卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明

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1、摘要1 第一章緒論3 1.1 行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展概況3 1.2 目前行星齒輪傳動(dòng)正向以下幾個(gè)方向發(fā)展：4 1.3 行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)6 1.4 課題特點(diǎn)6 1.5 反求設(shè)計(jì)7 第二章傳動(dòng)方案的選擇和分配傳動(dòng)比10 1.5.1 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比分配12 1.5.2 行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比分配13 第三章行星齒輪傳動(dòng)的嚙合計(jì)算14 3.1 齒數(shù)的選擇和計(jì)算14 3.1.1 配齒計(jì)算14 3.1.2 驗(yàn)證配齒條件15 3.2 幾何尺寸計(jì)算18 3.3 嚙合效率計(jì)算19 3.4 齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸20 3.4.1 行走機(jī)構(gòu)20 3.4.3 行星傳動(dòng)幾何尺寸22 第四章齒輪

2、傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算25 4.1 .行走機(jī)構(gòu)第一對(duì)齒輪25 4.2 行走機(jī)構(gòu)第二對(duì)齒輪29 4.3 起升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算33 4.4 行星齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算36 4.5 行星輪心軸與軸承壽命的計(jì)算40 4.6 軸的鍵強(qiáng)度計(jì)算39 第五章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43 5.1 行星傳動(dòng)主要零件設(shè)計(jì)43 5.1.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43 5.1.2 行星輪軸直徑44 5.2 輸入、輸出軸軸徑的確定45 5.3 行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)46 5.4 機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47 第六章均載裝置的設(shè)計(jì)49 6.1 均載裝置的選擇49 6.2 行星輪間載荷分布不均勻性分析49 6.3 均載機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介53

3、 6.4 浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)研究50 第七章設(shè)計(jì)總結(jié)58 參考文獻(xiàn)59 致謝61 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 【摘要】 本次設(shè)計(jì)是對(duì)卸船機(jī)用行星減速機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，卸船機(jī)用行星減速機(jī)設(shè)計(jì)要求效率 高、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減輕重量，對(duì)大梁的作用力減小等目的。在文中介紹了行星齒輪減速器的 發(fā)展的歷史，通過(guò)分析比較幾種行星齒輪傳動(dòng)方案，選擇最優(yōu)的傳動(dòng)方案；定出減速器的 結(jié)構(gòu)，最后選擇2K-H型行星傳動(dòng)的四卷筒機(jī)構(gòu)減速機(jī)傳動(dòng)方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中首先對(duì)傳 動(dòng)比進(jìn)行分配，而后分別計(jì)算高速級(jí)和低速級(jí)齒輪的主要參數(shù)、嚙合參數(shù)、幾何尺寸、以 及齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算，對(duì)行星齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述，最

4、后對(duì)均載裝置進(jìn)行分析 和研究。通過(guò)對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的研究，結(jié)合目前的發(fā)展情況和所要面臨解決的問(wèn)題，建立 了2K-H行星齒輪傳動(dòng)的形式，設(shè)計(jì)出具有大功率、大傳動(dòng)比、小重量、小體積等優(yōu)點(diǎn)的 減速機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中,采用了3個(gè)行星輪，齒輪的制造精度較高。 【關(guān)鍵詞】：齒輪；行星齒輪減速器；齒輪嚙合；均載裝置 TheDesignofPlanetaryReducerUsedinUnloadingMachine Abstract Thisdesignisunloadingmachineofplanetaryreducerdesign,shipunloaderplanetaryreducerdesi

5、gnwithhighefficiency、simplifiedstructureorweight,reducetheforceonthebeamandotherpurposes.Inthepaperintroducesthedevelopmentofplanetarygearreducerhistory,throughanalysisandcomparisonofseveralplanetarygeartransmissionscheme,choosethebesttransmissionscheme;fixedgearstructure,andfinallyselectthe2K-Htype

6、planetarytransmissionoffourdrumbodyreducertransmissionscheme.Inthedesignprocessisallocatedfirsttransmissionratio,highlevelandthencalculatethemainparametersoflow-levelgear,meshingparameters,geometricdimensions,andgearstrengthchecking,thestructureoftheplanetarygeardesignforamoredetaileddescription,and

7、finallycontaindevicesforanalysisandresearch. Throughtheplanetarygeartransmission,incombinationwiththecurrentdevelopmentsandproblemstobefaced,theestablishmentofa2K-Hplanetary geartransmissionintheform,designedwithhighpower,largetransmission ratio,asmallweight,smallvolumeandsothedecelerationinstitu

8、tions.Inthe design,useofthethreeplanetarygear,gearmanufactureofhighprecision. 【Keywords】:Gear;planetarygearreducer;gearmesh;arecontaineddevice 第一章緒論 1.1 行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展概況 我國(guó)早在南北朝時(shí)代（公元429?500年），祖沖之就發(fā)明了有行星齒輪的差動(dòng)式指 南車(chē)。比歐美早了1300多年。 1880年德國(guó)第一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)裝置的專(zhuān)利出現(xiàn)了。1920年首次成批制造出行星 齒輪傳動(dòng)裝置，并首先用于汽車(chē)的差速器。1938年起集中發(fā)展汽車(chē)

9、用的行星齒輪傳動(dòng)裝 置。二次世界大戰(zhàn)后機(jī)械行業(yè)的蓬勃發(fā)展促進(jìn)了行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展。 高速大功率行星齒輪傳動(dòng)廣泛的實(shí)際應(yīng)用，于1951年首先在德國(guó)獲得成功。1958 年后，英、意、日、美、蘇、瑞士等國(guó)也獲得成功。 低速重載行星減速器已由系列產(chǎn)品發(fā)展到生產(chǎn)特殊用途產(chǎn)品，如法國(guó)Citroen生產(chǎn)用于 水泥磨、榨糖機(jī)、礦山設(shè)備的行星減速器，重量達(dá)125t，輸出轉(zhuǎn)矩3900KN.m； 我國(guó)是從20世紀(jì)60年代起開(kāi)始研制應(yīng)用行星齒輪減速器，20世紀(jì)70年代制訂了 NGW型漸開(kāi)線行星齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)系列JB1799-1976。已形制成功高速大功率的多種 行星齒輪減速器，如列車(chē)電站燃?xì)廨啓C(jī)（30

10、00kW）/高速汽輪機(jī)（500kW）和萬(wàn)立方米 制氧透平壓縮機(jī)（6300kW）的行星齒輪箱，低速大轉(zhuǎn)矩的行星減速器也已批量生產(chǎn)，如 礦井提升機(jī)的XL-30型行星減速器（800kW）。 世界各先進(jìn)工業(yè)國(guó)，經(jīng)由工業(yè)化、信息化時(shí)代，正在進(jìn)入知識(shí)化時(shí)代，行星齒輪傳動(dòng) 在設(shè)計(jì)上日趨完善，制造技術(shù)不斷進(jìn)步，使行星齒輪傳動(dòng)已達(dá)到了較高水平。我國(guó)與世界 先進(jìn)水平雖存在明顯差距，但隨著改革開(kāi)放帶來(lái)設(shè)備引進(jìn)，技術(shù)引進(jìn)，在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)方面取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。 1.2 目前行星齒輪傳動(dòng)正向以下幾個(gè)方向發(fā)展： （1）向高速大功率及低速大轉(zhuǎn)矩的方向發(fā)展。例如年產(chǎn)300Kt合成氨透平壓縮機(jī)的 行星齒輪增

11、速器，其齒輪圓周速度已達(dá)150m/s；日本生產(chǎn)了巨型船艦推進(jìn)系統(tǒng)用的行星 齒輪箱，功率為22065kw；大型水泥球磨機(jī)所用80/125型行星齒輪箱，輸出轉(zhuǎn)矩高達(dá) 4150kN.m。在這類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造中需要繼續(xù)解決均載、平衡、密封、潤(rùn)滑、零件材 料及熱處理及高效率、長(zhǎng)壽命、可靠性等一系列設(shè)計(jì)制造技術(shù)問(wèn)題。 （ 2）向無(wú)級(jí)變速行星齒輪傳動(dòng)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速就是讓行星齒輪傳動(dòng)中三個(gè)基本 構(gòu)件都轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞功率，這只要對(duì)原行星結(jié)構(gòu)中固定的構(gòu)件加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)（如采用液壓泵及 液壓馬達(dá)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)），就成為無(wú)級(jí)變速器。 （ 3）向復(fù)合式行星齒輪傳動(dòng)發(fā)展。近幾年來(lái)，國(guó)外蝸桿傳動(dòng)、螺旋齒輪傳動(dòng)、圓錐

12、 齒輪傳動(dòng)與行星齒輪組合使用，構(gòu)成復(fù)合式行星齒輪箱。其高速級(jí)用前述各種定軸類(lèi)型傳 動(dòng)，低速級(jí)用行星齒輪傳動(dòng)，這樣可適應(yīng)相交軸和交錯(cuò)軸間的傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比和大 轉(zhuǎn)矩輸出等不同用途，充分利用各類(lèi)型傳動(dòng)的特點(diǎn)，克服各自的缺點(diǎn)，以適應(yīng)市場(chǎng)上多樣 化需求。如制堿工業(yè)澄清桶用蝸桿蝸輪——行星齒輪減速器，總傳動(dòng)比i=0.125r/min,輸 出轉(zhuǎn)矩27200N.m。 （ 4）向少齒差行星齒輪傳動(dòng)方向發(fā)展。這類(lèi)傳動(dòng)主要用于大傳動(dòng)比、小功率傳動(dòng)。 （ 5）制造技術(shù)的發(fā)展方向。采用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，經(jīng)熱處理獲得高硬齒面（內(nèi)齒輪離 子滲碳，外齒輪滲碳淬火），精密加工以獲得高齒輪精度及低粗糙度（內(nèi)齒輪

13、精插齒達(dá)5-6 級(jí)精度，外齒輪經(jīng)磨齒達(dá)5級(jí)精度，粗糙度Ra0.2-0.4師），從而提高承載能力，保證可 靠性和使用壽命。 1.3 行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(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)。它的顯著特點(diǎn)是：在 傳遞動(dòng)力時(shí)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸和輸出軸具有同軸性，即輸入軸和輸出 軸均設(shè)在同一軸線上。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)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 需要差速器的汽車(chē)和坦克等車(chē)輛的齒輪

14、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。 1.行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)如下： (1)體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大由于行星齒輪傳動(dòng)具有功率分流和各中 心輪構(gòu)成共軸線式的傳動(dòng)以及合理地應(yīng)用內(nèi)嚙合齒輪副，因此可使其結(jié)構(gòu)非常緊湊。再由 于在中心輪的周?chē)鶆虻胤植贾鴶?shù)個(gè)行星輪來(lái)共同分擔(dān)載荷，從而使得每個(gè)齒輪所承受的 負(fù)荷較小，并允許這些齒輪采用較小的模數(shù)。此外，在結(jié)構(gòu)上充分利用了內(nèi)嚙合承載能力 大和內(nèi)齒圈本身的可容體積，從而有利于縮小其外廓尺寸，使其體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)非 常緊湊，且承載能力大。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1/2? 1/5(即在承受相

15、同的載荷條件下)。 (2)傳動(dòng)效率高由于行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，即它具有數(shù)個(gè)勻稱(chēng)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能相互平衡，從而有利于達(dá)到提高傳動(dòng)效率的 作用。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?099。 (3)傳動(dòng)比較大，可實(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)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)。而且，它還可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解以及實(shí)現(xiàn)各種變速的 復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)

16、。 (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。 總之，行星齒輪傳動(dòng)具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大及效率高(類(lèi)型選用得當(dāng))等優(yōu)點(diǎn)。 因此，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、 輕工機(jī)械、石油化工機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、汽車(chē)、坦克、火炮、飛機(jī)、輪船、儀器和儀表 等各個(gè)方面。行星傳動(dòng)不僅適用于高轉(zhuǎn)速、大功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)裝置上也已 獲得了應(yīng)用。它幾乎可適用于

17、一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動(dòng)技術(shù)已成為世界各國(guó) 機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展的重點(diǎn)之一。 2.行星齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝較困難些。但隨著人們 對(duì)行星傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)一步深入地了解和掌握以及對(duì)國(guó)外行星傳動(dòng)技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收，從 而使其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善，同時(shí)生產(chǎn)生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。因此，對(duì)于 它的研制安裝問(wèn)題，目前已不再視為一件什么困難的事情。實(shí)踐表明，在具有中等技術(shù)水 平的工廠里也是完全可以制造出較好的行星齒輪傳動(dòng)減速器。 尤為重要的是設(shè)計(jì)人員對(duì)于自己設(shè)計(jì)的某些齒輪減速器進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果不僅為齒 輪傳動(dòng)提供了一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，而且對(duì)其設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化

18、提供了依據(jù)。 本課題所研究的行星減速機(jī)應(yīng)用于卸船機(jī)四卷筒機(jī)構(gòu)，四卷筒行星差動(dòng)傳動(dòng)裝置是 1 .主要特點(diǎn) （ 1）以2K－H型行星齒輪傳 動(dòng)組成的行星差動(dòng)減速器，體積小、重量輕、僅為定軸傳動(dòng)的1/2左右，本設(shè)計(jì)的重量為 3900kg。 （ 2）組合巧妙，由兩臺(tái)行星差動(dòng)減速器就可組成四卷筒驅(qū)動(dòng)裝置。 （ 3）承載能力大，以2K-H型組合成的行星差動(dòng)裝置，具有大的承載能力和過(guò)載能力。 （ 4）其中行星傳動(dòng)部分采用鼓形齒聯(lián)軸器的太陽(yáng)輪浮動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)行星輪間的均載作用， 無(wú)徑向支承，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，均載效果好。 （ 5）齒輪的材質(zhì)組合和齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算與選配合理。行星架及各傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)合理，

19、 工藝性好。如輸出軸采用錐度1：10的錐形軸，便于裝卸和維護(hù)保養(yǎng)。因此，在卸船機(jī)上 采用這種新型的四卷筒機(jī)構(gòu)，具有節(jié)能、節(jié)材的優(yōu)點(diǎn)。四卷筒牽引式卸船機(jī)，其中的四卷 筒機(jī)構(gòu)由四只卷筒、兩只行星差動(dòng)減速器、電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器組成，如圖2所示。其中繞繩 方式如圖3所示，由四根鋼繩組成，而小車(chē)移動(dòng)時(shí)，鋼繩不再在抓斗滑輪中移動(dòng)。它的起 升、開(kāi)閉和小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)合而為一，因而稱(chēng)為四卷筒機(jī)構(gòu)。繩系非常簡(jiǎn)單，而機(jī)構(gòu)的組合 相當(dāng)巧妙。 圖1-1中的圖2四卷筒機(jī)構(gòu)：兩行星差動(dòng)減速器及四卷筒的布置 四卷筒牽引式抓斗及小車(chē)運(yùn)行的動(dòng)作原理（原理圖如圖1-1） （ 1）工況1起升、開(kāi)閉卷筒向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，使抓斗提

20、升，由起升、開(kāi)閉電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 （ 2）工況2起升、開(kāi)閉卷筒向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，使抓斗下降，由起升、開(kāi)閉電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 (3)工況3起開(kāi)、開(kāi)閉卷筒分別作向內(nèi)相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使抓斗小車(chē)向右移動(dòng)，此時(shí)，由小車(chē)牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 (4)工況4起開(kāi)、開(kāi)閉卷筒分別向外相對(duì)旋轉(zhuǎn)，則抓斗小車(chē)向左移動(dòng)。 (5)工況5當(dāng)起開(kāi)卷筒剎住不動(dòng)，開(kāi)閉卷筒向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，抓斗運(yùn)行開(kāi)啟。 (6)工況6當(dāng)起開(kāi)卷筒剎住不動(dòng)，開(kāi)閉卷筒向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，抓斗進(jìn)行閉合。 (7)工況7起開(kāi)、開(kāi)閉卷筒向向旋轉(zhuǎn)時(shí)，小車(chē)牽引電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)行，抓斗可以走曲線軌跡進(jìn)入或離開(kāi)船艙。 匹一同甑旃=麗看寧星奉動(dòng)RE速早班匹專(zhuān)刖第r天■ ?T七，7母I冉酊,“

21、以L3七刮1747|“狂尋川I”安看外 國(guó)3舊獨(dú)帆—的一績(jī)法 圖1-1四卷筒機(jī)構(gòu)原理圖 四卷筒機(jī)構(gòu)的核心部分是行星差動(dòng)減速器。該機(jī)構(gòu)的起開(kāi)、開(kāi)閉均采用yPZ1- 800/300盤(pán)式制動(dòng)器，制動(dòng)力矩大，性能可靠，安全靈活。小車(chē)牽引電動(dòng)機(jī)雙輸出軸系統(tǒng)上裝有兩臺(tái)常規(guī)的yWZ5-315/50輪式制動(dòng)器。抓斗內(nèi)開(kāi)閉段鋼纜較其余部分的彎曲疲勞、磨損嚴(yán)重，為了延長(zhǎng)鋼纜使用壽命，降低鋼純耗量，設(shè)計(jì)中考慮鋼纜在卷筒上有一定 貯備量。這樣，可以把磨損嚴(yán)重的鋼繩段砍掉，放出一段，重新滿足開(kāi)閉所需的鋼繩長(zhǎng)度。 一般一根鋼繩可重復(fù)制用三次。該機(jī)所選用的鋼繩為6X29F1+NF型號(hào)，麻芯填交繞優(yōu) 質(zhì)

22、鋼 繩，具有較高的韌性、彈性，并能蓄存一定的潤(rùn)滑油脂。它還有較大的承載能力、抗擠壓、 不旋轉(zhuǎn)、耐疲勞等特點(diǎn)。為更有效地防止抓斗旋轉(zhuǎn)和合理使用鋼繩，起升、開(kāi)閉繩左右捻 成對(duì)使用，右旋卷筒上用左捻鋼繩，左旋卷筒上用右捻鋼繩。有時(shí)為了安裝及拆換鋼繩方 便，在設(shè)計(jì)中專(zhuān)門(mén)設(shè)置了一個(gè)鋼繩穿繩裝置。 1.5反求設(shè)計(jì) 反求工程(ReverseEngineering,RE),也稱(chēng)逆向工程、反向工程,是指用一定的測(cè)量手段 對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)三維幾何建模方法重構(gòu)實(shí)物的CAD模型的過(guò)程, 是一個(gè)從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的全過(guò)程。 1 .反求

23、工程(逆向工程)一般可分為四個(gè)階段： 第一步:零件原形的數(shù)字化 通常采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)或激光掃描儀等測(cè)量裝置來(lái)獲取零件原形表面點(diǎn)的三 維坐標(biāo)值。 第二步:從測(cè)量數(shù)據(jù)中提取零件原形的幾何特征 按測(cè)量數(shù)據(jù)的幾何屬性對(duì)其進(jìn)行分割，采用幾何特征匹配與識(shí)別的方法來(lái)獲取零件原 形所具有的設(shè)計(jì)與加工特征。 第三步:零件原形CAD模型的重建 將分割后的三維數(shù)據(jù)在CAD系統(tǒng)中分別做表面模型的擬合，并通過(guò)各表面片的求交 與拼接獲取零件原形表面的CAD模型。 第四步:重建CAD模型的檢驗(yàn)與修正 采用根據(jù)獲得的CAD模型重新測(cè)量和加工出樣品的方法來(lái)檢驗(yàn)重建的CAD模型是 否滿足精度或其

24、他試驗(yàn)性能指標(biāo)的要，對(duì)不滿足要求者重復(fù)以上過(guò)程，直至達(dá)到零件的逆 向工程設(shè)計(jì)要求。 2 .反求工程出現(xiàn)和發(fā)展的時(shí)代背景 二次大戰(zhàn)中，幾十個(gè)國(guó)家卷入戰(zhàn)禍，飽受戰(zhàn)爭(zhēng)創(chuàng)傷。特別是戰(zhàn)敗國(guó)，在二戰(zhàn)結(jié)束后， 急于恢復(fù)和振興經(jīng)濟(jì)。日本在60年代初提出科技立國(guó)方針：“一代引進(jìn)，二代國(guó)產(chǎn)化， 三代改進(jìn)出口，四代占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)”，其中在汽車(chē)、電子、光學(xué)設(shè)備和家電等行業(yè)上最突 出。為要國(guó)產(chǎn)化的改進(jìn)，迫切需要對(duì)別國(guó)產(chǎn)品進(jìn)行消化、吸收、改進(jìn)和挖潛。這就是反求 設(shè)計(jì)(InverseDesign)或反求工程(InverseEngineering)，這兩者是同一內(nèi)涵，僅是不 同國(guó)家的不同提法。發(fā)展到現(xiàn)在，己成為

25、世界各國(guó)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)中不可缺少的手段或重要對(duì) 策，反求工程的大量采用為日本的經(jīng)濟(jì)振興、進(jìn)而創(chuàng)造和開(kāi)發(fā)各種新產(chǎn)品奠定了良好基礎(chǔ)。 實(shí)際上，任何產(chǎn)品問(wèn)世，包括創(chuàng)新、改進(jìn)和仿制的，都蘊(yùn)含著對(duì)已有科學(xué)、技術(shù)的繼 承和應(yīng)用借鑒。因而反求思維在工程中的應(yīng)用已源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，而提出這種術(shù)語(yǔ)并作為一門(mén)學(xué) 問(wèn)去研究，則是60年代初出現(xiàn)的。 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，如何發(fā)展科技和經(jīng)濟(jì)，世界各國(guó)都在研究對(duì) 策。從共性特征可概括為4個(gè)方面對(duì)策：(1)大力提倡創(chuàng)造性。包括新的思維方式、新原理、 新理論、新方案、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料、新工藝、新儀器等等。對(duì)于發(fā)展一個(gè)國(guó)家的 國(guó)民經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)，創(chuàng)造性是永恒主

26、題。(2)研究和應(yīng)用新的設(shè)計(jì)理論、方法去改造和完善傳統(tǒng) 的方法，使能既快又好地設(shè)計(jì)出新型產(chǎn)品。(3)把計(jì)算機(jī)應(yīng)用廣泛地引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的 全過(guò)程(預(yù)測(cè)、決策、管理、設(shè)計(jì)制造、試驗(yàn)、銷(xiāo)售服務(wù)等)中，以期達(dá)到這些過(guò)程的一體 化、智能化和自動(dòng)化。(4)研究和應(yīng)用反求工程，使能在高的起點(diǎn)去創(chuàng)造新產(chǎn)品。 由于本次設(shè)計(jì)是根據(jù)法國(guó)佳提公司的產(chǎn)品進(jìn)行反求設(shè)計(jì)。通過(guò)利用前人在反求設(shè)計(jì)的 一般步驟中獲取相關(guān)參數(shù)，再通過(guò)相關(guān)產(chǎn)品參數(shù)進(jìn)行類(lèi)比完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。 第二章傳動(dòng)方案的選擇和分配傳動(dòng)比 2.1 選取傳動(dòng)方案 方案一：2K-H（NGW）型行星傳動(dòng)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖2-1所示。傳動(dòng)比范圍當(dāng)np

27、3p 4 2.1 i14H13.7 （ 1）以2K－H型行星齒輪傳動(dòng)組成的行星差動(dòng)減速器，體積小、重量輕、僅為定軸傳動(dòng) 的1/2 左右，本設(shè)計(jì)的重量為3900kg。（2）組合巧妙，由兩臺(tái)行星 差動(dòng)減速器就可組成四卷筒驅(qū)動(dòng)裝置。 （ 3）承載能力大，以2K-H型組合成的行星差動(dòng)裝置，具有大的承載能力和過(guò)載能力。 （ 4）其中行星傳動(dòng)部分采用鼓形齒聯(lián)軸器的太陽(yáng)輪浮動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)行星輪間的均載作用， 無(wú)徑向支承，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，均載效果好。 （ 5）齒輪的材質(zhì)組合和齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算與選配合理。行星架及各傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)合理， 工藝性好。如輸出軸采用錐度1：10的錐形軸，便于裝卸和維護(hù)保養(yǎng)。

28、 因此，在卸船機(jī)上采用這種新型的四卷筒機(jī)構(gòu)，具有節(jié)能、節(jié)材的優(yōu)點(diǎn)。 圖2-1四卷筒機(jī)構(gòu)減速機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 方案二：普通定軸齒輪傳動(dòng)，此方案一般應(yīng)用于小車(chē)式起升系統(tǒng)，其原理圖如圖2-2 圖2-2小車(chē)式起升系統(tǒng) 方案比較： 行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(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) 行星齒輪傳動(dòng)能充分滿足減輕機(jī)器重量和縮小外形尺寸方面的要求。它的這一優(yōu)點(diǎn),適應(yīng)為載荷分配在幾個(gè)行星輪上，而且合理地利用了內(nèi)嚙合的緣故。因此，行星傳動(dòng)與普通傳動(dòng)相比，即使它們的材質(zhì)、機(jī)械性能和制造精度相同時(shí)，其結(jié)構(gòu)布局本身，就有可能獲得很小的外形尺寸

29、和重量。而且縮小外形尺寸和重量就會(huì)導(dǎo)致其他一系列可能性的出現(xiàn)，從而促使嚙合承載能力增加，使外形尺寸和重量進(jìn)一步減少。事實(shí)上，將普通傳動(dòng)改為行星傳動(dòng)，可大大縮小齒輪直徑，因此，在刀具變鈍程度相同的情況下，可大大增大輪齒工作表面硬度，從而大大提高嚙合的承載能力。將普通傳動(dòng)改為行星傳動(dòng)，可保證是重量降低1?4。當(dāng)普通傳動(dòng)的齒輪尺寸較大時(shí)，若改用行星傳動(dòng)則可能利用普通傳動(dòng)不宜 35 或不可能采用的措施來(lái)提高嚙合承載能力，同時(shí)重量將降低得更多。 表2-1行星齒輪減速箱和一般定軸齒輪減速箱比較 項(xiàng) 目 行星齒輪減速箱 一般定軸齒輪減速箱 總 重 量 (kg) 3471 6943

30、 高 度 (m) 1.31 1.80 長(zhǎng) 度 (m) 1.29 1.42 寬 度 (m) 1.35 2.36 體 積 (m3) 2.29 6.09 損 失功 率 (kw) 0.18 0.41 齒 寬 (m) 81 95 圓 周速 度 (m/s) 42.7 99.4 卸船機(jī)是碼頭前沿的重大接卸設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)的工作效率起著重要的作用，因此各大港口均按碼頭?？孔畲蟠?，為達(dá)到系統(tǒng)最大生產(chǎn)率，選用高效、可靠的卸船機(jī)。本次設(shè)計(jì)的減速器應(yīng)用于卸船機(jī)，如果采用普通齒輪減速器，則需要滿足最大生產(chǎn)率、高效、可靠的要求。

31、 由上圖2-2可知，小車(chē)式起重系統(tǒng)需要數(shù)臺(tái)普通減速機(jī)構(gòu)，而采用2K-H行星傳動(dòng)不僅 效率高而且可以實(shí)現(xiàn)七種不同工況，綜合考慮采用方案一2K-H行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 2.2分配傳動(dòng)比 2.2.1 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比分配 根據(jù)已選定2K-H型行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，用1表示周轉(zhuǎn)輪系的有關(guān)參數(shù)，腳標(biāo)2表示定 軸輪系的參數(shù)，。在此定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系外嚙合齒輪材料,齒面硬度相同。 要確定定軸輪系中各齒輪的齒數(shù)，關(guān)鍵在于合理分配輪系中各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比。在具 體分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題： （ 1）每一級(jí)齒輪的傳動(dòng)比要在其常用范圍內(nèi)選取。齒輪傳動(dòng)比為5~7。 （ 2）當(dāng)輪系的傳動(dòng)比過(guò)大時(shí)，為減少外輪廓尺寸和

32、改善傳動(dòng)性能，通常采用多級(jí)傳 動(dòng)。當(dāng)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比大于8時(shí)，一般應(yīng)該設(shè)計(jì)成兩級(jí)傳動(dòng)；當(dāng)傳動(dòng)比大于30 時(shí)，常設(shè)計(jì)成兩級(jí)以上齒輪傳動(dòng)。 （ 3）當(dāng)輪系為減速傳動(dòng)時(shí)（工程實(shí)際中的大多數(shù)情況），按照“前大后小”的原則 分配傳動(dòng)比比較有利同時(shí)，為了使機(jī)構(gòu)外輪廓尺寸協(xié)調(diào)和結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)，相鄰兩級(jí) 傳動(dòng)比的差值不宜過(guò)大。 （ 4）當(dāng)設(shè)計(jì)閉式齒輪減速時(shí)，為了潤(rùn)滑方便，應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)中大齒輪都能浸入油中， 且浸入的深度應(yīng)大致相等，以防某個(gè)大齒輪浸入油過(guò)深增加攪油損耗。根據(jù)這 一條分配傳動(dòng)比時(shí)，高速級(jí)應(yīng)大于低速級(jí)得傳動(dòng)比，通常i高（1.3~1.4）i低。 又2K-H（NGW）型行星傳動(dòng)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

33、，如圖2-1所示。傳動(dòng)比范圍當(dāng)np3時(shí) 2.1i14H13.7綜合考慮 取ii5 又i=13錯(cuò)誤!未指定書(shū)簽。 i2-132.60 i15 因此，定軸傳動(dòng)比初定為2.6,周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比為5。 2.2.2行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比分配 同理根據(jù)起升開(kāi)閉機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比取i31.25 又i'=10.6錯(cuò)誤!未指定書(shū)簽。 i'10.6 i4—8.471 i31.25 因此，定軸傳動(dòng)總比初定為8.471,周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比為1.25又定軸傳動(dòng)部分又可分為第一級(jí)和第二級(jí)。根據(jù)圓柱齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比分配原則 取ii1.8 貝U i2 11 8471 4.706 i1 1.8 第三章行星齒輪傳動(dòng)

34、的嚙合計(jì)算 3.1 齒數(shù)的選擇和計(jì)算 在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，根據(jù)給定的傳動(dòng)比ip來(lái)分配各輪的齒數(shù)。在確定各輪齒數(shù)時(shí)，除 了滿足給定的傳動(dòng)比外，還應(yīng)滿足與其有關(guān)的裝配條件，即同心條件、鄰接條件和安裝條 件。止匕外，還要考慮到與其承載能力有關(guān)的其他條件。 3.1.1 配齒計(jì)算 在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，根據(jù)給定的傳動(dòng)比i來(lái)分配各輪的齒數(shù)，這就是人們研究行星齒輪的主要任務(wù)之一。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)一新版》表17.2-1選擇行星輪數(shù)目，取n=3。 確定周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)，按總配齒 0bH 2) b Za：Zg：Zb：q Za- H2 7Za:(iaH b 1)Za ：3Za np

35、(3-1 ) 適當(dāng)調(diào)整ibH5使成為整數(shù) rrrr3rr5r Za：Zg：Zb：qZa;Za:4Za:二Za 23 取Za30 則Zb120 Zg45 q50 確定定軸輪系各齒輪齒數(shù)，由起升開(kāi)閉機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比進(jìn)行配齒 i22.6 i2冬止2.6 Z143 取乙43WJZ2112 采用斜齒傳動(dòng)螺旋角14 根據(jù)小車(chē)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比進(jìn)行配齒 又i4t341.8 取Z3 35 則Z4 64 采用斜齒傳動(dòng)螺旋角 11 28’42'' Z6 160 i5 - Z5 34 4.706 取Z5 34 則Z6 160 采用正常直齒

36、傳動(dòng)螺旋角 3.1.2驗(yàn)證配齒條件 行星傳動(dòng)各輪齒數(shù)不能隨意選取，必須根據(jù)行星傳動(dòng)的特點(diǎn)，滿足一定的條件，才能進(jìn)行正常傳動(dòng)。這些條件包括傳動(dòng)比條件、鄰接條件、同心條件、裝配條件等等。 (1)驗(yàn)算傳動(dòng)比條件 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)一新版》表17.1-2得: (3-2 ) bdZbd120c iaH1丁1二5 Za30 即滿足傳動(dòng)比條件。 (2)驗(yàn)算鄰接條件 在設(shè)計(jì)行星傳動(dòng)中，為了提高承載能力，減少機(jī)構(gòu)尺寸使其結(jié)構(gòu)緊湊，并考慮到動(dòng)力 學(xué)的平衡問(wèn)題，常在太陽(yáng)輪與內(nèi)齒輪之間均勻地、對(duì)稱(chēng)地設(shè)置幾個(gè)行星齒輪。為使各行星齒輪不相互碰撞，要求其齒頂圓間有一定的間隙，稱(chēng)為鄰接條件。設(shè)相鄰兩個(gè)行

37、星輪中心 之間的距離為L(zhǎng),最大行星齒輪齒頂圓直徑為dag,則鄰接條件為：Ldag 即2aagsin—dag(3-3) np 式中np——行星輪數(shù)目； aaga-g嚙合副中心距； dag——行星輪齒頂圓直徑。 在周轉(zhuǎn)輪系中：dagn^(Zg2ha2xg2y1)二225mm 2aagsin-25(3045)sin-dag agg np3 即滿足鄰接條件。 (3)驗(yàn)算同心條件 行星傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)為輸入與輸出軸是同軸線的，即各中心輪的軸線與行星架軸線是 重合的。為保證中心輪和行星架軸線重合條件下的正確嚙合，由中心輪和行星輪組成的各嚙合副的實(shí)際中心距必須相等，稱(chēng)之為同心條件。

38、 設(shè)a-g嚙合副中心距aag,g-b嚙合副實(shí)際中心距agb,依同心條件，各對(duì)相互嚙合齒輪的中心距應(yīng)相等，即 aagagb(3-4) 對(duì)非變位、高度變位、等嚙合角的角度變位，中心距a=a0=m(z2±Zl),式中“+” 2 號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合。因行星傳動(dòng)中通常各齒輪模數(shù)都是相同的，依上式得 m/2(zazg)m/2(ZbZg)(3-5) 得滿足同心條件的表達(dá)關(guān)系式: (3-6) Zg(ZbZa)/2b} Zg[(iaH2)/2]Za 又Zg45Za30Zb120起開(kāi)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)ibH 代入3-6可知滿足同心條件 (4)驗(yàn)算裝配條件 一般行星傳動(dòng)中，行星輪數(shù)

39、目大于1。要使幾個(gè)行星輪能均勻載入，并保證與中心輪正確嚙合而沒(méi)有錯(cuò)位現(xiàn)象，所應(yīng)具備的齒數(shù)關(guān)系即為安裝條件。 當(dāng)行星輪個(gè)數(shù)np1時(shí)，第一個(gè)行星輪裝入并與兩個(gè)中心輪嚙合以后，兩個(gè) 中心輪的相對(duì)位置就被確定了。若再要均勻地裝入其它行星輪，就必須滿足一定的條件。 如圖3-1所示，相鄰兩行星輪所夾的中心角為2/np。設(shè)第一個(gè)行星gi在位置I裝入并與兩中心輪嚙合，然后將行星架H順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)2/np角度，即讓g1轉(zhuǎn)到位置田。在這期間，中心輪a轉(zhuǎn)過(guò)的角度a由傳動(dòng)比ibH確定，即a2-ibH。為了在位置I裝入行星輪g2, np 要求此時(shí)中心輪a在位置I的相應(yīng)齒輪和它轉(zhuǎn)動(dòng)ja角之前的位置完全相同。也就是說(shuō)

40、中心輪a轉(zhuǎn)過(guò)的a必須為其周節(jié)所對(duì)的中心角的整倍數(shù)M,即M-將ja值代入上式 2/Za 可得 父2ibZa(1均 M‘一^^工Za-^b整數(shù)(3-7) 2々冊(cè)np冊(cè) 圖3-1 NWG型裝配條件分析 由式(3-7) Za Zb 30 120 nw 3 所以滿足裝配條件。 50為整數(shù) 3.2 幾何尺寸計(jì)算 各齒 對(duì)于該2K-H型行星齒輪傳動(dòng)可按表3-1中的計(jì)算公式進(jìn)行其幾何尺寸的計(jì)算 輪幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。 計(jì)算公式 太陽(yáng)輪a 行星輪c 內(nèi)齒輪b 分度圓 直徑 dmz d150 d225 d600 基圓直徑 d

41、bdcos db140.95 db211.43 db563.82 齒頂圓 直徑 外 JlB四 .-八八*、 dad2m(haxy) da160 da235 da610 內(nèi) .._..*. dad2m(haxy) da590  JLB四 齒根圓 直徑 外 JLB四 dfd2m(hacx) df137.5 df212.5 df587.5 內(nèi) JLB四 dfd2m(hacx) df612.5 3.3 嚙合效率計(jì)算 根據(jù)已知條件，此時(shí)的效率 1——定軸部分效率 2——周轉(zhuǎn)輪系效率 查參考文獻(xiàn)

42、［11］表1-7可得10.98 行星傳動(dòng)效率計(jì)算：減速器全部采用滾動(dòng)軸承，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，這里對(duì)軸承損失系數(shù)和油 阻系數(shù)未單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，只由 [10]圖2-47 查的的摩擦系數(shù)取為 H系數(shù) 的影響 于是，傳動(dòng)損失系數(shù) HH za H ozb a-g 副嚙合的損失系數(shù): H za 2.3 -)zg 2.3 0.1 (30A 10.01278 b-g 副嚙合的損失系數(shù): Hzb 2.3 (Z 2.3 0.1 H za Hzb Zb 0.01278 (30勺 10.007028 0.0070280.01981

43、 當(dāng)固定大太陽(yáng)輪b時(shí) 當(dāng)固定a時(shí) 當(dāng)a、b為主動(dòng)行星架 nanH (iab1對(duì) baH baH .H iba 0.01981 1300 0.984 0.98 0.984 0.964 iab 0.01981 120 0.996 0.980.996 0.976 為從動(dòng)時(shí) 735 (215.63) 120 (301)( 215.63) 0.019810.984 0.980.9840.964 3.4齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸 3.4.1行走機(jī)構(gòu) (1)齒輪副z 35,z2

44、63,mn4mm, 1128'42"o 中心距為 -^^(Zi 2cos Z2) 2cos1128'42" (3563)mm200mm d1 mn z1ncos 142.86mm ,mn da1 Z1 * 2hanmn cos [142.868]mm150.86mm 跨測(cè)齒數(shù)：k4,公法線長(zhǎng)度及偏差為 Wn mn[(k-0.5)

45、z inv n]cos n 4 [3.5 3.14 35 0.01492)cos20 mm 43.27 0.124 mm d2 mn— z2 257.14mm cos da2 mn Z2 cos -. * 一 2hanmn [257.14 8]mm 265.14mm 跨測(cè)齒數(shù)：k 8, 公法線長(zhǎng)度及偏差為 Wn mn[(k-0.5) z inv n]cos n 4 [7.5 3.14 63 0.01492) cos20 mm 92.05 0.264 mm (2)齒輪副z3 34, Z4 160, m 5mm, 0 。 中心距

46、為 d3 m(Z3 mz3 Z4) 5 -(34 2 34mm 160)mm 485mm 170mm * da3 mz3 2hami 5 34 2 1 5mm 180mm 跨測(cè)齒數(shù)：k4,公法線長(zhǎng)度及偏差為 m [(k-0.5) z inv n]cos n 5 [3.5 3.14 34 0.01492)cos20 mm 0.120 50.81 0.174 mm d4mz45160mm800mm .—?*——一■一一■一 da4mz42ham5160215mm810mm 跨測(cè)齒數(shù)：k18,公法線長(zhǎng)度及偏差為 ._.0202

47、m[(k-0.5)zinvn]cosn5[17.53.141600.01492)cos20mm261.510.200mm 3.4.2起升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu) 齒輪副z'143,z'2112,m5mm,14 中心距為 三J(z； 2 cos z'2 ) 5 (43112)mm400mmcos14 d’1 mn , 5 z‘1 cos cos 14 43 221.58mm mn * d'a1 — z'1 2hanmn [221.58 10]mm 231.58mm cos 跨測(cè)齒數(shù)：k 5,公法線長(zhǎng)度及偏差為 Wn mn[(k-0.5) z inv n]cos

48、 n 5 [4.5 3.14 43 0.01492)cos20 mm 69.40 0.212mm d'2 mn , 5 z'2 cos cos14 112mm 577.14mm m^ ~* d'a2 — z2 2hanmn [577.14 10]mm 587.14mm cos 跨測(cè)齒數(shù)：k 13,公法線長(zhǎng)度及偏差為 Wn mn[(k-0.5) z inv n]cos n 5 [12.5 3.14 112 0.01492)cos20 mm 192.27 0.250 mm 3.4.3行星傳動(dòng)幾何尺寸 已知太陽(yáng)輪：za 30, m 5mm, 20 。 齒頂圓直徑

49、* 0 daa 150 2ham [150 2 1 5]mm 160 0.160mm 跨測(cè)齒數(shù)：k4,公法線長(zhǎng)度及偏差為 Wm[(k-0.5)zinvn]cosn5[3.53.14300.01492)cos20mm53.760.174mm 已知行星輪：zg45,m5mm,20。齒寬b150mm,則 damza545225mmgg *0 daa2252ham[225215]mm2350.185mm 跨測(cè)齒數(shù)：k6,公法線長(zhǎng)度及偏差為 Wm[(k-0.5)zinvn]cosn5[5.53.14450.01492)cos20mm84.340.262mm 已知內(nèi)齒圈：zb120

50、,m5mm,20。 則分度圓直徑為 dmzb5120600mm 常規(guī)算法算齒頂圓直徑為 *_， dba6002ham[600215]mm590mm 為避免內(nèi)齒圈齒頂與行星輪輪齒過(guò)渡線的干涉，確定內(nèi)齒圈的齒頂圓直徑。 gmin[0.171zg2.924(1xg)]m[0.171302.924]5mm11.03mm 內(nèi)齒圈基圓直徑為 dbmzbcos5120cos20563.816mm 中心距 5__、 a—(3045)mm187.5mm2 嚙合角 20 則內(nèi)齒圈基圓直徑為 db.dbb(2a'gbsin/2gm) 563.8162(2187.5sin20211.

51、03)2mm583.51mm 兩者中取大者，現(xiàn)取 dba583.51mm 跨測(cè)齒數(shù)k14,公法線長(zhǎng)度及偏差 Wk207.6720250mm 第四章齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算4.1.行走機(jī)構(gòu)第一 對(duì)齒輪 z135,z263,齒數(shù)比uz2/z163/351.8 1)載荷系數(shù)的確定： 使用系數(shù)KA1.75 動(dòng)載荷系數(shù)： u21.82 Kv10.00034V」——210.0003355.49521.05 1u,11.8 式中 v一小齒輪乙的速度，v (35 4/cos11 28'42") 60 1000 60 1000 735 , m /s 5.495m/s 2

52、)接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)2一 Kh1.150.18(b/d1)0.0003b 1.150.18(100/142.86)20.00031001.27 式中b齒寬，b100mm。 由此得Kf(Kh)0.9(1.27)0.91.24 3)齒輪間載荷分配系數(shù)： KhHf1 則綜合系數(shù) KHKAKvKHKH1.751.051.2712.33 KfKaKvKfKf1.751.051.2412.28 FAvFF 上述系數(shù)的確定按彳惠國(guó)Flengder公司齒輪設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)確定的，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T3480 —1997齒輪承載能力計(jì)算法相同。 (1)按前蘇聯(lián)庫(kù)德略采夫方法計(jì)算，

53、由于是硬齒面，彎曲強(qiáng)度是主要矛盾。 小齒面為軸齒采用20CrMnMo，正火處理，齒面滲碳淬硬54~60HRC,6三100mm 時(shí)b900~1100MPa,s650MPa。 大齒輪采用20CrMnMo,滲碳淬火,表面硬度54~62HRC。 15mm時(shí)，b1175MPa,s885MPa。 小齒輪軸齒的許用彎曲應(yīng)力，按對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷性質(zhì)確定，即 [f] 240MPa 0.34b800.34100080 bMPa [nF]1.75 用[f]240MPa代入計(jì)算，則小齒輪分度圓直徑為: d 昔TYFi 一 一一一 一 一3 一 3 2 2.28 584.7 10 35 0.7

54、 240 0.285 mm 125mm P45 式中T1——轉(zhuǎn)矩，T19550—9550——Nm584.7Nm; n735 Kf——綜合系數(shù)，Kf2.28; Yfi——齒形系數(shù)，按z,35,Xi0,查【10】線圖5-12得Yfi0.285 *?、一、…* bd——齒寬系數(shù)，bdb/d10.7; mn模數(shù)，mnd1/Z1140/35mm4mm;采用齒根噴丸，以提高輪齒的彎 曲強(qiáng)度 (2)按GB/T3480——1997方法計(jì)算 齒面接觸應(yīng)力 hZeZhZZ KaKvKhu1：； ud1b 1902.50.9890.78.2.33 1.81 1.8 818

55、5.75MPa 142.86100 528MPa 式中Kh——綜合系數(shù)，KhKa^Kh Kh1.751.051.361 2.33 Ze——鋼制齒輪的彈性系數(shù), Ze 190VN/mm2; 螺旋角系數(shù)，Zcos cosll28'42'0.989 Zh—一節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)，Zh 2.5; 重合度系數(shù), 縱向重合度 100sin1128'42' 1.58場(chǎng)面重合度 1.648 對(duì)于 Ft 圓周力, Ft 2000T1 d1 bsin 1時(shí)，Z 140 100mm； d1分度圓直徑，d1mz1 cos1128'42" 35mm 142.86

56、mm 齒面許用接觸應(yīng)力 HPZlZvZxZrZw Hlim SH 1.01 0.991.03 0.91 1450—— 1MPa1358.95MPa 1 式中Zl——潤(rùn)滑系數(shù), Zl 0.91 0.25 (1馬 40 0.91 -^25^1.01; (1輸 Zv——速度系數(shù), Zv 0.93 0.157… 0.93 14v0 0.157… 0.99; 40 1 5.495

57、 Zr——粗糙度系數(shù), 0.5130080.513 ZR[-3(1u)d1].[一 Rz10 V(1|1.8|) 0.08 142.86]0.91； Zw 工作硬化系數(shù)，Zw1; Zx 尺寸系數(shù)，Zx1.050.05mn 1.050.00541.03; Hlim 試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限, Hlim1450MPa; SH 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，Sh 1。 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) SHHP/H1358.95/528 2.57 齒根彎曲應(yīng)力為 FYYYFSKAKvKFKF-F-0.690.854.362

58、.28 bmn 8185.75 ——MPa119.3MPa 1004 式中 Y——彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù), Y0.25075cos2 …0.75 0.25 1.648 C0S1128'42" 0.69 Y——螺旋角系數(shù), 1—— 120 ,1.5811.48 1 120 0.85; Yfs——齒形系數(shù), YFS 4.36z2x1 4.36; Ft 小齒輪輪齒上的圓周力, Ft 8185.75N; b齒寬，b100mm； mn模數(shù)，mn4mm 齒根許用彎曲應(yīng)力 FPYstYrelTYRrelTYx -FJjm210.9 (Sf

59、) 1.1胭633.6MPa 1.25 式中YST——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，YST2; YrelT 相對(duì)齒根圓角的敏感系數(shù)，YrelT1； YRrelT—一相對(duì)齒根表面狀況系數(shù), YRrelT0.9； Yx——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù), Yx1.050.01mn1.050.0141 .01； Flim——試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限, Flim4

60、00MPa; SF——最小彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù), SF 1.25； 齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 SF FP/ 633.6 119.3 5.31 4.2行走機(jī)構(gòu)第二對(duì)齒輪 Z334z160,齒數(shù)比u 160/34 4.706, 材料為20CrMnMo 56~60HRC,材料許 f]240MPa, T2T1i1584.71.8N m1052.46Nm 小齒輪轉(zhuǎn)速為 n2 735/i1(735/1.8)r/min408.3r/min 小齒輪速度為 V2 dn2 601000 345408.3m/s3.63m/s 601000 載荷系數(shù)的確定 使用

61、系數(shù)Ka 1.75 動(dòng)載荷系數(shù): Kv1 0.00034v2 u24.7062 v——r10.0003343.63v 1u214.7062 1.04 齒向載荷分布系數(shù) KH1.150.18(b/d1)20.0003b 1.150.18(125/170)20.00031251.28 式中b齒寬，b125mm。 d3小齒輪分度圓直徑，d3m

62、z3534mm170mm 由此得KF(KH)091.25 齒輪間載荷分配系數(shù)： KHHF1 則綜合系數(shù) KhKaKvKhKh1.751.041.2812.33HAVHH KFKAKvKFKF1.751.041.2512.28 2KFT2Z3 bd[ F ]YF 3 按前蘇聯(lián)庫(kù)德略采夫方法計(jì)算 0.74 240 0.285 322.281052.46100034mm148mm d3/z3125/35mm4mm 按 GB/T3480 1997方法計(jì)算 齒面接觸應(yīng)力 H ZeZhZ KaKvKh u 1 Ft u d3b 190 2.5 1

63、 4.706 1 0.858. 2.33 4.706 12381.88 MPA 525.4MPa 170 125 式中Kh、KF 綜合系數(shù), Kh KaKvKh Kh 1.75 1.04 1.28 1 2.33 KFKAKvKFKF1.751.041.2512.28; ZE——鋼制齒輪的彈性系數(shù)，ZE1904N/mm2； Z——螺旋角系數(shù)，Zcoscos01 Zh——節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)，Zh2.5; Z ——重合度系數(shù), Z ? T88 0.858 ( 為 Z1 34與22 160 的重 合度，1.788); Ft 圓周力，F(xiàn)t

64、 2000T2 d3 2000 1052.46 N 170 12381.88N ; * bd HP ZlZvZxZrZw H lim SH 1.01 0.98 1.025 1450 … 0.789 1 MPa 1161MPa 1 式中Zl ——潤(rùn)滑系數(shù), Zl 0.91 0.25 112 2 (1——) 40 0.91 0.25 ——1.01； 112 2 (1——) 220 Zv 速度系數(shù), Zv 0.93 0.157 0.93 1 40 v 工 0.98; 1 40 3.63 齒寬系數(shù)，bdb/d3125

65、/1700.74 齒面許用接觸應(yīng)力 Zr——粗糙度系數(shù), Zr[等枳1U)d3]0.08 Rz [0.513[100 機(jī)1|4.706|)170]0.080.789; Zw——工作硬化系數(shù)，Zw1; Zx——尺寸系數(shù)，Zx1.050.05m1.050.00551.025; Hlim——試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限，Hlim1450MPa; SH——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，Sh1。 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S / H 1161/525.4 2.21 H HP H 齒根彎曲應(yīng)力為 f YYYfsKaKvKf Kf 互 bm 0.67 1

66、4.36 1.75 1.25 1 1238188 MPa 126.6MPa 125 5 式中Y ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)， Y 0.25 空cos2 0.25 笆 0.67 1.788 Y ——螺旋角系數(shù)，Y 1——1 ; 120 Yfs ——齒形系數(shù)，Yfs 4.36 Z2X1 4.36； 齒根許用彎曲應(yīng)力 v V V V F lim FP YSTY relT Y RrelT Y x 二^~7 (Sf) 400 2 1 0.9 1 MPa 576MPa 1.25 式中Yst ——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)， Yst 2 ; YrelT — —相對(duì)齒根圓角的敏感系數(shù),Y relT 1 ； YRrelT — —相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，YRrelT 0.9 ； Yx ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù), Yx 1.05 0.01m 1.05 0.01 5 1; Flim ——試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限, Flim 400MPa ； Sf——最小彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)，Sf1.25 齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 Sf FP 576/126.6 4.55 4