ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)- I -摘 要隨著主機(jī)性能要求的提高和變化，逐漸顯現(xiàn)目前國(guó)內(nèi) ZL50 裝載機(jī)傳動(dòng)系配置較單一、陳舊。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為 ZL50 裝載機(jī)終的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大致上分為輪邊減速器的設(shè)計(jì)，半軸的設(shè)計(jì)，最終傳動(dòng)的設(shè)計(jì)三大部分。將齒輪的幾個(gè)基本參數(shù)，如齒數(shù)，模數(shù)，從動(dòng)齒輪的分度圓直徑等確定以后，用大量的公式可計(jì)算出齒輪的所有幾何參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行齒輪的受力分析和強(qiáng)度校核。了解了輪邊減速器，半軸和最終傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和工作原理以后，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，合理選擇它們的形式及尺寸。本次設(shè)計(jì)輪邊減速器齒輪選用圓柱直齒輪，半軸采用全浮式 ，最終傳動(dòng)采用單行星排減速形式。關(guān)鍵詞: ZL50 裝載機(jī) 驅(qū)動(dòng)橋 設(shè)計(jì)目 錄摘 要 .I引 言.11 主傳動(dòng)器設(shè)計(jì).21.1 螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算21.1.1 齒數(shù)的選擇.21.1.2 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑 d2 的選擇21.2 螺旋錐齒輪的強(qiáng)度校核91.2.1 齒輪材料的選擇.91.2.2 錐齒輪的強(qiáng)度校核.92 差速器設(shè)計(jì).172.1 圓錐直齒輪差速器基本參數(shù)的選擇172.1.1 差速器球面直徑的確定.172.1.2 差速器齒輪系數(shù)的選擇.172.2 差速器直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算202.2.1 齒輪材料的選取.202.2.2 齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算.202.3 行星齒輪軸直徑 dz 的確定 .203 半軸設(shè)計(jì).22ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)- II -3.1 半軸計(jì)算扭矩 Mj 的確定 223.2 半軸桿部直徑的選擇223.3 半軸強(qiáng)度驗(yàn)算224 最終傳動(dòng)設(shè)計(jì).244.1 行星排行星輪數(shù)目和齒輪齒數(shù)的確定244.1.1 行星輪數(shù)目的選擇.244.1.2 行星排各齒輪齒數(shù)的確定.244.1.3 同心條件校核.254.1.4 裝配條件的校核.254.1.5 相鄰條件的校核.254.2 齒輪變位264.2.1 太陽(yáng)輪行星輪傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（t-x） 264.2.2 行星輪與齒圈傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（x-q） .274.3 齒輪的幾何尺寸284.4 齒輪的校核314.4.1 齒輪材料的選擇.314.4.2 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算.314.4.3 彎曲疲勞強(qiáng)度校核.324.5 行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)324.5.1 太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).324.5.4 軸承的選擇.335 各主要花鍵螺栓軸承的選擇與校核.355.1 花鍵的選擇及其強(qiáng)度校核355.1.1 主傳動(dòng)中差速器半軸齒輪花鍵的選擇.355.1.2 輪邊減速器半軸與太陽(yáng)輪處花鍵的選擇.375.1.3 主傳動(dòng)輸入法蘭處花鍵的選擇與校核.375.2 螺栓的選擇及強(qiáng)度校核395.2.1 驗(yàn)算輪邊減速器行星架、輪輞、輪轂聯(lián)接所用螺栓的強(qiáng)度，.395.2.2 從動(dòng)錐齒輪與差速器殼聯(lián)接螺栓校核.395.3 軸承的校核405.3.1 作用在主傳動(dòng)錐齒輪上的力.405.3.2 軸承的初選及支承反力的確定.41ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)- III -5.3.3 軸承壽命的計(jì)算.42參考文獻(xiàn).44致 謝.45附 錄.46ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–1–引 言裝載機(jī)是當(dāng)今工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的一種工程機(jī)械，其在 500 米運(yùn)距內(nèi)鏟、運(yùn)、卸物料非常方便和經(jīng)濟(jì)。小至普通家庭房屋建設(shè)，大至三峽、青藏鐵路等國(guó)家重大工程都有其忙碌的身影。驅(qū)動(dòng)橋是輪式裝載機(jī)底盤(pán)的主要組成部分，其功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩進(jìn)一步增大，以適應(yīng)車(chē)輪為克服前進(jìn)阻力所需要的扭矩。驅(qū)動(dòng)橋包括主傳動(dòng)器、差速器、半軸、最終傳動(dòng)、橋殼等部件。ZL50 裝載機(jī)為充分利用其附著重量，達(dá)到較大的牽引力，采用全橋驅(qū)動(dòng)橋。其減速比一般為 12～35，并按以下原則進(jìn)行速比分配：在最終傳動(dòng)能安裝的前提下，為了減小主傳動(dòng)及半軸所傳遞的扭矩，將速比盡可能地分配給最終傳動(dòng)，使整體結(jié)構(gòu)部件尺寸減小，結(jié)構(gòu)緊湊。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的最后一門(mén)功課，其目的是綜合應(yīng)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，鞏固所學(xué)內(nèi)容，提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)工作打好基礎(chǔ)。ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–2–1 主傳動(dòng)器設(shè)計(jì)主傳動(dòng)器的功用是改變傳力方向，并將變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)矩降低，扭矩增大。本次設(shè)計(jì)的 ZL50 型裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋采用單級(jí)主傳動(dòng)形式，主傳動(dòng)齒輪采用 35o 螺旋錐齒輪，這種齒輪的特點(diǎn)是：它的齒形是圓弧齒，工作時(shí)不是全齒長(zhǎng)突然嚙合，而是逐漸地從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，因此運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，減小了噪音，并且由于螺旋角的關(guān)系重合系數(shù)增大，在傳動(dòng)過(guò)程中至少有兩對(duì)以上的齒同時(shí)嚙合，相應(yīng)的增大了齒輪的負(fù)荷能力，增長(zhǎng)了齒輪的使用壽命，螺旋錐齒輪的最小齒數(shù)可以減少到 6 個(gè)，因而與直齒錐齒輪相比可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比。1.1 螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1.1.1 齒數(shù)的選擇選擇齒數(shù)時(shí)應(yīng)使相嚙合的齒輪齒數(shù)沒(méi)有公約數(shù)，以便使齒輪在使用過(guò)程中各齒能相互交替嚙合，起到自動(dòng)研磨作用，為了得到理想的齒面接觸，小齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量選用奇數(shù)，大小齒輪的齒數(shù)和應(yīng)不小于 40。根據(jù)以上選擇齒數(shù)的要求，參考吉林大學(xué)諸文農(nóng)主編《底盤(pán)設(shè)計(jì)》第 233 頁(yè)表 6-4，結(jié)合本次設(shè)計(jì)主傳動(dòng)比范圍 i0=I=5～5.5，選取主動(dòng)小錐齒輪齒數(shù) Z1=7，所以從動(dòng)大錐齒輪齒數(shù) Z2=Z1i0=37。（i 0=5.286）1.1.2 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑 d2的選擇(1) 螺旋錐齒輪計(jì)算載荷的確定① 按發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸出扭矩最大變速箱一檔時(shí)從動(dòng)大錐齒輪上的最大扭矩計(jì)算：(1.1)20k1m1MpiHe????式中：M p2 --------從動(dòng)大錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·M------發(fā)動(dòng)機(jī)的額定扭矩， He 95HHeePni0 --------驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)比，已知 i0=5.286ik1 -------變速箱一檔傳動(dòng)比，同樣由之前的課程設(shè)計(jì)可知液力變矩器渦輪高效區(qū)最高轉(zhuǎn)速 nTmax=2496 r/minZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–3–所以該 ZL50 型裝載機(jī)一檔總傳動(dòng)比為：(1.2)dTmax1inri0.37V???VTmin為一檔時(shí)裝載機(jī)的前進(jìn)速度，由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知 VTmin=10 km/hrd為車(chē)輪的動(dòng)力半徑可由式： dHr0.254[(1)B]????計(jì)算：rd-----車(chē)輪動(dòng)力半徑，md -----輪輞直徑，英寸H/B ---輪胎斷面高寬比λ-----車(chē)輪變形系數(shù)B -----輪胎斷面寬度，英寸由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知輪胎規(guī)格為：23.5—25（B—d），目前裝載機(jī)廣泛采用低壓寬基輪胎 H/B=0.5～0.7，取 H/B=0.7。查相關(guān)資料可得 λ=0.1～0.16，取λ=0.12。將其代入上式可得：r d=0.652 m所以可求出 iΣ1 =50.895。又因?yàn)?iΣ1 =ik1·i0·if if為最終傳動(dòng)的傳動(dòng)比，由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知if=4.0～4.5，初取 if=4.3,?？汕蟪?ik1=2.239η m ------變矩器到主減速器的傳動(dòng)效率。η m=η k·η 0 η k為變速箱的效率取0.96，主減速器效率取 η 0=0.96。計(jì)算得 η m=0.92Z ------驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，Z=2所以可以計(jì)算出：M p2=14336.13 N·M此時(shí)主動(dòng)小錐齒輪的轉(zhuǎn)矩可由以下公式計(jì)算：N·Mp2p101436.285i5.809????② 按驅(qū)動(dòng)輪附著扭矩來(lái)確定從動(dòng)大錐齒輪的最大扭矩，即：(1.3)adpfGrMin???式中： G a --------滿(mǎn)載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋上的載荷（水平地面）ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–4–φ --------附著系數(shù)，輪式工程車(chē)輛 φ=0.85～1.0，履帶式工程車(chē)輛φ=1.0～1.2，所以取 φ=0.9rd --------驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑，前面已求出 rd=0.622if --------從動(dòng)圓錐齒輪到驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)比（輪邊傳動(dòng)比）初取 if=4.3n-------驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目（車(chē)輛底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì) 林慕義 張福生 P 243 表 2-3-1）由本次設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知：車(chē)輛工作質(zhì)量為 17.5t,額定載重量為 50KN所以 G a=17500×9.8=171500 N即可求出： N·Madpfr1750.8652M107i4??????計(jì)算中取以上兩種計(jì)算方法中較小值作為從動(dòng)直齒輪的最大扭矩，此扭矩在實(shí)際使用中并不是持續(xù)扭矩，僅在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力。所以該處的計(jì)算轉(zhuǎn)矩取：M p=10776 N·M③ 按常用受載扭矩來(lái)確定從動(dòng)錐齒輪上的載荷輪式裝載機(jī)作業(yè)工況非常復(fù)雜，要確定各種使用工況下的載荷大小及其循環(huán)次數(shù)是困難的，只能用假定的當(dāng)量載荷或平均載荷作為計(jì)算載荷。對(duì)輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)器從動(dòng)齒輪推薦用下式確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩： （N·M） (1.4)???adf2Gr(f0.3)Min式中：f ------道路滾動(dòng)阻力系數(shù)。f=0.020～0.035，取 f=0.03I ------最終傳動(dòng)速比n ------驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目------輪胎滾動(dòng)半徑dr所以 N·M????adf2Gr(f0.3)M418.6in主動(dòng)小錐齒輪上的常用受載扭矩為：N·M??f2f10418.62.i509(2) 從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑 d2的確定根據(jù)從動(dòng)錐齒輪上的最大扭矩，按經(jīng)驗(yàn)公式粗略計(jì)算從動(dòng)錐齒輪的分度圓直徑：(1.5)?32D2maxKMZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–5–式中：d 2 ------從動(dòng)齒輪分度圓直徑，cmKD ------系數(shù)，輪式取 0.58～0.66M2max ----按地面附著條件決定的最大扭矩 取 107760 公斤-厘米所以得： cm????332D2max0.6170.4考慮到從動(dòng)錐齒輪的分度圓直徑對(duì)驅(qū)動(dòng)橋尺寸和差速器的安裝有直接的影響，參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類(lèi)機(jī)型相關(guān)尺寸，最終確定從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑 d2=380 mm 。(3) 齒輪端面模數(shù) ms的選擇由式 m s=d2/z2=370/37=10取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m s=10 mm (見(jiàn)現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè) GB/T 12368-1990 )為了知道所選模數(shù)是否合適需用下式校對(duì)：(1.6)3sm2axMK?式中： K m ------系數(shù)，0.061～0.089即： 在 0.061～0.089 之間?s332ax10.876所以所選齒輪端面模數(shù) ms=10 mm 合適。由此可算出大小齒輪的準(zhǔn)確分度圓直徑：d1=ms·z1=10×7=70 mm d2=ms·z2=10×37=370 mm(4) 法向壓力角 α 的選擇螺旋錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角是 20o30’，選擇標(biāo)準(zhǔn)壓力角有易于選擇制造齒輪的刀具，降低生產(chǎn)成本。(5) 螺旋角 β m的選擇螺旋角 β m指該齒輪節(jié)錐齒輪線上某一點(diǎn)的切線與該切點(diǎn)的節(jié)錐母線之間的夾角，螺旋角越大錐齒輪傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪音越小，但軸承壽命縮短，因此在輪式裝載機(jī)上常用 β m=35o(6) 齒面寬 b 的確定增加齒面寬理論上似乎可以提高齒輪的強(qiáng)度及使用壽命，但實(shí)際上齒面寬過(guò)大會(huì)使齒輪小端延長(zhǎng)而導(dǎo)致齒面變窄，勢(shì)必減小切削刀尖的頂面寬及其棱邊的圓角半徑。這樣一方面使齒根圓角半徑過(guò)小，另一方面也降低了刀具的使用壽命。此外由于安裝誤差及熱處理變形等影響會(huì)使齒輪的負(fù)荷易于集中小端而導(dǎo)致輪齒折斷。 齒面過(guò)小同樣也會(huì)降低輪齒的強(qiáng)度和壽命。通常推薦螺旋錐齒輪傳動(dòng)大齒輪的齒面寬為： ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–6–(1.7)?2b.1D式中：D------從動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)分度圓直徑 所以： ????2b0.15D.3805.9同時(shí) b2不應(yīng)超過(guò)端面模數(shù) ms的 10 倍即：b 2≤10m s=10×10=100 mm所以取 b 2=58 mm取小錐齒輪的齒面寬和大錐齒輪的相同，即：小錐齒輪齒面寬 =b2=58 mm1(7) 螺旋方向的選擇在螺旋齒輪傳動(dòng)中，齒的螺旋方向和軸的旋轉(zhuǎn)方向決定了錐齒輪傳動(dòng)時(shí)軸向力方向，由于軸承中存在間隙，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使齒輪軸向力的方向能將大小錐齒輪相互推開(kāi)，以保證必要的齒側(cè)間隙，防止輪齒卡住，加速齒面磨損，甚至引起輪齒折斷。根據(jù)上述要求，選擇主動(dòng)錐齒輪為左旋，從動(dòng)錐齒輪為右旋。(8) 齒高參數(shù)的選擇輪式裝載機(jī)主傳動(dòng)器的螺旋錐齒輪采用短齒制和高度修正，這樣可以消除小錐齒輪可能發(fā)生的根切現(xiàn)象，提高輪齒的強(qiáng)度。高度修正的實(shí)質(zhì)是小錐齒輪采用正移距，此時(shí)小錐齒輪齒頂高增大，而大錐齒輪采用負(fù)移距，并使其齒頂高減低。小錐齒輪齒頂高的增高值與大錐齒輪齒頂高的減低值是相等的。從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得：螺旋錐齒輪的齒頂高系數(shù) ha*=0.85頂隙系數(shù) =0.188 ；*c徑向變位系數(shù) χ=0.386（i=4.56～7.00）所以螺旋錐齒輪齒頂高為：mm???????*a2sh()m(0.85.36)104.6mm??1 23齒根高 ：mm*f2as(c)(8.)1.4mm ???????f1h0510652頂隙： mm??*sm=.18.齒全高：h 1=h2=ha+hf=18.88 mm有效齒高（工作齒高）：h e=1.700ms=17 mm(9) 齒側(cè)間隙 cn的選擇ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–7–齒側(cè)間隙是指輪齒嚙合時(shí)，非工作齒面間的最短法向距離。齒側(cè)間隙過(guò)小不能形成理想的潤(rùn)滑狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)表面摩擦，加速磨損，甚至卡死現(xiàn)象；齒側(cè)間隙過(guò)大易造成沖擊，增大噪聲。參考《底盤(pán)設(shè)計(jì)》吉林工業(yè)大學(xué) 諸文農(nóng)編 P238頁(yè)表 6-8 選取齒側(cè)間隙為： cn=0.35 mm(10) 理論弧齒厚螺旋錐齒輪除采用高度變位修正來(lái)增加小齒輪強(qiáng)度外，還采用切向變位修正使一對(duì)相嚙合的輪齒強(qiáng)度接近相等。切向變位修正指的是使小齒輪的齒厚增加 Δs=τm s （τ 是切向變位系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知 τ=0.25）大小錐齒輪大端面分度圓的理論弧齒厚度 S01和 S02可按下式計(jì)算：(1.8)s02 s sm·mtgS2co???????????(1.9)s01 s s· t2? ????所以：S 02=8.98 mm S01=22.42 mm(11) 分錐角 δ（分度圓錐角）小錐齒輪分錐角： ????1o12z7arctnarctn10.3大錐齒輪分錐角： ?ooo290.9(12) 節(jié)錐距 Ramm????2a od3718.5sinsin.(13) 齒根角 θ f小錐齒輪齒根角： ??f1 of1ah6.2rctgrctg1.98大錐齒輪齒根角： ??f2f2 4.tt.3R5(14) 頂錐角和 δ k根錐角 δ r小錐齒輪根錐角： ?????ooor1f10.1.98.72ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–8–大錐齒輪根錐角： ??????ooor2f279.34.27.98小錐齒輪頂錐角： ok1r001502??大錐齒輪頂錐角： ??ooo2f1.此次設(shè)計(jì)的 35 o 螺旋錐齒輪幾何尺寸詳見(jiàn)表 1-1：表 1.1 主傳動(dòng)器螺旋錐齒輪幾何尺寸序號(hào) 名稱(chēng) 公式代號(hào) 數(shù)值Z1 71 齒數(shù)Z2 372 端面模數(shù) ms 10 mmd1 70 mm3 分度圓直徑d2 370 mm4 壓力角 α 20.5o5 有效齒高 he 17 mm6 全齒高 h=h1=h2 18.88 mm7 側(cè)隙 Cn 0.30 mm8 頂隙 C 1.88 mmha1 12.36 mm9 齒頂高h(yuǎn)a2 4.64 mmhf1 6.52 mm10 齒根高h(yuǎn)f2 14.24 mmδ1 10.7o11 分錐角δ2 79.3o12 節(jié)錐距 Ra 188.5mmb1 58 mm13 齒面寬b2 58 mmθf(wàn)1 1.35o14 齒根角θf(wàn)2 4.53oδk1 15.02o15 頂錐角δk2 81.28oZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–9–續(xù)表 1.1 主傳動(dòng)器螺旋錐齒輪幾何尺寸δr1 8.72o16 根錐角δr2 74.98oe1a1d2hcos???95.35 mm17 大端齒頂圓直徑 22370.89 mm18 螺旋角 βm 35o19 螺旋方向 小錐齒輪左旋，大錐齒輪右旋20 周節(jié) stm??31.4 mm0122.42 mm21 理論弧齒厚 28.98 mm1.2 螺旋錐齒輪的強(qiáng)度校核1.2.1 齒輪材料的選擇齒輪材料的種類(lèi)有很多，通常有 45 鋼、30CrMnSi、35SiMn、40Cr、20Cr、20CrMnTi、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4 等。齒輪材料的選擇原則：（1） 齒輪材料必須滿(mǎn)足工作條件的要求。（2） 應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。（3） 正火碳鋼不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。（4） 合金鋼常用于制作高速重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。（5） 金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的誤差應(yīng)保持為 30～50HBW 或更多。根據(jù)以上原則選小齒輪材料為 20Cr2Ni4（滲碳后淬 b120Mpa??齒面硬度 58～62HRC）s10Mpa??選取大齒輪材料為 30CrMnSi(調(diào)質(zhì) 硬度b20pa??s29310～360HBW )1.2.2 錐齒輪的強(qiáng)度校核（1） 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算其齒根彎曲應(yīng)力可用以下公式計(jì)算：ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–10–(1.10)???0smuvswPK2K*bJ式中： -----彎曲應(yīng)力，Mpau?P ----作用在輪齒中心上的圓周力， =26732N?*MDM ----作用在大齒輪上的計(jì)算扭矩-----大齒輪平均分度圓直徑 mm*D??*2bsin31-----分錐角?2K0 -----過(guò)載系數(shù)，與錐齒輪副運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性有關(guān)。可取 K0=1.25～1.5 對(duì)有液力變矩器的輪式裝載機(jī)取 K0=1.4；Kv ----動(dòng)載系數(shù)，與齒輪精度及節(jié)圓線速度有關(guān)。當(dāng)輪齒接觸良好節(jié)距與同心度精度高時(shí)可取 Kv=1.0；Ks ----尺寸系數(shù)，反映了材料性質(zhì)的不均勻性與輪齒尺寸熱處理等因素有關(guān)。因?yàn)?ms=10≥1.6 mm 時(shí)，所以 s4sm0.79225.?Km ----1.10～1.25，取 Km =1.05b -----齒寬；z ----齒數(shù)；ms -----齒輪大端模數(shù)Jw ----彎曲強(qiáng)度幾何系數(shù)，綜合考慮了齒形系數(shù)，載荷作用點(diǎn)位置，輪齒間的載荷分配，有效齒寬，應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等。查《工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P318頁(yè)圖 3-5-19 可得： =0.213 Jw2=0.1632W把以上各參數(shù)代入公式可得大小錐齒輪的彎曲許用應(yīng)力分別為： ; ??u25MP彎曲許用應(yīng)力 =700MP?????即： ?u所以齒輪彎曲強(qiáng)度能滿(mǎn)足要求。（2） 輪齒齒面的接觸強(qiáng)度計(jì)算輪齒齒面的接觸強(qiáng)度可按下式計(jì)算：(1.11)??e0smfcpv1iPKKC*bdJZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–11–式中： -----接觸應(yīng)力，Mpac?Cp -----彈性系數(shù)，1122pC743/=3.6N/m?公Pe -----齒輪大端圓周力 P=26732NK0 -----過(guò)載系數(shù)，取 K0=1.0Kv -----動(dòng)載系數(shù)，取 Kv=1.0Ks -----尺寸系數(shù)，當(dāng)材料選擇適當(dāng)，滲碳層深度與硬度符合要求時(shí)，可取Ks=1.0Km -----載荷分配系數(shù)，取 Km=1.05Kf -----表面質(zhì)量系數(shù)，與表面光潔度，表面處理等有關(guān)，對(duì)精度較高的齒輪取 Kf=1.0b1 -----小錐齒輪寬度d1 -----大錐齒輪大端分度圓直徑Ji -----表面接觸強(qiáng)度綜合系數(shù)，考慮到輪齒嚙合面的相對(duì)曲率半徑，載荷作用點(diǎn)位置，輪齒間的載荷分配，有效齒寬及慣性系數(shù)等。查《工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P 319頁(yè)圖 3-5-23 可得：J i=0.213把以上各參數(shù)代入公式得： Mpa 又因?yàn)樵S用接觸應(yīng)力為：??157.4MP（工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì) P139） 2c350/30pa??????公c?所以齒輪的接觸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。（3） 錐齒輪傳動(dòng)的當(dāng)量齒輪參數(shù)計(jì)算錐齒輪原始幾何參數(shù)：齒形壓力角 α=20o30’；齒數(shù) z1=7,z2=37，齒數(shù)比 ；i5.86?分錐角 δ 1=10.7o，δ 2=79.3o；齒寬 b1=b2=58 mm；大端分度圓直徑 d1=70 mm,d2=370 mm；中點(diǎn)分度圓直徑 ； mm， mm；mbsin????m1d57?m2d31中點(diǎn)螺旋角 β m=35o，ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–12–中點(diǎn)模數(shù) 齒寬系數(shù) 為 1/4 到 1/3，常取 0.3，所以 mm=8.5 msR(1.)???R?mm；中點(diǎn)法向模數(shù) mm；onmcos8.5cs36.9????齒頂高 ha1=12.36 mm，h a2=4.76 mm；表 1.2 錐齒輪的當(dāng)量圓柱齒輪參數(shù)名稱(chēng) 代號(hào) 計(jì)算公式 結(jié)果中點(diǎn)端面當(dāng)量圓柱齒輪參數(shù)當(dāng)量齒數(shù)zv vz/cos??v1z7.24?2903齒數(shù)比iv 2i vi.分度圓直徑dvv1mid??2v1i v1d58.37?26中心距av vv12a(d)??va4.頂圓直徑dva ah1d897?v260.5當(dāng)量齒輪端面壓力角avt vt mtnarcos???ovta3.基圓直徑dvb vbvtdavb1d5.48?2906基圓螺旋角β vb vbmrcsin(cos)????ovb3.?端面基圓齒距Pvb vtPa?P240?嚙合線長(zhǎng)度gva2222vava1bvabt(dd)sin????? vag31.7ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–13–續(xù)表 1.2 錐齒輪的當(dāng)量圓柱齒輪參數(shù)端面重合度 va?vavmbnvtgcosPa????va1.284??縱向重合度v?vi? v.67?總重合度??22vvav??????v2.03???齒中部接觸線長(zhǎng)度lbm對(duì)于 v1??abmvvblcos???bml45.9齒中部接觸線的投影長(zhǎng)度bml?ll? bl38.0??中點(diǎn)法面當(dāng)量直齒圓柱齒輪參數(shù)齒數(shù) vnzvn2vbmzzcoscos???vn1z2.5348?分度圓直徑dvnd/?vn1d.0296中心距 vnavnvn12a(d)?vna.7?頂圓直徑vandvanvadh?1d08v23.46基圓直徑vbnvbvcos?bn17?v2.嚙合線長(zhǎng)度vang22vvan1vbvanb(dd)si????? vang36.法面重合度 van?2vanvvb/cos??1.80??ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–14–（4） 輪齒齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算正交（Σ=90o）錐齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核可按下式計(jì)算：(1.12)???????2AVHt1H MBHELSKmbKFi**ZZdl（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P 16-181）式中： ------輪齒接觸疲勞強(qiáng)度， MpaHFt1------小齒輪大端圓周力，可用下公式計(jì)算：N·mmf1t12M802514.d7???KA ------使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》陸鳳儀 P139表 8-2 取 KA=1.25。KV ------動(dòng)載系數(shù)取 KV=1.0KHβ -----齒向載荷系數(shù)。 ， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P 16-181頁(yè)HHe.???表 16.4-28 可查得 ，所以He1.0??15KHα ------端面載荷系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P 16-182頁(yè)表 16.4-29 可得H1.0??ZH -------節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，可由公式vbHtcosZ2in???所以：ocs32.615.13in(97)??------中點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，可用下式計(jì)算：MBZ?(1.13)vtva11a222bvvbvtndFdF[()][()1]zz? ??????式中 F1F2可由下表求出：ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–15–表 1.3縱向重合度 v??F1 F20 2v(1)???v1???vv()?????v????v??由上表可求出： 1F.284?2F1.84?所以： MBZ0?ZE -------彈性系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P 16-48可知 EZ189.?2N/mZβ -------計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)， mcos05?Zk --------計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度的錐齒輪系數(shù)，Z k=0.8ZLS --------計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度的載荷分配系數(shù)。當(dāng) 時(shí)， Z LS=1vr2??當(dāng) 和 時(shí)，vr?v1??1.50.5LS 2vr vr24{1[()]}??????因?yàn)? r2.073??v.67???所以 LSZ98把以上各參數(shù)代入公式可得： MpaH1049.85??材料的接觸疲勞許用應(yīng)力為： 公斤/厘米2=1372 Mpa(工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)[]造與設(shè)計(jì) P 319)所以 齒輪的接觸疲勞應(yīng)力滿(mǎn)足要求。HH[]??（5） 錐齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算錐齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核可按下式進(jìn)行，大小輪分別計(jì)算：(1.14)AvFtFFSEKLnmKYb????式中：K A、K V、K Fβ =KHβ 、K Fα =KHα 和接觸疲勞計(jì)算中相同，ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–16–KA=1.25，K V=1.0，K Fβ =1.5，K Fα =1.0Ft -----齒輪大端圓周力， f1t12MF54.d?f2t2M410.5d?b ------齒面寬， mm?12b8YFS -----復(fù)合齒形系數(shù)，根據(jù)法面當(dāng)量直齒圓柱齒輪齒數(shù) zvn查得 FS1Y4.07?FS2.?YE -----齒根抗彎強(qiáng)度的重合度系數(shù)，因?yàn)?，所以v1???E.625YK -----齒根抗彎強(qiáng)度的錐齒輪系數(shù)，可以用下式計(jì)算： bm2 21l138.406()()1.04l 638.4????????YLS ----齒根抗彎強(qiáng)度的載荷分配系數(shù)， 22LSYZ97.4?把以上各參數(shù)代入公式得： Mpa MpaF1.5?F.?查《裝載機(jī)》P 340頁(yè)可知，對(duì)于主減速錐齒輪其抗彎疲勞許用應(yīng)力 F[]5??Mpa所以 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。F1F[]??2F[]?ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–17–2 差速器設(shè)計(jì)輪式機(jī)械的兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪不能固定在一根整軸上，因?yàn)檩喪焦こ虣C(jī)械在行駛過(guò)程中，為了避免車(chē)輪在滾動(dòng)方向產(chǎn)生滑動(dòng)，經(jīng)常要求左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪以不同的角速度旋轉(zhuǎn)。若左右驅(qū)動(dòng)輪用一根剛性軸驅(qū)動(dòng)，必然會(huì)產(chǎn)生邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)，即產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)輪的滑磨現(xiàn)象。由于滑磨將增加輪胎的磨損，增加轉(zhuǎn)向阻力，同時(shí)也增加功率損耗。為了使車(chē)輪相對(duì)路面的滑磨盡可能的減小，在同一驅(qū)動(dòng)橋的左右兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪由兩根半軸分別驅(qū)動(dòng)，因此，在驅(qū)動(dòng)橋中安裝了差速器，兩根半軸由主傳動(dòng)通過(guò)差速器驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)在輪式裝載機(jī)上多采用直齒螺旋錐齒輪差速器，差速器的外殼安裝在主傳動(dòng)器的從動(dòng)錐齒輪上，確定差速器尺寸時(shí)應(yīng)考慮到其與從動(dòng)錐齒輪尺寸之間的互相影響。本次設(shè)計(jì)中采用對(duì)稱(chēng)式圓錐齒輪差速器的形式，差速器的大小通常以差速器的球面半徑來(lái)表征，球面半徑代表了差速器齒輪的節(jié)錐距，因此它表征了差速器的強(qiáng)度。2.1 圓錐直齒輪差速器基本參數(shù)的選擇2.1.1 差速器球面直徑的確定差速器球面直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：(2.1)3maxKM??式中：φ -----差速器球面直徑，mmKφ -----球面系數(shù)，1.1～1.3，取 Kφ =1.25Mmax----差速器承受的最大扭矩（公斤·毫米）按從動(dòng)大錐齒輪上的最大扭矩計(jì)算。M max=M2max=10776 N·m=1077600 公斤·毫米所以得 φ=128.15 mm 取 φ=128 mm2.1.2 差速器齒輪系數(shù)的選擇差速器的球面半徑確定后，差速器齒輪的大小也就基本確定下來(lái)了。因此齒形參數(shù)的選擇應(yīng)使小齒輪齒數(shù)盡量少，以得到較大的模數(shù)，且使齒輪有較高的強(qiáng)度。為此，目前差速器大都采用 α=22.5 o 的壓力角，齒高系數(shù) ，頂隙系數(shù)*ah0.8?的齒形。*c0.18?這種齒形由于最少齒數(shù)比 20 o 壓力角的少，使齒輪可以采用較大的模數(shù)，在空間大小一樣時(shí)，可充分發(fā)揮齒輪的強(qiáng)度。ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–18–（1）齒數(shù)的選取行星齒輪齒數(shù)多數(shù)采用 Z1=Z 行 =10～12，半軸齒輪齒數(shù)多采用 Z2=Z 半 =16～22 且半軸齒輪齒數(shù)比上行星齒輪齒數(shù)在 1.6～2 之間。為了保證安裝，行星齒輪與半軸齒輪的個(gè)數(shù)應(yīng)符合如下公式：(2.2)zCn??公式中： -----左右半軸齒輪的齒數(shù)；z公公n ------行星齒輪個(gè)數(shù)，大中型工程機(jī)械的行星齒輪數(shù)為 4，小型為 2，個(gè)別用 3，在此取 n=4C ------任意整數(shù)根據(jù)以上要求取 z1=11 ,z2=18（2）分錐角的計(jì)算行星輪分錐角為： 1 o12z0arctnarctn29.58????半軸齒輪分錐角為： oo21906.??（3）齒輪模數(shù)的確定節(jié)錐距 1adRsin???所以 mm????o1128sin29.056.1mm ??1d6.5m.z圓整取 m=6 mm（4）行星輪、半軸齒輪分度圓直徑mm?1d6mm??2z180（5）齒面寬φ R為齒寬系數(shù)，取 mm?2ab?R.3??a642所以： mm ??12.0641圓整取 mmZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–19–齒輪采用高度變位，變位系數(shù) .362??表 2.1 差速器齒輪詳細(xì)參數(shù) (長(zhǎng)度：mm)名稱(chēng) 公式代號(hào) 行星齒輪 z1 半軸齒輪 z2齒數(shù) z z1=11 z2=18模數(shù) m 6齒面寬 b b1=21 =212b壓力角 α 22.5o齒頂高系數(shù) *ah0.8頂隙系數(shù) c0.188工作齒高 *0a2m?9.6齒全高 h()?10.728軸間夾角 Σ 90o分度圓直徑 dz?1d6?2d108分錐角 δ o29.05?o6.95?節(jié)錐距 1aR2sin??72.08周節(jié) tm?18.84齒頂高 *ah()???a1h6.8?a2h3.4齒根高 fa??f45f708齒根角 ffrctnR??of1.?of26.59齒頂圓直徑 aad2hos???ad76?ad1側(cè)向間隙 Cn（輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì) P203表 6-12） 0.165輪冠至錐頂距離 aAsin2???1A50.2A30.8ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–20–2.2 差速器直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算2.2.1 齒輪材料的選取根據(jù)差速器齒輪工作環(huán)境和受載性質(zhì)，將差速器中行星齒輪和半軸齒輪的材料選為 20CrMnTi（滲碳后淬火， Mpa Mpa）b10??s850??2.2.2 齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算由于差速器齒輪工作條件比主傳動(dòng)齒輪好，在平地直線行駛時(shí)，齒輪無(wú)嚙合運(yùn)動(dòng)，故極少出現(xiàn)點(diǎn)蝕破壞，一般只進(jìn)行半軸齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算。下面參考《工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P 322頁(yè)差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式對(duì)本次設(shè)計(jì)的差速器齒輪強(qiáng)度進(jìn)行校核：(2.3)???e0smc0smu 2v2wv2wPK1MK1**bJzJb式中：M c -----差速器扭矩， 為算出的主傳動(dòng)從動(dòng)錐齒輪的axc.6nmax最大扭矩，n 為行星輪數(shù)。所以 N·m???c0.176.44-----半軸齒輪齒數(shù)2zKs-----尺寸系數(shù)，因?yàn)?m=71.6 mm 所以 44s7K0.2525?Km -----載荷再分配系數(shù)，取 Km =1.0K0 -----過(guò)載系數(shù)，取 K0=1.0Kv -----質(zhì)量系數(shù)，取 Kv =1.0Jw -----綜合系數(shù)，由《工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P 322頁(yè)圖 3-5-25 可查得 Jw =0.264把以上各參數(shù)代入公式得： Mpa??u658齒輪材料為 20CrMnTi 其極限應(yīng)力 Mpa，其許用彎曲應(yīng)力b10Mpaub[]0.7582??所以： 所設(shè)計(jì)的差速器齒輪強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。u[]?ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–21–2.3 行星齒輪軸直徑 dz的確定差速器十字行星齒輪軸選用 40Cr 制成，行星齒輪通過(guò)滑動(dòng)軸承即襯套安裝在十字軸上。十字軸主要受主減速器從動(dòng)錐齒輪傳來(lái)的扭矩而產(chǎn)生的剪切應(yīng)力。十字軸直徑 d 可參照吉林工業(yè)大學(xué)諸文農(nóng)主編的《底盤(pán)設(shè)計(jì)》P 264 按下式計(jì)算：(2.4)Gd4Md[]nr???式中：M G -----差速器總扭矩，M G=M2max=10776 N·m=10776000 N·mm[τ]-----許用剪切應(yīng)力， 安全系數(shù)取 4,40Cr 的屈服極限s[]3.5???公Mpa（淬火回火），所以 s785?? 78[]196.254?n ------行星齒輪數(shù)目，為 4rd------行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，mm。 ， 是半軸d2prd齒輪齒寬中點(diǎn)處的直徑，可用下式計(jì)算：mm???????2pR(10.5)18(0.53)91.8所以：r d=45.9 mm把以上各參數(shù)代入公式得： d=20.51 mm，圓整取 d=21 mmZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–22–3 半軸設(shè)計(jì)半軸是差速器與最終傳動(dòng)之間傳遞扭矩的實(shí)心軸，本次設(shè)計(jì)中半軸采用全浮式支承方式。半軸一端用花鍵與差速器半軸齒輪連接，由差速器殼支承，另一端用花鍵與最終傳動(dòng)的太陽(yáng)輪連接，由行星輪起支承的作用，半軸只傳遞扭矩。3.1 半軸計(jì)算扭矩 Mj的確定半軸計(jì)算扭矩在數(shù)值上近似等于主減速器從動(dòng)錐齒輪上的計(jì)算扭矩?？捎们懊?1）按發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸出扭矩最大，變速箱一檔時(shí)，從動(dòng)錐齒輪上的最大扭矩 2）按驅(qū)動(dòng)輪附著極限扭矩來(lái)確定從動(dòng)錐齒輪的最大扭矩 兩種計(jì)算方法取得的較小值來(lái)代替。即： N·m??j2maxp210763.2 半軸桿部直徑的選擇桿部直徑 d 是半軸的主要參數(shù)，可用下式初選：cm (3.1)j3Md0.196[]??式中：M j -----半軸計(jì)算扭矩，公斤·厘米；M j =10776N·m =107760 公斤·厘米 [τ]-----半軸許用扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力，半軸材料選 40Cr，對(duì)于 40Cr、45 鋼和 40MnB等材料，材料的扭轉(zhuǎn)屈服極限都可達(dá) 8000 公斤/厘米2，在保證靜安全系數(shù)在 1.3～1.6范圍時(shí)，許用應(yīng)力可取[τ]=5000～6200 公斤/厘米2，取[τ]=5500 公斤/厘米2代入上式得：d=4.74 cm=47.4 mm圓整取 d=48 mm半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以使半軸各部分達(dá)到等強(qiáng)度。半軸破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大過(guò)渡圓角半徑以減小應(yīng)力集中，提高半軸扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度。3.3 半軸強(qiáng)度驗(yàn)算全浮式半軸只傳遞扭矩，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 τ 為：ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–23–(3.2)j3Md16???將 Mj =10776N·m=10776000 N·mm d=48 mm 代入上式得：τ=496.5 Mpa ;許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[τ]=5500 公斤/厘米2=539 Mpa所以： 強(qiáng)度滿(mǎn)足，半軸直徑確定為 48 mm[]??ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–24–4 最終傳動(dòng)設(shè)計(jì)最終傳動(dòng)是傳動(dòng)系中最后一級(jí)減速增扭機(jī)構(gòu)，在本次設(shè)計(jì)中，最終傳動(dòng)采用單排內(nèi)外嚙合行星排傳動(dòng)，其中太陽(yáng)輪由半軸驅(qū)動(dòng)為主動(dòng)件，行星架和車(chē)輪輪轂連接為從動(dòng)件，齒圈與驅(qū)動(dòng)橋橋殼固定連接。此種傳動(dòng)形式傳動(dòng)比為 1+α（α 為齒圈和太陽(yáng)輪的齒數(shù)之比），可以在較小的輪廓尺寸獲得較大的傳動(dòng)比，可以布置在車(chē)輪輪轂內(nèi)部，而不增加機(jī)械的外形尺寸。為改善太陽(yáng)輪與行星輪的嚙合條件，使載荷分布比較均勻，太陽(yáng)輪連同半軸端部完全是浮動(dòng)的，不加任何支承，此時(shí)太陽(yáng)輪連同半軸端部是靠對(duì)稱(chēng)布置的幾個(gè)行星齒輪對(duì)太陽(yáng)輪的相互平衡的徑向力處于平衡位置的。4.1 行星排行星輪數(shù)目和齒輪齒數(shù)的確定4.1.1 行星輪數(shù)目的選擇行星輪數(shù)目取的多，負(fù)荷由更多的行星輪來(lái)負(fù)擔(dān)，有可能減小尺寸和齒輪模數(shù)，但一般行星輪取 3 個(gè)，因?yàn)?3 點(diǎn)定一個(gè)圓位置，實(shí)際設(shè)計(jì)中行星輪數(shù)目一般為 3～6 個(gè)，行星輪數(shù)目不能增多往往是由于受行星架的剛度和強(qiáng)度的限制，因?yàn)樾行禽啍?shù)目增多使行星架連接部分金屬減少，受力后會(huì)產(chǎn)生扭曲變形，使齒輪接觸大大惡化。本次設(shè)計(jì)參考同類(lèi)機(jī)型及《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》由任務(wù)書(shū)輪邊傳動(dòng)比 if=4.0～4.5 選取行星輪數(shù)目 n=3，三行星輪均勻分布。4.1.2 行星排各齒輪齒數(shù)的確定齒輪齒數(shù)間的關(guān)系公式：(4.1)qf tzi1???式中：i f-----最終傳動(dòng)傳動(dòng)比，任務(wù)書(shū)上 if的范圍為 4.0～4.5，初取 if =4.5zq -----齒圈齒數(shù)，z t ----太陽(yáng)輪齒數(shù)，z x ----行星輪齒數(shù)所以： ???????ojtxex 1202Asind21.5sin4765由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》當(dāng) =4.5，n=3 時(shí)可選行星排各輪齒數(shù)為：fi?齒圈齒數(shù) zq =56太陽(yáng)輪齒數(shù) zt =16ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–25–行星輪齒數(shù) zx =20驗(yàn)算傳動(dòng)比： ???qft6i14.51?????fffiii 0%所以傳動(dòng)比合適4.1.3 同心條件校核為了使太陽(yáng)輪與齒圈的旋轉(zhuǎn)中心重合，太陽(yáng)輪與行星輪的中心距應(yīng)和齒圈與行星輪的中心距相等，即 zq、 zt、 zx應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：qtxz2??將 zq =56，z t =16，z x=20 代入公式得：56-16=2×20 滿(mǎn)足同心條件為了提高齒輪的承載能力，為采用角變位傳動(dòng)將行星輪齒數(shù)減少 1 齒，即：z x=194.1.4 裝配條件的校核為使行星排各元件上所受徑向力平衡，應(yīng)使各行星輪均勻分布或?qū)ΨQ(chēng)分布，即zq、 zt、 zx、n 應(yīng)滿(mǎn)足條件： ，N 為任意整數(shù)。qtzn??把 zq =56，z t =16，n=3 代入公式得： ??5613所以滿(mǎn)足裝配條件4.1.5 相鄰條件的校核設(shè)計(jì)行星傳動(dòng)時(shí)，必須保證相鄰行星輪之間有一定間隙，對(duì)于單行星傳動(dòng)而言，即兩相鄰行星輪的中心距應(yīng)大于它們的齒頂圓半徑之和。用公式則可以表示為：(4.2)jtxex2Asind??在實(shí)際設(shè)計(jì)中相鄰條件多控制在： jtxexi58(m)?公式中：A tx-----太陽(yáng)輪與行星輪的中心距ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–26–------因三行星輪均勻分布，所以j? oj120??-----兩行星輪齒頂圓半徑之和，即行星輪齒頂圓直徑。exdmm?????t tm7A(z)(196).522mm?*exah714所以： ～8?????ojt ex20sind.sin765所以相鄰條件滿(mǎn)足4.2 齒輪變位標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的性能通常都能得到保證，但隨著齒輪傳動(dòng)高速、重載、小型、輕量化等更高的要求，標(biāo)準(zhǔn)齒輪暴露出一些缺點(diǎn)，如小齒輪“短命”，傳動(dòng)不緊湊，傳動(dòng)不穩(wěn)定等等，于是就需要采用漸開(kāi)線非標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，稱(chēng)為變位齒輪傳動(dòng)。齒輪變位能避免根切，提高齒面的接觸強(qiáng)度，提高齒根的彎曲強(qiáng)度，提高齒面的抗膠合和耐磨損能力，配湊中心距，修復(fù)舊齒輪等，因此本次設(shè)計(jì)需進(jìn)行齒輪變位。齒輪變位的高度變位是基于削弱大齒輪的強(qiáng)度，增強(qiáng)小齒輪的強(qiáng)度，來(lái)平衡齒輪的強(qiáng)度，并使總壽命降低，而角度變位則不同，能同時(shí)增強(qiáng)兩齒輪強(qiáng)度，并能靈活選擇齒輪齒數(shù)，提高承載能力及改善嚙合特性，故本次設(shè)計(jì)采用角變位。確定各輪齒數(shù)由前面計(jì)算已知：z q =56，z t =19，z x =16預(yù)計(jì)嚙合角根據(jù)公式: ????xt5619j .057查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P 1057圖 16-6 得 owtx2.4??owxq17.5??4.2.1 太陽(yáng)輪行星輪傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（t-x）(1) 未變位時(shí)，行星輪與太陽(yáng)輪中心距為：mm??????txtxm7a(z)(169)2.522(2) 初算中心距變動(dòng)系數(shù) txy??? ???otxtxwtxcoscs0y()(1).704325.4ZL50 裝 載 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 橋 設(shè) 計(jì)–27–(3)變位后中心距為：mm???????txtxtz169am(y)7(0.743)12.22圓整取 128 mm(4)實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)為： ????txtt 18.5y0.786(5)計(jì)算嚙合角 ???tx owta2.coscoscs.931所以 ?tx5.93(6)計(jì)算總變位系數(shù)(4.3)wtxtxtxinvi(z)2a?????式中： wtxwttinvan??it??所以： ???oot iv25.93i0(16) .9t(7)校核 tx查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P 789頁(yè)圖 12-1 介于曲線 P6 和 P7 之間，有利于提t(yī)x?高接觸強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度(8)分配變位系數(shù)查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P 790頁(yè)圖 12-2，分配變位系數(shù)得：?tx0.48?x0.42(9)齒頂高降低系數(shù)????ttty.97860.144.2.2 行星輪與齒圈傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（x-q）(1) 未變位時(shí)的中心距mm???????xqqxma(z)(5619)2.522(2) 計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù) ?txqq8.y0.4