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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自化 學(xué) 號： 2010963113 姓 名： 姜旺 指導(dǎo)教師： 姜勝強(qiáng) 完成日期： 2014.05.30 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 論文（設(shè)計）題目： 滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計 學(xué)號：2010963113 姓名：姜旺 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 姜勝強(qiáng) 系主任： 劉柏希 一、主要內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：設(shè)計滾筒式攪拌機(jī)行星齒輪減速器，選擇其電動機(jī)，確定總傳動比和齒數(shù)，畫出其裝備圖和零件圖 基本要求：電機(jī)的基本功率為1.1kw，總傳動比40-50，輸出轉(zhuǎn)數(shù)20r/min，允許傳動比偏差為0.1，要求每天工作16小時，要求行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。 二、重點(diǎn)研究的問題 重點(diǎn)研究滾筒式攪拌機(jī)減速器的選擇與使用情況，確定好行星齒輪的傳動比，畫出行星齒輪減速器的總體裝備圖和零件圖。了解行星齒輪是怎么樣傳動，理解出其工作原理，從而帶動攪拌機(jī)的運(yùn)動使其進(jìn)行攪拌作用，運(yùn)用于建筑工程，水利工程等工程機(jī)械。提高生產(chǎn)效率保障生產(chǎn)質(zhì)量。 三、進(jìn)度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 查閱資料、調(diào)研 1-2周 2 開題報告、制訂設(shè)計方案 3-4周 3 實(shí)驗(yàn)（設(shè)計） 5-6周 4 分析、調(diào)試等 7-10周 5 寫出初稿 11-12周 6 修改，寫出第二稿 12-13周 7 寫出正式稿 13周 8 答辯 14周 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1、成大先《機(jī)械設(shè)計手冊》（第三版第一卷）（M）化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4 2、成大先《機(jī)械設(shè)計手冊》（第三版第二卷）（M）化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4 3、成大先《機(jī)械設(shè)計手冊》（第三版第三卷）（M）化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4 4、成大先《機(jī)械設(shè)計手冊》（第三版第五卷）（M）化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4 5、孫恒，陳作模，葛文杰《機(jī)械原理》（M）高等教育出版社，2006.5 6濮良貴，紀(jì)明剛《機(jī)械設(shè)計》（第八版）（M）高等教育出版社，2006.5 7、吳宗澤，羅圣國《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》（M）高等教育出版社，2006.5 8、周良得，朱泗芳《現(xiàn)代工程圖學(xué)》（M）湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000.9 9、哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室《理論力學(xué)（I）》（第7版）（M）高等.2009.7 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表 學(xué)號 2010963113 姓名 姜 旺 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計 評價項(xiàng)目 評 價 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 2.難度、份量是否適當(dāng)； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實(shí)際相結(jié)合。 能力 1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運(yùn)用知識的能力； 3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力； 4.是否具備一定的外文與計算機(jī)應(yīng)用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。 論文 （設(shè)計）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 該生畢業(yè)設(shè)計，選題符合要求。難度、份量適當(dāng)，有綜合歸納文獻(xiàn)資料的能力及綜合運(yùn)用知識的能力，具備一定的計算機(jī)應(yīng)用能力，設(shè)計說明書結(jié)構(gòu)合理，文字通順。 評閱人： 2010年5月 日 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見 學(xué)號： 2010963113姓名： 姜 旺 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 47 頁 圖 表 張 論文（設(shè)計）題目： 滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計 內(nèi)容提要： 系統(tǒng)研究行星齒輪傳動和調(diào)試工作，通過行星齒輪減速器進(jìn)行傳動運(yùn)輸攪拌，把電動機(jī)的動力通過行星齒輪減速器傳動給滾筒進(jìn)行攪拌。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(jì)60年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動進(jìn)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(shí)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，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過我國機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國的行星傳動技術(shù)有了迅速的發(fā)展。[ 指導(dǎo)教師評語 該生在畢業(yè)設(shè)計中，積極認(rèn)真，鉆研思考，按時按量，能較好地運(yùn)用所學(xué)知識，有綜合運(yùn)用文獻(xiàn)及計算機(jī)的能力，設(shè)計任務(wù)完成的較好，設(shè)計及說明書符合要求，分析問題和解決問題的能力得到提升。 同意其參加答辯，建議成績評定為 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績評定為 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 經(jīng)答辯委員會討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定為 答辯委員會主任： 年 月 日 目錄 第一章 引言………………………………………………………………………………………………...2 1. 項(xiàng)目研究的目的意義……………………………………………………………………………....2 2. 攪拌的任務(wù)………………………………………………………………………………………....3 第二章 行星齒輪傳動設(shè)計計算…………………………………………………………………………...4 1. 驅(qū)動裝置工作條件………………………………………………………………………………....4 1.1 電動機(jī)規(guī)格………………………………………………………………………………………4 1.2 總傳動比及輸出轉(zhuǎn)速……………………………………………………………………………4 2. 設(shè)計方案的確定……………………………………………………………………………………5 3. 齒輪設(shè)計計算…………………………………………………………………………………...….5 3.1 第一級行星齒輪傳動……………………………………………………………………………5 3.2 第二級行星齒輪傳動………………………………………………………………………..…14 3.3 匯總……………………………………………………………………………………………..23 第三章 行星輪軸強(qiáng)度計算……………………………………………………………………………….24 1. 第一級行星輪軸的計算…………………………………………………………………………24 2. 第二級行星輪軸的計算……………………………………………………………………..…..24 第四章 輸出齒輪軸計算……………………………………………………………………………….…25 1. 輸出軸彎曲剛度計算…………………………………………………………………………..…25 2. 輸出軸扭轉(zhuǎn)剛度計算…………………………………………………………………………..…27 第五章 花鍵強(qiáng)度校核…………………………………………………………………………………….29 第六章 太陽輪花鍵強(qiáng)度計算…………………………………………………………………………….31 1. 輸入端太陽輪軸強(qiáng)度校核………………………………………………………………………31 2. 第二級太陽輪花鍵軸強(qiáng)度校核…………………………………………………………………32 3. 輸出級花鍵強(qiáng)度校核……………………………………………………………………………33 第七章 軸承壽命分析…………………………………………………………………………………….36 1. 第一級軸承校核………………………………………………………………………………....36 2. 第二級軸承校核…………………………………………………………………………………37 3. 電動機(jī)輸入處深溝球軸承校核……………………………………………………………...….38 4. 圓錐滾子軸承校核………………………………………………………………………………39 第八章 螺栓預(yù)緊力矩及強(qiáng)度計算…………………………………………………………………….…40 1. 第一級螺紋聯(lián)接強(qiáng)度計算……………………………………………………………………...40 2. 第二級箱體聯(lián)接強(qiáng)度計算………………………………………………………………………41 第九章 潤滑與密封…………………………………………………………………………………..…...42 1. 潤滑油參數(shù)表……………………………………………………………………………………42 2. 潤滑脂參數(shù)表……………………………………………………………………………………43 第十章 裝配尺寸鏈……………………………………………………………………………………….44 1. 總體尺寸鏈的計算………………………………………………………………………………44 第十一章 結(jié)論……………………………………………………………………………………...…45 滾筒攪拌機(jī)減速器的設(shè)計 摘要:本文完成對一個滾筒攪拌機(jī)兩級行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。與國內(nèi)外已有的減速器相比，此減速器具有更大的傳動比，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、外觀尺寸小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 論文首先介紹了課題的背景以及齒輪減速器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢然后比較各傳動比結(jié)構(gòu)，從而確定了傳動的基本類型。論文主題部分是對傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，通過分配傳動比確定齒輪減速器的大致結(jié)構(gòu)之后，對其進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算和校核。 關(guān)鍵詞：行星齒輪，變位，傳動機(jī)構(gòu) Abstract This paper proposes a design configuration of the two-stage planetary reducer settling for some known parameters. Compared with other gear reducers in the word, it has a larger gear ratio. Furthermore, there are other more advantages, such as, compact configuration, small figure, light avoirdupois and so on. The content is as follow. Firstly, the paper introduces the context of the task and the extent on research of gear reducers. As well as its development trend. Secondly, the drive red type is decided by comparing all kinds of gear configuration. The significant part is about the calculation of the configuration design. After distributing gear ratios, the rough configuration will be getting. Then, the holistic configuration can be designed and back-checked. Lastly, the paper is summarized, and the needed improvement is indicated. Key words: planetary gear, modifying profile, driving mechanism 47 第一章 引言 1.項(xiàng)目研究的目的意義 近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)及科學(xué)技術(shù)的迅速增長，基本建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建設(shè)隊伍不斷增加，大城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)業(yè)的迅速發(fā)展，推動了混泥土生產(chǎn)量的迅速提高，機(jī)械設(shè)備在建設(shè)施工中的地位也日益顯著。加強(qiáng)施工隊伍的裝備，是改善施工條件，提高施工速度、工程質(zhì)量經(jīng)濟(jì)效益的保障。 混凝土生產(chǎn)是改變傳統(tǒng)的現(xiàn)場分散攪拌混凝土的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的一項(xiàng)重要改革?；炷恋纳唐坊a(chǎn)因其生產(chǎn)的高度專業(yè)化和集中化等特點(diǎn)大大提高了混凝土工程質(zhì)量，節(jié)約原材料，加快，提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度，同時也因其節(jié)省施工用地，改善勞動條件，減少環(huán)境污染而使人類受益。 由于混凝土機(jī)械的工作對象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作環(huán)境惡劣。因此現(xiàn)代混凝土施工機(jī)械已經(jīng)在向高技術(shù)、高效能、多品種、自動化和智能化的方向發(fā)展，以改善工作條件及提高生產(chǎn)率。 攪拌是混凝土生產(chǎn)工藝過程中極重要的一道工序，所以應(yīng)盡可能的是處在攪拌過程中的拌合料各組分的運(yùn)動軌跡在相對集中區(qū)域內(nèi)互相交錯穿插，在整個拌合料體積中最大限度的生產(chǎn)相互摩擦，并盡可能提高各組分體積參與運(yùn)動的次數(shù)和運(yùn)動軌跡的交叉頻率，為混凝土的拌合實(shí)現(xiàn)宏觀和微觀勻質(zhì)性創(chuàng)造最有利的條件，因此混凝土施工因向機(jī)械化和自動化方向發(fā)展。 混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計，是為了滿足市場需求，完善產(chǎn)品新的系列，適應(yīng)建筑施工和實(shí)驗(yàn)室工作的要求。它是在封閉的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對物料的攪拌和輸送，攪拌及輸送效果良好，對環(huán)境污染少能夠改善施工現(xiàn)場施工條件，保障工人身心健康，降低工人施工強(qiáng)度，提高施工效率，減少施工中對環(huán)境的破壞。 滾筒式攪拌機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，噪聲低，使用壽命長，運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，并且適合在各種惡劣環(huán)境下工作，所以目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于社會的個股領(lǐng)域和部門。滾筒式攪拌機(jī)又集電動機(jī)、減速器和軸承于一體的高效先進(jìn)的新型輸送動力驅(qū)動系統(tǒng)。它的工作原理是把電動機(jī)的動力通過減速器傳遞到滾筒。滾筒攪拌機(jī)減速器設(shè)計的是否合理直接影響到生產(chǎn)率、傳輸效果等重要指標(biāo)。所以我將對其減速器進(jìn)行研究和設(shè)計，這也是我設(shè)計的主要任務(wù)。 2.攪拌的任務(wù) 一般認(rèn)為混凝土攪拌的任務(wù)： 1.組分均勻分布，達(dá)到宏觀及微觀上的勻質(zhì)； 2.破壞水泥粒子團(tuán)聚現(xiàn)象，使其各顆粒表面被水浸潤，促使彌散現(xiàn)象的發(fā)展； 3.破壞水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹成，促進(jìn)水泥顆粒與其他物料顆粒的結(jié)合，形成理想的水化生成物； 4.由于物料表面常覆蓋上一薄層灰塵及粘土，有礙界面結(jié)合層的形成，故應(yīng)使物料顆粒間多次碰撞和互相摩擦，以減少灰塵薄膜的影響； 5.提高混合料個單元體參與運(yùn)動的次數(shù)和運(yùn)動軌跡的交叉頻率，以加速達(dá)到勻質(zhì)化。 第二章 行星齒輪傳動設(shè)計計算 1．驅(qū)動裝置工況條件 1．1．電動機(jī)規(guī)格 驅(qū)動裝置采用Y系列三相異步電動機(jī)，具體規(guī)格見下表： 表2-1　Y90L-6電機(jī)規(guī)格參數(shù)表 型號 額定制動轉(zhuǎn)矩（Nm） 最大轉(zhuǎn)矩 額定功率/kw 電源電壓 滿載轉(zhuǎn)速 阻尼系數(shù) Y90L-6 2.0 2.2 1.1 380 910r/min N/A 圖2-1 Y90L-6三相異步電機(jī)外形尺寸圖 安裝尺寸及外形尺寸見下表： 表2-2 Y90L-6電機(jī)安裝尺寸表 類型 A L D(j6) Y90L-6 140 335 24 1．2．總傳動比及輸出轉(zhuǎn)速 已知齒輪總傳動比I=910/20=45.5，輸出轉(zhuǎn)速n=20r/min。 2． 設(shè)計方案確定 已知傳動比為45.5，輸出轉(zhuǎn)速為20r/min，負(fù)載當(dāng)量值為368.732Nm，由于負(fù)載當(dāng)量值和傳動比都不是很大，因此可以采用兩級級行星齒輪傳動。 3． 齒輪設(shè)計計算 根據(jù)設(shè)計手冊上多級行星齒輪傳動各級傳動之間等強(qiáng)度且尺寸最小的傳動比分配原則，高速級傳動比可以取大些，低速級傳動比可以取小些。 初定各級傳動比: i1=7.6 i2=6.0 3．1．第Ⅰ級行星齒輪傳動 1） 配齒計算 查[1]表17．2—1選擇行星輪數(shù)目，取n w=3，設(shè)輸入轉(zhuǎn)速為960r/min。確定各輪齒齒數(shù)，選=13，=34，=83。因此實(shí)際傳動比，按接觸強(qiáng)度初算a-c傳動的中心距和模數(shù)： 輸入轉(zhuǎn)矩 Nm 設(shè)載荷不均勻系數(shù)Kc=1.15； 在一對a-c傳動中，太陽輪傳動的轉(zhuǎn)矩Nm 按[1]表17. 2-31查得接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù)K=2.5 齒數(shù)比u 太陽輪的材料采用12CrNi3，行星輪的材料用20CrMnTi，齒面硬度56～60HRC，查[1]圖16. 2-18選取=1358MPa，內(nèi)齒輪材料選用42CrMo，=1282MPa，硬度為973HV。 取齒寬系數(shù) 則中心距a mm 模數(shù)mm 取模數(shù)m=2 未變位時中心距 mm 由于太陽輪齒數(shù)小于17，為了避免發(fā)生根切，將中心距調(diào)整為49mm，再計算其變位系數(shù)。 2） 齒輪變位計算 a) 確定行星輪齒數(shù) 對于a-c傳動，采用角變位；對于c-b傳動，采用高變位。 由于已經(jīng)確定中心距為49mm，根據(jù)[4]齒輪手冊上冊表2.2-9計算有如下表（見下頁）： 表3-1 第一級行星傳動齒輪計算結(jié)果匯總 序號 名稱 代號 計算公式 計算結(jié)果 1 模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 2mm 2 分度圓壓力角 取標(biāo)準(zhǔn)值 3 齒頂高系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 4 徑向間隙系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 5 分度圓柱螺旋角 6 分度圓直徑 ， 7 未變位時中心距 8 實(shí)際中心距 取兩個之間最大的 9 中心距變動系數(shù) 10 嚙合角 由于c-b傳動中心距未變，故嚙合角為20度 a-c： c-b：傳動嚙合角為20度 11 總變位系數(shù) 由于c-b傳動采用高變位，所以=0 c-b：=0 12 變位系數(shù)的分配 根據(jù)傳動的具體要求，按[4]齒輪手冊圖2.2-9分配得及。依關(guān)系=0，得到 根據(jù)齒數(shù)比，按齒輪手冊圖2.2-9分配得=0.566，=1.141-0.566=0.575， 13 齒頂高變動系數(shù) a-c： b-c： 14 齒根圓直徑 15 齒頂圓直徑 16 齒頂高 17 齒根高 3）校核齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 ① 校核a-c傳動的接觸強(qiáng)度 由于太陽輪和行星輪傳動相當(dāng)于定軸線齒輪傳動，故可以用定軸線齒輪傳動的強(qiáng)度計算公式來校核a-c傳動的強(qiáng)度。vH是相對于行星架的圓周速度 m/s 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： （3-1） 式中——計算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按[1]圖16.2-15選取=2.42 ——材料彈性系數(shù)，按[1]表16.2-43選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-16選取=0.947 ——分度圓上的圓周力，N ——齒數(shù)比， ——齒寬， 取=20mm ——使用系數(shù)，按[1]表16.2-36選取=1.3 ——動載系數(shù)，按[1]式(16.2-12)得=1.073 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.348 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.027 將以上各數(shù)值代入（3-1）式得 許用接觸應(yīng)力 （3-2） ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按[1]圖16.2-17，取=1358MPa ——接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)，按[1]圖16.2-18，取=1.042 ——潤滑油膜影響系數(shù)，按[1]圖16.2-19，取=0.95 ——工作硬化系數(shù)，按[1]圖16.2-21，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-22，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46，取=1.250 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-3） 式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 ② 校核a-c傳動的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計算公式 （3-4） ——計算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.215 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.027 ——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=3.90 ——搞彎強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.87 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 許用彎曲應(yīng)力 （3-5） ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，見[1]圖16.2-26，取=1050MPa ——相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95 ——相對表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計算得=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6 將各數(shù)值代入（3-5）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-6） 式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 ③ 校核c-b傳動的接觸強(qiáng)度 由于內(nèi)齒輪和行星輪傳動屬于周轉(zhuǎn)輪系，但當(dāng)把行星輪固定就可以轉(zhuǎn)化為定轉(zhuǎn)輪系，故同樣也可以用定軸線齒輪傳動的強(qiáng)度計算公式來校核b-c傳動的強(qiáng)度。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： （3-1） 式中——計算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按[1]圖16.2-15選取=2.5 ——材料彈性系數(shù)，按[1]表16.2-43選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-16選取=0.843 ——分度圓上的圓周力，N ——齒數(shù)比， ——齒寬，取=25mm ——使用系數(shù)，按[1]表16.2-36選取=1.3 ——動載系數(shù)，按[1]式(16.2-12)得=1.103 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.141 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.189 將以上各數(shù)值代入（3-1）公式得 許用接觸應(yīng)力 （3-2） ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按[1]圖16.2-17，取=1282MPa ——接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)，按[1]圖16.2-18，取=1.042 ——潤滑油膜影響系數(shù)，按[1]圖16.2-19，取=0.95 ——工作硬化系數(shù)，按[1]圖16.2-21，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-22，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46，取=1.250 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-3） 式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 ④ 校核b-c傳動的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計算公式 （3-4） ——計算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.215 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.1 ——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=4.12 ——搞彎強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.708 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 許用彎曲應(yīng)力 （3-5） ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，按[1]圖16.2-26，取=850MPa ——相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95 ——相對表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計算得=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-6） 式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 3．2．第Ⅱ級行星齒輪傳動 1） 配齒計算 查[1]表17.2-1選擇行星輪數(shù)目，取n w=3，設(shè)輸入轉(zhuǎn)速為119.74r/min。確定各輪齒齒數(shù)，選=16，=40，=98。因此實(shí)際傳動比， 2） 按接觸強(qiáng)度初算a-c傳動的中心矩和模數(shù) 輸入轉(zhuǎn)矩 Nm 設(shè)載荷不均勻系數(shù)=1.1； 在一對a-c傳動中，太陽輪傳動的轉(zhuǎn)矩Nm 按[1]表17.2-31查得接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù)K=2.2 齒數(shù)比u 太陽輪的材料采用12CrNi3，行星輪的材料用20CrMnTi，均采用滲碳淬火，齒面硬度56～60HRC，查[1]圖16.2-18選取=1358MPa，內(nèi)齒輪材料選用42CrMo，=1282MPa，硬度為973HV。 取齒寬系數(shù) 則中心距a mm 模數(shù)mm 取模數(shù)m=2.0 未變位時中心距 mm 為了保證加工齒輪時不發(fā)生根切以及同心條件，將中心距調(diào)整為58，采用外嚙合角變位，內(nèi)嚙合高變位，具體計算如下表： 表3-2 第二級行星傳動齒輪計算結(jié)果匯總 序號 名稱 代號 計算公式 計算結(jié)果 1 模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 2mm 2 分度圓壓力角 取標(biāo)準(zhǔn)值 3 齒頂高系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 4 徑向間隙系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 5 分度圓柱螺旋角 6 分度圓直徑 ， 7 未變位時中心距 8 實(shí)際中心距 取兩個之間最大的 9 中心距變動系數(shù) 10 嚙合角 由于c-b傳動中心距未變，故嚙合角為20度 a-c： c-b：傳動嚙合角為20度 11 總變位系數(shù) 由于c-b傳動采用高變位，所以=0 c-b：=0 12 變位系數(shù)的分配 根據(jù)傳動的具體要求，按[4]齒輪手冊圖2.2-9分配得及。依關(guān)系=0，得到 根據(jù)齒數(shù)比，按[4]齒輪手冊圖2.2-9分配得=0.563，=1.121-0.566=0.558，0.558 13 齒頂高變動系數(shù) a-c： b-c： 14 齒根圓直徑 15 齒頂圓直徑 16 齒頂高 17 齒根高 3）校核齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 ① 校核a-c傳動的接觸強(qiáng)度 由于太陽輪和行星輪傳動相當(dāng)于定軸線齒輪傳動，故可以用定軸線齒輪傳動的強(qiáng)度計算公式來校核a-c傳動的強(qiáng)度。vH是相對于行星架的圓周速度 m/s 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： 式中——計算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按[1]圖16.2-15選取=2.5 ——材料彈性系數(shù)，按[1]表16.2-43選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-16選取=0.923 ——分度圓上的圓周力，N ——齒數(shù)比， ——齒寬， 取=30mm ——使用系數(shù)，按[1]表16.2-36選取=1.3 ——動載系數(shù)，按[1]式(16.2-12)得=1.011 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.257 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.010 將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計算公式得 MPa 許用接觸應(yīng)力 ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按[1]圖16.2-17，取=1358MPa ——接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)，按[1]圖16.2-18，取=1.042 ——潤滑油膜影響系數(shù)，按[1]圖16.2-19，取=0.95 ——工作硬化系數(shù)，按[1]圖16.2-21，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-22，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46，取=1.250 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度 安全系數(shù) 式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 ② 核a-c傳動的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計算公式 ——計算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.214 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.1 ——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=3.386 ——搞彎強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.829 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 許用彎曲應(yīng)力 ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，見[1]圖16.2-26，取=1050MPa ——相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95 ——相對表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計算得=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6 將各數(shù)值代入（3-5）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) 式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 ③ 校核c-b傳動的接觸強(qiáng)度 由于內(nèi)齒輪和行星輪傳動屬于周轉(zhuǎn)輪系，但當(dāng)把行星輪固定就可以轉(zhuǎn)化為定轉(zhuǎn)輪系，故同樣也可以用定軸線齒輪傳動的強(qiáng)度計算公式來校核b-c傳動的強(qiáng)度。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： 式中——計算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按[1]圖16.2-15選取=2.5 ——材料彈性系數(shù)，按[1]表16.2-43選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-16選取=0.815 ——分度圓上的圓周力， N ——齒數(shù)比， ——齒寬，取=35mm ——使用系數(shù)，按[1]表16.2-36選取=1.3 ——動載系數(shù)，按[1]式(16.2-12)得=1.026 ——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.143 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.041 將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計算公式得 MPa 許用接觸應(yīng)力 ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按[1]圖16.2-17，取=1282MPa ——接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)，按[1]圖16.2-18，取=1.042 ——潤滑油膜影響系數(shù)，按[1]圖16.2-19，取=0.95 ——工作硬化系數(shù)，按[1]圖16.2-21，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-22，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46，取=1.250 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度 安全系數(shù) 式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 ④ 校核b-c傳動的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計算公式 ——計算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，按表[1]16.2-41選取=1.174 ——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1. 01 ——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=3.92 ——搞彎強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.898 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 MPa 許用彎曲應(yīng)力 ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，按[1]圖16.2-26，取=850MPa ——相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95 ——相對表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計算得=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6 將各數(shù)值代入（3-5）中，得 MPa 因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) 式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 3．3．匯總 具體參數(shù)及校核結(jié)果： 表3-7 各級行星傳動齒輪計算結(jié)果匯總 齒數(shù) 齒寬系數(shù) 模數(shù) m 傳動比 中心距（mm） 行星輪個數(shù) 校核結(jié)果 第Ⅰ級傳動 =13 0.4 2 i1=7.6 滿足齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 =83 =34 第Ⅱ級傳動 =16 0.5 2 i2=6.0 滿足齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 =98 =40 =51 =19 第三章 行星輪軸強(qiáng)度計算 1. 第一級行星輪軸計算 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20Cr2Ni4A，所受的橫向力F=79.64N，d=15mm，則行星輪軸所受的剪切應(yīng)力為 MPa 根據(jù)[3]查得行星輪軸的許用剪切應(yīng)力MPa 故此行星輪軸強(qiáng)度滿足。 2. 第二級行星輪軸計算 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20Cr2Ni4A，所受的橫向力F=457.08N，d=20mm，則行星輪軸所受的剪切應(yīng)力為 MPa 根據(jù)[3]查得行星輪軸的許用剪切應(yīng)力MPa 故此行星輪軸強(qiáng)度滿足。 第四章 輸出齒輪軸計算 1. 輸出軸的彎曲剛度計算 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算法使用。 將階梯軸轉(zhuǎn)化為直徑為的等直徑軸 （5-1） 式中：——階梯軸第段的直徑（mm）； ——階梯軸第段的長度（mm）； 在此設(shè)計中，我們將輸出軸分為四段，分別為=52mm，=143mm，=72mm，=132mm。各段的軸徑分別為=70mm，=80mm，=112mm，=224mm。故代入以上數(shù)據(jù)計算得: 按當(dāng)量直徑，然后依據(jù)材料力學(xué)的計算方法計算撓度和偏轉(zhuǎn)角，過程如下： 軸的結(jié)構(gòu)圖，受力簡化圖，有關(guān)尺寸以及彎矩圖如下所示： 圖4-1 輸出軸的結(jié)構(gòu)圖 圖4-2 輸出軸的受力簡化圖 設(shè)為小齒輪傳動產(chǎn)生的徑向力，計算公式如下： 由于漸開線花鍵傳動不產(chǎn)生徑向力，而且圓柱直齒輪傳動和漸開線花鍵均不產(chǎn)生軸向力，故輸出軸在軸向上只受重力作用，而重力作用方法沿軸線，故不產(chǎn)生彎曲變形。 利用材料力學(xué)中彎曲變形的公式求得圓錐滾子軸承處和小齒輪的撓度和轉(zhuǎn)角分別為： （5-2） （5-3） （5-4） 式中：，分別表示圓錐滾子軸承處的轉(zhuǎn)角，表示小齒輪處的轉(zhuǎn)角，表示小齒輪處的撓度。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，對于剛度要求高的軸，應(yīng)符合以下要求： （5-5） 式中：為兩支撐間的跨度，即=145mm，顯然，。 而對于轉(zhuǎn)角有以下要求： 圓錐滾子軸承處：； 安裝齒輪處： 顯然，從上述計算知，圓錐滾子軸承處以及小齒輪處的轉(zhuǎn)角均符合要求，因此，綜合以上我們得出結(jié)論，輸出軸的彎曲剛度符合條件，安全。 2. 輸出軸的扭轉(zhuǎn)剛度計算 根據(jù)軸的類型為實(shí)心圓軸，計算公式為： （5-6） 式中：——每米長軸的扭轉(zhuǎn)角； ——軸材料的切變模量，對于鋼； ——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)量載荷計算，即： 代入上述數(shù)據(jù)，計算得： 顯然，，故輸出軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合條件，安全。 第五章 花鍵強(qiáng)度校核 花鍵類型：圓柱直齒漸開線花鍵，標(biāo)準(zhǔn)壓力角。 主要優(yōu)點(diǎn)：受載時齒上有徑向力，能起自動定心作用，強(qiáng)度高，壽命長，加工容易。 花鍵的擠壓強(qiáng)度較核： （6-1） 式中：——轉(zhuǎn)矩，; ——各齒載荷不均勻系數(shù)，取=0.75； ——齒數(shù)； ——齒的工作長度，mm; ——平均直徑 D——分度圓直徑； h——齒的工作高度，mm，h=m； ——許用壓強(qiáng)，Mpa，查表取=120 Mpa。 設(shè)計花鍵時按最大輸出轉(zhuǎn)矩為2188Nm設(shè)計： 各級傳動比分別為：=7.385，=7.125，=4.923. 輸入軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩：，各級輸出軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩為：=60.3Nm，=429.6Nm，=2188Nm. 表5-1 花鍵強(qiáng)度較核結(jié)果 m z D 擠壓強(qiáng)度p 最小長度L 實(shí)際長度L 是否滿足強(qiáng)度 花鍵1 1.5 16 24 19.9 2.3 14 是 花鍵2 2 21 42 21.6 5.4 30 是 花鍵3 2.5 27 67.5 32.1 10.6 40 是 各漸開線花鍵副參數(shù)表如下： 表5-2 第一級輸出端花鍵副 內(nèi)花鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 代號 數(shù)值 齒數(shù) 16 模數(shù) m 1.5 壓力角 公差等級與配合類別 6H 6H GB/T3478.1-1995 標(biāo)記 表5-3 第一級輸出端花鍵副 外花鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 代號 數(shù)值 齒數(shù) 16 模數(shù) m 1.5 壓力角 公差等級與配合類別 6h 6h GB/T3478.1-1995 標(biāo)記 表5-4 第二級輸出端花鍵副 內(nèi)花鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 代號 數(shù)值 齒數(shù) 21 模數(shù) m 2 壓力角 公差等級與配合類別 6H 6H GB/T3478.1-1995 標(biāo)記 表5-5 第二級輸出端花鍵副 外花鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 代號 數(shù)值 齒數(shù) 21 模數(shù) m 2 壓力角 公差等級與配合類別 6h 6h GB/T3478.1-1995 標(biāo)記 第六章 太陽輪花鍵軸強(qiáng)度計算 1. 輸入端太陽輪軸強(qiáng)度校核 1) 已知設(shè)定輸入功率P=1.95KW，n2=2295r/min，太陽輪軸的材料為42CrMo，調(diào)質(zhì)處理，由[3]表3-2-42查得：MPa，MPa，MPa，MPa。 2) 初算太陽輪-花鍵軸的最小直徑 取A=104（按[2]表6-1-19選取，因只受扭矩作用，載荷較平衡）.軸的危險截面的最小直徑 mm，取=22mm 3) 精確校核太陽輪-花鍵軸的強(qiáng)度 由于此太陽輪-花鍵軸只承受扭轉(zhuǎn)作用，故可以按只考慮扭轉(zhuǎn)作用的強(qiáng)度計算公式來校核?？紤]到此軸會發(fā)生正反轉(zhuǎn)，因此應(yīng)按交變應(yīng)力作用下的計算公式來校核。此時，危險截面的抗扭截面系數(shù)為 m3 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 MPa 最小扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 MPa r=-1 此時安全系數(shù)S 式中——對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限，取=352MPa ——扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力集中系數(shù)，按[2]表6-1-32取=1.75 ——表面質(zhì)量系數(shù)，按[2]表6-1-36取=0.90 ——扭轉(zhuǎn)時的尺寸影響系數(shù)，按[2]表6-1-34取=0.89 ——扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅，取=3.91MPa ——材料扭轉(zhuǎn)時的平均應(yīng)力折算系數(shù)，按[2]表6-1-33取=0.21 ——平均應(yīng)力，取=0 代入各數(shù)值得 按[2]表6-1-26許用安全系數(shù)Sp=1.3，S>Sp，故安全。