自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器設(shè)計(jì)

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江西科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 目錄 第一章 緒論 1 1.1課題的來(lái)源及研究的目的和意義 1 1.2本課題研究的主要內(nèi)容 2 第二章 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 4 2.1齒輪傳動(dòng)的兩大類(lèi)型 6 2.2行星機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及特點(diǎn) 7 第三章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 8 3.1 配齒計(jì)算 9 3.1.1 確定各齒輪的齒數(shù) 10 3.1.2 初算中心距和模數(shù) 11 3.2 幾何尺寸計(jì)算 13 第四章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 4.1 行星軸設(shè)計(jì) 15 4.2 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 16 4.2.1 輸入軸設(shè)計(jì) 17 4.2.2 輸出軸設(shè)計(jì) 19 第五章 行星架的設(shè)計(jì) 20 5.1 行星架結(jié)構(gòu)方案 21 5.2 行星架制造精度 21 第六章 減速器內(nèi)部主要傳動(dòng)零件的強(qiáng)度校核 22 6.1 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 23 6.2 傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核 24 結(jié)論 25 參考文獻(xiàn) 26 致謝 27 摘要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)械工業(yè)也在不斷地發(fā)展著，各種設(shè)備都在不斷地發(fā)展，創(chuàng)新著。特別是在家用電器方面，在人們的居家生活中，自動(dòng)洗衣機(jī)的的應(yīng)用非常廣泛，特別是行星減速器內(nèi)置式的全自動(dòng)洗衣機(jī)，在某種程度上，因?yàn)樾行驱X輪減速器占地面積小，變速靈活，價(jià)格成本低廉而很受歡迎，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，行星齒輪減速器必須滿足當(dāng)今人們對(duì)自動(dòng)洗衣機(jī)速度調(diào)節(jié)方面的靈活性操控等需求。 本文介紹了自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)，以及對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，該減速器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、外廓尺寸小和重量輕、承載能力大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和震動(dòng)的能力較強(qiáng)、噪聲低的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：機(jī)械工業(yè)；自動(dòng)洗衣機(jī)；行星；平穩(wěn) Abstract 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)械工業(yè)也在不斷地發(fā)展著，各種設(shè)備都在不斷地發(fā)展，創(chuàng)新著。特別是在家用電器方面，在人們的居家生活中，自動(dòng)洗衣機(jī)的的應(yīng)用非常廣泛，特別是行星減速器內(nèi)置式的全自動(dòng)洗衣機(jī)，在某種程度上，因?yàn)樾行驱X輪減速器占地面積小，變速靈活，價(jià)格成本低廉而很受歡迎，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，行星齒輪減速器必須滿足當(dāng)今人們對(duì)自動(dòng)洗衣機(jī)速度調(diào)節(jié)方面的靈活性操控等需求。 With the continuous development of the national economy, the machinery industry is constantly developing, all kinds of equipment are in constant development, innovation. Especially in household appliances, in people s home life, and application of the automatic washing machine is widely, especially planetary reducer is a built-in type full automatic washing machine, in a way, because the planetary gear reducer has the advantages of small occupation area, flexible speed, cost is low and very popular, according to the market survey found, planetary gear reducer must meet the needs of todays people of automatic washing machine speed regulation flexibility control demand. This paper introduces the automatic washing machine planet gear deceleration device, the structure of the composition, working principle and main parts design must have the theoretic calculation and strength check, and to carry out innovative design of the structure, the unit has the advantages of deceleration is of compact structure, high transmission efficiency, outline, small size and light weight, bearing capacity, smooth movement, impact and shock resistance ability, low noise characteristics. 關(guān)鍵詞：機(jī)械工業(yè)；自動(dòng)洗衣機(jī)；行星；平穩(wěn) Key words: mechanical industry; automatic washing machine; planet; smooth II 第1章 緒 論 1.1課題的來(lái)源及研究的目的和意義 本課題通過(guò)對(duì)自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步計(jì)算出各零件的設(shè)計(jì)尺寸和裝配尺寸，并對(duì)涉及結(jié)果進(jìn)行參數(shù)化分析，為行星齒輪減速器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和性能評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)行星齒輪減速器規(guī)?；a(chǎn)提供了參考和理論依據(jù)。通過(guò)本設(shè)計(jì)，要能弄懂該減速器的傳動(dòng)原理，達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固，從而在以后的工作中能解決類(lèi)似的問(wèn)題。 齒輪是使用量大面廣的傳動(dòng)元件。目前世器上齒輪最大傳遞功率已達(dá)6500kW，最大線速度達(dá)210m／s(在實(shí)驗(yàn)室中達(dá)300m/s)；齒輪最大重量達(dá)200t，最大直徑達(dá) (組合式)，最大模數(shù)m達(dá)50mm。我國(guó)自行設(shè)計(jì)的高速齒輪(增)減速器的功率已達(dá)44000kW，齒輪圓周速度達(dá)150m／s以上。 由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器，用于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。 20世紀(jì)末的20多年，世界齒輪技術(shù)有了很大的發(fā)展。產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢(shì)是小型化、高速化、低噪聲、高可靠度。技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。 硬齒面技術(shù)到20世紀(jì)80年代時(shí)在國(guó)外日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于IS01328一1975的6級(jí)，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的4倍，為軟齒而齒輪的5一6倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面齒輪減速器的重量?jī)H為軟齒面齒輪減速器的1/3左右。 功率分支技術(shù)主要指行星及大功率齒輪箱的功率雙分及多分支裝置，如中心傳動(dòng)的水泥磨主減速器，其核心技術(shù)是均載。 模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)通用和標(biāo)準(zhǔn)減速器旨在追求高性能和滿足用戶多樣化大覆蓋面需求的同時(shí)，盡可能減少零部件及毛坯的品種規(guī)格，以便于組織生產(chǎn)，使零部件生產(chǎn)形成批量，降低成本，取得規(guī)模效益。 其他技術(shù)的發(fā)展還表現(xiàn)在理論研究(如強(qiáng)度計(jì)算、修形技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，新齒形、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用等)更完善、更接近實(shí)際；普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件；材料和熱處理質(zhì)量控制水平的提高；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理；加工精度普遍提高到ISO的4一6級(jí)；軸承質(zhì)量和壽命的提高；潤(rùn)滑油質(zhì)量的提高；加工裝備和檢測(cè)手段的提高等方面。 1.2 本課題研究的主要內(nèi)容 國(guó)內(nèi)自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的低碳經(jīng)濟(jì)、經(jīng)久耐用主題保持一致。加大自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器新型多樣化的研發(fā)及生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，同時(shí)也迎合了國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的需求。 自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的發(fā)展與人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前減速器自動(dòng)減速器正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動(dòng)化方向發(fā)展。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)，通過(guò)讓學(xué)生親自了解減速器內(nèi)部的構(gòu)造和組成部分，通過(guò)對(duì)減速器內(nèi)部工件的設(shè)計(jì)來(lái)認(rèn)識(shí)工件，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件例如CAD，來(lái)對(duì)工件進(jìn)行零件圖的繪制和裝配，這樣經(jīng)過(guò)一系列的綜合性訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手，動(dòng)腦以及畫(huà)圖的能力。 第2章 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 2.1齒輪傳動(dòng)的兩大類(lèi)型 輪系可由各種類(lèi)型的齒輪副組成。由錐齒輪、螺旋齒輪和蝸桿渦輪組成的輪系，稱(chēng)為空間輪系；而由圓柱齒輪組成的輪系，稱(chēng)為平面輪系。 根據(jù)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪的幾何軸線相對(duì)位置是否變動(dòng)，齒輪傳動(dòng)分為兩大類(lèi)型。 （1）普通齒輪傳動(dòng)（定軸輪系） 當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的所有齒輪的幾何位置都是固定不變的，則稱(chēng)為普通齒輪傳動(dòng)（或稱(chēng)定軸輪系）。在普通齒輪傳動(dòng)中，如果各齒輪副的軸線均相互平行，則稱(chēng)為平行軸齒輪傳動(dòng)；如果齒輪系中含有一個(gè)相交軸齒輪副或一個(gè)相錯(cuò)軸齒輪副，則稱(chēng)為不平行軸齒輪傳動(dòng)（空間齒輪傳動(dòng)）。 （2）行星齒輪傳動(dòng)（行星輪系） 當(dāng)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置不固定，而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(gè)作行星運(yùn)動(dòng)的齒輪，則稱(chēng)該齒輪傳動(dòng)為行星齒輪傳動(dòng)，即行星輪系。 2.2行星機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及特點(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)。行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下： （1）體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，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（即在承受相同的載荷條件下）。 （2）傳動(dòng)效率高。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)0.97~0，99。 （3）傳動(dòng)比較大?？梢詫?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)到幾千。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)。 （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。 最常見(jiàn)的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是NGW型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。行星齒輪傳動(dòng)的型式可按兩種方式劃分：按齒輪嚙合方式不同分有NGW、NW、NN、WW、NGWN和N等類(lèi)型。按基本結(jié)構(gòu)的組成情況不同有2Z-X、3Z、Z-X-V、Z-X等類(lèi)型。 行星齒輪傳動(dòng)最顯著的特點(diǎn)是：在傳遞動(dòng)力時(shí)它可進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸入軸與輸出軸均設(shè)置在同一主軸線上。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)的中的減速器、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)裝置以及需要變速器的汽車(chē)和坦克等車(chē)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，表1-1列出了常用行星齒輪傳動(dòng)的型式及特點(diǎn)： 表1-1常用行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類(lèi)型及其特點(diǎn) 傳動(dòng) 形式 簡(jiǎn)圖 性能參數(shù) 特點(diǎn) 傳動(dòng)比 效率 最大功率/kW NGW（2Z-X 負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)） =1.13~13.7推薦2.8~9 0.97~0.99 不限 效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，傳遞公路范圍大，軸向尺寸小，可用于各個(gè)工作條件，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣。單級(jí)傳動(dòng)比范圍較小，耳機(jī)和三級(jí)傳動(dòng)均廣泛應(yīng)用 NW（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)） =1~50推薦7~21 效率高，徑向尺寸比NGW型小，傳動(dòng)比范圍較NGW型大，可用于各種工作條件。但雙聯(lián)行星齒輪制造、安裝較復(fù)雜，故||7時(shí)不宜采用 NN（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)） 推薦值： =8~30 效率較低，一般為0.7～0.8 40 傳動(dòng)比打，效率較低，適用于短期工作傳動(dòng)。當(dāng)行星架X從動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比||大于某一值后，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖 WW（2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)） =1.2~數(shù)千 ||=1.2~5時(shí)，效率可達(dá)0.9~0.7，>5以后.隨||增加徒降 20 傳動(dòng)比范圍大，但外形尺寸及重量較大，效率很低，制造困難，一般不用與動(dòng)力傳動(dòng)。運(yùn)動(dòng)精度低也不用于分度機(jī)構(gòu)。當(dāng)行星架X從動(dòng)時(shí)，||從某一數(shù)值起會(huì)發(fā)生自鎖。常用作差速器；其傳動(dòng)比取值為=1.8~3，最佳值為2，此時(shí)效率可達(dá)0.9 NGW（Ⅰ）型（3Z） 小功率傳動(dòng)500；推薦：=20~100 0.8~0.9隨增加而下降 短期工作120，長(zhǎng)期工作10 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，傳動(dòng)比范圍大，但效率低于NGW型，工藝性差，適用于中小功率功率或短期工作。若中心輪A輸出，當(dāng)||大于某一數(shù)值時(shí)會(huì)發(fā)生自鎖 NGWN（Ⅱ）型（3Z） =60~500推薦：=64~300 0.7~0.84隨增加而下降 短期工作120，長(zhǎng)期工作10 結(jié)構(gòu)更緊湊，制造，安裝比上列Ⅰ型傳動(dòng)方便。由于采用單齒圈行星輪，需角度變?yōu)椴拍軡M足同心條件。效率較低，宜用于短期工作。傳動(dòng)自鎖情況同上 第三章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 配齒計(jì)算 3.1.1 確定各齒輪的齒數(shù) 據(jù)2Z-X(A)型行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比值和按其配齒計(jì)算可求得內(nèi)齒輪b和行星輪c的齒數(shù)和?，F(xiàn)考慮到行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸較小，故選擇中心輪a的齒數(shù)=17和行星輪=3. 根據(jù)內(nèi)齒輪 =76.5 對(duì)內(nèi)齒輪齒數(shù)進(jìn)行圓整，同時(shí)考慮到安裝條件，取，此時(shí)實(shí)際的p值與給定的p值稍有變化，但是必須控制在其傳動(dòng)比誤差的范圍內(nèi)。 實(shí)際傳動(dòng)比為 = 其傳動(dòng)比誤差 =2.67% 由于外嚙合采用角度變位的傳動(dòng)，行星輪c的齒數(shù)應(yīng)按如下公式計(jì)算，即 因?yàn)闉榕紨?shù)，故取齒數(shù)修正量為。此時(shí)，通過(guò)角變位后，既不增大該行星傳動(dòng)的徑向尺寸，又可以改善a-c嚙合齒輪副的傳動(dòng)性能。故 = 在考慮到安裝條件為 （整數(shù)） 3.1.2 初算中心距和模數(shù) 1. 齒輪材料、熱處理工藝及制造工藝的選定 太陽(yáng)輪和行星輪材料為45，表面滲碳淬火處理，表面硬度為28~ 35HRC。 試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限=1591Mpa。 試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限太陽(yáng)輪=485Mpa。 行星輪=4850.7Mpa=339.5Mpa (對(duì)稱(chēng)載荷)。齒形為漸開(kāi)線直齒。最終加工為磨齒，精度為6級(jí)。 內(nèi)齒圈材料為45，淡化處理，表面硬度為973HV。 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限=1282Mpa 驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限=370MPa 齒形的終加工為插齒，精度為7級(jí)。 2. 減速器的名義輸出轉(zhuǎn)速 由 = 得 == =181.82 3. 載荷不均衡系數(shù) 采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，取。 4. 齒輪模數(shù)和中心距a 首先計(jì)算太陽(yáng)輪分度圓直徑： 式中： 一齒數(shù)比為 一使用系數(shù)為1.25； 一算式系數(shù)為768； 一綜合系數(shù)為2； 一太陽(yáng)輪單個(gè)齒傳遞的轉(zhuǎn)矩。 = =376 其中 —高速級(jí)行星齒輪傳動(dòng)效率，取=0.985 —齒寬系數(shù)暫取=0.5 =1450Mpa 代入 =78.66 模數(shù) m= 取 m=5 則 =117.5 取 齒寬 取 3.2 幾何尺寸計(jì)算 1. 計(jì)算變位系數(shù) (1) a-c傳動(dòng) 嚙合角 因 =0.93969262 所以 = 變位系數(shù)和 =（17+30） =1.141 圖2-1選擇變位系數(shù)線圖 中心距變動(dòng)系數(shù)y y==1 齒頂降低系數(shù) 分配邊位系數(shù)： 根據(jù)線圖法，通過(guò)查找線圖2-1 中心距變動(dòng)系數(shù)y y==1 齒頂降低系數(shù) 分配邊位系數(shù)： 根據(jù)線圖法，通過(guò)查找線圖2-1 得到邊位系數(shù) 則 (2) c-b傳動(dòng) 由于內(nèi)嚙合的兩個(gè)齒輪采用的是高度變位齒輪，所以有 從而 且 2. 幾何尺寸計(jì)算結(jié)果 對(duì)于單級(jí)的2Z-X(A)型的行星齒輪傳動(dòng)按公式進(jìn)行幾何尺寸的計(jì)算，各齒輪副的計(jì)算結(jié)果如下表： 表3-1各齒輪副的幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目 計(jì)算公式 a-c齒輪副 b-c齒輪副 分度圓直徑 基圓直徑 齒頂圓直徑 外嚙合 內(nèi)嚙合 注：齒頂高系數(shù)：太陽(yáng)輪、行星輪—，內(nèi)齒輪—； 頂隙系數(shù)：內(nèi)齒輪— 第四章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 行星軸設(shè)計(jì) 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)于行星架對(duì)稱(chēng)布置時(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)軸較短時(shí)，兩個(gè)軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認(rèn)為軸是沿著整個(gè)跨度承受均布載荷（見(jiàn)圖3-2）。 圖3-2 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 Nmm =148538. Nmm 行星輪軸采用40Cr鋼,調(diào)質(zhì)MPa，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MPa=176MPa,故行星輪軸直徑 取 其實(shí)際尺寸將在選擇軸承時(shí)最后確定。 4.2 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 4.2.1 輸入軸設(shè)計(jì) 1．初算軸的最小直徑 由下式 初步估算軸的最小直徑，選取軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表3-2查得。 表3-2 軸常用幾種材料的及值 軸的材料 Q235-A、20 Q275、 35（1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、35SiMn 38SiMnMo / 15~25 20~35 25~45 35~55 149~126 135~112 126~103 112~97 查表取=112，得 輸入軸的最小直徑安裝法蘭，該截面處開(kāi)有鍵槽，軸頸增大5%~7%。 故 其實(shí)際尺寸將在選擇軸承時(shí)最后確定。 2．選擇輸入軸軸承 (1) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)估算所得直徑，輪彀寬及安裝情況等條件，軸的結(jié)構(gòu)尺寸可進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)。該軸中間一段對(duì)稱(chēng)安裝一對(duì)深溝球軸承6217型，其尺寸為，可畫(huà)出輸入軸草圖（如附圖03）。 軸承的壽命計(jì)算 其參數(shù)為 kN kN （油?。? 取載荷系數(shù) ； 當(dāng)量動(dòng)載荷 N=3873N; 軸承的壽命計(jì)算 h=165258h>70400h 故該對(duì)軸承滿足壽命要求。 4.2.2 輸出軸設(shè)計(jì) 1．初算軸的最小直徑 在三個(gè)行星輪均布的條件下，輪齒嚙合中作用于中心輪上的力是相互平衡的，在輸出軸軸端安裝膜片盤(pán)式聯(lián)軸器時(shí)，則輸出軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只承受轉(zhuǎn)矩。輸出軸選用42CrMo合金鋼，其許用剪切應(yīng)力MPa，即求出輸出軸伸出端直徑 =88.423 Nmm =6114 Nmm 式中 —輸出軸轉(zhuǎn)矩； —齒輪嚙合傳動(dòng)的效率，取=0.97。 2．選擇輸出軸軸承 由于輸出軸的軸承不承受徑向工作載荷（僅承受輸出行星架裝置的自重），所示軸承的尺寸應(yīng)由結(jié)構(gòu)要求來(lái)確定。 輸出軸端，軸頸mm。 由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，輸出軸軸承須兼作行星架軸承。為了太陽(yáng)輪安裝方便，使太陽(yáng)輪能通過(guò)行星架輪轂中的孔，故輪轂孔的直徑應(yīng)大于太陽(yáng)輪的齒頂圓直徑=99.076mm。 故按結(jié)構(gòu)要求選用特輕系列單列深溝球軸承6030型，其尺寸為，可畫(huà)出行星架草圖（如附圖03）。 軸承的壽命計(jì)算 其參數(shù)為 kN kN （油浴）； 取載荷系數(shù) ； 當(dāng)量動(dòng)載荷 N=5088N; 軸承的壽命計(jì)算 h=1600938h>70400h 故該軸承滿足壽命要求。 第5章 行星架的設(shè)計(jì) 5.1 行星架結(jié)構(gòu)方案 行星架是行星齒輪傳動(dòng)中的一個(gè)較重要的構(gòu)件。一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的行星架應(yīng)當(dāng)是外廓尺寸小，質(zhì)墾小，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、較好的傳動(dòng)平穩(wěn)性以及較小的振動(dòng)和噪聲。 由于在行星架上一般安裝有個(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)行星架作為行星街輪傳動(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)板式三種類(lèi)型。 1. 雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂 在行星輪數(shù) 2的2Z-X型傳動(dòng)中，一般采用如圖3-16所示的雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂。 由于雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂的剛性較好，因此，它已獲得較廣泛的應(yīng)用。當(dāng)傳動(dòng)比(如2Z-X(A)的傳動(dòng)比>4)較大時(shí)，行星輪的軸承一般應(yīng)安裝在行星輪輪緣孔內(nèi)臂較合理。 對(duì)于尺寸較小的整體式轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)，可以采用整休鍛造毛坯來(lái)制造，但其切削加工量較大。因此，對(duì)于尺寸較大的整體式轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)，則可采用鑄造和焊接的方法，以獲得形狀和尺寸較接近于實(shí)際轉(zhuǎn)臂的毛坯。但在制造轉(zhuǎn)臂的工藝過(guò)程中，應(yīng)注意消除鑄造或焊接的內(nèi)應(yīng)力和其他缺陷;否則將會(huì)影響到轉(zhuǎn)臂的強(qiáng)度和剛度，而致使其產(chǎn)生較大的變形，從而，影響行星齒輪機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在此，還應(yīng)該指出的是:在加工轉(zhuǎn)臂時(shí)，應(yīng)盡可能提高行星架上的行星輪心軸孔（或軸承孔）的位置精度和同軸度 5.2行星架制造精度 由于在行星架上支承和安裝著3個(gè)行星輪的心軸，因此，行星架的制造精度對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的工作性能、運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和行星輪間載荷分布的均勻性等都有較大的影響。在制定其技術(shù)條件時(shí)，應(yīng)合理地提出精度要求，且嚴(yán)格地控制其形位偏差和孔距公差等。 1. 中心距極限偏差 在行星齒輪傳動(dòng)中，行星架上各行星輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心距偏差的大小和方向，可能增加行星輪的孔距相對(duì)誤差和行星架的偏心量，且引起行星輪產(chǎn)生徑向位移;從而影響到行星輪的均載效果。所以，在行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格地控制中心距極限偏差值。要求各中心距的偏差大小相等、方向相同;一般應(yīng)控制中心距極限偏差=0.01~0.02mm的范圍內(nèi)。該中心距極限偏差之值應(yīng)根據(jù)巾心距值，按齒輪精度等級(jí)按照 表4-1選取。 表4-1 中心距極限偏差 精度等級(jí) 齒輪副的中心距a >18 >30 >50 >80 >120 >180 >250 >315 IT8 IT9 16.5 26 19.5 31 23 37 27 43.5 31.5 50 36 57.5 40.5 65 44.5 70 第6章 減速器內(nèi)部主要傳動(dòng)零件的強(qiáng)度校核 6.1 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)[1，15-5]可知，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 MPa （3.43） 選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[1]表可知，MPa。因此，，故安全。 （7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ①判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來(lái)看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。 ②截面V左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm （3.44） 抗扭截面系數(shù) mm （3.45） 截面V左側(cè)的彎矩M為 Mpa （3.46） 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa （3.48） 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)[1]表可知，MPa，MPa，MPa。 由文獻(xiàn)[1] 附表可知，用插入法求出 ， 軸按精車(chē)加工，由文獻(xiàn)[1] 附圖可知，表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 固得綜合系數(shù)為 （3.49） 由文獻(xiàn)[1] ，可知，碳鋼的特性系數(shù) 取 取 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52） 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 ③截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm 抗扭截面系數(shù) mm 截面V左側(cè)的彎矩M為 MPa 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng)力 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按文獻(xiàn)[1]附表查取。因，， ， 又由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[1，附]為 （3.53） 由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的截面形狀系數(shù)為 由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 5.2 傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核 （Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 （1）接觸應(yīng)力的計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]表可知，齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.28） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 計(jì)算載荷系數(shù) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，由文獻(xiàn)[4]表可知，取 平均分度圓直徑 mm 平均分度圓圓周速度 m/s 由文獻(xiàn)[4] 圖（a）可知，按，得； 由文獻(xiàn)[4] 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，； 由文獻(xiàn)[4]表可知，； ② 由文獻(xiàn)[1]表可知，彈性系數(shù)； ③ 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 計(jì)算得， MPa （1） 接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4] 表可知，許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.29） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa ②最小安全系數(shù) ③由文獻(xiàn)[1，10-13]可知，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 由文獻(xiàn)[1] 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ④尺寸系數(shù) ⑤工作硬化系數(shù)，按 ⑥潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)， 計(jì)算得， MPa （3）由于MPaMPa，故安全。 （Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （1）齒根應(yīng)力的計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]表可知，彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.30） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 由文獻(xiàn)[1]表可知， ， ② 由文獻(xiàn)[1]表可知， ， 計(jì)算得， MPa （2）彎曲強(qiáng)度的齒根許用應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4]表可知，齒根許用應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.31） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①?gòu)澢跇O限MPa ③ 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) ④ 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) ⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ④彎曲疲勞的尺寸系數(shù) 計(jì)算得， （3）由于MPaMpa，故安全。 結(jié) 論 到如今，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算接近尾聲了，通過(guò)這次對(duì)于自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的方案的制定，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門(mén)學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 參考文獻(xiàn) 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Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998. 致 謝 時(shí)間過(guò)得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛(ài)的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過(guò)去的那個(gè)愛(ài)玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過(guò)近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類(lèi)自動(dòng)洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 23