卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))-

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1、目 錄 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 2.2.1起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比分配 12 2.2.2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

2、3.4.2 起升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu) 21 3.4.3 行星傳動(dòng)幾何尺寸 22 第四章 齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 24 4.1.行走機(jī)構(gòu)第一對(duì)齒輪 24 4.2行走機(jī)構(gòu)第二對(duì)齒輪 28 4.3起升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 31 4.4行星齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 34 4.5行星輪心軸與軸承壽命的計(jì)算 38 4.6軸的鍵強(qiáng)度計(jì)算 39 第五章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 41 5.1行星傳動(dòng)主要零件設(shè)計(jì) 41 5.1.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 41 5.1.2 行星輪軸直徑 41 5.2輸入、輸出軸軸徑的確定 42 5.3行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 43 5.4 機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 44 第六章 均載裝置的設(shè)計(jì) 4

3、6 6.1 均載裝置的選擇 46 6.2 行星輪間載荷分布不均勻性分析 46 6.3均載機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 49 6.4浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)研究 50 6.4.1幾何尺寸計(jì)算 51 6.4.2強(qiáng)度計(jì)算 52 第七章 設(shè)計(jì)總結(jié) 53 參考文獻(xiàn) 54 致 謝 55 53 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

4、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 T

5、he Design of Planetary Reducer Used in Unloading Machine Abstract This design is unloading machine of planetary reducer design, ship unloader planetary reducer design with high efficiency﹑simplified structure or weight, reduce the force on the beam and other purposes. In the paper introduces

6、the development of planetary gear reducer history, through analysis and comparison of several planetary gear transmission scheme, choose the best transmission scheme; fixed gear structure, and finally select the 2K-H type planetary transmission of four drum body reducer transmission scheme. In the d

7、esign process is allocated first transmission ratio, high level and then calculate the main parameters of low-level gear, meshing parameters, geometric dimensions, and gear strength checking, the structure of the planetary gear design for a more detailed description, and finally contain devices for

8、analysis and research. Through the planetary gear transmission, in combination with the current developments and problems to be faced, the establishment of a 2K-H planetary gear transmission in the form, designed with high power, large transmission ratio, a small weight, small volume and so the dece

9、leration institutions. In the design, use of the three planetary gear, gear manufacture of high precision. 【Keywords】: Gear; planetary gear reducer; gear mesh; are contained device 卸船機(jī)用行星減速機(jī)的設(shè)計(jì) 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42

10、9～500年），祖沖之就發(fā)明了有行星齒輪的差動(dòng)式指南車。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，并首先用于汽車的差速器。1938年起集中發(fā)展汽車用的行星齒輪傳動(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3

11、900KN.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，如列車電站燃?xì)廨啓C(jī)（3000kW）/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

12、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

13、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。這類傳動(dòng)主要用于大傳動(dòng)比、小功

14、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Ra0.2-0.4μm），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

15、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和坦克等車輛的齒輪傳動(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圍均勻地分布著數(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)

16、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)稱性，即它具有數(shù)個(gè)勻稱分布的行星輪，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

17、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)。 (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圍，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、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)

18、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

19、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)化提供了依據(jù)。 1.4課題特點(diǎn) 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)

20、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)。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)閉和小車牽引機(jī)構(gòu)合而為一，因而稱為四卷筒機(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

21、向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，使抓斗提升，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 起升、開(kāi)閉卷筒分別作向內(nèi)相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使抓斗小車向右移動(dòng)，此時(shí)，由小車牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 （4）工況4 起升、開(kāi)閉卷筒分別向外相對(duì)旋轉(zhuǎn)，則抓斗小車向左移動(dòng)。 （5）工況5 當(dāng)起升卷筒剎住不動(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)起升卷筒剎住不動(dòng)，開(kāi)閉卷筒向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，抓斗進(jìn)行閉合。 （7）工況7 起升、開(kāi)閉卷筒向向旋轉(zhuǎn)時(shí)，小車牽引電動(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。

22、 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)的起升、開(kāi)閉均采用y P Z1－800/300盤式制動(dòng)器，制動(dòng)力矩大，性能可靠，安全靈活。小車牽引電動(dòng)機(jī)雙輸出軸系統(tǒng)上裝有兩臺(tái)常規(guī)的y W Z5－315/50輪式制動(dòng)器。抓斗內(nèi)開(kāi)閉段鋼繩較其余部分的彎曲疲勞、磨損嚴(yán)重，為了延長(zhǎng)鋼繩使用壽命，降低鋼繩耗量，設(shè)計(jì)中考慮鋼繩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6 29F1+N F型號(hào)，麻芯填交繞優(yōu)質(zhì)鋼 繩，具有較高的韌性、彈性，并能蓄存一定的潤(rùn)滑油脂。

23、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)中專門設(shè)置了一個(gè)鋼繩穿繩裝置。 1.5 反求設(shè)計(jì) 反求工程(Reverse Engineering,RE),也稱逆向工程、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

24、 　　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他試驗(yàn)性能指標(biāo)的要，對(duì)不滿足要求

25、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、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)(Inverse Design)或反求工程(Inverse　Engineering)，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

26、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，

27、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

28、范圍當(dāng) （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)。 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)

29、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)用于小車式起升系統(tǒng)，其原理圖如圖2-2 圖2-2小車式起升系統(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

30、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。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 高 度 （m） 1.31 1.80

31、 長(zhǎng) 度 （m） 1.29 1.42 寬　　　度 (m) 1.35 2.36 體 積 () 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停靠最大船型，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。 由上圖2-2可知，小車式起重系統(tǒng)需要數(shù)臺(tái)普

32、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

33、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，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。 又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)時(shí) 綜合考慮 取 又 i=13Error! No bookmark

34、 name given. 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 又i′=10.6Error! No bookmark name given. 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 則 第三章 行星齒輪傳動(dòng)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，

35、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。此外，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)—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 （3-1） 適當(dāng)調(diào)整使成為整數(shù) 取 則

36、 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 取 則 采用斜齒傳動(dòng)螺旋角 根據(jù)小車行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比進(jìn)行配齒 又 取 則 采用斜齒傳動(dòng)螺旋角 取 則 采用正常直齒傳動(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)—新版》表17.1-2得： （3-2） 即滿足傳動(dòng)比條件

37、。 （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，稱為鄰接條件。設(shè)相鄰兩個(gè)行星輪中心之間的距離為L(zhǎng)，最大行星齒輪齒頂圓直徑為，則鄰接條件為： 即 （3-3） 式中 ——行星輪數(shù)目； ——a-g嚙合副中心距； ——行星輪齒頂圓直徑。 在周轉(zhuǎn)輪系中： =225mm 即滿足鄰接條件。 （3）驗(yàn)算同心條件 行星傳動(dòng)裝置

38、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，稱之為同心條件。 設(shè)a-g嚙合副中心距，g-b嚙合副實(shí)際中心距，依同心條件，各對(duì)相互嚙合齒輪的中心距應(yīng)相等，即 (3-4) 對(duì)非變位、高度變位、等嚙合角的角度變位，中心距，式中“+”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 (3-5) 得滿足同心條件的表達(dá)關(guān)系式：

39、 } （3-6） 又 起升開(kāi)閉機(jī)構(gòu) 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)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)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。設(shè)第一個(gè)行星在位置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)角度，即讓轉(zhuǎn)到位置Ⅲ。在這期間，中心輪a轉(zhuǎn)過(guò)的角度由傳動(dòng)比確定，即。為了在位置Ⅰ裝入行星

40、輪，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)角之前的位置完全相同。也就是說(shuō)中心輪a轉(zhuǎn)過(guò)的必須為其周節(jié)所對(duì)的中心角的整倍數(shù)M，即，將值代入上式可得 整數(shù) （3-7） 圖3-1 NWG型裝配條件分析 由式（3-7） 為整數(shù) 所以滿足裝配條件。 3.2 幾何尺寸計(jì)算 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。各齒輪幾何尺寸的計(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 基圓直徑 齒頂圓 直徑 外齒 內(nèi)

41、齒 齒根圓 直徑 外齒 內(nèi)齒 3.3 嚙合效率計(jì)算 根據(jù)已知條件，此時(shí)的效率 ——定軸部分效率 ——周轉(zhuǎn)輪系效率 查參考文獻(xiàn)[11]表1-7可得 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0.1，以及、系數(shù)的影響。于是，傳動(dòng)損失系數(shù)。 a-g副嚙合的損失系數(shù)： b-g副嚙合的損失系數(shù)： 當(dāng)固定

42、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H為從動(dòng)時(shí) 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。 中心距為 跨測(cè)齒數(shù)：，公法線長(zhǎng)度及偏差為 跨測(cè)齒數(shù)：，公法線長(zhǎng)度及偏差為 （2）齒輪副。 中心距為 跨測(cè)齒數(shù)：，公法線長(zhǎng)度及偏差為 跨測(cè)齒數(shù)：，公法線長(zhǎng)度及偏差為 3.4.2 起升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu) 齒輪副 中心距為 跨測(cè)齒數(shù)：，公法線長(zhǎng)度及偏差為 跨測(cè)齒數(shù)：，公法線

43、長(zhǎng)度及偏差為 3.4.3 行星傳動(dòng)幾何尺寸 已知太陽(yáng)輪：。 齒頂圓直徑 跨測(cè)齒數(shù)：，公法線長(zhǎng)度及偏差為 已知行星輪：。齒寬，則 跨測(cè)齒數(shù)：，公法線長(zhǎng)度及偏差為 已知內(nèi)齒圈：。 則分度圓直徑為 常規(guī)算法算齒頂圓直徑為 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。 內(nèi)齒圈基圓直徑為 中心距 嚙合角 則內(nèi)齒圈基圓直徑為 兩者中取大者，現(xiàn)取 跨測(cè)齒數(shù)，公法線長(zhǎng)度及偏差 mm

44、 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 ，齒數(shù)比 1)載荷系數(shù)的確定： 使用系數(shù) 動(dòng)載荷系數(shù)： 式中 v—小齒輪的速度， 2)接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) 式中b——齒寬，。 由此得 3)齒輪間載荷分配系數(shù)： 則綜合系數(shù) 上述系數(shù)的確定按德國(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/T 3480—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，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

45、，齒面滲碳淬硬54~60HRC，δ≦100mm時(shí)。 大齒輪采用20CrMnMo，滲碳淬火，表面硬度54~62HRC。 。 小齒輪軸齒的許用彎曲應(yīng)力，按對(duì)稱循環(huán)載荷性質(zhì)確定，即 用代入計(jì)算，則小齒輪分度圓直徑為： 式中 ——轉(zhuǎn)矩，； ——綜合系數(shù)，； ——齒形系數(shù)，按查【10】線圖5-12得 ——齒寬系數(shù)，； ——模數(shù)，；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 式中——綜合系數(shù)， ——鋼制齒輪的彈性系數(shù)，； ——螺旋角系數(shù)， ——節(jié)點(diǎn)

46、區(qū)域影響系數(shù)，； ——重合度系數(shù)，縱向重合度端面重合度 對(duì)于時(shí)，。 ——圓周力， ——齒寬，； ——分度圓直徑， 齒面許用接觸應(yīng)力 式中——潤(rùn)滑系數(shù)，； ——速度系數(shù)，； ——粗糙度系數(shù)， ； ——工作硬化系數(shù)，； ——尺寸系數(shù)，； ——試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限，； ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，。 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 齒根彎曲應(yīng)力為 式中 ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)， ——螺旋角系數(shù)，； ——齒形系數(shù)，； ——小齒輪輪齒上的圓周力，； ——齒寬，； ——模數(shù)，

47、 齒根許用彎曲應(yīng)力 式中——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，； ——相對(duì)齒根圓角的敏感系數(shù)，； ——相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，； ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，； ——試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，； ——最小彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)，； 齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4.2行走機(jī)構(gòu)第二對(duì)齒輪 ，齒數(shù)比，材料為20CrMnMo，滲碳淬硬56~60HRC，材料許用應(yīng)力，輸入轉(zhuǎn)矩 小齒輪轉(zhuǎn)速為 小齒輪速度為 載荷系數(shù)的確定

48、使用系數(shù) 動(dòng)載荷系數(shù)： 齒向載荷分布系數(shù) 式中b——齒寬，。 ——小齒輪分度圓直徑， 由此得 齒輪間載荷分配系數(shù)： 則綜合系數(shù) 按前蘇聯(lián)庫(kù)德略采夫方法計(jì)算 則 按GB/T3480——1997方法計(jì)算 齒面接觸應(yīng)力 式中、——綜合系數(shù)， ; ——鋼制齒輪的彈性系數(shù)，； ——螺旋角系數(shù)， ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)，； ——重合度系數(shù)，（為與的重合度，）； ——圓周力，; ——齒寬系數(shù)， 齒面許用接觸應(yīng)力 式中——潤(rùn)滑系數(shù)，； ——速度系數(shù)，； ——粗糙度系數(shù)， ；

49、 ——工作硬化系數(shù)，； ——尺寸系數(shù)，； ——試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限，； ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，。 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 齒根彎曲應(yīng)力為 式中——彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)， ——螺旋角系數(shù)，； ——齒形系數(shù)，； 齒根許用彎曲應(yīng)力 式中——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，； ——相對(duì)齒根圓角的敏感系數(shù)，； ——相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，； ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，； ——試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，； ——最小彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)， 齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4.3起升、開(kāi)

50、閉機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 功率，齒數(shù)比小齒輪為軸齒輪，采用20CrMnMo，齒面滲碳淬硬56~60HRC，大齒輪采用20CrMnMo，滲碳淬火，齒面滲碳淬硬56~60HRC，輸入齒輪上的轉(zhuǎn)矩。 按前蘇聯(lián)庫(kù)德略采夫方法計(jì)算 小齒輪的分度圓直徑為 則。 各系數(shù)確定如下： 使用系數(shù) 動(dòng)載荷系數(shù)： 式中v——小齒輪的速度， 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) 式中b——齒寬，。 由此得 齒輪間載荷分配系數(shù)： 則綜合系數(shù) 齒形系數(shù)由,查【10】圖5-12可得。 按GB/T3480——1997方法計(jì)算 齒面接觸應(yīng)力

51、 式中——綜合系數(shù)， ——鋼制齒輪的彈性系數(shù)，； ——螺旋角系數(shù)， ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)，； ——重合度系數(shù)，縱向重合度 面重合度 對(duì)于時(shí)，。 ——圓周力， ——齒寬，； ——分度圓直徑， 齒面許用接觸應(yīng)力 式中——潤(rùn)滑系數(shù)，； ——速度系數(shù)，； —粗糙度系數(shù)，； ——工作硬化系數(shù)，； ——尺寸系數(shù)，； 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 齒根彎曲應(yīng)力為 式中——彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)， ——螺旋角系數(shù)，； ——齒形系數(shù)，； 齒根許用彎曲應(yīng)力

52、 式中——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，； ——相對(duì)齒根圓角的敏感系數(shù)，； ——相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，； ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，； ——試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，； ——最小彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)，； 齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4.4行星齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 齒數(shù)，a-g齒輪副的齒數(shù)比，傳動(dòng)比。. 太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速為 太陽(yáng)輪線速度為 載荷系數(shù)的確定 使用系數(shù) 動(dòng)載荷系數(shù)： 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) 沿齒寬分布系數(shù)為 齒輪間載荷分配系數(shù)：

53、 則綜合系數(shù) 太陽(yáng)輪輸入轉(zhuǎn)矩為 太陽(yáng)輪輪齒上的轉(zhuǎn)矩為 式中——行星齒輪的個(gè)數(shù)，； ——太陽(yáng)輪浮動(dòng)時(shí)載荷分配的不均衡系數(shù)，。 齒輪材料20CrMnMo，滲碳淬火，齒面硬度56~60HRC；材料截面δ=15mm時(shí)，。按對(duì)稱循環(huán)載荷性質(zhì)確定許用應(yīng)力。 式中——安全系數(shù)，。 計(jì)截面尺寸影響，今取 。 按前蘇聯(lián)庫(kù)德略采夫方法計(jì)算 式中——齒寬系數(shù)， ——齒形系數(shù)，按查【10】線圖5-12得 則 按GB/T3480——1997方法計(jì)算 齒面接觸應(yīng)力

54、 式中 ——鋼制齒輪的彈性系數(shù)，； ——螺旋角系數(shù)， ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)，； ——重合度系數(shù)，； ——圓周力， 齒面許用接觸應(yīng)力 式中——潤(rùn)滑系數(shù)，； ——速度系數(shù)，； —粗糙度系數(shù)，； ——工作硬化系數(shù)，； ——尺寸系數(shù)，； 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 齒根彎曲應(yīng)力為 式中——彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)， ——螺旋角系數(shù)，； ——齒形系數(shù)，； 齒根許用彎曲應(yīng)力 式中——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，； ——相對(duì)齒根圓角的敏感系數(shù)，； ——相對(duì)齒根表面狀況系

55、數(shù)，； ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，； ——試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限， ； 齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4.5行星輪心軸與軸承壽命的計(jì)算 1. 行星輪心軸強(qiáng)度計(jì)算 行星輪心軸材料42CrMo，調(diào)質(zhì)處理260~290HRC， 太陽(yáng)輪上圓周力為 式中——輸入轉(zhuǎn)矩， 作用在太陽(yáng)輪輪齒上的轉(zhuǎn)矩為 式中——行星齒輪的個(gè)數(shù)，； ——太陽(yáng)輪浮動(dòng)時(shí)載荷分配的不均衡系數(shù)，。 ——前一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比，。 作用在心軸上的載荷按均布載荷計(jì)算，

56、則最大彎矩為 心軸的彎曲應(yīng)力為 2.行星輪軸承壽命 采用軸承為21316C/W33，，。 行星架轉(zhuǎn)速為 行星輪絕對(duì)速度 行星輪相對(duì)于行星架的相對(duì)轉(zhuǎn)速為 軸承的壽命為 4.6軸的鍵強(qiáng)度計(jì)算 1.行走機(jī)構(gòu)輸入尺寸：。鍵的尺寸161097，材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 輸入轉(zhuǎn)矩為 鍵的擠壓應(yīng)力為 ﹤=100~120MPa 2.起升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)輸入尺寸：85600。鍵的尺寸2214120, 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 輸入轉(zhuǎn)矩為 鍵的擠壓應(yīng)力為 ﹤=100~120MPa

57、 1.太陽(yáng)輪連接花鍵的計(jì)算。齒數(shù)，模數(shù)，壓力角（GB/T 3478.2——1995） 輸出轉(zhuǎn)矩為 鍵的擠壓應(yīng)力為 ﹤=100~120MPa 式中——各齒載荷不均勻系數(shù)， ——齒數(shù)， ——工作齒高， ——花鍵有效長(zhǎng)度， ——分度圓直徑， ——跨測(cè)齒數(shù)， ——公法線長(zhǎng)度， 第五章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1行星傳動(dòng)主要零件設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：行星輪軸承安裝在行星輪內(nèi)，行星輪軸固定在行星架的行星輪軸孔中；輸出軸和行星架制成一體，其支撐軸承在減速器殼體內(nèi)，太陽(yáng)輪與輸入軸通過(guò)齒

58、輪聯(lián)軸器聯(lián)接，行星架與低速級(jí)太陽(yáng)輪通過(guò)雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪和行星架浮動(dòng)。 5.1.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu) 在行星齒輪傳動(dòng)中，其中心輪的結(jié)構(gòu)取決于行星傳動(dòng)類型、傳動(dòng)比的大小、傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和支承方式。對(duì)柔性軸浮動(dòng)的太陽(yáng)輪是配置在細(xì)長(zhǎng)軸上，可以做成齒輪軸。 2、行星輪的結(jié)構(gòu) 應(yīng)根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)的類型、承載能力的大小、行星輪轉(zhuǎn)速的高低和所選用的軸承類型及其安裝形式而確定。在大多數(shù)的行星傳動(dòng)中，行星輪應(yīng)具有內(nèi)孔，以便在該內(nèi)孔和支承組件上的安裝方便和定位精度。為了減少個(gè)行星輪間的尺寸差異，可以將同一個(gè)行星齒輪中的6輪組合起來(lái)一次進(jìn)行加工，這樣制造的行星輪可以裝配在整

59、體式轉(zhuǎn)臂上。 3、大齒圈的結(jié)構(gòu) 此次設(shè)計(jì)的2K-H行星減速機(jī)有差動(dòng)傳動(dòng)工況，內(nèi)齒圈結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成既有內(nèi)齒又有外齒的大齒圈結(jié)構(gòu)，在大齒圈內(nèi)外齒之間均布螺栓孔以便連接到其他構(gòu)件以便安裝軸承軸承安裝的達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)要求,且與機(jī)體有精確的定位配合。 5.1.2 行星輪軸直徑 1、行星輪軸直徑 在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，每個(gè)行星輪軸承受穩(wěn)定載荷，當(dāng)行星輪相對(duì)行星架對(duì)稱配置時(shí)，載荷則作用在軸跨距的中間。取行星輪與行星架之間的間隙，則跨距長(zhǎng)度。當(dāng)行星輪軸在轉(zhuǎn)臂中的配合選為H7/h6時(shí)，就可以把它看成是具有跨距為的雙支點(diǎn)梁。當(dāng)軸較時(shí)，兩個(gè)軸承幾乎緊緊的靠著，因此，可以認(rèn)為軸是沿整個(gè)跨度承受均布載荷（見(jiàn)圖5-1）。

60、 圖5-1 行星輪軸的載荷簡(jiǎn)圖 危險(xiǎn)截面（在跨度中間）內(nèi)的彎矩： 行星輪軸采用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，考慮到可能的沖擊振動(dòng)，取安全系數(shù)；則許用彎曲應(yīng)力 故行星輪軸直徑 取 出于軸承潤(rùn)滑考慮，行星輪軸將采用中空結(jié)構(gòu)。故直徑放大50%，取。實(shí)際尺寸將在選擇軸承時(shí)最后確定。 5.2輸入、輸出軸軸徑的確定 根據(jù)所受的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于同時(shí)受轉(zhuǎn)矩與彎矩作用時(shí)，用降低許用應(yīng)力來(lái)考慮彎曲強(qiáng)度的影響。 1.起升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)輸入軸 功率，輸入轉(zhuǎn)速，軸材料為35CrMo，調(diào)質(zhì)處理，則軸徑為 考慮鍵槽影響，先采用φ85許

61、用扭應(yīng)力[τ]=30Mpa。 2.行走機(jī)構(gòu)輸入軸 功率，輸入轉(zhuǎn)速，軸材料為35CrMo，調(diào)質(zhì)處理，則軸徑為 考慮鍵槽影響，先采用φ55，許用扭應(yīng)力[τ]=30Mpa 3.輸出軸徑的確定 功率，轉(zhuǎn)速軸材料為35CrMo，調(diào)質(zhì)處理，則軸徑為 考慮鍵槽影響，和聯(lián)軸器的選用現(xiàn)采用φ170，用扭應(yīng)力[τ]=35Mpa 5.3行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 行星架H是行星齒輪傳動(dòng)中的一個(gè)較重要的構(gòu)件。一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的行星架H應(yīng)當(dāng)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，能保證行星輪間的載荷分布均勻，而且應(yīng)具有良好的加工和裝配工藝。從而，可使行星齒輪傳動(dòng)具有較大的承載能力、較好的傳

62、動(dòng)平穩(wěn)性以及較小的振動(dòng)和噪聲。 由于在行星架H上一般安裝有個(gè)行星輪的心軸或軸承，故它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造和安裝精度要求較高。尤其，當(dāng)行星架H作為行星齒輪傳動(dòng)的輸出基本構(gòu)件時(shí)，它所承受的外轉(zhuǎn)矩最大，即承受著輸出轉(zhuǎn)矩。目前，較常用的轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)有雙側(cè)板整體式、雙側(cè)板分開(kāi)式和單側(cè)板式三種。 在行星輪數(shù)的2K-H型傳動(dòng)中，一般采用如圖5-2所示的雙側(cè)板整體式行星架。由于雙側(cè)板整體式行星架的剛性較好，它已獲得了廣泛的應(yīng)用。在加工行星架時(shí)，應(yīng)盡可能地提高行星架H上的行星輪心軸孔（或軸承孔）的位置精度和同軸度，以減小行星輪間載荷分布的不均勻性。 圖5-2 雙側(cè)板整體式行星架

63、 5.4 機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱體是各基本構(gòu)件的安裝基礎(chǔ)，也是行星齒輪傳動(dòng)中的箱根組成部分了。在進(jìn)行機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)制造工藝、安裝工藝和使用維護(hù)及經(jīng)濟(jì)性等條件來(lái)決定其具體的結(jié)構(gòu)型式。按照行星傳動(dòng)的安裝形式的不同，可將機(jī)體分為臥式、立式、法蘭式。按其結(jié)構(gòu)的不同，又可將機(jī)體分為整體式和剖分式。臥式整體鑄造機(jī)體，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能有效地吸取振動(dòng)和噪聲，還具有良好的耐腐蝕性。通常多用于專用的行星齒輪傳動(dòng)中，且有一定的生產(chǎn)批量。鑄造機(jī)體應(yīng)盡量避免腐蝕性。通常多用于專用的行星齒輪傳動(dòng)中，且有一定的生產(chǎn)批量。剖分式機(jī)體結(jié)構(gòu)，通常用于規(guī)格大的、單件生產(chǎn)的行星齒輪傳動(dòng)中;它可以鑄，也可以焊接。采用軸向剖

64、分式機(jī)體的顯著優(yōu)點(diǎn)是安裝和維修較方便，便于進(jìn)行調(diào)試和測(cè)量。立式法蘭式機(jī)體結(jié)構(gòu)，它可適用于與立式電動(dòng)機(jī)相組合的場(chǎng)合。成批量生產(chǎn)時(shí)可以鑄造;單件生產(chǎn)可以焊接。 鑄造機(jī)體的一般材料為灰鑄鐵，如HT150和HT200等;若機(jī)體承受圈套的栽花，且有振動(dòng)的沖擊的作用可用鑄鋼，ZG45和ZG55等。為了減小質(zhì)量，機(jī)體也可以采用鋁合金來(lái)鑄造，如ZL101和ZL102等。 根據(jù)所設(shè)計(jì)的減速器的要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，采用臥式兩級(jí)整體鑄鐵機(jī)體。鑄鐵機(jī)體的各部結(jié)構(gòu)的確定見(jiàn)表5-1。鑄造機(jī)體應(yīng)盡量避免壁厚突變，應(yīng)設(shè)法減少壁厚差，以免產(chǎn)生疏松和縮孔等鑄造缺陷。 表5-1 行星減速器鑄造機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸（單位：mm）

65、 名稱 代號(hào) 計(jì)算方法 計(jì)算結(jié)果 上箱蓋壁厚 見(jiàn)表 20 下箱座壁厚 見(jiàn)表 20 箱蓋凸緣厚度 30 箱座凸緣厚度 30 加強(qiáng)肋厚度 0.85 18 加強(qiáng)肋斜度 箱座底凸緣厚度 2.5 50 蓋與座連接螺栓直徑 （0.5~0.6） 22 軸承端蓋螺栓直徑 （0.4~0.5） 18 底腳螺栓直徑 40 軸承旁連接螺栓直徑 0.75 30 地腳螺栓孔的位置 55 75 由于行星齒輪傳動(dòng)具有質(zhì)量小、體積小等優(yōu)點(diǎn)。但其散熱面積也相應(yīng)地。尤其是當(dāng)行

66、星傳動(dòng)的速度較高、功率較大時(shí)，其工作溫度就會(huì)很高。為了增大散熱面積，應(yīng)在機(jī)體外表面制作出一些散熱片。行星齒輪減速器的機(jī)體與普通圓柱齒輪減速器的機(jī)體一樣，也需要設(shè)置通氣帽、觀察孔、起吊環(huán)、油標(biāo)和放油塞等，其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。 第六章 均載裝置的設(shè)計(jì) 6.1均載裝置的選擇 1.設(shè)計(jì)與均載機(jī)構(gòu)的選擇有以下幾點(diǎn)原則： 1）采用的均載機(jī)構(gòu)應(yīng)使傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)盡量實(shí)現(xiàn)空間靜定狀態(tài)，并能最大限度地補(bǔ)償誤差，使行星輪間的載荷分配不均衡系數(shù)和沿齒寬方向的載荷分布系數(shù)值最小。 2）均載機(jī)構(gòu)離心力要小，以提高均載效果和傳動(dòng)裝置的平穩(wěn)性。 3）均載機(jī)構(gòu)的摩擦損失要小，效率要高。 4）均載構(gòu)件上受的力要大，受力大則補(bǔ)償動(dòng)作靈敏、效果好。 5）均載構(gòu)件在均載過(guò)程中的位移量要小。 6）應(yīng)有一定的緩沖和減振性能。 7）要利用傳動(dòng)裝置整體結(jié)構(gòu)的布置，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，便于制造、安裝維修。 8）要利于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品組織成批生產(chǎn)。 2.均載裝置的選定 綜合考慮本次設(shè)計(jì)要求和各方面因素采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)均載機(jī)構(gòu)。太陽(yáng)輪重量小，浮動(dòng)靈敏，機(jī)