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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文
第一章 緒論
1.1行星減速器發(fā)展?fàn)顩r
由于國家采取了積極穩(wěn)健的財(cái)政貨幣政策，固定資產(chǎn)投資力度加大，特別是基礎(chǔ)建設(shè)的投資，使冶金、電力、水泥、建筑、建材、能源等加快了發(fā)展，因此，對(duì)減速機(jī)的需求也逐步擴(kuò)大。隨著國家對(duì)機(jī)械制造業(yè)的重視，重大裝備國產(chǎn)化進(jìn)程的加快以及城市化改造進(jìn)程的加快，減速機(jī)行業(yè)仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，尤其是齒輪減速機(jī)的增長將會(huì)大幅度提高，這與進(jìn)口設(shè)備大多配套采用齒輪減速機(jī)有關(guān)。因此，業(yè)內(nèi)專家希望企業(yè)抓緊開發(fā)制造齒輪減速機(jī)，尤其是大、中、小功率硬齒面減速機(jī)，以滿足市場(chǎng)的需求。
國內(nèi)外動(dòng)力齒輪傳動(dòng)正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化、小振動(dòng)、低噪聲的方向發(fā)展。行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展和少齒差零齒差內(nèi)齒輪副的應(yīng)用，是當(dāng)代齒輪的一大特征，是齒輪傳動(dòng)小型化的一個(gè)典型的標(biāo)志。行星傳動(dòng)把傳統(tǒng)的定軸傳動(dòng)改為動(dòng)軸傳動(dòng)，采用了功率分流并合理應(yīng)用內(nèi)嚙合及均載裝置，具有重量輕，體積小，承載高等優(yōu)點(diǎn)，因此，行星傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用日漸廣泛。
20世紀(jì)末的20多年，世界齒輪技術(shù)有了很大的發(fā)展，鏟平發(fā)展的總趨勢(shì)是小型化，高速化，低噪聲，高可靠度。技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是應(yīng)吃面技術(shù)，功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。
硬面齒輪技術(shù)到20世紀(jì)80年代在國外日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件神探淬火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于IS01328-1975的6級(jí)，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的4倍，為軟齒面齒輪的5-6倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面齒輪減速器的重量僅為軟吃面齒輪減速器的1/3左右。
功率分支技術(shù)主要指行星及大功率齒輪箱的功率雙份及多分支裝置，如中心傳動(dòng)的水泥磨主減速器，其核心技術(shù)是均載。
模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)隊(duì)通用和標(biāo)準(zhǔn)減速器旨在追求高性能和滿足用戶多樣化大覆蓋面需求的同時(shí)，盡量減少零部件及毛坯的品種規(guī)格，以便于組織生產(chǎn)，使零部件產(chǎn)生形成批量，降低成本，取得規(guī)模效益。
其他技術(shù)的發(fā)展還表現(xiàn)在理論研究（如強(qiáng)度計(jì)算，修形技術(shù)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，新齒形，新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用等）更完善，更接近實(shí)際；普通采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件；材料和熱處理質(zhì)量控制水平的提高；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理；加工精度普遍提高到ISO的4-6級(jí)；軸承質(zhì)量和壽命的提高；潤滑油質(zhì)量的提高；加工裝備和檢測(cè)手段的提高等方面。
這些技術(shù)的應(yīng)用和日趨成熟，使齒輪產(chǎn)品的性能價(jià)格比大大提高，產(chǎn)品越來越完美。如非常粗略地估計(jì)一下，輸出100N m轉(zhuǎn)矩的齒輪裝置，如果在1950年時(shí)重10kg，到80年代就可做到僅為1kg。
20世紀(jì)70年代至90年代初，我國的高速齒輪技術(shù)經(jīng)歷了測(cè)繪仿制，技術(shù)引進(jìn)到獨(dú)立設(shè)計(jì)制造3個(gè)階段?，F(xiàn)在我國的設(shè)計(jì)制造能力基本可滿足國內(nèi)生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)制造的最高參數(shù)：最大功率44MW，最高線速度168m/s，最高轉(zhuǎn)速67000r/min。
我國的低速重載齒輪技術(shù)，特別是硬齒面齒輪技術(shù)也經(jīng)歷了測(cè)繪仿制等階段，從無到有逐步發(fā)展起來。除了摸索掌握制造技術(shù)外，在20世紀(jì)80年代末至90年代初步推廣硬齒面技術(shù)過程中，我們還做了解決“斷軸”，“選用”等一系列有意義的工作。在20世紀(jì)70-80年代一直認(rèn)為是國內(nèi)重齒輪兩大難題的“水泥磨減速器”和“軋鋼機(jī)械減速器”可以說已完全解決。
20世界80年代至90年代初，我國相繼制定了一批減速器標(biāo)準(zhǔn)，如ZBJ19004—88《圓柱齒輪減速器》，ZBJ19026—90《運(yùn)輸機(jī)械用減速器》和YB/T050—93《冶金設(shè)備用YNK齒輪減速器》等幾個(gè)硬齒面減速器標(biāo)準(zhǔn)，我國有自己只是產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)，如YB/T079—95《三環(huán)減速器》。按這些標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的許多產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)均可達(dá)到或接近國外同類產(chǎn)品的水平，其中YNK減速器較完整地吸取了德國FLENDER公司同類產(chǎn)品的特點(diǎn)，并結(jié)合國情做了血多改進(jìn)與創(chuàng)新。
世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如日本，德國，英國，美國和俄羅斯等，對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化，傳動(dòng)性能，傳動(dòng)效率，轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動(dòng)，行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。
行星齒輪顫動(dòng)在我已有了許多年的發(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(duì)行星齒輪傳動(dòng)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(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均有了較大的成就，并獲得了血多的研究成果。
近十幾年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用，改變了執(zhí)照也得傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式。一些先進(jìn)的齒輪生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采用精益生產(chǎn)，敏捷執(zhí)照，智能執(zhí)照等先進(jìn)技術(shù)。形成了高精度，高效率的智能化圣餐先和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理。
在21世紀(jì)成套件機(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。
CNC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(shì)。
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，高精度，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器驅(qū)動(dòng)，已成為經(jīng)年中小功率變速箱產(chǎn)品追求的目標(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(duì)諧波傳動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品的需求將更會(huì)更加突出。
總之，當(dāng)今世紀(jì)各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢(shì)是向六高，二低，二化方面發(fā)展。六高即高承載能力，高齒面硬度，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。
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。
1.2選題分析與設(shè)計(jì)內(nèi)容
行星齒輪傳動(dòng)與普通定州齒輪傳動(dòng)相比較，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)，這些已經(jīng)被我過越來越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動(dòng)種均有效地利用了功率分流性和輸入，輸出地同軸性以及合理的采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)不僅適用于高速，大功率而且可用于低速，大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。它可以用作減速，增速和變速傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中：這些功用對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展有著重要意義。因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸，工程機(jī)械，冶金礦山，石油化工，建筑機(jī)械，輕工紡織，醫(yī)療器械，儀器儀表，汽車，船舶，兵和航空航天等工業(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用。
本設(shè)計(jì)以本設(shè)計(jì)基于Solid Works便于交互及強(qiáng)大的二維、三維繪圖功能。先確定總體思路、設(shè)計(jì)總體布局，然后設(shè)置零部件，最后完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)。利用Solid Works模塊實(shí)現(xiàn)裝配中零部件的裝配、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等功能。
行星齒輪減速器的體積、重量及其承載能力主要取決于傳動(dòng)參數(shù)的選擇，設(shè)計(jì)問題一般是在給定傳動(dòng)比和輸入轉(zhuǎn)矩的情況下，確定各輪的齒數(shù)，模數(shù)和齒寬等參數(shù)。其中優(yōu)化設(shè)計(jì)采用Solid Works自帶的模塊，模擬真實(shí)環(huán)境中的工作狀況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)元件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。
減速器作為獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)元部件，由于應(yīng)用范圍極廣，其產(chǎn)品必須按系列化進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于制造和滿足不同行業(yè)的選用要求。針對(duì)其輸人功率和傳動(dòng)比的不同組合，可獲得相應(yīng)的減速器系列。在以往的人工設(shè)計(jì)過程中，在圖紙上盡管能實(shí)現(xiàn)同一機(jī)座不同規(guī)格的部分系列表示，但其圖形受到極大限制。采用Solid Works工具來實(shí)現(xiàn)這一過程，不僅能完善上述工作，，方便設(shè)計(jì)操作，而且使系列產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)庫，圖形庫的建立、查詢成為可能，使設(shè)計(jì)速度加快。在設(shè)計(jì)過程中，我利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)本課題的各設(shè)計(jì)步驟與任務(wù)進(jìn)行了詳細(xì)了解。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)，利用Solid Works參數(shù)化建模。
在設(shè)計(jì)計(jì)算方面：分析行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案；并通過計(jì)算分析，確定行星輪系齒輪的齒數(shù)、模數(shù)和軸、行星架的各項(xiàng)參數(shù)，校核齒輪的接觸和彎曲強(qiáng)度；完成內(nèi)外嚙合齒輪、軸、行星架的設(shè)計(jì)計(jì)算；在整機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)背景下，結(jié)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)完成建模。
在工程仿真分析方面：本論文利用三維軟件Solid Works對(duì)行星輪減速器進(jìn)行三維建模，并完成與整機(jī)的裝配。
第二章 行星齒輪減速器方案設(shè)計(jì)
2.1基本參數(shù)要求與選擇
行星齒輪傳動(dòng)的類型很多，其分類方法也不少。在庫氏的分類方法中，行星齒輪傳動(dòng)的基本代號(hào)為：Z——中心輪，X——轉(zhuǎn)臂，V——輸出軸（現(xiàn)說明：在庫氏原著作中，K—中心輪，H—轉(zhuǎn)臂）。根據(jù)其基本構(gòu)件的配置情況，可將行星齒輪傳動(dòng)分為2Z-X、3Z和Z-X-V三種基本傳動(dòng)類型；其他的結(jié)構(gòu)型式的行星齒輪傳動(dòng)大都是它們的演化型式或組合型式。
設(shè)計(jì)行星齒輪減速器，已知該行星傳動(dòng)的輸入功率P1=22KW，輸入轉(zhuǎn)速n1=1500r/min，傳動(dòng)比ip=134，允許的傳動(dòng)比偏差△ip=0.01，短期間斷的工作方式，每天工作16h，要求使用壽命8年；且要求該行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、外廓尺寸較小和傳動(dòng)功率較高。
第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1選取行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
根據(jù)上述要求：短期間斷，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊和外輪廓尺寸較小。據(jù)書【7】和書【5】傳動(dòng)類型的工作特點(diǎn)可知，3Z型適用于短期間斷的工作方式，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大。為了裝配方便，結(jié)構(gòu)更加緊湊，適用具有單齒圈行星齒輪的3Z型行星齒輪傳動(dòng)較合理，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3-1所示。
圖3-1 3Z型行星齒輪減速傳動(dòng)
3.2配齒計(jì)算
根據(jù)3Z型行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比ip值和按其齒輪計(jì)算公式可求得內(nèi)齒輪b，e和行星齒輪c的齒數(shù)zb，ze和zc。考慮到該行星齒輪傳動(dòng)的外輪廓尺寸較小，故選擇中心輪的齒數(shù)za=15和行星齒輪數(shù)目np =3。為了使內(nèi)齒輪b與e的齒數(shù)差盡可能小，即應(yīng)取ze -zb= np。再將za，np和ip值代入公式查書【1】，則的內(nèi)齒輪b的齒數(shù)Zb為
zb=
按以下公式可得內(nèi)齒輪e的齒數(shù)Ze為
ze = zb + np =69+3=72
因ze-za=72-15=57為奇數(shù)，應(yīng)按如下公式求得行星輪c的齒數(shù)Zc為
zc=（ze-za）-0.5=（72-15）-0.5=28
再按傳動(dòng)比驗(yàn)算公式驗(yàn)算其實(shí)際的傳動(dòng)比為
ibae===134.4
其傳動(dòng)比誤差書【1】為
===0.003<
故滿足傳動(dòng)比誤差的要求，即得該行星齒輪傳動(dòng)實(shí)際的傳動(dòng)比為=134.4.最后確定該行星傳動(dòng)各齒的齒數(shù)為za=15，zb=69，ze=72和zc=28.
另外，也可根據(jù)傳動(dòng)比i=134.4查書【1】表直接可得上述各輪的齒數(shù)。
3.3初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)
齒輪材料和熱處理的選擇：中心輪a和行星輪c均采用20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度58-62HRC，取 =1400N/mm 和=340N/mm ，中心輪a和行星齒輪c的加工精度6級(jí)；內(nèi)齒輪b和e均采用42CrMo，調(diào)質(zhì)硬度217-259HB，取=780N/mm 和=260N/mm ，內(nèi)齒輪b和e的加工精度7級(jí)。
按彎曲強(qiáng)度的初計(jì)算公式計(jì)算齒輪的模數(shù)m為書【2】
m=Km
現(xiàn)已知Z1=15，=340N/mm 。
小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=9549 =9549×=46.68N·M；取算式系數(shù)Km=12.1；
查表取使用系數(shù)KA=1.5；取綜合系數(shù)KFΣ=1.8,；去接觸強(qiáng)度計(jì)算的行星輪見在和分布不據(jù)黁系數(shù)KHp=1.2，由書【1】公式可得KFp=1+1.5（KHp-1）=1+1.5（1.2-1）=1.3；可查得齒形系數(shù)YFa1=2.67；查得齒寬系數(shù)Фd=0.6。則的齒輪模數(shù)為
m==2.57（mm）
取齒輪模數(shù)m=3mm
3.4嚙合參數(shù)計(jì)算
在三個(gè)嚙合齒輪副a-c、b-c和e-c中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a為
（mm）
（mm）
（mm）
由此可見，三個(gè)齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)中心距不相等，且有。因此，此行星齒輪傳動(dòng)不能滿足非變位的同心條件。為了使該行星齒輪既能滿足給定的傳動(dòng)比=134.4的要求，又能滿足嚙合傳動(dòng)的同心條件，即應(yīng)使各齒輪副的嚙合中心距相等，則必須對(duì)該3Z(II)型行星傳動(dòng)進(jìn)行角度變位。
根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)中心距之間的關(guān)系，取選取其嚙合中心距為==66mm作為各齒輪副的中心距值。
已知+=43，-=41和-=44，m=3mm，=66mm及壓力角20。，按公式計(jì)算該3Z型行星傳動(dòng)角度變位的嚙合參數(shù)。對(duì)各齒輪副的嚙合參數(shù)計(jì)算結(jié)果書【3】見表1-1。
表1-1 3Z型行星傳動(dòng)嚙合參數(shù)計(jì)算
項(xiàng)目
計(jì)算公式
a-c齒輪副
b-c齒輪副
e-c齒輪副
中心距變動(dòng)系數(shù)
=
=1.5
嚙合角
=
=
變位系數(shù)和
=
齒頂高變動(dòng)系數(shù)
=
重合度
注：1.表內(nèi)公式的“”號(hào)，外嚙合取“+”，內(nèi)嚙合取“-” 。
2.表內(nèi)公式的為齒頂壓力角，且有=arcos。
確定各齒輪的變位系數(shù)。
（1）a-c齒輪副 在a-c齒輪副中，由于中心輪a的齒數(shù)z=15
2=34和中心距=64.5mm<=66mm 。由此可知，該齒輪副的變位目的是避免小齒輪a產(chǎn)生根切、湊合中心距和改善嚙合性能。其變位方式應(yīng)采用角度變位的正傳，書【3】即
當(dāng)齒頂高系數(shù)=1，壓力角時(shí)，避免根切的最小變位系數(shù)為
===0.1176
按如下公式可求得中心論a的變位系數(shù)書為
=0.5
=0.5
=0.2732>=0.1176
按書【3】公式可得到行星齒輪c的變位系數(shù)
= =0.5377-0.2732=0.2645
（2）b-c齒輪副 在b-c齒輪副中，=28>=17，=41>2=34和=61.5mm<=66mm 。據(jù)此可知，該齒輪副的變位目的是為了湊合中心距和改善嚙合性能。故其能變位方式也應(yīng)采用角度變位的正傳動(dòng)，即。
現(xiàn)已知其變位系數(shù)和和則可得內(nèi)齒輪b的變位系數(shù)為=。
（3）e-c齒輪副 在e-c齒輪副中，>,-=44>2=34和mm 。由此可知，該齒輪副的變位目的是為改善嚙合性能和修復(fù)嚙合齒輪副。故其變位方式應(yīng)采用高度變位，即。則可得內(nèi)齒輪e的變位系數(shù)為0.2645。
3.5幾何尺寸計(jì)算
對(duì)于該3Z(II)型行星齒輪傳動(dòng)可按下面計(jì)算公式進(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)果見表1-2。
表1-2 3Z(II)型行星齒輪傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算
項(xiàng)目
計(jì)算公式
a-c齒輪副
b-c齒輪副
e-c齒輪副
變位系數(shù)
=
=0.2732
=0.2645
=0.2645
=2.1022
=0.2645
=0.2645
分度圓直徑
=
=
=45
=207
=84
=207
=84
=216
基圓直徑
=
=
=42.2862
=78.9342
=78.9342
=194.5164
=78.9342
=202.9736
節(jié)圓直徑
=
=
=46.0465
=85.9535
=90.1463
=222.1463
=84
=216
齒頂圓直徑
外嚙合
52.413
91.3608
內(nèi)嚙合
-
齒根圓直徑
外嚙合
內(nèi)嚙合
用插齒刀加工
78.087
224.7126
78.087
225.0204
注：1.表內(nèi)公式中，為插齒刀的齒頂圓直徑；為插齒刀與被加工齒輪之間的中心距。
2.表中的徑向間徑=，其中=7.6（1-） /。
關(guān)于用插齒刀加工內(nèi)齒輪，起齒根圓直徑的計(jì)算。
已知模數(shù)=3mm，插齒刀齒數(shù)=25，齒頂高系數(shù)=1.25，變位系數(shù)=0（中等磨損程度）。試求被插制內(nèi)齒輪的齒根圓直徑。
齒根圓直徑按下式計(jì)算，即
=+2
式中 ——插齒刀的齒頂圓直徑；
——插齒刀與被加工內(nèi)齒輪的中心距。
==325=82.5（mm）
現(xiàn)對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副b-c和e-c分別計(jì)算如下。
（1）b-c內(nèi)嚙合齒輪副（，=69）
==0.049683
查表得=
=
加工中心距為
=（mm）
按一下公式計(jì)算內(nèi)齒輪b齒根圓直徑為
=82.5+271.1063=224.7126mm（填入表2中）
(2)e-c內(nèi)嚙合齒輪副（，=72）
仿上，=
==0.019001
查表得=
==
=（mm）
則得內(nèi)齒輪e的齒根圓直徑為
mm（ 填入表2中）
3.6裝配條件的計(jì)算
對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的裝配條件
鄰接條件
按書【5】如下公式驗(yàn)算其鄰接條件，即
將已知的、和值代入上式，則得
91.3608mm<266=114.3154mm
即滿足鄰接條件。
同心條件
按書【1】如下公式驗(yàn)算該3Z(II)型行星傳動(dòng)的同心條件，即
各各齒輪副的嚙合角為、、和；且知、、和。代入上式，即得
=46.82
則滿足同心條件。
安裝條件
按書【4】以下公式驗(yàn)算其安裝條件，即得
所以，滿足其安裝條件。
3.7傳動(dòng)效率的計(jì)算
由查表得到的幾何尺寸計(jì)算結(jié)果可知，內(nèi)齒輪b的節(jié)圓直徑222.1463mm大于內(nèi)齒輪e的節(jié)圓直徑mm，即>,故該3Z(II)行星傳動(dòng)的傳動(dòng)功率可采用書【5】如下公式進(jìn)行計(jì)算，即
=
已知和=69/15=4.6
其嚙合損失系數(shù)
和可按書【5】如下公式計(jì)算，即有
=2.3
=2.3
取齒輪的嚙合摩擦因數(shù)，且將、和代入上式，可得
=2.3
=2.3
即有 =0.00488+0.00502=0.0099
所以，其傳動(dòng)效率為
=
可見，該行星齒輪傳動(dòng)的效率較高，可以滿足短期間斷工作方式的使用要求。
3.8結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
輸入端
根據(jù)3Z(II)行星傳動(dòng)的工作特點(diǎn)、傳遞功率的大小和轉(zhuǎn)速的高低等情況，對(duì)其進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先應(yīng)確定中心輪a的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗闹睆絛較小，所以，輪a應(yīng)該采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)型式；既將中心輪a與輸入軸連成一個(gè)整體。且按該行星的輸入功率P和轉(zhuǎn)速n的初步估算輸入軸的直徑，同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了便于軸上零件的裝拆，通常將軸制成階梯形?？傊跐M足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以便于加工制造。
按書【1】公式
=112=27mm
按照3﹪-5﹪增大，試取為30mm,帶有單鍵槽的輸入軸直徑確定為30mm,再過臺(tái)階為36mm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。可知為45mm,寬度為135mm。根據(jù)軸承的選擇確定軸肩為52mm， 為38 mm。如附圖。
輸出端
根據(jù)=112=50mm
帶有單鍵槽，與齒輪e同體相連作為輸出軸。取為57mm，選擇16X10的鍵槽。如附圖所示
內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì)
（1）內(nèi)齒輪b采用緊固螺釘與箱體連接起來，從而可以將其固定。其尺寸如上已算出，圖形如附圖。
（2）內(nèi)齒輪e采用齒輪軸設(shè)計(jì)，既將輪e與輸出軸連成一個(gè)整體。且按該輪的輸入功率P和轉(zhuǎn)速n的初步估算輸出軸的直徑，同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？傊跐M足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以便于加工制造。
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3Z(II)型中的轉(zhuǎn)臂x不承受外力矩的作用，也不是行星傳動(dòng)的輸入或輸出構(gòu)件（此時(shí)它不是基本構(gòu)件），故采用雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂（其側(cè)板兩端無凸緣）。 雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂，可采用連接板將兩塊側(cè)板連接在一起。整體式轉(zhuǎn)臂的毛皮是采用鍛造或焊接的范式得到的，即在其毛坯上已將兩側(cè)板與連接板制成一個(gè)整體。 轉(zhuǎn)臂x中所需連接板得數(shù)目一般應(yīng)等于行星齒輪數(shù)。壁厚為=mm取壁厚為15，其中為實(shí)際嚙合中心距。溝槽寬度為80mm。外圓直徑2=168mm，取外圓直徑170mm。如附圖所示。
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=66mm，則得
0.0323（mm）
取=32.3
各行星齒輪軸孔的孔距相對(duì)偏差按公式計(jì)算，即
取0.0300=30
轉(zhuǎn)臂X1的偏心誤差為孔距相對(duì)偏差的，即=15
先已知低速級(jí)的嚙合中心距a=66mm，則得
=0.0323（mm）
取=32.3
各行星齒輪軸孔的孔距相對(duì)偏差按公式計(jì)算，即
取0.0300=30
轉(zhuǎn)臂X1的偏心誤差為孔距相對(duì)偏差的，即
箱體及前后機(jī)蓋的設(shè)計(jì)
按照行星傳動(dòng)的安裝類型的不同，則該行星減速器選用臥式不剖分機(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]。如附圖所示
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
標(biāo)準(zhǔn)件及附件的選用
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的長形油標(biāo)的參數(shù)來設(shè)計(jì)。
行星齒輪c采用帶有內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)，它的齒寬b應(yīng)當(dāng)加大；以便保證該行星齒輪c與中心輪a 的嚙合良好，同時(shí)還應(yīng)保證其與內(nèi)齒輪b和e相嚙合。在每個(gè)行星輪的內(nèi)孔中，可以安裝兩個(gè)滾動(dòng)軸承來支撐著。而行星齒輪軸在安裝到轉(zhuǎn)臂x的側(cè)板上之后，還采用了矩形截面的彈性擋圈來進(jìn)行軸向固定。
由于該3Z型行星傳動(dòng)的轉(zhuǎn)臂x不承受外力矩，也不是行星傳動(dòng)的輸入或輸出構(gòu)件；而且還具有個(gè)行星輪。因此，其轉(zhuǎn)臂x采用了雙側(cè)板整體式的結(jié)構(gòu)型式。該轉(zhuǎn)臂x可以采用兩個(gè)向心球軸承支承在中心輪a的軸上。
轉(zhuǎn)臂x上各行星輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心距極限偏差可按如下公式計(jì)算?，F(xiàn)已知嚙合中心距mm，則得
（mm）
取
各行星輪軸孔的孔距先對(duì)偏差可按以下公式計(jì)算，即
取=0.030mm=30m
轉(zhuǎn)臂x的偏心誤差約為孔距相對(duì)偏差的1/2,即
=15m
在對(duì)所設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了其嚙合參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算，驗(yàn)算其裝配條件，且進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，便可以繪制該行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（或裝配圖）。
3.9齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算
由于3Z(II)型行星齒輪齒輪傳動(dòng)具有短期間間斷的工作特點(diǎn)，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、外輪廓尺寸較小和傳動(dòng)比大的特點(diǎn)。針對(duì)其工作特點(diǎn)，只需按書【5】其齒根彎曲應(yīng)力的強(qiáng)度條件公式進(jìn)行校核計(jì)算，即
首先按書【5】以下公式計(jì)算齒輪的齒根應(yīng)力，即
其中，齒根應(yīng)力的基本值可按書【5】以下公式計(jì)算，即
=
許用齒根應(yīng)力可按書【5】以下公式計(jì)算，即
=
現(xiàn)將該3Z(II)行星傳動(dòng)按照三個(gè)齒輪副a-c、b-c和e-c分別驗(yàn)算如下。
a-c齒輪副
① 名義切向力。
中心輪a的切向力=可按如下公式計(jì)算；已知N?m,和mm。則得
（N）
②有關(guān)系數(shù)。
a．使用系數(shù) 。
使用系數(shù)按書【5】中等沖擊查表得=1.5
b.動(dòng)載荷系數(shù)。
先按下式計(jì)算輪a相對(duì)于轉(zhuǎn)臂x的速度，即
其中 （m/s）
所以 （m/s）
已知中心輪a和行星齒輪c的精度為6級(jí)，即精度系數(shù)C=6；再按下公式計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù)，即
=
式中 B=0.25=
A=50+56
則得
=
中心輪a和行星輪c的動(dòng)載荷系數(shù)=1.06
c.齒向載荷分布系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)可按下式計(jì)算，即
=1+
查表得書【1】
=
查表得，代入上式，則得
=1+（1.3-1）1=1.3
d.齒間載荷分配系數(shù)。
齒間載荷分配系數(shù)查書【1】表得
=1.1
e.行星輪間載荷分配系數(shù)。
行星輪間載荷分配系數(shù)按書【1】下式計(jì)算
即 =1+1.5
已取，則得
=1+1.5=1.3
f.齒形系數(shù)。
齒形系數(shù)查書【1】得。
g.應(yīng)力修正系數(shù)。
應(yīng)力修正系數(shù)查書【1】得
h.重合度系數(shù) 。
重合度系數(shù)可按下式計(jì)算，即
==0.25+
i.螺旋角系數(shù)。
螺旋角系數(shù)查得
=1
因行星輪c不僅與中心論a嚙合，且同時(shí)與內(nèi)齒輪b和e相嚙合，故取齒寬b=60mm。
③計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力。
按下式計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力，即
=
=（N/mm2）
（N/mm2）
取彎曲應(yīng)力=110N/mm2
④計(jì)算許用齒根應(yīng)力
按書【5】以下公式計(jì)算許用齒根應(yīng)力，即
=
已知齒根彎曲疲勞極限=340 N/mm2
由查表得最小安全系數(shù)。
式中各系數(shù)、、、和取值如下。
應(yīng)力系數(shù)，按所給定的區(qū)域圖取時(shí)，取=2。
壽命系數(shù)由下式計(jì)算，即
=
式中應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由表相應(yīng)公式計(jì)算，且可按照每年工作300天，每天工作16小時(shí)，即
=6060=1.06
則得 ==0.89
齒根圓角敏感系數(shù)查得=1。
先對(duì)齒根表面狀況系數(shù)按表中對(duì)應(yīng)公式計(jì)算，即
=1.674-0.529
取齒根表面微觀不平度=12.5m，代入上式得
=1.674-0.529=0.98
尺寸系數(shù)按表中相對(duì)應(yīng)公式計(jì)算，即
=1.05-0.01=1.05-0.01=1.02
代入下公式可得許用齒根應(yīng)力為
=378（N/mm2）
因齒根應(yīng)力=110 N/mm2小于許用齒根應(yīng)力=378 N/mm2，即<。所以，a-c齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。
b-c齒輪副
在內(nèi)嚙合齒輪副b-c中只需要校核內(nèi)齒輪b的齒根彎曲強(qiáng)度，即仍按公式計(jì)算其齒根彎曲應(yīng)力及按公式計(jì)算許用齒根應(yīng)力。已知，=260 N/mm2。
a．使用系數(shù) 。
使用系數(shù)按中等沖擊查表得=1.11
b.動(dòng)載荷系數(shù)。
先按下式計(jì)算輪a相對(duì)于轉(zhuǎn)臂x的速度，即
其中 （m/s）
所以 （m/s）
已知中心輪a和行星齒輪c的精度為6級(jí)，即精度系數(shù)C=6；再按下公式計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù)，即
=
式中 B=0.25=
A=50+56
則得
=
中心輪a和行星輪c的動(dòng)載荷系數(shù)=1.26
c.齒向載荷分布系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)可按下式計(jì)算，即
=1+
查表得
=
查表得，代入上式，則得
=1+（1.3-1）1=1.3
d.齒間載荷分配系數(shù)。
齒間載荷分配系數(shù)查表得
=1.1
e.行星輪間載荷分配系數(shù)。
行星輪間載荷分配系數(shù)按下式計(jì)算
即 =1+1.5
已取，則得
=1+1.5=1
f.齒形系數(shù)。
齒形系數(shù)查得。
g.應(yīng)力修正系數(shù)。
應(yīng)力修正系數(shù)查得
h.重合度系數(shù) 。
重合度系數(shù)可按下式計(jì)算，即
==0.25+
i.螺旋角系數(shù)。
螺旋角系數(shù)查得
=1
通過查表或采用相應(yīng)公式計(jì)算，可得到取值與外嚙合不同的系數(shù)為,,，，，=2.65，,=1.03和。代入上式則得
=（N/mm2）
取 N/mm2
（N/mm2）
可見，，故b-c齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。
e-c齒輪副
仿上，e-c齒輪副只需要校核內(nèi)齒輪e的齒根彎曲強(qiáng)度，即仍按以上公式計(jì)算和。仿上，與內(nèi)齒輪b不同的系數(shù)為
和=0.68。代入上式，則得
=98（N/mm2）
因 N/mm2
取 N/mm2
（N/mm2）
可見，，故e-c齒輪副滿足彎曲強(qiáng)度條件。
第五章．總結(jié)
此片論文得以完成,首先要感謝劉柏希老師的細(xì)心指導(dǎo)。劉老師開闊的視野，為我提供了極大的發(fā)揮空間，在這段時(shí)間里讓我明白了做任何事情要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍，對(duì)人要寬容、寬厚，劉老師寬厚待人的學(xué)者風(fēng)范更是令我無比感動(dòng)。
四年的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，，思緒萬千，心情久久不能平靜。
感謝各位老師在這幾年一直在生活中、組織上給予我的教導(dǎo)和無私的幫助，讓我在南昌航空大學(xué)科技學(xué)院這個(gè)大舞臺(tái)上有鍛煉的能力、自我完善的平臺(tái)。
在此文即將完成之際，我衷心的感謝在此過程中幫助過我的每個(gè)人，在這里請(qǐng)接收我最誠摯的謝意！由于時(shí)間倉促、自身等原因，文章錯(cuò)誤疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)各位老師斧正。
同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供代寫論文良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。
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