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結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 4.1 軸的設(shè)計(jì) 19 4.1.1 輸入軸 19 4.1.2 中間軸 19 4.1.3 輸出軸 19 4.2內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì) 20 4.3 行星齒輪設(shè)計(jì) 20 4.4 轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì) 20 4.5 箱體及前后機(jī)蓋的設(shè)計(jì) 21 4.6 齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 21 4.7 標(biāo)準(zhǔn)件及附件的選用 21 4.8 密封和潤(rùn)滑 22 結(jié) 論 23 致 謝 24 參考文獻(xiàn) 25 II 第一章 緒論 1.1 掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)介 掘進(jìn)機(jī)是用于開(kāi)鑿平直地下巷道的機(jī)器。掘進(jìn)機(jī)分為開(kāi)敞式掘進(jìn)機(jī)和護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)。價(jià)格一般在上億元人民幣。主要由行走機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)組成。隨著行走機(jī)構(gòu)向前推進(jìn)，工作機(jī)構(gòu)中的切割頭不斷破碎巖石，并將碎巖運(yùn)走。有安全、高效和成巷質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)大，構(gòu)造復(fù)雜，損耗也較大。 1.2 掘進(jìn)機(jī)的前進(jìn)和發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)成為世界最大的掘進(jìn)機(jī)制造基地及應(yīng)用市場(chǎng)。隨著國(guó)內(nèi)城市道交通，鐵路，公路，水利，市政工程等建設(shè)事業(yè)的高速度增長(zhǎng)，我國(guó)掘進(jìn)機(jī)械也迎來(lái)了飛速的發(fā)展。我國(guó)掘進(jìn)機(jī)械行業(yè)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)高端裝備制造業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)支持發(fā)展產(chǎn)業(yè)。 近年來(lái)，隨著我國(guó)煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，與之唇齒相依的煤機(jī)行業(yè)也日益受到重視。在煤炭行業(yè)綱領(lǐng)性文件《關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》中，在全國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)大會(huì)上以及國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)的煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策中，都涉及到發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備等內(nèi)容。 掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，國(guó)家的方針是：采掘并重，掘進(jìn)先行。煤礦巷道的快速掘進(jìn)是煤礦保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。采掘技術(shù)及其裝備水平直接 掘進(jìn)機(jī)關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。高效機(jī)械化掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)是保證礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，也是巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。隨著綜采技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)了年產(chǎn)幾百萬(wàn)噸級(jí)、甚至千萬(wàn)噸級(jí)超級(jí)工作面，使年消耗回采巷道數(shù)量大幅度增加，從而使巷道掘進(jìn)成為了煤礦高效集約化生產(chǎn)的共性及關(guān)鍵性技術(shù)。 我國(guó)煤巷高效掘進(jìn)方式中最主要的方式是懸臂式掘進(jìn)機(jī)與單體錨桿鉆機(jī)配套作業(yè)線，也稱(chēng)為煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)，在我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦得到了廣泛應(yīng)用，主要掘進(jìn)機(jī)械為懸臂式掘進(jìn)機(jī)。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)是集截割、裝運(yùn)、行走、操作等功能于一體，主要用于截割任意形狀斷面的井下巖石、煤或半煤巖巷道?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)雖然說(shuō)離國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)還有段距離，但是國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平已能基本滿足國(guó)內(nèi)的需求。大中型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)不斷被創(chuàng)新。主要廠家石煤機(jī)、三一、佳木斯都以各自特點(diǎn)屹立國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。 1.3掘進(jìn)機(jī)切割頭的結(jié)構(gòu) 掘進(jìn)機(jī)截割部主要由截割電動(dòng)機(jī)、截割機(jī)構(gòu)減速器、截割頭、懸臂筒組成。見(jiàn)圖3-1.截割部是掘進(jìn)機(jī)直接截割煤巖的裝置，其結(jié)構(gòu)型式、截割能力、運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接影響掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)能力、掘進(jìn)效率和機(jī)體的穩(wěn)定性，是衡量掘進(jìn)機(jī)性能的主要因素和指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)截割機(jī)構(gòu)減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1-截割頭 2-伸縮部 3-截割減速機(jī) 4-截割電機(jī) 圖1-1 縱軸式截割部 第二章 傳動(dòng)方案的確定 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割部傳動(dòng)裝置的行星齒輪減速器，即：二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)減速器。 原始條件和數(shù)據(jù)： 功率120KW，轉(zhuǎn)速1470r/min,切割頭轉(zhuǎn)速 50r/min,允許傳動(dòng)比偏差 ,中等沖擊,使用壽命10年；且要求該行星齒輪減速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸較小和傳動(dòng)效率高。 2.1.1 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)與其它傳動(dòng)比較，具有瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、工作可靠、壽命長(zhǎng)、效率高、可實(shí)現(xiàn)平行軸任意兩相交軸和交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)，適應(yīng)的圓周速度和傳動(dòng)功率范圍大，但齒輪傳動(dòng)的制造成本高，低精度齒輪傳動(dòng)時(shí)噪聲和振動(dòng)較大，不適宜于兩軸間距離較大的傳動(dòng)。 齒輪傳動(dòng)是以主動(dòng)輪的輪齒依次推動(dòng)從動(dòng)輪來(lái)進(jìn)行工作的，是是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛的一種傳動(dòng)形式。齒輪傳動(dòng)可按一對(duì)齒輪軸線的相對(duì)位置來(lái)劃分，也可以按工作條件的不同來(lái)劃分。 隨著行星傳動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前，高速漸開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)裝置所傳遞的功率已達(dá)到20000kW,輸出轉(zhuǎn)矩已達(dá)到4500kN。據(jù)有關(guān)資料介紹，人們認(rèn)為目前行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向如下。 （1） 標(biāo)準(zhǔn)化、多品種 目前世界上已有50多個(gè)漸開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)系列設(shè)計(jì)；而且還演化出多種型式的行星減速器、差速器和行星變速器等多品種的產(chǎn)品。 （2） 硬齒面、高精度 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪廣泛采用滲碳和氮化等化學(xué)熱處理。齒輪制造精度一般均在6級(jí)以上。顯然，采用硬齒面、高精度有利于進(jìn)一步提高承載能力，使齒輪尺寸變得更小。 （3） 高轉(zhuǎn)速、大功率 行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高速傳動(dòng)中，如在高速汽輪中已獲得日益廣泛的應(yīng)用，其傳動(dòng)功率也越來(lái)越大。 （4） 大規(guī)格、大轉(zhuǎn)矩 在中低速、重載傳動(dòng)中，傳遞大轉(zhuǎn)矩的大規(guī)格的行星齒輪傳動(dòng)已有了較大的發(fā)展。 2.1.2 齒輪傳動(dòng)的兩大類(lèi)型 輪系可由各種類(lèi)型的齒輪副組成。由錐齒輪、螺旋齒輪和蝸桿渦輪組成的輪系，稱(chēng)為空間輪系；而由圓柱齒輪組成的輪系，稱(chēng)為平面輪系。 根據(jù)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪的幾何軸線相對(duì)位置是否變動(dòng)，齒輪傳動(dòng)分為兩大類(lèi)型。 （1）普通齒輪傳動(dòng)（定軸輪系） 當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的所有齒輪的幾何位置都是固定不變的，則稱(chēng)為普通齒輪傳動(dòng)（或稱(chēng)定軸輪系）。在普通齒輪傳動(dòng)中，如果各齒輪副的軸線均相互平行，則稱(chēng)為平行軸齒輪傳動(dòng)；如果齒輪系中含有一個(gè)相交軸齒輪副或一個(gè)相錯(cuò)軸齒輪副，則稱(chēng)為不平行軸齒輪傳動(dòng)（空間齒輪傳動(dòng)）。 （2）行星齒輪傳動(dòng)（行星輪系） 當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置不固定，而繞著其他齒輪的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，即在該齒輪系中，至少具有一個(gè)作行星運(yùn)動(dòng)的齒輪，則稱(chēng)該齒輪傳動(dòng)為行星齒輪傳動(dòng)，即行星輪系。 2.2行星機(jī)構(gòu)的類(lèi)型選擇 2.2.1 行星機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及特點(diǎn) 行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較，它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下： （1）體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大。一般，行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動(dòng)的（即在承受相同的載荷條件下）。 （2）傳動(dòng)效率高。在傳動(dòng)類(lèi)型選擇恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，其效率值可達(dá)0.97~0，99。 （3）傳動(dòng)比較大?？梢詫?shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解。只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型及配齒方案，便可以用少數(shù)幾個(gè)齒輪而獲得很大的傳動(dòng)比。在僅作為傳遞運(yùn)動(dòng)的行星齒輪傳動(dòng)中，其傳動(dòng)比可達(dá)到幾千。應(yīng)該指出，行星齒輪傳動(dòng)在其傳動(dòng)比很大時(shí)，仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點(diǎn)。 （4）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。由于采用了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的行星輪，均勻地分布于中心輪的周?chē)?，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡。同時(shí)，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)，工作較可靠。 最常見(jiàn)的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是NGW型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。行星齒輪傳動(dòng)的型式可按兩種方式劃分：按齒輪嚙合方式不同分有NGW、NW、NN、WW、NGWN和N等類(lèi)型。按基本結(jié)構(gòu)的組成情況不同有2Z-X、3Z、Z-X-V、Z-X等類(lèi)型。 行星齒輪傳動(dòng)最顯著的特點(diǎn)是：在傳遞動(dòng)力時(shí)它可進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸入軸與輸出軸均設(shè)置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來(lái)代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對(duì)于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)效率高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、起重運(yùn)輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動(dòng)裝置以及需要變速器的汽車(chē)和坦克等車(chē)輛的齒輪傳動(dòng)裝置，行星齒輪傳動(dòng)已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，表1-1列出了常用行星齒輪傳動(dòng)的型式及特點(diǎn)： 表1-1常用行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類(lèi)型及其特點(diǎn) 傳動(dòng) 形式 簡(jiǎn)圖 性能參數(shù) 特點(diǎn) 傳動(dòng)比 效率 最大功率/kW NGW（2Z-X 負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)） =1.13~13.7推薦2.8~9 0.97~0.99 不限 效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，傳遞公路范圍大，軸向尺寸小，可用于各個(gè)工作條件，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣。單級(jí)傳動(dòng)比范圍較小，耳機(jī)和三級(jí)傳動(dòng)均廣泛應(yīng)用 NW（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)） =1~50推薦7~21 效率高，徑向尺寸比NGW型小，傳動(dòng)比范圍較NGW型大，可用于各種工作條件。但雙聯(lián)行星齒輪制造、安裝較復(fù)雜，故||7時(shí)不宜采用 NN（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)） 推薦值： =8~30 效率較低，一般為0.7～0.8 40 傳動(dòng)比打，效率較低，適用于短期工作傳動(dòng)。當(dāng)行星架X從動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比||大于某一值后，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖 WW（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)） =1.2~數(shù)千 ||=1.2~5時(shí)，效率可達(dá)0.9~0.7，>5以后.隨||增加徒降 20 傳動(dòng)比范圍大，但外形尺寸及重量較大，效率很低，制造困難，一般不用與動(dòng)力傳動(dòng)。運(yùn)動(dòng)精度低也不用于分度機(jī)構(gòu)。當(dāng)行星架X從動(dòng)時(shí)，||從某一數(shù)值起會(huì)發(fā)生自鎖。常用作差速器；其傳動(dòng)比取值為=1.8~3，最佳值為2，此時(shí)效率可達(dá)0.9 NGW（Ⅰ）型（3Z） 小功率傳動(dòng)500；推薦：=20~100 0.8~0.9隨增加而下降 短期工作120，長(zhǎng)期工作10 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，傳動(dòng)比范圍大，但效率低于NGW型，工藝性差，適用于中小功率功率或短期工作。若中心輪A輸出，當(dāng)||大于某一數(shù)值時(shí)會(huì)發(fā)生自鎖 NGWN（Ⅱ）型（3Z） =60~500推薦：=64~300 0.7~0.84隨增加而下降 短期工作120，長(zhǎng)期工作10 結(jié)構(gòu)更緊湊，制造，安裝比上列Ⅰ型傳動(dòng)方便。由于采用單齒圈行星輪，需角度變?yōu)椴拍軡M足同心條件。效率較低，宜用于短期工作。傳動(dòng)自鎖情況同上 2.2.2 確定行星齒輪傳動(dòng)類(lèi)型 根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求可知，該行星齒輪減速器傳遞功率高、傳動(dòng)比較大、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn)。故采用雙級(jí)行星齒輪傳動(dòng)。2X-A型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適用于任何工況下的大小功率的傳動(dòng)。選用由兩個(gè)2X-A型行星齒輪傳動(dòng)串聯(lián)而成的雙級(jí)行星齒輪減速器較為合理。 總的傳動(dòng)比： 因此名義傳動(dòng)比可分為,進(jìn)行傳動(dòng)。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1所示： 圖1 二級(jí)行星齒輪減速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 行星減速器主要由箱體、減速齒輪、二級(jí)行星輪架、輸入、輸出軸構(gòu)成。太陽(yáng)輪與行星輪相嚙合，此行星輪通過(guò)兩個(gè)軸承裝在星輪軸上，兩端裝有孔用彈性擋圈，星輪裝在第一級(jí)行星架相應(yīng)的軸孔內(nèi)，內(nèi)輪與箱體組成一體并與行星輪嚙合帶動(dòng)第一級(jí)行星架，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)減速[7]。 第二級(jí)的太陽(yáng)輪與第一級(jí)行星架為漸開(kāi)縣花鍵聯(lián)結(jié)，太陽(yáng)輪與第二行星輪嚙合，此行星輪裝在第二級(jí)的輪軸，此輪軸裝在第二級(jí)行星架相應(yīng)軸孔內(nèi)。這里內(nèi)輪與減速器殼體組成一體與行星輪嚙合，此星輪不僅自轉(zhuǎn)還繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速器。 第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 配齒計(jì)算 根據(jù)2X-A型行星齒輪傳動(dòng)比的值和按其配齒計(jì)算公式，可得第一級(jí)傳動(dòng)的內(nèi)齒輪,行星齒輪的齒數(shù)。 現(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸，故選取第一級(jí)中心齒輪： 選取行星齒輪數(shù)為：。 根據(jù)內(nèi)齒輪則： 再考慮到其安裝條件為：（整數(shù)），取 對(duì)內(nèi)齒輪齒數(shù)進(jìn)行圓整后，此時(shí)實(shí)際的P值與給定的P值稍有變化，但是必須控制在其傳動(dòng)比誤差范圍內(nèi)。實(shí)際傳動(dòng)比為： ＝＋ 其傳動(dòng)比誤差＝＝＝2℅ 根據(jù)同心條件可求得行星齒輪c1的齒數(shù)為： 所求得的適用于非變位或高度變位的行星齒輪傳動(dòng)。 第二級(jí)傳動(dòng)比，根據(jù)2X-A型行星齒輪傳動(dòng)比的值和按其配齒計(jì)算公式，可得第二級(jí)傳動(dòng)的內(nèi)齒輪,行星齒輪的齒數(shù)。 現(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸，選擇第二級(jí)中心齒輪齒數(shù)：； 行星齒輪數(shù)目為：。 根據(jù)內(nèi)齒輪則： 再考慮到其安裝條件：（整數(shù)），取 根據(jù)同心條件可求得行星齒輪c2的齒數(shù)為： 實(shí)際傳動(dòng)比為 ＝＋ 其傳動(dòng)比誤差 ＝＝8﹪ 3.2 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 齒輪材料和熱處理的選擇：中心齒輪A1和中心齒輪A2，以及行星齒輪C1和C2均采用20CrMnTi,這種材料適合高速，中載、承受沖擊和耐磨的齒輪及齒面較寬的齒輪,故且滿足需要。齒面硬度為58-62HRC，根據(jù)圖二可知，取=1400,=340,中心齒輪加工精度為六級(jí)，高速級(jí)與低速級(jí)的內(nèi)齒輪均采用42CrMo,這種材料經(jīng)過(guò)正火和調(diào)質(zhì)處理，以獲得相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和硬度等力學(xué)性能。調(diào)質(zhì)硬度為217-259HRC，根據(jù)圖三可知，取=780,=420輪B1和B2的加工精度為7級(jí)。 3.2.1 計(jì)算高速級(jí)齒輪的模數(shù)m 按彎曲強(qiáng)度的初算公式，為： 現(xiàn)已知,=340。中心齒輪a1的名義轉(zhuǎn)矩為： 取算式系數(shù)，按表6-6取使用系數(shù); 按表6-4取綜合系數(shù)=1.8; 取接觸強(qiáng)度計(jì)算的行星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù)； 由公式可得：； 由表查得齒形系數(shù)；由表查的齒寬系數(shù)； 則所得的模數(shù)： 取齒輪模數(shù)為： 3.2.2 計(jì)算低速級(jí)的齒輪模數(shù)m 按彎曲強(qiáng)度的初算公式，計(jì)低速級(jí)齒輪的模數(shù)m為： 現(xiàn)已知，=420。中心齒輪a2的名義轉(zhuǎn)矩： 取算式系數(shù)，按表6-6取使用系數(shù); 按表6-4取綜合系數(shù)=1.8;取接觸強(qiáng)度計(jì)算的行星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù)，由公式可得；由表查得齒形系數(shù)；由表查的齒寬系數(shù)；則所得的模數(shù)為 取齒輪模數(shù)為 3.3 嚙合參數(shù)計(jì)算 3.3.1高速級(jí) 在兩個(gè)嚙合齒輪副中，中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a1為 3.3.2低速級(jí) 在兩個(gè)嚙合齒輪副中，中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a2為 由此可見(jiàn)，高速級(jí)和低速級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)中心距均相等。因此該行星齒輪傳動(dòng)滿足非變位的同心條件因此取變位系數(shù)為：。 3.4 幾何尺寸的計(jì)算 對(duì)于雙級(jí)的型的行星齒輪傳動(dòng)按公式進(jìn)行其幾何尺寸的計(jì)算，各齒輪副的幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果如下表： 3.4.1 高速級(jí) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 齒輪副 齒輪副 分度圓直徑 基圓直徑 頂圓 直徑 外嚙合 內(nèi)嚙 合 齒根圓直徑 外嚙合 內(nèi)嚙 合 3.4.2 低速級(jí) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 齒輪副 齒輪副 分度圓直徑 基圓直徑 齒頂圓 直徑 外嚙合 內(nèi)嚙 合 齒根圓直徑 外嚙合 內(nèi)嚙 合 3.5 裝配條件的驗(yàn)算 對(duì)于所設(shè)計(jì)的雙級(jí)2X-A型的行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下裝配條件 3.5.1鄰接條件 按公式驗(yàn)算其鄰接條件，即 已知高速級(jí)的，和代入上式 則得: 滿足鄰接條件 將低速級(jí)的，和代入，則得 滿足鄰接條件 3.5.2 同心條件 按公式對(duì)于高度變位有已知高速級(jí)， 滿足公式則滿足同心條件。 已知低速級(jí)， 也滿足公式則滿足同心條件。 3.5.3 安裝條件 按公式驗(yàn)算其安裝條件，即得 （高速級(jí)滿足裝配條件） （低速級(jí)滿足裝配條件） 3.7 齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算 校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算，大小齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力中的較大值均小于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力，即 3.7.1接觸強(qiáng)度的校核 考慮到由齒輪嚙合外部因素引起的附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)，它與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的特性，軸和連軸器系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度以及運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，原動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)，為中等沖擊[8]。故選為1.6, 工作機(jī)的環(huán)境惡劣，屬于嚴(yán)重沖擊[9]。故選為1.8 1）動(dòng)載荷系數(shù) 考慮齒輪的制造精度，運(yùn)轉(zhuǎn)速度對(duì)輪齒內(nèi)部附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)，查表可得=1.108 2）齒向載荷分布系數(shù) 考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)X面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，該系數(shù)主要與齒輪加工誤差，箱體軸孔偏差，嚙合剛度，大小齒輪軸的平行度，跑合情況等有關(guān)。 查表可得， 則 3）齒間載荷分配系數(shù)、 齒間載荷分配系數(shù)是考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)齒輪間載荷分布不均勻影響的系數(shù)。它與齒輪的制造誤差，齒廓修形，重合度等因素有關(guān)。查表可得=1 ，=1 4）行星齒輪間載荷分配不均勻系數(shù) 考慮在各個(gè)行星齒輪間載荷分配不均勻?qū)X接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。它與轉(zhuǎn)臂X和齒輪及箱體精度，齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。查表取 =1.4 5）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 考慮到節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響。并將分度圓上的切向力折算為節(jié)圓上的法向力的系數(shù)。根據(jù)，取為2.495 6）彈性系數(shù) 考慮材料彈性模量E和泊松比對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，查表可得為 189.80 7）重合度系數(shù) 考慮重合度對(duì)單位齒寬載荷的影響，而使計(jì)算接觸應(yīng)力減小的系，故取0.897 8）螺旋角系數(shù) 考慮螺旋角造成的接觸線傾斜對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。，取為1 9）最小安全系數(shù)， 考慮齒輪工作可靠性的系數(shù)，齒輪工作的可靠性要求應(yīng)根據(jù)重要程度，使用場(chǎng)合等。取=1 10）接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) 考慮齒輪壽命小于或大于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)時(shí)，它與一對(duì)相嚙合齒輪的材料，熱處理，直徑，模數(shù)和使用潤(rùn)滑劑有關(guān)。 取=1.039，=1.085 11）潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，， 齒面間的潤(rùn)滑油膜影響齒面的承載能力。查表可得=1，=0.987, =0.991 12）齒面工作硬化系數(shù)，接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù) 考慮到經(jīng)光整加工的硬齒面的小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)調(diào)質(zhì)剛的大齒輪產(chǎn)生冷作硬化。還考慮因尺寸增大使材料強(qiáng)度降低的尺寸效應(yīng)因素的系數(shù)。故選=1，=1 根據(jù)公式計(jì)算高速級(jí)外嚙合齒輪副中許用接觸應(yīng)力[10]，即中心齒輪a1的 =1422 MPa 行星齒輪c1的=1486 MPa 外嚙合齒輪副中齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算中，則 ，經(jīng)計(jì)算可得 MPa 則 MPa， MPa滿足接觸疲勞強(qiáng)度條件。 3.7.2彎曲強(qiáng)度的校核 1）名義切向力 已知，=3和=68mm,則得 使用系數(shù)，和動(dòng)載系數(shù)的確定方法與接觸強(qiáng)度相同。 2）齒向載荷分布系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù)按公式計(jì)算，即 由圖可知=1，，則=1.311 3）齒間載荷分配系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù)可查表=1.1 4）行星齒輪間載荷分配系數(shù) 行星齒輪間載荷分配系數(shù)按公式計(jì)算 5）齒形系數(shù) 查表可得，=2.421, =2.656 6）應(yīng)力修正系數(shù) 查表可得=1.684, =1.577 7）重合度系數(shù) 查表可得 8）螺旋角系數(shù) 9）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 =187 MPa =189 MPa 10）計(jì)算許用齒根應(yīng)力 已知齒根彎曲疲勞極限=400 查得最小安全系數(shù)=1.6,式中各系數(shù)，，，和取值如下： 查表=2，==1 查表齒根圓角敏感系數(shù)=1， 相對(duì)齒根表面狀況系=1.043 =1.043 許用應(yīng)力694, 因此；， a-c滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 軸的設(shè)計(jì) 4.1.1 輸入軸 根據(jù)ZX-A型的行星齒輪傳動(dòng)的工作特點(diǎn)，傳遞功率的大小和轉(zhuǎn)速的高低情況，首先確定中心齒輪a1的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗闹睆捷^小，所以a1采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)形式；即將中心齒輪a1與輸入軸連成一體。 輸入功率,轉(zhuǎn)速 按公式mm 按照3﹪-5﹪增大，試取為50mm,同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]，為了便于軸上的零件的裝拆，將軸做成階梯形。 帶有單鍵槽的輸入軸直徑確定為50mm,再過(guò)臺(tái)階為65mm滿足密封元件的孔徑要求。軸環(huán)用于軸承的軸向定位和固定。設(shè)為60mm,寬度為10mm。根據(jù)軸承的選擇確定為60mm。對(duì)稱(chēng)安裝軸承，試確定其他各段等。 4.1.2 中間軸 輸入功率,轉(zhuǎn)速 根據(jù)=112，帶有雙鍵槽[4]，按照3﹪-5﹪增大，試取為90mm與轉(zhuǎn)臂2相連作為輸出軸。取為90mm，選擇63X32的鍵槽。再到臺(tái)階為100mm。輸出連接軸為90mm，選擇70X36的鍵槽。 4.1.3 輸出軸 輸入功率,轉(zhuǎn)速 根據(jù)=112，帶有雙鍵槽[4]，按照3﹪-5﹪增大，試取為150mm與轉(zhuǎn)臂2相連作為輸出軸。取為150mm，選擇63X32的鍵槽。再到臺(tái)階為160mm。輸出連接軸為150mm，選擇70X36的鍵槽。 4.2內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì) 內(nèi)齒輪b1采用緊固螺釘與箱體連接起來(lái)，從而可以將其固定。 4.3 行星齒輪設(shè)計(jì) 行星齒輪采用帶有內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，它的齒寬應(yīng)該加大[5]，以保證該行星齒輪c與中心齒輪a的嚙合良好，同時(shí)還應(yīng)保證其與內(nèi)齒輪b和行星齒輪c相嚙合。在每個(gè)行星齒輪的內(nèi)孔中，可安裝四個(gè)滾動(dòng)軸承來(lái)支撐著。 而行星齒輪的軸在安裝到轉(zhuǎn)臂X的側(cè)板上之后，還采用了矩形截面的彈性擋圈來(lái)進(jìn)行軸的固定。 4.4 轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì) 一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的轉(zhuǎn)臂x應(yīng)是外廓尺寸小，質(zhì)量小，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，動(dòng)平衡性好，能保證行星齒輪間的載荷分布均勻，而且具有良好的加工和裝配工藝。對(duì)于2X-A型的傳動(dòng)比時(shí)，選擇雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂。因?yàn)樾行驱X輪的軸承一般安裝在行星齒輪的輪緣內(nèi)。轉(zhuǎn)臂X作為行星齒輪傳動(dòng)的輸出基本構(gòu)件時(shí)，承受的外轉(zhuǎn)矩最大。 轉(zhuǎn)臂X1上各行星齒輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心極限偏差可按公式計(jì)算，先已知高速級(jí)的嚙合中心距a=102mm[6]，則得 取=37.4 各行星齒輪軸孔的孔距相對(duì)偏差按公式計(jì)算，即 取0.04=40 轉(zhuǎn)臂X1的偏心誤差為孔距相對(duì)偏差的，即 先已知低速級(jí)的嚙合中心距a=171mm，則得 取=44.4 各行星齒輪軸孔的孔距相對(duì)偏差按公式計(jì)算，即 取0.040=40 轉(zhuǎn)臂X1的偏心誤差為孔距相對(duì)偏差的，即 4.5 箱體及前后機(jī)蓋的設(shè)計(jì) 按照行星傳動(dòng)的安裝類(lèi)型的不同，則該行星減速器選用臥式不部分機(jī)體，為整體鑄造機(jī)體，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，能有效多用于專(zhuān)用的行星齒輪傳動(dòng)中，鑄造機(jī)體應(yīng)盡量的避免壁厚突變，應(yīng)設(shè)法減少壁厚差，以免產(chǎn)生疏散等鑄造缺陷。材料選為灰鑄鐵[7]。如圖12、13、14所示 壁厚 ——機(jī)體表面的形狀系數(shù) 取1 ——與內(nèi)齒輪直徑有關(guān)的系數(shù)取2.6 _____作用在機(jī)體上的轉(zhuǎn)矩 4.6 齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 浮動(dòng)的齒輪聯(lián)軸器是傳動(dòng)比的內(nèi)外嚙合傳動(dòng)，其齒輪的齒廓曲線通常采用漸開(kāi)線。選取齒數(shù)為23 ，因?yàn)樗鼈兪悄?shù)和齒數(shù)相等的嚙合齒輪副[8]。 4.7 標(biāo)準(zhǔn)件及附件的選用 軸承的選擇：根據(jù)軸的內(nèi)徑選擇輸入軸承為GB/T276-1994中的內(nèi)徑為60mm ，外徑為110mm。行星齒輪中的軸承為雙列角接觸球的軸承內(nèi)徑為30mm,外徑為50mm 。行星齒輪2中的軸承為GB/T283-1994的圓柱滾子軸承。輸出軸承為GB/T276-1994的深溝球軸承。 螺釘?shù)倪x擇：大多緊固螺釘選擇六角螺釘。吊環(huán)的設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)。通氣塞的設(shè)計(jì)參照設(shè)計(jì)手冊(cè)自行設(shè)計(jì)。以及油標(biāo)的設(shè)計(jì)根據(jù)GB1161-89的長(zhǎng)形油標(biāo)的參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)。 4.8 密封和潤(rùn)滑 行星齒輪減速器采取飛濺油潤(rùn)滑的方式，通過(guò)內(nèi)齒輪和行星齒輪的傳動(dòng)把油甩起來(lái)，帶到零件的各個(gè)部分。在輸入軸的前機(jī)蓋上有兩個(gè)通油孔，便與油入軸承。在油標(biāo)中顯示油位，便于即時(shí)補(bǔ)油。密封的方式為采用氈圈式密封。簡(jiǎn)單低廉。但接觸面的摩擦損失大，因而功能耗大，使用期限短。 結(jié) 論 通過(guò)對(duì)行星齒輪的設(shè)計(jì)過(guò)程的熟悉，與傳統(tǒng)的減速器的設(shè)計(jì)有很大的不同， 計(jì)算方式不一樣、安裝方式不一樣、要求精度不一樣等。行星輪系減速器較普通齒輪減速器具有體積小、重量輕、效率高及傳遞功率范圍大等優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪減速器的類(lèi)型很多，本設(shè)計(jì)主要通過(guò)對(duì)ZX—A型的進(jìn)行系列設(shè)計(jì)的。 計(jì)算兩級(jí)中主要參數(shù)，確定主要零件的各部位的尺寸。通過(guò)對(duì)每個(gè)零件的建模再進(jìn)行組裝。通過(guò)對(duì)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)，基本熟悉設(shè)計(jì)的一般流程。理解行星減速器的工作原理。對(duì)于傳遞轉(zhuǎn)矩要求高的行星齒輪減速器，行星齒輪中應(yīng)當(dāng)安裝滑動(dòng)軸承，輸入軸應(yīng)盡量避免采用齒輪軸的形式。行星齒輪的安裝較為復(fù)雜。在設(shè)計(jì)中，同時(shí)由于本人能力和經(jīng)驗(yàn)有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)犯很多錯(cuò)誤，也可能有許多不切實(shí)際的地方，個(gè)人覺(jué)得設(shè)計(jì)行星減速器的工藝要求很高，在裝配零件圖較為復(fù)雜。運(yùn)動(dòng)仿真主要困難在于行星齒輪與轉(zhuǎn)臂的運(yùn)動(dòng)上。我以后會(huì)做更多的關(guān)于行星齒輪減速器的研究。 、 致 謝 經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)接近了尾聲，在這段時(shí)間中我所做的工作是比較膚淺的，很多方面由于知識(shí)跨度較大，我的設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)顯得很欠缺，所以遇到了不小的困難。在論文寫(xiě)作的關(guān)鍵步驟上，導(dǎo)師給了我很大的幫助和指導(dǎo)，同時(shí)在學(xué)習(xí)的每一個(gè)細(xì)節(jié)上都為我考慮得很周到，論文能夠完成，首先要感謝的是我的導(dǎo)師。支他平日里工作繁多，但在我做設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，收據(jù)分析等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)分析較為復(fù)雜煩瑣，但是老師仍然細(xì)心地糾正分析過(guò)程的錯(cuò)誤，讓我少走了很多彎道。除了敬佩老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 在本文的完成過(guò)程中，我還要感謝的是在大學(xué)期間給我授過(guò)課的老師，正是他們出色的工作使我掌握了較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，本課題的研究工程中我多次得益于大學(xué)階段的學(xué)習(xí)。本文所引用文獻(xiàn)的作者也給我了很大的幫助，正是他們做在前面的工作使我在做這個(gè)課題的時(shí)候有很多資料可以借鑒，有很多前人的方法可以參考，他們的工作大大的豐富了我的思路，給我了很多有益的啟示。 然后，感謝我的家人。是他們?cè)诖煺蹠r(shí)，給與我信心與前進(jìn)的動(dòng)力；是他們?cè)诳鞓?lè)時(shí)，分享我的喜悅。感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人。? ? 參考文獻(xiàn) [1]馮澄宇.漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng).人民教育出版社,1981.3 [2] 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