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全自动洗衣机减速离合器设计【8张CAD图纸+毕业论文】

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全自动 洗衣机 减速 离合器 设计 全套 cad 图纸 毕业论文
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【摘要】  随着洗衣机技术的不断提高,洗衣机行业迎来了新一轮热潮。本课题是有关一种全自动洗衣机减速离合器整体结构简化和各个部件选用、布局的设计。在洗衣机中使用行星轮系减速器正是利用了行星齿轮传动:体积小、质量轻、结构紧凑、承载能力大、传动效率高、传动比较大、运动平稳、抗冲击和震动的能力较强、噪声低的特点。离合器采用了摩擦盘式减速离合器,取代了传统的减速离合器,取消了离合操作杆装置,一定程度上简化了结构,此机构高效的实现了洗衣机的洗涤与脱水。此外,对减速离合器与电机之间进行了改进即取消了皮带轮传动装置将动力驱动装置直接由电机驱动洗衣机波轮和脱水桶,变成“空芯”电动机,从而避免了皮带轮所出现的故障,减小了噪声的振动。



【关键词】  洗衣机;减速离合器;行星轮;摩擦盘式


Design of Decelerating Clutch for Fully-automatic Washing Machine

【Abstract】   With the continuously improve of the washing machine technology, washing machine industry ushered in a new round of boom.This subject is related to the simplification of the overall structure for the reducer in fully-automatic washing machine, and the design for various parts of the selection and layout.The use of the planetary gear reducer in washing machine just take the advantage of the planetary gear drive: small size, light weight, compact structure, bearing capacity, transmission efficiency, transmission relatively large, smooth motion, shock and vibration resistant and, and low noise characteristics.The clutch with the form of friction tray gear clutch, replacing the traditional gear clutch, canceled the clutch operating plot device, simplified the structure to some extent, this institutions efficiently to achieve the washing and dehydration of the washing machine.In addition, it has some improvement between the gear clutch and the motor that cancel the pulley driving device and change the power driving device which is driven by the motor-driven washing machine pulsator and dehydration barrel to the “hollow” motor, so as to avoid the failure of the pulley, reducing the noise of vibration.



【Key Words】   Washing Machine, Decelerating Clutch, Planetary Gear, The Form of Friction Tray


目 录

1 绪 论 1

1.1 概述 1

1.2 国内外研究现状及发展趋势 1

1.3 洗衣机减速器的简介 2

2 减速离合器的设计方案 4

2.1 有关首选参数 4

2.2 系统组成框图 4

2.3 减速器系统方案 5

2.3.1 对减速传动方案的要求 5

2.3.2 拟定减速器方案 5

2.4 离合器系统方案 5

2.4.1 对传统离合器的分析 5

2.4.2 拟定离合器方案 7

3 行星齿轮传动设计 8

3.1 行星齿轮传动的传动比和效率计算 8

3.2 行星轮传动的配齿 8

3.3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 9

3.4 行星齿轮传动强度计算及校核 12

3.4.1 行星齿轮弯曲强度计算及校核 12

3.4.2 齿轮齿面强度的计算及校核 13

3.4.3 有关系数和接触疲劳强度 13

3.5 行星齿轮传动的受力分析 15

3.6 行星齿轮传动的均载机构及浮动量 17

4 减速器齿轮输入输出轴的设计 18

4.1 减速器输入轴的设计 18

4.2 减速器输出轴的设计 20

5 减速离合器与电机总体结构布局设计 23

5.1 离合器的设计 23

5.2减速离合器动力驱动装置改进 25

6 减速离合器的装配 26

6.1 总装配图 26

6.2 总装配图设计说明 26

结 论 27

参考文献 28

附 录 29

致 谢 33


图目录

图2.1 洗衣机工作原理图 4

图2.2 减速器系统组成框图 4

图2.3 行星轮系图 5

图2.4 带制动式减速离合器的结构示意图 6

图2.5 离合器的结构示意图 7

图3.1 行星轮均匀分担载荷图 17

图4.1 输入轴结构简图 18

图4.2 受力分析和弯矩图 19

图4.3 输出轴结构简图 21

图4.4 受力分析和弯矩图 21

图5.1 端面摩擦盘式减速离合器结构图 23

图5.2 改进装置图 25

图6.1 总装配图 26

附图A 内齿圈 29

附图B 输入轴 29

附图C 输出轴 30

附图D 行星轮 30

附图E 行星轮架 31

附图F 行星轮架盖 31

附图G 行星轮系图 32


表目录

表3.1齿轮数据表 11

表5.1减速离合器工作表 24


1 绪 论

1.1 概述

    随着洗衣机质量不断提高和居民购买能力的增强,洗衣机行业迎来了成熟期之后市场需求的提升。目前,国内大部分洗衣机还有中外合资企业LG、三星、松下、惠而浦、东芝、夏普等的洗衣机减速离合器技术也趋于成熟。近年来,许多新技术和新工艺开始应用于洗衣机上,新型减速离合器也在进一步研究,使其工作更平稳,噪声更小。

1.2 国内外研究现状及发展趋势

    在世界,第一台自动洗衣机于1937年问世。这是一种“前置”式自动洗衣机。到了40年代便出现了现代的“上置”式自动洗衣机。随着工业化的加速,世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机,1955年,在引进英国喷流式洗衣机的基础之上,日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此,波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机,人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代,生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期,以电脑(实际上微处理器)控制的全自动洗衣机在日本问世,开创了洗衣机发展史的新阶段。80年代,“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便,功能更完备,洗衣程序更随人意,外观造型更为时尚。90年代,由于电机调速技术的提高,洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节,诞生了许多新水流洗衣机。此后,随着电机驱动技术的发展与提高,日本生产出了电机直接驱动式洗衣机,省去了齿轮传动和变速机构,引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。之后,随着科技的进一步发展,滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展,相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。

在我国,80年代全自动洗衣机所使用的减速离合器为扭簧式。在其制动鼓上端采用止逆扭簧,其目的是波轮洗涤时,内桶不会受到水流跟转而影响洗涤效果(另一方向有制动带阻滞)。但随着洗衣机工业的发展,洗衣机洗涤容量的不断加大,发现止逆扭簧在大容量洗涤时(洗涤量4.5kg以上)或长期使用后,扭簧磨损等原因造成内桶跟转严重,且易发生摩擦噪声。到80年代减速离合器采用了滚珠轴承与单向滚针轴承所组成的联合轴承即单向超越轴承克服了内桶跟转现象。

    我国目前减速离合器绝大部分沿用以日本松下电器公司为原型的带制动式减速离合器。运用于全自动洗衣机的减速洗涤轴和以螺旋扭簧离合机构偶合脱水轴并具有机械制动和阻动功能的减速离合器。而且还存在许多不足:体积大,不利于产品小型化;同轴旋转系统由轴多个零件组成离合器,是以NGW型行星齿轮系机构减速传动,同轴度加工要求高;二个螺旋扭簧零件可靠性偏低。2005年陈水东设计了一种新型减速离合器,它有两种改进方案,一是在脱水轴的上方的外面,托盘的上面安装原刹车鼓内设的NGW型行星齿轮系,二是取消止回弹簧。目前国外尚未见到有关新型减速离合器的相关报道,国内的一些学者虽在这方面做了些工作,但现在还是处于试验阶段[1]。

    随着科学技术的高速发展和人们生活水平的不断提高,对于决定全自动洗衣机性能的减速离合器的要求也越来越高。而目前的减速离合器还是存在着体积大、结构复杂、有噪音、部件易损、耗能等缺点。为适应经济建设的发展,更多的为人们所接受,减速离合器需从结构简化、性能优越、效率愈高、能量低损,甚至智能化方向发展。


内容简介:
浙江工业大学之江学院 毕业设计(论文)任务书 学生姓名 叶连强 学号 200720070325 专业班级 机电一体 化 703 题 目 全自动洗衣机减速离合器设计 指导教师 刘福庆 职 称 讲师 课题类型 设计 论文 课题来源 教师科研课题 教师生产实际课题 学生自立课题 毕业设计(论文)起止时间 2010 年 11 月 1 日至 2011 年 6 月 15 日 一、毕业设计(论文)的主要内容及要求 1、开题报告和文献阅读 ( 1)文献阅读:查阅 文献应不少于 15 篇,其中外文文献不少于 2 篇 , 近 5 年内的文献 数 一般不少于文献总数的 1/3,并应有近 2 年内的文献。 ( 2)文献综述: 3000 字以上, 包括国内外现状、研究方向、进展情况、存在问题、参考依据等 。 ( 3)开题报告: 2000 字以上, 包括选题的意义、可行性分析、研究的内容、研究方法、拟解决的关键问题、预期结果、研究进度计划等 。 ( 4)外文翻译: 3000 字以上(翻译成中文后的汉字字数)。 2、课题要解决的主要问题和具体要求 1) 解决减速离合器整体结构简化的问题; 2) 解决各个部件选用 、 布局问题。 3、论文 : 10000 字 以上 (部分特殊专业根据实际情况,经教务办确认,可适当调整有关字数方面的要求),包括绪论、正文、结论、参考文献等。 二、主要参考文献 银银,王晓军多轴摆动减速器的设计 J机械, 2009(8): 52 基于对星轮减速器的研究谈发展前景 J 民营科技 , 2009 (9): 16 周传喜 对少齿差行星减速器结构的改进 J 长江大学学报 (自然科学版 )理工卷 , 2009 (1): 86 自动洗衣机的减振降噪技术 J降噪专辑, 2000(28): 38. A of in a 2007 (3): 627 指导教师签名: 年 月 日 专业教研室意见: 同意下达任 务书 不同意下达任务书 教研室主任签 章 : 年 月 日 注: 任务书由指导教师填写 ,专业教研室主任审核,要求在毕业设计(论文)工作开始前下达。 12 2007 to is a is It to of in of in in a do on . t is at of of as a of in in A of to of 1. In of is a of So of it is to is in of is in 2, 3, 4. of it is to of of in is It is of is of of It is to to a in be at be at so is a In it is to as of be we to 5. of of as in of of of to to on of to in To on so to to of of be of of a is on 1 6. , 1,m r . It (i=1,2,3) ( 2,m r ). in p ( 3 3,m r ) on by of is h , h , of 12 2007 S- - 1,2,3 s of x, y) ) A be in a =1 2 31 2 3123S K K K K ) on 3of of 5 X=( * * * * * *, , ; , , ,S S S p y x ; 1 1 1 3, , .t tx y ) of is of 15 An is of in of By of of C (as To C of p we 2 3, ,l l l on in of 2.). on . 1,2,3,- 1 1 1 12 2 2 13 3 3 12 ( 1) ( 1)2, r = = = =(2) or in L=nd on r 2) be r . on of be (x, y) ). it is to of to C it is to of to S, to t i (i =1, 2, 3).(g of 3C is 2 . 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A 1991. 4 of 1978 5 , . of of 1984, N 3, 6 ., ., .,u. of of 1986, N 2, P. 67( 11 12 21 1 1 11 1 1 11 1 1 1 1 2 12 2 3 22 2 3 22 2 2 2 3,i i i i ii i i i ia ba ba bh h r hh h r hr h r h r r hh h r hh h r hr h r h r = = = = K h 21 1 7 2 1 1 122 21 2 9 2 2 2 9 22 ( 1) 2 ( 1) 1. )2 1,3 34 4,3 3i ii i i nn nh h h r hb h h b h r h = = = + = += + = +12321 2 6 1 2 1 2 321 2 6 1 2 321 2 3( ) ( ) )( ) ) ( )h h h h h h r h h h h h h + + = + + + + is by 05 毕业设计(论文) 开 题 报 告 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 开题报告 1 1 选题的背景和意义 题的背景 随着洗衣机质量不断提高和居民购买能力的增强,洗衣机行业迎来了成熟期之后市场需求的提升。目前,国内大部分洗衣机 还 有中外合资企业 星、松下、惠而浦、东芝、夏普等的 洗衣机减速离合器技术也趋于成熟 。近年来,许多新技术和新工艺 开始 应用于洗衣机上, 新型减速离合器也在进一步研究,使其工作更平稳,噪声更小。 内外研究现状及发展趋势 在世界, 第一台自动洗衣机于 1937 年问世。这是一种 “ 前置 ” 式自 动洗衣机。到了 40 年代便出现了现代的 “ 上置 ” 式自动洗衣机。随着工业化的加速,世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机, 1955 年,在引进英国喷流式洗衣机的基础之上,日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此,波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。60 年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机,人们称之为 “ 半自动型洗衣机 ” 。 70 年代,生产出波轮式套桶全自动洗衣机。 70 年代后期,以电脑(实际上微处理器)控制的全自动洗衣机在日本问世,开创了洗衣机发展史的新阶 段。 80 年代, “ 模糊控制 ” 的应用使得洗衣机操作更简便,功能更完备,洗衣程序更随人意,外观造型更为时尚 。90 年代,由于电机调速技术的提高,洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节,诞生了许多新水流洗衣机。此后,随着电机驱动技术的发展与提高,日本生产出了电机直接驱动式洗衣机,省去了齿轮传动和变速机构,引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。之后,随着科技的进一步发展,滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展,相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。 在我国, 80 年代全自动洗衣机所使用的减 速离合器为扭簧式。在其制动鼓上端采用止逆扭簧,其目的是波轮洗涤时,内桶不会受到水流跟转而影响洗涤效果(另一方向有制动带阻滞)。但随着洗衣机工业的发展,洗衣机洗涤容量的不断加大,发现止逆扭簧在大容量洗涤时(洗涤量 上)或长期使用后,扭簧磨损等原因造成内桶跟转严重,且易发生摩擦噪声。到 80 年代减速离合器采用了滚珠轴承与单向滚针轴承所组成的联合轴承即单向超越轴承克服了内桶跟转现象。 我国 目前 减速离合器绝大部分沿用以日本松下电器公司为原型的带制动式减速离合器。 运用于全自动洗衣机的减速洗涤轴和以螺旋扭簧离合 机构偶合脱水轴并具有机械制动和阻动功能的减速离合器。而且还存在许多不足:体积大,不利于产品小型浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 开题报告 2 化;同轴旋转系统由轴多个零件组成离合器,是以 行星齿轮系机构减速传动,同轴度加工要求高;二个螺旋扭簧零件可靠性偏低。 2005 年陈水东设计了一种新型减速离合器,它有两种改进方案,一是在脱水轴的上方的外面,托盘的上面安装原刹车鼓内设的 行星齿轮系,二是取消止回弹簧 。目前国外尚未见到有关新型减速离合器的相关报道,国内的一些学者虽在这方面做了些工作,但现在还是处于试验阶段 1。 随着科学技术的高速发展和人们生 活水平的不断提高,对于决定全自动洗衣机性能的减速离合器的要求也越来越高。而目前的减速离合器还是存在着体积大、结构复杂、有噪音、部件易损、耗能等缺点。为适应经济建设的发展,更多的为人们所接受,减速离合器需从结构简化、性能优越、效率愈高、能量低损,甚至智能化方向发展。 2 研究的基本内容 本次研究的毕业设计所做的课题为 洗衣机行星减速离合器设计 ,要求 解决减速离合器整体结构简化 和 各个部件选用 、 布局 ,改善减速离合器的性能,从结构方面分析,对其中的一关键部件(减速部分)进行设计 。 本框架 ( 1)减速离合器装置 的原理分析; ( 2)减速离合器内部行星齿轮系传动首选参数选取; ( 3) 行星齿轮传动设计; ( 4) 减速离合器与电机总体结构布局设计 解决的关键问题 本课题是围绕着减速离合器整体结构来进行系统设计的。主要的重点和难点为: 1) 行星齿轮传动 首选参数选取 ; 输入轴齿轮齿数,模数,行星轮齿数,齿宽等,各个零部件要求达到一定的寿命标准。 2)行星齿轮传动 设计; 考虑洗衣机在洗涤和脱水两种不同状态下,输出轴所需要的转速。 3) 行星齿轮传动的工作原理以及其整体结构设计。 要保证体积小、结构紧凑外,还要保证其高传动效率和 大传动比。 4)对离合器的 结构 设计 ,脱水与洗涤两种工作状态。 3 研究的方法及措施 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 开题报告 3 课题 的研究主要以理论研究为主,对减速器进行结构分析,确定其结构布局以及各部件选用。 内容如下: ( 1 ) 行星齿轮系传动的首选参数选取 行星齿轮系机构具有传动比大、体积小、重量轻、 机械效率高等特点,但是如果相关参数选择不 当同样会影响其减速性能,如输入轴齿轮齿数,模数,行星轮齿数,齿顶高 等。 其中减速器各部件中最薄弱的环节是行星齿轮,它的材料是聚甲醛,其破坏方式是典型的齿轮疲劳折断。将行星齿轮的变位系数 改成正变位系数,使齿厚加大,增加抗疲劳强度。适当减小齿顶高,增加齿根弯曲强度 2。 图 星齿轮传动结构图 ( 2 ) 行星齿轮传动的 传动比、效率、配齿以及几何尺寸和 啮合 计算 减速器除了要保证体积小、结构紧凑外,还要保证其高传动效率和大传动比,必须精确计算出其传动中的相关参数。对 齿根圆角与齿槽底部 结构 的改进 , 在齿根处采用非标准设计,加大圆角将齿根圆弧过渡使齿槽底变成一段小圆弧,这 可以减小应力集中而带来的缺陷,并且也减小了齿轮的加工难度 2 图 转轮系图 ( 3 ) 构件的 材料选取与校核 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 开题报告 4 为了传动过程中加强抗冲击、抗振动、运动平稳等的能力,行星轮系减速器的各部件(中心轮、行星轮、内齿轮、输入轴、输出轴)必须选取合理的材料,并进行校核。行星齿轮在传动过程中的传动平稳性问题,要求齿轮传动匀载, 匀载方法(如 采用薄壁齿圈,靠齿圈薄壁的弹性变形以达到均载目的 、在齿轮的各啮合面上加入 高粘度油脂,利用油膜的强度均载 )。匀载不仅可以减小噪声而且可以增加齿轮寿命 5 ( 4 ) 洗衣机 减速离合器设计和 总体结构设计 结合传动原理和计算出的相关参数,确定其总布体局。 在动力驱动装置中取消 皮带 传动机构,由电机直接驱动洗衣机波轮和脱水桶,变成 “空芯”电动机, 其特点为转矩大、效率高、噪音 低。 洗衣机中减速离合器采用摩擦盘式减速离合器,来有效的实现洗衣机的洗涤与脱水。 图 合 器结构简图 4 预期成果 通过分析,解决减速离合器整体结构简化和各个部件选用、布局,改善减速离合器的性能。此设计从以下几个方面着手: ( 1 ) 介绍洗衣机发展的国内外现状,洗衣机减速离合器和行星齿轮的传动; ( 2 ) 洗衣机减速器方案和离合器方案的设计,对整个行星齿轮传动设计,传动强度计算及校核,受力分析等,主要是保证洗衣机减速浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 开题报告 5 离合器能够高效稳定的运行,有一定的寿命并且控制其振动和噪声; ( 3 ) 在减速离合器与电机总体结构布局的设计中,对减速器动力驱动装置的改进主要 是提高了传动效率,减少了一些故障的发生, 减弱了振动与噪声 。 完成部件零件图及 整体装配图,完成设计说明书(论文)。 5 研究工作进度计划 准备和阅读资料、完成外文翻译、文献综述及开题报告; 完成文献综述的修改、定稿;开题答辩; 机构分析与校核计算; 机械装配图绘制; 机械零件图绘制,论文及设计说明书撰写; 成稿、修改、装订,准备答辩。浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 开题报告 1 参考文献 1 陈水东 全自动洗衣机新型减速离合器 J家用电器科技, 2005, (8): 63 2 彭作新 洗衣机减速器中行星齿轮的疲劳强度问题 及相应对策 J家用电器科技, 1992, (8):4 3 饶振纲行星传动机构设计 M北京:国防工业出版社, 1994 4 高晨丹 基于对星轮减速器的研究谈发展前景 J 民营科技 , 2009, (9): 16 5 镡丹中全自动洗衣机的减振降噪技术 J降噪专辑, 2000, (5): 38 6 焦建宁 行星齿轮 传动的匀 载 J家用电器科技, 2002, (5): 78 毕业设计(论文) 文 献 综 述 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 1 洗衣机减速离合器综述 1 前言 随着洗衣机质量不断提高和居民购买能力的增强,洗衣机行业迎来了成熟期之后市场需求的提升。目前,国内大部分洗衣机 还 有中外合资企业 星、松下、惠而浦、东芝、夏普等的 洗衣机减速离合器技术也趋于成熟 。近年来,许多新技术和新工艺 开始 应用于洗衣机上, 新型减速离合器也在进一步研究,使其工作更平稳,噪声更小。 2 国内外发展现状 洗衣机中离合器的结构 离合器可以分解为离合器和减速器两部分,减速器可看做是离合器的部分离 合 器安装于洗衣机外桶 底部 , 其动作受排水电磁铁或旋转式牵引器控制 , 共有洗涤和脱水两种工作状态洗涤时带动波轮低速旋转 , 脱水时带动内桶及波轮一起高速旋转 1。 图 离合器结构详图, 其中位于中心线上的行星减速器仅出了外形图 。 图 合器结构详图 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 2 洗衣机减速离合器的类型 减速器是用于电动机和波轮之间的独立传动装置,其主要功能是减速增力,带动波轮工作。用于波轮式双桶洗衣机的减速器按结构分为两种,一种是行星齿轮减速器(又称同心齿轮箱 ),另一种是偏心齿轮减速器 (又称偏心齿轮箱 )。偏心齿轮减速器由于 结构大、传动比小、稳定性差、噪音高等缺点将渐渐被淘汰。行星齿轮减速器以其结构紧凑、传动比大、稳定性好、噪音低等特点越来越广泛地应用在洗衣机上。 除了以上的还有一些其他的减速器,如少齿差行星减速器 2和多轴摆动减速器 3。渐开线少齿差行星齿轮减速器具有结构紧凑、体积小、重量轻传动比范围大运转平稳、制造容易、运转可靠的特点,已在轻工、化工、食品、纺织、冶金、建筑、军事装备等方面得到广泛应用。但由于其结构上的原因,也还存在承载能力不高及传动效率偏低的缺点,一般只宜用于轻载及短时工作的场合 4多轴摆动减 速器是为了达到机械传动技术提出的新要求而改进的一种新型传动装置,结构简单、紧凑。对现有的三环减速器结构进行了分析和讨论,充分利用了少齿差传动的原理,采用了多轴旋转带动内齿轮高速平动以便输入动力、外齿轮轴低速自转直接将转矩输出的结构方式。通过相对角速度法和虚位移原理分别计算出传动比和外齿轮的输出转矩,得出该减少器可以实现降低转速,增加转矩的功能,是符合现代机械对传动技术的新要求的一种新型传动装置。但它也存在缺陷:在某些部件装工艺难度增加,传动机构振动大、噪声高,还有外形尺寸也过大,难以缩小 7 行星齿轮减速器 行星齿轮减速器具有体积小,重量轻,承载能力大,效率高,寿命长,传动平稳, 允许高速输入等优点,比其他减速器都要有优势。因此下面以行星齿轮减速器为例介绍双桶洗衣机中减速器的结构及工作原理及特点。 ( 1 ) 行星齿轮减速器的结构与工作原理 从图 星齿轮减速器的结构图可以看出,行星减速器有两根轴,即波轮轴和齿轮轴。波轮轴的一端以花键形式与行星轮架连接,另一端以花键形式与波轮轴衬相连。齿轮轴的一端是恒星齿轮。另一端与大带轮通过螺钉形式联接在一起。当齿轮轴在电动机的驱动下顺时针旋转时, 恒星齿轮将动力传递给与它相啮合的行星齿轮,行星齿轮作逆时针自转,整个行星轮系又由内齿轮导向绕恒星齿轮作顺时针公转,它带动行星机构的行星轮架也作顺时针旋转,齿轮轴顺时针旋转时,波轮轴也顺时针旋转。同理可分析,当齿轮轴逆时针旋转时,波轮轴也逆时针旋转 10。 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 3 1 波轮轴; 2 油封; 3 上壳体; 4 含油轴承; 5 行星轮架; 6 内齿轮; 7 行星轮; 8 轴; 9 行星轮架(下); 10 齿轮轴; 11 托架; 12 下壳体(图示 C、D 处应抹黄油) 图 星齿轮箱 结构图 减速器波轮轴上端装有密 封圈,其作用是确保洗涤桶内的水不会进入减速器内部。波轮轴上使用的密封圈有三种:单唇密封圈、双唇密封圈和单双唇密封圈。单唇密封圈只有一个唇起密封作用,其保持润滑油的能力较差,寿命较短。双唇密封圈有两个唇起密封作用,它保持润滑油的能力较好,寿命较长,单双唇密封圈有三个唇起密封作用,它的密封性更好。为了适应波轮轴正反转频繁起动,密封圈常设计成带金属骨架结构,并在唇内嵌入弹簧圈,弹簧圈是由一根一头尖的小弹簧对接起来的,其作用是增加对轴的压紧力,增加密封强度。 上、下壳体均采用玻璃纤维增强聚丙烯注塑成形的,其目的是为 了确保减速器的整体强度,承受来自电动机的强大扭矩。内齿轮及四只行星轮的材料是聚甲醛 聚甲醛不仅具有良好的机械、电气性能,还具有耐磨,尺寸稳定等特点。波轮轴与齿轮轴均使用防锈能力强的铬钢。 C 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 4 ( 2 ) 行星齿轮减速器的特点 用于洗衣机上的行星齿轮减速器大多采用四行星齿轮均匀分布在内齿轮四周的结构。这种结构既可使几个行星轮共同分担载荷,以减小齿轮尺寸,同时又可使各啮合处的径向分力和行星轮公转所产生的离心惯性力得以平衡,以减小含油轴承的作用力,增加运转的平稳性,故这种行星齿轮减速器以其传动功率 大、稳定性好、噪音低,越来越多地被广泛用于洗衣机中。 3 研究 发展方向 洗衣机的减振降噪技术 洗衣机工作时存在的振动和噪声一直是个普遍的问题,就算是全自动洗衣机也不例外。为了适应现代市场的需求,因此对这一问题进行更深入的分析与研究。 声源的分析 通过图 器连接关系图, 研究者 对某一全自动洗衣机进行噪声分析做一系列的实验 11。 图 器连接关系图 定振动源 全自动洗衣机的 振源主要 是电机和减速离台器,但 哪个是主振源 , 研究者 将洗衣机在有皮带和无皮带两 种状况下进行空载运转,分别测试绘制出噪声频谱曲线。比较两条曲线 如图 中得出结论:噪声响应主要是由电机振动造成的, 故电机是关浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 5 键振源,要对整机进行降噪, 减小电机振动是关键的因素 。 研究者 在确定电机是振源之后,将电机拆除单独进行测试分析绘制出噪声频谱曲线 13。 图 载噪声频谱 振降噪措施 ( 1 ) 减小振动源 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 6 从以上的分析已经知道电机是主振源,电机的振动,其一来源转子不平衡而产生的周期性的振动,其二是电机铁芯的磁致伸缩而产生的的振 动。对于转子的振动可以通过调校转子的动平衡而使之减小,但对于铁芯的振动与电机铁芯的材料性能有关,很难有较太改善,但应避免其它环节的响应 13。 ( 2 ) 降低传递环节的放大 1) 降低集水桶放大 2) 降低箱体的放大 ( 3 ) 隔振 电机 在洗衣机中使用,受批生产限制 ,但 减振可 采用隔振措施,将电机传给集水桶的振动小, 为了保证 电机既要减振,又要保证刚性, 研究者 示结构 14。 图 振结构图 减速器中行星齿轮疲劳强度问题 减速器 采用的是 行星减速器(如图 其中齿圈 3 和三个行星齿轮 2采用的是聚甲醛材料,行星架 4 采用的是铸铝合金,输入轴 (齿轮轴 )l 采用的是中碳钢或 2锈钢。在几年的生产过程 中专家 发现,其中最薄弱的环节是行星齿轮,其破坏的方式是典型的轮齿疲劳折断 15。 减震垫 电机垫 悬浮架 集水桶 固定架 尼龙衬套 紧固螺钉 电机 皮带 减速离合 器 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 7 图 行星减速器 为了解决 行星轮的 设计问题, 专家 对最薄弱的中心齿轮进行必要的校核,目的是校核齿轮尺寸是否合理,从而避免因弯曲疲劳强度不足而引起弯曲折断。在不改变原设计的模数、齿宽,又适当提高其弯曲强度,使具有更足够的可靠性 。 在设计和工艺上采取了如下措施 1: (1) 利用变位系数,使齿厚加大 (2) 改变齿根圆角设计 (3) 改变齿顶高设计 (4) 证注塑工艺过程中的参数 (5) 去应力处理 行星齿轮传动的匀载 载的必要性 1 输入轴 ; 2 行星齿轮; 3 齿圈; 4 行星架; 5 输出轴 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 8 为了发挥行星齿轮传动的特点,首先就必须使各行星轮均匀分担载荷,这样才能提高传动的功率,增加运动的平稳,降低噪声,提高可靠性,尤其是洗衣机上用的塑料齿轮减速器,目前最大的问题就是传动不平稳,引起的异常噪声。 研究表明 ,主要是塑料齿轮及其它构件的制造精度低 造成的 。 载原理 行星轮的基本构件主要有中心轮、齿圈或行星架组成。 在受力不平衡的条件下能够做径向浮动,以使各行星轮均匀分担载荷,如图 示,使各构件的受力都能够形成一个封闭的等边三角形 16。 图 星轮均匀分担载荷图 4 总结 综上所述, 行星传动具有体积小、重量轻、传动比范围大、效率高 (98%和工作平稳、速度范围宽等优点。但缺点 是结构复杂,制造精度要求较高,组装较困难,设计计算也较一般减速器复杂。首先要根据负载情况进行一般的齿轮强度、几何尺寸的设计计算,然后要进行传动比条件、同心条件、 装配条件、相邻条件的设计计算,由于采用的是多个行星轮传动,还必须进行均载机构及浮动量的设计计算。尤其是在洗衣机减速器上,因为内部多为塑料齿轮 (材料一般用 造精度要求很高是不易做到的。 国内外对洗衣机减振降噪、行星齿轮疲劳强度、齿轮匀载等问题已经研究的比较成熟。 解决减速离合器整体结构简化 和 各个部件选用 、 布局 的 问题才是本课题 设计的 主要研究方向 。浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 文献综述 1 参考文献 1 彭作新 洗衣机减速器中行星齿轮的疲劳强度问题 及相应对策 J家用电器科技 , 1992, (8):4 2 黄清世 , 周传喜 对少齿差行星减速器结构 的改进 J 长江大学学报 (自然科学版 )理工卷 ,2009, (1): 86 3 王三武,张银银,王晓军多轴摆动减速器的设计 J机械, 2009, (8): 52 4 张继红,王晓燕波轮式洗衣机 J 洗衣机原理与检修讲座 (七 ), 2004, (1): 51 5 冯澄宙渐开线少齿差行星传动 M北京:人民教育出版社, 1981 6 王先逵 等机械加工 工艺手册 M北京:机械工业出版社, 2006 7 王文藻少齿差行星 (减速 )传动概述 J通用机械, 2006, (12): 628 成大先机械传动 M 北京:化学工业出版社, 2004 9 王飞,崔建昆,张文峰曲柄摆块输入少齿差传动的受力分析 J 机械 , 2007, 34(11): 12 10 饶振纲行星传动机构设计 M北京:国防工业出版社, 1994 11 镡丹中全自动洗衣机的减振降噪技术 J降噪专辑, 2000, (5): 38 12 . A of in a 2007, (3): 627 13 of in a of 1997, (1): 49 14 杨玉致机械噪声测量和控制原理 J 北京: 轻工业出版社 , 1984 15 高晨丹 基于对 星轮减速器的研究谈发展前景 J 民营科技 , 2009, (9): 16 16 焦建宁 行星齿轮 传动的匀载 J家用电器科技, 2002, (5): 78 毕业设计 (论文 ) 题 目: 全自动洗衣机 减速 离合 器设计 学生姓名 叶连强 学 号 200720070325 专业班级 机自 703 分院(系) 机电工程分院 指导教师(职称) 刘福庆(讲师) 2011 年 6 月 诚信承诺书 本人谨此承诺,本人所写毕业设计(论文)均由本人独立撰写,无任何抄袭行为。凡涉及他人的观点材料,均作了注释。如出现抄袭或侵犯他人知识产权的情况,愿承担由此引起的任何责任,并接受相应的处分。 学生签名: 叶连强 2011 年 6 月 12 日 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 中文摘要 I 全自动洗衣机 减速 离合 器设计 【摘要】 随着洗衣机 技术的 不断提高,洗衣机行业迎来了 新一轮热潮。 本 课题 是 有关一种全自动洗衣机 减速 离合 器 整体结构简化和各个部件选用 、 布局 的设计。在洗衣机中使用行星轮系减速器正是利用了行星齿轮传动:体积小、质量轻、结构紧凑、承载能力大、传动效率高、传动比较大、运动平稳、抗冲击和震动的能力较强、噪声低的特点。 离合器采用了摩擦盘式减速离合器,取代了传统的减速离合器 ,取消了离合操作杆装置,一定程度上简化了结构,此机构高效的实现了洗 衣机的洗涤与脱水。此外,对减速离合器与电机之间进行了改进即 取消了皮 带轮传动装置 将 动力驱动装置直接由电机驱动洗衣机波轮和脱水桶,变成 “空芯”电动机 , 从而避免了皮带轮所出现的故障,减小了噪声的振动。 【关键词】 洗衣机 ; 减速 离合 器;行星轮; 摩擦盘 式 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 英文摘要 of in a of is to of in of of in of of to to of In it is by to so as to of of 【 江工业大学之江学院毕业设计(论文) 目录 录 1 绪 论 1 述 1 内外研究现状及发展趋势 1 衣机减速器的简介 2 2 减速离合器的设计方案 4 关首选参数 4 统组成框图 4 速器系统方案 5 减速 传动方案的要求 5 定 减速器 方案 5 合器系统方案 5 传统离合器的分析 5 定离合器 方案 7 3 行星齿轮传动设 计 8 星齿轮传动的传动比和效率计算 8 星轮传动的配齿 8 星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 9 星齿轮传动强度计算及校核 12 星齿轮弯曲强度计算 及 校核 12 轮齿面强度的计算及校核 13 关系数和接触疲劳强度 13 星齿轮传动的受力分析 15 星齿轮传动的均载机构及浮动量 17 4 减速器齿轮输入输出轴的设计 18 速器输入轴的设计 18 速器输出轴的设计 20 5 减速 离合 器与电机总体结构布局设计 23 合器的设计 23 速离合器动力驱动装置改进 24 6 减速 离合 器的装配 26 装配图 26 装配图设计说明 26 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 目录 论 27 参考文献 28 附 录 29 致 谢 33 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 图目录 V 图目录 图 衣机工作原理图 4 图 速器系统组成框图 4 图 星轮系图 5 图 制动式减速离合器的结构示意图 6 图 合器的结构示意图 7 图 星轮均匀分担载荷图 17 图 入轴结构简图 18 图 力分析和弯矩图 19 图 出轴结构简图 21 图 力分析和弯矩图 21 图 面摩擦盘式减速离合器结构图 23 图 进装置图 25 图 装配图 26 附图 A 内齿圈 29 附图 B 输入轴 29 附图 C 输出轴 30 附图 D 行星轮 30 附图 E 行星轮架 31 附图 F 行星轮架盖 31 附图 G 行星轮系图 32 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 表目录 目录 表 轮数据表 . 11 表 速离合器 工作表 . 24 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 1 1 绪 论 述 随着洗衣机质量不断提高和居民购买能力的增强,洗衣机行业迎来了成熟期之后市场需求的提升。目前,国内大部分洗衣机 还 有中外合资企业 星、松下、惠而浦、东芝、夏普等的 洗衣机减速离合器技术也趋于成熟 。近年来,许多新技术和新工艺 开始 应用于洗衣机上, 新型减速离合器也在进一步研究,使其工作更平稳,噪声更小。 内外研究现状及发展趋势 在世界, 第一台自动洗衣机于 1937 年问世。这是一种 “ 前置 ” 式自动洗衣机。到了 40 年代便出现了现代的 “ 上置 ” 式自动洗衣机。随着工业化的加速,世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机, 1955 年,在引进英国喷流式洗衣机的基础之上,日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此,波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。60 年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机,人们称之为 “ 半自动型洗衣机 ” 。 70 年代,生产出波轮式套桶全自动洗衣机。 70 年代后期,以电脑(实际上微处理器)控制的全自动洗衣机在日本问世,开创了洗衣机发 展史的新阶段。 80 年代, “ 模糊控制 ” 的应用使得洗衣机操作更简便,功能更完备,洗衣程序更随人意,外观造型更为时尚 。90 年代,由于电机调速技术的提高,洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节,诞生了许多新水流洗衣机。此后,随着电机驱动技术的发展与提高,日本生产出了电机直接驱动式洗衣机,省去了齿轮传动和变速机构,引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。之后,随着科技的进一步发展,滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展,相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。 在我国, 80 年代全自动洗衣机 所使用的减速离合器为扭簧式。在其制动鼓上端采用止逆扭簧,其目的是波轮洗涤时,内桶不会受到水流跟转而影响洗涤效果(另一方向有制动带阻滞)。但随着洗衣机工业的发展,洗衣机洗涤容量的不断加大,发现止逆扭簧在大容量洗涤时(洗涤量 上)或长期使用后,扭簧磨损等原因造成内桶跟转严重,且易发生摩擦噪声。到 80 年代减速离合器采用了滚珠轴承与单向滚针轴承所组成的联合轴承即单向超越轴承克服了内桶跟转现象。 我国 目前 减速离合器绝大部分沿用以日本松下电器公司为原型的带制动式减速离合器。 运用于全自动洗衣机的减速洗涤 轴和以螺旋扭簧离合机构偶合脱水轴并具有机械制动和阻动功能的减速离合器。而且还存在许多不足:体积大,不利于产品小型浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 2 化;同轴旋转系统由轴多个零件组成离合器,是以 行星齿轮系机构减速传动,同轴度加工要求高;二个螺旋扭簧零件可靠性偏低。 2005 年陈水东设计了一种新型减速离合器,它有两种改进方案,一是在脱水轴的上方的外面,托盘的上面安装原刹车鼓内设的 行星齿轮系,二是取消止回弹簧 。目前国外尚未见到有关新型减速离合器的相关报道,国内的一些学者虽在这方面做了些工作,但现在还是处于试验阶段 1。 随着 科学技术的高速发展和人们生活水平的不断提高,对于决定全自动洗衣机性能的减速离合器的要求也越来越高。而目前的减速离合器还是存在着体积大、结构复杂、有噪音、部件易损、耗能等缺点。为适应经济建设的发展,更多的为人们所接受,减速离合器需从结构简化、性能优越、效率愈高、能量低损,甚至智能化方向发展。 衣机减速器的简介 减速器是用于电动机和波轮之间的独立传动装置,其主要功能是减速增力,带动波轮工作。 减速 器可分为三部分减速部分、离合部分、制动部分。减速部分主要整机对转速包括脱水和洗涤的要求不同,其周转轮系的减速 比的设计不同,现有 i=4, 5, 系列减速比,基本满足主机厂的要求,为了得到较大的减速比和较小的结构空间,减速器采用二级减速传动,第一级为皮带减速,第二级为行星轮系减速;离合部分主要考虑到整机容量的不同,轴类设计也相应有所变化,其与“空杯”转子挖空间有关,从而也决定电机整机设计的优先,电机设计体积最小化,有利提高材料的利用率和进一步降低生产成本由于离合部件旋转中心的变化,制动部分也相应变化,不过与传统减速器基本相同,采用带弹性制动机构。 用于波轮式双桶洗衣机的减速器按结构分为两种,一种是行星齿轮 减速器(又称同心齿轮箱),另一种是偏心齿轮减速器(又称偏心齿轮箱)。偏心齿轮减速器由于结构大、传动比小、稳定性差、噪音高等缺点将渐渐被淘汰。行星齿轮减速器以其结构紧凑、传动比大、稳定性好、噪音低等特点越来越广泛地应用在洗衣机上。 除了以上的还有一些其他的减速器,如少齿差行星减速器 2和多轴摆动减速器 3。渐开线少齿差行星齿轮减速器具有结构紧凑、体积小、重量轻传动比范围大运转平稳、制造容易、运转可靠的特点,已在轻工、化工、食品、纺织、冶金、建筑、军事装备等方面得到广泛应用。但由于其结构上的原因,也 还存在承载能力不高及传动效率偏低的缺点,一般只宜用于轻载及短时工作的场合 4多轴摆动减速器是为了达到机械传动技术提出的新要求而改进的一种新型传动装置,结构简单、紧凑。对现有的三环减速器结构进行了分析和讨论,充分利用了少齿差传动的原理,采用了多轴旋转带动内齿轮高速平动以便输入动力、外齿轮轴低速自转直接将转矩输出的结构方式。通过相对角速度法和虚位移原理分别计算出传动比和外齿轮的输出转矩,得出该减少器浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 3 可以实现降低转速,增加转矩的功能,是符合现代机械对传动技术的新要求的一种新型传动装置。但它也存在缺陷:在某 些部件装工艺难度增加,传动机构振动大、噪声高,还有外形尺寸也过大,难以缩小 7 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 4 2 减速离合器的设计方案 关首选参数 使用地点:自动洗衣机减速离合器内部减速装置; 初步确定的参数: 传动比: i=入转速 : n=1600r/入功率: P=150w 内齿圈齿数 : Z=63 统组成框图 自动洗衣机的工作原理见图 洗涤:刹车 簧 动经电机、传动轴、中心齿轮、行星轮、行星架、波轮。 脱水:刹车 A 放开,抱簧 B 制动,运动经电机、传动轴、内齿圈(脱水桶)、中心齿轮、行星架、波轮与行星架等速旋转。 图 衣机工作原理图 图 速器系统组成框图 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 5 速 器 系统 方案 减速 传动方案的要求 合理的传动方案,首先应满足工作机的功能要求,还要满足工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求。 定 减速器 方案 任何一个方案,要满足上述工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑等要求都必须统筹兼顾,至少要满足最主要的结构简化和最基本的工作机功能的 要求。如图 星轮 传动方案。 图 星 轮系图 合 器 系统 方案 传统离合器的分析 目前 市场上 所见到的减速离合 器基本上的结构类型为带制动式, 如图 浙 江工业大学之江学院毕业设计(论文) 6 图 制动式减速离合器的结构示意图 这种离合器目前使用的比较普遍,但是它有一个致命的弱点,即其带式制动器 (刹车带 )不能提供足够的刹车力矩来防止洗涤过程中的 内桶跟转。在洗涤过程中,波 轮作用在水和洗涤物上的最大转矩可达 11 12N m(在 4 公斤左右的洗衣机上 ),而刹车带所能提供的制动力矩,从理论计算上看在 9N 实际上由于摩擦表面接触不理想,往往只有 5 6N m,有的甚至不足 3N m。由此而产生的跟转会造成洗涤物的缠绕,使得洗涤性能下降。 为了解决此问题必须要 提高刹 车力矩, 此处 有三条途径:增大刹 车带摩擦系数 ,增大包角 ,增大松 边预紧拉力 。但是它们都有一些缺陷: ( 1 ) 摩擦系数值的提高往往受刹车带 (石棉 橡 胶板中含有其他填料 )材料磨耗的限制,因值增大后磨耗也将增大,寿命无法保证。 ( 2 )从改变结构入手 ,包角可从 240 增大至 310 左右,这时理论计算刹车力矩可达 15 17N m(当 预紧拉力为 6, 比原来可提高 60%。按此结构 制做 的刹车带的实际刹车力矩可达 m,一般来说已基本上可以保证内桶不跟转了。但是在脱水时又产生了新问题:刹车带往往很 难完全 从刹车盘 (减速器壳 )上脱开,造成阻力矩的 增大,致使脱水起动更加困难。 浙 江工业大学之江学院毕业设计(论文) 7 ( 3 ) 增大松边预紧拉力虽可提高刹车力矩, 但它要求增大扭转制动弹簧刚度,因 而要求增大电磁铁拉力。这除了要增大能耗以 外,还 会增加机构动作的冲击力和噪声。 由于存在以上缺陷,会出现刹车带不易保证完全脱离,特别在洗衣机总装中若没调整好制动器拉杆的位置,则可能造成脱水阻力过大甚至无法使用(电机烧坏)。另外,带制动式减速离合器有一套离合杆机构,有些复杂,对减速器外表面有较高的加工要求。 定离合器 方案 为了完全解决带制动式减速离合器所带来的问题,在此本设计不采用带制动式,而是设计 了 一种 称为 端面摩擦盘式 的 减速离合器 。 端面摩擦式减速离合器的刹车机构是放置在减速离合器外壳的下端而不是在减速器外壳的中部,并取消了离合操作杆机构,在 下端设计了刹车电磁铁,两个方丝螺旋弹簧和离合套来实现洗衣机的工作。 此离合器优越性在于 取消了离合杆机构在一定程度上简化了结构 ,刹车装置高效的实现了洗涤与脱水之间的转换, 同时 噪声和振动 也 得到 了 减少 。 离合器结构示意图如下图所示: 图 合器的结构示意图 浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 8 3 行星齿轮传动设计 星齿轮传动的传动比和效率计算 行星齿轮传动比符号及角标含义为: 12323( 1 ) 齿轮 2传动的传动比 11 a b b ai i z z ( 可得 1 1 1 5 . 2 4 . 2 a b pi i i 传出速度: 1 6 0 0 5 . 2 3 0 7 . 7 m i nH a p pn n i n i r ( 2 ) 行星齿轮传动的效率计算: 1 ( 1 ) a b Hn n i n ( H H H Ha b B ( 为 为 合的损失系数, 为轴承的损失系数,H 为总的损失系数,一般取 。 按 1 6 0 0 m 3 0 7 .7 m i 21 5可得: 1 ( ) 1 1 ( 1 6 0 0 3 0 7 . 7 ) 4 . 2 1 3 0 7 . 7 0 . 0 2 59 7 . 9 8 % a b Hn n i n 星轮传动的配齿 ( 1 ) 传动比的要求 传动比条件 即 1b ai z z( 可得 ( 2 ) 保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合 同轴条件 为保证行星轮与两个中心轮同时正确啮合,要求外啮合齿轮 中心距等于内啮合齿轮 a g b 称为同轴条件。 浙 江工业大学之江学院毕业设计(论文) 9 对于非变位或高度位传动,有 22a g b gm z z m z z ( 得 2 6 3 1 5 2 2 4g b az z z ( 3 ) 保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间 装配条件 相邻两个行星轮所夹的中心角 2 n中心轮 必须等于中心轮 数)齿所对的中心角,即 1 2 式中 2中心轮 1 1p H b ai n n z z ( 将1和 代入上式,有 2 2 1a w b az n z z 经整理后 1 5 6 3 3 2 6a b wz z n 满足两中心轮的齿数和应为行星齿轮数目的整数倍的装配条件。 ( 4 ) 保证两行星齿轮的齿顶不相碰 邻接条件 在行星齿轮传动中,为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰,相邻两行 星轮的中心距应大于两轮齿顶圆半径之和。 可得 2 s i n 1 8 0 oa ga n d( 32 s i n 1 8 0 2 s i n 1 8 0 3 3 922 Za n m 2 1 7d h m 满足邻接条件。 星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 按齿根弯曲强度初算齿轮模数 m。 齿轮模数 23 1 1 1 l i F F P F a d T K K K Y z ( 式中 算术系数,对于直齿轮传动 ; 浙 江工业大学之江学院毕业设计(论文) 10 1T 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩, ; 使用系数, 由参考文献 10表 6; 综合系数, 由参考文献 10表 6 ; 计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数,由参考文献 10公式 6; 1小齿轮齿形系数,由参考文献 10图 6; 1Z 齿轮副中小齿轮齿数,1 15; 试验齿轮弯曲疲劳极限,按由 参考文献 10图 620F M P a , 所以 231 1 1 l i m 0 . 6 5 8m A F F P F a d T K K K Y z取 m= 1 ) 分度圆直径 d 0 . 9 1 5 1 3 . 5m z m 0 . 9 2 4 2 1 . 6m z m 0 . 9 6 3 5 6 . 7m z m ( 2 ) 齿顶圆直径啮合 *1 0 . 9h m m 内啮合 *22( ) (1 7 . 5 5 ) 0 . 7 9 2h h m z m ( ) ( ) 2 1 3 . 5 1 . 8 1 5 . 3a a a ad d h m m ( ) ( ) 2 2 1 . 6 1 . 8 2 3 . 4a g g ad d h m m ( ) ( ) 2 5 6 . 7 1 . 8 5 4 . 9a b b ad d h m m ( 3 ) 齿根圆直径*( ) 1 . 2 5 1 . 1 2 5fh h c m m 浙 江工业大学之江学院毕业设计(论文) 11 ( ) ( ) 2 1 3 . 5 2 . 2 5 1 1 . 2 5f a a fd d h m m ( ) ( ) 2 2 1 . 6 2 . 2 5 1 9 . 3 5f g g fd d h m m ( ) ( ) 2 5 6 . 7 2 . 2 5 5 8 . 9 5f b b fd d h m m ( 4 ) 齿宽 b 由参考文献 11表 8d ( ) ( ) 1 1 3 . 5 1 3 . 5a d ab d m m () 5 1 3 . 5 5 1 8 . 5m m () 1 3 . 5 ( 5 1 0 ) 1 3 . 5 5 8 . 5bb m m ( 5 ) 中心距 a 对于不变位或高变位的啮合传动,因其节圆与分度圆相重合,则啮合齿轮副的中心距为: 1) 2 ( ) 0 . 9 2 (1 5 2 4 ) 1 7 . 5 5a g a ga m z z m m 2) 2 ( ) 0 . 9 2 ( 6 3 2 4 ) 1 7 . 5 5b g a ba m z z m m 表 轮数据表 中心轮 a 行星轮 g 内齿圈 b 模数 m 数 z 15 24 63 分度圆直径 d 顶圆直径 根圆直径 宽 b 心距 a 浙 江工业大学之江学院毕业设计(论文) 12 星齿轮传动强度计算及校核 星齿轮弯曲强度计算 及 校核 ( 1 ) 选择齿轮材料及精度等级 中心轮 a 选用 45 钢正火,硬度为 162 8 级精度, 。 行星轮 a、内齿圈 b 选用聚甲醛(一般机械结构零件,硬度大,强度、刚度、韧性等性能突出,吸水性小,尺寸稳定,可用作齿轮、凸轮、轴承材料)选 8级精度,要求齿面粗糙度 。 ( 2 ) 转矩1 5 4 9 9 5 4 9 0 . 1 5 3 1 6 0 0 0 . 2 9 8 4 n p n n N m ( 3 ) 按齿根弯曲强度校核 由参考文献 11得出 则校核合格。 ( 4 ) 齿形系数11得 , , ; ( 5 ) 应力修正系数11得 , , ; (
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