iv直升機(jī)主減速器的設(shè)計(jì)摘要直升機(jī)主減速器是直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的核心，其主要功能是將直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率按照一定的需要傳遞給直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的其他部件，以確保直升機(jī)正常起飛、飛行、懸停及降落。對(duì)于單發(fā)電機(jī)直升機(jī)，它可以直接將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率傳遞給主旋翼、尾槳及各個(gè)附件；對(duì)于多發(fā)電機(jī)直升機(jī)，減速器則首先要對(duì)各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行合并，然后再進(jìn)行下一步的傳輸。目前，大多數(shù)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用的齒輪為漸開線齒輪，并以行星系統(tǒng)為傳動(dòng)方式，行星系統(tǒng)是較為傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式。本文根據(jù)直升機(jī)工作的環(huán)境要求和動(dòng)力要求，分析減速器的工作原理，設(shè)計(jì)符合要求的直升機(jī)主減速器。本課題采用的傳動(dòng)方式為兩級(jí)NGW行星齒輪串聯(lián)傳動(dòng)，其工作原理為：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率通過高速輸入軸傳遞給第一級(jí)太陽輪輸入，后經(jīng)過兩級(jí)行星齒輪傳送系統(tǒng)由第二級(jí)行星輪輸出至低速輸出軸，進(jìn)而傳遞給主旋翼，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)動(dòng)力的傳動(dòng)。本文的主要工作為：通過直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)提供給減速器的輸入功率、總傳動(dòng)比及輸出轉(zhuǎn)速，再結(jié)合本設(shè)計(jì)所采用的二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)所設(shè)計(jì)的二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)輪系中各個(gè)齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、中心距等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；根據(jù)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩等及，對(duì)主減速器的高速輸入軸及輸出軸的長度、直徑等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算校核；對(duì)每級(jí)齒輪軸的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算校核。由于直升機(jī)工作情況及工作環(huán)境的特殊性，本課題采用花鍵連接，這樣會(huì)使得傳動(dòng)更加平穩(wěn)。本文通過考慮直升機(jī)工作時(shí)的環(huán)境及要求，結(jié)合所設(shè)計(jì)的主減速器的特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的潤滑方式與潤滑油。箱體與行星架的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)，則要考慮到主減速器各級(jí)齒輪的尺寸大小以及不同齒輪間的嚙合方式，進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：直升機(jī)主減速器，行星齒輪，二級(jí)行星輪系DesignofHelicoptermainreduceAbstractHelicoptermainreduceristhecoreofhelicoptertransmissionsystem.Itsmainfunctionistotransferthepowerofhelicopterenginetootherpartsofhelicoptertransmissionsystemaccordingtocertainneeds,soastoensurethenormaltake-off,flight,hoverandlandingofhelicopter.Forsinglegeneratorhelicopter,itcandirectlytransfertheenginepowertomainrotor,tailrotorandvariousaccessories;formultigeneratorhelicopter,thereducermustfirstcombinetheenginepower,andthencarryoutthenexttransmission.Atpresent,mosthelicoptertransmissionsystemsadoptinvolutegearsandplanetarysystemastransmissionmode,whichismoretraditionaltransmissionmode.Accordingtotherequirementsofhelicopterworkingenvironmentandpower,thispaperanalyzestheworkingprincipleofthereducer,anddesignsthemainreducerwhichmeetstherequirements.Thetransmissionmodeadoptedinthisprojectistwo-stageseriestransmissionofNGWplanetarygears.Itsworkingprincipleis:thepoweroftheengineistransmittedtothefirststagesunwheelthroughthehigh-speedinputshaft,andthenitistransmittedtothemainrotorthroughthetwo-stageplanetarygeartransmissionsystemfromthesecondstageplanetwheeltothelow-speedoutputshaft,soastorealizethepowertransmissionofthehelicopter.Themainworkofthispaperis:throughtheinputpower,totaltransmissionratioandoutputspeedprovidedbyhelicopterenginetoreducer,combinedwiththetransmissioncharacteristicsofthesecondaryplanetarygeartransmissionsystemusedinthisdesign,thenumberofteeth,module,centerdistanceandotherparametersofeachgearinthesecondaryplanetarygeartransmissionsystemaredesigned;accordingtothepower,torqueandotherparametersofhelicopterengineTorqueandsoon,designthelength,diameterandotherparametersofthehigh-speedinputshaftandoutputshaftofthemainreducer,andcalculateandcheckthemthroughthedata;designtheparametersofeachgearshaft,andcalculateandcheckthemthroughthedata.Becauseoftheparticularityofhelicopterworkingconditionandworkingenvironment,thissubjectadoptssplineconnection,whichwillmakethetransmissionmorestable.Inthispaper,byconsideringtheworkingenvironmentandrequirementsofthehelicopter,combinedwiththecharacteristicsofthedesignedmainreducer,thecorrespondinglubricationmethodsandlubricantsareselected.Thestructureandparameterdesignoftheboxandplanetcarriershouldtakeintoaccountthesizeofthegearsatalllevelsofthemainreducerandthemeshingmodebetweendifferentgears.Keywords:helicoptermainreducer,planetarygear,secondaryplanetarygeartrain.

目錄TOC\o"1-2"\h\u22664第一章緒論 520441.1課題研究目的及意義 5220451.2國內(nèi)外關(guān)于直升機(jī)主減速器的發(fā)展概況 6126591.2.1國外研究現(xiàn)狀 6319261.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 6142831.3本文主要研究內(nèi)容 720959第二章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8317112.1直升機(jī)主減速器的工作原理 8180692.2直升機(jī)主減速器的組成 8143352.2直升機(jī)主減速器的傳動(dòng)原理 9112822.4直升機(jī)應(yīng)用的要求 10232.5直升機(jī)主減速器設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo) 1060752.6電機(jī)的選擇 1126721第三章行星輪系齒輪設(shè)計(jì) 12306363.1材料的選擇 12118453.2太陽輪齒輪設(shè)計(jì) 12257203.3第一級(jí)行星輪系的設(shè)計(jì) 15239553.4第二級(jí)行星輪系的設(shè)計(jì) 1725111第四章行星齒輪軸的設(shè)計(jì) 21318094.1高速齒輪軸的設(shè)計(jì) 2143754.2低速齒輪軸的設(shè)計(jì) 2222855第五章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2367995.1高速輸入軸的設(shè)計(jì) 23162255.1.1高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 23134085.1.2高速軸的半徑 23186355.2輸出軸的設(shè)計(jì) 24226735.2.1輸出軸的彎曲剛度計(jì)算 24254425.2.2輸出軸的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 2625396第六章行星架與箱體的設(shè)計(jì) 28222396.1行星架設(shè)計(jì) 28262786.2箱體的設(shè)計(jì) 29272476.3箱體的主要功能 30111156.4箱體的基本要求 3047056.5減速器所需潤滑油量 3029423第七章結(jié)論 325991參考文獻(xiàn) 331093謝辭 34濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE26第一章緒論1.1課題研究目的及意義隨著人類文明的發(fā)展與進(jìn)步，世界科技水平不斷提高，各種各樣的交通工具也為人類的交流與往來提供了各種便利。在陸路與水路運(yùn)輸技術(shù)日趨穩(wěn)定之后，人們將目光轉(zhuǎn)向了天空，各種航空器材逐漸被發(fā)明創(chuàng)造。直升機(jī)作為一種較為重要的航天飛行器，以其相對(duì)小巧的身軀和靈活的運(yùn)輸方式備受關(guān)注。近代以來，全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，這也在一定程度上促進(jìn)科技以及軍事不斷發(fā)展，直升機(jī)已不單單作為一種作戰(zhàn)工具而存在。它的型號(hào)越來越多，功能也越來越全面。在國防上，它有邊境巡邏保衛(wèi)國土的作用，在國民經(jīng)濟(jì)上應(yīng)用也十分廣泛。直升機(jī)目前主要應(yīng)用在海上救援、商務(wù)運(yùn)輸、觀光旅游等方面，給人們的生活和工作帶來極大的便捷。在世界經(jīng)濟(jì)全球化的今天，經(jīng)濟(jì)水平在不斷提高，科技發(fā)展的速度也越來越快，直升機(jī)的應(yīng)用越來越廣，針對(duì)直升機(jī)在不同方面的應(yīng)用，人們對(duì)直升機(jī)也有了越來越高的性能要求。直升機(jī)主減速器是其傳動(dòng)系統(tǒng)的核心，與其飛行速度、載重質(zhì)量及爬坡高度等性能息息相關(guān)。提高直升機(jī)主減速器的效率，便能有效地改進(jìn)直升機(jī)的性能。曾有學(xué)者斷言：“直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能在某些情況下決定了直升機(jī)的性能?！币虼?，越來越多的國家在研究直升機(jī)主減速器的傳動(dòng)效率方面組織了大量的人力財(cái)力物力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究?？茖W(xué)家們不僅對(duì)減速器的齒輪類型進(jìn)行創(chuàng)新研究，還在做大量的實(shí)驗(yàn)計(jì)算，目的是使主減速器的齒輪傳動(dòng)方式更加完善先進(jìn)，進(jìn)一步更好地提高直升機(jī)的性能。目前，大多數(shù)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用的齒輪為漸開線齒輪，并以行星系統(tǒng)為傳動(dòng)方式，行星系統(tǒng)是較為傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式。但隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)于直升機(jī)主減速器性能的要求越來越高，出于節(jié)約能源考慮，人們更期望直升機(jī)具有較大的傳動(dòng)比和高速重載工況；出于安全考慮，由于直升機(jī)工作環(huán)境在高空，人們更期望直升機(jī)具有較高的可靠性和較高的生存能力；出于經(jīng)濟(jì)考慮，人們更多期望直升機(jī)具有較好的維修性。因此，為了提高直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和獲得直升機(jī)較長的使用壽命，有必要對(duì)適合直升機(jī)主減速器的高性能齒輪及其輪系進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。1.2國內(nèi)外關(guān)于直升機(jī)主減速器的發(fā)展概況1.2.1國外研究現(xiàn)狀在直升機(jī)的發(fā)展史上，美國有著不可忽視的地位。上個(gè)世紀(jì)40年代末，經(jīng)歷了全球第二次世界大戰(zhàn)之后，世界經(jīng)濟(jì)格局發(fā)生了翻天覆地的變化，美國成為了世界上最大的資本主義國家，成為世界上的經(jīng)濟(jì)霸體，不僅掌握著全球重要的經(jīng)濟(jì)資源，更有著超越其他國家的科技水平。20世紀(jì)70年代，美國在直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)這一塊投入了大量的科研資金與科研精力。美國陸軍與航空局推出了一系列軍隊(duì)國防合作計(jì)劃，其中包括關(guān)于研究直升機(jī)傳動(dòng)部件等相關(guān)計(jì)劃，這些研究計(jì)劃中不僅包括了關(guān)于齒輪材料研究的計(jì)劃，還包括齒輪的分析軟件的開發(fā)與工程化。這些研究為后期有關(guān)直升機(jī)傳動(dòng)部件的產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，更促使直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的研究方向向著更深更廣的方向發(fā)展。1989年底，美國國防部制定了新一年的年度計(jì)劃，在這份年度計(jì)劃中明確提出了研究開發(fā)高速旋翼機(jī)的計(jì)劃，這項(xiàng)計(jì)劃的主要研究項(xiàng)目包括軍用旋翼機(jī)與運(yùn)輸機(jī)等相關(guān)工作，其中主要研究方向之一是直升機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。為了在直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的研究方面獲得一定的成果，方美國國防部先后制定了ART研究計(jì)劃（AdvancedRotorcraftTransmission）與ART2Ⅱ研究計(jì)劃，并獲得了顯著的研究成果，研究出了一些新型傳動(dòng)技術(shù)，比如面齒輪、新型分扭裝置。目前，美國國防部又開展了一項(xiàng)新的計(jì)劃——21世紀(jì)旋翼機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)劃(RDS-21)，該計(jì)劃的主要研究項(xiàng)目是實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的減重、降噪，提高直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命、降低全壽命周期費(fèi)用【1】。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀相較于發(fā)達(dá)國家，由于我國在發(fā)展之初對(duì)直升機(jī)的重視程度不夠，對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)較為淺薄，再加之我國當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不太雄厚，致使我國的直升機(jī)發(fā)展水平與國外有較大的差距，對(duì)于直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的研究起步較晚。改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)水平有了顯著提高，國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚，科技水平發(fā)達(dá)，在科研方面也獲得了非常大的成就。經(jīng)過近幾十年的研究發(fā)展，我國的直升機(jī)水平已不可同日而語，在技術(shù)上有了顯著突破。隨著我國的發(fā)展，國力日漸雄厚，與世界各國的交往越來越密切，我國開始意識(shí)到，直升機(jī)不僅在國防軍事中有非常重要的地位和作用，更對(duì)國民經(jīng)濟(jì)水平有不可忽視的影響。為了提高我國的科技水平和和國防實(shí)力，為了使我國的直升機(jī)技術(shù)擺脫落后，為了使我國直升機(jī)技術(shù)早日趕上甚至超越世界水平，我國制定了一系列關(guān)于直升機(jī)的新的發(fā)展戰(zhàn)略，更在“十二五”及2020年長期發(fā)展規(guī)劃中，對(duì)直升機(jī)在未來五到十年的發(fā)展重點(diǎn)做了明確規(guī)劃。我國各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家也在各自崗位貢獻(xiàn)自己的力量，積極進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)，以使我國直升機(jī)技術(shù)水平在世界有一席之地。目前我國直升機(jī)種類相對(duì)國外較少，對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)及主減速器的研究相對(duì)較少。我國國內(nèi)對(duì)直升機(jī)主減速器的設(shè)計(jì)大多采用行星輪系，體積小、重量輕、使用壽命長，但傳動(dòng)效率隨傳動(dòng)比的增大而降低。1.3本文主要研究內(nèi)容本文根據(jù)直升機(jī)工作的環(huán)境要求和動(dòng)力要求，分析減速器的原理，設(shè)計(jì)直升機(jī)的主減速器。本課題采用的傳動(dòng)方式為兩級(jí)NGW行星齒輪串聯(lián)傳動(dòng)，由太陽輪輸入，行星輪輸出。根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)特點(diǎn)以及減速器的輸入功率、總傳動(dòng)比，輸出轉(zhuǎn)速以確定行星齒輪減速器齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、中心距。并確定齒輪軸的大小及強(qiáng)度校核，以及輸入輸出軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。由于直升機(jī)工作情況及工作環(huán)境的特殊性，本課題采用花鍵連接，這樣會(huì)使得傳動(dòng)更加平穩(wěn)。本文根據(jù)主減速的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的潤滑方式與潤滑油。根據(jù)主減速器各齒輪的尺寸大小及嚙合情況進(jìn)行箱體與行星架的設(shè)計(jì)。本文將行星輪系的設(shè)計(jì)應(yīng)用在直升機(jī)主減速器上，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)直升機(jī)主減速器進(jìn)行SolidWorks三維建模，通過數(shù)據(jù)計(jì)算分析各齒輪參數(shù)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，以達(dá)到直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的高效性、穩(wěn)定性。

總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1直升機(jī)主減速器的工作原理減速器是一種齒輪傳動(dòng)裝置，可以將直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的高轉(zhuǎn)速通過高速輸入軸轉(zhuǎn)變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速通過低速輸出軸傳遞給主旋翼等附件。根據(jù)直升機(jī)型號(hào)的不同，減速器可以有不同的安裝位置，可以作為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)外減速器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外，也可以和發(fā)動(dòng)機(jī)組成一個(gè)整體，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部。行星式直升機(jī)主減速器一般包括二級(jí)行星減速器和單級(jí)行星減速器。二級(jí)行星減速器減速比大約在0.1左右，單機(jī)行星減速器減速比在0.56～0.70之間。減速器的減速比是減速器的輸入軸轉(zhuǎn)速與減速器輸入軸轉(zhuǎn)速的比值。二級(jí)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)比單機(jī)齒輪減速器復(fù)雜，但在減速比相同的情況下，前者的直徑比后者小。直升機(jī)的主減速器大部分為復(fù)合式結(jié)構(gòu)，一般從直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出先經(jīng)過螺旋傘齒輪進(jìn)行減速換向，再通過二級(jí)行星輪系進(jìn)行減速，減速比可以達(dá)到0.016以下[2]。2.2直升機(jī)主減速器的組成直升機(jī)主減速器是直升機(jī)上主要?jiǎng)硬考?，一般為齒輪傳動(dòng)式主減速器，在傳動(dòng)裝置中，因其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以是最大、最重的一個(gè)部件。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率通過高速輸入軸與其相聯(lián)，并通過低速輸出軸與主旋翼、尾槳等附件傳動(dòng)軸相聯(lián)，傳遞功率。本文所研究的直升機(jī)主減速器為二級(jí)行星齒輪減速器，其內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)如圖所示：圖2-1直升機(jī)主減速器的主體結(jié)構(gòu)2.2直升機(jī)主減速器的傳動(dòng)原理直升機(jī)主減速器工作的主要功能是減速、轉(zhuǎn)向及并車，發(fā)動(dòng)機(jī)功率可通過減速器由高轉(zhuǎn)速、小扭短變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速、大扭短，進(jìn)而傳遞給旋翼軸，，并且可以按轉(zhuǎn)速、扭矩的需要將功率傳遞給尾槳、附件等。主減速器在直升機(jī)中還可以起到中樞受力構(gòu)件的作用，它可以直接承受旋翼產(chǎn)生的全部作用力和力矩，并且進(jìn)一步傳遞給前機(jī)體。直升機(jī)主減速器的性能，根據(jù)其工作特點(diǎn)，有如下要求：重量小；傳遞功率大；傳遞效率高；減速比大；可靠性好、壽命長；具有較強(qiáng)的干運(yùn)轉(zhuǎn)能力。圖2-2直升機(jī)主減速器傳動(dòng)簡圖1——一級(jí)太陽輪；2——一級(jí)行星輪；3——一級(jí)固定齒圈；4——二級(jí)太陽輪；5——二級(jí)行星輪；6——二級(jí)固定齒圈；7——螺旋槳軸2.4直升機(jī)應(yīng)用的要求現(xiàn)如今我國旅游業(yè)發(fā)展態(tài)勢較好，人們更多向往一些自然美景，然而一些較為奇特的景觀因?yàn)榈貏蓦U(xiǎn)峻鮮為人至，故越來越多的人選擇了乘坐直升機(jī)于高處欣賞美景，這就對(duì)直升機(jī)的續(xù)航能力及平穩(wěn)度有了更高的要求。現(xiàn)如今大多數(shù)的民用觀賞型直升機(jī)較以往性能已有了質(zhì)的飛越，其巡航速度可高達(dá)210公里/小時(shí)，最大航程可達(dá)640公里，最大爬升率可達(dá)4000多米。2.5直升機(jī)主減速器設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)由于直升機(jī)電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力具有高轉(zhuǎn)速、低扭矩的特點(diǎn)，為了提高飛機(jī)飛行時(shí)的穩(wěn)定性，提升飛機(jī)工作時(shí)的安全性，增加直升機(jī)動(dòng)力輸出時(shí)的可靠性，可通過設(shè)計(jì)出的主減速器進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩。本文設(shè)計(jì)的減速器的具體參數(shù)如表所示。表2-1主減速器預(yù)期參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值輸入功率P63kW輸入轉(zhuǎn)速n12500rpm輸入扭矩T184Nm名義傳動(dòng)比i3.58名義輸出扭矩T2260Nm2.6電機(jī)的選擇根據(jù)所需扭矩的大小，選擇電機(jī)的型號(hào)為MZ202，電機(jī)的參數(shù)如表所示：表2-2電機(jī)參數(shù)品牌型號(hào)重量電源額定電流轉(zhuǎn)速功率最大扭矩轉(zhuǎn)軸直徑CompactRadialEnginesMZ20238kg380V50Hz2.0A6250r/min63馬力84Nm

第三章行星輪系齒輪設(shè)計(jì)3.1材料的選擇齒輪和齒輪軸選用材料為20CrMnMo,該材料其彈性模量為,泊松比為,密度為,屈服極限為。軸的選用材料為42CrMo,該材料其彈性模量為,泊松比為,密度為,屈服極限為。（材料為HT200,其性能參數(shù)為:彈性模量,泊松比,密度為?）表3-1齒輪及軸材料屬性材料彈性模量泊松比密度屈服強(qiáng)度齒輪20CrMnMo210GPa0.3885MPa齒輪軸20CrMnMo210GP0.3軸42CrMo212GPa0.28930MPa3.2太陽輪齒輪設(shè)計(jì)3.2.1齒輪參數(shù)的選擇主動(dòng)齒輪齒數(shù)為，壓力角取。預(yù)估齒輪傳動(dòng)力矩摩擦因數(shù)直升機(jī)質(zhì)量最大載重總質(zhì)量齒輪半徑太陽齒輪的材料選擇選用20MnCr5材料制造，經(jīng)滲碳淬火加工處理，齒條材料采用45號(hào)鋼，二者表面硬度均在56HRC以上。3.2.2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。（3-1）（1）?。?）齒輪的轉(zhuǎn)矩（3）重合度系數(shù)（3）取齒寬系數(shù)（4）齒輪齒數(shù)（5）齒形系數(shù)(6)應(yīng)力修正系數(shù)（7）許用彎曲應(yīng)力帶入數(shù)據(jù)得，取因此齒輪的分度圓直徑為（3-2）齒輪厚度為（3-3）取。圖3-1太陽輪二維圖1——內(nèi)齒圈；2——行星架；3——太陽輪；4——行星輪圖3-2行星輪系結(jié)構(gòu)示意圖3.2.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核校核公式為

（3-4）(1)查表得，區(qū)域系數(shù)(2)查表得，彈性系數(shù)(3)查表得，重合度系數(shù)(4)查表得，載荷系數(shù)(5)傳動(dòng)比

（3-5）代入數(shù)據(jù)得

查表得（3-6）由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。3.3第一級(jí)行星輪系的設(shè)計(jì)3.3.1齒輪參數(shù)的選擇表3-2第一級(jí)行星輪系齒輪參數(shù)齒輪齒數(shù)模數(shù)變位系數(shù)齒高系數(shù)齒頂高全齒高壓力角齒輪半徑主動(dòng)小齒輪材料選擇選用20MnCr5材料制造，并經(jīng)滲碳淬火加工處理，齒條采用45號(hào)鋼，二者表面硬度均在56HRC以上。圖3-3第一級(jí)行星齒輪二維圖3.3.2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。（3-7）（1）取K（2）齒輪的轉(zhuǎn)矩（3）重合度系數(shù)（3）取齒寬系數(shù)（4）齒輪齒數(shù)（5）齒形系數(shù)(6)應(yīng)力修正系數(shù)（7）許用彎曲應(yīng)力帶入數(shù)據(jù)得，取因此齒輪的分度圓直徑為齒輪厚度為取。3.3.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核校核公式為

（3-10）(1)查表得，區(qū)域系數(shù)(2)查表得，彈性系數(shù)(3)查表得，重合度系數(shù)(4)查表得，載荷系數(shù)(5)傳動(dòng)比

（3-11）代入數(shù)據(jù)得

查表得（3-12）由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。3.4第二級(jí)行星輪系的設(shè)計(jì)3.4.1齒輪參數(shù)的選擇表3-3第二級(jí)行星輪系齒輪參數(shù)齒輪齒數(shù)模數(shù)變位系數(shù)齒高系數(shù)齒頂高全齒高壓力角齒輪半徑齒輪材料選擇選用20MnCr5材料制造，并經(jīng)滲碳淬火加工處理，齒條采用45號(hào)鋼，二者表面硬度均在56HRC以上。圖3-4第二級(jí)行星齒輪二維圖3.4.2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。（3-13）（1）取K（2）齒輪的轉(zhuǎn)矩（3）重合度系數(shù)Y（3）取齒寬系數(shù)?（4）齒輪齒數(shù)（5）齒形系數(shù)Y(6)應(yīng)力修正系數(shù)Y（7）許用彎曲應(yīng)力帶入數(shù)據(jù)得，取因此齒輪的分度圓直徑為（3-14）齒輪厚度（3-15）取。3.4.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核校核公式為

（3-16）(1)查表得，區(qū)域系數(shù)(2)查表得，彈性系數(shù)(3)查表得，重合度系數(shù)(4)查表得，載荷系數(shù)(5)傳動(dòng)比

（3-17）代入數(shù)據(jù)得

查表得（3-18）由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。

第四章行星齒輪軸的設(shè)計(jì)4.1高速齒輪軸的設(shè)計(jì)4.1.1高速齒輪軸直徑的計(jì)算在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，每個(gè)行星輪軸承受穩(wěn)定載荷，當(dāng)行星輪相對(duì)于行星架對(duì)稱配置時(shí)，載荷則作用在軸跨的中間。取行星輪與行星架之間的間隙則跨距長。當(dāng)行星輪軸在轉(zhuǎn)臂中的配合選為H7/h6時(shí)，就可以吧它看成是具有跨距為的雙支點(diǎn)梁。當(dāng)軸較短時(shí)，兩個(gè)軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認(rèn)為軸式沿整個(gè)跨度承受均布載荷危險(xiǎn)截面（在跨度中間）的彎矩行星軸采用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，考慮到可能的沖擊振動(dòng)，取安全系數(shù);則許用彎曲應(yīng)力故行星輪軸直徑取4.1.2高速齒輪軸的強(qiáng)度校核由于行星輪軸只受到剪切作用，故可以按銷軸的剪切強(qiáng)度進(jìn)行校核。已知行星輪軸的材料為45，所受的橫向力，，則行星輪軸所受的剪切應(yīng)力為查表得行星輪軸的許用剪切應(yīng)力，故此行星輪軸強(qiáng)度滿足。4.2低速齒輪軸的設(shè)計(jì)4.2.1低速齒輪軸直徑的計(jì)算在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，每個(gè)行星輪軸承受穩(wěn)定載荷，當(dāng)行星輪相對(duì)于行星架對(duì)稱配置時(shí)，載荷則作用在軸跨的中間。取行星輪與行星架之間的間隙則跨距長。當(dāng)行星輪軸在轉(zhuǎn)臂中的配合選為H7/h6時(shí)，就可以把它看成是具有跨距為的雙支點(diǎn)梁。當(dāng)軸較短時(shí)，兩個(gè)軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認(rèn)為軸式沿整個(gè)跨度承受均布載荷危險(xiǎn)截面（在跨度中間）的彎矩行星軸采用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，考慮到可能的沖擊振動(dòng)，取安全系數(shù);則許用彎曲應(yīng)力 故行星輪軸直徑取4.2.2行星輪軸的強(qiáng)度校核由于行星輪軸只受到剪切作用，故可以按銷軸的剪切強(qiáng)度進(jìn)行校核。已知行星輪軸的材料為45，所受的橫向力，，則行星輪軸所受的剪切應(yīng)力為查閱資料得行星輪軸的許用剪切應(yīng)力，故此行星輪軸強(qiáng)度滿足。第五章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1高速輸入軸的設(shè)計(jì)輸入軸是將直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速輸出功率傳輸至減速器，經(jīng)過輸出軸與第一級(jí)太陽輪之間的鼓型花鍵傳輸?shù)降谝患?jí)行星輪系中的太陽輪，太陽輪與行星輪相互嚙合，進(jìn)而傳遞給第二級(jí)行星輪系。5.1.1高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩表5-1高速軸參數(shù)轉(zhuǎn)速（）高速軸功率（）轉(zhuǎn)矩T（）2500632405.1.2高速軸的半徑已知高速軸的輸入功率為輸入轉(zhuǎn)矩為所以高速軸直徑因?yàn)榇溯S同一截面上開有一個(gè)鍵槽,軸徑應(yīng)加大3%,則:mm，考慮到與電機(jī)輸出軸的配合情況,圓整得:。圖5-1輸入軸的二維圖5.2輸出軸的設(shè)計(jì)輸出軸是減速器的動(dòng)力輸出部分，通過增大轉(zhuǎn)矩的方式減小輸出轉(zhuǎn)速。5.2.1輸出軸的彎曲剛度計(jì)算由圖可知，輸出軸的各段直徑相差比較小，因此可以采用當(dāng)量直徑法作為近似計(jì)算法使用。將階梯軸轉(zhuǎn)化為直徑為的等直徑軸式中：——階梯軸第段的直徑（mm）——階梯軸第段的長度（mm）；在此設(shè)計(jì)中，我們將輸出軸分為四段，分別為，，，,各段的軸徑分別為，，，，。故代入以上數(shù)據(jù)計(jì)算得:按當(dāng)量直徑，然后依據(jù)材料力學(xué)的計(jì)算方法計(jì)算撓度和偏轉(zhuǎn)角，過程如下：設(shè)為小齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的徑向力，計(jì)算公式如下：由于采用花鍵連接，根據(jù)漸開線花鍵傳動(dòng)特點(diǎn)，其傳動(dòng)不產(chǎn)生徑向力，也不產(chǎn)生軸向力；本設(shè)計(jì)采用的是圓柱直齒輪傳動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生軸向力，所以輸出軸只在軸向上受到一個(gè)沿軸向方向的重力作用，所以不會(huì)發(fā)生彎曲變形。利用材料力學(xué)中彎曲變形的公式求得滾子軸承處和小齒輪的撓度和轉(zhuǎn)角分別為：,,式中：，分別表示軸承處的轉(zhuǎn)角，表示小齒輪處的轉(zhuǎn)角，表示小齒輪處的繞度。表示小齒輪處作用的徑向力，即。查得，，，，代入以上數(shù)據(jù)，得：，，查資料得，對(duì)于剛度要求高的軸，應(yīng)符合以下要求：對(duì)于安裝齒輪的軸，應(yīng)符合以下要求：式中：為兩支撐間的跨度，即，顯然，。而對(duì)于轉(zhuǎn)角有以下要求：兩處雙列向心球面滾子軸承處：；安裝齒輪處：根據(jù)上面的計(jì)算數(shù)據(jù)可知，圓柱滾子軸承處、調(diào)心滾子軸承處及小齒輪處的轉(zhuǎn)角都符合設(shè)計(jì)要求。綜上所述，輸出軸的彎曲剛度符合設(shè)計(jì)條件，設(shè)計(jì)安全。5.2.2輸出軸的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算因?yàn)檩敵鲚S的類型為實(shí)心圓軸，所以其計(jì)算公式為：式中：——每米長軸的扭轉(zhuǎn)角；——軸材料的切變模量，對(duì)于鋼；——軸傳遞的轉(zhuǎn)矩；——受轉(zhuǎn)矩作用的軸長；——軸的直徑；——每米長軸的許用扭轉(zhuǎn)角，取=。由前可知，階梯軸的各段所傳遞的轉(zhuǎn)矩相等，均以當(dāng)量載荷計(jì)算，即：代入上述數(shù)據(jù)，計(jì)算得：顯然，，故輸出軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合條件，安全

圖5-5輸出軸的二維圖

第六章行星架與箱體的設(shè)計(jì)6.1行星架設(shè)計(jì)行星架的主要作用是起支撐和連接作用。對(duì)于行星架的設(shè)計(jì)要求是要根據(jù)個(gè)齒輪的尺寸大小和嚙合情況控制行星架的尺寸，使其在組裝后無法干涉行星輪的運(yùn)動(dòng)。行星架通過銷釘和行星輪軸固定在一起，為了配合一致，這就要求行星輪軸與行星輪軸孔大小一致。行星架還有連接下一級(jí)太陽輪的作用，考慮到傳動(dòng)連接的穩(wěn)定性，它們之間通過花鍵聯(lián)系。圖5-1第一級(jí)行星架圖5-2第二級(jí)行星架本課題中研究設(shè)計(jì)的減速器為直升機(jī)上的主減速器，與一般陸用的減速器相比較為特殊，直升機(jī)主減速器是直升機(jī)機(jī)體、旋翼和發(fā)動(dòng)機(jī)連接的橋梁，所以對(duì)于箱體材料在剛度和強(qiáng)度上的的要求較多，并且不能影響內(nèi)部的嚙合。6.2箱體的設(shè)計(jì)箱體是是安裝減速器零件、固定減速器的重要零件，它對(duì)主減速器的其他零件起一定的支撐作用，使零件之間處于相對(duì)的正確位置。箱體還有一定的傳遞運(yùn)動(dòng)的作用，可以按照一定的傳動(dòng)關(guān)系將運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳遞給下一部件。減速器在傳遞動(dòng)力時(shí)，經(jīng)過齒輪、軸系、軸承減速器的傳遞，會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)激勵(lì)，除此之外，減速器箱體還要承受軸承和齒輪的重力，所以，減速器箱體對(duì)其靜動(dòng)態(tài)性能要求較高，對(duì)減速器箱體的壁厚有一定的要求，這樣才能降低減速器工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。上箱體與第一級(jí)內(nèi)齒輪做成一體，因此箱體壁厚要較厚一下，大概20mm左右，為了加潤滑油，在下箱體周圍開螺塞孔，下箱體壁厚大約在15mm左右。箱體兩端加軸承端蓋。通過螺釘將上下箱體及第二級(jí)內(nèi)齒輪連接起來[10]。6.3箱體的主要功能（1）對(duì)各種減速器中傳動(dòng)零件提供一定的支撐和保護(hù)作用，,如各級(jí)齒輪、輸入輸出軸、軸承等,使各零部件之間保持正常的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使它們能夠保持正常的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，比如齒輪之間的嚙合。箱體還可以儲(chǔ)存潤滑劑,實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)零件的潤滑與散熱。（2）安全保護(hù)和密封作用,使箱內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境隔離，保護(hù)箱體內(nèi)的零件不受外界環(huán)境的侵蝕影響,機(jī)器操作者接觸不到機(jī)器里，在一定程度上保護(hù)了機(jī)器操作者的人身安全,并有一定的隔振、隔熱、隔音和防潮、防污染等作用。（3）給減速器各部分提供一個(gè)獨(dú)立的工作環(huán)境，便于加工裝配減速器各部件，方便進(jìn)行維修和更換零部件。（4）改變機(jī)器造型,確保機(jī)器各部分的比例正常，使減速器整體造型合適美觀。6.4箱體的基本要求減速器箱體的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜,內(nèi)部呈腔形,配合部位多,有較多的安裝孔和溝槽。外形設(shè)計(jì)要盡量簡單美觀,不能太復(fù)雜。箱體的結(jié)構(gòu)形狀由其功能與尺寸確定,合理的形狀及與其它零件相配的尺寸才能滿足箱體的功用。上箱蓋與下箱座體能牢固的裝配成滿足齒輪傳動(dòng)的空腔。箱體能實(shí)現(xiàn)其它零件(軸承、密封蓋、軸等)的準(zhǔn)確定位與固定。有足夠的強(qiáng)度與剛度以支撐其它零件。便于起吊運(yùn)輸和安裝固定。在工作狀態(tài)下能自動(dòng)潤滑軸承。能夠從外面觀察箱體內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀況。在不開箱的狀態(tài)下能夠測得潤滑油的深度,取出潤滑油樣品。方便更換潤滑油及清洗箱體。便于零件的裝拆、維修方便。造型美觀,密封可靠等。6.5減速器所需潤滑油量根據(jù)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，齒輪減速器齒輪箱傳遞功率與所需潤滑油量的關(guān)系式為：(5-1)式中：P為齒輪減速器傳遞的功率；V為需要的潤滑油量；λ為計(jì)算系數(shù)，對(duì)于單級(jí)齒輪傳動(dòng)，λ=0.35～0.7，對(duì)于多級(jí)傳動(dòng)，需油量按級(jí)數(shù)成倍地增加。

第七章結(jié)論本課題中根據(jù)直升機(jī)實(shí)際用途的各種要求，通過對(duì)直升機(jī)主減速器的研究，設(shè)計(jì)完成了直升機(jī)主減速器總體結(jié)構(gòu)及各部分零