1647-載重32噸輪邊減速器

1647-載重32噸輪邊減速器,載重,32,噸輪邊,減速器 3 驗(yàn) 算 和 效 率 的 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 ip 來 分 配 各 輪 的 齒 數(shù) ， 這 就 是 人們 研 究 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) 的 主 要 任 務(wù) 之 一 。 在 確 定 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 各 輪 齒 數(shù) 時(shí) ，除 了 滿 足 給 定 的 傳 動(dòng) 比 之 外 ， 還 應(yīng) 滿 足 與 其 裝 配 有 關(guān) 的 條 件 ， 即 同 心 條 件 ， 鄰 接條 件 和 安 裝 條 件 。 除 此 之 外 ， 還 要 考 慮 到 與 其 承 載 能 力 有 關(guān) 的 其 他 條 件 [5]。3.1.裝 配 條 件 的 驗(yàn) 算對(duì) 于 所 設(shè) 計(jì) 的 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 應(yīng) 滿 足 如 下 的 鄰 接 條 件 、 同 心 條 件 和 安 裝 條 件 。鄰 接 條 件 按 式 3.1 校 驗(yàn)paccnd?si2'?(3. 1)同 心 條 件 按 式 3.2 校 驗(yàn)''cosbazz????(3. 2)安 裝 條 件 按 式 3.3 校 驗(yàn) )(為 正 整 數(shù)??pbanz(3. 3)式 中 ， —行 星 輪 的 齒 頂 圓 直 徑 ；acd—行 星 輪 數(shù) 目 ；p—中 心 輪 與 行 星 輪 的 嚙 合 中 心 距 ；'ac?、 —中 心 輪 與 行 星 輪 嚙 合 副 、 內(nèi) 齒 圈 與 行 星 輪 嚙 合 副 的 嚙 合 角 。''b3.1.1 鄰 接 條 件 paccnd?si2'?鄰 接 條 件 滿 足164.38i6025???3.1.2 同 心 條 件 ''cosbazz????= 同 心 條 件 滿 足 。'ac?'b3.1.3 安 裝 條 件為 整 數(shù) ， 安 裝 條 件 也 滿 足 。5182abZ??3.2 傳 動(dòng) 效 率 的 計(jì) 算行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 效 率 是 評(píng) 價(jià) 其 傳 動(dòng) 性 能 優(yōu) 劣 的 重 要 指 標(biāo) 之 一 。 對(duì) 于 不 同 傳 動(dòng)類 型 的 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) ， 其 效 率 η 值 得 大 小 也 是 不 同 的 。 對(duì) 于 同 一 類 型 的 行 星 齒 輪傳 動(dòng) ， 小 效 率 η 值 也 可 能 隨 傳 動(dòng) 比 ip 的 變 化 而 變 化 。 在 同 一 類 型 的 行 星 齒 輪 傳 動(dòng)中 ， 當(dāng) 輸 入 件 ， 輸 出 件 不 同 時(shí) ， 其 效 率 η 值 也 不 相 同 。 而 且 ， 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 效 率變 化 范 圍 很 大 ， 其 η 值 可 高 達(dá) 0.98， 低 的 可 接 近 于 零 ， 甚 至 η 低 于 零 ， 即 可 以自 鎖 [5]。欲 求 的 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 效 率 η 值 ， 首 先 應(yīng) 分 析 和 了 解 他 的 傳 動(dòng) 損 失 。 在 行 星 齒輪 傳 動(dòng) 中 ， 其 主 要 的 功 率 損 失 為 如 下 三 種 ：1） 嚙 合 齒 輪 副 中 的 摩 擦 損 失2） 軸 承 中 摩 擦 損 失3） 液 力 損 失在 2Z-X 型 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 ， Pa 為 輸 入 件 所 傳 遞 的 實(shí) 際 功 率 ， Pb 為 輸 出 件 所傳 遞 的 實(shí) 際 功 率 ， Pt 為 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 的 摩 擦 損 失 功 率 。根 據(jù) 前 面 的 規(guī) 定 ， 輸 入 件 所 傳 遞 的 功 率 為 正 值 ， 即 Pa﹥ 0， 而 輸 出 件 所 傳 遞 的功 率 Pb 為 負(fù) 值 ， 即 Pb﹤ 0.根 據(jù) 一 般 的 效 率 計(jì) 算 概 念 ， 故 可 得 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 效率 公 式 為(3-4)BA???因 輸 入 功 率 PA=-PB+PT=∣ PB︱ + PT,則 得(3-5)1BTTB?? (3-6)1ATAP???在 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 ， 因 為 a 為 輸 入 件 ， 即 Pa﹥ 0， 由 公 式 可 得 其 傳 動(dòng) 效 率 為 ：1TApbaxP??現(xiàn) 在 ， 再 根 據(jù) 嚙 合 功 率 法 原 理 PT=PTX,進(jìn) 一 步 推 導(dǎo) PT 與 的 關(guān) 系 式 。xa(3-7)1xxTabaP???則 得 (3-8)??xxTbaT?Pa﹥ 0,Px﹤ 0(3-9)??11xb xababax abxii?????根 據(jù) 式 7-6， 則 得 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 效 率 為(3-10)1xxabp????轉(zhuǎn) 化 機(jī) 構(gòu) 的 功 率 損 失 系 數(shù) 計(jì) 算x關(guān) 于 損 失 系 數(shù) 的 計(jì) 算 問 題 如 下 ：x在 轉(zhuǎn) 化 機(jī) 構(gòu) 中 ， 其 損 失 系 數(shù) 等 于 嚙 合 損 失 系 數(shù) 和 軸 承 損 失 系 數(shù) 之 和 ， 即x?(3-11)1nxxm?????對(duì) 于 A 型 行 星 傳 動(dòng) ， 其 嚙 合 系 數(shù) 之 和 為(3-12)xxmab?X?—嚙 合 損 失 系 數(shù) ；ma—轉(zhuǎn) 化 機(jī) 構(gòu) 中 中 心 輪 a 與 行 星 輪 c 之 間 的 嚙 合 損 失 系 數(shù) ；Xb—轉(zhuǎn) 化 機(jī) 構(gòu) 中 內(nèi) 齒 圈 b 與 行 星 輪 c 之 間 的 嚙 合 損 失 系 數(shù) 。嚙 合 損 失 系 數(shù) 的 確 定在 轉(zhuǎn) 化 機(jī) 構(gòu) 中 ， 僅 考 慮 齒 輪 副 的 嚙 合 摩 擦 損 失 時(shí) ，)1(22zfmX??????(3-13)1z—齒 輪 副 中 小 齒 輪 齒 數(shù) ；2—齒 輪 副 中 大 齒 輪 齒 數(shù) ；??—齒 輪 嚙 合 副 的 重 合 度 ；—嚙 合 摩 擦 因 數(shù) ， 一 般 取 ；mf 0.61mf??以 上 公 式 中 ， 正 號(hào) “+”適 合 于 外 嚙 合 ； 負(fù) 號(hào) “-”適 合 于 內(nèi) 嚙 合 。3.4xabbaWZi????????1Haxxabi???=0.0225 (3-14)12.308()5xcabfZ???????????初 步 計(jì) 算 時(shí) Σ φ zH 和 Σ φ rH 可 忽 略 不 計(jì)則 η =1-0.0225（ 1+18/51） =0.974可 見 ， 該 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 傳 動(dòng) 效 率 較 高 。3.3 本 章 小 結(jié)本 章 驗(yàn) 算 了 安 裝 條 件 ， 并 計(jì) 算 出 了 齒 輪 副 的 傳 動(dòng) 效 率 。 該 傳 動(dòng) 系 的 效 率 為0.974， 其 傳 動(dòng) 效 率 較 高 ， 符 合 設(shè) 計(jì) 要 求 。4 行 星 齒 輪 的 強(qiáng) 度 校 核4.1 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 受 力 分 析在 2Z-X(A)型 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 ， 其 受 力 分 析 圖 是 由 運(yùn) 動(dòng) 的 輸 入 件 開 始 ， 然 后依 次 確 定 各 構(gòu) 件 上 所 受 的 作 用 力 和 轉(zhuǎn) 矩 。 對(duì) 于 直 齒 圓 柱 齒 輪 的 嚙 合 齒 輪 副 只 需 繪出 切 向 力 F,如 圖 所 示 。圖 4-1 齒 輪 傳 動(dòng) 的 受 力 分 析 按 照 上 述 提 示 進(jìn) 行 受 力 分 析 計(jì) 算 ， 則 可 得 行 星 輪 c 作 用 于 a 的 切 向 力12065acTFKNd?而 行 星 輪 c 上 所 受 的 三 個(gè) 切 向 力 分 別 為 ：中 心 輪 a 作 用 于 行 星 輪 c 的 切 向 力 為 ：；12065bcTd??內(nèi) 齒 輪 b 作 用 于 行 星 輪 c 的 切 向 力 為 ：；1caFKN轉(zhuǎn) 臂 x 作 用 于 行 星 輪 c 的 切 向 力 為 ：；1203caTd?在 轉(zhuǎn) 臂 x 上 所 受 到 的 作 用 力 ：；10caFKN?在 轉(zhuǎn) 臂 x 上 所 受 力 矩 為 ：28.Tm?；在 內(nèi) 齒 輪 b 上 所 受 的 力 矩 為 ：126.bTKNm?。4.2 a-c 齒 輪 副 強(qiáng) 度 的 校 核4.2.1 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算根 據(jù) 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) “漸 開 線 圓 柱 齒 輪 承 載 能 力 計(jì) 算 方 法 ”（ GB/T 3480—1977） ，該 標(biāo) 準(zhǔn) 系 把 赫 茲 應(yīng) 力 作 為 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 的 計(jì) 算 基 礎(chǔ) ， 并 用 來 評(píng) 價(jià) 齒 輪 的 接 觸 強(qiáng) 度 。， 在 接 觸 應(yīng) 力 的 計(jì) 算 中 未 考 慮 滑 動(dòng) 的 大 小 和 方 向 、 摩 擦 因 數(shù) 和 潤 滑 狀 態(tài) 等 ， 這 些都 會(huì) 影 響 到 齒 面 的 實(shí) 際 接 觸 應(yīng) 力 。 計(jì) 算 時(shí) 取 節(jié) 點(diǎn) 和 單 對(duì) 齒 嚙 合 區(qū) 內(nèi) 界 點(diǎn) 的 接 觸 應(yīng)力 中 的 較 大 者 ， 大 小 齒 輪 的 許 用 接 觸 應(yīng) 力 分 別 計(jì) 算 。4.2.1.1 齒 面 接 觸 應(yīng) 力在 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 嚙 合 齒 輪 副 中 ， 其 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 H?可 按 式 4.1-4.3 計(jì) 算101 HpUAHK????(4. 1)22(4. 2)ubdFZtEH10 ?????(4. 3)式 中 ， —?jiǎng)?載 系 數(shù) ；VKA—使 用 系 數(shù) ；?H—計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 時(shí) 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) ；?K—計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 時(shí) 齒 間 載 荷 分 布 系 數(shù) ；Hp—計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 的 行 星 輪 間 載 荷 分 配 不 均 勻 系 數(shù) ；0?—許 用 接 觸 應(yīng) 力 的 基 本 值 ， 2/mN；tF—端 面 內(nèi) 分 度 圓 上 的 名 義 切 向 力 ， N；1d—小 齒 輪 的 分 度 圓 直 徑 ， mm；b—工 作 齒 寬 ， 指 齒 輪 副 中 的 較 小 齒 寬 ， mm；u—齒 數(shù) 比 ， 即 ；21Z??HZ—節(jié) 點(diǎn) 區(qū) 域 系 數(shù) ；E—彈 性 系 數(shù) ， 2/mN；?—重 合 度 系 數(shù) ；—螺 旋 角 系 數(shù) ， 直 齒 輪 。Z? 0,1Z??以 上 公 式 中 ， 正 號(hào) “+”適 合 于 外 嚙 合 ； 負(fù) 號(hào) “-”適 合 于 內(nèi) 嚙 合 。1） 名 義 切 向 力 tF前 文 已 求 得 中 心 輪 1 在 每 個(gè) 功 率 分 流 上 所 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 T1=5000N.㎜ 2， 切 向 力可 由 式 4.4 求 得 '120dTFt?(4. 4)故 56KNt??4.2.1.2 有 關(guān) 系 數(shù)使 用 系 數(shù) ；A前 文 已 取 ；1.35K?動(dòng) 載 荷 系 數(shù) ；?先 按 式 4.5 計(jì) 算 中 心 輪 1 相 對(duì) 于 行 星 架 ,的 節(jié) 點(diǎn) 線 速 度1H90)(06)('31' xxx ndndv?????(4. 5)n=2100/2.25/28=333r/min將 中 心 輪 1 的 節(jié) 圓 直 徑 d1=120㎜ 、 轉(zhuǎn) 速 n1=333r/min 代 入 式 4.5 得Vx=3.4m/s已 知 中 心 輪 1 與 行 星 輪 2 的 精 度 等 級(jí) 為 IT6， 即 精 度 系 數(shù) C=6， 按 式 4.6 計(jì) 算動(dòng) 載 系 數(shù)BxvvAK???]0[(4. 6)式 中 ， ).1(5602.67.CB將 C=6、 smvx/1.8?代 入 可 得 1.0K??計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 時(shí) 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) H?按 式 4.7 計(jì) 算 (4. 7)HK? ()Hb?????查 手 冊(cè) 取 1??查 手 冊(cè) 按 取.3d?.5b將 μ H=0.35、 θ b=1.3,代 入 式 4.7 可 得 KHβ =1.1計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 時(shí) 齒 間 載 荷 分 布 系 數(shù) ?查 手 冊(cè) 、1HK??2H?計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 的 行 星 輪 間 載 荷 分 配 不 均 勻 系 數(shù) HPK查 手 冊(cè) ， 按 ， 取 KHp=1.2min0H??節(jié) 點(diǎn) 區(qū) 域 系 數(shù) Z對(duì) 于 直 齒 輪 ， 可 由 式 4.8 計(jì) 算H'2'sinco??H(4. 8)ZH=2.5彈 性 系 數(shù) E查 手 冊(cè) ， 按 鋼 -鋼 取 189.EZ?重 合 度 系 數(shù) ?可 由 式 4.4 計(jì) 算 Z? 43????將 ε a=1.55 代 入 式 4.4 可 得 Zτ =0.9螺 旋 角 系 數(shù) ?對(duì) 于 直 齒 輪 0,1?前 文 已 取 中 心 輪 1 的 齒 寬 系 數(shù) ， 其 齒 寬 156㎜ ， 考 慮 可 能 減 少 結(jié) 構(gòu) 尺1.3d??寸 和 減 少 載 荷 在 齒 向 的 不 均 勻 性 ， 取 行 星 輪 2 的 齒 寬b2=146㎜ 。故 取 嚙 合 副 1-2 的 工 作 齒 寬 b=146㎜ 。4.2.1.3 計(jì) 算 齒 面 接 觸 應(yīng) 力將 以 上 求 得 的 各 系 數(shù) ,代 入 式 4.1-4.3 可 得016502.2.5189.476tHEFZdb????????12019.351..58HHAVHpK?????故 取 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 σ H=1281N/㎜ 24.2.1.4 許 用 接 觸 應(yīng) 力許 用 接 觸 應(yīng) 力 p?可 按 式 4.9 計(jì) 算XWRVLNTHp ZZSminl?(4. 9)式 中 ， li?—試 驗(yàn) 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 極 限 ， 2/mN；minH—計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 的 最 小 安 全 系 數(shù) ；NTZ—計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 的 壽 命 系 數(shù) ；L—潤 滑 劑 系 數(shù) ；V—速 度 系 數(shù) ；RZ—粗 糙 度 系 數(shù) ；W—工 作 硬 化 系 數(shù) ；X—接 觸 強(qiáng) 度 計(jì) 算 的 尺 寸 系 數(shù) 。試 驗(yàn) 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 極 限 limH?；前 文 已 求 得 試 驗(yàn) 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 極 限 2li/150mNH?；相 關(guān) 系 數(shù)最 小 安 全 系 數(shù) ；minHS查 表 ， 取 最 小 安 全 系 數(shù) =1.2；in計(jì) 算 接 觸 強(qiáng) 度 的 壽 命 系 數(shù) ；NTZ查 表 ， 按 不 允 許 點(diǎn) 蝕 的 公 式 ,70.3651()L??取 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) NL=107， 則 ZNT=1.1；潤 滑 油 膜 影 響 系 數(shù) ；,VR根 據(jù) 文 獻(xiàn) 《 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 》 選 用 L-CKC 齒 輪 潤 滑 油 ， 該 潤 滑 油 的 力 -速 度 因 子 及 滾動(dòng) 壓 力 由 式 4.11 及 4.12 計(jì) 算vKs??(4. 10)21?ZubdFHts?(4. 11)式 中 ， v為 齒 輪 圓 周 速 度 ， 為 力 -速 度 因 子 ， 為 滾 動(dòng) 壓 力 ， 其 余 參 數(shù) 同 式?K?4.3。代 入 數(shù) 據(jù) 得 ；2650..132.714KMPs???中 心 輪 1 的 圓 周 速 度 ；3/dnms?故 ；32.784??可 得 50℃ 時(shí) 潤 滑 油 的 名 義 運(yùn) 動(dòng) 黏 度 ；2501/s??按 可 得 ；21/ms?.98LZ按 可 得 Zv=0.95；9.6?按 可 得 Zr=0.95；105ZR?工 作 硬 化 系 數(shù) W查 手 冊(cè) ， 取 Zw=1.2尺 寸 系 數(shù) x尺 寸 系 數(shù) Zx=0.95許 用 接 觸 應(yīng) 力將 所 求 系 數(shù) 代 入 式 4.10 可 得lim150.98.5.2095236HPNTLVRwXZS????4.2.1.5 接 觸 強(qiáng) 度 校 核齒 面 接 觸 應(yīng) 力 σ H=1282N/㎜ 2﹤ σ Hp=1386 N/㎜ 2；故 齒 輪 副 a-c 滿 足 接 觸 應(yīng) 力 的 強(qiáng) 度 條 件 。4.2.3 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 的 校 核國 家 標(biāo) 準(zhǔn) GB/T 3480—1977 是 以 載 荷 作 用 側(cè) 的 齒 廓 根 部 的 最 大 拉 應(yīng) 力 作 為 名義 彎 曲 應(yīng) 力 ， 并 經(jīng) 相 應(yīng) 的 系 數(shù) 修 正 后 作 為 計(jì) 算 齒 根 應(yīng) 力 。 考 慮 到 使 用 條 件 、 要 求及 尺 寸 的 不 同 ， 標(biāo) 準(zhǔn) 將 修 正 后 的 試 件 彎 曲 疲 勞 極 限 作 為 許 用 齒 根 應(yīng) 力 。4.2.3.1 齒 根 應(yīng) 力齒 根 應(yīng) 力 按 式 4.12 和 4.13 計(jì) 算F?FpVAK??0?(4. 12)?YbmSaFntF0(4. 13)式 中 ， —?jiǎng)?載 系 數(shù) ；V—使 用 系 數(shù) ；AK—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 時(shí) 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) ；F?—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 時(shí) 齒 間 載 荷 分 布 系 數(shù) ；?—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 行 星 輪 間 載 荷 分 配 不 均 勻 系 數(shù) ；FpK—齒 根 應(yīng) 力 的 基 本 值 ， N/㎜ 2；0?—載 荷 作 用 于 齒 頂 時(shí) 的 齒 形 系 數(shù) ；FaY—載 荷 作 用 于 齒 頂 時(shí) 的 應(yīng) 力 修 正 系 數(shù) ；S—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 時(shí) 的 重 合 度 系 數(shù) ；?—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 螺 旋 角 系 數(shù) ；Y?—工 作 齒 寬 ， mm；b4.2.3.2 相 關(guān) 系 數(shù)使 用 系 數(shù) 和 動(dòng) 載 系 數(shù)AKV前 文 已 求 得 、1.35?.10計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 時(shí) 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) FY?按 式 4.15 計(jì) 算 (4. 14)FY? ()Fb?????取 μ f=0.55按 取 θ b=1.3d??將 μ f=0.55、 θ b=1.3 代 入 式 4.15 可 得 KFβ =1.165計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 時(shí) 齒 間 載 荷 分 布 系 數(shù) Y?查 手 冊(cè) ， 得 ；.FY??計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 行 星 輪 間 載 荷 分 配 不 均 勻 系 數(shù) ；Fp可 由 式 4.15 計(jì) 算 (4. 15)Fp 1.5()FpHpK??將 KHP=1.2 代 入 式 4.15 可 得 KFP=1.15；載 荷 作 用 于 齒 頂 時(shí) 的 齒 形 系 數(shù) ；aYYa1=Ya2=2.8 ；載 荷 作 用 于 齒 頂 時(shí) 的 應(yīng) 力 修 正 系 數(shù) ；SaYsa1=Ysa2=1.52 ；計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 時(shí) 的 重 合 度 系 數(shù) ；Y?可 由 式 4.16 計(jì) 算 ； (4. 16)0.75123Z??將 ε α =1.55 代 入 式 4.17 可 得 ；0.75.2.31Y???計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 螺 旋 角 系 數(shù) ；取 ；Y??4.2.3.3 計(jì) 算 齒 根 應(yīng) 力前 文 已 求 得 名 義 切 向 力 Fτ =65KN、 工 作 齒 寬 b=156㎜ 、 模 數(shù) m=6， 將 相 關(guān) 系數(shù) 代 入 式 4.13 和 4.14 可 得02165.850.73251FFasnYbm????????201.3.6.149FFAVFPK???故 取 齒 根 應(yīng) 力 σ F=430N/㎜ 2；4.2.3.4 許 用 齒 根 應(yīng) 力許 用 齒 根 應(yīng) 力 Fp?可 按 式 4.17 計(jì) 算 ：XRrelTlFNTSFp YY?minl?(4. 17)式 中 ， li?—試 驗(yàn) 齒 輪 的 齒 根 彎 曲 疲 勞 極 限 ， 2/mN；minFS—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 最 小 安 全 系 數(shù) ；TY—試 驗(yàn) 齒 輪 的 應(yīng) 力 修 正 系 數(shù) ；N—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 壽 命 系 數(shù) ；relT?—相 對(duì) 齒 根 圓 角 敏 感 系 數(shù) ；RrlY—相 對(duì) 齒 根 表 面 狀 況 系 數(shù) ；X—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 尺 寸 系 數(shù) ；1） 相 關(guān) 系 數(shù)試 驗(yàn) 齒 輪 的 應(yīng) 力 修 正 系 數(shù) ；STY根 據(jù) 文 獻(xiàn) ， 取 ；2.0STY?計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 壽 命 系 數(shù) ；NT取 ， 將 代 入 得 ；60.231()LNT? 93.71L?0.869NTY?相 對(duì) 齒 根 圓 角 敏 感 系 數(shù) ；relTY?取 ；1.0relTY??相 對(duì) 齒 根 表 面 狀 況 系 數(shù) ；relT?按 式 4.18 計(jì) 算 ；relT? 1.0)(529067???ZRrl RY(4. 18)取 齒 根 表 面 微 觀 不 平 度 ， 代 入 式 4.18 可 得 ；.5?09relTY??計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 尺 寸 系 數(shù) ；xY尺 寸 系 數(shù) ；1.051.06.9xYm???最 小 安 全 系 數(shù) ；inFS根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) ， 取 ；mi.62） 計(jì) 算 許 用 齒 根 應(yīng) 力 Fp?將 以 及 相 關(guān) 系 數(shù) 代 入 式 4.18 可 得2lim50FN??li 702690.5.9470.STprelRlTXFnYY?????取 2470/p??4.2.3.5 彎 曲 強(qiáng) 度 校 核校 核 齒 應(yīng) 力 的 強(qiáng) 度 條 件 是 計(jì) 算 齒 根 應(yīng) 力 應(yīng) 不 大 于 許 用 齒 根 應(yīng) 力 ,即F?F??Fp??因 為 ,故 滿 足 彎 曲 強(qiáng) 度 條 件 。2249/470/FpNmNm????4.3b-a 齒 輪 副 的 校 核4.3.1 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算4.3.1.1 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 仿 上 ， 通 過 查 表 查 圖 和 采 取 相 應(yīng) 的 公 式 計(jì) 算 ， 可 以 得 到 與 外 嚙 合 副 a-c 不 同 的系 數(shù) 有使 用 系 數(shù) KA=1.35,動(dòng) 載 荷 系 數(shù) KV=1.1,節(jié) 點(diǎn) 區(qū) 域 系 數(shù) HZ將 代 入 式 4.8 可 得 ZH=2.5'20???重 合 度 系 數(shù) ?將 ε α =1.73 代 入 式 4.9 可 得 Zτ =0.87齒 間 載 荷 分 配 系 數(shù) HK?， 1HK??2.對(duì) 行 星 輪 c 進(jìn) 行 受 力 分 析 易 知 內(nèi) 齒 圈 b 作 用 于 行 星 輪 c 的 切 向 力 等 于 中 心 輪 1作 用 于 行 星 輪 c 的 切 向 力 ， 故 仍 有 名 義 切 向 力 Fτ =65KN 考 慮 盡 一 步 減 小 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ，取 內(nèi) 齒 圈 b 的 齒 寬 b3=146㎜故 齒 輪 副 c-b 的 工 作 寬 度 b=136㎜將 各 系 數(shù) 及 u=2.8、 d1=280 代 入 式 4.1-4.3 可 得01365022.5189.746HEFZb????????1012.35..058HAVHpK?????20261.35.1.058AHVHp??????故 取 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 σ H=861N/㎜ 24.3.1.2 許 用 接 觸 應(yīng) 力仿 上 ， 通 過 查 表 查 圖 和 采 取 相 應(yīng) 的 公 式 計(jì) 算 ， 可 以 得 到 變 化 的 系 數(shù) 有潤 滑 油 膜 影 響 系 數(shù) ,LVZ由 式 4.12 可 得 滾 動(dòng) 壓 力650.8312.6Ks????行 星 輪 2 的 圓 周 線 速 度4(75)33601601dnv???故 力 -速 度 因 子 ε =2.316/2=1.158可 得 50℃ 時(shí) 潤 滑 油 的 名 義 運(yùn) 動(dòng) 黏 度 207/ms??按 可 得27/ms??.9LZ按 vx=3.78， 可 得 05?壽 命 系 數(shù) NT 8210637.310L???按 不 允 許 點(diǎn) 蝕 的 公 式 ， 則.650()LNTZ?.916NTZ?將 各 系 數(shù) 代 入 式 4.10 可 得lim150.96.502.910.53HpNTLVRWXS?????取 許 用 接 觸 應(yīng) 力 2/HPm??4.3.1.3 強(qiáng) 度 校 核齒 面 接 觸 應(yīng) 力 22861/10/HHpNNm?????故 齒 輪 副 b-c 滿 足 接 觸 應(yīng) 力 的 強(qiáng) 度 條 件4.3.2 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算4.3.2.1 齒 根 彎 曲 應(yīng) 力仿 上 ， 通 過 查 表 查 圖 和 采 取 相 應(yīng) 的 公 式 計(jì) 算 ， 可 以 得 到 與 外 嚙 合 副 a-c 不 同 的系 數(shù) 有 ：載 荷 作 用 于 齒 頂 時(shí) 的 齒 形 系 數(shù) ；FaY， ；12.06FaY?2.04Fa載 荷 作 用 于 齒 頂 時(shí) 的 應(yīng) 力 修 正 系 數(shù) ；sa， ；1.87sa21.93sa計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 時(shí) 的 重 合 度 系 數(shù) ；Y?將 代 入 式 4.17 可 得 ；.6???0.7516829???齒 間 載 荷 分 配 系 數(shù) ?FK；， ；1FK?2.將 相 關(guān) 系 數(shù) 代 入 式 4.13 和 4.14 可 得 ；；0126502.850.6123FFaSmnYb?????????53..1.4AVpK??20153..651.FAVFp???????故 取 齒 根 應(yīng) 力 σ F=556N/㎜ 2。4.3.2.2 許 用 齒 根 應(yīng) 力只 有 壽 命 系 數(shù) 改 變 ， 取 ， 將 代 入 得NTY60.231()LNT??90.871LN??， 將 相 關(guān) 系 數(shù) 代 入 式 4.18 可 得0.89NTY?lim4702.8931.08.9563FSTNprelRlTX??????取 σ Fp=563N/㎜ 2。4.3.2.3 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 校 核因 為 ,故 滿 足 彎 曲 強(qiáng) 度 條 件 。2/563/FpFmNm?????4.4 本 章 小 結(jié)本 章 是 設(shè) 計(jì) 部 分 的 重 點(diǎn) 之 一 。 計(jì) 算 了 齒 輪 副 所 受 的 力 和 力 矩 ， 并 校 核 了 a-c,b-c兩 對(duì) 齒 輪 副 的 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 和 齒 根 彎 曲 應(yīng) 力 。 結(jié) 果 都 符 合 要 求 。5 軸 承 載 荷 和 壽 命 的 校 核5.1 承 載 軸 承 的 選 用本 課 題 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 的 傳 動(dòng) 中 都 是 直 齒 輪 傳 動(dòng) ， 因 此 不 會(huì) 有 軸 向 載 荷 ，只 有 徑 向 載 荷 作 用 到 軸 承 上 ， 但 考 慮 到 在 實(shí) 際 工 作 中 可 能 會(huì) 受 到 外 界 的 干 擾 而 存在 軸 向 力 ， 所 以 采 用 了 雙 列 圓 錐 滾 子 軸 承 。前 文 已 求 得 中 心 輪 a 在 每 一 個(gè) 功 率 分 流 上 的 切 向 力 Ft=65KN， 由 牛 頓 第 三 定律 知 道 行 星 輪 c 受 到 中 心 輪 a 的 切 向 力 大 小 也 為 Ft， 對(duì) 行 星 輪 c 作 受 力 分 析 可 知 ：內(nèi) 齒 圈 b 作 用 于 行 星 輪 c 的 切 向 力 大 小 為 Ft， 行 星 輪 軸 對(duì) 行 星 輪 c 的 作 用 力 為2Ft。行 星 輪 軸 材 料 選 用 45 鋼 ， 并 根 據(jù) 標(biāo) 準(zhǔn) YB 6-90 知 其 屈 服 強(qiáng) 度 極 限 ：σ s=300， 抗 拉 強(qiáng) 度 σ b=600， 考 慮 到 可 能 的 沖 擊 ， 取 安 全 系 數(shù) S=4， 其 許 用 彎曲 應(yīng) 力 。??2bMPa??當(dāng) 行 星 輪 相 對(duì) 于 行 星 架 對(duì) 稱 配 置 時(shí) ， 載 荷 Ft 作 用 在 軸 跨 距 的 中 間 。 根 據(jù) 行 星輪 齒 寬 ， 并 給 將 來 設(shè) 計(jì) 選 擇 的 軸 承 留 余 量 ， 取 跨 距 長 度 。L=230㎜ ， 當(dāng) 行 星 輪 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 l 的 雙 支 點(diǎn) 梁 。 由 于 軸 較 短 ， 可 以 認(rèn) 為 軸 是 沿 整 個(gè) 跨 度 承 受 均 布 載 荷 q=F/l。危 險(xiǎn) 截 面 （ 在 跨 度 中 間 ） 內(nèi) 的 彎 矩 可 由 式 5.1 計(jì) 算 ：28tFlqM?(5. 1)代 入 式 5.1 可 得 ；650241950.8Nm???故 行 星 輪 軸 的 最 小 直 徑 ：；??32947.15db????出 于 軸 承 潤 滑 考 慮 和 沖 擊 載 荷 ， 故 將 直 徑 放 大 ， 取 行 星 輪 軸 的 外 徑 50㎜ 。5.2 行 星 輪 軸 軸 承 的 校 核查 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 選 用 軸 承 型 號(hào) 為 N210E， 其 內(nèi) 徑 為 50mm， 外 徑 為 90mm， 寬度 為 20mm， 基 本 額 定 動(dòng) 載 荷 Cr=61.2KN。由 于 該 軸 承 不 受 軸 向 力 ， 當(dāng) 量 動(dòng) 載 荷 ， 前 文 已1.5025pPfT????求 得 行 星 輪 c 相 對(duì) 于 行 星 架 H1 的 轉(zhuǎn) 速 258r/min。由 式 5.2 求 得 計(jì) 算 額 定 動(dòng) 載 荷 ：(5.2)3.1670hnLCP??3.2584.3261.KN??可 見 所 選 軸 承 滿 足 載 荷 條 件 。相 對(duì) 轉(zhuǎn) 速 代 入 式 5.3 可 得 壽 命 ：(5-3)610182ZrhCLnP???????該 壽 命 大 于 設(shè) 計(jì) 壽 命 1000 小 時(shí) ， 滿 足 要 求 。5.3 本 章 小 結(jié)本 章 選 擇 了 受 力 軸 承 和 非 受 力 軸 承 。 選 擇 了 軸 承 的 型 號(hào) ， 并 計(jì) 算 了 軸 承 所 受的 力 ， 對(duì) 其 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 了 分 析 。6 花 鍵 的 選 擇 和 計(jì) 算本 課 題 中 共 有 三 處 采 用 花 鍵 連 接 ， 分 別 是 輸 入 端 與 太 陽 輪 、 齒 圈 轂 與 內(nèi) 齒 圈 ，齒 圈 轂 和 橋 殼 總 成 。 由 于 漸 開 線 花 鍵 具 有 自 動(dòng) 定 心 的 作 用 ， 有 利 于 保 證 連 接 的 同心 度 ， 并 且齒 根 部 較 厚 ， 強(qiáng) 度 高 ， 承 載 能 力 大 ， 壽 命 長 。 為 保 證 良 好 的 同 心 定 位 效 果 ，上 述 三 處 花 鍵 副 均 采 用 圓 柱 直 齒 漸 開 線 花 鍵 連 接 ， 內(nèi) 外 花 鍵 都 是 壓 力 角 30°平 齒根 。6.1 主 動(dòng) 軸 花 鍵 的 選 擇 及 強(qiáng) 度 計(jì) 算6.1.1 花 鍵 副 齒 數(shù) 與 模 數(shù) 的 確 定 花 鍵 的 定 心 方 式 一 般 有 三 種 ， 外 徑 定 心 ， 內(nèi) 徑 定 心 ， 齒 側(cè) 定 心 。 一 般 情 況 下 ，推 薦 優(yōu) 先 采 用 齒 型 定 心 ， 為 了 獲 得 較 大 的 定 心 面 ， 一 般 取 模 數(shù) 大 于 2.5， 定 心 面 應(yīng)于 花 鍵 分 度 圓 同 心 ， 同 時(shí) 為 了 測(cè) 量 外 徑 的 方 便 ， 齒 數(shù) 應(yīng) 盡 可 能 的 采 用 偶 數(shù) 。由 于 主 動(dòng) 軸 的 最 小 軸 徑 60， 結(jié) 合 上 述 條 件 及 GB/T 3478.1-1995 推 薦 的 優(yōu) 先 選擇 漸 開 線 花 鍵 模 數(shù) ， 選 模 數(shù) m=5， 齒 數(shù) z=12， 分 度 圓 直 徑 D=mz=60㎜6.1.2 花 鍵 副 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算花 鍵 連 接 可 以 做 成 靜 連 接 ， 也 可 以 做 成 動(dòng) 連 接 。 對(duì) 于 靜 連 接 主 要 失 效 形 式 為齒 面 壓 潰 ； 對(duì) 于 動(dòng) 連 接 主 要 形 式 為 工 作 面 磨 損 。 本 課 題 花 鍵 連 接 采 用 靜 連 接 ， 其校 核 計(jì) 算 公 式 如 式 6.12[]ppmTzhld?????(6. 1)式 中 ： T—傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 ， N.㎜ ；φ —各 齒 間 載 荷 不 均 勻 系 數(shù) ， 一 般 取 φ =0.7:0.8， 齒 數(shù) 多 時(shí) 取 偏 小 值 ；z—花 鍵 齒 數(shù) ；l—齒 的 工 作 長 度 ， ㎜ ；h—花 鍵 齒 側(cè) 面 工 作 高 度 ， ㎜ ， 對(duì) 于 壓 力 角 30°的 漸 開 線 花 鍵 ， h=m， m 為 模數(shù) ；dm—花 鍵 平 均 直 徑 ， ㎜ ， 對(duì) 漸 開 線 花 鍵 dm=df， df 為 分 度 圓 直 徑 ；—許 用 擠 壓 應(yīng) 力 ， MPa。p?????取 齒 寬 系 數(shù) d=1.8， 則 花 鍵 副 的 工 作 長 度 l=1. 8×60=108㎜ ， 取 載 荷 不 均 勻 系?數(shù) φ =0.75， 工 作 高 度 h=5， 平 均 直 徑 dm=60㎜ ， 查 表 ， 取 許 用 擠 壓 應(yīng) 力=100MPa， 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 T=15000N/m， 代 入 式 11.1 可 得p?????2.40.7286p pm MPaPazhld ???????????可 見 所 選 參 數(shù) 的 花 鍵 副 滿 足 強(qiáng) 度 條 件 。6.2.其 他 花 鍵 的 選 擇6.2.1 齒 圈 轂 與 內(nèi) 齒 圈 嚙 合 處 花 鍵 的 選 擇由 于 內(nèi) 齒 圈 的 直 徑 是 452㎜ ， 所 以 選 取 模 數(shù) 為 10， 齒 數(shù) 為 44 的 花 鍵 ， 其 大 徑為 450㎜用 式 6-12[]ppmTzhld?????其 中 取 φ =0.75,z=44,h=10,dm=440㎜ ,l=22㎜ ；；26237.510.p pm MPaPald ??????????顯 然 ， 強(qiáng) 度 能 夠 滿 足 要 求 。6.2.2 齒 圈 轂 和 橋 殼 總 成選 取 模 數(shù) 5， 齒 數(shù) 為 30 的 花 鍵 ， 其 大 徑 為 155㎜ ， 其 分 度 圓 直 徑 為 150㎜ ；[]ppmTzhld?????；其 中 取 φ =0.75,z=30,h=5,dm=150㎜ ,l=390×0.8=312㎜ ；；262.0.9p pm MPaPald ??????????顯 然 ， 強(qiáng) 度 能 夠 滿 足 要 求 。6.3 本 章 小 結(jié)本 節(jié) 設(shè) 計(jì) 了 三 個(gè) 花 鍵對(duì) 其 模 數(shù) ， 齒 數(shù) 根 據(jù) 國 標(biāo) 進(jìn) 行 了 選 擇 ， 并 對(duì) 其 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 了 分 析 。 結(jié) 果 符 合 要 求 。7 PROE建 模7.1 PROE/ENGINEER簡 介PROE/ENGINEER 是 美 國 PTC(參 數(shù) 技 術(shù) )公 司 所 開 發(fā) 的 3D 實(shí) 體 模 型 設(shè) 計(jì) 系 統(tǒng) ，是 現(xiàn) 代 CAD 技 術(shù) 發(fā) 展 中 的 里 程 碑 ， 代 表 著 CAD 軟 件 繼 實(shí) 體 技 術(shù) 和 曲 面 技 術(shù) 之 后進(jìn) 入 了 全 新 的 特 征 技 術(shù) 時(shí) 代 。 它 屬 于 高 端 的 CAD 軟 件 ， 支 持 復(fù) 雜 產(chǎn) 品 開 發(fā) 的 多 方面 要 求 。與 其 他 同 類 的 設(shè) 計(jì) 軟 件 相 比 ， PROE/ENGINEER 不 僅 功 能 強(qiáng) 大 ， 而 且 易 學(xué) 易用 。 PROE/ENGINEER 與 AUTO CAD 有 很 多 相 似 相 通 之 處 。 但 是 ，PROE/ENGINEER 在 3D 繪 圖 方 面 更 優(yōu) 于 AUTO CAD , PROE/ENGINEER 提 供 了強(qiáng) 大 的 立 體 繪 圖 功 能 ， 如 拉 伸 ， 孔 ， 拔 模 等 。 且 PROE/ENGINEER 中 自 帶 了 仿 真和 有 限 元 分 析 的 功 能 ， 若 是 對(duì) 于 PROE/ENGINEER 本 身 的 仿 真 功 能 不 滿 意 ，PROE/ENGINEER 還 可 與 ANSYS 有 限 元 分 析 軟 件 互 通 ， 可 以 將 PROE/ENGINEER中 建 立 的 模 型 直 接 倒 入 到 ANSYS 中 進(jìn) 行 分 析 ， 免 去 了 在 ANSYS 中 建 立 實(shí) 體 模 型的 復(fù) 雜 過 程 。 [15]7.1.1 PROE/ENGINEER 建 模 過 程模 型 就 是 很 簡 單 的 事 情 。 這 里 就 按 照 我 建 立 太 陽 輪 的 順 序 大 致 介 紹 一 下 利 用PROE/ENGINEER 建 模 的 過 程 。進(jìn) 入 PROE/ENGINEER 界 面 之 后 ， 首 先 新 建 文 件 ， 進(jìn) 入 草 繪 界 面 。 繪 制 一 個(gè)半 個(gè) 齒 輪 剖 面 的 長 方 體 。選 擇 旋 轉(zhuǎn) 功 能 ， 生 成 一 個(gè) 長 方 體 ， 需 要 倒 角 的 地 方 在 此 處 倒 角 。再 次 進(jìn) 入 草 繪 界 面 ， 繪 制 一 個(gè) 齒 輪 槽 的 形 狀 。選 擇 拉 伸 命 令 ， 生 成 一 個(gè) 齒 槽 ， 然 后 選 擇 陣 列 命 令 ， 生 成 齒 輪 。選 擇 孔 的 命 令 ， 生 成 齒 輪 中 間 的 孔 ， 然 后 繼 續(xù) 草 繪 ， 按 照 上 述 步 驟 ， 生 成 花鍵 。由 于 在 后 期 分 析 中 ， 主 要 要 分 析 太 陽 輪 和 內(nèi) 齒 圈 的 強(qiáng) 度 ， 因 此 可 只 繪 制 這 兩個(gè) 齒 輪 。由 于 初 期 不 太 會(huì) 使 用 該 軟 件 ， 不 知 如 何 利 用 參 數(shù) 化 來 繪 制 齒 輪 ， 因 此 ， 該 齒 輪的 齒 廓 線 只 是 利 用 圓 弧 近 似 的 代 替 了 漸 開 線 ， 計(jì) 算 出 分 度 圓 ， 齒 頂 圓 ， 節(jié) 圓 上 的 e以 保 證 其 大 體 幾 何 關(guān) 系 。下 面 是 利 用 PROE 繪 制 的 近 似 的 齒 輪 模 型 。圖 7-1 太 陽 輪圖 7-2 內(nèi) 齒 圈圖 7-3 行 星 輪后 期 ， 對(duì) 該 軟 件 進(jìn) 行 了 較 深 入 的 研 究 ， 得 知 可 以 利 用 其 參 數(shù) 化 和 齒 輪 的 摸 版繪 制 精 確 的 齒 廓 線 ， 因 此 ， 又 利 用 參 數(shù) 化 繪 制 了 齒 型 較 精 確 的 齒 輪 。圖 7-4 參 數(shù) 化 畫 法 的 內(nèi) 齒 圈圖 7-5 參 數(shù) 化 畫 法 的 行 星 輪這 樣 齒 輪 的 各 參 數(shù) ， 如 模 數(shù) ， 壓 力 角 ， 變 為 系 數(shù) 等 重 要 的 參 數(shù) 都 有 了 保 證 。圖 7-6 裝 配 簡 圖7.2PROE/mechanica中 的 結(jié) 構(gòu) 分 析PROE 軟 件 本 身 也 擁 有 強(qiáng) 大 的 分 析 功 能 ， 同 ANSYS 一 樣 ， 也 有 很 多 種 分 析 模式 ， 如 ： 結(jié) 構(gòu) 分 析 ， 運(yùn) 動(dòng) 分 析 ， 熱 力 分 析 等 。下 面 我 們 就 運(yùn) 用 PROE 本 身 自 帶 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 功 能 對(duì) 該 齒 輪 副 中 的 太 陽 輪 進(jìn) 行一 下 簡 單 的 靜 力 結(jié) 構(gòu) 分 析 。首 先 ， 輸 入 已 畫 好 的 實(shí) 體 零 件 ， 將 起 導(dǎo) 入 ， 然 后 進(jìn) 入 mechanica 分 析 界 面 。 按照 步 驟 對(duì) 其 進(jìn) 行 材 料 設(shè) 置 ， 施 加 約 束 和 均 布 力 ， 然 后 進(jìn) 入 分 析 界 面 進(jìn) 行 分 析 。圖 7-7 PROE 中 的 受 力 分 析在 PROE 中 施 加 受 力 較 ANSYS 中 方 便 ， 可 以 自 動(dòng) 的 施 加 均 布 力 。大 致 分 析 結(jié) 果 如 下 ：圖 7-8 PROE 分 析 結(jié) 果從 PROE 分 析 結(jié) 果 來 看 ， 其 得 到 的 結(jié) 果 較 ANSYS 更 精 確 一 些 ， 這 可 能 是 由于 我 個(gè) 人 對(duì) 于 ANSYS 的 使 用 還 不 夠 熟 練 的 緣 故 。7.3本 章 小 結(jié)本 章 介 紹 了 PROE 實(shí) 體 建 模 的 軟 件 的 使 用 ， 并 對(duì) 三 個(gè) 齒 輪 進(jìn) 行 了 實(shí) 體 建 模 ，為 下 一 步 的 有 限 元 分 析 做 好 準(zhǔn) 備 。