行星齒輪洗衣機減速器的設(shè)計[帶圖紙]

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　論文（設(shè)計）題目：自動洗衣機行星齒輪</p><p>　　減速器的設(shè)計 </p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p>　　所在院（系）： 機 電 學(xué) 院 </p><p>　　所學(xué)專業(yè)： 機電

2、技術(shù)教育</p><p><b>　　導(dǎo)師姓名： </b></p><p><b>　　完成時間： </b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文是有關(guān)一種自動洗衣機減速離合器內(nèi)部減速裝置行星輪系減速器的設(shè)計。行星輪減速其實就是應(yīng)用齒輪減

3、速的原理,它有一個軸線位置固定的齒輪叫中心輪或太陽輪,在太陽輪邊上有軸線變動的齒輪,即一方面作自轉(zhuǎn)另一方面又作公轉(zhuǎn)的齒輪叫行星輪,行星輪有支持構(gòu)件叫行星架,通過行星架將動力傳到軸上,再傳給其它齒輪。它們由一組若干個齒輪組成一個輪系，只有 一個原動件,這種周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。</p><p>　　關(guān)鍵詞：行星輪系減速器，行星輪，中心輪（太陽輪），行星架</p><p>　　The Desi

4、gn of Planet Gear Reducer to Automatic </p><p>　　Washing Machine</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper is the related one kind of automatic washer decelerates the

5、 coupling interior decelerating device planet gear train reduction gear the design. The planetary gear decelerates is actually applies the gear reduction the principle, it has a spool thread position fixed gear to be cal

6、led the central ring or the sun gear,one hand the gear nearby the sun gear which the spool thread changes, on the other hand on the one hand namely makes the rotation to make the revolution the gear auction hou</p>

7、<p>　　Keywords: Planet gear train reduction gear, planetary gear, central ring (sun gear), planet carrier</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論???????????????????????????????????

8、???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1</p><p>　　1.1發(fā)展概況??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1</p&

9、gt;<p>　　1.2行星齒輪的傳動???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1</p><p>　　1.3行星齒輪傳動的特點???????????????????????????????????????????????????????????????????

10、?????????????????2</p><p>　　1.4行星齒輪傳動的基本類型?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3</p><p>　　2 減速器簡介?????????????????????????????????????????????????????????

11、???????????????????????????????????????????????3</p><p>　　3 傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4</p><p>　　3.1原始數(shù)據(jù)??????????????????

12、????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4</p><p>　　3.2傳動方案的要求???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5</p>

13、<p>　　3.3擬定傳動方案???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5</p><p>　　4 行星齒輪傳動的設(shè)計????????????????????????????????????????????????????????????????????

14、?????????????????????6</p><p>　　4.1行星齒輪傳動比和效率計算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????6</p><p>　　4.2行星齒輪傳動的配齒計算?????????????????????????????????????????????????

15、????????????????????????????6</p><p>　　4.2.1傳動比條件????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6</p><p>　　4.2.2同軸條件?????????????????????????????????

16、???????????????????????????????????????????????????????????????7</p><p>　　4.2.3裝配條件????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7</p><p>　　4.2.

17、4鄰接條件????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7</p><p>　　4.3行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計算????????????????????????????????????????????????????9</p><p>

18、　　4.4行星齒輪傳動強度計算及校核????????????????????????????????????????????????????????????????????14</p><p>　　4.4.1名義載荷、使用系數(shù)和動載系數(shù)????????????????????????????????????????????????????????????14</p><p>　　4.4.2

19、行星齒輪抗彎疲勞強度計算及校核???????????????????????????????????????????????????????15</p><p>　　4.4.3行星齒輪接觸疲勞強度計算及校核???????????????????????????????????????????????????????15</p><p>　　5 行星齒輪傳動的均載機構(gòu)的設(shè)計?????????

20、????????????????????????????????????????????????????????????15</p><p>　　5.1基本構(gòu)件浮動的均載機構(gòu)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????16</p><p>　　5.2采用彈性件的均載機構(gòu)????????

21、???????????????????????????????????????????????????????????????????????16</p><p>　　5.3杠桿聯(lián)動均載機構(gòu)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????17</p><p>　　5.

22、4彈性油膜浮動法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19</p><p>　　5.5齒式聯(lián)軸器的設(shè)計??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

23、19</p><p>　　6 太陽輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計????????????????????????????????????????????????????????????????22</p><p>　　6.1太陽輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

24、?????????22</p><p>　　6.2行星輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22</p><p>　　6.3行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計?????????????????????????????????????????????????????

25、?????????????????????????????????23</p><p>　　7 行星輪系減速器輸入輸出軸的設(shè)計??????????????????????????????????????????????????????????????????24</p><p>　　7.1減速器輸入軸的設(shè)計??????????????????????????????????????????

26、????????????????????????????????????????26</p><p>　　7.1.1選擇材料，確定許用應(yīng)力???????????????????????????????????????????????????????????????????????26</p><p>　　7.1.2根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑????????????????????????????

27、?????????????????????????????????????????????26</p><p>　　7.1.3確定各軸段的直徑和長度?????????????????????????????????????????????????????????????????????26</p><p>　　7.1.4校核?????????????????????????????????

28、????????????????????????????????????????????????????????????????????27</p><p>　　7.2減速器輸出軸的設(shè)計??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????27</p><p>　　7.2.1選擇材

29、料，確定許用應(yīng)力?????????????????????????????????????????????????????????????????????27</p><p>　　7.2.2根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑?????????????????????????????????????????????????????????????????????????27</p><p>　　7.2.3

30、確定各軸段的直徑和長度?????????????????????????????????????????????????????????????????????28</p><p>　　7.2.4校核?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28</

31、p><p>　　8 結(jié)束語?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28</p><p>　　致謝?????????????????????????????????????????????????????????????

32、???????????????????????????????????????????????????????29</p><p>　　參考文獻?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29</p><p><

33、b>　　1 緒論</b></p><p>　　行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點，這些已被我國越來越多的機械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨特的優(yōu)點。行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩

34、的機械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動，運動的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中；這些功用對于現(xiàn)代機械傳動發(fā)展有著重要意義。因此，行星齒輪傳動在起重運輸、工程機械、冶金礦山、石油化工、建筑機械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器、和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　1.1 發(fā)展概況</b></p><p>　　世界上

35、一些工業(yè)發(fā)達國家，如日本、德國、英國、美國和俄羅斯等，對行星齒輪傳動的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動性能，傳動功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等早已在現(xiàn)代化的機械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。 行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀60年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動進行了較深入、系統(tǒng)的研究和

36、試制工作。無論是在設(shè)計理論方面，還是在試制和應(yīng)用實踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。 近20多年來，尤其是我國改革開放以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的進步和發(fā)展，我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達國家引進了大量先進的機械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過我國機械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時俱進，開拓創(chuàng)新地努力奮進，使我國的行星傳動技術(shù)有了迅速的發(fā)展。</p><p>　　1.2 行星齒輪的傳動</p>

37、;<p>　　行星齒輪傳動是一種一個或一個以上齒輪的軸線繞另一齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)的齒輪傳動。行星輪既繞自身的軸線回轉(zhuǎn),又隨行星架繞固定軸線回轉(zhuǎn)。太陽輪、行星架和內(nèi)齒輪都可繞共同的固定軸線回轉(zhuǎn)，并可與其他構(gòu)件聯(lián)結(jié)承受外加力矩，它們是這種輪系的三個基本件。三者如果都不固定，確定機構(gòu)運動時需要給出兩個構(gòu)件的角速度，這種傳動稱差動輪系；如果固定內(nèi)齒輪或太陽輪，則稱行星輪系。通常這兩種輪系都稱行星齒輪傳動，如圖1所示。</p&

38、gt;<p>　　當(dāng)齒輪系運轉(zhuǎn)時，如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個齒輪的幾何軸線位置不固定，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作行星運動的齒輪。如圖1（a）所示，齒輪a、b和構(gòu)件x均繞幾何軸線O轉(zhuǎn)動，而齒輪c是活套在構(gòu)件X的軸上，它一方面繞自身的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，同時又繞著幾何軸線O旋轉(zhuǎn)，即齒輪c作行星運動。因此，稱該齒輪傳動為行星齒輪傳動即行星輪系。</p><p>　?。╝）

39、 (b) (c)</p><p><b>　　圖1行星齒輪傳動</b></p><p>　　1.3 行星齒輪傳動的特點</p><p>　　行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較，它具有許多獨特的優(yōu)點：在傳遞動力時它可以進行功率分流；同時，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均

40、設(shè)置在同一主軸線上。所以行星齒輪傳動現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動，來作為各種機械傳動系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機、起重運輸和石油化工等的齒輪傳動裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　行星齒輪傳動的主要優(yōu)點有：</p><p>　?。?）體積小，

41、質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大 </p><p>　　由于行星齒輪傳動具有功率分流和各中心輪構(gòu)成共軸線式的傳動以及合理的應(yīng)用內(nèi)嚙合齒輪副，因此結(jié)構(gòu)非常緊湊；再由于在中心輪周圍均勻分布著數(shù)個行星輪來共同分擔(dān)載荷，從而使每個齒輪所承受的載荷較小。</p><p>　　（2）傳動效率高 </p><p>　　由于行星齒輪結(jié)構(gòu)的對稱性，使作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承的反作用力互

42、相平衡，從而有利于達到提高傳動效率的作用。</p><p><b>　?。?)傳動比大 </b></p><p>　　可以實現(xiàn)運動的合成和分解，只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動的類型和配齒方案，就可使少數(shù)幾個齒輪獲得很大傳動比。</p><p>　?。?）傳動平穩(wěn)，抗沖擊和振動的能力強 </p><p>　　由于采用了數(shù)個行

43、星齒輪，均勻的分布在中心輪周圍，從而使行星輪和轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡，同時也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故傳動平穩(wěn)，抗沖擊和振動能力強。</p><p>　　行星齒輪傳動的缺點是：材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和安裝較困難些。但隨著人們對行星傳動技術(shù)進一步深入地了解和掌握以及對國外行星傳動技術(shù)的引進和消化吸收，從而使其傳功結(jié)構(gòu)不斷完善，同時生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。因此，對于它的制造安裝問題，目前已不再視為一件什么困難的事情。實

44、踐表明，在具有中等技術(shù)水平的工廠也是完全可以制造出較好的行星齒輪傳動減速器的。</p><p>　　1.4 行星齒輪傳動的基本類型</p><p>　　行星齒輪傳動的類型很多，其分類方法也不少。按照原機械工業(yè)部關(guān)于行星齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)JB 1977—1976，國內(nèi)采用了將行星齒輪傳動按其嚙合方式的不同來進行分類。該分類方法通常采用如下的基本代號：</p><p>　　

45、N——內(nèi)嚙合齒輪副；</p><p>　　W——外齒合齒輪副；</p><p>　　G——同時與兩個中心輪相嚙合的公共齒輪。</p><p>　　根據(jù)行星齒輪傳動所具有的嚙合方式，可以把行星齒輪傳動的傳動類型分為：</p><p>　　NGW——具有內(nèi)嚙合和外嚙合，同時還具有一個公共齒輪的行星齒輪傳動；</p><p>

46、;　　NW——具有一個內(nèi)嚙合和一個外嚙合的行星齒輪傳動；</p><p>　　WW——具有兩個外嚙合的行星齒輪傳動；</p><p>　　NN——具有兩個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動；</p><p>　　NGWN——具有兩個內(nèi)嚙合和一個外嚙合，同時還具有一個公共齒輪的行星齒輪傳動；</p><p>　　N——僅具有一個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動。<

47、/p><p><b>　　2 減速器簡介</b></p><p>　　減速器是一種動力傳達機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電動機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。它是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。在某些場合也用來增速，稱為增速器。減速器降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速

48、器額定扭矩。降速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。</p><p>　　減速器的種類很多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及他們互相組合起來的減速器；按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐—圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可以分為展開式、分流式和同軸式減速器。</p><p>　?。?）蝸輪蝸桿減

49、速器的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。</p><p>　　（2）諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。</p><p>　　（3）行星減速器其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，

50、回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。</p><p>　　減速器主要由傳動零件（齒輪或蝸桿）、軸、軸承、箱體及其附件所組成。</p><p>　?。?）齒輪、軸及軸承組合 小齒輪與軸制成一體，稱齒輪軸。這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑差不多的情況下。如果相差很大，就采用齒輪與軸分開為兩個零件的結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪。此時齒輪與軸的周向固定采用平鍵聯(lián)接，軸上零件利用軸

51、肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。當(dāng)徑向載荷和軸向載荷不大時，兩軸采用深溝球軸承；在軸向載荷較大的情況下，應(yīng)采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）箱體 箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。箱體通常采用灰鑄鐵制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可采用鑄鋼箱體。單件生產(chǎn)的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。</

52、p><p>　?。?）附件 為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計。</p><p>　?。╝）檢查孔 為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱體內(nèi)注入潤滑油。</p><p>　　（b）通氣器 減速器工作時

53、，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱體內(nèi)膨脹氣體自由排出，以保持箱內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S身密封件滲漏。</p><p>　　（c）軸承蓋 為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。</p><p>　?。╠）定位銷 為保證每次拆卸箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應(yīng)在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的連接凸緣上配裝定位銷。</p&g

54、t;<p>　?。╡）油面指示器 檢查減速器么油池油面的高度，經(jīng)常保持有適量的油。</p><p>　?。╢）放油螺塞 換油時，排放污油和清洗劑。</p><p>　　（g）起吊裝置 當(dāng)減速器超過25kg時，應(yīng)在箱體設(shè)置起吊裝置，便于搬運。</p><p>　　3 傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計</p><p><b>　　

55、3.1 原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　為了便于設(shè)計的進行，現(xiàn)確定減速器設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　總傳動比：i =4.8；</p><p>　　輸入軸轉(zhuǎn)速：n=2800r/min；</p><p>　　輸入軸功率：P=8KW；</p><p>　　行星輪個數(shù)：np=3；</p>

56、;<p>　　內(nèi)齒圈齒數(shù)：zb=70~80；</p><p>　　3.2 傳動方案的要求</p><p>　　在設(shè)計傳動方案時，傳動系統(tǒng)必須滿足體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，傳動平穩(wěn)，抗沖擊能力強的特點；傳動系統(tǒng)輸入輸出功率、轉(zhuǎn)速和扭矩必須滿足需要；另外傳動系統(tǒng)需要每天工作至少兩小時，工作壽命為20年（設(shè)每年工作300天）；傳動系統(tǒng)工作環(huán)境比較潮濕，溫度為-40℃—40℃，傳

57、動系統(tǒng)在此環(huán)境內(nèi)必須能正常工作。</p><p>　　3.3 擬定傳動方案</p><p>　　在滿足傳動方案基本要求的情況下，可以選擇帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動等傳動方案?；谒O(shè)計的傳動方案要應(yīng)用于自動洗衣機的減速裝置中，再結(jié)合各傳動方案的特點，擬定傳動方案如下：</p><p>　　圖2 自動洗衣機減速裝置的傳動流程圖</p><p

58、>　　本方案中電動機的選擇和帶傳動的設(shè)計，本文在這里不做詳細說明，重點介紹行星齒輪減速器的設(shè)計。由于NGW型行星齒輪傳動效率高、體積小、質(zhì)量輕結(jié)構(gòu)簡單制造方便、傳遞功率范圍大，可用于各種工作條件，在機械傳動中應(yīng)用最為廣泛，它的特點正好滿足于該傳動方案。鑒于此，特選擇行星齒輪傳動作為自動洗衣機減速裝置的減速器。</p><p>　　由于傳動比要求不大，可選用單級傳動，設(shè)計傳動機構(gòu)簡圖如下圖：</p>

59、;<p>　　圖3 行星齒輪傳動的簡圖</p><p>　　4 行星齒輪傳動的設(shè)計</p><p>　　4.1 行星齒輪傳動比和效率計算</p><p>　　在齒輪傳動中，輸入構(gòu)件的角速度與輸出構(gòu)件的角速度的比值，稱為齒輪傳動的傳動比，用符號i表示。本課程設(shè)計傳動比為已知數(shù)i=4.8。</p><p>　　行星齒輪傳動的效率是評

60、價其傳動性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。欲求的行星齒輪傳動的效率值η，首先應(yīng)分析和了解它的傳動損失。在行星齒輪傳動中，主要功率損失有以下三種。</p><p>　　（1）嚙合齒輪副的摩擦損失，其相應(yīng)的效率為ηm。它是由于齒輪的齒廓滑動而引起的摩擦損失。</p><p>　?。?）軸承中的摩擦損失，其相應(yīng)的效率為ηn。</p><p>　?。?）液力損失，其相應(yīng)的效率為ηs。

61、它是由潤滑油的攪動和飛濺而引起的。</p><p>　　所以行星齒輪傳動的總效率為</p><p>　　η=ηmηnηs （1）</p><p>　　式中 ηm 、ηn 、ηs分別為齒輪傳動的軸承、齒輪傳動和液力損失的效率。取 ηm=0.99、ηn =0.97、ηs =0.99，則 η=

62、η1η2 =0.99×0.99×0.99=0.9703≈0.97。</p><p>　　4.2 行星齒輪傳動的配齒計算</p><p>　　行星齒輪傳動各齒輪齒數(shù)的確定，除了要遵守圓柱齒輪傳動齒數(shù)選擇的原則外，還必須滿足傳動比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件。</p><p>　　4.2.1 傳動比條件</p><p>

63、　　配齒計算必須保證實現(xiàn)給定的傳動比。本課題設(shè)計的行星齒輪為內(nèi)齒圈b固定的NGW型行星齒輪傳動，且主動件為太陽輪a，從動件為行星架H，所以其必須滿足以下計算：</p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　式中 za ——太陽輪a的齒數(shù)；</p><p>　　zb ——內(nèi)齒輪b的齒數(shù)。</p><p&g

64、t;　　4.2.2 同軸條件</p><p>　　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。例如，NGW型齒輪傳動，太陽輪a與行星輪c的中心距aac應(yīng)等于行星輪c與內(nèi)齒圈b的中心距acb，即aac=acb。</p><p>　　由此原理可以導(dǎo)出m（za+zc）=m（zb-zc），即za+zc=zb-zc或zb=za+2zc </p><p>　　4.2.

65、3 裝配條件</p><p>　　滿足裝配條件，可以保證各行星輪能均布地安裝于兩太陽輪之間，并且與兩個太陽輪嚙合良好沒有錯位現(xiàn)象。</p><p>　　當(dāng)傳動形式為NGW型時，為了簡化計算和裝配，應(yīng)使太陽輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)和等于行星輪數(shù)的整數(shù)倍，即</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　4.2.4

66、 鄰接條件</p><p>　　在設(shè)計行星齒輪傳動時，為了進行功率分流，提高承載能力，同時也為了減小其結(jié)構(gòu)尺寸，經(jīng)常在太陽輪a和內(nèi)齒圈b之間設(shè)置幾個行星輪c。為了不使行星輪之間產(chǎn)生碰撞，必須保證他們的齒頂之間在其連心線上有一定的間隙，即兩相鄰行星齒輪齒頂圓半徑之和小于其中心距L，如下圖所示</p><p><b>　　圖4 鄰接條件</b></p>&l

67、t;p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　?。╮a）c、（da）c——行星輪c的齒頂園半徑和直徑；</p><p>　　np——行星輪個數(shù)；</p><p>　　a——a、c齒輪嚙合副的中心距；</p><p>　　

68、Lc——相鄰兩個行星齒輪中心之間的距離。</p><p>　　間隙△c=Lc-（da）c的最小允許值取決于行星齒輪減速器的冷卻條件和嚙合傳動時潤滑油的攪動損失。實際使用時，一般取間隙值△c≥0.5m，m為齒輪的模數(shù)。</p><p>　　結(jié)合本課程設(shè)計原始數(shù)據(jù)：</p><p>　　總傳動比：i =4.8；</p><p>　　輸入軸轉(zhuǎn)速：n

69、=2800r/min；</p><p>　　輸入軸功率：P=8KW；</p><p>　　行星輪個數(shù)：np=3；</p><p>　　內(nèi)齒圈齒數(shù)：zb=100~120；</p><p>　　已知該設(shè)計傳動比，且np=3。</p><p><b>　　根據(jù)裝配條件：</b></p>&

70、lt;p><b>　　（5）</b></p><p>　　由此可知，只要za取5、10、15、20……，即5的倍數(shù)，則上式即為整數(shù)，故可取za=30。</p><p>　　根據(jù)傳動比公式得=（4.8-1）×30=114。</p><p>　　根據(jù)同軸條件，若不變位，則由公式zb=za+2zc 可得zc =（zb-za）/2=（1

71、14-30）/2=42。</p><p><b>　　驗算鄰接條件：</b></p><p><b>　　（6）</b></p><p>　?。╠a）c =m（zc+2h）=m（42+2）=44m</p><p>　　因為62.35m>44m，所以該設(shè)計配齒計算滿足鄰接條件，即</p&g

72、t;<p>　　za =30 ，zb =114 ，zc =42,</p><p>　　4.3 行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計算</p><p>　　根據(jù)漸開線和其傳動性質(zhì)可知，標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪有五個基本參數(shù)：模數(shù)m、齒數(shù)z、壓力角α、齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*。</p><p>　　模數(shù)m——分度圓上的齒距p與圓周率π的比值，即</p&g

73、t;<p><b>　?。?）</b></p><p>　　模數(shù)m是齒輪的基本參數(shù)之一，其單位為mm。因為p=mπ，所以若模數(shù)m增加，則齒輪的齒距p就增大；齒輪的齒距及各部分尺寸均相應(yīng)的增大。為了齒輪的設(shè)計、制造和測量等工作的標(biāo)準(zhǔn)化，模數(shù)m的數(shù)值也已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　齒數(shù)z——齒輪整個圓周上的輪齒個數(shù)。</p><p&g

74、t;　　壓力角α——國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：分度圓壓力角α=20°，即該壓力角等于基準(zhǔn)齒形的齒形角。</p><p>　　齒頂高系數(shù)ha*——按國家規(guī)定：ha* =1。</p><p>　　頂隙系數(shù)c* ——按國家規(guī)定：c* =0.25。</p><p>　　一、由此可知，要想確定行星齒輪傳動的幾何尺寸就是要計算出以上基本參數(shù)[4]。</p><

75、p>　?。ㄒ唬┻x定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)</p><p>　?。?）根據(jù)傳動方案要求，選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　?。?）洗衣機傳動裝置速度不是很高，故選用7級精度（GB 10095——88）。</p><p>　　（3）材料選擇。由高等教育出版社的《機械設(shè)計》表10-1選擇中心輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，行星輪材料為4

76、5鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度相差為40HBS。</p><p>　　（4）初步定為太陽輪齒數(shù)為za =20，行星輪齒數(shù)為zc=28,它們之間的齒數(shù)比為1.4。</p><p>　?。ǘ┌待X面接觸強度設(shè)計</p><p>　　由設(shè)計計算公式進行試算，即</p><p><b>　　（8）</b><

77、/p><p>　　（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值[4]</p><p>　　1）試選載荷系數(shù)Kt=1.3。</p><p>　　2）計算太陽輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　3）由《機械設(shè)計》表10-7選取齒寬系數(shù)Φd=1。</p><p>　　4）由《機械設(shè)計》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。</p>&

78、lt;p>　　5）由《機械設(shè)計》圖10-21d按齒面硬度查得太陽輪的接觸疲勞強度極限；行星輪的接觸疲勞強度極限。</p><p>　　6）由公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。</p><p>　　7）由《機械設(shè)計》圖10-19取解除疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.91；KHN2=0.94。</p><p>　　8）計算疲勞許用應(yīng)力。</p><p>　　

79、取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式得：</p><p><b>　?。?）計算[4]</b></p><p>　　1）試算太陽輪分度圓直徑d1t，代入[σH]中較小的值。</p><p>　　2）計算圓周速度ν。</p><p><b>　　3）計算齒寬b。</b></p><

80、;p>　　4）計算齒寬與齒高之比。</p><p>　　模數(shù) </p><p>　　齒高 </p><p><b>　　5）計算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)ν=6.855m/s，7級精度，由《機械設(shè)計》圖10-8查得Kv=1.12；</p>

81、;<p>　　直齒輪，KHα= KFα=1；</p><p>　　由《機械設(shè)計》表10-2查得使用系數(shù)KA=1；</p><p>　　由《機械設(shè)計》表10-4用插值法查得7級精度，非對稱布局時，KHβ=1.23。</p><p>　　由齒寬與齒高之比8.89，KHβ=1.23查機械設(shè)計圖10-13得KFβ=1.175；故載荷系數(shù)</p>

82、<p>　　6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式得：</p><p><b>　　7）計算模數(shù)m。</b></p><p>　?。ㄈ┌待X根彎曲強度設(shè)計[4]</p><p>　　根據(jù)彎曲強度的設(shè)計公式計算，公式如下：</p><p><b>　?。?）</b></p&g

83、t;<p>　　（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值</p><p>　　1）由《機械設(shè)計》圖10-20c查得太陽輪的彎曲強度極限σFE1=500Mpa；行星輪的彎曲強度極限σFE2=380Mpa；</p><p>　　2）由《機械設(shè)計》圖10-18取得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.90，KFN2=0.92；</p><p>　　3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。&l

84、t;/p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式得</p><p>　　4）計算載荷系數(shù)K。</p><p><b>　　5）查取齒形系數(shù)。</b></p><p>　　由《機械設(shè)計》表10-5查得 YFa1=2.80；YFa2=2.55。</p><p>　　6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。&

85、lt;/p><p>　　由《機械設(shè)計》表10-5查得 YSa1=1.55；YSa2=1.61。</p><p>　　7）計算太陽輪、行星輪的并加以比較。</p><p>　　由此計算結(jié)果可以看出，行星輪的數(shù)值大。</p><p><b>　?。?）設(shè)計計算</b></p><p>　　對比計算結(jié)

86、果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強度所得的模數(shù)1.44并就近取標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm</p><p>　　根據(jù)實際分度圓直徑可算得太陽輪齒數(shù)為za=47.69/1.5=31.79≈30</p><p>　　則行星輪齒數(shù)為zc=30&#

87、215;1.4=42</p><p><b>　　（四）幾何尺寸計算</b></p><p>　?。?）計算分度圓直徑</p><p><b>　?。?）計算中心距</b></p><p><b>　　（3）計算齒輪寬度</b></p><p>　　取B

88、c=45mm，則Ba=50mm。</p><p>　　二、為了得到合適的中心距，更靈活的選擇齒數(shù)，提高承載能力及改善嚙合質(zhì)量，可以采用角變位。一般嚙合角為：</p><p>　　外嚙合： </p><p>　　內(nèi)嚙合： </p><p>　　再根據(jù)初選的齒數(shù)，求出嚙合

89、角，然后再分配變位系數(shù)。</p><p>　　1）已知NGW型行星齒輪傳動比為4.8，行星輪數(shù)np=3，模數(shù)m=1.5mm，za =30 ，zb =114 ，zc =42，為了采用角變位傳動將zc 減少兩個齒即取zc =40。</p><p><b>　　2）預(yù)計嚙合角</b></p><p>　　根據(jù)公式，查《機械設(shè)計傳動裝置設(shè)計手冊》[9]

90、圖6-1得：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　3）a-c傳動變位系數(shù)的計算</p><p>　?、傥醋兾粫r的中心距aac</p><p>　　②初算中心距變動系數(shù)</p><p><b>　?、鄞_定中心距</b></p><p&

91、gt;<b>　　取</b></p><p>　?、軐嶋H中心距變動系數(shù)</p><p><b>　?、萸髧Ш辖?lt;/b></p><p>　　⑥求a-c傳動變位系數(shù)之和</p><p><b>　?、叻峙渥兾幌禂?shù)</b></p><p>　　χa=0.75

92、,χc=1.2753</p><p><b>　?、帻X高變動系數(shù)</b></p><p>　　4）c-b傳動變位系數(shù)的計算</p><p><b>　?、傥醋兾粫r的中心距</b></p><p>　?、谟嬎阒行木嘧儎酉禂?shù)</p><p><b>　?、矍髧Ш辖?lt

93、;/b></p><p>　?、芮骳-b傳動變位系數(shù)之和</p><p><b>　　⑤齒高變動系數(shù)</b></p><p>　　4.4 行星齒輪傳動強度計算及校核</p><p>　　4.4.1 名義載荷、使用系數(shù)和動載系數(shù)</p><p>　　名義功率P：已知該設(shè)計傳動輸入功率為8KW。

94、</p><p><b>　　名義切向力Ft：</b></p><p>　　使用系數(shù)KA：KA=1.25</p><p>　　計算KAFt/b值：</p><p><b>　　動載系數(shù)Kv ：</b></p><p><b>　　1）常數(shù)K1、K2</b>

95、;</p><p>　　K1=26.81 K2=0.0193</p><p><b>　　2）計算Kv：</b></p><p>　　齒向載荷分布系數(shù)KFβ：</p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)KFα：KFα=1.1</p><p>　　行星輪間載荷分布系數(shù)KFp：</p>&l

96、t;p><b>　　齒形系數(shù)YFa：</b></p><p>　　查表得Fa1=2.52，F(xiàn)a2=2.38</p><p>　　應(yīng)力修正系數(shù)Ysa：</p><p>　　查表得Ysa1=1.625，Ysa2=1.674</p><p><b>　　螺旋角系數(shù)Yβ：</b></p>

97、<p><b>　　Yβ=1</b></p><p>　　彈性影響系數(shù)ZE 及區(qū)域系數(shù)ZH：</p><p>　　ZE=189.8，ZH =2.5</p><p>　　4.4.2 行星齒輪抗彎疲勞強度計算及校核</p><p>　　計算齒根彎曲應(yīng)力δF </p><p>　　計算齒根彎

98、曲許應(yīng)力[δF]</p><p>　　因為計算應(yīng)力均小于彎曲許應(yīng)力，即δF1 <[δF1]、δF2 <[δF2]，所以所設(shè)計齒輪滿足要求條件。</p><p>　　4.4.3 行星齒輪接觸疲勞強度計算及校核</p><p>　　計算齒面接觸應(yīng)力δH </p><p>　　計算齒面接觸許應(yīng)力[δH]</p><p

99、>　　因為接觸應(yīng)力小于許應(yīng)力，即δH1 <[δH1]、δH12<[δH2]，所以設(shè)計的齒輪滿足行星齒輪傳動方案所要求的條件。</p><p>　　5 行星齒輪傳動的均載機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　行星傳動是通過幾個行星輪傳遞動力的，為了補償制造和裝配誤差的影響，使各行星輪較均勻的分擔(dān)載荷,在傳動中采用載荷均衡機構(gòu)。盡管采用了均載機構(gòu)，但是各行星輪傳遞的動力仍有不均勻現(xiàn)

100、象，為此引入行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)Kc，以評價均載機構(gòu)的效果。</p><p>　　5.1 基本構(gòu)件浮動的均載機構(gòu)</p><p>　　主要適用于三個行星輪的行星齒輪傳動。它是靠基本構(gòu)件（太陽輪、內(nèi)齒輪或行星架）不固定的徑向支承，在受力不平衡時能夠徑向浮動，以使各行星輪均勻分擔(dān)載荷。</p><p>　?。?）太陽輪浮動的均載機構(gòu)</p><

101、p>　　該均載機構(gòu)其低速級的太陽輪無支承，通過雙聯(lián)齒聯(lián)軸器與高速級的行星架相連接，形成太陽輪浮動。因為太陽輪質(zhì)量輕、慣性小、浮動靈敏、機構(gòu)簡單、容易制造，因此廣泛應(yīng)用于中、低速工作場合。Kc=1.1~1.5。</p><p><b>　　（2）行星架浮動</b></p><p>　　在NGW型傳動中，由于行星架受力較大，有利于浮動，且行星架無支承可簡化結(jié)構(gòu)。但是

102、，因為行星輪質(zhì)量重，速度高時會產(chǎn)生較大的慣性離心力，影響浮動效果，所以用于速度不高的工作場合。Kc=1.15~1.2。</p><p><b>　　（3）內(nèi)齒輪浮動</b></p><p>　　內(nèi)齒輪通過雙齒套與輸出軸相連接或內(nèi)齒輪通過兩個套與殼體相連接形成浮動的均載機構(gòu)。其優(yōu)點是軸向尺寸小；缺點是浮動件尺寸、質(zhì)量較大、加工不方便，浮動靈敏性較差，均載效果不如太陽輪浮

103、動好，因此，一般不單獨采用此方法。Kc=1.1~1.2。</p><p>　　（4）太陽輪和行星架同時浮動</p><p>　　該浮動方式比單獨浮動效果好，常用于多級行星傳動中。Kc=1.04~1.2。</p><p>　?。?）太陽輪與內(nèi)齒輪同時浮動</p><p>　　主要用于高速行星傳動中，其噪聲小、均載效果好、工作可靠。為了突出均載效

104、果，內(nèi)齒輪應(yīng)盡量薄，以增加柔性。Kc=1.04~1.15。</p><p>　?。?）無多余約束的浮動</p><p>　　太陽輪通過單聯(lián)齒式聯(lián)軸器形成浮動，而在行星輪中設(shè)置一個調(diào)心軸承，使機構(gòu)中無多余約束。此方法效果好，沿齒長方向載荷分布均勻。但由于行星輪內(nèi)只裝一個軸承，當(dāng)行星輪尺寸小時，軸承尺寸更小，因此，軸承壽命較短。</p><p>　　5.2 采用彈性件的

105、均載機構(gòu)</p><p>　　通過彈性元件的彈性變形補償制造、安裝誤差，使各行星輪均勻分擔(dān)載荷。但各種彈性元件彈性不同，均載效果也不同。</p><p>　　（1）靠齒輪本身彈性變形的均載機構(gòu)</p><p>　　同時采用薄壁內(nèi)齒輪，細長軸的太陽輪和中空軸支承的行星結(jié)構(gòu)，盡量增加各基本構(gòu)件的彈性。其優(yōu)點是零件數(shù)量少、外廓尺寸小、減振性好、行星輪數(shù)目可大于3。缺點是制

106、造精度要求高；尤其是懸臂長度和厚度要設(shè)計得合理，否則會影響均載效果，產(chǎn)生沿齒長方向上載荷分布不均勻。</p><p>　?。?）采用彈性銷的均載機構(gòu)</p><p>　　內(nèi)齒輪通過彈性銷與機體固定，彈性銷由多層彈性圈組成，在長度方向上分為5段。這種機構(gòu)徑向尺寸小，有較好的緩沖減震性能。</p><p>　?。?）彈性件支承的行星輪</p><p&

107、gt;　　在行星輪與心軸之間或行星輪與行星輪之間，安裝非金屬的彈性襯套。此方法結(jié)構(gòu)簡單，緩沖性能好，行星輪數(shù)目可大于3。但是非金屬彈性襯套有老化和熱膨脹大等缺點，因此，工作溫度不能過高，不能用于嚙合角αac>αbc的角變位傳動和慣性離心力較大的傳動。</p><p>　?。?）柔性心軸的行星輪</p><p>　　利用行星輪心軸較大的變形來均衡各行星輪之間的載荷分布，克服了非金屬彈性

108、襯套帶來的缺點，擴大了適用范圍。</p><p>　　5.3 杠桿聯(lián)動均載機構(gòu)</p><p>　　此方法均載效果較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為提高靈敏度，偏心軸用滾針軸承支承，使整個傳動的軸承數(shù)量增多。由于行星輪軸承必須安裝在行星輪內(nèi)，故對小傳動比的機構(gòu)，由于行星輪較小，采用這種均載機構(gòu)受到軸承壽命的限制，一般宜用于中低速傳動。</p><p>　　（1）兩行星輪聯(lián)動機構(gòu)&

109、lt;/p><p>　　如圖5所示，行星輪對稱安裝，在安裝兩個行星輪且具有偏心的心軸上分別固定一對相互嚙合的扇形齒輪。當(dāng)受載均勻時，兩扇形齒輪間受力相等，處于平衡狀態(tài)，沒有相對運動。當(dāng)受載不均勻時，則通過扇形齒輪繞其軸線的轉(zhuǎn)動，使行星輪間載荷重新分配。扇形齒輪上的圓周力：</p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　式中

110、R——扇形齒輪節(jié)點到偏心軸的距離，R=a-e（a為中心距）；</p><p>　　e——偏心距，可??；</p><p>　　Ft——齒輪的圓周力（N）。</p><p>　　此機構(gòu)浮動效果好，靈敏度高，Kc=1.05~1.1。</p><p>　　圖5兩行星輪聯(lián)動機構(gòu)</p><p>　?。?）三行星輪聯(lián)動機構(gòu)<

111、/p><p>　　如下圖6，該機構(gòu)平衡桿的一端與行星輪偏心軸固定，另一端與浮動環(huán)活動聯(lián)接。當(dāng)載荷不均勻時，作用在浮動環(huán)上的三個徑向力Fs不等，浮動環(huán)便發(fā)生移動或轉(zhuǎn)動，直至三個力平衡為止。Kc=1.1~1.15。</p><p>　　圖6 三行星輪聯(lián)動機構(gòu)</p><p>　　則作用于浮動環(huán)上的徑向力Fs為：</p><p><b>　　

112、（11）</b></p><p>　　式中 e——偏心距，?。?lt;/p><p>　　R——偏心軸到浮動環(huán)中心的距離，R=a-e（a為中心距）；</p><p>　　r——浮動環(huán)中心圓半徑，r=0.5R。</p><p>　?。?）四行星輪聯(lián)動機構(gòu)</p><p>　　如圖7所示，其平衡原理與三行星輪聯(lián)

113、動機構(gòu)類同。根據(jù)平衡條件，構(gòu)件尺寸應(yīng)滿足。取，。Kc=1.1~1.15。</p><p>　　圖7 四行星輪聯(lián)動機構(gòu)</p><p>　　5.4 彈性油膜浮動法</p><p>　　在行星輪與心軸之間裝一中間套，中間套與行星輪孔之間留有較大間隙，并向其中注油。工作時，中間套與行星輪同向同速轉(zhuǎn)動，受同樣載荷，在間隙中充滿油而形成厚油膜，其厚度比滑動軸承的油膜厚度大得多

114、。借助厚油膜的彈性，使各行星輪均載。這種均載方法效果好，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，減震性能好，工作可靠。對于5、6級精度的齒輪Kc=1.05~1.1，對8級精度的齒輪Kc=1.3~1.5。</p><p>　　5.5 齒式聯(lián)軸器的設(shè)計</p><p>　　在行星齒輪傳動中廣泛使用齒式聯(lián)軸器來保證浮動機構(gòu)中的浮動件，在受力不平衡時產(chǎn)生位移，使載荷分布均勻。它可分為單聯(lián)和雙聯(lián)齒式聯(lián)軸器兩種。<

115、/p><p>　　單聯(lián)齒式聯(lián)軸器，浮動齒輪只能偏轉(zhuǎn)一個角度，且會引起載荷沿齒寬分布不均勻，為改善這一情況，需要L/b>4。為減小軸向尺寸，常用于無多余約束浮動機構(gòu)中。</p><p>　　雙聯(lián)齒式聯(lián)軸器，內(nèi)齒圈可以偏轉(zhuǎn)，因此浮動齒輪可以平行移動，使嚙合齒輪沿齒寬方向載荷分布均勻。</p><p>　?。?）主要幾何尺寸計算</p><p>