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SY-025-BY-2毕业设计任务书学生姓名宋磊系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-11指导教师姓名朱荣福职称讲师从事专业车辆工程是否外聘否题目名称履带车辆主动轮减速装置设计一、设计（论文）目的、意义履带车辆驱动系统越来越引起人们的重视，逐渐成为一种发展趋势因为燃油越少，排放就越少，并且内燃机稳定的工况使得对其排放的成分易于控制，这正是履带车辆动力驱动系统所具有的。当我们踏入21世纪的今天，能源和环境对人类的压力越来越大，要求尽快改善人类生存环境的呼声越来越高。为了适用这个发展趋势，世界各国的政府、学术界、工业界、正在加大对电动车的开发的力度。履带车辆动力传动作为电动汽车的过渡，必须加快发展以求能更快过渡到电动汽车阶段。目前国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器，多从国外进口。齿轮减速器由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。齿轮减速器是把机械传动中的动力机与工作机联接起来，通过不同齿形和齿数的齿轮以不同级数传动，实现定传动比减速的机械传动装置。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）论文内容：1)减速装置传动方案的确定，确定总体结构设计思路；2)减速器结构设计与计算，设计减速器的主要零、部件，分各轴总成的设计方式完成变速器主要传动部分的设计；3)减速器的密封及轴承润滑；4)齿轮校核轴及轴承校核；5)对装置的各结构件进行工艺分析，强度验算以及寿命校核。 研究方法：查阅图书馆电子资源和馆藏图书，了解减速器研究领域的最新发展动向；阅读关于减速器设计方面的书籍，学习前人进行减速器设计的步骤、方法和经验；向指导教师请教；同学之间互相讨论；亲自去实验室动手拆装各种类型的减速器，了解各种减速器的结构与工作原理进行减速器的设计和计算。三、设计（论文）完成后应提交的成果（一）计算说明部分1.减速装置传动方案的确定，确定总体结构设计思路；2.减速器结构设计与计算，设计减速器的主要零、部件，变速器主要传动部分的设计；3.减速器的密封及轴承润滑；4.齿轮校核轴及轴承校核；5.对装置的各结构件进行工艺分析，强度验算以及寿命校核。（二）图纸部分1、减速器装配图（AO一张）；2、输入零件图（A2一张）；3、法兰盘零件图（A2一张）；4、行星齿轮零件图（A2一张）；四、设计（论文）进度安排第 1-2 周（2月28日3月1,3日），调研、资料收集，完成开题报告。 第 3 周（3月14日3月20日），开题答辩，基本参数的确定，传动方案的设计。第4-5周（3月21日4月3日），齿轮传动设计与校核。第 6 周（4月4日4月10日），开始撰写齿轮部分说明书。第 7 周（4月11日4月17日），轴的结构设计。第 8 周（4月18日4月24日），中期检查。第 9 周（4月25日5月1日），轴段强度刚度校核。 第10-11周（5月2日5月15日），进行CAD绘图。第 12 周（5月16日5月22日），修改及完善设计说明书，绘图。第 13 周（5月22日5月29日），完善图纸。第 14 周（5月30日6月5日），毕业设计预答辩。第15-16周（6月6日6月19日），毕业设计修改。第 17 周（6月20日6月 26日），毕业设计答辩。五、主要参考资料1刘惟信.汽车设计M.北京:清华大学出版社,2003.2陈清泉,孙逢春编译.混合电动车辆基础M.北京:北京理工大学出版社,2001.3陈清泉,孙逢春编.现代电动汽车技术M.北京:北京理工大学出版社,2002. 4邹慧君等主编.机械原理.M.上海:高等教育出版社,1998 . 5龚微寒等主编.汽车现代设计制造M.北京:人民交通出版社,1995.6王望予等主编.汽车设计M.北京:机械工业出版社,2004.7郭竹亭主编.汽车车身设计M.长春:吉林科学技术出版社,1994.8陈家瑞等主编.汽车构造M.北京:机械工业出版社,2004.9俪明等.汽车结构抗疲劳设计M.合肥:中国科技大学出版社,1995.10余志生主编.汽车理论M.北京:机械工业出版社,2000.六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学 院 专业、班级 车辆工程 07 11 指导教师姓名 职称 讲师 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 履带车辆主动轮减速装置设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1、研究现状 当前普遍使用的燃油发动机汽车排放废气严重污染环境，世界各国对改善环保的呼声日益高涨 ，人们对环保的意识也不断的提高 。国外所有知名汽车公司均投入巨资开始进行混合动力汽车实用车型的研制和开发，使不少样车的主要动力性指标达到了燃油汽车的水平。 21 世纪以来 ，很多车型都显示出了优良的环保与节能性能。这标志着混合动力装置（ 写 逐渐成熟。随着各国环境立法的日趋严厉 , 混合动力汽车性能的日益提高以及其成本的不断降低 , 混合动力汽车的市场份额逐渐增大 ,已成为重点发展的新型汽车。 目前履带车辆主动轮减速装置大部分采用行星轮减速机构，下面介绍一下行星轮减速机构，行星传动的应用已经有几十年的历史，由于行星传动是把定轴线传动改变为动轴线传动，采用功率分流，用多个行星轮分担载荷，并且合理应用内啮合，以及采用合理的均载装 置，使行星传动既有许多重大的优点。主要的优点是质量轻、体积小，传动比范围大，承载能力不受限制，进出轴呈同一轴线；同时效率高，现在应用最为广泛的行星传动机构为，级传动效率为 星传动型行星齿轮传动是一种特殊应用形式。他是利用 2型行星轮系三个自由度的不同组合来实现运动或动力分解、控制机调整。实际上行星传动技术用于车辆上的运动分解。近些年来，利用行星传动在很多行业中发挥着重要的作用。随着我国科技水平的不断发展与提高， 在应用行星齿轮 传动技术上 ，我们 国家 从世界上工业发达国家引进大量先进技术和设备，经过机械科技人员的不断开拓创新，与时俱进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展。 2、 目的、 依据 和意义 行星齿轮减速器与普通定轴减速器相比 ，行星齿轮传动最主要的特点就是它至少有一个齿轮的轴线是动轴线，因而称为动轴系，行星齿轮的机构特点：）把定轴线传动改为动轴线传动；）功率分流，采用数个行星轮传递动力； 3)合理地应用内啮合。行星齿轮传动的优越性： 1)体积小、量轻，只相当于一般齿轮传动的体积、质量的 1/21/3；承载能力大，传递功率范围及传动 比范围大； 4）运动噪声小，效率高，寿命长； 5）由于尺寸和质量减少，就能够采用优质材料与实现硬齿面等化学处理，机床工具规格小，精度和技术要求容易达到； 6）采用合理机构，可以简化制造工艺，从而使中小型制造厂就能够生产，并易于推广普及， 被广泛应用于汽车、起重、冶金、矿山等领域。 随着我国工业的不断发展进步，人们对各种减速机的探索和开发也越来越重视。本设计 通过对履带车采用的 行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对设计结果进行参数化分析，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价，实现行星齿轮减 速器规模化生产提供了参考和理论依据 。 二 、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1、基本内容 1) 分析行星齿轮几轮机构的传动路线，及工作原理。 2) 传动系统的方案设计。对传动方案进行分析和拟定。 3) 行星齿轮传动设计与校核。主要包括 行星齿轮传动比和效率计算 ， 行星齿轮传动的配齿计算 ， 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 ， 行星齿轮传动强度计算及校核 ， 行星齿轮传动的受力分析 等。 4) 输入轴输出轴设计与校核。包括 选择轴的材料 、 确定 许用应力 ， 估算轴径 ， 确定各轴段的直径 及长度，校核。 2、 拟解决的主要问题 1） 行星齿轮减速器 传动 路线的选择 。 2） 齿轮和轴的校核 ， 行星齿轮传动强度计算及校核 ，受力分析 。 三、技术路线（研究方法） 四、进度安排 （ 2 月 28 3 月 13） 调研、收集资料、撰写开题报告 ， 提交开题报告，进行开题答辩。 （ 3 月 14 3 月 27） 基本参数的确定，传动方案的设计 。 （ 3 月 28 4 月 24） 齿轮传动设计与校核 ， 撰写说明书 ， 中期检查 ，绘制草图 。 （ 4 月 25 5 月 8） 学习 件， 进行 图。 1 （ 5 月 9 5 月 15） 纸的修改，并完成图纸。 3 （ 5 月 16 5 月 19） 撰写设计说明书，完善图纸设计提交指导老师审 核。 5 （ 5 月 30 6 月 12） 毕业设计预答辩 ， 毕业设计修改 。 7 周 （ 6 月 13 20） 毕业设计答辩。 研究行星齿轮减速器原理 确定计算步骤和方案 减速器传动方案的分析 及传动路线的确定 行星齿轮的传动设计与校核 输入输出轴的设计计算与校核 完 成说明书撰写及 图 调研与搜集资料 五、 参考文献 1. 张展主编 M学出版社 ,1994. 2. 张展 ,张红松 ,张晓维 M械工业出版社 ,2009. 3. 吕庸厚 ,沈爱红 M械工业出版社 ,2008. 4. 刘惟信主编 M华大学出版社 ,2001. 5. 崔胜民 主编 主减速器的优化设计 J2007. 6. 胡磊主编 D2008. 7. 陈家瑞主编 M机械工业出版社 ,2004. 8. 余志生主编 M机械工业出版社 ,2000. 9. 邹慧君等主编 M高等教育出版社 ,2003. 10. 濮良贵等主编 M 高等教育出版社 ,2001. 11. 王望予等主编 M机械工业出版社 ,2004. 12. 郭 竹亭主编 M吉林科学技术出版社 ,2004. 13. 俪明等 M中国科技大学出版社 ,2006. 14. 李伟 ,刘惟信 J1987,11(3):1621. 15. ,996. 16. ,of ,1994,15(3,4,5)； 243 254. 六、 备注 指导教师意见： 签字： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 本科学生毕业设计 履带车辆主动轮减速装置设计 系部名称 ： 汽车与交通工程学院 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 讲 师 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一年六月 黑龙江工程学院本科生毕业设计 要 在履带车辆中，减速传动装置是重要的组成部分之一，本文主要以 主动轮减速器设计为主，在履带车辆中主动轮减速器起着重要的作用。主要的作用：降低电动机传动主动的转速，并增大传递到主动轮的转矩，是履带车辆有足够的动力性，满足履带车辆起步、加速、通过性。 本设计为履带车辆主动轮减速器设计，主要介绍齿轮是减速器的选择以及传动方案的选择。为适应履带车的行驶条件需要，通过履带车辆的车重和最大行驶速度，计算出履带车辆行驶中所需的最大功率最大扭矩。根据最大功率计算总传动比，是总传动比能达到减速比的要求，并进行传动比的分配和确定各轮齿齿数和尺寸，以及确定选择使用单级传动和二级传动。根据计 算要求确定输入输出轴轴颈计算和轴段长度的计算以及轴的校核。最后进行密封件的选择和轴的工艺分析。选择合适的密封件并满足设计要求，另外轴在加工时要有一定的技术要求，加工后的轴应满足技术和设计要求。 关键词 ： 减速传动装置；传动比；传动比；校核 ； 密封件 黑龙江工程学院本科生毕业设计 in is an of is in of an of to is to is of of to of of On of in of 龙江工程学院本科生毕业设计 录 摘 要 . . 一章 绪 论 . 1 题的目的及意义 . 1 . 1 . 2 要工作内容 . 3 第二章 减速器传动方案的确定 . 4 . 4 . 4 . 5 . 9 . 11 . 12 . 12 . 13 章小结 . 17 第三章 齿轮结构设计与计算 . 18 星排的配齿计算及强度校核 . 18 配传动比 . 18 星齿轮传动齿数确定的条件 . 20 速器高速级的计算 . 23 . 23 算高速级 A . 28 算 A C 传动弯曲疲劳强度的校核 . 34 黑龙江工程学院本科生毕业设计 V 据接触强度计算来确定内齿轮材料 . 37 . 38 速器低速级的计算 . 38 齿计算 . 38 接触强度初算 A . 38 星排齿轮结构参数的计算 . 39 算 A C、 C . 41 章小结 . 41 第四章 轴及轴上支承联接件的校核 . 42 . 42 . 42 的初算及材料选择 . 42 速轴的校核 . 43 速轴的受力分析 . 43 当量弯矩校核轴的强度 . 44 . 45 速轴的受力分析 . 45 当量弯矩校核轴 的强度 . 46 . 47 入轴上的花键校核 . 48 . 48 . 49 . 49 承承载能力的计算 . 49 承的寿命计算 . 51 章小结 . 52 第五章 减速器密封及轴工艺分析 . 53 述 . 53 封形式的选择 . 53 封形式的分类 . 53 黑龙江工程学院本科生毕业设计 密封形式的选择 . 54 . 55 . 56 结 论 . 57 参考文献 . 58 致 谢 . 59 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第一章 绪 论 题的目的及意义 行星齿轮的传动应用已有几十年的历史。由于行星齿轮传动是把定轴线传动改为动轴线传动，采用功率分流，用数个行星齿轮分担载荷，并且合理应用内啮合，以及采用合 理的均载装置，使行星齿轮传动有许多重大的优点。这些有点主要有质量轻、体积小、传动范围大，承载能力不受限制，进出轴呈同一轴线；同时效率高。 与普通定轴齿轮传动相比，行星齿轮传动最主要的特点就是它至少有一个齿轮的轴线是动轴线，因而称为动轴轮系。行星齿轮传动中，至少有一个齿轮即绕动轴线自传，同时又绕定轴线公转，既作行星运动，所以通常称为行星齿轮传动。 目前履带车辆所采用的减速器为行星齿轮减速器，与传统减速器相比具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，这些已被我国越来越多的机械工程技 术人员所了解和重视。本设计通过对军用履带车采用的行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对设计结果进行参数化分析，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价，实现行星齿轮减速器规模化生产提供了参考和理论依据。 行星齿轮传动的特点： 1）把定轴线传动给为动轴线传动； 2）功率分流，采用数个行星齿轮传递载荷； 3）合理地应用内啮合。 行星齿轮传动的优越性： 1）体积小、质量轻，只相当一般齿轮传动的体积、质量的 1/2 1/3； 2）承载能力大，传递功率范围及传动比范围大； 3）运行噪声小，效率高，寿命长； 4）由于尺寸和质量减少，就能够采用优质材料与实现硬齿面等化学处理，机床工具规格小，精度和技术要求容易达到； 5）采用合理机构，可以简化制造工艺，从而使中小型制造厂就能够制造，并易于推广和普及； 6）采用行星齿轮机构，用两个电机可以达到变速要求。由此可见，行星齿轮传动是一种先进的齿轮传动结构。 轮式减速器发展现状 齿轮是广泛使用的传动元件。目前世界上利用齿轮最大传递功率可达6500大线速度达 210m s；齿轮最大重量达 200t，组合式齿轮最大直径达 25 6m，最大模数 m 达 50国自行设计的高速齿轮增速器和减速器的功率已达 44000轮圆周速度达 150m s 以上。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 齿轮减速器 是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换，将电动机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中， 齿轮减速器 的应用范围相当广泛 ， 几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹 。齿轮减速器 具有减速及增加转矩 作用， 因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。 齿轮减速器 的作用主要有： (1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意 不能超出减速机额定扭矩。 (2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。 齿轮减速器 一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机，内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速 器 也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。 齿轮减速器 是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。 齿轮 减速器按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星 齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。 轮减速器的发展趋势 随着社会的发展、时间的推移，齿轮技术进展的步伐越来越迅速。近年来，工业发达国家制造的机械装置向着大型、精密、高速、成套和自动化方向发展，有的则向小型、轻量化方向发展，从而推动了齿轮的技术的进步。 概括起来说，当今世界各国齿轮技术发展的总趋势向六高、二低、二化的方向发展。六高及高承载能力、高齿轮面硬度、 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。 1 在产品设计阶段，就同时进行工艺过程设计及安排产品整个生产周期个配套环节。市场的快速反映大大缩短了产品投放市场的时间。零部件企业正向大型化、专业化、国际化发展。齿轮产品将成为国际采购、国际配套的产品。 适应市场要求的新产品开发，关键工艺技术的创新竞争，产品质量竞争以及员工技术素质与创新精神，是 2l 世纪企业竞争的焦点。在 2l 世纪成套机械装备中，齿轮仍然是机械传动的基本部件。由于计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度、 加工效率大为提高，从而推动了机械传动产品多样化，整机配套的模块化、标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致、美观。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 数控机床和工艺技术的发展，推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动，齿轮、带链的混合传动，将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉，将成为新型传动产品发展的重要趋势。 工业通用变速箱是指为各行业成套装备及生产线配套的大功率和中小功率变速箱。国内的变速箱将继续淘汰软齿面，向硬齿面 (50 60高精度 (45 级 )、高可靠度软启动、运行监控、运 行状态记录、低噪声、高的功率与体积比和高的功率与重量比的方向发展。中小功率变速箱为适应机电一体化成套装备自动控制、自动调速、多种控制与通讯功能的接口需要，产品的结构与外型在相应改变。矢量变频代替直流伺服驱动，已成为近年中小功率变速箱产品 (如摆轮针轮传动、谐波齿轮传动等 )追求的目标。 随着我国航天、航空、机械、电子、能源及核工业等方面的快速发展和工业机器人等在各工业部门的应用，我国在谐波传动技术应用方面已取得显著成绩。同时，随着国家高新技术及信息产业的发展，对谐波传动技术产品的需求将会更加突出。中国齿轮行业在 20 世纪 90 年代的快速发展，已基本完成由卖方市场投到买方市场的转变。随着我国体质的个改革的深入，充分发挥行业协会的作用，加强行业自律性的市场约束，形成有序竞争的市场制度，是当前是的发展的迫切任务。 减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景。 要工作内容 以履带车辆主动轮减速机构设计为主要研究对象，对主动轮减速器进行了研究设计，确定主动轮行星齿轮减速器选择，对行星齿轮减速器的基本工作原理进行分析选择、行星齿轮传动设计与 校核。主要内容包括： 星齿轮工作原理以及配齿、传动比确定； 轮齿齿数和尺寸确定； 颈计算以及输入轴输出轴设计校核； 的工艺分析。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第二章 减速器传动方案的确定 体方案的确定 速器的类型及特点 减 速器的功用是改变发动机传动到驱动轮上的转矩和转速，使车辆在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行使条件下工作，使车辆获得足够的牵引力和行驶速度。减速器的传动方案有多种多样，各有各的特点。 一般常见行星齿轮减速器的分类及型式及其应用范围如表 星齿轮减速器主要类型与特点 所示。 表 星齿轮减速器主要类型与特点 序号 传动简图 传动比范围 传动效率 传动功率范围 制造工艺性 应用场合 说明 基本结构命名 啮合方式命名 1 2限 加工与装配工艺较简单。 可用于任何工作情况下，功率大小不受限制。 具有内位啮合的 2号机构）。 2 2 7 17 限 因有双联齿轮，使加工与装配复杂。 同型2 具有内外啮合的 2号机构）。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 3 2 30100传动效率很小时，可达 1700 效率低、且随传动比 有自锁可能。 小于或等于30 制造精度要求较高 适用于短期间断工作场合，推荐用于特轻型工作制度。 双内啮合 2号机构）。 4 2 效率低、且随传动比 有自锁可能。 15造与装配工艺性不佳。 推荐只在特轻型工作制度下用，最好不用于动 力传动。 双外啮合 2号机构）。 5 320100小功率可达 500以上 效率较低，且随传动比增入而下降，并有自锁可能。 96造与装配工艺性不佳。 适用于短期间断工作场合。 6 7 71 6形及输出机构要求较高。 动方案分析 本设计为电动机驱动主动轮，电动机代替发动机驱动主动轮。 电动机横置于履带车辆前主动轮左右两侧，故其传动方向大致一致，不会出现交角的传动。且黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 由于坦克传动属于大功率传动，传 动比不算太大，采用蜗杆、齿轮螺杆减速器不合适，因为要求的传动比太大；若采用摆线针轮减速器和协波齿轮减速器也同样不合适，因为这两样传动在实际应用中技术还不成熟，且要求传递功率较小和传动比范围太大，根本不适用于坦克等履带车辆做减速器。剩下可考虑圆柱齿轮减速器和行星齿轮减速器两种传动方案了。 从表 轴传动减速器主要类型与特点所示可以看出圆柱齿轮减速器可以做成单级、两级、三级三种，做为定轴式减速器，轮齿可以做成直齿、斜齿和人字齿。传动轴线平行，结构简单，精度易于保证，由于结构简单，早期坦克、汽车、拖拉机有着 广泛的应用。还可分为同轴线式和非同轴线式，非同轴线式还可分为展开式和分流式。展开式是两级减速器中最简单的一种，齿轮相对轴承位置不对称，轴产生弯曲变形时，载荷分布不均匀，因此轴应有较大的刚度。分流式齿轮与轴承对称布置，载荷沿齿宽分布均匀。此外，还有同轴线式传动方式，就是输入轴与输出轴同轴。 表 轴传动减速器主要类型与特点 类别 级数 推荐传动比范围 特点及应用 圆柱齿轮减速器 单级 调质齿轮 0 2 表摘自机械设计手册，由于本设计采用 减速器，故对于其它类型减速器传动比范围略过没写在上面。表中数值为在良好设计条件下。在一般的设计中，传动比若接近极限值时，通常要进行邻接条件的验算。由以上计 算传动比得 于 采用单级传动则由上表可以看出，只能选用 3 个行星轮数目，才能满足传动比的要求。 如果采用单级行星齿轮传动，可以看出齿数必然很多，直径必然很大，这样对于设计空间可能不够在直径方向有可能超出范围。且在轴向方向空间利用率不高，轴伸过长，不容易于支撑。因此依据前人的经验，决定采用 两级减速传动进行设计计算。由上表选用 4 个行星轮。 接下来则要决定如何确定传动比的分配了，多级行星齿轮传动的各级传动比的分黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 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 2 行星齿转动中，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与高速级被齿轮分度圆直径之比接近 1。通常使于 1 2两级行星齿轮传动的传动比分配如图 星齿轮传动比分配图所示。 图 2星齿轮传动比分配图 图中 i 分别为高速级及总的传动比， 3 d 2 2 2 l i 2 l i ms d c v H N W Hs d c v H N W K K Z K K Z Z 式中： 行星轮数目； d 齿宽系数； 载荷不均匀 系数； 接触强度的齿向载荷分布系数； 动载系数； 接触强度的寿命系数； 工作硬化系数； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 计算齿轮的接触疲劳极限。 式中和图中代号的角标和分别表示高速级和低速级； , 2用类比法进行试凑，或取三项比值的乘积 22()v H Z 等于 2。如果全部采用硬度 350的齿轮时，可取 22 1 。最后算得之 ，则取 E 6。 设高速级与低速级外啮合齿轮材料，齿面硬度相同，则H , 取C I ， 21 Z ， 21 K ， ， 22 l i 2 l i 3 查表得 7.3i , 83 上面两个传动比就是分配后得到的两个传动比，是两级 2行星齿轮减速器的串联，下面就要具体设计计算，确定行星齿排的齿数等一系列的参数。 星齿轮传动齿数确定的条件 由于在上一章我们知道了行星齿轮传动的原理， 2减速器为太阳轮输入，齿圈固定，行星架输出。其传动比为 : （一）传动比条件 122113 /11/ 式中 : 2z 为齿圈齿数； 1z 为太阳轮齿数。 其结构参数 1K i （ 黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 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，设计时需进行计算，称为行星排的配齿计算。在进行配齿计算计算齿数时，需遵循以下条件。 （二）同心条件 对 2三个基本构件的旋转轴线必须重合于主轴线，即其中心轮与行星轮组成的所有啮合副的实际中心距必须相等。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 传动，太阳轮 A 和行星轮 等于行星轮 的中心距 即 可如下图 3 2所示。 图 行星轮同心条件示意图 如图，于标准啮合及高变位齿轮，各齿轮的节圆与分度圆重合，上式可写成： c o s c o B z z z z式中： m 为模数； 为太阳轮齿数； 为行星轮齿数； 为齿圈齿数。 整理后得： 2 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 c o s c o B z z z z式中： 太阳轮与行星轮的啮合角； 行星轮与齿圈之间的啮合角。 因心条件可以叙述为：太阳轮与齿圈应该同为奇数或同为偶数。 （三）装配条件 欲使数个行星轮均匀地配置在中心轮周围，而且都能嵌入两个中心轮中间，如果行星轮的个数与各齿轮没有满足一定的关系，这些行星轮是装不进去的。因为当第一个行星轮装入之后，两个中心轮的相对位置就确定了，这时按平均布置的其他行星轮在一般情况下就不可能嵌入两个内、外齿中心轮之间，即无法进行装配。为了保证能够装配，设计时必须 满足行星轮个数与各齿轮齿数之间符合一定的关系的要求，这就称为装配条件。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公式： q (整数 ) 或 (整数 ) 就是使所选用的 星架上各行星轮的间隔角为： 2j q （ 由推导可知： 2BA 当行星轮均匀分布时，将式（ 入得： z （ 这就是行星排的装配条件，可以叙述为行星齿轮数因为齿圈和太阳轮齿数的整因子之一。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（ 条件。这是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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 (四 )相邻条件 在行星齿轮传动中，相邻两个行星轮不相互碰撞，必须保证他们之间有一定间隙，通常最小间隙应大于半个模数，这个限制称为邻近条件。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 2 相邻条件必须保证相邻两行星轮互不相碰，并留有大于 模数的间隙，根据相邻条件，相邻两个行星轮的中心距 图 星齿轮相邻条件示意图 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 k 75 10 ,275 10 ,121(11)润滑剂系数 2 选用 250 1 0 0 /v m m s的矿物油润滑， 考 虑所采用的润滑剂类型和粘度与实验齿轮的试验条件不同时，对齿轮的许用接触应力的影响系数。由机械设计手册上 14108页查取，得： 12 1 (12）速度系数 许用接触应力的影响系数。可由机械设计手册 14 109页查取： 1 1 2 0 . 9 9L V Z (13）粗糙度系数 考虑齿轮的齿面粗糙度与实验齿轮不同时，对许用接触应力的影响系数。 由机械设计手册 14 109页查取，大小齿轮齿面粗糙度 R 521 ， 由下式求得： 321100 1 002 A 中心距， 查机械设计手册查得： 120 (14）齿面工作硬化系数而使大齿轮的许用接触应力得到提高系数。机械设计手册 14 110 页查取这里取1 黑龙江工程学院本科生毕业设计 34 (15）接触强度计算的尺寸系数 考虑计算齿轮的模数大于试验齿轮时，由于尺寸效应使齿轮齿面接触疲劳极限降低的系数。在根据零件大小选材适当，且热处理和硬化层深度选择合理时，一般取 1，这里 12 2。 (16)最小安全系数 在选取安全系数时，应根据传动装置得重要程度、工作要求、经济性和维修难易等因素，综合考虑，并要注意：计算所用的原始数据越接近实际，则安全系数越可取得小些；反之应取大些；不同的使用场合评定齿轮失效的准则是不同的，如低速车辆齿轮，通常允许少量的塑性变形、点蚀和磨粒磨损，低速软齿面齿轮，允许一定量非扩展性点蚀，航天用齿轮，不允许由任何损伤；由于断齿比点蚀的后果更严重，所以一般弯曲强度的安全愈量应大于接触强度的安全愈量 2。 表 最小安全系 数 可靠性要求 最小安全系数 失效概率低于 1/10000 效概率低于 1/1000 效概率低于 1/100 效概率低于 1/10 机械设计手册查得： ， (17）许用接触应力 由 9)中表公式得： H 1500 2/1500 （ 18）接触强度判断 H ， 接触强度校核通过。 算 A C 传动弯曲疲劳强度的校核 黑龙江工程学院本科生毕业设计 35 （ 1）弯曲强度计算的齿向载荷分布系数K时考虑沿齿宽方向载荷分布对齿根弯曲应力的影响 系数。可见机械设计手册14 111。 H F 22)/()/(1)/(式中： N 幂指数； 接触强度计算的齿向载荷分布系数； b 齿宽， h 齿高， 2 5 mh n 6()6(1 )6( 22 N （ 2）应力修正系数考虑了齿根过渡曲线处的应力集中效应，以及弯曲应力以外的其它应力对齿根应力的影响。可按当量齿数和法向变位系数可由机械设计手册 14 120页查取。 变位系数； ， ； 当量齿数； 由上图查得； ， 。 （ 3）弯曲强度计算的重合度和螺旋角系数 Y 是将载荷由齿顶转换到单对齿啮合区上界点的系数。 对于 21 的齿轮传动， ， 黑龙江工程学院本科生毕业设计 36 ； 1 2 01Y ， 当 1时，按 1计算，当 30 时，按 30 ， 1Y 。 （ 4)计算齿根应力 项目 单位 计算公式 计算齿根应力 N/2 V F F F s K K K Y Y Y 许用齿根应力 N/2l i mm i T N r e l T R r e l T Y 强度条件 F V F F F s K K K Y Y Y 21 / 22 / （ 5）弯曲强度计算的寿命系数91 9 1 0， 102 1 1 0查机械设计手册图 14 6）齿根圆角敏感系数示在轮齿折断时，吃根处的理论应力集中超过实际应力集中的程度。可由机械设计手册 14 129页查取，如上图查得 。 （ 7）齿根表面状况系数要是 齿根圆角处的粗糙度对齿黑龙江工程学院本科生毕业设计 37 根弯曲强度的影响。查机械设计手册 14： 0 . 11 . 6 7 4 0 . 5 2 9 1R r e l T 1 21 （ 8） 弯曲强度计算的尺寸系数 考虑计算齿轮的模数大于试验齿轮时，由于尺 寸效应使齿轮的弯曲疲劳极限较低的系数。 按上图查取， 1 图 弯曲强度计算的尺寸系数 （ 9）许用齿根应力 l i mm i T N r e l T R r e l T Y 得 ； 2F 500 2F P 2F P 1 / 9 （ 10）弯曲 强度校核 F P 2 1 弯曲校核通过。 据接触强度计算来确定内齿轮材料 1l i H H H R W X NF u K K K K Z Z Z Zd b Z Z Z Z 黑龙江工程学院本科生毕业设计 38 = 2/ 95 根据 的值，选用调制钢、渗碳淬火钢短时气体或液体氮化，表面硬度达到55即可。 B 传动的弯曲强度验算 通过公式，可计算得内齿轮的弯曲应力及许用应力，过程同 A C 传动弯曲应力校核，由 40H 300 ，由公式得 24 2 4 / m m ， 21 2 8 /H N m m ，故内齿轮材料满足弯曲强度要求。 速器低速级的计算 齿计算 低速级的配齿计算与高速级的配齿计算过程相同，取 4可能达到的传动比极限较远，可不检验邻接条件。 得： 取 C 等于 25 得 27 7327425 接触强度初算 A C 传动的中心距和模数 低速级输入扭矩 7 3 传动比 i A 8 取接触疲劳强度综合系数 K 2 齿数比 8 51 A 度也相同。太阳轮和行星轮得材料用 20面硬度 62（太阳轮）和 58（行星轮） 2l i m 1 5 0 0 /H N m m 黑龙江工程学院本科生毕业设计 39 齿宽系数愈大，齿轮就愈宽，其承载能力就越大。但齿宽太大会 使载荷沿齿宽分布不均的现象严重。故齿宽系数应取适当的值。一般a 用减速器常取 。 取齿宽系数 低速级也采用斜齿轮考虑用斜齿轮，则按上表公式得 3H (47 6 u 3 2 0 02) 7 6 =以，模数： 4 5 1 8 3 6 7 3 m 5 考虑到行星轮轴及轴承的直径所以模数取得比较大。 星排齿轮结构参数的计算 首先跟据国家标准，齿轮压力角 20 ，齿顶高系数 1后在计算未变位时的中心距 C Z(A ）（ 273 2624 2018 25得 动中心距变动系数 : )1c o sc o s(2Z A 25c o s 20c o s(2 2227 = : 2Z( A , 黑龙江工程学院本科生毕业设计 40 取 : 27 计算 12 7 o o s 5924 ()a r c c o s 2n A Cm z 1272 )2227(5c o s 则 C B 传动的中心距： )(co 太阳轮分度圆直径： s 275co 行星轮分度圆直径： s 225co 齿圈分度圆直径： s 735co 太阳轮齿顶圆直径： 92 *行星轮齿顶圆直径： 42 *齿圈齿顶圆直径： aa *2 ( ) a B B a n a n nd d h h m 由公式： 01 o s 32* 得出： 35)0 1 2 2 8黑龙江工程学院本科生毕业设计 41 太阳 轮齿根圆直径： 2 *行星轮齿根圆直径： 2 *齿圈齿根圆直径： 2 *计算齿宽： ， 取整为 50mm 7)105(1 其中，太阳轮与齿圈宽为 50星轮为 57算当量齿数： s 33 o o s 33 算 A C、 C B 传动的接触强度及弯曲疲劳强度 计算过程与高速级相同 601000)1( 由于以下过程完全与高速级过程相同，故此处忽略。经计算校核，低速级所选齿轮接触疲劳强度与弯曲强度校核完全符合要求，安全可靠。 综上所述，所 选齿轮参数满足设计要求。 章小结 在本章以上内容进行了行星齿轮结构设计和计算，参考机械设计手册第四版第三卷以及实用机械传动设计手册等并按照工作条件的要求合SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-2-28地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 今天选择题目，朱老师发给了我们任务书，告诉我们接下来要做那些内容，并对我们的问题进行详细解答。学生签名： 指导教师签名：日期2011-3-4地点土木楼实验室指导方式面授指导记录朱老师检查检查我们搜集与我们设计有关的资料，并告诉我们如何收集、要尽快的熟悉设计所需要的资料，并讲解了如何写开题报告。 学生签名： 指导教师签名：日期2011-3-7地点土木楼实验室指导方式面授指导记录朱老师检查我的开题报告并对我的开题报告进行了指导，告诉我设计内容和要解决的问题和技术路线需要改进，要注意细节问题和参考文献的格式等问题。 学生签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-3-11地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 朱老师检查开题报告答辩之后的反馈信息，并给我们讲解接下来要做那些内容。学生签名： 指导教师签名：日期2011-3-14地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 通过网站和图书馆搜集资料，确定了所设计内容基本参数。朱老师给我的传动路线和方案的设计进行了指导并指出一定的问题，并对我不了解的知识重点进行详细解答。 学生签名： 指导教师签名：日期2011-3-18地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 朱老师对我传动方案和传动路线的设计进行检查，并指导我的齿轮部分设计，耐心讲解如何查阅设计手册，运用身边的书籍材料进行计算与校核。 学生签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-3-21地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 将修改后的传动布置设计交给朱老师，朱老师对我的传动布置路线进一步的修改。对我设计齿轮部分的计算与校核进行了检查。 学生签名： 指导教师签名：日期2011-3-25地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 今天我做完了设计部分内容齿轮的计算，并将做好部分设计内容拿给朱老师检查。朱老师对我下一步的设计内容轴的设计进行了指导和讲解。 学生签名： 指导教师签名：日期2011-3-28地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 经过一段时间的设计，我撰写完了部分设计说明内容以及设计图纸。朱老师督促我尽快，完成中期检查前的所有设计内容。并对说明书撰写的部分错误进行指导和改正。 学生签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-4-1地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 前一部分的撰写内基本完成，接下来就是轴的设计预校核，经过朱老师的指导和讲解我有学到了很多的知识。 学生签名： 指导教师签名：日期2011-4-4地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 轴的设计还在进行，不过有些不明白的地方，通过朱老师的详细讲解和指导。 学生签名： 指导教师签名：日期2011-4-8地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 轴设计结束，接下来要计算的就是轴的校核，朱老师讲解轴在校核是应该注意那些事情，详细说明轴向力、径向力等等。 学生签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-4-11地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 我已经完成了部分设计说明书，和零件图纸。但是还是存在一定的错误，朱老师告诉我中期答辩时的注意事项，以及修改图纸和部分说明书。 学生签名： 指导教师签名：日期2011-4-15地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 虽然设计说明书和设计的内容已经进行一半，但是接下来就是要面对中期答辩。朱老师对我的设计部分内容进行指导和讲解。 学生签名： 指导教师签名：日期2011-4-18地点土木楼实验室指导方式面授指导记录 中期答辩之后将中期检查结果向朱老师汇报，朱老师并对我轴段校核部分存在的问题进行了指导和讲解。 学生签名： 指导教