機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)論文——自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)分解

1、自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)摘要：本論文主要設(shè)計(jì)的是一種自動(dòng)洗衣機(jī)內(nèi)部的減速裝置，該裝置采用的是NGW型行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。它具有體積小、結(jié)果緊湊、傳動(dòng)效率高、抗沖擊性好和噪聲低等許多優(yōu)點(diǎn)，滿足了人們對洗衣機(jī)的性能要求。該設(shè)計(jì)中先擬定總體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖，然后通過計(jì)算選出合適的齒輪并對其進(jìn)行校核，再選出合理的均載機(jī)構(gòu)及行星架，然后設(shè)計(jì)出輸入、輸出軸，最后以行星輪、內(nèi)齒輪、中心輪和軸為主要對象用AutoCAD軟件繪制出主要的零件圖和整體裝配圖。關(guān)鍵詞：自動(dòng)洗衣機(jī)；行星齒輪傳動(dòng)；均載機(jī)構(gòu);行星輪 The design of the automatic washing machine of planet

2、ary gear reducerAbstract: This paper is mainly about the design of internal gear of a kind of automatic washing machine with the device adopts NGW modeled planetary gear transmission structure. It meets with the performance requirements of washing machine to people with many advantages of small volu

3、me, compact results, high transmission efficiency, good impact resistance and low noise and so on. The first the design of overall transmission structure diagram was proposed in, and then chose the proper gear by calculating and checking, secondly chose the reasonable planet carrier are then designe

4、d input and output shaft. Finally in the center of the planetary wheel, internal gear, wheel and shaft as the main objects I use AutoCAD software drawing the main detail drawings and assembly drawing as a whole.Key words: The automatic washing machines; The planetary gear transmission; The balancing

5、 mechanism; The Planetary wheel目錄1 緒論11.1 洗衣機(jī)產(chǎn)品介紹11.1.1 洗衣機(jī)產(chǎn)品分類11.1.2 洗衣機(jī)的整體結(jié)構(gòu)1自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理21.2行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展22傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)及計(jì)算42.1行星齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)42.2傳動(dòng)方案的計(jì)算52.2.1 行星齒輪傳動(dòng)比和效率的計(jì)算52.2.2 行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算62.2.3 齒輪強(qiáng)度校核及幾何尺寸計(jì)算82.3 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析142.4行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)153行星輪、內(nèi)齒圈和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)173.1行星輪、中心輪和內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)173.2行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)174 行星齒輪減速器輸

6、入、輸出軸的設(shè)計(jì)204.1減速器輸入軸的設(shè)計(jì)204.2 減速器輸出軸設(shè)計(jì)215結(jié)論23參考文獻(xiàn)24附錄251 緒論當(dāng)前，洗衣機(jī)家電已進(jìn)入我國千家萬戶中。它從最早的單筒桶洗衣機(jī)發(fā)展到雙桶洗衣機(jī)，過渡到到全自動(dòng)洗衣機(jī)，再發(fā)展到現(xiàn)在模糊技術(shù)控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)。伴隨著現(xiàn)代新科技的發(fā)展發(fā)展，洗衣機(jī)工業(yè)正努力朝著智能化、兩極化種類多樣化、環(huán)?；?、小型化等方向邁進(jìn)。洗衣機(jī)中用來降速并傳遞扭矩的減速離合 ，洗滌時(shí)的傳動(dòng)路線是電動(dòng)機(jī)先經(jīng)過皮帶輪一級減速傳動(dòng)，再經(jīng)過行星系統(tǒng)的二級傳動(dòng)將由電機(jī)輸入的功率及扭矩降到適合洗衣機(jī)運(yùn)行的過程。行星齒輪減速器相較于普通齒輪減速器具有許多優(yōu)點(diǎn)，如體積小、傳動(dòng)效率高、震動(dòng)小及功率

7、傳動(dòng)范圍廣等因而機(jī)械傳動(dòng)被廣泛地應(yīng)用。以此同時(shí)它也有不足，即裝置材料要求較高、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、不易裝配，與其它普通減速器相比設(shè)計(jì)計(jì)算也比較復(fù)雜，但隨著科技的發(fā)展，行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)不斷完善，制造工藝水平的逐步提高及對國外相關(guān)技術(shù)的學(xué)習(xí)、引進(jìn)和消化吸收，使得行星傳動(dòng)的方式和均載裝置都逐漸得以改善，我們有信心能夠設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更合理、性能更好的行星減速器。1.1 洗衣機(jī)產(chǎn)品介紹 洗衣機(jī)產(chǎn)品分類洗衣機(jī)是幫助我們完成洗滌衣物過程的一種便捷的家用電器，在現(xiàn)代繁忙快速地生活中幫助減輕洗衣物的家庭勞動(dòng)，迅速地得到了消費(fèi)者的青睞。隨著世界電子科技的飛速發(fā)展，洗衣機(jī)經(jīng)過了快速的更新?lián)Q代并將邁入更新的發(fā)展行列中。目前，國

8、內(nèi)外洗衣機(jī)的種類很多并且有不同的分類方法。根據(jù)控制方式的不同洗衣機(jī)有普通、半自動(dòng)型和全自動(dòng)型三種洗衣機(jī)；根據(jù)洗滌方式的不同分為攪拌式洗衣機(jī)、滾筒式洗衣機(jī)及波輪式洗衣機(jī)。根據(jù)洗衣機(jī)內(nèi)部構(gòu)造方式的不同洗衣機(jī)還可分為單筒、雙桶和套筒三種?，F(xiàn)在市場上出售的洗衣機(jī)還有我國生產(chǎn)的LG熊貓、海爾、小天鵝、榮事達(dá)等以及國外的惠而浦水仙、西門子和日立好等洗衣機(jī)。 洗衣機(jī)的整體結(jié)構(gòu)取常見的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)為例來介紹洗衣機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。位于同一中中心線安裝的洗衣桶和脫水桶，洗衣桶是固定的，用來盛放衣物和水，而脫水桶在軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)將水甩出去。有很多小孔分布在脫水桶周圍，使得洗衣桶和脫水桶的水流相連通。進(jìn)水和排水電磁

9、閥控制著進(jìn)水和排水程序。洗滌衣物時(shí)將進(jìn)水閥打開并將進(jìn)水管放到洗衣桶中。當(dāng)甩干衣物時(shí)，將排水閥打開，水被排到洗衣機(jī)外。洗滌衣物時(shí)，波盤被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)使其正、反轉(zhuǎn)，此時(shí)脫水桶是固定的。將衣物甩干時(shí)關(guān)上離合器，脫水桶就會(huì)在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)將衣物甩干。高、低水位是通過水位開關(guān)來控制的；當(dāng)使用時(shí)按洗衣機(jī)啟動(dòng)按鈕；排水時(shí)安排水按鈕將水排出去。 自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理洗衣機(jī)洗滌衣物時(shí)動(dòng)力是由電動(dòng)機(jī)提供的。衣物上的污垢在水的摩擦和洗滌液的作用下被祛除。其工作過程是，首先將波輪間的充滿洗滌液，波輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，洗滌液由于受到離心離的作用會(huì)被甩向洗衣桶壁。波輪被甩出處壓力減小，波輪附近的洗滌液就會(huì)流回原位，這樣，以波輪軸

10、線為中心的渦輪就會(huì)在波輪周圍形成。當(dāng)渦流作螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)衣物就隨其旋轉(zhuǎn)，在渦流中心和桶壁之間不斷運(yùn)動(dòng)，而且位于波輪中心的衣物會(huì)不斷地摩擦波輪，就像人工洗衣物的過程，使衣物干凈。還有，被洗滌液浸泡的衣物運(yùn)動(dòng)緩慢，由于衣物和水流的速度會(huì)發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)水流便會(huì)摩擦衣物，使衣服上的污垢被帶走。再者因?yàn)橄匆掠坎皇且?guī)則的形狀，水流在離心力的作用下被甩向桶壁，它的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和速度都會(huì)改變，水流的不斷旋轉(zhuǎn)形成湍流。在湍流的帶動(dòng)下，衣物不斷地旋轉(zhuǎn)、翻滾、摩擦，使得衣物的作用面積變大，能更有效地洗凈衣物。1.2行星齒輪傳動(dòng)的發(fā)展行星齒輪傳動(dòng)是用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，它不僅可以作勻速運(yùn)動(dòng)或按預(yù)定規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)，還可以改

11、變運(yùn)動(dòng)的形式。在周轉(zhuǎn)輪系中，繞著固定軸線回轉(zhuǎn)的齒輪叫太陽輪，在太陽輪邊上有軸線變動(dòng)的齒輪，既做自傳又做公轉(zhuǎn)的齒輪叫行星輪，行星輪的支持構(gòu)件叫行星架，通過行星架將動(dòng)力傳到軸上，再傳給其它齒輪。這種由多個(gè)齒輪所組成且只有一個(gè)中心輪是固定的系統(tǒng)稱為行星輪系。這種輪系包含三個(gè)基本構(gòu)件，即行星架、中心輪和內(nèi)齒輪。它們均能與其他構(gòu)件連結(jié)承受外加力矩，并且繞共同的固定軸線回轉(zhuǎn)。當(dāng)三個(gè)構(gòu)件均轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，確定其中兩個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式就可以確定，這種結(jié)構(gòu)稱為差動(dòng)輪系；當(dāng)中心輪和內(nèi)齒輪中有一個(gè)固定時(shí)成為行星輪系。一般稱這兩種輪系為行星齒輪傳動(dòng)。 行星齒輪傳動(dòng)的原理不僅應(yīng)用于洗衣機(jī)中，還用在一些需要大功率和

12、高低速傳動(dòng)機(jī)械裝置中。它不僅可以增速、減速和變速傳動(dòng)中，更能夠使用在其他一些特殊場合中，如運(yùn)動(dòng)的合成和分解，對我國現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展起著重要的作用，被廣泛應(yīng)用在礦山機(jī)械、工業(yè)紡織、醫(yī)療設(shè)備、儀表儀器、化工機(jī)械及航空航天等各工業(yè)部門中甚至滲透到我們的日常生活中。2傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)及計(jì)算2.1行星齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的是自動(dòng)洗衣機(jī)中用來減速的裝置。在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足體積小、運(yùn)行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、抗沖擊性能好、重量輕、工藝性好、便于使用和維護(hù)等要求；還有傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩和轉(zhuǎn)速、輸入輸出功率必須滿足需要。但是要設(shè)計(jì)出滿足上述所有的要求的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是十分困難的，必須綜合考慮，

13、選出最合理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料我選擇了NGW型行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的減速裝置。行星齒輪傳動(dòng)根據(jù)基本構(gòu)件的情況可分為三種：2KH、3K及 KHV。按其嚙合方式的不同可分為：NGW型、NW 型、，NN 型、WW 型、NGWN 型。上面字母所代表的含義為：K是中心輪，H是行星架，V是輸出構(gòu)件，N是內(nèi)嚙合齒輪副，W是外嚙合齒輪副，G是同時(shí)與兩個(gè)中心輪相嚙合的公共齒輪2。經(jīng)查閱參考文獻(xiàn)2表13-5-1選擇行星齒輪數(shù)目=3。我設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動(dòng)方式是NGW型2KH行星傳動(dòng)中的單排內(nèi)外嚙合。如下圖2-1所示是擬定的傳動(dòng)方案簡圖，包括有中心論a,內(nèi)齒圈b和裝有3個(gè)行星輪g的星架H三個(gè)構(gòu)件

14、。agHHHaba-中心輪；b-內(nèi)齒輪；g-行星輪；H-行星架圖2-1 2K-H行星傳動(dòng)NGW型為了方便設(shè)計(jì)的進(jìn)行，假設(shè)減速器工作壽命為20年（設(shè)每年有300天），每天工作2小時(shí)。根據(jù)參考文獻(xiàn)1得到行星齒輪減速器設(shè)計(jì)的一些數(shù)據(jù)如下:表2-1有關(guān)固定數(shù)據(jù)傳動(dòng)比（）5 輸入轉(zhuǎn)速（r/min）3000輸入功率（w）300行星輪數(shù)目32.2傳動(dòng)方案的計(jì)算 行星齒輪傳動(dòng)比和效率的計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)比符號及角標(biāo)含義為： ，其中b為固定件、a為主動(dòng)件、H為從動(dòng)件。1.行星齒輪傳動(dòng)比當(dāng)內(nèi)齒圈b固定時(shí)，2K-H傳動(dòng)的傳動(dòng)比為： 輸出轉(zhuǎn)速： （2-1）2.行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效率計(jì)算由參考文獻(xiàn)3中式12-13可知行星齒輪

15、傳動(dòng)效率的計(jì)算公式為： （2-2） 由 : 得 : 其中 : 式中為a-g嚙合的損失系數(shù)；為b-g嚙合的損失系數(shù)；為軸承的損失系數(shù)；為總的損失系數(shù)；一般取。根據(jù)，可得：由計(jì)算結(jié)果可知，2K-H型行星輪系負(fù)號機(jī)構(gòu)的嚙合效率比較高，故在傳動(dòng)中多用負(fù)號機(jī)構(gòu)。 行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算1.在行星齒輪傳動(dòng)中要確定各齒輪齒數(shù)，不僅要滿足齒輪齒數(shù)的選取原則，同時(shí)還要保證傳動(dòng)比條件、裝配條件、同心條件和鄰接條件得到滿足。（1）傳動(dòng)比條件進(jìn)行配齒計(jì)算時(shí)必須保證滿足給定的傳動(dòng)比，此行星齒輪傳動(dòng)為內(nèi)齒圈b固定的NGW型行星齒輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪為中心輪a，從動(dòng)輪為行星架H，所以中心輪a和內(nèi)齒輪b的齒數(shù)必須滿足以下計(jì)算： （

16、2-3） 式中 為中心輪a的齒數(shù)； 為內(nèi)齒輪b的齒數(shù)（2）同心條件為了保證正確的嚙合，各對嚙合齒輪之間的中心距必須相等，即行星輪g和中心輪a間的中心距等于內(nèi)齒圈b和行星輪g的中心距,即為同心條件：。 （2-4） 由上式可以導(dǎo)出，即（3）裝配條件保證各行星輪能夠均勻地安裝于兩個(gè)中心齒輪之間并且與兩個(gè)中心齒輪嚙合良好，沒有錯(cuò)齒現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中的NGW型傳動(dòng)，為了簡化計(jì)算和裝配，應(yīng)使內(nèi)齒輪和中心輪齒數(shù)和是行星輪數(shù)目的整數(shù)倍，即： 為整數(shù)或?yàn)檎麛?shù) （2-5）（4）鄰接條件機(jī)構(gòu)中兩相鄰行星輪的齒頂互不相碰，并且它們間的間隙大于0.5被模數(shù)，即行星齒輪間的中心距大于其齒頂圓半徑之和，如下圖所示：圖2-2 鄰

17、接條件即 或 （2-6）上式中： 表示行星輪數(shù)目；A表示a、g嚙合時(shí)兩齒輪間中心距；、分別表示行星輪c的齒頂圓半徑和直徑 表示兩相鄰行星輪間的中心距。2.配齒的計(jì)算 根據(jù)裝配條件可得：為整數(shù)。因傳動(dòng)為閉式齒輪傳動(dòng)，為了使系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)小及傳動(dòng)的平穩(wěn)，一般選取小齒輪的齒數(shù)可取為=2030。由上式可知，只要取3的倍數(shù)即可使上式成立，故取=24。根據(jù)傳動(dòng)比公式可得：即： 若不變位，根據(jù)同心條件即， +=-可得由鄰接條件可知： 即：根據(jù)GB1356-88可知齒頂高系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為。所以，所以各齒輪齒數(shù)滿足連接條件。故齒輪齒數(shù)分別為：，。 齒輪強(qiáng)度校核及幾何尺寸計(jì)算本設(shè)計(jì)中選用的是漸開線直齒圓柱齒輪作傳動(dòng)構(gòu)

18、件。（一） 齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)輪廓基本參數(shù)：齒形角，齒頂高，工作齒高，頂隙c=0.25m,齒根圓角半徑，模數(shù)m，中心距a，中心輪和行星輪間的中心距，行星輪和內(nèi)齒輪間的中心距，傳動(dòng)比,，齒數(shù)比u。行星輪與內(nèi)齒輪間的齒數(shù)比 （2-7）中心輪與行星輪間的齒數(shù)比 （2-8）（二）精度等級的選擇 由于全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)裝置的速度不是很高，故可以選擇齒輪精度為7級。行星輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS，中心輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。兩種材料硬度相差20HBS。內(nèi)齒輪所選材料也是45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，與行星輪材料的硬度相差20HBS。（三）齒輪強(qiáng)度計(jì)算及校核 在行星

19、齒輪傳動(dòng)中，均可將傳動(dòng)系統(tǒng)分解為相互嚙合的幾對齒輪副，但要考慮行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（可能有多個(gè)行星輪）和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)）。在一般條件下，NGW型行星傳動(dòng)，主要是外嚙合決定其承載能力。因此主要對中心輪與行星輪間的傳動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可。1.接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算及校核由參考文獻(xiàn)3中10-21式可得按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的計(jì)算公式即： （2-9）（1）確定上述公式中各數(shù)值1）初選載荷系數(shù)K=1.82）計(jì)算中心輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （2-10）3）由于中心輪相對于軸承的位置為懸臂布置，由參考文獻(xiàn)3中表10-7選。 4）由于大小齒輪均為鋼制，由表10-6可得到彈性影響系數(shù)為：；5）當(dāng)齒輪傳動(dòng)未變位時(shí)，可由圖10

20、-30得到節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)為：； 6）由式10-18可得： （2-11）式中，經(jīng)計(jì)算得 再由式12-10可得：7) 由圖10-21d可查得： 中心輪的接觸疲勞強(qiáng)度為: 行星輪的接觸疲勞強(qiáng)度為: 8) 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：總工作時(shí)間為: 應(yīng)力循環(huán)次數(shù): （2-12）9）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，.10）由于中心輪與行星輪是外齒輪嚙合，所以其齒數(shù)比=1.511）由參考文獻(xiàn)2表13-5-7查得接觸最小安全系數(shù)為；12）由式10-12得到初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力： 中心輪的許用接觸應(yīng)力為：= （2-13）太陽輪的許用接觸應(yīng)力為：=齒輪校核時(shí)取上述較小值，即。（2）計(jì)算 1）計(jì)算中心輪的分度

21、圓直徑，帶入上式中較小的值：取2）計(jì)算圓周速度: （2-14） 初步計(jì)算齒寬: （2-15）3）計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù)： （2-16） 根據(jù)參考文獻(xiàn)4可取。4)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，取7級精度。由參考文獻(xiàn)3中表10-2查得使用系數(shù)；由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由表10-14查得小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)；由表10-3查得齒間載荷系數(shù)。故載荷系數(shù)K為： （2-17）進(jìn)行齒輪接觸強(qiáng)度的校核 （2-18） = =由計(jì)算結(jié)果可知，所選齒輪接觸疲勞強(qiáng)度合格。2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算及校核由參考文獻(xiàn)3式10-15，即: （2-19）進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算（1）確定上述公式內(nèi)的各數(shù)值重合度系數(shù)為： （2-2

22、0）齒間載荷分配系數(shù)為：（2-21）齒向載荷分布系數(shù)：系數(shù)K為： （2-22）由圖12-14查得: （2-23）載荷修正系數(shù)由圖12-22可?。海?；齒形系數(shù)可由圖12-21取得 ：，；彎曲疲勞極限由圖12-23 c可?。?，彎曲最小安全系數(shù)根據(jù)表12-14可取：應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： （2-24）根據(jù)上式所計(jì)算值及查參考文獻(xiàn)3可知彎曲壽命系數(shù)為： ，；尺寸系數(shù)為：； （2)查圖10-2得彎曲疲勞壽命系數(shù)： ， 許用彎曲應(yīng)力：（2-25）（3）檢驗(yàn)m的取值是否合格對于中心輪: 對于行星輪: 對上述兩者中較大的值進(jìn)行計(jì)算，即按行星輪進(jìn)行模數(shù)計(jì)算： =所以之前所取得的模數(shù)m=1.5合格。驗(yàn)算： （2-26）

23、 = 故所選齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。3.確定傳動(dòng)主要的尺寸由參考文獻(xiàn)2取齒輪齒頂高系數(shù);分度圓的壓力角;頂隙系數(shù)；中心距a為： （2-27）分度圓直徑d為： （2-28）齒頂圓直徑為： 當(dāng)時(shí)，； （2-29） 齒頂高為：外嚙合： 內(nèi)嚙合：齒根圓直徑為：齒根高： （2-30）基圓直徑為：=cos20=33.83mm （2-31）=cos20=50.74mm=cos20=135.32mm 齒寬b：由表10-7選齒寬系數(shù)。則： （2-32）進(jìn)行圓整后??；故：，。2.3 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析對行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行受力分析時(shí)，要假定各中心輪與行星架是靜止或等速轉(zhuǎn)動(dòng)，且摩擦損失不計(jì)，而且構(gòu)件在轉(zhuǎn)矩輸入過程

24、中均位于平衡狀態(tài)，構(gòu)件間的作用力等于反作用力。下面將對行星傳動(dòng)的受力情況進(jìn)行分析。圖2-3 行星傳動(dòng)的受力分析上圖中中心輪a為主動(dòng)件，設(shè)a輪的螺旋方向?yàn)闉橛倚?，在行星齒輪傳動(dòng)中，各對齒輪嚙合計(jì)算可借鑒普通定軸齒輪嚙合計(jì)算。從中心輪開始，依次確定各構(gòu)件上的力和力矩。由參考文獻(xiàn)3中式13-5-14得： （2-33） （2-34）由式（2-10）知帶入上式可得到：，中心輪a上的嚙合作用力為： (2-35) (2-36) （2-37） （2-38） 上式中嚙合角，螺旋角。根據(jù)參考文獻(xiàn)2中表13-5-8可以取：可以計(jì)算得：行星輪g上的嚙合作用力為：= =- =-=0 =- =-=-=行星架H上的嚙合力矩

25、和作用力為：內(nèi)齒輪b上的嚙合作用力為：2.4行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用多個(gè)行星輪來分擔(dān)載荷是行星輪系的主要特點(diǎn)，且均勻分布的行星輪平衡了離心力和徑向力，從而使系桿、中心輪近似實(shí)現(xiàn)無徑向負(fù)荷地傳遞轉(zhuǎn)矩，消除振動(dòng)。理論上講，在相同轉(zhuǎn)速條件和功率下，行星輪的數(shù)目越多，與每個(gè)行星輪嚙合的中心輪輪齒受力就越小，能使重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。但實(shí)際上由于制造過程中產(chǎn)生的誤差及構(gòu)件的變形等，通常會(huì)造成行星輪受力不均現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)一個(gè)行星輪即可，因?yàn)樵黾有行禽唫€(gè)數(shù)實(shí)際上就是增加了多余的約束條件，導(dǎo)致對制造和安裝精度的要求就越苛刻。安裝過多的行星齒輪不僅使行星輪負(fù)載不均，而且因?yàn)橹圃旌桶惭b不可避免的誤差，還會(huì)

26、加大各接觸件之間的預(yù)應(yīng)，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，降低效率，影響機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)甚至還會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象使構(gòu)件難以運(yùn)動(dòng)。因此隨著行星齒輪功率和系傳動(dòng)速度的增大，均載問題的研究變得越來越重要。為使行星輪系傳動(dòng)的承載能力增強(qiáng)，我們要盡可能避免載荷分配不均勻的現(xiàn)象，我采用了浮動(dòng)構(gòu)件均載機(jī)構(gòu)。浮動(dòng)構(gòu)件是指行星輪戲中有一個(gè)或兩個(gè)基本構(gòu)件的徑向位置沒有固定，而是靠工作時(shí)各行星齒輪給他的作用力自由浮動(dòng)。由于各行星輪是對稱、均勻分布的，因而當(dāng)浮動(dòng)元件平衡時(shí)，各行星輪的載荷也基本達(dá)到平衡。本設(shè)計(jì)中采用的是通過齒輪聯(lián)軸器將輸入軸與中心輪作浮動(dòng)聯(lián)接，使中心輪作為浮動(dòng)構(gòu)件。這是因?yàn)槭褂枚鄠€(gè)行星輪傳動(dòng)，不僅能夠使同心軸齒輪之間的空間得到合理

27、運(yùn)用，還能形成功率分流使載荷得到均勻分配，而且這種均載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較緊湊、制造簡單、裝配方便。3行星輪、內(nèi)齒圈和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1行星輪、中心輪和內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在選取行星輪結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸承類型、傳動(dòng)類型及安裝形式來選取。一般速度不是很高的行星齒輪傳動(dòng)，常用滾動(dòng)軸承來支承。該設(shè)計(jì)中由于行星輪結(jié)構(gòu)比較小故設(shè)計(jì)成齒輪與軸一體的形式。由于中心輪尺寸較小，所以設(shè)計(jì)成實(shí)體結(jié)構(gòu)。中心輪一端通過齒輪聯(lián)軸器與輸入軸連接。不浮動(dòng)也不旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈常用圓銷、平鍵或螺栓與箱體連接起開，并且與機(jī)體有精確的定位配合。有時(shí)為了保證制造精度，常直接把內(nèi)齒輪加工在機(jī)體上，此時(shí)機(jī)體的材料就按齒輪的要求確定。該設(shè)計(jì)中的內(nèi)齒圈如

28、圖3-1。圖3-1內(nèi)齒輪 3.2行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于行星輪的心軸安裝在行星架中，所以心軸位置的精確度在很大程度上會(huì)影響行星輪間載荷分配情況，而行星輪軸線的偏斜是由行星架的變形引起的，并且會(huì)使齒寬上載荷受力不均，降低減速器的承載能力，引起震動(dòng)及噪聲。所以，行星架設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇合理的結(jié)構(gòu)形式及工藝性能。選擇行星架時(shí)候我們要優(yōu)先考慮便于加工、結(jié)構(gòu)剛性好、工藝性能好的結(jié)構(gòu)。常見的行星架結(jié)構(gòu)形式有三種：雙壁剖分式、雙壁整體式和單壁式。圖3-2 雙壁剖分式行星架 雙壁剖分式行星架的剛性較好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在傳動(dòng)比較小情況下，為使裝配比較方便，其行星輪軸承需要安裝在行星架上。圖3-3 雙壁整體式行星架a) 軸與

29、行星架一體 b)軸與行星架為法蘭式鏈接雙壁整體式行星架的剛性比較好，一般在行星輪內(nèi)安裝軸承。圖3-4單臂式行星架單臂式行星架的剛性較差、結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸比較小，裝配方便，一般用于中小功率傳動(dòng)，而且由于行星輪軸呈懸臂狀態(tài)，受力不均勻，必須在行星輪孔內(nèi)安裝軸承，特別是行星輪直徑較小時(shí)安裝更困難。結(jié)合情況綜合考慮故該設(shè)計(jì)中采用的是雙壁剖分式行星架結(jié)構(gòu)。4 行星齒輪減速器輸入、輸出軸的設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)不僅受軸上零件的位置、數(shù)量、載荷的影響，還受軸上零件安裝和固定方法及軸的加工、裝配工藝等因素的影響，所以設(shè)計(jì)軸時(shí)應(yīng)考慮好軸的結(jié)構(gòu)，使軸上裝配合理、拆裝方便、工藝性能好，同時(shí)還應(yīng)避免軸的應(yīng)力集中理，所以將輸入

30、、輸出軸均設(shè)計(jì)成階梯軸的形式。4.1減速器輸入軸的設(shè)計(jì)（1）材料的選擇和確定許用應(yīng)力通過查閱參考文獻(xiàn)可選45號鋼作為輸入軸的材料，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限為，許用彎曲應(yīng)力。（2）估算軸徑已知輸入軸的轉(zhuǎn)矩，功率為，轉(zhuǎn)速，中心輪的直徑。根據(jù)參考文獻(xiàn)6表14-1的C=112.又由參考文獻(xiàn)6中公式： (4-1)考慮到軸上零件的定位、拆裝、位置調(diào)整等情況，輸入、輸出軸均設(shè)計(jì)成階梯軸形式。所以估算軸徑,確定各個(gè)軸段的直徑。為了使軸在整個(gè)減速離合器中的合理安裝，初定：軸段1直徑最小取，即 ， ，為了使軸上的零件能合理定位及裝配，現(xiàn)確定各軸段的長度。初定：, ，下圖4-1中依次從軸的左端向右安裝中軸上零件，即軸承、套筒、軸承、箍環(huán)、軸承端蓋。圖4-1 輸入軸（3）輸入軸的校核計(jì)算因?yàn)檩斎胼S為傳動(dòng)軸，故可以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件校核。由參考文獻(xiàn)3中式 15-1可知： （4-2）查表得，所以。所以輸入軸強(qiáng)度校核合格。4.2 減速器輸出軸設(shè)計(jì)（1）材料選擇和許用應(yīng)力 選用45號鋼，并經(jīng)過