全自動洗衣機(jī)減速離合器設(shè)計(jì)含8張CAD圖,全自動,洗衣機(jī),減速,離合器,設(shè)計(jì),cad I全自動洗衣機(jī)減速離合器設(shè)計(jì)【摘要】 隨著洗衣機(jī)技術(shù)的不斷提高，洗衣機(jī)行業(yè)迎來了新一輪熱潮。本課題是有關(guān)一種全自動洗衣機(jī)減速離合器整體結(jié)構(gòu)簡化和各個(gè)部件選用、布局的設(shè)計(jì)。在洗衣機(jī)中使用行星輪系減速器正是利用了行星齒輪傳動：體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、傳動效率高、傳動比較大、運(yùn)動平穩(wěn)、抗沖擊和震動的能力較強(qiáng)、噪聲低的特點(diǎn)。離合器采用了摩擦盤式減速離合器，取代了傳統(tǒng)的減速離合器，取消了離合操作桿裝置，一定程度上簡化了結(jié)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)高效的實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)的洗滌與脫水。此外，對減速離合器與電機(jī)之間進(jìn)行了改進(jìn)即取消了皮帶輪傳動裝置將動力驅(qū)動裝置直接由電機(jī)驅(qū)動洗衣機(jī)波輪和脫水桶，變成“空芯”電動機(jī)，從而避免了皮帶輪所出現(xiàn)的故障，減小了噪聲的振動。【關(guān)鍵詞】 洗衣機(jī)；減速離合器；行星輪；摩擦盤式Design of Decelerating Clutch for Fully-automatic Washing Machine【Abstract】 With the continuously improve of the washing machine technology, washing machine industry ushered in a new round of boom．This subject is related to the simplification of the overall structure for the reducer in fully-automatic washing machine, and the design for various parts of the selection and layout．The use of the planetary gear reducer in washing machine just take the advantage of the planetary gear drive: small size, light weight, compact structure, bearing capacity, transmission efficiency, transmission relatively large, smooth motion, shock and vibration resistant and, and low noise characteristics．The clutch with the form of friction tray gear clutch, replacing the traditional gear clutch, canceled the clutch operating plot device, simplified the structure to some extent, this institutions efficiently to achieve the washing and dehydration of the washing machine．In addition, it has some improvement between the gear clutch and the motor that cancel the pulley driving device and change the power driving device which is driven by the motor-driven washing machine pulsator and dehydration barrel to the “hollow” motor, so as to avoid the failure of the pulley, reducing the noise of vibration．【Key Words】 Washing Machine, Decelerating Clutch, Planetary Gear, The Form of Friction Tray目 錄1 緒 論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.3 洗衣機(jī)減速器的簡介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 減速離合器的設(shè)計(jì)方案 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.1 有關(guān)首選參數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.2 系統(tǒng)組成框圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.3 減速器系統(tǒng)方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.3.1 對減速傳動方案的要求 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.3.2 擬定減速器方案 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.4 離合器系統(tǒng)方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.4.1 對傳統(tǒng)離合器的分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.4.2 擬定離合器方案 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????73 行星齒輪傳動設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83.1 行星齒輪傳動的傳動比和效率計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????83.2 行星輪傳動的配齒 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83.3 行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????93.4 行星齒輪傳動強(qiáng)度計(jì)算及校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.4.1 行星齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算及校核 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.4.2 齒輪齒面強(qiáng)度的計(jì)算及校核 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????133.4.3 有關(guān)系數(shù)和接觸疲勞強(qiáng)度 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????133.5 行星齒輪傳動的受力分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????153.6 行星齒輪傳動的均載機(jī)構(gòu)及浮動量 ????????????????????????????????????????????????????????????????????174 減速器齒輪輸入輸出軸的設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????184.1 減速器輸入軸的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????184.2 減速器輸出軸的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????205 減速離合器與電機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????235.1 離合器的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????235.2 減速離合器動力驅(qū)動裝置改進(jìn) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????256 減速離合器的裝配 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????266.1 總裝配圖 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????266.2 總裝配圖設(shè)計(jì)說明 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26IV結(jié) 論 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????27參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28附 錄 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29致 謝 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33V圖目錄圖 2.1 洗衣機(jī)工作原理圖 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4圖 2.2 減速器系統(tǒng)組成框圖 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????4圖 2.3 行星輪系圖 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5圖 2.4 帶制動式減速離合器的結(jié)構(gòu)示意圖 ???????????????????????????????????????????????????6圖 2.5 離合器的結(jié)構(gòu)示意圖 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????7圖 3.1 行星輪均勻分擔(dān)載荷圖 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????17圖 4.1 輸入軸結(jié)構(gòu)簡圖 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18圖 4.2 受力分析和彎矩圖 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19圖 4.3 輸出軸結(jié)構(gòu)簡圖 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21圖 4.4 受力分析和彎矩圖 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21圖 5.1 端面摩擦盤式減速離合器結(jié)構(gòu)圖 ?????????????????????????????????????????????????????23圖 5.2 改進(jìn)裝置圖 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25圖 6.1 總裝配圖 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26附圖 A 內(nèi)齒圈 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29附圖 B 輸入軸 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29附圖 C 輸出軸 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30附圖 D 行星輪 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30附圖 E 行星輪架 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31附圖 F 行星輪架蓋 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31附圖 G 行星輪系圖 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32表目錄表 3.1 齒輪數(shù)據(jù)表 11表 5.1 減速離合器工 作表 2411 緒 論1.1 概述隨著洗衣機(jī)質(zhì)量不斷提高和居民購買能力的增強(qiáng)，洗衣機(jī)行業(yè)迎來了成熟期之后市場需求的提升。目前，國內(nèi)大部分洗衣機(jī)還有中外合資企業(yè) LG、三星、松下、惠而浦、東芝、夏普等的洗衣機(jī)減速離合器技術(shù)也趨于成熟。近年來，許多新技術(shù)和新工藝開始應(yīng)用于洗衣機(jī)上，新型減速離合器也在進(jìn)一步研究，使其工作更平穩(wěn)，噪聲更小。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢在世界，第一臺自動洗衣機(jī)于 1937 年問世。這是一種“前置”式自動洗衣機(jī)。到了 40 年代便出現(xiàn)了現(xiàn)代的“上置”式自動洗衣機(jī)。隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，1955 年，在引進(jìn)英國噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。60 年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機(jī)，人們稱之為“半自動型洗衣機(jī)” 。70 年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動洗衣機(jī)。70 年代后期，以電腦（實(shí)際上微處理器）控制的全自動洗衣機(jī)在日本問世，開創(chuàng)了洗衣機(jī)發(fā)展史的新階段。80 年代， “模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時(shí)尚。90 年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動方式的巨大革命。之后，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，滾筒洗衣機(jī)已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品。伴隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，相信新型更適合人們使用的洗衣機(jī)會給我們的生活帶來新的方式。在我國，80 年代全自動洗衣機(jī)所使用的減速離合器為扭簧式。在其制動鼓上端采用止逆扭簧，其目的是波輪洗滌時(shí)，內(nèi)桶不會受到水流跟轉(zhuǎn)而影響洗滌效果（另一方向有制動帶阻滯） 。但隨著洗衣機(jī)工業(yè)的發(fā)展，洗衣機(jī)洗滌容量的不斷加大，發(fā)現(xiàn)止逆扭簧在大容量洗滌時(shí)（洗滌量 4.5kg 以上）或長期使用后，扭簧磨損等原因造成內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)嚴(yán)重，且易發(fā)生摩擦噪聲。到 80 年代減速離合器采用了滾珠軸承與單向滾針軸承所組成的聯(lián)合軸承即單向超越軸承克服了內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。我國目前減速離合器絕大部分沿用以日本松下電器公司為原型的帶制動式減速離合器。運(yùn)用于全自動洗衣機(jī)的減速洗滌軸和以螺旋扭簧離合機(jī)構(gòu)偶合脫水軸并具2有機(jī)械制動和阻動功能的減速離合器。而且還存在許多不足：體積大，不利于產(chǎn)品小型化；同軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由軸多個(gè)零件組成離合器，是以 NGW 型行星齒輪系機(jī)構(gòu)減速傳動，同軸度加工要求高；二個(gè)螺旋扭簧零件可靠性偏低。2005 年陳水東設(shè)計(jì)了一種新型減速離合器，它有兩種改進(jìn)方案，一是在脫水軸的上方的外面，托盤的上面安裝原剎車鼓內(nèi)設(shè)的 NGW 型行星齒輪系，二是取消止回彈簧。目前國外尚未見到有關(guān)新型減速離合器的相關(guān)報(bào)道，國內(nèi)的一些學(xué)者雖在這方面做了些工作，但現(xiàn)在還是處于試驗(yàn)階段 [1]。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，對于決定全自動洗衣機(jī)性能的減速離合器的要求也越來越高。而目前的減速離合器還是存在著體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有噪音、部件易損、耗能等缺點(diǎn)。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，更多的為人們所接受，減速離合器需從結(jié)構(gòu)簡化、性能優(yōu)越、效率愈高、能量低損，甚至智能化方向發(fā)展。1.3 洗衣機(jī)減速器的簡介減速器是用于電動機(jī)和波輪之間的獨(dú)立傳動裝置，其主要功能是減速增力，帶動波輪工作。減速器可分為三部分減速部分、離合部分、制動部分。減速部分主要整機(jī)對轉(zhuǎn)速包括脫水和洗滌的要求不同，其周轉(zhuǎn)輪系的減速比的設(shè)計(jì)不同，現(xiàn)有i=4，5 ，5.2， 5.6 等系列減速比，基本滿足主機(jī)廠的要求，為了得到較大的減速比和較小的結(jié)構(gòu)空間，減速器采用二級減速傳動，第一級為皮帶減速，第二級為行星輪系減速；離合部分主要考慮到整機(jī)容量的不同，軸類設(shè)計(jì)也相應(yīng)有所變化，其與“空杯”轉(zhuǎn)子挖空間有關(guān)，從而也決定電機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)先，電機(jī)設(shè)計(jì)體積最小化，有利提高材料的利用率和進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本由于離合部件旋轉(zhuǎn)中心的變化，制動部分也相應(yīng)變化，不過與傳統(tǒng)減速器基本相同，采用帶彈性制動機(jī)構(gòu)。用于波輪式雙桶洗衣機(jī)的減速器按結(jié)構(gòu)分為兩種，一種是行星齒輪減速器（又稱同心齒輪箱） ，另一種是偏心齒輪減速器（又稱偏心齒輪箱） 。偏心齒輪減速器由于結(jié)構(gòu)大、傳動比小、穩(wěn)定性差、噪音高等缺點(diǎn)將漸漸被淘汰。行星齒輪減速器以其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、穩(wěn)定性好、噪音低等特點(diǎn)越來越廣泛地應(yīng)用在洗衣機(jī)上。除了以上的還有一些其他的減速器，如少齒差行星減速器 [2]和多軸擺動減速器 [3]。漸開線少齒差行星齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕傳動比范圍大運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、制造容易、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠的特點(diǎn)，已在輕工、化工、食品、紡織、冶金、建筑、軍事裝備等方面得到廣泛應(yīng)用。但由于其結(jié)構(gòu)上的原因，也還存在承載能力不高及傳動效率偏低的缺點(diǎn)，一般只宜用于輕載及短時(shí)工作的場合 [4-6]。多軸擺動減速器是為了達(dá)到機(jī)械傳動技術(shù)提出的新要求而改進(jìn)的一種新型傳動裝置，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。對現(xiàn)有的三環(huán)減速器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和討論，充分利用了少齒差傳動的原理，采用3了多軸旋轉(zhuǎn)帶動內(nèi)齒輪高速平動以便輸入動力、外齒輪軸低速自轉(zhuǎn)直接將轉(zhuǎn)矩輸出的結(jié)構(gòu)方式。通過相對角速度法和虛位移原理分別計(jì)算出傳動比和外齒輪的輸出轉(zhuǎn)矩，得出該減少器可以實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩的功能，是符合現(xiàn)代機(jī)械對傳動技術(shù)的新要求的一種新型傳動裝置。但它也存在缺陷：在某些部件裝工藝難度增加，傳動機(jī)構(gòu)振動大、噪聲高，還有外形尺寸也過大，難以縮小 [7-9]。2 減速離合器的設(shè)計(jì)方案2.1 有關(guān)首選參數(shù)使用地點(diǎn)：自動洗衣機(jī)減速離合器內(nèi)部減速裝置；初步確定的參數(shù)：傳動比：i=5.2輸入轉(zhuǎn)速：n=1600r/min輸入功率：P=150w內(nèi)齒圈齒數(shù)：Z=632.2 系統(tǒng)組成框圖自動洗衣機(jī)的工作原理見圖 2.1。洗滌：剎車 A 制動，抱簧 B 放開，運(yùn)動經(jīng)電機(jī)、傳動軸、中心齒輪、行星輪、行星架、波輪。脫水：剎車 A 放開，抱簧 B 制動，運(yùn)動經(jīng)電機(jī)、傳動軸、內(nèi)齒圈（脫水桶） 、中心齒輪、行星架、波輪與行星架等速旋轉(zhuǎn)。圖 2.1 洗衣機(jī)工作原理圖圖 2.2 減速器系統(tǒng)組成框圖2.3 減速器系統(tǒng)方案2.3.1 對減速傳動方案的要求合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，還要滿足工作可靠、傳動精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。2.3.2 擬定減速器方案任何一個(gè)方案，要滿足上述工作可靠、傳動精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊等要求都必須統(tǒng)籌兼顧，至少要滿足最主要的結(jié)構(gòu)簡化和最基本的工作機(jī)功能的要求。如圖 2.3 所示的行星輪傳動方案。圖 2.3 行星輪系圖a-中心輪，b-內(nèi)齒圈，g-行星輪，H-行星架2.4 離合器系統(tǒng)方案2.4.1 對傳統(tǒng)離合器的分析目前市場上所見到的減速離合器基本上的結(jié)構(gòu)類型為帶制動式，如圖 2.4 所示。6圖 2.4 帶制動式減速離合器的結(jié)構(gòu)示意圖這種離合器目前使用的比較普遍，但是它有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即其帶式制動器(剎車帶)不能提供足夠的剎車力矩來防止洗滌過程中的內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)。在洗滌過程中，波輪作用在水和洗滌物上的最大轉(zhuǎn)矩可達(dá) 11～12N·m(在 4 公斤左右的洗衣機(jī)上)，而剎車帶所能提供的制動力矩，從理論計(jì)算上看在 9N·m 左右，實(shí)際上由于摩擦表面接觸不理想，往往只有 5～6N·m，有的甚至不足 3N·m。由此而產(chǎn)生的跟轉(zhuǎn)會造成洗滌物的纏繞，使得洗滌性能下降。為了解決此問題必須要提高剎車力矩，此處有三條途徑：增大剎車帶摩擦系數(shù)，增大包角，增大松邊預(yù)緊拉力。但是它們都有一些缺陷：( 1 ) 摩擦系數(shù)值的提高往往受剎車帶(石棉橡膠板中含有其他填料)材料磨耗的限制，因值增大后磨耗也將增大，壽命無法保證。( 2 )從改變結(jié)構(gòu)入手，包角可從 240°增大至 310°左右，這時(shí)理論計(jì)算剎車力矩可達(dá) 15～17N·m(當(dāng)預(yù)緊拉力為 6ON 時(shí))，比原來可提高 60%。按此結(jié)構(gòu)制做的剎車帶的實(shí)際剎車力矩可達(dá) l1W·m，一般來說已基本上可以保證內(nèi)桶不跟轉(zhuǎn)了。但是在脫水時(shí)又產(chǎn)生了新問題：剎車帶往往很難完全從剎車盤(減速器殼)上脫開，造成阻力矩的增大，致使脫水起動更加困難。7( 3 ) 增大松邊預(yù)緊拉力雖可提高剎車力矩，但它要求增大扭轉(zhuǎn)制動彈簧剛度，因而要求增大電磁鐵拉力。這除了要增大能耗以外，還會增加機(jī)構(gòu)動作的沖擊力和噪聲。由于存在以上缺陷，會出現(xiàn)剎車帶不易保證完全脫離，特別在洗衣機(jī)總裝中若沒調(diào)整好制動器拉桿的位置，則可能造成脫水阻力過大甚至無法使用（電機(jī)燒壞） 。另外，帶制動式減速離合器有一套離合桿機(jī)構(gòu)，有些復(fù)雜，對減速器外表面有較高的加工要求。2.4.2 擬定離合器方案為了完全解決帶制動式減速離合器所帶來的問題，在此本設(shè)計(jì)不采用帶制動式，而是設(shè)計(jì)了一種稱為端面摩擦盤式的減速離合器。端面摩擦式減速離合器的剎車機(jī)構(gòu)是放置在減速離合器外殼的下端而不是在減速器外殼的中部，并取消了離合操作桿機(jī)構(gòu)，在下端設(shè)計(jì)了剎車電磁鐵，兩個(gè)方絲螺旋彈簧和離合套來實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的工作。此離合器優(yōu)越性在于取消了離合桿機(jī)構(gòu)在一定程度上簡化了結(jié)構(gòu)，剎車裝置高效的實(shí)現(xiàn)了洗滌與脫水之間的轉(zhuǎn)換，同時(shí)噪聲和振動也得到了減少。離合器結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：圖 2.5 離合器的結(jié)構(gòu)示意圖1.螺栓；2.端面剎車盤；3.壓力彈簧；4.制動板；5.剎車彈簧；6.離合彈簧；7.離合軸套；8.剎車電磁鐵3 行星齒輪傳動設(shè)計(jì)3.1 行星齒輪傳動的傳動比和效率計(jì)算行星齒輪傳動比符號及角標(biāo)含義為： 1-固定件，2-主動件，3-從動件123i( 1 ) 齒輪 b 固定時(shí)（圖 2.3） ，2K-H（NGW）型傳動的傳動比 為baHi1Haabaiiz???（3.1）可得 15.24.baHabpiii??傳出速度： 6037minnr?( 2 ) 行星齒輪傳動的效率計(jì)算：1(1)HHaabin????（3.2）HabB???（3.3）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a Hb?HB?數(shù)， 為總的損失系數(shù)，一般取 。H 0.25?按 ， ， 可得：160minanr?37.inHr1Hab?????()1(637.)4.2307.2597.8%ab?????3.2 行星輪傳動的配齒( 1 ) 傳動比的要求 ——傳動比條件即 1baHbaiz??（3.4）可得 baHabiz??2.51639所以中心輪 a 和內(nèi)齒輪 b 的齒數(shù)滿足給定傳動比的要求。( 2 ) 保證中心輪、內(nèi)齒輪和行星架軸線重合——同軸條件為保證行星輪與兩個(gè)中心輪同時(shí)正確嚙合，要求外嚙合齒輪 a-g 的中心距等于內(nèi)嚙合齒輪 b-g 的中心距，即 稱為同軸條件。??agbg????對于非變位或高度位傳動，有????22agbgmzz???（3.5）得 ????2631524gbaz???( 3 ) 保證多個(gè)行星輪均布裝入兩個(gè)中心輪的齒間——裝配條件相鄰兩個(gè)行星輪所夾的中心角 n???中心輪 a 相應(yīng)轉(zhuǎn)過角，角必須等于中心輪 a 轉(zhuǎn)過 γ 個(gè)（整數(shù)）齒所對的中心角，即 12z?????式中 為中心輪 a 轉(zhuǎn)過一個(gè)齒所對的中心角。a1pHbainz????（3.6）將 和 代入上式，有1?21awbaznz?????經(jīng)整理后 ????5632b?滿足兩中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星齒輪數(shù)目的整數(shù)倍的裝配條件。( 4 ) 保證兩行星齒輪的齒頂不相碰——鄰接條件在行星齒輪傳動中，為保證兩相鄰行星輪的齒頂不致相碰，相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于兩輪齒頂圓半徑之和。可得 （3.7）???2sin180oagad??????3i2sin18092o omZm??????17aagdh?滿足鄰接條件。103.3 行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計(jì)算按齒根彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù) m。齒輪模數(shù) m 的初算公式為2311limAFPadFKTYz????（3.8）式中 —算術(shù)系數(shù)，對于直齒輪傳動 ；m .K?—嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩， ； 1TN?—使用系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[10]表 6-7 查得 ；AK1A—綜合系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[10]表 6-5 查得 ；F? 2FK??—計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[10]公P式 6-5 得 ；1.85FPK?—小齒輪齒形系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[10]圖 6-22 可得 ；1FaY 13.5FaY?—齒輪副中小齒輪齒數(shù)， ；Z15aZ?—試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，按由參考文獻(xiàn) [10]圖 6-26 至 6-30 選limF?取 ，li20FMP?所以 311lim0.658mAadFKTYz?????取 m=0.9( 1 ) 分度圓直徑 d??0.9153.aadz??246ggmm???7bbz( 2 ) 齒頂圓直徑 ad齒頂高 ：外嚙合ah*10.9hm??內(nèi)嚙合 *2 2()(75).7z????11()()213.58.3aadhm???()()624g()().7.9aba?( 3 ) 齒根圓直徑 fd齒根高 *()1.25.fhcm????()()23fafd?()().69.3fgf()()57258fbfhm???( 4 ) 齒寬由參考文獻(xiàn)[11] 表 8-19 選取 1d?()()13.5adab????() 8g m?()3.5(0)b?( 5 ) 中心距 a對于不變位或高變位的嚙合傳動，因其節(jié)圓與分度圓相重合，則嚙合齒輪副的中心距為：1）a-g 為外嚙合齒輪副 2()0.92(154)7.5agagmz m??????2）b-g 為內(nèi)嚙合齒輪副 ().(63).bgabz?表 3.1 齒輪數(shù)據(jù)表中心輪 a 行星輪 g 內(nèi)齒圈 b模數(shù) m 0.9 0.9 0.9齒數(shù) z 15 24 63分度圓直徑 d 13.5 21.6 56.712齒頂圓直徑 da 15.3 23.4 54.9齒根圓直徑 df 11.25 19.35 58.95齒寬 b 13.5 18.5 8.5中心距 a =17.55mmag =17.55mmbga3.4 行星齒輪傳動強(qiáng)度計(jì)算及校核3.4.1 行星齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算及校核( 1 ) 選擇齒輪材料及精度等級中心輪 a 選用 45 鋼正火，硬度為 162-217HBS，選 8 級精度，要求齒面粗糙度。.6aR?行星輪 a、內(nèi)齒圈 b 選用聚甲醛（一般機(jī)械結(jié)構(gòu)零件，硬度大，強(qiáng)度、剛度、韌性等性能突出，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，可用作齒輪、凸輪、軸承材料）選 8 級精度，要求齒面粗糙度 。3.2aR?( 2 ) 轉(zhuǎn)矩 1T119549540.1360.2984anpnNm???????( 3 ) 按齒根彎曲強(qiáng)度校核由參考文獻(xiàn)[11] 得出 σ F如 則校核合格。??F??( 4 ) 齒形系數(shù) Y由參考文獻(xiàn)[11] 得 ， ， ；3.15Fa?2.7FgY.29Fb?( 5 ) 應(yīng)力修正系數(shù) s由參考文獻(xiàn)[11] 得 ， ， ；.49sa.8sg1.4sb( 6 ) 許用彎曲應(yīng)力 ??F?由參考文獻(xiàn)[11] 得 ， ；由得 ；由得lim10MP?lim260FPa??1.3Fs?；12NY?由參考文獻(xiàn)[11] 可得13??1lim180.3FNFYsMPa????（3.9）2li26.2.7FNFs（3.10） ??2 211(1.98.4350.1)3.5498.738FaFsasKTbmzYMPP????????得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。3.4.2 齒輪齒面強(qiáng)度的計(jì)算及校核 ( 1 ) 齒面接觸應(yīng)力 H?012HAVapK???（3.11）2012AVHap?（3.12）01HEtZFdbu??????（3.13）( 2 ) 許用接觸應(yīng)力為 Hp?許用接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算，即limliHpNTLVRWXSZ???（3.14）( 3 ) 強(qiáng)度條件校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件：大小齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力中的較大 σ H 值均應(yīng)不大于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力 σ HP，即 σ H≤σ HP，或者校核齒輪的安全系數(shù)：大小齒輪接觸安全系數(shù) SH 值應(yīng)分別大于其對應(yīng)的最小安全系數(shù) SHlim，即 limHS?查參考文獻(xiàn)[10] 表 6-11 得 ，所以 。lim1.3H?1.3HS?143.4.3 有關(guān)系數(shù)和接觸疲勞強(qiáng)度( 1 ) 使用系數(shù) AK查參考文獻(xiàn)[10] 表 6-7 選取 1A?( 2 ) 動載荷系數(shù) V對于接觸情況良好的齒輪副可選取 .02VK( 3 ) 齒向載荷分布系數(shù) H?對于接觸情況良好的齒輪副可取 1??( 4 ) 齒間載荷分布系數(shù) 、HaKF由參考文獻(xiàn)[10] 表 6-9 查得 ，1.a21.HaFK?( 5 ) 行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) p由參考文獻(xiàn)[10] 式 7-13 得 '0.5(1)HpHPK???（3.15）由參考文獻(xiàn)[10] 圖 7-19 得 =1.5'P所以 '10.5(1)0.5(1).25HpHK????????同上 27( 6 ) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ由參考文獻(xiàn)[10] 圖 6-9 查得 2.06?( 7 ) 彈性系數(shù) E由參考文獻(xiàn)[10] 圖 6-10 查得 1.5EZ( 8 ) 重合度系數(shù) ?由參考文獻(xiàn)[10] 圖 6-10 查得 0.82??( 9 ) 螺旋角系數(shù) z?15cos1z??( 10 ) 試驗(yàn)齒的解除疲勞極限 limH?由參考文獻(xiàn)[10] 圖 6-11~6-15 查得 li520MPa?( 11 ) 最小安全系數(shù) ，limHSliF由參考文獻(xiàn)[10] 表 6-11 可得 ，li1.limH( 12 ) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) NTZ由參考文獻(xiàn)[10] 圖 6-11 可得 .38?( 13 ) 潤滑油膜影響系數(shù) ， ，LVR由參考文獻(xiàn)[10] 圖 6-17，圖 6-18，圖 6-19 查得 ， ，0.9LZ?.52V0.82RZ?( 14 ) 齒面工作硬化系數(shù) Z?由參考文獻(xiàn)[10] 圖 6-20 查得 1.2?( 15 ) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒數(shù)系數(shù) x由參考文獻(xiàn)[10] 圖 6-21 查得 Z所以01 132.65.2.0615.829HEZFdbu??????????101.9.AVHapK225102175432H?limli .38.90.8146.pHNTLVRwxSZ???????所以有 故齒面接觸強(qiáng)度校核合格。p?3.5 行星齒輪傳動的受力分析在行星齒輪傳動中由于其行星輪的數(shù)目通常大于 1，即 nw1，且均勻?qū)ΨQ的分16布于中心輪之間；所以在 2K-H 型行星傳動中，各基本構(gòu)件（中心輪 a，內(nèi)齒圈 b 和轉(zhuǎn)臂 H）對傳動主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此，為了簡便起見，本設(shè)計(jì)在行星齒輪傳動的受力分析圖中均未繪出各構(gòu)件的徑向力 Fγ ，且用一條垂直線表示一個(gè)構(gòu)件，同時(shí)用符號 F 代表切向力 Ft。為了分析各構(gòu)件所受的切向力 Ft，提出如下三點(diǎn)：( 1 ) 在轉(zhuǎn)矩的作用下，行星齒輪傳動中各構(gòu)件均處于平衡狀態(tài)，因此，構(gòu)件間的作用力等于反作用力。( 2 ) 如果在某一構(gòu)件上作用有三個(gè)平行力，則中間的力與兩邊的力的方向用哪個(gè)反向。( 3 ) 為了求得構(gòu)件上兩個(gè)平行力的比值，則應(yīng)研究它們對第三個(gè)力的作用點(diǎn)的力矩。在 2K-H 型行星齒輪傳動中，其受力分析圖是由運(yùn)動的輸入件開始，然后以此確定各構(gòu)件上所受的作用力和轉(zhuǎn)矩。對于支持圓柱齒輪的嚙合齒輪副只需繪出切向力。tF由于在輸入件中心輪 a 上受有 nw個(gè)行星輪 g 同時(shí)施加的作用力 Fga和輸入轉(zhuǎn)矩Ta的作用。當(dāng)行星輪數(shù)目 nw ≥2 時(shí)，各行星輪上的載荷均勻，因此只需要計(jì)算其中的一套即可。在此首先確定輸入件中心輪 a 在每一套中所受的輸入轉(zhuǎn)矩為119540.360.2984anPNm?????可得 .82TN?式中 —中心輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩，a—輸入所傳遞的名義功率，1PKW按照上述提示進(jìn)行受力分析計(jì)算，則可得行星輪 g 作用于中心輪 a 的切向力' '120020.98413.5.2gaaaFTdndN?????而行星輪 g 上所受的三個(gè)切向力為中心輪 a 作用于行星輪 g 的切向力為'.agaFT???內(nèi)齒輪作用于行星輪 g 的切向力為 42bga?轉(zhuǎn)臂 H 作用于行星輪 g 的切向力為 '08.4HgaFTndN???轉(zhuǎn)臂 H 上所受的力為 '208.HgaFnd??17轉(zhuǎn)臂 H 上的力矩為 '4040.8952/13.7546.0wgxaxTnFrTdr Nm???????在內(nèi)齒輪 b 上所受的切向力為 '.2gbgawFTnd?在內(nèi)齒輪 b 上所受的力矩為' ''200.89521.6/3.4wgaabTnFdTd?????式中 —中心輪 a 的節(jié)圓直徑，mm'a—內(nèi)齒輪 b 的節(jié)圓直徑，mm'b—轉(zhuǎn)臂 H 的回轉(zhuǎn)半徑，mmxr根據(jù)參考文獻(xiàn)[11] 式 6-37 得11bHaHaabTiip?????（3.16）轉(zhuǎn)臂 H 的轉(zhuǎn)矩為 ????0.89521465aTNm????仿上 11bHbHaabTiip?????（3.17）內(nèi)齒輪 b 所傳遞的轉(zhuǎn)矩 ??4.2/5.63.7bHT Nm????3.6 行星齒輪傳動的均載機(jī)構(gòu)及浮動量行星齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)。行星輪的基本構(gòu)件主要有中心輪、齒圈或行星架組成。在受力不平衡的條件下能夠做徑向浮動，以使各行星輪均勻分擔(dān)載荷，如圖 3.1 所示，使各構(gòu)件的受力都能夠形成一個(gè)封閉的等邊三角形。這些是由于在其結(jié)構(gòu)上采用了多個(gè)行星輪的傳動方式，充分利用了同心軸齒輪之間的空間，使用了多個(gè)行星輪來分擔(dān)載荷，形成功率分流，并合理的采用了內(nèi)嚙合傳動，在此還可以利用油膜，在齒輪的各嚙合面上加入高粘度油脂達(dá)到均載，從而才使其具備了上述的許多優(yōu)點(diǎn) [12]。18圖 3.1 行星輪均勻分擔(dān)載荷圖4 減速器齒輪輸入輸出軸的設(shè)計(jì)已知：傳遞功率 P=150w，齒輪軸轉(zhuǎn)速 n=1600r/min，傳動比 i=5.2，載荷平穩(wěn)，使用壽命 10 年，單班制工作。4.1 減速器輸入軸的設(shè)計(jì)( 1 ) 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由已知條件選用 45 號鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[13]表 14-4 查得抗拉強(qiáng)度極限，再由表 14-2 得許用彎曲應(yīng)力 。650BMPa????160bMPa???( 2 ) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑根據(jù)參考文獻(xiàn)[13] 表 14-1 得 。又有式 14-2 得8~7C??33 3118~07.1560.34.60.56dCpn Cd????( 3 ) 確定各段軸的直徑軸段 1 直徑 1.m考慮到軸在整個(gè)減速離合器中的安裝所必需的滿足條件，初定： ，218dm?， ， ， ， ，3.5d?42d?510d61dm?79.8d8( 4 ) 確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為 20.5mm，為保證達(dá)到軸與行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個(gè)減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定： 123456780.5.26.2418.516LmLLm????， ， ， ， ， ，，按設(shè)計(jì)結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)簡圖，見圖 4.1：圖 4.1 輸入軸結(jié)構(gòu)簡圖( 5 ) 校核軸201 ) 受力分析，見圖 4.2：圖 4.2 受力分析和彎矩圖圓周力： t1298.4135.FTdN???徑向力： tan2tan068or???2 ) 作水平面內(nèi)的彎矩圖（4.2a） ，支點(diǎn)反力為： 2.1HtFN?彎矩為： 1.7951.3HMNm????2023 ) 作垂直面內(nèi)的彎矩圖（4.2b） ，支點(diǎn)反力為： 28.04VrFN?彎矩為： 18.47.9531.VNm????20268M4 ) 作合成彎矩圖（4.2c）彎矩為： 222111.35.94.5HV Nm??????2122222316.7830.HVMNm??????5 ) 作彎矩圖（4.2d） 19459095.Tpn??6 ) 求當(dāng)量彎矩 ????2 2221 468.130.eaTNm???????2370956M7 ) 校核強(qiáng)度 331 61.21.201.4eWdMPa?????2 45059所以滿足 的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定余量??1ebMPa??4.2 減速器輸出軸的設(shè)計(jì)( 1 ) 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由已知條件選用 45 號鋼正火，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[13]表 14-4 查得強(qiáng)度極限，再由表 14-2 得許用彎曲應(yīng)力 。60BMPa????15bMPa???( 2 ) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑' .1597.8%0.14pkw???根據(jù)參考文獻(xiàn)[13] 表 14-1 得 。又有式 14-2 得8~07C??'33 31~.65.34.80.476dCn Cd???( 3 ) 確定各段軸的直徑軸段 1 直徑最少 18.9dm?考慮到軸段在整個(gè)減速離合器中的安裝所必需的滿足條件，初定：1246357. 12dmdm??， ，( 4 ) 確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為 20.5mm，為保證達(dá)到軸與行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個(gè)減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定：2212345673.,1.,5.8,1.,74.,1.,9.2LmLmLmLm????按設(shè)計(jì)結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)簡圖，見圖 4.3：圖 4.3 輸出軸結(jié)構(gòu)簡圖( 5 ) 校核軸1 ) 受力分析，見圖 4.4：圖 4.4 受力分析和彎矩圖圓周力： 12465.18.4tFTdN???徑向力： 'tantan203.1or??2 ) 作水平面內(nèi)的彎矩圖（4.4a） ，支點(diǎn)反力為： 24.3HtFN?23彎矩為： 142.368.514.7HMNm????09383 ) 作垂直面內(nèi)的彎矩圖（4.4b） ，支點(diǎn)反力為： 215.40VrFN?彎矩為： 154.68.25.7V Nm????2034M4 ) 作合成彎矩圖（4.4c）彎矩為： 22211.175.136.87HV Nm??????22693845 ) 作彎矩圖（4.4d） ????10.851.25.HaTp????????6 )求當(dāng)量彎矩 2 2221 36.70.461.04eMTNm????24579a???????7 ) 校核強(qiáng)度 331 652.012.01.eWdMPa?2 4797946M????所以滿足 的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定余量。??1ebPa??5 減速離合器與電機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)5.1 離合器的設(shè)計(jì)端面摩擦盤式減速離合器如下圖所示：圖 5.1 端面摩擦盤式減速離合器結(jié)構(gòu)圖1.逆轉(zhuǎn)螺旋制動彈簧；2.減速齒輪箱；3.減速器外殼；4.端面剎車盤；5.螺栓；6.制動板；7.壓力彈簧；8.剎車定套；9.螺旋剎車彈簧；10.剎車動套；11.離合彈簧；12.離合軸套；13.輸入軸；14.外套軸；15.離合制動器殼；16.制動擋套；17.剎車電磁鐵端面摩擦盤式減速離合器結(jié)構(gòu)與帶制動式的最根本區(qū)別就在于它采用了端面剎車盤及螺旋剎車彈簧。端面剎車盤的制動力是由三個(gè)壓力彈簧提供的，要增大剎車力矩，只要增大壓力彈簧的剛度即可。這個(gè)摩擦盤在脫水時(shí)是不接入轉(zhuǎn)動部分的，因?yàn)檫@時(shí)剎車彈簧是處于自由狀態(tài)，它與嵌在摩擦盤上的剎車定套是間隙配合的，所以壓力彈簧的壓緊力大小與脫水的控制無關(guān)。 當(dāng)剎車的時(shí)候因?yàn)橹苿訐跆妆浑姶盆F芯擋住不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動，而脫水桶(內(nèi)桶)由