畢業設計-少齒差行星減速器的設計(文件)

　

【正文】 （ 57） 在少齒差行星傳動中，通常取 d? =～ 。銷軸所受的最 圖 24 大彎曲應力為： 339。 少齒差行星減速器的設計 第 ２５ 頁 共 37 頁 浮動盤式輸出機構的破壞形式之一是固定銷軸的折斷，銷軸與浮動盤滑槽表面的疲勞點蝕，另一種是浮動盤的碎裂，浮動盤碎裂的主要原因是由于結構設計不合理或工藝問題造成的。 3 AK QL wp?? （ 65） 式中： Q— 作用在固定銷軸上的力， AK — 使用系數 L— 力臂長度 ，單位： mm， wp? — 許用彎曲應力 少齒差行星減速器的設計 第 ２６ 頁 共 37 頁 銷軸套與浮動盤滑槽表面的接觸強度計算 銷軸套與浮動盤滑槽表面的接觸應力，可根據赫茲應力公式進行計算：A w0 .4 1 8 wwK Q EbH? ?? （ 66） 式中： wb — 銷軸套與滑槽的接觸長度 wE — 兩接觸體的當量彈性模量，因為銷軸套與浮動端蓋一般采用 15GCr 材料，所以 wE = 10 /N mm? w? — 銷軸套與滑槽接觸的當量曲率半徑，其關系式為：ww1 1 2d? ??? 將以上各式帶入式（ 66）中，經整理得到接觸強度的條件為： A211 wwKQbH H Pd??? ? (N/mm) （ 67） 式中 HP? 為許用接觸應力，由式（ 67） 得到的外徑為： 2Aw w73400K Qb HPd ?? （ mm） （ 68） 6 少齒差行星減速器的效率 少齒差行星減速器的功率損包括：嚙合功率損失，滾動軸承磨損，輸出機構的摩擦損失與攪動潤滑油的損耗等，因此，少齒差行星減速器的 總效率主要由四部分組成，用公式表示為： M B W S? ? ? ? ?? (69) 式中： M? — 齒輪嚙合效率， B? — 滾動軸承效率 W? — 輸出機構效率， S? — 攪動潤滑油的損耗效率 行星齒輪的 效率計算采用較為簡單的嚙合傳動功率法，它是假定行星輪系與轉化輪系中磨損損失近似相等，可以利用轉化機構來確定行星輪系再捏和中的功率損失。11tF r 。1tF — 內齒輪作用在圓周上的力 39。111tF r ?? ， 1HP 與 1P 的比值為：111 1HH HPP i????? ? ? (72) 由于 1HP 與 1P 同符號，所以在轉化機構中外齒輪為 從動輪， 1HP 為輸出功率，假定 HTP 為齒輪轉化機構中嚙合損失的功率，則轉化機構的嚙合效率為：11111+HHH H HHTTPP P PP? ??? (73) 由上式可解得： 111 1 1 HH H HHHTP P P?????? ? ????? （ 74） 根據嚙合功率轉化法的假定，行星輪系與轉化輪系中的磨損損失近似相等得：11 HHHHTTP P P???? (75) 將（ 72）式兩端取絕對值和（ 75）式相乘得： 少齒差行星減速器的設計 第 ２８ 頁 共 37 頁 11 11 11HH HHTHPPPP i ???? 即 11 11 HHT HPP i ???? （ 76） 將（ 76）式代入 （ 70）式可得：11 1 (1 )HHHHM i???? ? ??， 由于 1Hi 為負值，所以 11 Hi? =1+ 1Hi ，代入上式并整理得： 11 1 (1 )HHHM i ? ?? ? ?或者1 1121 (1 )Z ZHHM Z? ?? ? ? (77) 式中 H? 為轉化機構的嚙合效率，近似等于定軸輪系的嚙合效率，一般取 H? ≥。設轉臂傳遞的轉矩為 HT ，則傳遞的功率為 H H HTP ??? ，轉臂軸承的效率為： 11H T HH H H HB B BBr TTPPP ??? ??? ? ? ? ? (81) 由于 H? 得值較大，導致行星外齒輪產生一定的離心力作用于轉臂軸承上，因此轉臂軸承的效率一般低于普通滾動軸承，這里近似取為 Br? =～ 。 如果銷軸上裝有銷套，并且制造精良粗糙度間隙潤滑材料等都控制的比較合理，則銷套與銷軸之間的摩擦系數較小，銷套在銷軸上傳動且沿軸孔做滾動，銷套與銷軸之間的相對滑動速度 39。39。 dwdwHiw iT QwP ? ??? ，式中 w? 為輸出機構的摩擦系數，當有銷軸且潤 少齒差行星減速器的設計 第 ３０ 頁 共 37 頁 滑良好時 w? =～ ；外齒輪作用于銷軸的作用力的平均值為 /2114TRwwin Qi?????????? （ 82） 1122ZT ZwT?? 。39。 39。 當內齒輪固定時的效率 當內齒輪固定時外齒輪既作平動又做轉動并輸出功率，這時外齒輪上銷孔相對銷軸以角速度 1H??? 做旋轉運動，消耗在第 i個銷套與銷軸之間的摩擦功率為： 39。39。 39。結構選用 K— H— V型減速機構，該機構結構簡單應用比較廣泛。 b、驗算齒廓是否干涉 2 2 22111 4a r c c o s 9 5 . 2 8 7 3 1 . 6 6 34aa a a r a dadd d? ??? ? ? 2 2 21222 4a r c c o s 8 4 . 6 9 4 5 1 . 4 7 8 24aa a a r a dadd d? ??? ? ? 39。齒輪材料為 45鋼，調質處理 。 確定軸的尺寸及校核 輸入軸（高速） 輸入軸選用 45 鋼，調質處理，查表知 ? ? 25 45T MPa? ? ；由395500000 .2 dT TTPWn? ??可以得到： ? ?9550000 1 9 .1 3 2 3 50 .2 TPd ? ?? ，取 20d mm? ，軸上有鍵槽，軸徑上浮 7﹪，取 mm? ，如下圖布置軸上零件： 圖 27 少齒差行星減速器的設計 第 ３４ 頁 共 37 頁 選取 1 25d mm? ，定位軸肩高度為 3h mm? （ h≈ ），則 2 31d mm? 。取定位軸肩高度 h=2mm。 查表知軸承的寬度 B=19mm。 少齒差行星減速器的設計 第 ３３ 頁 共 37 頁 b 彎曲強度校核 彎曲強度校核公式為： ? ?F S aK F tY YbmFF????? 式中： FY? — 齒形系數，查表得 FY? = SaY — 應力校正系數，查表得 SaY = 則： 5F S a F S a1K F tY Y 2 K K F tY Y 2 1 . 3 6 . 6 5 3 1 0 2 . 2 9 1 . 7 2 2 4 9 . 0 2b m b m d 2 1 4 2 2 8F M P a??? ? ? ? ? ?? ? ? ??? 許用彎曲強度極限為 ? ? FNK FEFs?? ? FNK — 彎曲疲勞系數，取 FNK =； FE? — 彎曲疲勞極限。 校核齒輪強度 初選外齒輪齒寬為 b1=22mm，內齒輪寬為 b2=44mm。 確定齒輪副參數 初選用標準直齒圓柱齒輪傳動，查閱相關資料 取 *ha =,*c =，經計算可得：d1=228mm， d2=240mm， da1=， da2=， df1=， df2=。 少齒差行星減速器的設計 第 ３１ 頁 共 37 頁 其他輸出機構在計算時通常采用如下概略值： 十字滑塊機構： W? =～ 浮動盤輸出機構： W? =～ 零齒差輸出機構： W? =～ 由上述分析，整個漸開線少齒差行星減速器的效率可以近似表達為： M B W S M B B B Siro w? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? （ 85） S? 為攪動潤滑油損耗的效率，它與齒輪的速度、油的粘度、齒輪侵入油層的深度等因素有關 ，經查閱有關資料可以用下式近似計算： 200 .0 0 1 3 4p1 zooSn b Ev???? （ 86） 式中： nv — 圓周速度， m/s； oE — 在工作溫度下的粘度 z? — 齒輪嚙合副的齒數和； p — 所傳遞的功率 7 根據所選參數確定并校核該減速器 幾何 尺寸 選取通用減速器參數： Z1=57,Z2=60,m=4， ? =20176。 39。39。 39。39。39。dw 為銷軸的直徑， dw 銷套的外徑， 設作用于第 i 個銷軸上的作用力為 Qi，則消耗在第 i 個銷套與銷軸間的摩擦功率為： 39。39。 當內齒輪輸出時的效率 如果銷軸上沒有銷 套，則行星外齒輪上的銷孔相對銷軸以角速度 H? 作旋轉運動，銷軸與銷孔之間的相對滑動速度為 39。 將上式代入（ 78）式得： 2211 (1 )1 HHM i ?? ? ? ?或者2 12111 (1 )Z Z HM Z ?? ? ? (79) 滾動軸承的效率 對于漸開線 少齒差行星減速器，除了嚙合功率損耗外，滾動軸承功率損失也不能忽略，軸承的效率包括輪臂軸承、輸入軸承與輸出軸承的效率。 在原行星輪系中，中齒輪傳遞的功率為： 1 1 1PT?? 39。39。 為了求得比值 ，先采用嚙合功率法，在轉化機構中，外齒輪所傳遞的 轉矩等于原行星輪系中該輪傳遞的扭矩 39。 固定銷軸的強度計算 固定銷一般通過壓配合裝在齒輪上或浮動盤上，其受力情況如圖 26 所示，載荷是否均勻取決于外載荷的作用情況，以及零部件的加工與安裝情況，為了簡化計算，按 均載荷計算。3Hm a xww2 7 T (1 .5 b + )RdnF ??? ? （ 60） 由上式可得銷軸的直徑為： 39。 少齒差行星減速器的設計 第 ２３ 頁 共 37 頁 銷軸式輸出機構 如圖 23所示，行星外齒輪處于 i? 位置的銷軸作用力為 Qi ，通過銷軸軸心且沿偏心方向，固定行星輪 而使輸出軸旋轉一個微角度，則每一個銷軸軸心都有一個位移 Ui，其在銷軸與行星齒輪的接觸點的法線方向的投影為 sin iU ? ，在彈性范圍內 i?和 Qi 是呈比例關系的，當 i? = 90176。 由于漸開線少齒差傳動的內外齒輪都采用短齒與較大的變位，因此，總的來說輪齒的抗彎強度比標準齒輪有所提高，外齒輪則更為顯著 ，齒輪彎曲強度的計算方法與一般齒輪的大致相同。 Fn 可以由式（ 40）求出，由于力 Q形成一 對 力 偶 ，因 此 可以 通 過 力的 多 邊形 作 圖 法求 出 R，見圖 22。sin ta nF y F n F x???? 少齒差行星減速器的設計 第 ２１ 頁 共 37 頁 從式（ 48）可以看出 R 與 Fn、 max/21in Qi?????????及 39。 39。1r — 行星外齒輪的節圓半徑 ， wir — 行星外齒輪銷孔壁與銷軸接觸點離中心 1O 的距離， i? — 行星外齒輪銷孔壁與銷軸接觸點和中心 1O 的連線與 Y 軸的夾角， n? — 銷軸數。39。 4 漸開線少齒差行星傳動作用力分析及齒輪強度計算 對于漸開線少齒差行星傳動受力情況比定軸輪系復雜的多 ，不僅與外載荷