盡量減少外凸形體，箱體剖分面的凸緣、軸承座凸臺伸到箱體內(nèi)壁，并設(shè)置內(nèi)肋代替外肋（或去掉剖分面），這種構(gòu)型不僅提高了剛性，而且還使形象

41、更加整齊、協(xié)調(diào)和美觀。8.2減速器箱體材料和尺寸的確定 因鑄鐵抗振性能好，并具有一定的吸振性，且容易切削加工，所以在本設(shè)計中減速器箱體采用灰鑄鐵HT200制造。 減速器箱體的主要尺寸參數(shù)如表8-1表8-1 加速器箱體主要尺寸參數(shù)名稱符號減速器型式及尺寸關(guān)系/mm機體壁厚10前箱蓋壁厚=0.8=8加強筋厚度=10加強筋斜度機體內(nèi)壁直徑196機體機蓋緊固螺釘直徑軸承端蓋螺釘直徑地腳螺釘直徑機體底座凸緣厚度地腳螺栓孔的位置地腳螺栓孔的位置視孔蓋螺釘直徑68.3減速器附件的設(shè)計8.3.1 配重設(shè)計 由于偏心軸質(zhì)量不能近似認為是位于同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，為使軸達到運轉(zhuǎn)平穩(wěn)而不振動。配重塊材料選HT200。因配重

42、塊對稱放置于偏心軸偏心部分的兩側(cè)，離偏心軸質(zhì)心距離為43mm,設(shè)配重塊質(zhì)量為，偏心軸質(zhì)量為矢量為r。由公式可得： 又 1.77Kg 解得 1.74Kg 設(shè)矢量r=5mm ，得 0.348Kg8.3.2 減速器附件設(shè)計 （1） 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)電動機轉(zhuǎn)軸直徑、軸的最小直徑、傳動轉(zhuǎn)矩選取聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器為彈性柱銷聯(lián)軸器：型號如下 LX2 聯(lián)軸器 （GB/T 5014-2003） 公稱轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 質(zhì)量 外徑 聯(lián)軸器為彈性柱銷聯(lián)軸器：型號如下 LX2 聯(lián)軸器 （GB/T 5014-2003） 公稱轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 質(zhì)量 外徑 （2） 通氣器減速器工作時，箱體內(nèi)溫度升高，空氣膨脹導致壓力增大，為使箱

43、內(nèi)的空氣自由排出，從而保持內(nèi)外壓力平衡，不至于使?jié)櫥脱胤窒涿婊蚨松w處密封件等其它縫隙溢出，通常在上箱體頂部設(shè)置通氣罩。考慮到減速器工作環(huán)境以及減速器的尺寸，本設(shè)計選用提手式通氣器。 （3） 油標為檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，保持池內(nèi)有適量的潤滑油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位設(shè)置油標。本設(shè)計中采用長形油標。（4） 放油孔螺塞 減速器工作一定時間后需要更換潤滑油和清洗，為排放污油和清洗劑，在箱體底部油池最低的位置開設(shè)排油孔，平時用螺塞將排油孔堵住。 （5） 吊環(huán)螺釘按減速器的起重重量選擇，吊環(huán)螺釘設(shè)置在箱蓋凸臺處，以使吊環(huán)螺釘有足夠的深度。（6） 軸承端蓋為固定軸承在軸上的軸向位置并承

44、受軸向載荷，軸承座孔兩端需用軸承蓋密封。（7） 油杯為了給傳動機體內(nèi)部注入潤滑油，箱體上壁應(yīng)設(shè)計一注油油杯。（8） 密封與潤滑1）本設(shè)計中采用浸油潤滑方式。2）潤滑油型號選擇工業(yè)閉式齒輪油（GB5903-1995）中的一種。3）密封類型主要采用氈圈和密封膠。參考文獻1 朱孝錄主編.齒輪傳動設(shè)計手冊(HANDBOOK OF GEAR DESIGN) 北京：化學工業(yè)出版社，2004.72 朱孝錄主編. 中國機械設(shè)計大典. 第4卷. 機械傳動設(shè)計. 南昌：江西科學技術(shù)出版社，20023 朱孝錄主編. 機械傳動裝置選用手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，19994 邱宣懷等編著.機械設(shè)計.第4版. 北京：高

45、等教育出版社，1997（2009重?。? 機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊.減速器和變速器 第4版. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.2（2007.6重?。? 王之櫟，王大康主編.機械設(shè)計綜合課程設(shè)計.第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2007.87 張春宜等編著減速器設(shè)計實例精解. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.78 于惠力，李廣惠，尹凝霞編著.軸系零部件設(shè)計實例精解. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.69 漸開線齒輪行星傳動的設(shè)計與制造編委會著. 漸開線齒輪行星傳動的設(shè)計與制造. 北京:機械工業(yè)出版社.2002.410 孫桓,陳作模,葛文杰主編;西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編.機械原理.第7版.北京:高等