悬浮均载行星齿轮减速器结构设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 摘 要 本设计的主要内容是工程牵引车悬浮均载行星减速器。本文 介绍了行星齿轮减速器的研究背景， 在参考大量工程牵引车辆的资料的基础上，根据牵引车底盘的传动布置方案，设计出一种适合牵引车功率和扭矩的三级悬浮均载行星轮减速器。 在技术路线中，本设计 分析了工程牵引车的传动方案， 确定了行星齿轮传动结构形式，完成了基本参数的选择和几何尺寸的计算以及两个主要强度的验算。还对减速器其它零部件进行了端对端的设计与校核。在经济性方面， 分析了 减速器 的 选用条件，技术参数，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率 ，承载能力，质量，价格等 。本设计突出优点是，将前一级与后一级行星传动的构件做成一体，不但减少支撑，简化了结构，而且显著增加了径向的悬浮与均载效果，增大了承载能力。 在结构布置合理的情况下，其传动效率可达 91-94%。 关键词： 工程牵引车；行星齿轮；减速器；悬浮均载；传动比 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 ABSTRACT The primary content of this article is about planetary gear reducer with floating balance for engineering hauling Vehicles.This article is in the foundation of several engineering hauling Vehicles, which elaborated the chassiss transmission scheme of arrangement ,and is about to design one kind of third-level planetary gear reducer with suitable power and the torque for the project hauling Vehicles. In the roadmap of technology,we analysis the transmission programme of the project hauling vehicles,determined the structure of the planetary transmission,achieve thedecision of basic parameters,the calculation the computation of geometry size and the check of the two main strengths.we also degisn and check the other parts of the reducer with end to end.At the respect of economy , we analysis the optional condition of the reducer , the technical parameter, factor efficiency and so on.The measure, the transmission efficiency, the bearing capacity, the quality and the price should be compared with different type and variety to choose the most suitable reduction.The Superior advantage of the design is to make the former department and the next department joint integrative for one part , which not only reduces supporting and simplified structure , but also to be non-radial direction supporting with better floating balance and larger bearing capacity.If properly framed the transmission efficiency can go up to 9194% . Key words: Engineering hauling Vehicles； Planetary reducer； Floating balance； Gear ratio 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 目 录 摘要 Abstract 第 1 章 绪论 1 1.1 概述 1 1.2 发展历史和现状 2 1.3 本课题研究的主要内容 3 1.4 未来发展方向 3 第 2章 总体设计方案 5 2.1 工程牵引车分类 5 2.2 总体方案选择 .5 2.3 工程牵引车传动方案设计 .6 2.4 工程牵引车底盘传动设计 .8 2.5 工程牵引车行驶速度估算 10 2.6 本章小结 10 第 3章 行星齿轮机构传动设计 11 3.1 行星齿轮传动特点和原理 11 3.2 行星齿轮传动总体设计 12 3.3 行星齿轮传动齿数确定条件 14 3.4 行星机构传动设计 17 3.5 均载方法与均载装置 23 3.6 本章小结 24 第 4 章 减速器 齿轮设计 25 4.1 减速器齿轮设计 25 4.2 高速级齿轮强度校核 28 4.3 中速级齿轮强度校核 36 4.4 低速级齿轮强度校核 39 4.5 行星传动的承载能力 42 4.6 行星轮系的传动效率 43 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 4.7 本章小结 45 第 5 章 轴承设计 46 5.1 轴承设计 46 5.2 轴承校核 50 5.3 本章小结 51 第 6 章 轴 、键和螺钉 设计 52 6.1 输出轴的设计校核 52 6.2 行星轮支承轴设计与校核 57 6.3 花键设计 60 6.4 平键设计 60 6.5 减速器螺钉选择 61 6.6 本章小结 62 第 7章 行星架和箱体 设计 .63 7.1 行星架的设计 63 7.2 行星轮支撑结构与整体结构分析 64 7.3 减速器机体结构的设计 65 7.4 减速器的密封和润滑 65 7.5 本章小结 67 第 8章 经济效益分析 .68 8.1 方案 分析 68 8.2 减速器轴的工艺分析 68 8.3 齿轮的工艺分析 69 8.4 经济分析 69 8.5 本章小结 .69 结论 70 参考文献 71 致谢 72 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 1 买文档送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 2 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 3 第 1 章 绪 论 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 4 1.1 概述 随着科学技术的飞速发展，机械和汽车工业都在软件和硬件方面有了长足的进步。设计也由概念化向基本的大众化和人性化发展。汽车的种类和应用更是随着行业的不同而千变万化。各种专用、工程车辆的广泛应用更是给工程的设计和制造乃至经济的快速发展提供了便利的条件。 作为重要工程车辆之一的工程牵引车，它的的 历史几乎与交通工具上采用机械动力一样历史悠久 . 近年来的研究结果表明 ,牵引车在港口、铁道、矿山等部门得到了广泛的应用 ,冲击压路机以其良好的压实性能正逐渐被施工部门所接受，但该机型对牵引车的要求非常高，需要专门的牵引车进行牵引作业。国内目前牵引车大多采用坦克、装载机或其改进机型，牵引性能和工作性能不能很好地与冲击压路机相匹配，市场迫切需要一种适合牵引冲击压路机的牵引车。近年来通过引进技术，国内有些厂家采用了多挡位动力换挡变速箱配高效的三元件液力变矩器的传动方式，虽然可以使重载作业时的传动效率大幅度提高，表现为 在相同行驶阻力下可提高行驶速度，或者在相同的行驶速度下可提高牵引力。 减速器，它的结构虽然没有发动机那样复杂，功能虽然没有变速器那样有效，外观虽然没有车身一样流线美观，但是减速器的应用上却几乎渗透到整个机械行业的各个方面。不必说装有的主减速器、轮边减速器的日常大众的汽车工业，甚至冶金、矿山、起重运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工、橡塑、船舶、机床、航空、电力等行业都能见到减速器的身影。生产厂生产出的减速器种类繁多、形态各异，减速器因而在机械制造业有举足轻重的地位。 行星齿轮传动的减速器在减速器行业中 应用非常广泛。由于行星齿轮传动采用功率分流，由数个行星轮承担载荷，采用合理的内啮合传动。与定轴传动相比，具有体积小、质量轻、承载能力大和效率高之优点。行星齿轮传动是一种新型高效的传动型式，它与普通定轴齿轮传动相比有承载能力大、体积小、效率高、重量轻、传动比大、噪声小、可靠性高、寿命长、便于维修等优点，通过行星传动可以把能量由一根主动轴传给若干根从动轴，这些从动轴角速度的关系在工作时可变化。 根据轮系运转时各齿轮的几何轴线相对位置是否变动，可将轮系分为下列几种基本类型： 1、定轴轮系 当轮系运转时，若组成该轮 系的所有齿轮的几何轴线位置是固定不变的，称为定轴轮系或普通轮系。 2、周转轮系 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 5 当轮系运转时，若组成轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕着另一个齿轮的几何轴线回转者，称为周转轮系。 工程上习惯将行星轮系和差动轮系的齿轮传动机构统称为行星齿轮传动。 1.2 发展历史和现状 早在中国的南北朝时代，便有著名科学家祖冲之发明的行星齿轮差动式指南车。19 世纪以来，随着机械工业特别是汽车和飞机工业的发展，对行星齿轮的发展有很大影响。 1920 年首次成批制造出行星齿轮传动装置，并首先用汽车的差速器。 1938 年起集中发展汽车用的行星齿轮传动装置。二战后，高速大功率船舰、航空发动机及工程机械的发展，促进行星齿轮传动的发展。 世界上一些工业发达的国家，如：日本、德国、英国、美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用、生产和研究都十分重视，在结构化、传动性能、传递功率、转矩和速度等方面均处于领先地位；并出现了一些新型的传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代的机械传动设备中获得了成功的应用。 我国从 20 世纪 60 年代起开始研制应用行星齿轮减速器， 20 世纪 70 年代制订 了NGW 型行星齿轮减速器标准系列 JB1799-1976。我国齿轮界的科研和新产品开发的格局正在悄悄地发生着根本性变化，许多企业正在成为新产品开发和科研的主力军。近来计算机软件开发工业的迅猛发展，行星齿轮减速器的辅助设计与制造方法也随之不断升级。 在设计工艺方面，与国际接轨。齿轮材料和热处理按最高标准控制齿轮均采用优质合金钢 17Cr2Ni2MoA 或 20CrNi2MoA 渗碳淬火精加工制成，齿轮和热处理的质量按 ISO6336-1996 的最高级别 ME 级控制。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参 数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，完全可承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区。新一代减速器的突出特点为不仅在产品性能参数上进一步进行于优化，而且在系列设计上完全遵从模块化的设计原则，产品造型更加美观，更宜于组织批量生产，更适应现代工业不断发展而对基础件产品提出的愈来愈高的配套要求。 1.3 本课题研究的主要内容 首先，是减速器均载的问题：由于不可避免的制造和安装误差，载荷作用下各零件所产生的有害的弹性变形导致传动过程中行 星齿轮传动不能均载，严重影响着行星齿轮传动的使用寿命和优越的性能，基于种种不便，人们便渴望一种载荷分布均匀、下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 6 提高行星齿轮安全性和寿命的研究课题 悬浮均载。 本设计的主要内容是工程牵引车悬浮均载行星减速器。设计的主要内容是工程牵引车悬浮均载行星减速器。本文在参考大量工程牵引车辆的资料的基础上，根据牵引车底盘的传动布置方案，并将设计一种适合牵引车功率和扭矩的三级行星轮减速器。 在减速器设计 础。 中我们采用了串联式三级组合行星传动。其中主传动所用的传动型式大多为渐开线行星齿轮传动。它的特点是前一个 轮系的输出构件与后一个轮系的输入构件相固接。这种组合行星传动具有更广的增矩和变速范围，除了获得大的传动比之外，行星齿轮传动还采用功率的分流、由数个行星轮承担载荷 , 采用合理的内啮合传动。与定轴传动相比 , 具有体积小、质量轻、承载能力大和效率高之优点，实现功率的汇合和反馈等。 在结构设计方面，为了达到尽可能好的悬浮均载效果 。 本设计力求简明、系统、实用，坚持理论与实际相结合、设计与计算相结合、一般传动与新型传动相结合。在结构布置合理的情况下，其传动效率可达 91 94%。运动平稳、抗冲击和抗振动的能力较强 。在承载方面，本设计采用前一级的行星架与后一级的太阳轮联成一体 , 无径向支承 , 呈悬浮状态 , 减少支承、简化结构、减少联接环节 , 并以行星架和太阳轮联合浮动 , 以达到悬浮均载的最佳效果 ,又由于采用模数相同的几个行星轮，且均匀分布在中心轮的四周，因而能达到惯性力平衡。 1.4 未来发展方向 经过不断的改朝换代，行星齿轮减速器也正向着新的方向不断发展。行星齿轮未来的发展方向主要有以下几个方面： 1、动力学和均载减振的方向发展 组合巧妙，结构新颖，将前一级的行星架与后一级的太阳轮联成一体，无径向支承，呈悬浮状态， 减少支承、简化结构、减少联接环节，并以行星架和太阳轮联合浮动，均载效果好，载荷不均衡系数 Kp 1.15。 2、向简化结构、简化工艺、减轻质量方向发展 采用组合式焊接行星架，联接板、联接柱采用 Q235A ，而带太阳轮部分，则采用铝合金钢，用无氧化渗碳淬火。简化结构、简化工艺、减轻质量。 3、向优质制造工艺方向发展 太阳轮、行星轮采用优质低合金钢，经无氧化渗碳淬火，齿面硬度为 55 58HRC，采用精湛的工艺手段，使齿轮达到较高的精度。内齿圈用 42CrMo。经调质处理，均能达到较高的精度。 4、向传动平稳、可 靠、噪声低和高效率方向发展 传动平稳、可靠、噪声低和效率高，单级传动效率 G=0.98，两级为 G=0.96， 三级下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 7 为 G=0.94。 5、向少齿差行星齿轮传动发展 为了进一步简化结构，同时为满足等直径、等强度之要求，将末级内齿圈与前一级内齿圈做成一体，采用同一模数，简化工艺与加工要求 减少联接环节与零件。并以采用不同的行星轮个数 np (np=3、 4、 5 等 ) 和不同的齿宽 b，以实现等强度之要求。 6、制造技术的发展方向 设计指标先进， 单位质量的承载能力为 60 80kNm /t ，个别可达 100Nm /t ，而国内以往设计的行星齿轮传动仅为 20 30Nm /t 。 7、向高速大功率及低速大转矩的方向发展 例如年产 300kt合成氨透平压缩机的行星齿轮增速器，其齿轮圆周速度已达150m/s；日本生产了巨型船舰推进系统用的行星齿轮箱，功率为 22065kW；大型水泥磨中所用 80/125型行星齿轮箱，输出转矩高达 4150kN/m。 8、向无级变速行星齿轮传动发展 实现无级变速就是让行星齿轮传动中三个基本构件都传动并传递功率，这只要对原行星机构中固定的构件附加一个转动（如采用液压泵及液压马达系统来实现），就能成为变速器。 9、向复合式行星齿轮传动发展 近年来，国外将蜗杆传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动与行星齿轮传动组合使用，构成复合式行星齿轮箱。其高速级用前述各种定轴类型传动，低速级用行星齿轮传动，这样可适用相交轴和交错轴间的传动，可实现大传动比和大转矩输出等不同用途，充分利用各类型传动的特点，克服各自的弱点，以适应市场上多样化需要。 10、向无图化制造方向发展 无图制造是未来制造业的发展方向，无图制造以零件和产品的数字模型为基础，通过零件设计和装配设计可以得到零件的三维数据，满足数控加工的需要。 总之 ,当 今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、三化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化、无纸化。 第 2 章 总体设计方案 2.1 工程牵引车 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 8 在工程建设中，工程牵引车的 基本任务是为防御车辆和火炮挖掘堑、修理和保养公路、准备河岸、抢救损坏车辆和设置或清理障碍。 工程牵引车 广泛用于国防工程建设、民用建筑、修建道路、修建机场、矿山开采、建造码头及农田改良中，适合城市市政工程建设。 工程牵引车属于工程机械， 按不同的用途 对工程牵引车分类，可把它分为：工程建设用牵引车、工程运输用牵引车、军事工程用牵引车。 2.2 总体方案选择 Q2NQY-1 型工程牵引车参数，如表 2.1 所示。 表 2.1 小型 Q2NQY-1 型工程牵引车参数 柴油机参数 牵引车参数 额定功率 60KW 最大牵引力 30KN 额定转速 2200 最大牵引质量 180t 最大扭矩 291Nm 运行速度 2.5km/h 自重 6500kg Q2NQY- 1型牵引车采用双轴四轮驱动 ,双向 无级调速 ,液压减速制动和液压常闭盘式制动等设计 ,具有结构紧凑、操作灵活 ,运行可靠等特点。 综上所述，根据设计要求选择一种适合的车型进行设计。查阅 NGW 三级行星减速器的特点以及承载能力限制条件有 1、主动轴允许输入功率 按实际承载功率求计算输入功率，且应该小于额定输入功率 ，如表 2.2。 2、转速限制：转速 n 1500r/min 高速轴转速低于 750 r/min 时候，按 750 r/min 选许用转矩。 3、 从动轴允许输出转矩限制 尖峰载荷不大于额定输出转矩的 2.5 倍。依据行星齿轮传动承载能力的极限分析，考虑到功率和转矩的限制，选择方案 3 比较合适 ，如表 2.3。 表 2.2 NGW 行星减速器传动比和输入功率的关系 公称传动比 i 主动轴允许输入功率 P1/KW 180 23.6 47.1 200 20.5 40.8 224 18.4 36.7 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 9 250 16.3 32.5 280 14 28.5 315 12.7 25.5 355 11.8 23.6 400 10.5 20.9 450 9.7 20.4 表 2.3 NGW 行星减速器传动比和输出功率的关系 公称传动比 i 从动轴允许输出转矩 T2 /Nm 180 49000 48880 200 49010 48890 224 49020 48920 250 49030 48940 280 49040 48960 315 49060 48980 355 49050 49000 400 49060 49010 450 49060 49020 2.3 工程牵引车传动方案的设计 21 2.3.1 布置底盘传动方案 由上节分析，选择方案三的工程牵引车性能参数来设计三级行星齿轮减速器。方案三参数如 表 2.4。 查阅传动效率手册，已知各部分传动效率如下： 变速箱： 0.97 连轴器： 0.99 工程车辆液力变矩器： 0.7。 行星传动的效率：一级： 0.97 0.98，二级： 0.94 0.96，三级： 0.91 0.94。 表 2.4 Q2NQY-1 型工程牵引车参数 柴油机参数 牵引车参数 额定功率 60KW 最 大牵引力 30KN 额定转速 2200r/min 最大牵引质量 180t 最大扭矩 291Nm 运行速度 2.5km/h 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 10 自重 6500kg 2.3.2 选择液力变矩器参数 1、液力变矩器结构和原理 液力变矩器位于发动机与机械变速器之间，并由泵轮、涡轮和导轮三元件组成。泵轮与动力装置相联，涡轮与下一级的传动装置以花键相连；导 轮则通过单向轮座于变矩器的壳体上。泵轮、涡轮和导轮均为由许多叶片组成的工作轮，工作轮又称为元件。 2、液力变距器的评价参数 （ 1）变矩器的转速比 转速比为涡轮转速 nt 与泵轮转速 np 之比，或角速度之比，见公式（ 2.1）。 PTPT nni （ 2.1） （ 2）变矩器的变矩比 液力变矩器涡轮上的输出转 矩 TT 与泵轮上的输入转矩 Tp 之比称为变矩器的变矩系数，一般用 K 表示，见公式（ 2.2）。 PTTTK （ 2.2） 3、变矩器的效率 液力变矩器的效率为输出功率与输入功率之比，见公式（ 2.3）。PPTTT nT nT（ 2.3） 由多级液力变矩器的特性图 2.3，依据工程牵引车功率和转矩，选择变矩器参数 68.0,7 1 2 6.17.0 iK，液力变矩器 2.3.3 选择变速箱参数 工程牵引车辆变速箱参数如下： 表 2.5 工程牵引车辆变速箱参数 档位 一档 二档 超速档 前进 i1=2.263 i2=1.230 i3=0.650 后退 201.21 i 197.12 i 631.03 i 2.3.4 工程牵引车底盘传动布置方案 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 11 工程牵引车的功率经过离合器、液力变矩器、变速箱、联轴器传递到悬浮均载行星齿轮减速器上。本设计模拟工程牵引车底盘的布置方案，并以此为依据，进行工程牵引车的悬浮均载行星齿轮减速器设计。 2.4 工程牵引车底盘传动设计 2.4.1 输入功率计算 由上节的布置方案可知 ，工程牵引车的发动机功率经过离合器、液力变矩器、变速箱、联轴器，传到三级行星齿轮减速器，故行星齿轮减速器的功率为： KW2 6 6.3299.097.07.08.060 联轴器变速器液力变矩器离合器发动机输入 PP 小于主动轴允许的最大功率，所以符合要求。 2.4.2 输入转速计算 1、液力变矩器转速计算 发动机转速经过离合器，首先传到液力变矩器，由于液力变矩器的泵轮转速为前一级动力装置转速的 0.85，所以液力变矩器的输出转速为 1m i nr1 2 7 268.085.02 2 0 085.0 inn 发动机液力变矩器 2、前进档输入转速计算 液力变矩器的转速经过变速器，传到行星减速器，所以行星减速器的输入转速为： （ 1）前进一档转速 1-1 m inr5 6 22 6 3.21 2 7 2 档n （ 2）前进二档转速 1-2 m inr1034230.11272 档n （ 3）前进三档转速 1-3 m inr19 5665.012 72 档n 3、后退档输入转速计算 （ 1）后退一档转速 1-1 m inr5 7 80 2 0.21 2 7 2 档n （ 2）后退二档转速 1-2 m inr1062197.11272 档n （ 3）后退三档转速 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 12 1-3 m inr2 0 1 56 3 1.01 2 7 2 档n 2.4.3 转矩计算 1、发动机转矩计算 由工程牵引车方案中发动机额定功率，代入发动机额定转矩公式得到发动机输出转矩为 mNnpT 45.26022006095509550发动机发动机发动机2、液 力变矩器转矩计算 发动机额定转矩经过离合器，传递到液力变矩器有： mN78.2497 1 2 5.17.08.045.260 液力变矩器离合器发动机液力变矩器 KTT 3、前进档输入转矩计算 液力变矩器的转矩经过变速器传到行星齿轮减速器，所以前进档输入转矩为： （ 1）前进一档转矩 mN29.5 4 82 6 3.297.078.2 4 911 档变速器液力变矩器档 iTT （ 2）前进二档转矩 mN01.2 9 82 3 0.197.078.2 4 922 档变速器液力变矩器档 iTT （ 3）前进三档转矩 mN49.1 5 765.097.078.2 4 933 档变速器液力变矩器档 iTT 4、后退档输入转矩计算 （ 1）后退一档转矩 mN27.5 3 32 0 1.297.078.2 4 911 档变速器液力变矩器档 iTT （ 2）后退二档转矩 mN02.2 9 01 9 7.197.078.2 4 922 档变速器液力变矩器档 iTT （ 3）后退三档转矩 mN88.1 5 26 3 1.097.078.2 4 933 档变速器液力变矩器档 iTT 综上所述，最大输出转矩为变速器前进一档输出转矩， mN29.5 4 81m a x 档TT。 2.5 工程牵引车行驶速度估算 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 13 1、行星减速器输出转速 初选减速器的减速器比为 i=200，在变速器的 6 个输出转速中，最低的变速器输出转速为 -11 minr562 档n，最高变速器输出转速为 -13 m inr2015 档n，减速器的输入转速即是变速器的输出转速。所以减速器的最低输出转速为 1-m in m inr8.22 0 05 6 2 n，减速器的最高输出转速为 1m a x m inr102 0 02 0 1 5 n。 2、估算工程牵引车行驶速度 根据速度公式： giinrV0377.0 （ 2.4） 其中 r 为车轮半径，取 r=0.62m。带入数据，工程牵引车最低行驶速度为： h/Km7.0200 56262.0377.0m i n V 工程牵引车最高行驶速度为： h/Km4.2200 201562.0377.0m a x V 由于工程牵引车运行速度缓慢，牵引的重量巨大，故该速度比较适合低速高扭的工程牵引车，所以总体传动方案适合。 2.6 本章小结 本章介绍了工程牵引车的分类，分析了行星减速器的传动方案，并确定了工程牵引车行星齿轮减速器的总体布置方案，计算说明了行星减速器的输入和输出功率、转矩、转速，并验证了牵引车的行驶速度，进而证明了该方案的可行性。 第 3 章 行星齿轮机构传动设计 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 14 3.1 行星齿轮传动的特点和原理 3 3.1.1 行星齿轮传动的特点 1、因为各中心轮构成为共轴式传动，而且载荷分布在几个行星轮上，另外又能合理地应用内啮合，所以结构非常紧凑。由于一个中心轮能同时与几个行星轮相啮合，故使在材料的机械性能与制造精度相同情况下，其外部轮廓尺寸小，载荷能力较大。 2、只需适当选择机构形式，便可以用少量齿轮得到较大传动比，甚至可达几千的数比，即使在传动比很大时，仍然紧凑重量轻。 3、行星机构的传动效率高，在结构布置合理下，其效率可达 0.8 0.9 以上，由于行星轮传动的结构对称性，即具有个数均匀分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力相互平衡，均可达到提高传动效率的作用。 4、由于采用了数个相同的行星轮均布于中心轮四周，而达到惯性力的平衡，同时使啮合齿数增多。故行星轮机构运行平稳，抗冲击和振动能力强。 缺点：对材料要求高，结构复杂，制造和安装困难。 综合考虑本设计的尺寸，重量和布置等的具体要求，决定选用行星轮传动方案。由于定轴式的传动系统在换档时有较大的功率损失。因此目前履带车辆上日益广泛采用行星变速箱，行星变速箱在换档时一般 都可以实现几乎没有速度损失的动力换档。对于我的这次设计的减速器也应采用行星式的减速方式。3.1.2 行星齿轮传动的形式与特点 按组成传动机构的齿轮啮合方式，行星齿轮分为 NGW、 NW、 NN、 WN、NGWN 和 N 等类型，按基本构件组成情况，行星齿轮传动又可分为 2Z-X、 3Z、Z-X-V 等类型。代表类型的字母含意： N内齿轮， W外啮合， G共用齿轮，Z中心轮， X行星架， V回转件。例如 NGW 型，如上表可知为由内啮合（ N）齿轮副，外啮合（ W）齿轮副和内外啮合共用的行星轮（ G）组成的行星齿轮传动机构。 经 分析， WW， NGWN， N 和 NN最大功率均有限制，而本次设计功率很大为 100KW，因此它们都不合适，只可用 NGW， NW 型，由于 NW 型在 7BAXi 时不宜采用。由下一节知传动比小于 7，因此选用 NGW 型，即太阳轮为主动件，行星架为从动件，齿圈固定。由上一节行星齿轮工作原理知传动比为 1211 zzi （ 3.1）下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 15 式中 2z 齿圈齿数； 1z 太阳轮齿数。 3.2 行星齿轮传动总体设计 3.2.1 分配传动比计算 由上一章我们已经选择了 NGW 型三级行星齿轮传动，初选传动比为 200， 选择NGW 型行星齿轮减速器就应知道行星轮数目与传动比范围的关系。在传递力时，行星轮数目越多越容易发挥行星齿轮传动的优点，但行星轮数目的增 加会使其载荷均衡困难，而且由于邻接条件限制又会减小传动比的范围。因而在设计行星齿轮传动时，通常采用 3 个或 4 个行星轮。 下面则要决定如何分配传动比，多级行星齿轮传动的各级传动比的分配原则 是各级传动的等强度和获得最小的外形尺寸。在两级 NGW 型行星齿轮传动中，欲得到最小的传动径向尺寸，可使低速级内齿轮分度圆直径 Bd 与高速级内齿轮分度圆直径 Bd 之比接近于 1。通常使 Bd / Bd 1 1.2。 E 可按式（ 3.2）计算， 3E AB （ 3.2） 式中 BBdd （ 3.3） 2 2 2 l i m2 2 2 l i ms d c v H N W Hs d c v H N W HC K K K Z ZAC K K K Z Z （ 3.4） 式中和图中代号的角标 和 分别表示高速级和低速级； sC 为行星轮数目； cK 为载荷不均匀系数，其它代号见本篇第 2 章。 ,vHKK及 2NZ 的比值，可用类比法进行试凑，或取三项比值的乘积 22()v H Nv H NK K ZK K Z 等于 1.8 2。如果全部采用硬度 HB 350 的齿轮时，可取 22 1WZZ 。最后算得之 E 值如果大于 6，则取 E 6。 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 16 由于本设计是三级行星齿轮传动，而上图所示却是二级的传动分配方案，所以将三级减速器的高速级、中速级 、低速级 分别拆开，分别组成两个二级的行星齿轮传动，这样便可以按照上图进行传动比的分配，来分别进行计算。 设高速级与中速级、中速级与低速级外啮合齿轮材料，齿面硬度相同，则有 limlim HH , limlim HH , 222 NHvNHvZKKZKK ss CC, ss CC, WW ZZ, WW ZZ, 1BBdd, 2.1BBdd cc KK, cc KK,18.1 dd,1519.1 dd由估算取齿宽系数为 3.0d ， 6.0 d ， 1d 42l i m222 l i m221 HWNHvcdsHWNHvcdsZZKKKCZZKKKCA 47.32l i m222 l i m222 HWNHvcdsHWNHvcdsZZKKKCZZKKKCA 331 1 1 4 1 4E A B ， 62.147.3 33222 BAE 3.2.2 行星齿轮减速器传动总布置方案 对于高速级和中速级组合，由 E1=4 曲线计算得： i1=7.1， i2=5.6,对于中速级和低速级组合，由 E2=6 曲线计算得： i2=5.6， i3=5,则总传动比的分配为： 56.51.7321 iiii 总 所以，三级行星齿轮减速器的布置图如 图 3.1。 为了达到悬浮均载的目的，本设计采用： (1)高速级太阳轮 a1 浮动。 (2)第一级高速级行星架 1 与中速级太阳轮 a2 联体浮动。 (3)第二级低速级太阳轮 a3 和中速行星架 H2 做成一体浮动。 (4)第三级低速行星际 H3 和输出轴做成一体，低速行星架浮动。 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 17 图 3.1 工程牵引车悬浮均载行星齿轮减速器传动方案 3.3 行星齿轮传动齿数确定的条件 由上一章行星齿轮传动的原理知道， NGW 型减速器为太阳轮输入，行星架输出。其传动比为 12133111nzi （ 3.5） 式中 2z 齿圈齿数 ； 1z 太阳轮齿数 。 结构参数 K 与传动比的关系为 K=i 1 （ 3.6） 对已知机构参数 K 的行星排，其齿轮的齿数和行星轮数有一定的几何关系，设计计算称为行星排的配齿计算。在进行配齿计算计算齿数时，需遵循三个条件 (1)同心条件 为了正确 的啮合，各对啮合齿轮之间的中心距必须相等，即三元件的旋转中心必须重合。在 NGW 型传动，太阳轮 a 和行星轮 c 的中心距 aac 应等于行星轮 c 与内齿轮b 的中心距 acb ， 即 aac=acb。可如图 3.2 所示。 图 3.2 行星轮同心条件示意图 如图 3.2， aac=acb ,对于标准啮合及高变位齿轮，各齿轮的节圆与分度圆重合，可写成 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 18 c o s c o sA C B Ct A C t C Bz z z z （ 3.7） 式中 Az 太阳轮齿数 ； Cz 行星轮齿数 ； Bz 内 齿圈齿数 。 整理后得 ACzzBCzz或 Bz Az 2Cz对于角变位齿轮其同心条件公式可以写为 c o s c o sA C B Ct A C t C Bz z z z （ 3.8） 式中 tAC 太阳轮与行星轮之间的啮合角 ； tCB 行星轮与 内 齿圈之间的啮合角 。 因Cz必为整数，同心条件可以叙述为：太阳轮与齿圈应该同为奇数或同为偶数。 (2)装配条件 满足装配条件，可以保证各行星轮均布地安装于两中心齿轮之间，并且与两个中心轮啮合良好没有错位现象。 装配条件可以表述为，应使太阳轮与内齿轮的齿数和等于行星轮数目 sC 的整数倍，即， ABszzC 整数 或 BAX AsizC g 整数 （ 3.9） 就是使所选用的 q 个行星轮均匀分布，行星架上各行星轮的间隔角为 2j q （ 3.10） 由推导得， 2BA jnzz 当行星轮均匀分布时，将式（ 3.10）代入得， 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 19 BAz z qn（ 3.11） 式 3.11 是行星排的装配条件。如果所选齿数之和没有适合的整因子 ，两行星轮间隔角j必须满足式（ 3.10）的条件。这时只要符合同心条件可用四个行星轮，两两对称地分布，也能使径向力相互抵消。 图 3.3 行星轮装配条件示意图 (3)相邻条件 除了要满足上述两个条件之外，如果行星轮个数太多，相邻两个行星轮的齿面会发生干涉，根本不能工作或不能装入齿轮。但仅仅不干涉还不够，由于两行星轮靠近处的切线速度是相反的，对于高速运动的齿轮，产生很大的搅油损失，将使传动效率降低，因此两行星轮齿顶圆之间通 常应根据模数 m留出 1m 2m毫米以上的间隙，如上图所示行星轮相邻条件示意图。 相邻条件必须保证相邻两行星轮互不相碰，并留有大于 0.5 倍模数的间隙，即行星轮齿顶圆半径之和小于其中心距。即行星轮齿顶圆半径之和小于其中心距。当行星轮均匀分布时， q=3 一般都不会干涉， q=4 且 k4.5 时 b 也在 5 8mm以上，可不检查。若需要，可用作图法或下式检查相邻条件 2 s i n2 exA D b g（ 3.12） 式中 A 太阳轮和行星轮得中心距 ； Dex行星轮齿顶圆直径 。 3.4 三级行星齿轮 减速器齿轮传动设计 3.4.1 高速级行星齿轮传动计算 1、配齿计算 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 20 选择行星轮数目，取 nw 3,确定各轮齿数，按上一节中的配齿公式进行计算 : Cn ZiWab Ha 111 11 （ 3.13） 034.7111 b Hai,适当调整该传动比使 C 等于整数得 683034.7 1 aZ ， 68C ， 1 29aZ 1 7 529368111 aWb ZCnZ 73)29175(21)(21 111 abc ZZZ 由于本设计采 用不等角变位，需减少一个到两个齿数，故取 721 cZ0 2 0.11 0 1