湘潭大學興湘學院

畢業(yè)設計說明書目：200kw行星增速器開發(fā)匹

1=1專業(yè):機械設計制造及其自動化學號：名：指導教師：完成日期：2015年5月摘要行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比，當機械性能、零件材料、工作條件及制造精度等均相同時，行星齒輪傳動具有體積小、質(zhì)量輕、傳遞功率大、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力高、傳動效率高、傳動比大、運動平穩(wěn)、抗振動和沖擊能力強等優(yōu)點，因此常被用作增速器、減速器、差速器以及其他用途機構(gòu),而行星齒輪增速器在市場上一直占據(jù)較高的份額。行星齒輪增速器在現(xiàn)代化工業(yè)上如煤礦工業(yè)、機械加工、水利工程，風電產(chǎn)業(yè)等方面都有著極其重要的地位。目前我國國內(nèi)主要研制的行星齒輪增速器主要體現(xiàn)在兆瓦級大功率增速器上而忽略了小功率的行星齒輪增速器的發(fā)展。小功率的行星齒輪增速器在機床的加工上以及其它方面的應用上也是必不可少的，對小功率的行星齒輪增速器的研究不能忽略。目前我國的行星齒輪增速器的體積、壽命、傳動精度均處在發(fā)展之中，在很多的參數(shù)上都達不到使用要求，而行星齒輪增速器在其中作為一個主要的傳動部件，其故障率是許多產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。而行星齒輪增的可靠的齒輪傳動系統(tǒng)是我國目前面臨的問題。本次設計中通過對200KW級行星齒輪增速器進行分析和研究，再根據(jù)國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，對行星齒輪增速器進行設計，通過實際的調(diào)研，確定設計條件，并且對增速器進行強度校核。此次設計中對行星齒輪增速器進行了一次初步的探討，設計出一款功率大，可靠性高，結(jié)構(gòu)尺寸小，壽命長的行星齒輪增速器。設計主要包括傳動方案的確立，對增速器的結(jié)構(gòu)設計，并對內(nèi)部的傳動結(jié)構(gòu)進行設計，最后完成圖紙的繪制，完成本次設計。關(guān)鍵詞：行星齒輪增速器結(jié)構(gòu)設計尺寸設計ABSTRACTTheNGWacceleratorisakindofplanetarygearincreaser,planetarygearincreaserinmodernindustrysuchasmechanicalmachining，thecoalindustry，windpowerindustry，hasanextremelyimportantpositioninhydraulicengineering.Atpresent，thedevelopmentofplanetarygearincreasermanifestedmainlyinthelargepowerMWclassincreaserandignorethedevelopmentofsmallpowerplanetarygearaccelerator.Applicationofsmallpowerofplanetarygearincreaserformachiningmachinetoolandotherfieldsisalsoessential，tostudycannotneglect.China'scurrentplanetarygearincreaserlife，volume，transmissionaccuracyareindevelopment，manyparametersofcannotmeettheuserequirements，andtheplanetgearspeederasamaintransmissioncomponents，thefailurerateisthemainbottleneckofthedevelopmentofmanyindustries.Theplanetarygearincreasergearfailureisthemainreasonforthefailureofgearbox.SothedesignofanefficientandreliablegeartransmissionsystemisthemainproblemIfaceatpresent.ThedesignthroughtheanalysisandResearchonthe200kwplanetarygearincreaser，accordingtothedomesticandforeignresearchcondition，theplanetgearspeedincreasercore一planetarygeartransmissiondesign，throughtheactualinvestigation，thebackgroundconditionsaredetermined,andthegrowthrateofthestrengthcheck，carriedoutapreliminarydiscussionondesigntheplanetarygearaccelerator，theaimistodesignahighpower，smallsize，highreliability，longservicelifeofequipmentofgrowth.Thedesignincludestheestablishmentoftransmissionscheme，designthestructureofthespeedincreaser，andtransmissionstructureontheinteriorisdesigned，finallycompletedrenderingCADdrawings，completethedesign.Keywords:Planetarygearspeedincreaserstructuredesigndimensiondesign目錄1、引言錯誤!未定義書簽。1.1課題的來源及意義錯誤!未定義書簽。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢錯誤!未定義書簽。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2、方案設計2\o"CurrentDocument"2.1傳動方案概述2\o"CurrentDocument"2.2行星齒輪增速器的傳動類型及繪制傳動簡圖3\o"CurrentDocument"3、結(jié)構(gòu)設計5\o"CurrentDocument"3.1設計背景5\o"CurrentDocument"3.2分配傳動比5\o"CurrentDocument"3.3行星輪系的配齒計算5\o"CurrentDocument"3.4初步計算齒輪的注意參數(shù)73.4.1計算高速級齒輪的模數(shù)m73.4.2計算中速級齒輪的模數(shù)m103.4.3計算低速級齒輪的模數(shù)m12\o"CurrentDocument"3.5嚙合參數(shù)的計算143.5.1高速級143.5.2中速級錯誤!未定義書簽。43.5.3低速級錯誤!未定義書簽。43.6幾何尺寸的計算錯誤!未定義書簽。43.6.1高速級錯誤!未定義書簽。53.6.2中速級錯誤!未定義書簽。53.6.3低速級錯誤!未定義書簽。53.7裝配條件的驗算錯誤!未定義書簽。53.7.1鄰接條件錯誤!未定義書簽。53.7.2同心條件錯誤!未定義書簽。53.7.3安裝條件錯誤!未定義書簽。53.7.4強度校核錯誤!未定義書簽。63.7.4.1高速級錯誤!未定義書簽。63.7.4.2中速級錯誤!未定義書簽。83.7.4.3低速級214、結(jié)論錯誤!未定義書簽。65、參考文獻錯誤!未定義書簽。71引言1.1課題的來源及意義隨著現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展以及新能源的開發(fā)與應用，行星齒輪增速器逐漸出現(xiàn)在人們的視野之中。行星齒輪增速器在機械加工、煤礦工業(yè)、風電產(chǎn)業(yè)、水利工程中均占有一席之地。行星齒輪增速器在現(xiàn)代工業(yè)中應用的日趨成熟，而目前國內(nèi)的研究大多停留在兆瓦級的大功率行星齒輪增速器而忽視了小功率行星齒輪增速器在機械加工等多方面的應用，小功率的行星齒輪增速器目前在國內(nèi)尚屬于盲區(qū)，我們不應該忽視其發(fā)展的潛力。行星齒輪增速器中，行星齒輪傳動是其關(guān)鍵部件，它的作用是在輸入軸與輸出軸之間將輸入軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的動力傳遞給輸出軸，同時將輸入軸的較低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足輸出端所需的轉(zhuǎn)速。由于其多應用在小型甚至微型的機械設備中，因此，小功率行星齒輪增速器是一種擁有小體積的傳遞低扭矩的精密增速傳動裝置。行星齒輪增速裝置一般安裝在機床刀頭、機械手等中小型機械機構(gòu)的內(nèi)部，由于其應用多屬于小型復雜部件的內(nèi)部并且要求精度十分之高，不方便經(jīng)常進行檢修以及更換。因此行星齒輪增速器的可靠性和工作壽命必須達到極高的要求，這是本次設計的重點也是難點之一。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(1)發(fā)展現(xiàn)狀：我國早在南北朝時代(公元429?500年)，祖沖之發(fā)明了有行星齒輪的差動式指南車。因此我國行星齒輪傳動的應用比歐美各國早1300多年。NGW型行星增速器在大功率方面主要應用在風力發(fā)電、水利發(fā)電等領域。目前國外建立了完善的風力發(fā)電機組設計、制造和監(jiān)控體系，在風力發(fā)電機組運行、維護及管理方面積累了豐富的經(jīng)驗，大型風力發(fā)電機組質(zhì)量、運行可靠性和效率都處于領先地位。在2004年，美國就已經(jīng)實現(xiàn)了風力發(fā)電在全國范圍內(nèi)的普遍應用，風力發(fā)電的總裝機容量已經(jīng)超過6740MW，可以達到20%的普通居民用電要求。而風力資源比較豐富的加拿大發(fā)展風電的步伐也十分迅速，風力發(fā)電已成為其能源結(jié)構(gòu)的一個重要構(gòu)成。到2015年，加拿大的風力發(fā)電能力預計將達到4700MW。傳統(tǒng)風電強國一一德國、西班牙、荷蘭等國家的風力發(fā)電發(fā)展速度也以驚人的速度在增長。作為我們的鄰國和主要經(jīng)濟競爭對手，印度在風力發(fā)電領域走在了我國的前面。經(jīng)過短短的二十年時間，印度風電產(chǎn)業(yè)從無到有，從弱到強，迅速成為世界上風力發(fā)電應用最為廣泛的國家之一。輕型、高效、高可靠性及大功率是現(xiàn)代風力發(fā)電機組的主要發(fā)展方向。經(jīng)過近五十年的研究與發(fā)展，風力發(fā)電技術(shù)由百千瓦級向兆瓦級甚至十兆瓦級發(fā)展，它極大地提高了電廠單位面積發(fā)電量，極大提高了風力發(fā)電的經(jīng)濟效益。二十世紀八十年代以來，由于相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，風力發(fā)電技術(shù)迎來了一個大踏步前進的時期。風機容量由55KW發(fā)展到了5MW，可靠性也得到了大幅提升，西班牙等國目前已經(jīng)開始研制10MW風力發(fā)電機組。傳統(tǒng)大功率風力發(fā)電增速裝置已經(jīng)進入了成熟和穩(wěn)定的階段。我國國產(chǎn)風電機組主要是定槳距的600KW的機組，該風電機組在國外已經(jīng)停止生產(chǎn)。兆瓦級風電機組主要通過合資方式引進，關(guān)鍵零部件國產(chǎn)率較低。設計、制造、控制水平低，整機自主開發(fā)能力弱，可靠性差，迫切需要提高國產(chǎn)化水平。采用國外標準設計的進口風力機，由于對國內(nèi)一些極端氣候條件難以適應，造成了較高的故障率。隨著風力發(fā)電機組功率的增大，特別是近海風力發(fā)電機組，機頭重量達數(shù)百噸其安裝、維護成本大大增加，可靠性要求愈來愈高，風電場的平均利用率較低。截至2005年底，已向主管部門提出申請和號稱要進入整機制造領域的大中型企業(yè)已超過50家，但中國市場只能容納3~5家本土整機廠商的生存，這意味著風能產(chǎn)業(yè)的整合很可能在成長的初期就會出現(xiàn)。而在小體積小功率的領域，行星齒輪增速裝置主要應用在機械加工等需要高速切削的領域如主軸增速裝置等。由于對被加工件有很高的精度要求，這個領域的行星齒輪增速裝置對穩(wěn)定性的要求較高。對增速性能的要求主要體現(xiàn)在高剛度和高精密兩方面，而且需要長時間運行且不需單獨的冷卻裝置，并且也需要很高的傳動比。這就對行星齒輪增速裝置提出了較高的要求。目前我國的主軸增速裝置基本需要依賴進口，而國內(nèi)的生產(chǎn)廠商無法完成設計和制造的任務，形式較嚴峻。而國內(nèi)的研究與生產(chǎn)機構(gòu)對大功率行星齒輪增速器的關(guān)注明顯要多于小功率增速裝置，又小型行星輪增速裝置在電子、醫(yī)療、精密磨具、航空等領域意義重大，我們有必要對其進行一次初步的探索。本次設計針對小型行星齒輪增速裝置進行研究，設計了一種兩級行星齒輪增速機構(gòu)。（2）發(fā)展趨勢：世界各先進工業(yè)國經(jīng)由工業(yè)化、信息化時代，正在進入知識化時代，行星齒輪傳動在設計上日趨完善，制造技術(shù)不斷進步，使行星齒輪傳動已達到了較高水平。我國與世界先進水平雖存在明顯差距，但隨著改革開放帶來設備引進、技術(shù)引進，在消化吸收國外先進技術(shù)方面取得長足的進步。對于行星齒輪的發(fā)展方向，根據(jù)相關(guān)資料為4個方面：1：標準化，多品種。目前世界上已有50多種行星齒輪傳動系列設計并且演化出多種形式的多種產(chǎn)品。2：硬齒面，高精度。采用新型優(yōu)質(zhì)鋼材料，廣泛使用滲碳和氮化等熱處理方式，齒輪制造精度在6級以上，大大提高了承載能力，延長使用壽命。3：高轉(zhuǎn)速，大功率。4：大規(guī)格，大扭矩。在市場需求發(fā)生重大改變的背景下，重型變速器產(chǎn)品復箱使用行星結(jié)構(gòu)已成為發(fā)展趨勢。為了順應市場的發(fā)展這一形勢，各相關(guān)企業(yè)對行星機構(gòu)變速器也在緊鑼密鼓的開發(fā)，適應市場需求。樣劫待點樣劫待點2方案設計2.1傳動方案概述傳動裝置是一個機械的主要組成部分，傳動件及傳動裝置的設計是否合理，制造和裝配質(zhì)量是否符合要求將成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。傳動的主要形式可分為機械傳動，流體傳動和電傳動三類。而機械傳動又可分為鏈傳動，帶傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動四類，根據(jù)本次設計的傳動特點和工作環(huán)境要求一般我們都選擇齒輪傳動。齒輪傳動是機械傳動中最重要，應用最廣泛的一種傳動形式。其主要優(yōu)點有瞬時傳動比恒定，可靠性高，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊等。齒輪傳動分開式，半開式和閉式三種，由于風力發(fā)電機工作環(huán)境惡劣，一般采用閉式傳動以滿足潤滑要求。目前，國內(nèi)增速箱由于受機組選型的限制，結(jié)構(gòu)各異，國內(nèi)外生產(chǎn)的增速齒輪箱可分為平行軸圓柱齒輪箱、行星齒輪箱以及平行軸與行星輪系混合式齒輪箱幾類；按照傳動的級數(shù)分為單級和多級齒輪箱；按照傳動的布置形式可以分為展開式、分流式和同軸式以及混合式。各個不同的分類方式各自有各自的優(yōu)點及缺點，根據(jù)傳動布置形式所分類的傳動方案的名稱，具體的優(yōu)點及其缺點以及機器運動簡圖如下圖2-1所示：!結(jié)構(gòu)筒隼，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因；而要求軸有很大的梆度結(jié)物復雜，但由于齒輪相對于軸承肘秣分布，載

有沿齒寬分布均句，軸承受我均句橫向尺寸小.軸向尺寸和重SI較大.用中何軸較K.幽度弟，沿古寬栽荷分布不偷勻.每對哂合撕故傳遞全部齦荷的一半,輸入軸和輸

出轅只承受扭姬，中間軸只承受全部較荷的一

半，軸我尺寸小

圖2-1傳動布置形式分類本次設計的NGW型行星齒輪增速器包括內(nèi)齒圈、公共行星齒輪、中心齒輪和行星架組成的NGW型行星傳動機構(gòu)和前、后兩個端蓋；外部扭矩從行星架的輸入軸輸入，內(nèi)齒圈固定不動，公共行星齒輪隨行星架公轉(zhuǎn)并與內(nèi)齒圈嚙合而自轉(zhuǎn)，帶動中心齒輪轉(zhuǎn)動，進而帶動與中心齒輪共軸的輸入齒輪轉(zhuǎn)從而進行輸出。2.2選取行星齒輪增速器的傳動類型及繪制傳動簡圖根據(jù)本次增速器傳遞的功率、傳動比等特點，接合采用的三級行星傳動增速器。本次設計的增速器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用于性強。行星齒輪增速器的優(yōu)點為其輸入級即低速級采取行星輪系進行增速，剛性好，符合受力及扭矩要求。行星傳動具有結(jié)構(gòu)尺寸小，傳動效率高等優(yōu)點，并且三個行星輪可以有效的分擔啟動扭矩。采用行星輪傳動，均載效果好，實現(xiàn)了大傳動比。而且本次設計低速級和高速級合理分配了傳動比，實現(xiàn)了平穩(wěn)輸出，降低了震動。其傳動簡圖如圖所示:通過對行星齒輪增速器的傳動簡圖進行分析可知其運動方式：低速級行星架接收由槳葉傳遞而來的扭矩，并將扭矩分流，分別傳遞給三低速級行星輪。低速級行星輪接收由行星架傳遞而來的力，通過低速級行星架，低速級內(nèi)齒圈，低速級太陽輪的綜合約束與作用，行星輪既圍繞太陽輪公轉(zhuǎn)，也圍繞低速級行星架上的軸進行自轉(zhuǎn)。低速級太陽輪接收低速級行星輪傳遞過來的轉(zhuǎn)矩，從而進行自轉(zhuǎn)，完成第一級的增速。低速級太陽輪鏈接中速機行星架，從而將扭矩傳遞到行星架上，同低速級一樣將扭矩傳遞給三個中速級行星輪。同低速級，行星輪接收力的作用，進行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，傳遞力給太陽輪。中速級太陽輪接收由行星輪傳遞而來的轉(zhuǎn)矩，從而進行自轉(zhuǎn)，完成第二級增速，同時和太陽輪同軸的低速斜齒輪以同樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。中速級行星架接收由槳葉傳遞而來的扭矩，并將扭矩分流，分別傳遞給三個高速級行星輪。高速級行星輪接收由行星架傳遞而來的力，通過高速級行星架，高速級內(nèi)齒圈，高速級太陽輪的綜合約束與作用，行星輪既圍繞太陽輪公轉(zhuǎn)，也圍繞低速級行星架上的軸進行自轉(zhuǎn)。高速級太陽輪接收高速級行星輪傳遞過來的轉(zhuǎn)矩，從而進行自轉(zhuǎn)，完成第三級的增速。3結(jié)構(gòu)設計3.1設計背景增速器的設計需要根據(jù)不同的情況來進行區(qū)別設計，本次設計的增速器，其工作基礎、研究條件、應用環(huán)境、工作目的如下表3-1：表3-1增速器設計背景增速器速比75輸入轉(zhuǎn)速20.7rpm輸入功率200KW根據(jù)增速器的已知條件，要求進行運動分析，參數(shù)計算，強度校核，確定各個零部件的幾何尺寸，然后完成結(jié)構(gòu)設計。3.2分配傳動比本次設計所采用的三級行星增速機構(gòu)分三級進行增速。由于行星輪增速器的傳動比為4時，承載能力最高，傳動比大于或小于4時，承載能力下降，當大于8時，承載能力急劇下降。因此行星傳動輪系的部分的傳動比應在4左右。齒輪設計的原則是體積盡量最小且滿足傳動要求（即材料最?。?。根據(jù)總傳動比，然后由經(jīng)驗公式最終確定各級傳動比：第一級行星輪系3.05，第二級行星輪系4.36，第三極行星輪系5.65，總傳動比為75.13,可以滿足要求。3.3行星輪系配齒計算在設計行星輪系的時候應該滿足以下的幾個條件：傳動比條件，鄰接條件，安裝條件，還有同心條件。首先需要進行配齒計算，計算得到的齒數(shù)應滿足設計條件，之后對各個輪系的部件進行具體的尺寸的結(jié)構(gòu)設計，即可完成行星輪系的設計。行星輪系的設計主要由初定條件計算，裝配條件校核。其中裝配條件包括同心條件，裝配條件，和鄰接條件。（1）第一級行星輪系我們根據(jù)行星齒輪傳動比i的值和其配齒計算公式，可得第一級（低速級）傳動的太陽輪Z]，行星齒輪z2的齒數(shù)?，F(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動的外廓尺寸，故選取第一級（低速級）'太陽輪齒數(shù)為42和行星齒輪數(shù)為4根據(jù)公式勺二（i-1）Z]公式（1）z3=（3.05-1）42=86.1取86對內(nèi)齒圈的齒數(shù)進行圓整后，此時實際的傳動比的值與給定的傳動比的值稍有變化，需要控制在傳動比誤差范圍內(nèi)。本次設計內(nèi)齒圈齒數(shù)圓整為86,其實際傳動比為：i=1+ZJz廣3.048其傳動比誤差△i=(i-i)/i=0.66%根據(jù)同心條件可求得行星齒輪的齒數(shù)為：z2=(勺—z1)/2=22再考慮安裝條件為：(z1+z3)/2=c(整數(shù))由以上可以求得第一級行星輪各個齒輪的基本參數(shù)如下表：表3-2第一級增速齒輪基本參數(shù)齒輪齒數(shù)太陽輪42行星輪22外齒圈86第二級行星輪系第二級傳動比ip2為4.35，選擇太陽輪齒輪數(shù)為22和行星齒輪數(shù)目為3根據(jù)公式：z3=(i-1)z1z3=(4.36-1)22=73.92取74再考慮到其安裝條件，選擇23的齒數(shù)為74符合要求。根據(jù)同心條件可求得行星齒輪c1的齒數(shù)為z2=(z3-z「/2=26實際傳動比為i=1+z/z=4.363其傳動比誤差Ai=(i-i)/i=-0.69%經(jīng)過計算，可得第二級齒輪的基本參數(shù)如下表：表3-3第二級增速齒輪基本參數(shù)齒輪齒數(shù)太陽輪22行星輪26外齒圈74第三級行星輪第三級傳動比、為5.65,選擇中心齒輪數(shù)為17和行星齒輪數(shù)目為3,根據(jù)公式：了(I)氣z3=(5.65-1)17=79.05取79再考慮到其安裝條件，選擇23的齒數(shù)為79符合要求。根據(jù)同心條件可求得行星齒輪的齒數(shù)為z2=(勺一z「/2=31實際傳動比為i=1+z/z-5.647其傳動比誤差Ai-(i-i)/i-0.53%經(jīng)過計算，可得第三級齒輪的基本參數(shù)如下表：表3-3第三級增速齒輪基本參數(shù)齒輪齒數(shù)太陽輪17行星輪31外齒圈793.4初步計算齒輪的主要參數(shù)齒輪材料和熱處理的選擇：各級中的太陽輪和行星輪均采用20CrMnTi，這種材料適合高速，中載、承受沖擊和耐磨的齒輪及齒面較寬的齒輪，故且滿足需要。齒面硬度為58-62HRC，查表可知，取。血-1400N/mm2，。時-480N/mm2，齒輪加工精度為六級。3.4.1計算高速級齒輪的模數(shù)m按彎曲強度的初算公式，為確定公式中的各參數(shù)值試選Kf=1.3,、二°.75由《機械設計》式（10-5）計算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)a=arccosZcosa/(z+2h*)」=32.778a=arccosZcosa/(z+2h*)」=28.025e=Lz(tana-tana')+z(tana-tan?/)」/2兀=1.588a1al2a2Y=0.25+0.75/e=0.722③計算皆。F由《機械設計》圖10-17查得齒形系數(shù)YFi=1.9，Yf2=1.83由《機械設計》圖10-18查得齒形修正系數(shù)系數(shù)Y=1.97,sa1Y2=1.9大小齒輪的齒根彎曲疲勞極限強度為b=480MPa。Flim由《機械設計》圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K^i=0.8,取彎曲疲勞完全系數(shù)S=1.4，由《機械設計》式（10-14）得lb」="fN1"FlimF1Sb」="fN2"FlimF2S%2二0.81。Ri勺i=0.0206F1YYg2」a2=0.0177F2=―8*40=274.286MPa-0.81X340=277.714MPa1.4取上匕」=R1爭=0.0206FF1④計算轉(zhuǎn)矩太陽輪受到的轉(zhuǎn)矩：T=9.55x106p/n=9.55x106x200/(20.7x75)=1.23x106Nmm彳丁星輪受到的轉(zhuǎn)矩：亍T/n廣些嚴二以。1x105Nmm2)計算模數(shù)m=』當邕?(事)=3.826mm38z2b」'd1F計算實際載荷系數(shù)圓周速度V。d=mz=65.042mmv=兀"1=5.282m/s

60x1000齒寬b。b=8dd1=48.782mm寬高比b/hh=(2h*+c*)m=8.609mm

ab/h=48.782/8.609=5.667根據(jù)v=5.282m/s,6級精度，由《機械設計》圖10-8查得動載系數(shù)K^=1.06由氣=2TJ《=2x4.101x105/65.042=1.261x104NKaF1=465.295N/mm>100N/mmb查表《機械設計》10-3得齒間載荷分配系數(shù)K=1.0Fa由《機械設計》表10-4用插值法查得K=1.1郵結(jié)合b/h=5.667查《機械設計》圖10-13得K=1.08F&則載荷系數(shù)為Kf=KK^KfK邱=1.1x1.06x1.0x1.08=1.259，玄w1.2599*m=m'—f=3.826x3=3.785mm3K：31.3就近圓整為m=4mm3.4.2計算中速級齒輪模數(shù)m按彎曲強度的初算公式，為m=3：2K：〈匕?()39z2laJ'd1F確定公式中的各參數(shù)值試選K『1.3,9d=0.75由《機械設計》式(10-5)計算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)a=arccosZcosa/(z+2h*)L30.528a=arccosZcosa/(z+2h*)L29.241=1.601■(tana-tana')+z(tana-tana')]/2兀=1.601Y=0.25+0.75/8=0.719計算鏟^。F由《機械設計》圖10-17查得齒形系數(shù)Yai=2.03，七裁=1.9由《機械設計》圖10-18查得齒形修正系數(shù)系數(shù)Ysai=1.8，L=1.9大小齒輪的齒根彎曲疲勞極限強度為a=480MPa。Flim*2二0.81。由《機械設計》圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K^1=0.82取彎曲疲勞完全系數(shù)S=1.4，由《機械設計》式(10-14)得卜]=Kfnia初血=0.82X*2二0.81。f1S1.4a]=K’n2aFlim0.81x480=277.714MPaf2S1.4上1勺1=0.0183.F1

上2勺2=0.0184F2取匕匕］=上1'1=0.0184FF1計算轉(zhuǎn)矩太陽輪受到的轉(zhuǎn)矩：T=9.55x106p/n=9.55x106x200/(20.7x3.05x4.36)=6.939x106Nmm彳丁星輪受到的轉(zhuǎn)矩:T1=T/n廣竺方=2-313x106Nmm3)計算模數(shù)m=』"?(心)=4.229mm38z2b」\d1Fd1=”％=115.038mmv="叩d1=”％=115.038mmv="叩1=1.657m/s60x1000b=8dd1=40.263mm齒寬b。寬高比b/hh=(2h*+c*)m=11.765mm

ab/h=40.263/11.765=3.422根據(jù)v=1.657m/s,6級精度，由《機械設計》圖10-8查得動載系數(shù)K^=1.07由氣=2TJ《=2x2.331x106/115.038==4.053x104NKX=1107.295N/mm>100N/mmb查表《機械設計》10-3得齒間載荷分配系數(shù)K=1.0Fa由《機械設計》表10-4用插值法查得K=1.25郵結(jié)合b/h=3.422查《機械設計》圖10-13得K=1.17則載荷系數(shù)為Kf=KAKKfK邱=1.1X1.07X1.0X1.17=1.377,K1.377/°。m=mf=5.229x3=4.33mmTOC\o"1-5"\h\z3K；31.3就近圓整為m=5mm3.4.3計算低速級齒輪模數(shù)m按彎曲強度的初算公式，為\o"CurrentDocument"2KTY__YY,

m=3f1s?(件-)

3：9z2b」、d1F確定公式中的各參數(shù)值試選K『1.3，9d=0.75由《機械設計》式(10-5)計算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)a=arccosZcosa/(z+2h*)L26.236a=arccosZcosa/(z+2h*)L30.528s=I(tana-tanar)+z(tana-tanar)]/2K=1.652a1a12a2Y=0.25+0.75/sa=0.704③計算yfy^。F由《機械設計》圖10-17查得齒形系數(shù)Ya「2，七2=2.06由《機械設計》圖10-18查得齒形修正系數(shù)系數(shù)Ysa1=1.9，七2=1.8大小齒輪的齒根彎曲疲勞極限強度為。=480MPa。Flim

"FN1—Fim~St]="fN2"FlimF2S="FN1—Fim~St]="fN2"FlimF2S=°.9x480=308.571MPa1.4-°.89x480=305.143MPa1.4tf卜Ri%i=0.0174.F1、2勺2=0.0172F2取=上1爭=0.0174FF1④計算轉(zhuǎn)矩太陽輪受到的轉(zhuǎn)矩：T=9.55x106p/n=9.55x106x200/(20.7x3.05)=3.025x107Nmm行星輪受到的轉(zhuǎn)矩：T=T/n=3'025x107=7.563x106Nmmw計算模數(shù)m=J2/39z21d1fis?(吊)=5.007mmF所得模數(shù)m為m=5.007計算實際載荷系數(shù)圓周速度v。d1=”％=210.294mmv="叩1=0.694m/s60x1000齒寬b。寬高比b/hb=9dd1=157.725mmh=計算模數(shù)m=J2/39z21d1fis?(吊)=5.007mmF所得模數(shù)m為m=5.007計算實際載荷系數(shù)圓周速度v。d1=”％=210.294mmv="叩1=0.694m/s60x1000齒寬b。寬高比b/hb=9dd1=157.725mmh=(2h*+c*)m=11.266mmb/h=157.725/11.266=14.000則載荷系數(shù)為Kf=KAKKfK邱=1.1x1.07x1.0x1.26=1.48m=m\、=5.007x3：148=5.228mm3K：31.3就近圓整為m=6mm3.5嚙合參數(shù)計算3.5.1高速級在兩個嚙合齒輪副中a-b,b-c中，其標準中心距a為11111a11=1/2m(z1+z1)=1/2x4(17+25)=96。瓜1=1/2m(zb1-z1)=1/2x4(79-25)=963.5.2中速級在兩個嚙合齒輪副中a-b，b-c中，其標準中心距a為2222a11=1/2m(z1+z1)=1/2x5(22+26)=120ab11=1/2m(zb1-z1)=1/2x5(74—26)=1203.5.3低速級在兩個嚙合齒輪副中a-b。b-c中，其標準中心距a為3333a11=1/2m(z1+z1)=1/2x6(42+22)=160匕］1=1/2m(zb1-z1)=1/2x6(86-22)=160由此可見，高速級，中速級和低速級的標準中心距均相等。因此該行星齒輪傳動滿足非變位的同心條件，但是在行星齒輪傳動中，采用高度變位可以避免根切，減小機構(gòu)的尺寸和質(zhì)量；還可以改善齒輪副的磨損情況以及提高其載荷能力。3.6幾何尺寸計算3.6.1高速級齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑齒寬太陽輪1746851行星輪31412493齒圈7943162373.6.2中速級齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑齒寬太陽輪22511082.5行星輪26513097.5齒圈745370277.53.6.3低速級齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑齒寬太陽輪426252189行星輪22613299齒圈8665163873.7裝配條件的驗算對于所設計的行星齒輪傳動應滿足如下裝配條件3.7.1同心條件按公式驗算，對于本次設計有Zc=(zb-za)/2。已知高速級z1=17,z2=31,z3=79滿足公式則滿足同心條件。已知中速級z廣22,z2=26,勺=74滿足公式則滿足同心條件。已知低速級z1=42,z2=22,勺=86滿足公式則滿足同心條件。3.7.2安裝條件按照公式驗算其安裝條件，即：z+z^=nc（常數(shù)）在高速級中冬三=曰9=12，滿足安裝條件。n3在中速級中土0=2^Z4=32,滿足安裝條件。n3在低速級中冬-0=竺86=32，滿足安裝條件。n43.7.3鄰接條件zsin—-2z2J―』（K為行星輪數(shù)）1一sin—K已知高速級z1=17,z2=31,z3=79，K=3，代入公式得知滿足鄰接條件。已知中速級z1=22,z2=26,勺=74，K=3，代入公式得知滿足鄰接條件。已知低速級z1=42,z2=22,勺=86，K=4，代入公式得知滿足鄰接條件。3.7.4行星齒輪的強度驗算在行星輪系的傳動中。太陽輪與行星輪之間的接觸強度是最大的，所以只需要驗證太陽輪與行星輪嚙合副的接觸強度即可。3.7.4.1高速級（1）校核齒面接觸應力大小齒輪的計算齒面接觸應力中的較大。丑值小于其相應的許用接觸應力k丑!，k"I即選K=1.1，計算接觸疲勞許用應力ch]由《機械設計》式10-15計算應力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1L=60x1522.5x1x（2x8x300x15）=6.707x109N2=NJu=6.707x109/1.824=3.677x109

由《機械設計》圖10-23查得解除疲勞壽命系數(shù)K^^=0.88%2=0.9取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機械設計》式（10-14）得:t]=%1。可頑=庭8小00=1232MPaTOC\o"1-5"\h\zH1S1t]=Kn2。即「2=0.9X1400=1260MPaH2S取兩者中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力，即:卜h]=卜J=1232MPa接觸疲勞強度條件公式:t=2KhT1.^i!?ZZZ<It]H\1巾刁3UHE￡H計算公式中的各參數(shù):載荷系數(shù)K載荷系數(shù)Kh=KAK^%常=1.1x1.06x1.0X101=1.28T=4.101x105Nmm1、二0.75d=mz=68mmu=1.824接觸疲勞強度計算的區(qū)域系數(shù)ZH,2cosa'Z=1Hvcos2asina'查《機械設計》圖10-20得：Zh=2.125彈性影響系數(shù)Ze:考慮考慮材料彈性模量E和泊松比對接觸應力影響的系數(shù)，查表可得Z廣189.80接觸疲勞強度計算的重合度系數(shù)Z￡:Z￡.4一￡a=0.93。將他們代入公式得到b=：2^^?土?ZZZ=984.757<In]HY。d3UHE8Hd1齒面接觸疲勞強度滿足要求，并且齒面接觸應力比標準齒輪有所下降。(2)齒根彎曲疲勞強度校核校核公式計算公式中的各參數(shù):2KTYYYI]b=F1Fasa8<lbJ尸七載荷系數(shù)Kf=KaKKfK耶=1.1x1.06X1.0X1.08=1.26T=4.101x105Nmm1)=1.9,Yf2=1.83Y1=1.87，Y2=1.85、二0.75m=4mmY8=0.722z=172KTYYY將它們代入公式bF=一。1Fasa8=187.022MPa<LrH]d1b校核公式計算公式中的各參數(shù):2KTYYYI]b=F1Fasa8<lbJ尸七3.7.4.2中速級(1)校核齒面接觸應力大小齒輪的齒面接觸應力中的較大b丑值小于其相應的許用接觸應力\bh]b<\bH]，bvb]。選K=1.1,計算接觸疲勞許用應力A^]由《機械設計》式10-15計算應力循環(huán)次數(shù):N1=60n1jL「1.189x109N2=NJu=1.006x109由《機械設計》圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù)Khn「0.92%=0.91取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機械設計》式（10-14）得：A]=KnZ^=°.92X1400=1288MPaH1S1A]=Kn2Ahu-2=0.91X1400=1274MPaH2S1取兩者中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力，即：Ah〕=AH[=1274MPa接觸疲勞強度條件公式：A=：2KhT1?U^1.ZZZvA]

H\Fd3UHE￡H計算公式中的各參數(shù)：載荷系數(shù)Kh=KAKyKH、=1.1x1.07x1.0X1.25=1.47T]=2.313x106Nmm4廣0.75d=mz=110mmu=1.182接觸疲勞強度計算的區(qū)域系數(shù)zh,r'2cosa'Z=1H\cos2asina'查《機械設計》圖10-20得:

ZH=2.125彈性影響系數(shù)Z^:考慮考慮材料彈性模量E和泊松比對接觸應力影響的系數(shù)，查表可得Z廣189.80接觸疲勞強度計算的重合度系數(shù)ze:Z￡,'4-￡Z￡,'4-￡=0.928。將他們代入公式得到b=■'2KHT1?^^1?ZZZ=1127.283<"]H\1。刁3uHE￡H齒面接觸疲勞強度滿足要求，并且齒面接觸應力比標準齒輪有所下降。（2）齒根彎曲疲勞強度校核2KTYYY「］校核公式b=尸1Fa附￡<b丑」校核公式尸七計算公式中的各參數(shù):載荷系數(shù)Kf=KK^KfK邱=1.1X1.0x1.07X1.17=1.37T=2.313x106Nmmi11=2.0，Y^2=1.9Y1=1.87，Y2=1.9'd=0.75m=5mmY￡=0.719z1=222KTYYY將它們代入公式bf=一&iFa￡=163.61MPa<InhJd1qf2=152.15MPa<lah]齒根彎曲疲勞強度滿足要求，并且齒根彎曲應力比標準齒輪有所下降。3.7.4.3低速級（1）校核齒面接觸應力大小齒輪的齒面接觸應力中的較大aH值要小于其相應的許用接觸應力th]1，th]2即a<\aH]，a選K=1.1，計算接觸疲勞許用應力1h]由《機械設計》式10-15計算應力循環(huán)次數(shù):N1=60n1jLh=2.727x108N2=N1/u=1.429x108由《機械設計》圖10-23查得解除疲勞壽命系數(shù)犬州]=0.95匕2=0.93取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機械設計》式（10-14）得:la]=Khn膈1