行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)【含9張CAD圖紙和說(shuō)明書(shū)】,含9張CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),行星,齒輪,減速器,設(shè)計(jì),cad,圖紙,以及,說(shuō)明書(shū),仿單 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目： 行星齒輪減速器 完成日期： 誠(chéng) 信 聲 明 本人聲明： 1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果； 2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料； 3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。 作者簽名： 日期： 年 月 日  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目：行星齒輪減速器 一、 基本任務(wù)及要求： 1．完成本課題的開(kāi)題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述）； 2．根據(jù)原始數(shù)據(jù)，計(jì)算出行星齒輪減速器的其他數(shù)據(jù)； 3．利用CAXA、UG軟件繪制行星齒輪減速器； 4．撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間： 1．了解畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)、明確課題要求，收集和查閱相關(guān)資料； 1周 2．調(diào)查研究、分析課題要求、完成開(kāi)題報(bào)告； 2周 3．畢業(yè)實(shí)習(xí) 1周 4．完成行星齒輪減速器的數(shù)據(jù)計(jì)算，確定設(shè)計(jì)方案可行性； 1周 5．完成行星齒輪減速器工作圖設(shè)計(jì)： 1）行星齒輪減速器裝配圖設(shè)計(jì)； 3周 2）行星齒輪減速器零件圖設(shè)計(jì)； 3周 6．對(duì)行星齒輪減速器進(jìn)行3D建模和仿有限元分析; 2周 7．撰寫(xiě)行星齒輪減速器畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 2周 8．答辯； 1周 目錄 摘要.........................................................................................................................................?ⅠAbstract...................................................................................................................................?Ⅱ第1章?緒論...........................................................................................................................1 1.1行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展?................................................................................................ 2 第2章傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)及計(jì)算................................................................................... 2 2.1行星齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)?........................................................................................?2 2.2傳動(dòng)方案的計(jì)算?........................................................................................................?3 2.2.1?行星齒輪傳動(dòng)比和效率的計(jì)算........................................................................?3 2.2.2??行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算...............................................................................?3 2.2.3??齒輪強(qiáng)度校核及幾何尺寸計(jì)算.......................................................................?5 2.3?行星齒輪傳動(dòng)的受力分析.......................................................................................?11 2.4行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)?..........................................................................?12 第3章行星輪、內(nèi)齒圈和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?..................................................................?14 3.1行星輪、中心輪和內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?..................................................................?14 3.2行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?..................................................................................................?14 第4章?行星齒輪減速器輸入、輸出軸的設(shè)計(jì).....................................................................?17 4.1減速器輸入軸的設(shè)計(jì)?..............................................................................................?17 4.2?減速器輸出軸設(shè)計(jì)...................................................................................................?18 第5章?輸入軸、行星齒輪的有限元分析..........................................................................?20 5.1輸入軸的有限元分析?..............................................................................................?20 5.1.1?輸入軸的建模..................................................................................................?20 5.1.2輸入軸載荷的施加與有限元分析..................................................................?20 5.2?行星齒輪的有限元分析...........................................................................................?22 5.2.1?太陽(yáng)輪和行星輪的建模..................................................................................?23 5.2.2?行星齒輪載荷的施加與有限元分析..............................................................?23 結(jié)論?.......................................................................................................................................?27 參考文獻(xiàn)................................................................................................................................?28 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 摘要：本論文主要設(shè)計(jì)的是一種自動(dòng)洗衣機(jī)內(nèi)部的減速裝置，該裝置采用的是NGW型行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。它具有體積小、結(jié)果緊湊、傳動(dòng)效率高、抗沖擊性好和噪聲低等許多優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足了人們對(duì)洗衣機(jī)的性能要求。該設(shè)計(jì)中先擬定總體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，然后通過(guò)計(jì)算選出合適的齒輪并對(duì)其進(jìn)行校核，再選出合理的均載機(jī)構(gòu)及行星架，然后設(shè)計(jì)出輸入、輸出軸，最后以行星輪、內(nèi)齒輪、中心輪和軸為主要對(duì)象用CAXA軟件繪制出主要的零件圖和整體裝配圖。? 關(guān)鍵詞：自動(dòng)洗衣機(jī)；行星齒輪傳動(dòng)；均載機(jī)構(gòu);行星輪?。 I The?design?of?the?automatic?washing?machine?of?planetary?gear?reducer Abstract:?This?paper?is?mainly?about?the?design?of?internal?gear?of?a?kind?of?automatic?washing?machine?with?the?device?adopts?NGW?modeled?planetary?gear?transmission?structure.?It?meets?with??the?performance?requirements?of?washing?machine?to?people?with?many?advantages??of?small?volume,?compact?results,?high?transmission?efficiency,?good?impact?resistance?and?low?noise?and?so?on.?The?first?the?design?of?overall?transmission?structure?diagram?was?proposed?in,?and?then?chose?the?proper?gear?by?calculating?and?checking,?secondly?chose?the?reasonable?planet?carrier?are?then?designed?input?and?output?shaft.?Finally?in?the?center?of?the?planetary?wheel,?internal?gear,?wheel?and?shaft?as?the?main?objects?I?use?AutoCAD?software?drawing?the?main?detail?drawings?and?assembly?drawing?as?a?whole.? Key?words:?The?automatic?washing?machines;?The?planetary?gear?transmission;?The?balancing?mechanism;?The?Planetary?wheel? II 第1章 ?緒論 1.1行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展? 行星齒輪傳動(dòng)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，它不僅可以作勻速運(yùn)動(dòng)或按預(yù)定規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)，還可以改變運(yùn)動(dòng)的形式。在周轉(zhuǎn)輪系中，繞著固定軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)的齒輪叫太陽(yáng)輪，在太陽(yáng)輪邊上有軸線(xiàn)變動(dòng)的齒輪，既做自傳又做公轉(zhuǎn)的齒輪叫行星輪，行星輪的支持構(gòu)件叫行星架，通過(guò)行星架將動(dòng)力傳到軸上，再傳給其它齒輪。這種由多個(gè)齒輪所組成且只有一個(gè)中心輪是固定的系統(tǒng)稱(chēng)為行星輪系。這種輪系包含三個(gè)基本構(gòu)件，即行星架、中心輪和內(nèi)齒輪。它們均能與其他構(gòu)件連結(jié)承受外加力矩，并且繞共同的固定軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)。當(dāng)三個(gè)構(gòu)件均轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，確定其中兩個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式就可以確定，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為差動(dòng)輪系；當(dāng)中心輪和內(nèi)齒輪中有一個(gè)固定時(shí)成為行星輪系。一般稱(chēng)這兩種輪系為行星齒輪傳動(dòng)[2]。?? 行星齒輪傳動(dòng)的原理不僅應(yīng)用于洗衣機(jī)中，還用在一些需要大功率和高低速傳動(dòng)機(jī)械裝置中。它不僅可以增速、減速和變速傳動(dòng)中，更能夠使用在其他一些特殊場(chǎng)合中，如運(yùn)動(dòng)的合成和分解，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展起著重要的作用，被廣泛應(yīng)用在礦山機(jī)械、工業(yè)紡織、醫(yī)療設(shè)備、儀表儀器、化工機(jī)械及航空航天等各工業(yè)部門(mén)中甚至滲透到我們的日常生活中。 第2章 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)及計(jì)算 2.1行星齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)? 本課題設(shè)計(jì)的是自動(dòng)洗衣機(jī)中用來(lái)減速的裝置。在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿(mǎn)足體積小、運(yùn)行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、抗沖擊性能好、重量輕、工藝性好、便于使用和維護(hù)等要求；還有傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩和轉(zhuǎn)速、輸入輸出功率必須滿(mǎn)足需要。但是要設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足上述所有的要求的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是十分困難的，必須綜合考慮，選出最合理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料我選擇了NGW型行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的減速裝置。? 行星齒輪傳動(dòng)根據(jù)基本構(gòu)件的情況可分為三種：2K—H、3K及?K—H—V。按其嚙合方式的不同可分為：NGW型、NW?型、，NN?型、WW?型、NGWN?型。?上面字母所代表的含義為：K是中心輪，H是行星架，V是輸出構(gòu)件，N是內(nèi)嚙合齒輪副，W是外嚙合齒輪副，G是同時(shí)與兩個(gè)中心輪相嚙合的公共齒輪[2]。? 經(jīng)查閱參考文獻(xiàn)[2]表13-5-1選擇行星齒輪數(shù)目pn=3。我設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動(dòng)方式是NGW型2K—H行星傳動(dòng)中的單排內(nèi)外嚙合。如下圖2-1所示是擬定的傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，包括有中心論a,內(nèi)齒圈b和裝有3個(gè)行星輪g的星架H三個(gè)構(gòu)件。 為了方便設(shè)計(jì)的進(jìn)行，假設(shè)減速器工作壽命為20年（設(shè)每年有300天），每天工作2小時(shí)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]得到行星齒輪減速器設(shè)計(jì)的一些數(shù)據(jù)如下： 傳動(dòng)比（iρ） 5.4 輸入功率Pt（W） 1140 輸出扭矩(N·m） 360 輸入轉(zhuǎn)速na（r/min） 640 行星輪數(shù)np 3 2.2傳動(dòng)方案的計(jì)算? 2.2.1?行星齒輪傳動(dòng)比和效率的計(jì)算? 行星齒輪傳動(dòng)比符號(hào)及角標(biāo)含義為：，其中b為固定件、a為主動(dòng)件、H為從動(dòng)件。? 1.行星齒輪傳動(dòng)比? 當(dāng)內(nèi)齒圈b固定時(shí)，2K-H傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：?=iρ=5.4 輸出轉(zhuǎn)速：?nH==≈119r/min???????????????? （2-1）? 2.行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效率計(jì)算? 由參考文獻(xiàn)[3]中式12-13可知行星齒輪傳動(dòng)效率的計(jì)算公式為： =1-|| 由：=1-，得：-1=-5.4 其中：= 式中為a-g嚙合的損失系數(shù)；為b-g嚙合的損失系數(shù)；為軸 承的損失系數(shù)；為總的損失系數(shù)；一般取=0.025。 根據(jù)=640r/min，=119r/min，-1=-5.4可得： =1-||=1-||×0.025=98% 由計(jì)算結(jié)果可知，2K-H型行星輪系負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)的嚙合效率比較高，故在傳動(dòng)中多用負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)。 2.2.2??行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算? 1.在行星齒輪傳動(dòng)中要確定各齒輪齒數(shù)，不僅要滿(mǎn)足齒輪齒數(shù)的選取原則，同時(shí)還要保證傳動(dòng)比條件、裝配條件、同心條件和鄰接條件得到滿(mǎn)足。? （1）傳動(dòng)比條件——進(jìn)行配齒計(jì)算時(shí)必須保證滿(mǎn)足給定的傳動(dòng)比，此行星齒輪傳動(dòng)為內(nèi)齒圈b固定的NGW型行星齒輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪為中心輪a，從動(dòng)輪為行星架H，所以中心輪a和內(nèi)齒輪b的齒數(shù)必須滿(mǎn)足以下計(jì)算： =1+ （2-3） 式中?為中心輪a的齒數(shù)；?為內(nèi)齒輪b的齒數(shù)? （2）同心條件——為了保證正確的嚙合，各對(duì)嚙合齒輪之間的中心距必須相等，即行星輪g和中心輪a間的中心距等于內(nèi)齒圈b和行星輪g的中心距,即為同心條件：=。????????????????? ??? ?? （2-4）? 由上式可以導(dǎo)出m(+)=m(-)，即+=-。 （3）裝配條件——保證各行星輪能夠均勻地安裝于兩個(gè)中心齒輪之間并且與兩個(gè)中心齒輪嚙合良好，沒(méi)有錯(cuò)齒現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中的NGW型傳動(dòng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算和裝配，應(yīng)使內(nèi)齒輪和中心輪齒數(shù)和是行星輪數(shù)目的整數(shù)倍，即： 為整數(shù)或?yàn)檎麛?shù)????????? （2-5） （4）鄰接條件——機(jī)構(gòu)中兩相鄰行星輪的齒頂互不相碰，并且它們間的間隙大于0.5被模數(shù)，即行星齒輪間的中心距大于其齒頂圓半徑之和，如下圖所示： 即>2()g或2asin>()g （2-6） 上式中: ?表示行星輪數(shù)目；? A表示a、g嚙合時(shí)兩齒輪間中心距；? ()g、()g分別表示行星輪c的齒頂圓半徑和直徑? ?表示兩相鄰行星輪間的中心距。 2.配齒的計(jì)算????????????????????? 根據(jù)裝配條件可得：? =為整數(shù)。 因傳動(dòng)為閉式齒輪傳動(dòng)，為了使系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)小及傳動(dòng)的平穩(wěn)，一般選取小齒輪的齒數(shù)可取為=20～30。由上式可知，取=20。? 根據(jù)傳動(dòng)比公式可得： =1-=1+=5.4 即：=(-1)=(5.4-1)×20=88 若不變位，根據(jù)同心條件即，+=- 可得===34 由鄰接條件可知：2asin>()g 即：2asin=m(+)sin=m(20+34)sin=27m≈46.76m 根據(jù)GB1356-88可知齒頂高系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為=1。 ()g =m(+2)=m(34+2)=36m 所以2sin>()g，所以各齒輪齒數(shù)滿(mǎn)足連接條件。故齒輪齒數(shù)分別為：=20，=34，=88。 2.2.3??齒輪強(qiáng)度校核及幾何尺寸計(jì)算? 本設(shè)計(jì)中選用的是漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪作傳動(dòng)構(gòu)件。? （一）?齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)? 輪廓基本參數(shù)：齒形角α=20，齒頂高=m，工作齒高=2m，頂隙c=0.25m,齒根圓角半徑=0.38m，模數(shù)m，中心距a，中心輪和行星輪間的中心距，行星輪和內(nèi)齒輪間的中心距，傳動(dòng)比i，=5，齒數(shù)比u。? 行星輪與內(nèi)齒輪間的齒數(shù)比=??=2.59???????? （2-7） 中心輪與行星輪間的齒數(shù)比=??=1.7???????????? （2-8） （二）精度等級(jí)的選擇? ??由于全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)裝置的速度不是很高，故可以選擇齒輪精度為7級(jí)。行星輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS，中心輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。兩種材料硬度相差20HBS。內(nèi)齒輪所選材料也是45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，與行星輪材料的硬度相差20HBS。? （三）齒輪強(qiáng)度計(jì)算及校核? ??在行星齒輪傳動(dòng)中，均可將傳動(dòng)系統(tǒng)分解為相互嚙合的幾對(duì)齒輪副，但要考慮行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（可能有多個(gè)行星輪）和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)）。在一般條件下，NGW型行星傳動(dòng)，主要是外嚙合決定其承載能力。因此主要對(duì)中心輪與行星輪間的傳動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可。? 1.接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算及校核? 由參考文獻(xiàn)[3]中10-21式可得按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的計(jì)算公式?即： （2-9） （1） 確定上述公式中各數(shù)值? 1） 初選載荷系數(shù)K=1.8? 2） 計(jì)算中心輪傳遞的轉(zhuǎn)矩? 170091N·mm （2-10） 3）由于中心輪相對(duì)于軸承的位置為懸臂布置，由參考文獻(xiàn)[3]中表10-7選。?? 4）由于大小齒輪均為鋼制，由表10-6可得到彈性影響系數(shù)為：；? 5）當(dāng)齒輪傳動(dòng)未變位時(shí)，可由圖10-30得到節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)? 為：=2.5；? 6）由式10-18可得： 式中=0°，經(jīng)計(jì)算得=1.68 再由式12-10可得：? =0.77 7）由圖10-21d可查得：? 中心輪的接觸疲勞強(qiáng)度為:=700MP? 行星輪的接觸疲勞強(qiáng)度為:=600MP? 8）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：? 總工作時(shí)間為:=20×300×2=12000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù):? ?=60=60×1×3000×12000=4.68×108 ??? （2-12） ==8.53×107 9）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) =1.1，=1.22 10）由于中心輪與行星輪是外齒輪嚙合，所以其齒數(shù)比u===1.7 11）由參考文獻(xiàn)[2]表13-5-7查得接觸最小安全系數(shù)為=1.05； 12）由式10-12得到初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力：???????? 中心輪的許用接觸應(yīng)力為： ==628.57MP ?? （2-13） 太陽(yáng)輪的許用接觸應(yīng)力為： ==580.95MP 齒輪校核時(shí)取上述較小值，即=。 （2） 計(jì)算? 1） 計(jì)算中心輪的分度圓直徑，帶入上式中較小的值： ≥3≈50mm 2） 計(jì)算圓周速度:? ==1.67m/s （2-14） 初步計(jì)算齒寬:? ==0.4×30=12mm （2-15） 3） 計(jì)算齒寬與齒高之比 ???模數(shù)：2.5 （2-16） ???根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]可取=2.5m。 4）計(jì)算載荷系數(shù)? 根據(jù)=1.67，取7級(jí)精度。由參考文獻(xiàn)[3]中表10-2查得使用系數(shù) =1.5；由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=0.85；由表10-14查得小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)=1.69；由表10-3查得齒間載荷系數(shù)=1.26。?故載荷系數(shù)為： ==1.5×0.85×1.26×1.169=1.92 （2-17） 進(jìn)行齒輪接觸強(qiáng)度的校核 ???????? ? （2-18） =189.8×2.5×0.77× =293.13MP＜ 由計(jì)算結(jié)果可知，所選齒輪接觸疲勞強(qiáng)度合格。? 2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算及校核? 由參考文獻(xiàn)[3]式10-15，即: ? ????????? （2-19） ?進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算? （1）確定上述公式內(nèi)的各數(shù)值 重合度系數(shù)為：=0.69 （2-20） 齒間載荷分配系數(shù)為：==1.45 （2-21） 齒向載荷分布系數(shù)： 系數(shù)為：==1.5×0.85×1.41×1.12=2.01 （2-22） 由圖12-14查得:=1.12 （2-23） 載荷修正系數(shù)由圖12-22可?。? =1.55，=1.66； 齒形系數(shù)可由圖12-21取得?： =2.75，=2.45； 彎曲疲勞極限由圖12-23?c可?。? =550MP，=430MP； 彎曲最小安全系數(shù)根據(jù)表12-14可取：=1.25 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： ?=60=60×1×640×12000=4.61×108 ??? （2-24） ==8.53×107 根據(jù)上式所計(jì)算值及查參考文獻(xiàn)[3]可知彎曲壽命系數(shù)為： =0.91，=0.98； 尺寸系數(shù)為：=1.0； （2） 查圖10-2得彎曲疲勞壽命系數(shù)： =0.91，=0.98； 許用彎曲應(yīng)力： ==400.4MP （2-25） ==337.12MP （3） 檢驗(yàn)m的取值是否合格 對(duì)于中心輪:??=0.0106 對(duì)于行星輪:?=0.0121 對(duì)上述兩者中較大的值進(jìn)行計(jì)算，即按行星輪進(jìn)行模數(shù)計(jì)算： ==1.42mm 所以之前所取得的模數(shù)m=2.5合格。 驗(yàn)算：=18.97MP＜ =18.10MP＜ 故所選齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。? 3.確定傳動(dòng)主要的尺寸? 由參考文獻(xiàn)[2]取齒輪齒頂高系數(shù)=1;分度圓的壓力角=20°;頂隙系數(shù)=0.25；? 中心距a為： 分度圓直徑d為： =2.5×20=50mm =2.5×34=85mm =2.5×88=220mm 齒頂圓直徑為： 當(dāng)=1，=20°時(shí)，=0.22 ? ?（2-29） 齒頂高為：外嚙合：=2.5 內(nèi)嚙合：=（2.5-0.22）×2.5=5.7mm =50+2×2.5=55mm =85+2×2.5=90mm =220-2×2.5=215mm 齒根圓直徑為： =（1+0.25）×2.5=3.125mm （2-30） =50-2×3.125=43.75mm =85-2×3.125=78.75mm =220+2×3.125=226.25mm 基圓直徑為： =46.99mm （2-31） =79.87mm =206.73mm 齒寬b：由表10-7選齒寬系數(shù)=0.6。則： =0.6×50=20mm 進(jìn)行圓整后取=30；故：=34，=30。 2.3?行星齒輪傳動(dòng)的受力分析? 對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行受力分析時(shí)，要假定各中心輪與行星架是靜止或等速轉(zhuǎn)動(dòng)，且摩擦損失不計(jì)，而且構(gòu)件在轉(zhuǎn)矩輸入過(guò)程中均位于平衡狀態(tài)，構(gòu)件間的作用力等于反作用力[5]。下面將對(duì)行星傳動(dòng)的受力情況進(jìn)行分析。 上圖中中心輪a為主動(dòng)件，設(shè)a輪的螺旋方向?yàn)闉橛倚?，在行星齒輪傳動(dòng)中，各對(duì)齒輪嚙合計(jì)算可借鑒普通定軸齒輪嚙合計(jì)算。從中心輪開(kāi)始，依次確定各構(gòu)件上的力和力矩。? 由參考文獻(xiàn)[3]中式13-5-14得： （2-33） ????? （2-34） 由式（2-10）知=9.54.9N·mm帶入上式可得到： =-4774.5N·mm，=3819.6N·mm 中心輪a上的嚙合作用力為： ?? （2-35） =60.63N ?? （2-36） （2-37） （2-38） 上式中嚙合角=20，螺旋角=0。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]中表13-5-8可以?。? =1.10，=1.25，=1.15 可以計(jì)算得： 22.23N =8.09N =0 行星輪g上的嚙合作用力為： ==-22.23N =-=-22.23N =-=0 =-=0 =-=8.09N =-=-8.09N =--=44.46N 行星架H上的嚙合力矩和作用力為： =-=-44.46N =-47.745N·mm 內(nèi)齒輪b上的嚙合作用力為： =-=22.23N =-=0 =-=-8.09N 2.4行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)? 采用多個(gè)行星輪來(lái)分擔(dān)載荷是行星輪系的主要特點(diǎn)，且均勻分布的行星輪平衡了離心力和徑向力，從而使系桿、中心輪近似實(shí)現(xiàn)無(wú)徑向負(fù)荷地傳遞轉(zhuǎn)矩，消除振動(dòng)。理論上講，在相同轉(zhuǎn)速條件和功率下，行星輪的數(shù)目越多，與每個(gè)行星輪嚙合的中心輪輪齒受力就越小，能使重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。但實(shí)際上由于制造過(guò)程中產(chǎn)生的誤差及構(gòu)件的變形等，通常會(huì)造成行星輪受力不均現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)一個(gè)行星輪即可，因?yàn)樵黾有行禽唫€(gè)數(shù)實(shí)際上就是增加了多余的約束條件，導(dǎo)致對(duì)制造和安裝精度的要求就越苛刻。安裝過(guò)多的行星齒輪不僅使行星輪負(fù)載不均，而且因?yàn)橹圃旌桶惭b不可避免的誤差，還會(huì)加大各接觸件之間的預(yù)應(yīng)，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，降低效率，影響機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)甚至還會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象使構(gòu)件難以運(yùn)動(dòng)。因此隨著行星齒輪功率和系傳動(dòng)速度的增大，均載問(wèn)題的研究變得越來(lái)越重要。? 為使行星輪系傳動(dòng)的承載能力增強(qiáng)，我們要盡可能避免載荷分配不均勻的現(xiàn)象，我采用了浮動(dòng)構(gòu)件均載機(jī)構(gòu)。浮動(dòng)構(gòu)件是指行星輪戲中有一個(gè)或兩個(gè)基本構(gòu)件的徑向位置沒(méi)有固定，而是靠工作時(shí)各行星齒輪給他的作用力自由浮動(dòng)。由于各行星輪是對(duì)稱(chēng)、均勻分布的，因而當(dāng)浮動(dòng)元件平衡時(shí)，各行星輪的載荷也基本達(dá)到平衡[6]。? 本設(shè)計(jì)中采用的是通過(guò)齒輪聯(lián)軸器將輸入軸與中心輪作浮動(dòng)聯(lián)接，使中心輪作為浮動(dòng)構(gòu)件。這是因?yàn)槭褂枚鄠€(gè)行星輪傳動(dòng)，不僅能夠使同心軸齒輪之間的空間得到合理運(yùn)用，還能形成功率分流使載荷得到均勻分配，而且這種均載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較緊湊、制造簡(jiǎn)單、裝配方便[7]。 第3章 行星輪、內(nèi)齒圈和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1行星輪、中心輪和內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 在選取行星輪結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸承類(lèi)型、傳動(dòng)類(lèi)型及安裝形式來(lái)選取。一般速度不是很高的行星齒輪傳動(dòng)，常用滾動(dòng)軸承來(lái)支承[7]。該設(shè)計(jì)中由于行星輪結(jié)構(gòu)比較小故設(shè)計(jì)成齒輪與軸一體的形式。? 由于中心輪尺寸較小，所以設(shè)計(jì)成實(shí)體結(jié)構(gòu)。中心輪一端通過(guò)齒輪聯(lián)軸器與輸入軸連接。? 不浮動(dòng)也不旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈常用圓銷(xiāo)、平鍵或螺栓與箱體連接起開(kāi)，并且與機(jī)體有精確的定位配合。有時(shí)為了保證制造精度，常直接把內(nèi)齒輪加工在機(jī)體上，此時(shí)機(jī)體的材料就按齒輪的要求確定。該設(shè)計(jì)中的內(nèi)齒圈如圖3-1。? 3.2行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 由于行星輪的心軸安裝在行星架中，所以心軸位置的精確度在很大程度上會(huì)影響行星輪間載荷分配情況，而行星輪軸線(xiàn)的偏斜是由行星架的變形引起的，并且會(huì)使齒寬上載荷受力不均，降低減速器的承載能力，引起震動(dòng)及噪聲。所以，行星架設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇合理的結(jié)構(gòu)形式及工藝性能。選擇行星架時(shí)候我們要優(yōu)先考慮便于加工、結(jié)構(gòu)剛性好、工藝性能好的結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的行星架結(jié)構(gòu)形式有三種：雙壁剖分式、雙壁整體式和單壁式。? 雙壁剖分式行星架的剛性較好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在傳動(dòng)比較小情況下，為使裝配比較方便，其行星輪軸承需要安裝在行星架上。 雙壁整體式行星架的剛性比較好，一般在行星輪內(nèi)安裝軸承。 單臂式行星架的剛性較差、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸比較小，裝配方便，一般用于中小功率傳動(dòng)，而且由于行星輪軸呈懸臂狀態(tài)，受力不均勻，必須在行星輪孔內(nèi)安裝軸承，特別是行星輪直徑較小時(shí)安裝更困難。 結(jié)合情況綜合考慮故該設(shè)計(jì)中采用的是雙壁剖分式行星架結(jié)構(gòu)。 第4章 ?行星齒輪減速器輸入、輸出軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)不僅受軸上零件的位置、數(shù)量、載荷的影響，還受軸上零件安裝和固定方法及軸的加工、裝配工藝等因素的影響，所以設(shè)計(jì)軸時(shí)應(yīng)考慮好軸的結(jié)構(gòu)，使軸上裝配合理、拆裝方便、工藝性能好，同時(shí)還應(yīng)避免軸的應(yīng)力集中理，所以將輸入、輸出軸均設(shè)計(jì)成階梯軸的形式[8]。 4.1減速器輸入軸的設(shè)計(jì)? （1）材料的選擇和確定許用應(yīng)力? 通過(guò)查閱參考文獻(xiàn)可選45號(hào)鋼作為輸入軸的材料，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限為=600MPa，許用彎曲應(yīng)力=60MPa。 （2）估算軸徑? 已知輸入軸的轉(zhuǎn)矩=954.9N·mm，功率為=300W，轉(zhuǎn)速=3000r/min，中心輪的直徑=36mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]表14-1的C=112。 又由參考文獻(xiàn)[6]中公式： =8.73mm （4-1） 考慮到軸上零件的定位、拆裝、位置調(diào)整等情況，輸入、輸出軸均設(shè)計(jì)成階梯軸形式。所以估算軸徑,確定各個(gè)軸段的直徑。 為了使軸在整個(gè)減速離合器中的合理安裝，初定：軸段1直徑最小取=30mm，即=30mm，=40mm，=37mm，=40mm，=40mm，=40mm，=48mm，=53mm。為了使軸上的零件能合理定位及裝配，現(xiàn)確定各軸段的長(zhǎng)度。初定：=175mm，=40mm，=32mm，=1.7mm，=18mm，=30.3mm，=18mm，=5mm，=20mm。下圖4-1中依次從軸的左端向右安裝中軸上零件，即軸承、套筒、軸承、箍環(huán)、軸承端蓋。 （3）輸入軸的校核計(jì)算? 因?yàn)檩斎胼S為傳動(dòng)軸，故可以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件校核。?由參考文獻(xiàn)[3]中式?15-1可知： （4-2） 查表得=25MPa，所以。? 所以輸入軸強(qiáng)度校核合格。 4.2?減速器輸出軸設(shè)計(jì)? （1）材料選擇和許用應(yīng)力? ??選用45號(hào)鋼，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限=600MPas,許用彎曲應(yīng)力=60MPa。輸出功率：==0.98×3000=294W，輸出轉(zhuǎn)速n=640r/min。 （2）估算軸徑? =8.96mm （4-3） 考慮到軸上零件的定位、拆裝、位置調(diào)整等，輸入、輸出軸均設(shè)計(jì)成階梯軸形式。所以估算軸徑,確定各個(gè)軸段的直徑。為了使軸在能整個(gè)減速離合器中合理安裝，初定：軸段1直徑最小取=40mm，即=40mm，=55mm，=67mm，=70mm，=70mm，=70mm，=80mm，=50mm。為了使軸上的零件能合理定位及裝配，現(xiàn)確定各軸段的長(zhǎng)度。初定：=234.7mm，=50mm，=49mm，=2.7mm，=24mm，=30mm，=24mm，=12mm，=39mm。如下圖為設(shè)計(jì)的輸出軸且軸上各零件依次從右向左安裝。 （3）輸出軸的校核計(jì)算? 因?yàn)檩敵鲚S為傳動(dòng)軸，故可以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件校核。?由參考文獻(xiàn)[3]中式?15-1可知： （4-4） 查表得=25MPa，所以。? 所以輸出軸強(qiáng)度校核合格。 第5章 輸入軸、行星齒輪的有限元分析 5.1?輸入軸的有限元分析? 5.1.1 輸入軸的建模 打開(kāi)UG10.0(Unigraphics NX 10.0簡(jiǎn)稱(chēng)，以下出現(xiàn)均為簡(jiǎn)稱(chēng))，點(diǎn)擊新建彈出新建模型對(duì)話(huà)框，輸入新建文件名，畫(huà)出輸入軸，如圖下所示。 5.1.2輸入軸載荷的施加與有限元分析 對(duì)輸入軸進(jìn)行有限元建模，給定材料40Cr,創(chuàng)建其物理屬性表，繼承材料40Cr的物理屬性，網(wǎng)格收集用SOLID收集。使用3D四面體對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)其單元進(jìn)行檢查。 給輸入軸添加了一個(gè)固定約束，通過(guò)計(jì)算給輸入軸施加一個(gè)1000N的徑向力和一個(gè)1000N的法向力，作用在第三個(gè)軸面上,進(jìn)行求解。該材料能滿(mǎn)足軸的受力要求。 5.2?行星齒輪的有限元分析? 齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)形式，其優(yōu)點(diǎn)是：瞬時(shí)比傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，適用的功率和范圍廣，傳動(dòng)效率高，工作可靠性高，使用的壽命長(zhǎng)，外廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大。 5.2.1 太陽(yáng)輪和行星輪的建模 打開(kāi)UG10.0，點(diǎn)擊新建彈出新建模型對(duì)話(huà)框，輸入新建文件名，進(jìn)入建模界面，選擇點(diǎn)擊【柱齒輪建?！棵?，點(diǎn)擊【創(chuàng)建齒輪】進(jìn)行齒輪的創(chuàng)建，然后一次點(diǎn)擊直齒外嚙合滾齒確認(rèn)。然后進(jìn)入漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪參數(shù)對(duì)話(huà)框，根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)一次輸入模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、壓力角，齒輪建模精度默認(rèn)然后確實(shí)。 5.2.2行星齒輪載荷的施加與有限元分析 對(duì)齒輪進(jìn)行有限元建模，給定材料40Cr,創(chuàng)建其物理屬性表，繼承材料40Cr的物理屬性，網(wǎng)格收集用SOLID收集。使用3D四面體對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)其單元進(jìn)行檢查。 給齒輪添加了一個(gè)固定約束，通過(guò)計(jì)算給齒輪施加一個(gè)1000N的徑向力和一個(gè)1000N的法向力，作用在齒面上,進(jìn)行求解該材料能滿(mǎn)足齒輪的受力要求。 結(jié)論 本文是設(shè)計(jì)的是一種自動(dòng)洗衣機(jī)內(nèi)部用來(lái)減速裝置，這種要求比較高，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮其體積和重量，還應(yīng)該注意其精度，如果傳動(dòng)精度比較低，洗衣機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲及震動(dòng)同時(shí)還會(huì)影響洗衣機(jī)的使用壽命。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，洗衣機(jī)作為一種人們生活中常用的家電，不僅要求其在外觀(guān)形式上好，更重要的是在使用性能上要優(yōu)良。這就需要它體積小、重量輕、噪音低等滿(mǎn)足人們的需求。本文設(shè)計(jì)的減速器就考慮這方面的要求，盡量地縮小它的體積和減輕它的重量，以此同時(shí)還注意傳動(dòng)精度的要求，盡量減小洗衣機(jī)在工作中的震動(dòng)和噪聲。但同時(shí)也有許多的不足之處，如在傳動(dòng)過(guò)程中行星輪受到雙向載荷，齒輪容易疲勞折斷，會(huì)對(duì)傳動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生很大的影響。如果某個(gè)齒被折斷，在齒輪嚙合過(guò)程中落在齒輪上的碎塊就會(huì)使嚙合卡死，使電機(jī)過(guò)載而被燒壞。因此必須適當(dāng)提高齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度。所以在這方面還有待改進(jìn)，以便能夠設(shè)計(jì)出能更好的減速器。 參考文獻(xiàn) [1]黃省三，黃忠偉.家庭洗衣機(jī)維修[M].福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2005? 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