毕业设计（论文）-直角CST（可控启动传输）系统的设计（全套图纸）.pdf

本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 题 目 直角直角 CST（可控启动传输）系统的设计（可控启动传输）系统的设计 学 院 专 业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 11 指导教师 职称 讲师讲师 2015 年 6 月 2 日 摘摘 要要 本课题来源于当今社会机械工业 CST 的创新和更新换代基础之上，通过设计出 CST 可控启动传输装置，从而来满足当今社会 CST 各方面性能不足的缺陷。 CST 是一种新型机电一体化产品，它由多级齿轮减速器、湿式线形离合器、液压控 制系统组成。它是专门为平滑启动运送大惯性载荷，如长距离、大运量的皮带输送机而 设计的。 CST 的输出扭矩由液压控制系统控制， 它随着离合器上所加的液压压力而变化。 本文运用大学所学的知识，提出了 CST 可控启动传输装置的结构组成、工作原理以 及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了 CST 可控启动传输装 置总的指导思想，从而得出了该 CST 可控启动传输装置的优点是高效，经济，运行平稳 的结论。 关键词：CST；可控启动传输装置；结构；结论 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 Abstract This topic comes from nowadays machinery industry CST creativity and update replacement based on, through the design of the CST Controllable start transmission device, so as to meet todays social CST the inadequate performance of the defects. CST is a new type of electromechanical product, which consists of a multi- stage gear reducer, wet linear clutch, hydraulic control system. It is specially designed for smooth start shipping of large inertia loads, such as long distance, large volume belt conveyors. The output torque of CST is controlled by hydraulic pressure control system, which varies with the hydraulic pressure and pressure. Using the university knowledge, CST Controllable start transmission device structure composition, working principle and main parts design must have the theoretic calculation and strength check is proposed, constructed of CST Controllable start transmission device of the guiding ideology, and concluded that the CST Controllable start transmission device has the advantages of high efficiency, economy and the smooth operation of the conclusion. Key words：CST;Crankshaft;Processing craft;Fixture; 5 目 录 绪论 . 1 1. 课题的来源及研究的目的和意义 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2. 本课题研究的主要内容 . 9 3. CST 可控启动传输装置的总体方案设计 . 10 3.1 CST 可控启动传输装置的结构形式 . 1 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.1.1 CST 可控启动传输装置内部传动系统的布局 . 1 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.2 行星机构的类型选择 . 1 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.2.1 行星机构的类型及特点 . 1 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.2.2 确定行星齿轮传动的类型 . 1 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4. CST 可控启动传输装置传动系统的设计 . 14 4.1 行星齿轮的计算 . 18 4.1.1 配齿计算 . 2 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.1.2 几何尺寸计算 . 2 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.1.3 装配条件验算 . 26 4.2 行星轴的设计计算 . 27 4.2.1 初算轴的最小直径 . 28 4.2.2 输入轴的设计 . 28 4.2.3 输出轴的设计 . 29 4.3 湿氏摩擦离合器的计算 . 30 4.3.1 摩擦副元件材料与形式 . 30 4.3.2 摩擦转矩计算 . 30 4.3.3 摩擦片尺寸的计算 . 32 5. CST 可控启动传输装置内部主要传动零件的强度校核 . 31 5.1 传动轴的强度校核 . 32 5.2 传动齿轮的强度校核 . 33 5.3 轴承强度的校核 . 36 6. 结论 . 37 参考文献 . 38 6 致谢 . 39 绪论 1 课题的来源及研究的目的和意义 机械工业是国民的装备部， 是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的 产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提 供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的 影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因 此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部 门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能 量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、 研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武箱。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展机械 工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属 材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各 类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研 究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。研究、设计和发 展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的 需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度； 编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、 装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机 械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批 量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家 庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业 的管理和经营特别复杂， 企业的生产管理、 规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修 理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性 7 和经济性。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理 和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和 经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源 过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且 其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能 可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机 械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在 其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些 不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机 械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可 能分化成上百个分支学科。 例如， 按功能分的动力机械， 它与按工作原理分的热力机械、 流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以 及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、CST 可控启 动传输装置工程等都有复杂的交叉和重叠关系。 船用汽轮机是动力机械， 也是热力机械、 流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等 等。 19 世纪时， 机械工程的知识总量还很有限， 在欧洲的大学院校中它一般还与土木工 程综合为一个学科，被称为民用工程，19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了 专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后 期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可 少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工 程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对 外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专， 在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始， 又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专 8 业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的 机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治 理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作， 而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装 置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。 新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这 就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造 出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂 的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化 过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能 的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度 和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计 算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新 的一轮大发展。 19 世纪时， 机械工程的知识总量还很有限， 在欧洲的大学院校中它一般还与土木工 程综合为一个学科，被称为民用工程，19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了 专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后 期间达到了最高峰。 综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业 的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题 和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。 综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术 中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技 术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。 9 在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先进技术冲击的同 时，与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。CST 可控启动传输装置行业通 过行业展会、科研合作等多种途径，不断的提高了自身实力和核心竞争力，缩小与发达 国家之间的差距。 在新的市场需求的驱动下， CST 可控启动传输装置设备的更新和优化升级更加迫切。 国内 CST 可控启动传输装置设备生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型环保节能的 CST 可控启动传输装置械设备，在我国飞速发展的农业从人工作业到机械化的转变中发 挥着积极的作用。一般生产大型 CST 可控启动传输装置设备的企业对设备传动效率指数 上都有严格的要求。各企业在生产设备时，都充分考虑到设备在运行中可能会出现的种 种问题，从而减少设备因为振动或者操作不当而引起的噪音大、污染重等现象。 国内 CST 可控启动传输装置的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用主题 保持一致。加大 CST 可控启动传输装置新型多样化的研发及生产是行业发展的大趋势， 同时也迎合了国内基础建设发展的需求。 CST 可控启动传输装置的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着 科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、 新工艺，目前 CST 可控启动传输装置正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方 向发展。 2 本课题研究的主要内容 国内 CST 可控启动传输装置的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用主题 保持一致。加大 CST 可控启动传输装置新型多样化的研发及生产是行业发展的大趋势， 同时也迎合了国内基础建设发展的需求。 CST 可控启动传输装置的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着 科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、 新工艺，目前 CST 可控启动传输装置自动 CST 可控启动传输装置正向着大型、高效、可 靠、节能、降耗和自动化方向发展。 本次设计的任务是 CST 可控启动传输装置的设计，通过让学生亲自了解 CST 可控启 动传输装置内部的构造和组成部分，通过对 CST 可控启动传输装置内部工件的测绘来认 识工件，通过利用计算机绘图软件例如 CAD，来对工件进行零件图的绘制和装配，这样 经过一系列的综合性训练，培养学生动手，动脑以及画图的能力。 10 3 CST 可控启动传输装置的总体方案设计 3.1 CST 可控启动传输装置的结构形式 3.1.1 CST 可控启动传输装置内部传动系统的布局 CST 是 Controlled Starting Transmission 的缩写， 中文名称为可控起动传输装置。 可控起动传输装置(CST)是一个由多级齿轮减速器加上湿式离合器及液压控制组成的系 统。它是专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设 计的。CST 的输出扭矩是由液压控制系统控制的，它随着离合器上所加的液压压力而变 化。 一条皮带机可以由一台电机及一台 CST 驱动，也可以由多台电机及多台 CST 驱动。 驱动电机在负载（皮带机）起动之前启动，此时 CST 的输出轴保持不动，当驱动电机达 到满转速时，控制系统逐渐增加到每台 CST 离合器上的液压压力，起动皮带机并逐渐加 速到满速度。这使得皮带机在被加速至满速度之前有一个缓慢而均匀的预拉伸过程。加 速时间可以根据需要在规定范围内进行调整。启动时驱动电机可以按顺序空载启动，所 以电机的冲击电流非常小。由于驱动电机可以根据运行负载进行选择而不必根据起动负 载选择，所以 CST 驱动系统可以选用功率较小的电机。 同样 CST 也可以像控制皮带机的起动那样控制皮带机的停车，通过延长停车时间可 以降低对胶带的动态冲击力。也可以在 CST 输入轴上加一个大的飞轮，虽然在大多数的 系统中不需要，但是在某些情况下系统需要安装飞轮来降低对皮带的动态冲击。 当一驱动系统中有多台 CST 时，控制系统可以确保每台驱动电机分担相同的负载。 合理的功率平衡可以有效地延长整个驱动系统各部件的寿命。功率平衡是通过保持控制 每台 CST 离合器的压力，并允许一台或几台 CST 的离合器进行轻微打滑来实现的。 皮带正常运行时，根据系统中各 CST 的功率平衡要求，每台 CST 的离合器或者保持 少量打滑状态，或者维持压力以无打滑方式输出所要求的扭矩，但系统中任何负载的增 加都将引起离合器打滑，这种情况被称为“软锁定”。当离合器被软锁定时，任何的瞬 间的过载或冲击载荷都将引起离合器的打滑，这样驱动系统的所有部件，包括联轴器、 轴承和齿轮等都将在冲击或过载时受到保护，从而延长其使用寿命，其组成机构及传动 系统的布局图如下图所示： 11 图 3-1 3.2 行星机构的类型选择 3.2.1 行星机构的类型及特点 行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优点。行星齿轮传动的主 要特点如下： （1）体积小，质量小，结构紧凑，承载能力大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸 和质量约为普通齿轮传动的 5121 （即在承受相同的载荷条件下）。 （2）传动效率高。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达 0.970，99。 12 （3）传动比较大。可以实现运动的合成与分解。只要适当选择行星齿轮传动的类 型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星 齿轮传动中，其传动比可达到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然 可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。 （4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。由于采用了数个结构相同的行星轮， 均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡。同时，也使参 与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较 可靠。 最常见的行星齿轮传动机构是 NGW 型行星传动机构。行星齿轮传动的型式可按两种 方式划分：按齿轮啮合方式不同分有 NGW、NW、NN、WW、NGWN 和 N 等类型。按基本结构 的组成情况不同有 2Z-X、3Z、Z-X-V、Z-X 等类型。 行星齿轮传动最显著的特点是：在传递动力时它可进行功率分流；同时，其输入轴 与输出轴具有同轴性，即输入轴与输出轴均设置在同一主轴线上。所以，行星齿轮传动 现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动系统的中的减速器、增速器和 变速装置。 尤其是对于那些要求体积小、 质量小、 结构紧凑和传动效率高的航空发动机、 起重运输、石油化工和兵器等的齿轮传动装置以及需要变速器的汽车和坦克等车辆的齿 轮传动装置，行星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用，表 1-1 列出了常用行星齿轮传 动的型式及特点： 表 1-1 常用行星齿轮传动的传动类型及其特点 传 动 形 式 简图 性能参数 特点 传动 比 效率 最大 功率/kW NGW （2Z-X 负 号机构） B AX i =1 .1313.7 推荐 2.89 0.97 0.99 不限 效率高，体积 小，重量轻，结构简 单，制造方便，传递 公路范围大， 轴向尺 寸小， 可用于各个工 作条件， 在机械传动 中应用最广。 单级传 动比范围较小， 耳机 和三级传动均广泛 13 应用 NW （ 2Z-X 负 号 机 构） B AX i =1 50推 荐 721 效率高， 径向尺 寸比 NGW 型小， 传动 比范围较 NGW 型大， 可用于各种工作条 件。 但双联行星齿轮 制造、安装较复杂， 故| B AX i |7 时不宜 采用 NN （ 2Z-X 负 号 机 构） 推荐 值： B XE i =8 30 效率 较低，一般 为0.7 0.8 40 传动比打， 效率 较低， 适用于短期工 作传动。当行星架 X 从动时，传动比|i| 大于某一值后， 机构 将发生自锁 WW （ 2Z-X 负 号 机 构） B XA i =1 .2数千 | B XA i | =1.25 时， 效 率 可 达 0.90.7 ， i5 以后. 随|i|增加 徒降 20 传动比范围大， 但外形尺寸及重量 较大，效率很低，制 造困难， 一般不用与 动力传动。 运动精度 低也不用于分度机 构。 当行星架 X 从动 时，|i|从某一数值 起会发生自锁。 常用 作差速器； 其传动比 取值为 X AB i =1.83， 最佳值为 2，此时效 率可达 0.9 14 NGW （） 型 （3Z） 小功 率传动 B AE i 500； 推荐： B AE i =2010 0 0.80 .9 随 B AE i 增 加而下降 短期 工作 120， 长 期 工 作 10 结构紧凑， 体积 小，传动比范围大， 但效率低于 NGW 型， 工艺性差， 适用于中 小功率功率或短期 工作。 若中心轮 A 输 出，当|i|大于某一 数值时会发生自锁 NGW N（） 型（3Z） B AE i =6 0500推 荐： B AE i =6430 0 0.70 .84 随 b AE i 增 加 而 下 降 短期 工作 120， 长 期 工 作 10 结构更紧凑， 制 造， 安装比上列型 传动方便。 由于采用 单齿圈行星轮， 需角 度变为才能满足同 心条件。效率较低， 宜用于短期工作。 传 动自锁情况同上 2.2.2 确定行星齿轮传动类型 根据设计要求：连续运转、传动比小、结构紧凑和外廓尺寸较小。根据表 1-1 中传 动类型的工作特点可知，2Z-X(A)型效率高，体积小，机构简单，制造方便。适用于任 何工况下的大小功率的传动，且广泛地应用于动力及辅助传动中，工作制度不限。本设 计选用的行星传动较合理，其传动简图如图 1-1 所示。 15 图 1- 1 4 CST 可控启动传输装置传动系统的设计 4.1 行星齿轮的设计计算 CST（可控启动传输）系统的设计，由已知条件满载转速rpmn 1780=、总传动比 329.39=i、电机功率KWP 840=。分配传动比为二级锥斜齿轮的传动比为 4=i ，行星 齿轮分配的传动比为83 . 9 =i。 查机械设计手册， 取一对轴承的效率 = 轴 0.99； 锥齿轮的传动效率 = 锥 0.96； 斜齿轮的传动效率 = 斜 0.97；联轴器的传动效率 = 联 0.99；所以 w = 24 联齿锥轴总 =0.88； 4.1.1 配齿计算 据 2Z-X(A)型行星传动的传动比 p i 值和按其配齿计算 （见参考文献1） 公式 （3-27） 公式（3-33）可求得内齿轮 b 和行星轮 c 的齿数 b z 和 c z 。现考虑到行星齿轮传动的外 16 廓尺寸较小，故选择中心轮 a 的齿数 a z =17 和行星轮 p n =3. 根据内齿轮 apb ziz) 1(= 1715 . 5=）（ b z =76.5 对内齿轮齿数进行圆整，同时考虑到安装条件，取 79= b z ，此时实际的 p 值与给定 的 p 值稍有变化，但是必须控制在其传动比误差的范围内。 实际传动比为 a b z z i+=1 = 647 . 5 17 79 = 其传动比误差 5 . 5 647 . 5 5 . 5 = = p p i ii i =2.67% 由于外啮合采用角度变位的传动，行星轮 c 的齿数 c z 应按如下公式计算，即 c ab c z zz z+ = 2 因为 62= ab zz 为偶数，故取齿数修正量为 1= c z 。此时，通过角变位后，既不 增大该行星传动的径向尺寸，又可以改善 a-c 啮合齿轮副的传动性能。故 c z = 301- 2 17-79 = 在考虑到安装条件为 32 2 = + C zz ba （整数） 初算中心距和模数 1. 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定 太阳轮和行星轮材料为 20GrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度为 57 61HRC。 试验齿轮齿面接触疲劳极限 limH =1591Mpa。 17 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮 limF =485Mpa。 行星轮 limF =4850.7Mpa=339.5Mpa (对称载荷)。齿形为渐开线直齿。最终加工为 磨齿，精度为 6 级。 内齿圈材料为 38GrMoAlA，淡化处理，表面硬度为 973HV。 试验齿轮的接触疲劳极限 limH =1282Mpa 验齿轮的弯曲疲劳极限 limF =370MPa 齿形的终加工为插齿，精度为 7 级。 2. 减速器的名义输出转速 2 n 由 i= 2 1 n n 得 2 n = i n1 = 5 . 5 1000 minr =181.82 minr 3. 载荷不均衡系数 P K 采用太阳轮浮动的均载机构，取 15 . 1 = PP FH KK 。 4. 齿轮模数m和中心距 a 首先计算太阳轮分度圆直径： 3 lim 2 1 a 1 d u ukkkT K H d HHPA td = 式中： u一齿数比为 76 . 1 17 30 = A K 一使用系数为 1.25； td K 一算式系数为 768； H K 一综合系数为 2； 1 T 一太阳轮单个齿传递的转矩。 18 pp a nn P n T T 1 1 1 9549= = 985 . 0 10003 120 9549 mN =376 mN 其中 高速级行星齿轮传动效率，取=0.985 d 齿宽系数暂取 a db =0.5 limH =1450Mpa 代入 3 lim 2 1 a 1 d u ukkkT K H d HHPA td = 3 2 a 76 . 1 ) 176. 1 ( 15915 . 0 6 . 115 . 1 25 . 1 23.376 768d + = =78.66mm 模数 m= 63 . 4 17 66.78 = a a z d 取 m=5 则 mmzzma ga )3017(5 2 1 )( 2 1 0 +=+= =117.5mm 取 mma5 .122= 齿宽 5 . 421755 . 0=db d 取 mmb62= 4.1.2 几何尺寸计算 1. 计算变位系数 (1) a-c 传动 19 啮合角 ac 因 o 20cos 5 . 122 5 . 117 coscos 0 = a a ac =0.93969262 所以 ac = “54 3920o 变位系数和 2tan )( invinv zzx ac ca += =（17+30） o oo 20tan2 20543920 invinv =1.141 图 2-1 选择变位系数线图 中心距变动系数 y 20 y= 5 5 . 117 5 . 122 0 = m aa =1 齿顶降低系数 y 141 . 0 1141 . 1 = yxy 分配边位系数： 根据线图法，通过查找线图 2-1 中心距变动系数 y y= 5 5 . 117 5 . 122 0 = m aa =1 齿顶降低系数 y 141 . 0 1141 . 1 = yxy 分配边位系数： 根据线图法，通过查找线图 2-1 得到边位系数 549 . 0 = a x 则 592.5490 . 0 141 . 1 = ac xxx (2) c-b 传动 由于内啮合的两个齿轮采用的是高度变位齿轮，所以有 0=+= bc xxx 从而 592 . 0 = cb xx 且 aa = = 0=y 0=y 2. 几何尺寸计算结果 对于单级的 2Z-X(A)型的行星齿轮传动按公式进行几何尺寸的计算，各齿轮副的计 算结果如下表： 表 3-1 各齿轮副的几何尺寸的计算结果 项 计算公a-c 齿轮副 b-c 齿轮副 21 目 式 分 度圆直 径 d 111 zmd = 222 zmd = 85175 1 =d 150305 2 =d 150 1 =d 395795 2 =d 基 圆直径 b d cos 1 1 ddb= cos 2 2 ddb= 87.7920cos85 1 = o b d 95.14020cos150 2 = o b d 95.140 1 = b d 37120cos395 2 = o b d 齿 顶圆直 径 a d 啮 合 (2 11 xhmdd aaa += )(2 22 yxhmdd caa += 076.99 1 = a d 513.164 2 = a d 啮 合 (2 * 11 xhmdd caa += )(2 22 yxhmdd baa += 513.164 1 = a d 09.391 2 = a d 齿 根圆直 径 f d 啮 合 (2 * * 11af chmdd+= (2 * 22af chmdd+= 987.77 1 = f d 424.143 2 = f d 啮 合 (2 * 11af chmdd+= (2 22af chmdd+= 424.143 1 = f d 424.413 2 = f d 注：齿顶高系数：太阳轮、行星轮 1= a h ，内齿轮 8 . 0= a h ； 22 顶隙系数：内齿轮 25 . 0 = c 按公式验算其邻接条件，即 p acac n ad sin2 min 。 由于行星轮宽度 62 02 = bb mm，因此两个轴承之间安装一厚度为 5mm，宽度为 13mm 的套筒。 4.2.2 输入轴设计 1初算轴的最小直径 由下式 3 0 n P Ad = 初步估算轴的最小直径，选取轴材料为 40Cr 钢，调质处理。根据表 3- 2 查得 0 A 。 27 表 3- 2 轴常用几种材料的 T 及 0 A 值 轴的材料 Q235- A、20 Q275、 35 （1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、35SiMn 38SiMnMo T / PaM 1525 2035 2545 3555 0 A 149126 135112 126103 11297 查表取 0 A =112，得 mm n P Ad243.55 1000 120 112 33 0min = 输入轴的最小直径安装法兰，该截面处开有键槽，轴颈增大 5%7%。 故 mmd11.5901.58 min ，= 其实际尺寸将在选择轴承时最后确定。 2选择输入轴轴承 (1) 轴的结构设计 根据估算所得直径，轮彀宽及安装情况等条件，轴的结构尺寸可进行草图设计。该 轴中间一段对称安装一对深沟球轴承 6217 型，其尺寸为 mmmmmmBDd2815085= ，可画出输入轴草图（如附图 03）。 轴承的寿命计算 其参数为 mmd85= mmD150= mmB28= 2 . 83= r C kN 8 . 63 0 = r C kN 5000 lim =nminr （油浴）； 取载荷系数 2 . 1= p f ； 当量动载荷 32282 . 1= rpF fP N=3873N; 轴承的寿命计算 330 6 ) 3873 83200 ( 1000 16670 )( 60 10 = P C n L a h h=165258h70400h 28 故该对轴承满足寿命要求。 4.2.3 输出轴设计 1初算轴的最小直径 在三个行星轮均布的条件下，轮齿啮合中作用于中心轮上的力是相互平衡的，在输 出轴轴端安装膜片盘式联轴器时，则输出轴运转时只承受转矩。输出轴选用 42CrMo 合 金钢，其许用剪切应力 45= MPa，即求出输出轴伸出端直径 mm T d 3 3 2 2 45 6114 2 . 17 2 . 17= =88.423mm 97 . 0 82.181 120 95499549 2 2 = n p T Nmm =6114 Nmm 式中 2 T 输出轴转矩； 齿轮啮合传动的效率，取=0.97。 2选择输出轴轴承 由于输出轴的轴承不承受径向工作载荷（仅承受输出行星架装置的自重），所示轴 承的尺寸应由结构要求来确定。 输出轴端，轴颈 110 2 =d mm。 由于结构特点，输出轴轴承须兼作