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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 履帶車輛主動(dòng)輪減速裝置設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程 B07-11 班 學(xué)生姓名： 宋 磊 指導(dǎo)教師： 朱榮福 職 稱： 講 師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一一年六月 The Graduation Design for Bachelors Degree Design of Hybrid Tracked Vehicle Active Wheel Reducer Candidate：Song lei Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-11 Supervisor：Lecturer Zhu Rongfu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 在履帶車輛中，減速傳動(dòng)裝置是重要的組成部分之一，本文主要以主動(dòng)輪減速器 設(shè)計(jì)為主，在履帶車輛中主動(dòng)輪減速器起著重要的作用。主要的作用：降低電動(dòng)機(jī)傳 動(dòng)主動(dòng)的轉(zhuǎn)速，并增大傳遞到主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩，是履帶車輛有足夠的動(dòng)力性，滿足履帶 車輛起步、加速、通過性。 本設(shè)計(jì)為履帶車輛主動(dòng)輪減速器設(shè)計(jì)，主要介紹齒輪是減速器的選擇以及傳動(dòng)方 案的選擇。為適應(yīng)履帶車的行駛條件需要，通過履帶車輛的車重和最大行駛速度，計(jì) 算出履帶車輛行駛中所需的最大功率最大扭矩。根據(jù)最大功率計(jì)算總傳動(dòng)比，是總傳 動(dòng)比能達(dá)到減速比的要求，并進(jìn)行傳動(dòng)比的分配和確定各輪齒齒數(shù)和尺寸，以及確定 選擇使用單級傳動(dòng)和二級傳動(dòng)。根據(jù)計(jì)算要求確定輸入輸出軸軸頸計(jì)算和軸段長度的 計(jì)算以及軸的校核。最后進(jìn)行密封件的選擇和軸的工藝分析。選擇合適的密封件并滿 足設(shè)計(jì)要求，另外軸在加工時(shí)要有一定的技術(shù)要求，加工后的軸應(yīng)滿足技術(shù)和設(shè)計(jì)要 求。 關(guān)鍵詞：減速傳動(dòng)裝置；傳動(dòng)比；傳動(dòng)比；校核；密封件 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT Caterpillar vehicles, the slowdown in the transmission device is an important part of this paper mainly active wheel reducer design is given priority to, in active wheel reducer of caterpillar vehicle plays an important role. Main function: reduce the speed of the motor drive, and increase initiative to deliver the torque, active wheel is tracked vehicles have enough power to meet tracked vehicles start, accelerate, through sex. This design for tracked vehicles driving gear reducer design, mainly introduces the option and is reducer gear transmission options. Through the caterpillar vehicle weight of the car and maximum speeds of caterpillar vehicle, calculate the maximum power required. According to the maximum power calculating total ratio, and the distribution of transmission ratio, and confirm the pinion gear and dimension. And input/output shaft shaft neck calculation and shaft length calculation, and the axis of dynamicrigidity. On the classification of the shaft seal process analysis. Choose appropriate sealing parts and meet the design requirements, another shaft in process must have certain technical requirements, the processed axis should meet the technical and design requirements. This design closely combining the most mature modern tracked vehicles of technology. Keywords:Slow Transmission Device; Ratio;Distribution Ratio ; Check; Seals 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 摘 要 .I Abstract .II 第一章 緒 論.1 1.1 選題的目的及意義 .1 1.2 齒輪式減速器發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.3 齒輪減速器的發(fā)展趨勢 .2 1.4 主要工作內(nèi)容 .3 第二章 減速器傳動(dòng)方案的確定 .4 2.1 總體方案的確定 .4 2.1.1 減速器的類型及特點(diǎn) .4 2.1.2 傳動(dòng)方案分析 .5 2.1.3 行星齒輪變速器的工作原理 .9 2.1.4 常用行星齒輪傳動(dòng)的形式與特點(diǎn) .11 2.2 傳動(dòng)比的確定 .12 2.2.1 確定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 .12 2.2.2 確定傳動(dòng)比 .13 2.3 本章小結(jié) .17 第三章 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算.18 3.1 行星排的配齒計(jì)算及強(qiáng)度校核 .18 3.1.1 分配傳動(dòng)比 .18 3.1.2 行星齒輪傳動(dòng)齒數(shù)確定的條件 .20 3.2 減速器高速級的計(jì)算 .23 3.2.1 行星排的配齒計(jì)算 .23 3.2.2 驗(yàn)算高速級 AC 傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度 .28 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 3.2.3 驗(yàn)算 AC 傳動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 .34 3.2.4 根據(jù)接觸強(qiáng)度計(jì)算來確定內(nèi)齒輪材料 .37 3.2.5 CB 傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算 .38 3.3 減速器低速級的計(jì)算 .38 3.3.1 配齒計(jì)算 .38 3.3.2 按接觸強(qiáng)度初算 AC 傳動(dòng)的中心距和模數(shù) .38 3.3.3 行星排齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 .39 3.3.4 驗(yàn)算 AC、CB 傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度及彎曲疲勞強(qiáng)度 .41 3.4 本章小結(jié) .41 第四章 軸及軸上支承聯(lián)接件的校核.42 4.1 軸的種類 .42 4.2 軸的工藝要求 .42 4.3 軸的初算及材料選擇 .42 4.4 高速軸的校核 .43 4.4.1 高速軸的受力分析 .43 4.4.2 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度 .44 4.5 低速軸的校核 .45 4.5.1 低速軸的受力分析 .45 4.5.2 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度 .46 4.5.3 花鍵的選擇及校核計(jì)算 .47 4.5.4 輸入軸上的花鍵校核 .48 4.5.5 聯(lián)結(jié)高速級與低速級間的花鍵校核 .48 4.5.6 輸出軸的花鍵校核 .49 4.6 減速器中軸承的選擇及壽命校核 .49 4.6.1 軸承承載能力的計(jì)算 .49 4.6.2 軸承的壽命計(jì)算 .51 4.7 本章小結(jié) .52 第五章 減速器密封及軸工藝分析 .53 5.1 概述 .53 5.2 密封形式的選擇 .53 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) V 5.2.1 密封形式的分類 .53 5.2.2 密封形式的選擇 .54 5.3 軸的工藝分析 .55 5.4 本章小結(jié) .56 結(jié) 論 .57 參考文獻(xiàn) .58 致 謝 .59 附 錄 A.60 附 錄 B.65 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 1.1 選題的目的及意義 行星齒輪的傳動(dòng)應(yīng)用已有幾十年的歷史。由于行星齒輪傳動(dòng)是把定軸線傳動(dòng)改為 動(dòng)軸線傳動(dòng)，采用功率分流，用數(shù)個(gè)行星齒輪分擔(dān)載荷，并且合理應(yīng)用內(nèi)嚙合，以及 采用合理的均載裝置，使行星齒輪傳動(dòng)有許多重大的優(yōu)點(diǎn)。這些有點(diǎn)主要有質(zhì)量輕、 體積小、傳動(dòng)范圍大，承載能力不受限制，進(jìn)出軸呈同一軸線；同時(shí)效率高。 與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比，行星齒輪傳動(dòng)最主要的特點(diǎn)就是它至少有一個(gè)齒輪的 軸線是動(dòng)軸線，因而稱為動(dòng)軸輪系。行星齒輪傳動(dòng)中，至少有一個(gè)齒輪即繞動(dòng)軸線自 傳，同時(shí)又繞定軸線公轉(zhuǎn)，既作行星運(yùn)動(dòng)，所以通常稱為行星齒輪傳動(dòng)。 目前履帶車輛所采用的減速器為行星齒輪減速器，與傳統(tǒng)減速器相比具有質(zhì)量小、 體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，這些已被我國越 來越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。本設(shè)計(jì)通過對軍用履帶車采用的行星齒輪 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步計(jì)算出各零件的設(shè)計(jì)尺寸和裝配尺寸，并對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行參 數(shù)化分析，為行星齒輪減速器產(chǎn)品的開發(fā)和性能評價(jià)，實(shí)現(xiàn)行星齒輪減速器規(guī)?；?產(chǎn)提供了參考和理論依據(jù)。 行星齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：1）把定軸線傳動(dòng)給為動(dòng)軸線傳動(dòng)；2）功率分流，采用數(shù) 個(gè)行星齒輪傳遞載荷；3）合理地應(yīng)用內(nèi)嚙合。 行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)越性：1）體積小、質(zhì)量輕，只相當(dāng)一般齒輪傳動(dòng)的體積、質(zhì) 量的 1/21/3；2）承載能力大，傳遞功率范圍及傳動(dòng)比范圍大；3）運(yùn)行噪聲小， 效率高，壽命長；4）由于尺寸和質(zhì)量減少，就能夠采用優(yōu)質(zhì)材料與實(shí)現(xiàn)硬齒面等化 學(xué)處理，機(jī)床工具規(guī)格小，精度和技術(shù)要求容易達(dá)到；5）采用合理機(jī)構(gòu)，可以簡化 制造工藝，從而使中小型制造廠就能夠制造，并易于推廣和普及；6）采用行星齒輪 機(jī)構(gòu)，用兩個(gè)電機(jī)可以達(dá)到變速要求。由此可見，行星齒輪傳動(dòng)是一種先進(jìn)的齒輪傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)。 1.2 齒輪式減速器發(fā)展現(xiàn)狀 齒 輪 是 廣 泛 使 用 的 傳 動(dòng) 元 件 。 目 前 世 界 上 利 用 齒 輪 最 大 傳 遞 功 率 可 達(dá) 6500kW， 最 大 線 速 度 達(dá) 210m s； 齒 輪 最 大 重 量 達(dá) 200t， 組 合 式 齒 輪 最 大 直 徑 達(dá) 25 6m， 最 大 模 數(shù) m 達(dá) 50mm。 我 國 自 行 設(shè) 計(jì) 的 高 速 齒 輪 增 速 器 和 減 速 器 的 功 率 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 已 達(dá) 44000kW， 齒 輪 圓 周 速 度 達(dá) 150m s 以 上 。 齒 輪 減 速 器 是 一 種 動(dòng) 力 傳 達(dá) 機(jī) 構(gòu) ， 利 用 齒 輪 的 速 度 轉(zhuǎn) 換 ， 將 電 動(dòng) 機(jī) 的 回 轉(zhuǎn) 數(shù) 減 速 到 所 要 的 回 轉(zhuǎn) 數(shù) ， 并 得 到 較 大 轉(zhuǎn) 矩 的 機(jī) 構(gòu) 。 在 目 前 用 于 傳 遞 動(dòng) 力 與 運(yùn) 動(dòng) 的 機(jī) 構(gòu) 中 ， 齒 輪 減 速 器 的 應(yīng) 用 范 圍 相 當(dāng) 廣 泛 ， 幾 乎 在 各 式 機(jī) 械 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 都 可 以 見 到 它 的 蹤 跡 。 齒 輪 減 速 器 具 有 減 速 及 增 加 轉(zhuǎn) 矩 作 用 ， 因 此 廣 泛 應(yīng) 用 在 速 度 與 扭 矩 的 轉(zhuǎn) 換 設(shè) 備 。 齒 輪 減 速 器 的 作 用 主 要 有 ： (1） 降 速 同 時(shí) 提 高 輸 出 扭 矩 ， 扭 矩 輸 出 比 例 按 電 機(jī) 輸 出 乘 減 速 比 ， 但 要 注 意 不 能 超 出 減 速 機(jī) 額 定 扭 矩 。 (2） 減 速 同 時(shí) 降 低 了 負(fù) 載 的 慣 量 ， 慣 量 的 減 少 為 減 速 比 的 平 方 。 齒 輪 減 速 器 一 般 用 于 低 轉(zhuǎn) 速 大 扭 矩 的 傳 動(dòng) 設(shè) 備 ， 把 電 動(dòng) 機(jī) ， 內(nèi) 燃 機(jī) 或 其 它 高 速 運(yùn) 轉(zhuǎn) 的 動(dòng) 力 通 過 減 速 機(jī) 的 輸 入 軸 上 的 齒 數(shù) 少 的 齒 輪 嚙 合 輸 出 軸 上 的 大 齒 輪 來 達(dá) 到 減 速 的 目 的 ， 普 通 的 減 速 器 也 會 有 幾 對 相 同 原 理 齒 輪 達(dá) 到 理 想 的 減 速 效 果 ， 大 小 齒 輪 的 齒 數(shù) 之 比 ， 就 是 傳 動(dòng) 比 。 齒 輪 減 速 器 是 一 種 相 對 精 密 的 機(jī) 械 ， 使 用 它 的 目 的 是 降 低 轉(zhuǎn) 速 ， 增 加 轉(zhuǎn) 矩 。 它 的 種 類 繁 多 ， 型 號 各 異 ， 不 同 種 類 有 不 同 的 用 途 。 齒 輪 減 速 器 按 照 傳 動(dòng) 類 型 可 分 為 齒 輪 減 速 器 、 蝸 桿 減 速 器 和 行 星 齒 輪 減 速 器 ； 按 照 傳 動(dòng) 級 數(shù) 不 同 可 分 為 單 級 和 多 級 減 速 器 ； 按 照 齒 輪 形 狀 可 分 為 圓 柱 齒 輪 減 速 器 、 圓 錐 齒 輪 減 速 器 和 圓 錐 圓 柱 齒 輪 減 速 器 ； 按 照 傳 動(dòng) 的 布 置 形 式 又 可 分 為 展 開 式 、 分 流 式 和 同 軸 式 減 速 器 。 1.3 齒輪減速器的發(fā)展趨勢 隨 著 社 會 的 發(fā) 展 、 時(shí) 間 的 推 移 ， 齒 輪 技 術(shù) 進(jìn) 展 的 步 伐 越 來 越 迅 速 。 近 年 來 ， 工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國 家 制 造 的 機(jī) 械 裝 置 向 著 大 型 、 精 密 、 高 速 、 成 套 和 自 動(dòng) 化 方 向 發(fā) 展 ， 有 的 則 向 小 型 、 輕 量 化 方 向 發(fā) 展 ， 從 而 推 動(dòng) 了 齒 輪 的 技 術(shù) 的 進(jìn) 步 。 概 括 起 來 說 ， 當(dāng) 今 世 界 各 國 齒 輪 技 術(shù) 發(fā) 展 的 總 趨 勢 向 六 高 、 二 低 、 二 化 的 方 向 發(fā) 展 。 六 高 及 高 承 載 能 力 、 高 齒 輪 面 硬 度 、 高 精 度 、 高 速 度 、 高 可 靠 性 和 高 傳 動(dòng) 效 率 ； 二 低 即 低 噪 聲 、 低 成 本 、 二 化 即 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 多 樣 化 。 1 在 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 階 段 ， 就 同 時(shí) 進(jìn) 行 工 藝 過 程 設(shè) 計(jì) 及 安 排 產(chǎn) 品 整 個(gè) 生 產(chǎn) 周 期 個(gè) 配 套 環(huán) 節(jié) 。 市 場 的 快 速 反 映 大 大 縮 短 了 產(chǎn) 品 投 放 市 場 的 時(shí) 間 。 零 部 件 企 業(yè) 正 向 大 型 化 、 專 業(yè) 化 、 國 際 化 發(fā) 展 。 齒 輪 產(chǎn) 品 將 成 為 國 際 采 購 、 國 際 配 套 的 產(chǎn) 品 。 適 應(yīng) 市 場 要 求 的 新 產(chǎn) 品 開 發(fā) ， 關(guān) 鍵 工 藝 技 術(shù) 的 創(chuàng) 新 競 爭 ， 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 競 爭 以 及 員 工 技 術(shù) 素 質(zhì) 與 創(chuàng) 新 精 神 ， 是 2l 世 紀(jì) 企 業(yè) 競 爭 的 焦 點(diǎn) 。 在 2l 世 紀(jì) 成 套 機(jī) 械 裝 備 中 ， 齒 輪 仍 然 是 機(jī) 械 傳 動(dòng) 的 基 本 部 件 。 由 于 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 與 數(shù) 控 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 使 得 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 機(jī) 械 加 工 精 度 、 加 工 效 率 大 為 提 高 ， 從 而 推 動(dòng) 了 機(jī) 械 傳 動(dòng) 產(chǎn) 品 多 樣 化 ， 整 機(jī) 配 套 的 模 塊 化 、 標(biāo) 準(zhǔn) 化 ， 以 及 造 型 設(shè) 計(jì) 藝 術(shù) 化 ， 使 產(chǎn) 品 更 加 精 致 、 美 觀 。 數(shù) 控 機(jī) 床 和 工 藝 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 推 動(dòng) 了 機(jī) 械 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) 的 飛 速 發(fā) 展 。 在 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 中 的 電 子 控 制 、 液 壓 傳 動(dòng) ， 齒 輪 、 帶 鏈 的 混 合 傳 動(dòng) ， 將 成 為 變 速 箱 設(shè) 計(jì) 中 優(yōu) 化 傳 動(dòng) 組 合 的 方 向 。 在 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 中 的 學(xué) 科 交 叉 ， 將 成 為 新 型 傳 動(dòng) 產(chǎn) 品 發(fā) 展 的 重 要 趨 勢 。 工 業(yè) 通 用 變 速 箱 是 指 為 各 行 業(yè) 成 套 裝 備 及 生 產(chǎn) 線 配 套 的 大 功 率 和 中 小 功 率 變 速 箱 。 國 內(nèi) 的 變 速 箱 將 繼 續(xù) 淘 汰 軟 齒 面 ， 向 硬 齒 面 (50 60HRC)、 高 精 度 (4 5 級 )、 高 可 靠 度 軟 啟 動(dòng) 、 運(yùn) 行 監(jiān) 控 、 運(yùn) 行 狀 態(tài) 記 錄 、 低 噪 聲 、 高 的 功 率 與 體 積 比 和 高 的 功 率 與 重 量 比 的 方 向 發(fā) 展 。 中 小 功 率 變 速 箱 為 適 應(yīng) 機(jī) 電 一 體 化 成 套 裝 備 自 動(dòng) 控 制 、 自 動(dòng) 調(diào) 速 、 多 種 控 制 與 通 訊 功 能 的 接 口 需 要 ， 產(chǎn) 品 的 結(jié) 構(gòu) 與 外 型 在 相 應(yīng) 改 變 。 矢 量 變 頻 代 替 直 流 伺 服 驅(qū) 動(dòng) ， 已 成 為 近 年 中 小 功 率 變 速 箱 產(chǎn) 品 (如 擺 輪 針 輪 傳 動(dòng) 、 諧 波 齒 輪 傳 動(dòng) 等 )追 求 的 目 標(biāo) 。 隨 著 我 國 航 天 、 航 空 、 機(jī) 械 、 電 子 、 能 源 及 核 工 業(yè) 等 方 面 的 快 速 發(fā) 展 和 工 業(yè) 機(jī) 器 人 等 在 各 工 業(yè) 部 門 的 應(yīng) 用 ， 我 國 在 諧 波 傳 動(dòng) 技 術(shù) 應(yīng) 用 方 面 已 取 得 顯 著 成 績 。 同 時(shí) ， 隨 著 國 家 高 新 技 術(shù) 及 信 息 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 對 諧 波 傳 動(dòng) 技 術(shù) 產(chǎn) 品 的 需 求 將 會 更 加 突 出 。 中 國 齒 輪 行 業(yè) 在 20 世 紀(jì) 90 年 代 的 快 速 發(fā) 展 ， 已 基 本 完 成 由 賣 方 市 場 投 到 買 方 市 場 的 轉(zhuǎn) 變 。 隨 著 我 國 體 質(zhì) 的 個(gè) 改 革 的 深 入 ， 充 分 發(fā) 揮 行 業(yè) 協(xié) 會 的 作 用 ， 加 強(qiáng) 行 業(yè) 自 律 性 的 市 場 約 束 ， 形 成 有 序 競 爭 的 市 場 制 度 ， 是 當(dāng) 前 是 的 發(fā) 展 的 迫 切 任 務(wù) 。 減 速 器 和 齒 輪 的 設(shè) 計(jì) 與 制 造 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 在 一 定 程 度 上 標(biāo) 志 著 一 個(gè) 國 家 的 工 業(yè) 水 平 ， 因 此 開 拓 和 發(fā) 展 減 速 器 和 齒 輪 技 術(shù) 在 我 國 有 廣 闊 的 前 景 。 1.4 主要工作內(nèi)容 以 履 帶 車 輛 主 動(dòng) 輪 減 速 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 為 主 要 研 究 對 象 ， 對 主 動(dòng) 輪 減 速 器 進(jìn) 行 了 研 究 設(shè) 計(jì) ， 確 定 主 動(dòng) 輪 行 星 齒 輪 減 速 器 選 擇 ， 對 行 星 齒 輪 減 速 器 的 基 本 工 作 原 理 進(jìn) 行 分 析 選 擇 、 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 與 校 核 。 主 要 內(nèi) 容 包 括 ： 1.行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 傳 動(dòng) 方 案 分 析 、 行 星 齒 輪 工 作 原 理 以 及 配 齒 、 傳 動(dòng) 比 確 定 ； 2.行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 比 分 配 、 各 輪 齒 齒 數(shù) 和 尺 寸 確 定 ； 3.軸 的 工 藝 要 求 、 軸 頸 計(jì) 算 以 及 輸 入 軸 輸 出 軸 設(shè) 計(jì) 校 核 ； 4.密 封 件 的 分 類 及 選 擇 、 軸 的 工 藝 分 析 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第二章 減速器傳動(dòng)方案的確定 2.1 總體方案的確定 2.1.1 減速器的類型及特點(diǎn) 減速器的功用是改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使車輛在原地起步、 爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行使條件下工作，使車輛獲得足夠的牽引力和行駛速度。減 速器的傳動(dòng)方案有多種多樣，各有各的特點(diǎn)。一般常見行星齒輪減速器的分類及型式 及其應(yīng)用范圍如表 2.1 行星齒輪減速器主要類型與特點(diǎn)所示。 表 2.1 行星齒輪減速器主要類型與特點(diǎn) 序 號 基本結(jié) 構(gòu)命名 嚙合 方式 命名 傳動(dòng)簡圖 傳動(dòng)比 范圍 傳動(dòng)效 率 傳動(dòng)功 率范圍 制造工 藝性 應(yīng)用場 合 說明 1 2K-H 型 NGW 型 2.81 2.5 0.97 0.99 不限 加工與 裝配工 藝較簡 單。 可用于 任何工 作情況 下，功 率大小 不受限 制。 具有內(nèi) 位嚙合 的 2K-H 型單機(jī) 傳動(dòng) （負(fù)號 機(jī)構(gòu)）。 2 2K-H 型 NW 型 717 0.97 0.99 不限 因有雙 聯(lián)齒輪， 使加工 與裝配 復(fù)雜。 同型 2K-H。 具有內(nèi) 外嚙合 的 2K-H 型傳動(dòng) （正號 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 機(jī)構(gòu)）。 3 2K-H 型 NN 型 3010 0 傳動(dòng) 效率很 小時(shí)， 可達(dá) 1700 效率低、 且隨傳 動(dòng)比 i 增大而 下降， 并有自 鎖可能。 小于或 等于 30KW。 制造精 度要求 較高 適用于 短期間 斷工作 場合， 推薦用 于特輕 型工作 制度。 雙內(nèi)嚙 合 2K-H 型傳動(dòng) （正號 機(jī)構(gòu)）。 4 2K-H 型 WW 型 1.2 至 幾千 效率低、 且隨傳 動(dòng)比 i 增大而 下降， 并有自 鎖可能。 15KW 制造與 裝配工 藝性不 佳。 推薦只 在特輕 型工作 制度下 用，最 好不用 于動(dòng)力 傳動(dòng)。 雙外嚙 合 2K-H 型傳動(dòng) （正號 機(jī)構(gòu)）。 5 3K 型 NGWN 型 2010 0 小功 率可達(dá) 500 以 上 效率較 低，且 隨傳動(dòng) 比增入 而下降， 并有自 鎖可能。 96KW 制造與 裝配工 藝性不 佳。 適用于 短期間 斷工作 場合。 6 K-H-V 型 N 型 771 0.70 .94 96KW 齒形及 輸出機(jī) 構(gòu)要求 較高。 2.1.2 傳動(dòng)方案分析 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 本設(shè)計(jì)為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪，電動(dòng)機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪。電 動(dòng) 機(jī) 橫 置 于 履 帶 車 輛 前 主 動(dòng) 輪 左 右 兩 側(cè) ， 故 其 傳 動(dòng) 方 向 大 致 一 致 ， 不 會 出 現(xiàn) 交 角 的 傳 動(dòng) 。 且 由 于 坦 克 傳 動(dòng) 屬 于 大 功 率 傳 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 不 算 太 大 ， 采 用 蝸 桿 、 齒 輪 螺 桿 減 速 器 不 合 適 ， 因 為 要 求 的 傳 動(dòng) 比 太 大 ； 若 采 用 擺 線 針 輪 減 速 器 和 協(xié) 波 齒 輪 減 速 器 也 同 樣 不 合 適 ， 因 為 這 兩 樣 傳 動(dòng) 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 技 術(shù) 還 不 成 熟 ， 且 要 求 傳 遞 功 率 較 小 和 傳 動(dòng) 比 范 圍 太 大 ， 根 本 不 適 用 于 坦 克 等 履 帶 車 輛 做 減 速 器 。 剩 下 可 考 慮 圓 柱 齒 輪 減 速 器 和 行 星 齒 輪 減 速 器 兩 種 傳 動(dòng) 方 案 了 。 從 表 2.2 定 軸 傳 動(dòng) 減 速 器 主 要 類 型 與 特 點(diǎn) 所 示 可 以 看 出 圓 柱 齒 輪 減 速 器 可 以 做 成 單 級 、 兩 級 、 三 級 三 種 ， 做 為 定 軸 式 減 速 器 ， 輪 齒 可 以 做 成 直 齒 、 斜 齒 和 人 字 齒 。 傳 動(dòng) 軸 線 平 行 ， 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 精 度 易 于 保 證 ， 由 于 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 早 期 坦 克 、 汽 車 、 拖 拉 機(jī) 有 著 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 還 可 分 為 同 軸 線 式 和 非 同 軸 線 式 ， 非 同 軸 線 式 還 可 分 為 展 開 式 和 分 流 式 。 展 開 式 是 兩 級 減 速 器 中 最 簡 單 的 一 種 ， 齒 輪 相 對 軸 承 位 置 不 對 稱 ， 軸 產(chǎn) 生 彎 曲 變 形 時(shí) ， 載 荷 分 布 不 均 勻 ， 因 此 軸 應(yīng) 有 較 大 的 剛 度 。 分 流 式 齒 輪 與 軸 承 對 稱 布 置 ， 載 荷 沿 齒 寬 分 布 均 勻 。 此 外 ， 還 有 同 軸 線 式 傳 動(dòng) 方 式 ， 就 是 輸 入 軸 與 輸 出 軸 同 軸 。 表 2.2 定軸傳動(dòng)減速器主要類型與特點(diǎn) 類別 級數(shù) 推薦傳動(dòng)比范圍 特點(diǎn)及應(yīng)用 單級 調(diào)質(zhì)齒輪 I=7.1 淬硬齒輪 I=6.3 （ I=5.6 較佳） 應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，精度容易保證。 輪齒可做成直齒、斜齒或人字齒?？?用于低速重載，也可用于高速傳動(dòng)。 展開式 調(diào)質(zhì)齒輪 I=7.150 淬硬齒輪 I=7.11.5 (I=6.30 較佳) 這是二級減速器中最簡單、應(yīng)用最廣 泛結(jié)構(gòu)。齒輪相軸承位置不對稱。 當(dāng)軸產(chǎn)生彎扭變形時(shí)，載荷齒寬上分 布不均勻，軸應(yīng)設(shè)計(jì)具有較大剛度， 并使 高速軸齒輪遠(yuǎn)離輸入端。淬硬齒輪大 多采用此結(jié)構(gòu)。 圓柱 齒輪 減速 器 二級 分流式 I=7.150 高速級為對稱左右旋斜齒輪，低速級 可為人字齒或直齒。齒輪與軸承對稱 布置。載荷沿齒寬分布均勻，軸承受 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 載平均，中間軸危險(xiǎn)截面上轉(zhuǎn)矩相當(dāng) 于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩之半。但這種結(jié)構(gòu)不 可避免要產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，影響齒面載 荷均勻性。 結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證有軸向竄動(dòng)可能。通常 低速級大齒輪作軸向定位，中間軸齒 輪和高速小齒輪可以軸向竄動(dòng)。 同軸線式 調(diào)質(zhì)齒輪 I=7.150 淬硬齒輪 I=7.131.5 箱體長度縮小。輸入軸和輸出軸布置 同一軸線上，使設(shè)備布置較為方便、 合理。當(dāng)傳動(dòng)比分配適當(dāng)時(shí)，兩對齒 輪浸 油深度大致相同。但軸向尺寸較大， 中間軸較長，其齒輪與軸承不對稱布 置，剛性差，載荷沿齒寬分布不均勻。 同軸分流式 I=7.150 從輸入軸到輸出軸功率分左右兩股傳 遞，嚙合輪齒僅傳遞一半載荷。輸入 軸和輸出軸只受轉(zhuǎn)矩，中間軸只受全 部載荷一半。故可縮小齒輪直徑、圓 周速度及減速器尺寸。一般用于重載 齒輪。關(guān)鍵是要采用合適均載機(jī)構(gòu)， 使左右兩股分流功率均衡。 展開式 調(diào)質(zhì)齒輪 I=28315 淬硬齒輪 I=28180 （I=22.5 100 較佳） 同二級展開式。圓柱 齒輪 減速 三級 分流式 I=28315 同二級分流式。 圓錐、 圓柱 柱 減速 單級 直齒 I=5 曲線齒、斜齒 I840 輪齒可制成直齒、斜齒或曲線齒。適 用于輸入軸和輸出軸兩軸線垂直相交 傳動(dòng)中?？蔀樗绞交蛄⑹?。其制造 安裝復(fù)雜，成本高，僅設(shè)備布置必要 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 (淬硬齒輪 I=5 較佳) 時(shí)才采用。 二級 直齒 I=6.331.5 曲線齒、斜齒 I=840 (淬硬齒輪 I=516 較佳) 特點(diǎn)與單級圓錐齒輪減速器相似。圓 錐齒輪應(yīng)高速級，使圓錐齒輪尺寸不 致太大，否則加工困難。圓柱 齒輪可為直齒或斜齒。 器 三級 I=35.5160 (淬硬齒輪 I=18100 較佳） 特點(diǎn)與二級圓錐圓柱齒輪減速器相 似。 蝸桿下置式 蝸桿布置蝸輪下邊，嚙合處冷卻和潤 滑較好，蝸桿軸承潤滑也方便。但當(dāng) 蝸桿圓周圍速度太大時(shí)，油攪動(dòng)損失 較大，一般用于蝸桿圓周速度 v5m/s。 蝸桿上置式 蝸桿布置蝸輪上邊，裝拆方便，蝸桿 圓周速度允許高一些，但蝸桿軸承潤 滑不方便。 蝸桿、 齒輪 蝸 桿減 速器 單 級 蝸桿側(cè)置式 i=880 蝸桿放蝸累輪側(cè)面，蝸輪軸是豎直。 以 上 僅 分 析 了 圓 柱 齒 輪 減 速 器 的 部 分 特 性 ， 由 于 此 次 設(shè) 計(jì) 給 定 了 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 尺 寸 ， 其 安 裝 位 置 也 有 一 定 的 限 制 ， 且 還 要 考 慮 箱 體 尺 寸 ， 內(nèi) 齒 輪 安 裝 的 方 便 性 ， 要 求 電 機(jī) 輸 出 軸 與 減 速 器 輸 出 軸 同 軸 。 可 考 慮 的 傳 動(dòng) 方 案 有 兩 類 ： （ 一 ） 同 軸 式 圓 柱 齒 輪 減 速 器 ， 如 果 為 兩 級 傳 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 8 40， 速 比 分 配 適 當(dāng) 時(shí) ， 兩 對 齒 輪 浸 入 油 中 深 度 大 致 相 同 。 但 減 速 器 軸 向 尺 寸 和 重 量 較 大 ， 高 速 級 齒 輪 的 承 載 能 力 難 于 充 分 利 用 ， 中 間 軸 承 潤 滑 困 難 。 中 間 軸 較 長 ， 剛 性 差 ， 高 速 運(yùn) 轉(zhuǎn) 下 ， 軸 易 引 起 共 振 。 載 荷 沿 齒 寬 分 布 不 均 。 由 于 兩 伸 出 軸 在 同 一 直 線 上 ， 在 很 多 場 合 能 使 布 置 更 為 方 便 ， 但 對 于 我 設(shè) 計(jì) 的 這 個(gè) 項(xiàng) 目 顯 然 由 于 軸 承 潤 滑 困 難 ， 體 積 較 大 ， 不 易 布 置 。 （ 二 ） 行 星 齒 輪 減 速 器 有 很 多 優(yōu) 點(diǎn) ， 其 傳 動(dòng) 效 率 可 以 很 高 ， 單 級 可 以 達(dá) 96 99 ； 且 傳 動(dòng) 比 范 圍 廣 ， 傳 動(dòng) 功 率 可 以 從 12W 至 50000KW， 承 載 能 力 大 ； 工 作 平 穩(wěn) ， 體 積 和 重 量 比 普 通 齒 輪 、 蝸 桿 減 速 器 小 得 多 。 行 星 齒 輪 減 速 器 的 特 點(diǎn) 如 下 ： （ 1） 因 為 各 中 心 輪 構(gòu) 成 為 共 軸 式 傳 動(dòng) ， 而 且 載 荷 分 布 在 幾 個(gè) 行 星 輪 上 ， 另 外 又 能 合 理 地 應(yīng) 用 內(nèi) 嚙 合 ， 所 以 結(jié) 構(gòu) 非 常 緊 湊 。 由 于 一 個(gè) 中 心 輪 能 同 時(shí) 與 幾 個(gè) 行 星 輪 相 嚙 合 ， 故 使 在 材 料 的 機(jī) 械 性 能 與 制 造 精 度 相 同 情 況 下 ， 其 外 部 輪 廓 尺 寸 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 小 ， 載 荷 能 力 較 大 。 （ 2） 只 需 適 當(dāng) 選 擇 機(jī) 構(gòu) 形 式 ， 便 可 以 用 少 量 齒 輪 得 到 較 大 傳 動(dòng) 比 ， 甚 至 可 達(dá) 幾 千 的 數(shù) 比 ， 即 使 在 傳 動(dòng) 比 很 大 時(shí) ， 仍 然 緊 湊 重 量 輕 。 （ 3） 行 星 機(jī) 構(gòu) 的 傳 動(dòng) 效 率 高 ， 在 結(jié) 構(gòu) 布 置 合 理 下 ， 其 效 率 可 達(dá) 0.8 0.9 以 上 ， 由 于 行 星 輪 傳 動(dòng) 的 結(jié) 構(gòu) 對 稱 性 ， 即 具 有 個(gè) 數(shù) 均 勻 分 布 的 行 星 輪 ， 使 得 作 用 于 中 心 輪 和 轉(zhuǎn) 臂 軸 承 中 的 反 作 用 力 相 互 平 衡 ， 均 可 達(dá) 到 提 高 傳 動(dòng) 效 率 的 作 用 。 （ 4） 由 于 采 用 了 數(shù) 個(gè) 相 同 的 行 星 輪 均 布 于 中 心 輪 四 周 ， 而 達(dá) 到 慣 性 力 的 平 衡 ， 同 時(shí) 使 嚙 合 齒 數(shù) 增 多 。 故 行 星 輪 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 行 平 穩(wěn) ， 抗 沖 擊 和 振 動(dòng) 能 力 強(qiáng) 。 缺 點(diǎn) ： 對 材 料 要 求 高 ， 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 制 造 和 安 裝 困 難 。 綜 合 考 慮 本 設(shè) 計(jì) 的 尺 寸 ， 重 量 和 布 置 等 的 具 體 要 求 ， 決 定 選 用 行 星 輪 傳 動(dòng) 方 案 。 由 于 定 軸 式 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 在 換 檔 時(shí) 有 較 大 的 功 率 損 失 。 因 此 目 前 履 帶 車 輛 上 日 益 廣 泛 采 用 行 星 變 速 箱 ， 行 星 變 速 箱 在 換 檔 時(shí) 一 般 都 可 以 實(shí) 現(xiàn) 沒 有 速 度 損 失 的 動(dòng) 力 換 檔 。 對 于 我 的 這 次 設(shè) 計(jì) 的 減 速 器 也 應(yīng) 采 用 行 星 式 的 減 速 方 式 。 2.1.3 行星齒輪變速器的工作原理 行 星 齒 輪 八 種 傳 動(dòng) 方 案 ： 1)齒 圈 固 定 ， 太 陽 輪 主 動(dòng) ， 行 星 架 被 動(dòng) 。 降 速 傳 動(dòng) ， 通 常 傳 動(dòng) 比 一 般 為 2.5-5， 轉(zhuǎn) 向 相 同 。 2） 齒 圈 固 定 ， 行 星 架 主 動(dòng) ， 太 陽 輪 被 動(dòng) 。 升 速 傳 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 一 般 為 0.2-0.4， 轉(zhuǎn) 向 相 同 。 3） 太 陽 輪 固 定 ， 齒 圈 主 動(dòng) ， 行 星 架 被 動(dòng) 。 降 速 傳 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 一 般 為 1.25-1.67， 轉(zhuǎn) 向 相 同 。 4） 太 陽 輪 固 定 ， 行 星 架 主 動(dòng) ， 齒 圈 被 動(dòng) 。 升 速 傳 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 一 般 為 0.6-0.8， 轉(zhuǎn) 向 相 同 。 5） 行 星 架 固 定 ， 太 陽 輪 主 動(dòng) ， 齒 圈 被 動(dòng) 。 減 速 運(yùn) 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 一 般 為 1.5-4， 轉(zhuǎn) 向 相 反 。 6） 行 星 架 固 定 ， 齒 圈 主 動(dòng) ， 太 陽 輪 被 動(dòng) 。 升 速 傳 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 一 般 為 0.25-0.67， 轉(zhuǎn) 向 相 反 。 7） 把 三 元 中 任 意 連 接 到 一 起 此 時(shí) 傳 動(dòng) 比 為 1。 8） 三 元 件 中 任 意 一 個(gè) 元 件 主 動(dòng) ， 其 余 的 兩 個(gè) 元 件 自 由 ， 其 余 兩 元 件 無 確 定 的 轉(zhuǎn) 速 輸 出 。 為 了 了 解 行 星 齒 輪 變 速 器 工 作 原 理 ， 下 面 先 分 析 單 排 行 星 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 。 圖 2-1 為 單 排 行 星 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 的 示 意 圖 ， 圖 上 還 可 標(biāo) 出 行 星 輪 所 受 到 的 作 用 力 。 1 2 3 4 1 2 3 4 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 2.1 單 排 行 星 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 及 作 用 力 1 太 陽 輪 2 齒 圈 3 行 星 架 4 行 星 輪 作 用 于 太 陽 輪 1 上 的 力 矩 ： 1MFr 作 用 于 齒 圈 2 上 的 力 矩 ： 2 作 用 于 行 星 架 3 上 的 力 矩 ： 3r 令 齒 圈 與 太 陽 輪 的 齒 數(shù) 比 為 ，則：21zr 因 而 ： 2 又： 131rr 式 中 ， 、 分別為太陽輪和齒圈的節(jié)圓半徑； 為行星輪與太陽輪的中心距。1r2 3 由行星輪 4 的力平衡條件得： 12F 和 3 因此，太陽輪、齒圈和行星架上的力矩分別為 （2.1） 1213()MFr 根 據(jù) 能 量 守 恒 定 律 ， 三 個(gè) 元 件 上 輸 入 和 輸 出 功 率 的 代 數(shù) 和 應(yīng) 等 于 零 ， 即 ： （2.2）1230w 式中， 、 、 分別為太陽輪、齒圈和行星架的角速度。1w23 將式（2.1）代入式（2.2）中，即可得到表示單排行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律的 特性方程式 123()0w 若以轉(zhuǎn)速代替角速度，則上式可寫成： （2.3）123()nn 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 由式（2.3）可以看出，在太陽輪、齒圈和行星架這三個(gè)元件中，可任選兩個(gè)分 別作為主動(dòng)件和從動(dòng)件，而使另一元件固定不動(dòng)，或使其運(yùn)動(dòng)受一定的約束，則整個(gè) 輪系即以一定的傳動(dòng)比傳遞動(dòng)力。下面分別討論以下情況： (1)太陽輪 1 為主動(dòng)件，行星架 3 為從動(dòng)件，齒圈 2 固定。 此時(shí)，式（2.3）中 ，故傳動(dòng)比：02n 1231nzi (2)齒圈 2 為主動(dòng)件，行星架 3 為從動(dòng)件，太陽輪 1 固定。 此時(shí)，式（2.3）中 ，故傳動(dòng)比:01n2132nzi (3)太陽輪 1 為主動(dòng)件，齒圈 2 為從動(dòng)件，行星架 3 固定。 此時(shí)，式（2. 3）中 ，故傳動(dòng)比:30n1221nzi 在 此 情 況 下 ， 與 符號相反， 即 表 示 主 動(dòng) 軸 與 從 動(dòng) 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 相 反 ， 故1n2 為 倒 檔 傳 動(dòng) 情 況 。 (4） 若 使 ，則：121312nn 在 或 時(shí)，同樣可得 。因此，若使三元件中的任何兩個(gè)元13n23n123 件連成一體轉(zhuǎn)動(dòng)，則第三元件的轉(zhuǎn)速必然與前二者轉(zhuǎn)速相等，即行星齒輪系中所有元 件之間都沒有相對運(yùn)動(dòng)，從而形成直接檔傳動(dòng)，傳動(dòng)比 。1i 如果所有元件都不受約束，即都可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，則行星齒輪機(jī)構(gòu)完全失去傳動(dòng)作 用。由幾排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成的行星齒輪變速器，其傳動(dòng)比可根據(jù)上述單排行星齒輪 機(jī)構(gòu)特性方程式推導(dǎo)出來。 2.1.4 常用行星齒輪傳動(dòng)的形式與特點(diǎn) 從上表 2.1 分析，WW ，NGWN，N 和 NN 最大功率均有限制，而本次設(shè)計(jì)功率 很大為 110KW，因此它們都不合適，只可用 NGW，NW 型，由于 NW 型在 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 時(shí)不宜采用。由下一節(jié)知傳動(dòng)比小于 7，因此選用 NGW 型，即太陽輪為主動(dòng)7 BAXi 件，行星架為從動(dòng)件，齒圈固定。 由上一節(jié)行星齒輪工作原理知傳動(dòng)比為： 12/1zi 式 中 ： 為齒圈齒數(shù)；2z 為太陽輪齒數(shù)；1 2.2 傳動(dòng)比的確定 2.2.1 確定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 安裝在履帶車輛上的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的最大功率可以根據(jù)履帶車輛以最大功率行駛的 工況確定。通常以車輛在良好道路上用最大速度行駛所需的功率，確定為發(fā)動(dòng)機(jī)最大 功率。由于本設(shè)計(jì)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪，所以應(yīng)該先算出發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，然后在用 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和電動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行比較，看電動(dòng)機(jī)是否能滿足車輛的使用要求。 本次設(shè)計(jì)為履帶車輛的主動(dòng)輪減速器設(shè)計(jì)，整車參數(shù)如表 2.3 整車參數(shù)所示。 表 2.3 整車參數(shù) 主 要 參 數(shù) 滿 載 質(zhì) 量 （ kg） 15500 每 側(cè) 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 （ kw） 110 電 動(dòng) 機(jī) 額 定 轉(zhuǎn) 速 （ rpm） 1500 電 動(dòng) 機(jī) 最 高 轉(zhuǎn) 速 （ rpm） 8000 電 動(dòng) 機(jī) 額 定 扭 矩 (Nm) 550 電 動(dòng) 機(jī) 最 大 扭 矩 （ Nm） 980 電 機(jī) 尺 寸 (mm) 385645 主 動(dòng) 輪 半 徑 （ mm） 313 最 大 車 速 （ km/h）axV70 最 大 爬 坡 度 (%) 40 當(dāng) 知 道 路 條 件 ， 以 及 車 輛 在 此 道 路 上 行 駛 所 要 求 達(dá) 到 的 最 大 速 度 ， 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 所 需 的 最 大 功 率 由 下 式 確 定 ： 千瓦 360maxaxGvfNf 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （2. 4）式中： G車輛的全重（十牛） ； 在良好道路上行駛，要求車輛達(dá)到的最大速度（千米/小時(shí)） ；maxv 車輛在良好道路上行駛的地面阻力系數(shù)；0f 車輛效率。 對 上 表 給 出 的 履 帶 車 輛 的 參 數(shù) ， 用 式 （ 2.4） 計(jì) 算 它 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 功 率 比 較 困 難 。 因 為 在 公 式 中 僅 G 和 為 已 知 ， 和 值 是 難 于 確 定 的 。 因 此 ， 必 須 參maxV0f 考 現(xiàn) 有 坦 克 的 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 選 擇 ， 計(jì) 算 得 到 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 功 率 是 個(gè) 概 略 的 數(shù) 值 。 已 經(jīng) 給 出 的 最 大 速 度 ， 是 在 良 好 道 路 上 行 駛 所 能 達(dá) 到 的 ， 也 就 是 在 地 面 變 形 阻 力 系 數(shù) 很 小 和 坡 度 很 小 的 路 面 上 行 駛 所 能 達(dá) 到 的 。 坦 克 行 駛 的 地 面 阻 力 系 數(shù)f 可 表 示 為 ：0f 0sincosff 由 良 好 道 路 路 面 坡 度 很 小 ， 故 ： 0cos1,ita,iff 式 中 路 面 的 坡 度 ， 等 于 在 所 研 究 的 路 段 上 坡 高 度 和 水 平 距 離 之 比 。i 在 上 述 條 件 下 行 駛 時(shí) 可 采 用 下 列 數(shù) 值 ： 065.025.,4.03. fif ， 本次設(shè)計(jì)的坦克采用上述經(jīng)驗(yàn)值： .,4.,.tansi 0ffi 履帶車輛效率的計(jì)算，功率傳遞由電動(dòng)機(jī)傳到連軸器在傳到變速箱（減速器） ， 分別取為 （電動(dòng)機(jī)） ， （連軸器） ， （變速箱） 。094098097 按上述方法確定 后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)或設(shè)計(jì)新的發(fā)動(dòng)機(jī)。maxfN 還應(yīng)指出，在確定最大功率時(shí)，既要考慮到發(fā)展的可能性?？蓪?選大一點(diǎn)，以maxfN 適應(yīng)履帶車輛坦克火力的發(fā)展。如增加武器或加大口徑和變型車輛的需要。另外，還 應(yīng)考慮履帶車輛（坦克）的使用條件，如在高原地區(qū)使用，高度增加 1000 米，發(fā)動(dòng) 機(jī)功率下降 10，應(yīng)該相應(yīng)的提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 因此，由上述公式得： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 24.1998.073605.maxeP 本設(shè)計(jì)提供的兩臺電機(jī)一共為 220KW，大于 ，故提供的電機(jī)滿足要求。maxfN 2.2.2 確定傳動(dòng)比 傳動(dòng)方案選擇以后，應(yīng)該先確定傳動(dòng)比。選擇的傳動(dòng)比應(yīng)符合車輛動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì) 性要求。本次設(shè)計(jì)為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，與普通柴油、汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)不同。由于普通車輛驅(qū)動(dòng) 形式過程中所遇到的阻力變化很大，因此有必要在發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間裝一個(gè)有若干 檔位的變速器。而電動(dòng)車輛由于電動(dòng)機(jī)外特性的原因，不需要很多的檔位，僅需要 12 個(gè)檔位。由于電動(dòng)車輛經(jīng)濟(jì)性研究還不夠深入，由于時(shí)間和能力上的限制，在 本次設(shè)計(jì)中經(jīng)濟(jì)性的考慮放在次要位置，主要以動(dòng)力性為考慮依據(jù)，即傳動(dòng)比應(yīng)滿足 最高車速，加速時(shí)間，爬坡度的要求。 履帶車輛傳動(dòng)裝置的最大傳動(dòng)比和最小傳動(dòng)比的比值成為車輛的傳動(dòng)范圍，以 表示 以坦克為例說明：chdmaxinch 式中： 坦克傳動(dòng)裝置最抵擋的總傳動(dòng)比；ax 坦克傳動(dòng)裝置最高檔的總傳動(dòng)比。min 由公式可知： max1max0.37zfNrnivinax.zf 為一擋最大速度；1maxv 為坦克最高速度。 發(fā)動(dòng)機(jī)在工況一定時(shí)，這個(gè)數(shù)值意味著傳動(dòng)裝置能夠改變坦克速度或牽引力的范 圍或倍數(shù)。為了確定傳動(dòng)范圍 必須先確定最高檔的傳動(dòng)比 和最低檔或一擋的傳chdmin 動(dòng)比 。根據(jù)在坦克設(shè)計(jì)中已確定的主動(dòng)輪半徑 ，坦克最大速度 以及發(fā)動(dòng)機(jī)的maxi zraxv 外特性，即可求最高檔的總傳動(dòng)比 。min 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 現(xiàn)在要確定一擋的總傳動(dòng)比，即一擋的減速比，由于經(jīng)過電機(jī)直接傳動(dòng)至減速器， 再傳至主動(dòng)輪。但若 選小了，發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 確定以后，最低檔的單位牽maxi maxfN 引力 較低；若 選的過高，可能使 太低，同時(shí)由于一擋單位牽引力過高有可1D1maxv 能超過地面附著的限制而發(fā)不出來。這兩種情況都不利于坦克的機(jī)動(dòng)性。一擋總傳動(dòng) 比 必須根據(jù)設(shè)置一擋的目的來確定。通常，坦克在一擋時(shí)等速行駛所必需的牽引maxi 力值，根據(jù)在爬最大坡度時(shí)所遇到的最大地面阻力確定的。 坦克能克服的最大坡度角 ，在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求中已作了規(guī)定。為了克服此坡度max 角，坦克等速行駛所需要的牽引力為： （2. 5） f zzJ MGrfirMfiP)sincos()sics( maxmaxmax11 maxax 式中： G坦克重量（十牛） ； 具有最大爬坡角的路面的地面變形阻力系數(shù)；f 最大坡度角；max 主動(dòng)輪半徑（米） ；zr 坦克在最大坡度的路面上行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩（十牛米） ；Mf 坦克效率。 采用式（2. 5）計(jì)算 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工況可選在最大功率點(diǎn)工作或最大扭矩點(diǎn)工maxi 作。 若選在最大功率點(diǎn)時(shí)，爬坡速度較快，同時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)對于外界負(fù)荷所具有的適應(yīng)性， 坦克牽引力有 1020儲備，但此時(shí)所得到的傳動(dòng)范圍大些，n 可能使變速箱的尺寸 重量有些增加，若選在最大扭矩點(diǎn)時(shí)，爬坡速度較慢，傳動(dòng)范圍可以小些。 若選在最大功率點(diǎn)時(shí)，爬坡速度較快，同時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)對于外界負(fù)荷所具有的適 應(yīng)性，坦克牽引力有 1020儲備，但此時(shí)所得到的傳動(dòng)范圍大些，n 可能使變速箱 的尺寸重量有些增加，若選在最大扭矩點(diǎn)時(shí)，爬坡速度較慢，傳動(dòng)范圍可以小些。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 本次設(shè)計(jì)提供的電機(jī)的外特性如 2.2 圖電機(jī)外特性所示。 圖 2.2 電機(jī)外特性 由于考慮提供的履帶車輛參數(shù)看出，應(yīng)用最大扭矩進(jìn)行計(jì)算。電機(jī)在最大扭矩點(diǎn) 可以工作 5 分鐘以上，因此在這 5 分鐘工作區(qū)域履帶車輛（坦克）完全可以爬過一定 的坡度。根據(jù)上表（2.3）提供的坦克的參數(shù)。且由于坦克每側(cè)均有一個(gè)電機(jī)，故計(jì) 算坦克重量取 G/2。代入公式計(jì)算得： 5.1098.074.95.315)3(maxi 求出的 10.5 為坦克最大的傳動(dòng)比，由上圖看出電動(dòng)機(jī)的外特性比普通汽油柴axi 油機(jī)更能適應(yīng)外部阻力變化，僅需要 12 個(gè)檔位，當(dāng)以 計(jì)算坦克的最高速行駛時(shí)，maxi 則： 傳動(dòng)比： 0.37zrniv 當(dāng) ： 時(shí)0maxvmaxi 得 ： zrn37.0 1 5max )(7.628axrpn 由電機(jī)的的外特性可知： max0()r 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 故可以看出僅用一個(gè)檔位，一個(gè)傳動(dòng)比 就能滿足要求。maxi 2.3 本章小結(jié) 本章通過坦克車的車重和最大行駛車速，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率，并且是電動(dòng) 機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)是否滿足要求，并計(jì)算最大傳動(dòng)比。算出電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速滿足主動(dòng)輪 最大轉(zhuǎn)速要求，并確定了減速器為 2K-H(NGW)型，根據(jù)整車參數(shù)，確定了最大傳動(dòng) 比。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 第三章 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 行星排的配齒計(jì)算及強(qiáng)度校核 3.1.1 分配傳動(dòng)比 在以上章節(jié)已經(jīng)選擇了 NGW 型行星齒輪傳動(dòng)，計(jì)算得傳動(dòng)比 ，選擇 2K-5.10i H(NGW)型行星齒輪減速器就應(yīng)知道行星輪數(shù)目與傳動(dòng)比范圍的關(guān)系。在傳遞力時(shí)，行 星輪數(shù)目越多越容易發(fā)揮行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，但行星輪數(shù)目的增加會使其載荷均衡 困難，而且由于鄰接條件限制又會減小傳動(dòng)比的范圍。因而在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)， 通常采用 3 個(gè)或 4 個(gè)行星輪。常用行星齒輪傳動(dòng)的行星齒輪數(shù)目與傳動(dòng)比范圍。關(guān)系 見表 3.12K-H(NGW)行星齒輪傳動(dòng)比范圍。 表 3.1 2K-H(NGW)行星齒輪傳動(dòng)比范圍 傳 動(dòng) 簡 圖 行 星 齒 輪 個(gè) 數(shù) 傳 動(dòng) 比 的 范 圍 3 2.1 13.7 4 2.1 6.5 5 2.1 4.7 6 2.1 3.9 8 2.1 3.2 10 2.1 2.8 12 2.1 2.6 上表摘自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，由于本設(shè)計(jì)采用 NGW 型減速器，故對于其它類型減速器 傳動(dòng)比范圍略過沒寫在上面。表中數(shù)值為在良好設(shè)計(jì)條件下。在一般的設(shè)計(jì)中，傳動(dòng) 比若接近極限值時(shí)，通常要進(jìn)行鄰接條件的驗(yàn)算。由以上計(jì)算傳動(dòng)比得 10.5，對于 NGW 型減速器，如采用單級傳動(dòng)則由上表可以看出，只能選用 3 個(gè)行星輪數(shù)目，才能 滿足傳動(dòng)比的要求。 如果采用單級行星齒輪傳動(dòng)，可以看出齒數(shù)必然很多，直徑必然很大，這樣對于 設(shè)計(jì)空間可能不夠在直徑方向有可能超出范圍。且在軸向方向空間利用率不高，軸伸 過長，不容易于支撐。因此依據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)，決定采用 NGW 型兩級減速傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì) 計(jì)算。由上表選用 4 個(gè)行星輪。 接下來則要決定如何確定傳動(dòng)比的分配了，多級行星齒輪傳動(dòng)的各級傳動(dòng)比的分 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 配原則是各級傳動(dòng)的等強(qiáng)度和獲得最小的外形尺寸。在兩級 2K-H(NGW)型行星齒轉(zhuǎn)動(dòng) 中，欲得到最小的傳動(dòng)徑向尺寸，可使低速級內(nèi)齒輪分度圓直徑與高速級被齒輪分度 圓直徑之比接近 1。通常使 / 等于 11.2。2K-H(NGW)型兩級行星齒輪傳動(dòng)的Bd 傳動(dòng)比分配如圖 3.12K-H(NGW)行星齒輪傳動(dòng)比分配圖所示。 圖 3.1 2K-H(NGW)行星齒輪傳動(dòng)比分配圖 圖中 和 分別為高速級及總的傳動(dòng)比，E 可按下式計(jì)算：Ii 3ABE d 22limsdcvHNWHCKZA 式中： 行星輪數(shù)目；sC 齒寬系數(shù)；d 載荷不均勻系數(shù)；cK 接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)；H 動(dòng)載系數(shù)；v 接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)；NZ 工作硬化系數(shù)；w 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 計(jì)算齒輪的接觸疲勞極限。limH 式中和圖中代號的角標(biāo)和分別表示高速級和低速級； 及 的比值，,vHK2NZ 可用類比法進(jìn)行試湊，或取三項(xiàng)比值的乘積 等于 1.82。如果全部采 2()vHNKZ 用硬度 350 的齒輪時(shí)，可取 。最后算得之 E 值如果大于 6，則取 E6。HB 21WZ 設(shè)高速級與低速級外嚙合齒輪材料，齒面硬度相同，則 , 取limIliH ， ， ， / =1.2，sCI 21wZ21cKIdI 2IINHvZK 4.2IlimII 2I wNHvcdsZCA19.34.BE3 查表得 , 7.3i 87.2510Ii 上面兩個(gè)傳動(dòng)比就是分配后得到的兩個(gè)傳動(dòng)比，是兩級 2K-H（NGW）型行星齒輪 減速器的串聯(lián)，下面就要具體設(shè)計(jì)計(jì)算，確定行星齒排的齒數(shù)等一系列的參數(shù)。 3.1.2 行星齒輪傳動(dòng)齒數(shù)確定的條件 由于在上一章我們知道了行星齒輪傳動(dòng)的原理，2K-H(NGW)型減速器為太陽輪輸 入