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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目：行星齒輪式汽車分動(dòng)器設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名：
專 業(yè)：
指 導(dǎo) 教 師：
職 稱：
目錄
1.1 引言 3
1.2 行星齒輪的概述 3
1.3 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程 3
1.4 行星齒輪的發(fā)展與研究 4
第二章 設(shè)計(jì)背景 5
第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.1選取行星齒輪分動(dòng)器的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 5
第四章 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 7
4.1行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比和效率計(jì)算 7
4.2 行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算 7
4.3 行星齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計(jì)算 9
4.4 行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算及校核 11
4.5 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析 14
4.6行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)及浮動(dòng)量 16
4.7 輪間載荷分布均勻的措施 16
第五章 行星輪架與輸出軸間齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 18
5.1 輪材料及精度等級(jí) 18
5.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 18
5.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 19
5.4驗(yàn)算齒輪的圓周速度v 19
第六章 行星輪系減速器齒輪輸入輸出軸的設(shè)計(jì) 20
6.1輸入軸的設(shè)計(jì) 20
6.2輸出二軸的設(shè)計(jì) 22
6.2 密封和潤(rùn)滑 24
結(jié)論 25
致謝 26
1.1 引言
近年來，隨著科技的進(jìn)步，汽車的動(dòng)力匹配方式也越來越多，而如何合理地選擇這些部件及有關(guān)參數(shù)，使匹配達(dá)到最優(yōu)，在相同變速器條件下，更好地滿足實(shí)用性要求和最大地增加動(dòng)力性，一直是研究者們追求的目標(biāo)，也是本論文研究的主要目的。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車工業(yè)得到了迅速發(fā)展，而人類對(duì)舒適性的更高追求，使得變速器中分動(dòng)器的發(fā)展更加深入。本文通過對(duì)行星齒輪傳動(dòng)分動(dòng)箱的研究和闡述，計(jì)算了行星齒輪傳動(dòng)比的表達(dá)式。通過此次設(shè)計(jì)，我們可以了解到該分動(dòng)器的基本結(jié)構(gòu)：即行星輪減速機(jī)構(gòu)和齒輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用該機(jī)構(gòu)的汽車動(dòng)力性強(qiáng)，主要運(yùn)用在四驅(qū)越野車上，但此分動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳動(dòng)效率高、輸出動(dòng)力源多。
1.2 行星齒輪的概述
行星齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀(jì)60年代以來，我國(guó)才開始對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就,并獲得了許多的研究成果。近20多年來，尤其是我國(guó)改革開放以來，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國(guó)的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展[1]。
1.3 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程
汽車從誕生到現(xiàn)在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)歷了巨大的變化。19世紀(jì)末普遍采用的是鏈傳動(dòng)；到20世紀(jì)初把變速箱和差速器連接在一起，再用鏈條驅(qū)動(dòng)車輪；而到現(xiàn)在在多數(shù)汽車上已經(jīng)發(fā)展到自動(dòng)變速器、無級(jí)變速器、電傳動(dòng)系統(tǒng)、靜液傳動(dòng)系統(tǒng)、液機(jī)聯(lián)合傳動(dòng)系統(tǒng)等新型傳動(dòng)系統(tǒng)。
從輪式車輛的總體上看，隨著車輛種類日漸增多，功率日漸增大。傳動(dòng)系統(tǒng)從40年代起，在液力自動(dòng)變速器方面的發(fā)展較大，傳動(dòng)原理上的根本變化不大。但機(jī)構(gòu)的改進(jìn)發(fā)展和總體布局變化則日益增多。
從發(fā)展上看，這些新型的傳動(dòng)系統(tǒng)存在非常大的發(fā)展空間。在今后一段時(shí)間內(nèi)會(huì)完全替代現(xiàn)在的純機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，這將會(huì)使汽車的乘用舒適性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等得到很大的提高。
1.4 行星齒輪的發(fā)展與研究
現(xiàn)代設(shè)備要求齒輪傳動(dòng)應(yīng)具有高可靠性與效率、大傳遞功率與傳動(dòng)比范圍， 結(jié)構(gòu)緊湊 重量輕和良好的動(dòng)態(tài)特性與工藝性等。硬齒面磨削的齒輪在傳遞同樣功率的條件下，可使傳動(dòng)的尺寸和重量至少減少一半以上。而在空間尺寸最小的條件下，獲得大傳動(dòng)比的有效方法是應(yīng)用行星齒輪傳動(dòng)，空間利用率可達(dá)9O％ 以上。
目前，國(guó)內(nèi)外的減速機(jī)構(gòu)種類繁多，行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，這些已被我國(guó)越來越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動(dòng)中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理的采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中：這些功用對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展具有重要的意義。因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療機(jī)械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。
少齒差行星齒輪傳動(dòng)是行星齒輪傳動(dòng)中的一種。由一個(gè)外齒輪與一個(gè)內(nèi)齒輪組成一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副。它采用的是漸開線齒形，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小，簡(jiǎn)稱為少齒差傳動(dòng)。一般所講的少齒差行星齒輪傳動(dòng)是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)而言的。少齒差行星齒輪分動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、傳動(dòng)比范圍大等優(yōu)點(diǎn)。
20世紀(jì)60年代以后，隨著電子計(jì)算機(jī)的普及運(yùn)用，漸開線少齒差傳動(dòng)才得到了迅速的發(fā)展，目前有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動(dòng)盤等多種傳動(dòng)形式。本分動(dòng)器屬于K-H-V型。可以實(shí)現(xiàn)很大傳動(dòng)比，且接觸齒數(shù)多，采用短齒制，浮動(dòng)盤式，凸凹齒相嚙合，故輪齒強(qiáng)度高。但齒輪要修正，要注意齒面干涉，工作中轉(zhuǎn)臂軸承受力較大。該傳動(dòng)形式的優(yōu)越性有如下幾點(diǎn)：
1、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕
由于采用內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)，所以結(jié)構(gòu)緊湊；當(dāng)傳動(dòng)比相等時(shí)，與同功率的普通圓柱齒輪分動(dòng)器相比，體積和重量均可減少三分之一至三分之二。
2、傳動(dòng)傳動(dòng)比大，范圍廣
一齒差漸開線行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比很大，一級(jí)可達(dá)到一百多。
3、傳遞功率大高
傳動(dòng)中效率可達(dá)90%以上。當(dāng)傳動(dòng)比為 10～200時(shí)，效率為 80％～94％。
4、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大
由于式內(nèi)嚙合傳動(dòng)，兩嚙合齒輪一位凹齒，一為凸齒，兩齒的曲率中心在同一方向。曲率半徑接近相等，因此接觸面積大，使輪齒的接觸強(qiáng)度大為提高，又采用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。此外，少齒差傳動(dòng)時(shí)，不是一對(duì)輪齒嚙合，而是3～9對(duì)輪齒同時(shí)接觸受力，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，并且在相同模數(shù)的情況下，其傳遞力矩臂普通圓周齒輪分動(dòng)器大。
5、工藝簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)形式多樣，應(yīng)用范圍廣
由于其輸入軸與輸出軸可在同一軸線上，也可以不在同一軸線上，所以能適應(yīng)各種機(jī)械的需要。
第二章 設(shè)計(jì)背景
此設(shè)計(jì)為某汽車為滿足動(dòng)力性需求所需配用的行星齒輪式分動(dòng)器，已知該行星齒輪分動(dòng)器的要求輸入轉(zhuǎn)速n=1000r/min ,低速檔時(shí)一軸輸出轉(zhuǎn)速為：n=400r/min，二軸輸出轉(zhuǎn)速為：n=238.88r/min，三軸輸出轉(zhuǎn)速為：n=106.66r/min，高速檔時(shí)為直接當(dāng)；要求壽命為10年；且要求該行星齒輪分動(dòng)器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸較小和傳動(dòng)效率高。
第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1選取行星齒輪分動(dòng)器的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求可知，該行星齒輪分動(dòng)器傳遞功率高、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比較大。故采用單級(jí)行星齒輪傳動(dòng)。2K-H型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適用于任何工況下的大小功率的傳動(dòng)。選用2K-H型行星齒輪傳動(dòng)作為分動(dòng)器動(dòng)力分配及減速部分較為合理。二軸輸出采用圓柱直齒輪傳動(dòng)輸出，三軸輸出采用鏈條傳動(dòng)輸出。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1所示：
傳動(dòng)方案的分析與擬定
1）對(duì)傳動(dòng)方案的要求
合理的傳動(dòng)方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，還要滿足工作可靠、傳動(dòng)精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。
2）擬定傳動(dòng)方案
任何一個(gè)方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。例如圖3-1所示為擬定的傳動(dòng)方案，適于在汽車環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)工作。
圖3-1 行星輪系
a-中心輪；g-行星輪；b-內(nèi)齒圈；H-行星架
圖
3-2 傳動(dòng)路線圖
第四章 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
4.1行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比和效率計(jì)算
行星齒輪傳動(dòng)比符號(hào)及角標(biāo)含義為： 1—固定件、2—主動(dòng)件、3—從動(dòng)件
1、齒輪b固定時(shí)（圖3—1），3K—H（NGW）型傳動(dòng)的傳動(dòng)比為
=1-=1+/
可得 =1-=1-=1-2.5=-1.5
=/-1=54/（2.5-1）=36
輸出轉(zhuǎn)速：
=/=n/=1000/2.5=400r/min
2、行星齒輪傳動(dòng)的效率計(jì)算：
η=1-|-/(-1)* |*
=
為a—g嚙合的損失系數(shù)，為b—g嚙合的損失系數(shù)，為軸承的損失系數(shù)， 為總的損失系數(shù)，一般取=0.025
按=1000 r/min、=400r/min、=-1.5可得
η=1-|-/(-1)* |*=1-|1000-400/(-1.5-1)*400|*0.025=98.8%
4.2 行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算
1、傳動(dòng)比的要求——傳動(dòng)比條件
即 =1+/
可得 1+/=1+54/36=2.5 =
所以中心輪a和內(nèi)齒輪b的齒數(shù)滿足給定傳動(dòng)比的要求。
2、保證中心輪、內(nèi)齒輪和行星架軸線重合——同軸條件
為保證行星輪與兩個(gè)中心輪、同時(shí)正確嚙合，要求外嚙合齒輪a—g的中心距等于內(nèi)嚙合齒輪b—g的中心距，即
=
稱為同軸條件。
對(duì)于非變位或高度變位傳動(dòng)，有
m/2(+)=m/2(-)
得 =-/2=54-36/2=36
3、保證多個(gè)行星輪均布裝入兩個(gè)中心輪的齒間——裝配條件
想鄰兩個(gè)行星輪所夾的中心角=2π/
中心輪a相應(yīng)轉(zhuǎn)過角，角必須等于中心輪a轉(zhuǎn)過個(gè)（整數(shù)）齒所對(duì)的中心角，
即
=*2π/
式中2π/為中心輪a轉(zhuǎn)過一個(gè)齒（周節(jié)）所對(duì)的中心角。
=n/=/=1+/
將和代入上式，有
2π*//2π/=1+/
經(jīng)整理后=+=（36+54）/2=45
滿足兩中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍的裝配條件。
4、保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰——鄰接條件
在行星傳動(dòng)中，為保證兩相鄰行星輪的齒頂不致相碰，相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于兩輪齒頂圓半徑之和，如圖1—2所示
圖5-1 行星齒輪
可得 l=2*＞
=d+2=17m
滿足鄰接條件。
4.3 行星齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計(jì)算
按齒根彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù)m
齒輪模數(shù)m的初算公式為
m=
式中 —算數(shù)系數(shù)，對(duì)于直齒輪傳動(dòng)=12.1；
—嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，N*m ；
=/=9549/n=9549×45/3×1000=143.235N*m
—使用系數(shù)，由《參考文獻(xiàn)二》表6—7查得=1；
—綜合系數(shù)，由《參考文獻(xiàn)二》表6—5查得=2；
—計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，由《參考文獻(xiàn)二》公式6—5得=1.85；
—小齒輪齒形系數(shù)，
圖6—22可得=3.15；，
—齒輪副中小齒輪齒數(shù)，==8；
—試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，按由《參考文獻(xiàn)二》圖6—26～6—30選取=120
所以
m=
=3.846
取m=3.75
1）分度圓直徑d
=m*=3.75×36=135mm
=m*=3.75×8=30mm
=m*=3.75×54=202.5mm
2) 齒頂圓直徑
齒頂高：外嚙合=*m
內(nèi)嚙合=（-△）*m
=+2=145.78mm
=+2=40.6mm
=-2=199.44mm
3) 齒根圓直徑
齒根高=（+）*m
=-2=130.2mm
=-2=24.85mm
=+2=216.10mm
4）齒寬b
《參考三》表8—19選取=0.97
=*=35mm
=35mm
=35mm
5) 中心距a
對(duì)于不變位或高變位的嚙合傳動(dòng)，因其節(jié)圓與分度圓相重合，則嚙合齒輪副的中心距為：
1、a—g為外嚙合齒輪副
=m/2(+)=3.75/2×(36+8)=82.5mm
2、b—g為內(nèi)嚙合齒輪副
=m/2(+)=3.75/2×(36+54)=168.75mm
中心輪a
行星輪g
內(nèi)齒圈b
模數(shù)m
3.75
3.75
3.75
齒數(shù)z
36
8
54
分度圓直徑d
135
30
202.5
齒頂圓直徑
145.78
40.6
199.44
齒根圓直徑
130.02
124.85
216.10
齒高h(yuǎn)
7.88
7.88
8.34
中心距a
=82.5mm =168.75mm
4.4 行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算及校核
1、行星齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算及校核
（1）選擇齒輪材料及精度等級(jí)
中心輪a選選用45鋼正火，硬度為162～217HBS，選8級(jí)精度，要求齒面粗糙度1.6
行星輪g、內(nèi)齒圈b選用聚甲醛（一般機(jī)械結(jié)構(gòu)零件，硬度大，強(qiáng)度、鋼性、韌性等性能突出，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，可用作齒輪、凸輪、軸承材料）選8級(jí)精度，要求齒面粗糙度3.2。
（2）轉(zhuǎn)矩
=/=9549/n=9549×45/3×1000=143.235N*m；
（3）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
由《參考文獻(xiàn)三》式8—24得出 如【】則校核合格。
（4）齒形系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)三》表8—12得=3.15，=2.7，=2.29；
（5）應(yīng)力修正系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)三》表8—13得=1.49，=1.58，=1.74；
（6）許用彎曲應(yīng)力
由《參考文獻(xiàn)三》圖8—24得=180MPa，=160 MPa ；
由表8—9得=1.3 由圖8—25得==1；
由《參考文獻(xiàn)三》式8—14可得
=*/=180/1.3=138 MPa
=*/=160/1.3=123.077 MPa
=2K/b*==108.78 Mpa< =138 MPa
=*/=104.62Mpa<=123.077 MPa
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。
2、齒輪齒面強(qiáng)度的計(jì)算及校核
（1）、齒面接觸應(yīng)力
=
=
=
（2）、許用接觸應(yīng)力為
許用接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算，即
=*
（3）、強(qiáng)度條件
校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件：大小齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力中的較大值均應(yīng)不大于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力為，即
或者校核齒輪的安全系數(shù)：大、小齒輪接觸安全系數(shù)值應(yīng)分別大于其對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)，即 >
查《參考文獻(xiàn)二》表6—11可得 =1.3
所以 >1.3
3、有關(guān)系數(shù)和接觸疲勞極限
（1）使用系數(shù)
查《參考文獻(xiàn)二》表6—7 選取=1
（2）動(dòng)載荷系數(shù)
查《參考文獻(xiàn)二》圖6—6可得=1.02
（3）齒向載荷分布系數(shù)
對(duì)于接觸情況良好的齒輪副可取=1
（4）齒間載荷分配系數(shù)、
由《參考文獻(xiàn)二》表6—9查得 ==1.1 ==1.2
（5）行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)二》式7—13 得=1+0.5（-1）
由《參考文獻(xiàn)二》圖7—19 得=1.5
所以 =1+0.5（-1）=1+0.5×（1.5-1）=1.25
仿上 =1.75
（6）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)二》圖6—9查得=2.06
（7）彈性系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)二》表6—10查得=1.605
（8）重合度系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)二》圖6—10查得=0.82
（9）螺旋角系數(shù)
==1
（10）試驗(yàn)齒的接觸疲勞極限
由《參考文獻(xiàn)二》圖6—11～圖6—15查得 =520Mpa
（11）最小安全系數(shù)、
由《參考文獻(xiàn)二》表6-11可得=1.5、=2
（12）接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)二》圖6—11查得 =1.38
（13）潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)、、
由《參考文獻(xiàn)二》圖6—17、圖6—18、圖6—19查得=0.9、=0.952、=0.82
（14）齒面工作硬化系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)二》圖6—20查得 =1.2
（15）接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)二》圖6—21查得 =1
所以
==2.06×1.605×0.82×1×=2.95
==2.95×=3.5
==2.95×=4.32
=*=520/1.3×1.38×0.9×0.95×0.82×1.2×1=464.4
所以 齒面接觸校核合格
4.5 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析
在行星齒輪傳動(dòng)中由于其行星輪的數(shù)目通常大于1，即>1,且均勻?qū)ΨQ地分布于中心輪之間；所以在3H—K型行星傳動(dòng)中，各基本構(gòu)件（中心輪a、b和轉(zhuǎn)臂H）對(duì)傳動(dòng)主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此，為了簡(jiǎn)便起見，本設(shè)計(jì)在行星齒輪傳動(dòng)的受力分析圖中均未繪出各構(gòu)件的徑向力，且用一條垂直線表示一個(gè)構(gòu)件，同時(shí)用符號(hào)F代表切向力。
為了分析各構(gòu)件所受力的切向力F，提出如下三點(diǎn)：
（1） 在轉(zhuǎn)矩的作用下，行星齒輪傳動(dòng)中各構(gòu)件均處于平衡狀態(tài)，因此，構(gòu)件間的作用力應(yīng)等于反作用力。
（2） 如果在某一構(gòu)件上作用有三個(gè)平行力，則中間的力與兩邊的力的方向應(yīng)相反。
（3） 為了求得構(gòu)件上兩個(gè)平行力的比值，則應(yīng)研究它們對(duì)第三個(gè)力的作用點(diǎn)的力矩。
在3H—K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1—3所示。
由于在輸入件中心輪a上受有個(gè)行星輪g同時(shí)施加的作用力和輸入轉(zhuǎn)矩的作用。當(dāng)行星輪數(shù)目2時(shí)，各個(gè)行星輪上的載荷均勻，（或采用載荷分配不均勻系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償）因此，只需要分析和計(jì)算其中的一套即可。在此首先確定輸入件中心輪a在每一套中（即在每個(gè)功率分流上）所承受的輸入轉(zhuǎn)矩為
=/=9549/n=9549×45/3×1000=143.235N*m
可得 =*=429.705 N*m
式中 —中心輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩，N*m；
—輸入件所傳遞的名義功率，kw；
(a) (b)
圖5-2傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
（a）傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 (b)構(gòu)件的受力分析
按照上述提示進(jìn)行受力分析計(jì)算，則可得行星輪g作用于中心輪a的切向力為
=2000/=2000/=22104N
而行星輪g上所受的三個(gè)切向力為
中心輪a作用與行星輪g的切向力為
=-=-2000/=-22104N
內(nèi)齒輪作用于行星輪g的切向力為
==-2000/=-22104N
轉(zhuǎn)臂H作用于行星輪g的切向力為
=-2=-4000/=-44208N
轉(zhuǎn)臂H上所的作用力為
=-2=-4000/=--44208N
轉(zhuǎn)臂H上所的力矩為
==-4000/*=-4000×0.8952/13.5×17.55=-4655000 N*m
在內(nèi)齒輪b上所受的切向力為
=-=2000/=22104N
在內(nèi)齒輪b上所受的力矩為
=/2000=/=143.5N*m
式中 —中心輪a的節(jié)圓直徑，㎜
—內(nèi)齒輪b的節(jié)圓直徑，㎜
—轉(zhuǎn)臂H的回轉(zhuǎn)半徑，㎜
根據(jù)《參考文獻(xiàn)二》式（6—37）得
-/=1/=1/1-=1/1+P
轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)矩為
=-*（1+P）=-4655 N*m
仿上
-/=1/=1/1-=p/1+P
內(nèi)齒輪b所傳遞的轉(zhuǎn)矩，
=-p/1+p*=37600 N*m
4.6行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)及浮動(dòng)量
行星齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)。這些是由于在其結(jié)構(gòu)上采用了多個(gè)（2）行星輪的傳動(dòng)方式，充分利用了同心軸齒輪之間的空間，使用了多個(gè)行星輪來分擔(dān)載荷，形成功率分流，并合理地采用了內(nèi)嚙合傳動(dòng)；從而，才使其具備了上述的許多優(yōu)點(diǎn)。
4.7 輪間載荷分布均勻的措施
為了使行星輪間載荷分布均勻，起初，人們只努力提高齒輪的加工精度，從而使得行星輪傳動(dòng)的制造和轉(zhuǎn)配變得比較困難。后來通過實(shí)踐采取了對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的基本構(gòu)件徑向不加限制的專門措施和其他可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)位的方法，即采用各種機(jī)械式的均載機(jī)構(gòu)，以達(dá)到各行星輪間載荷分布均勻的目的。從而，有效地降低了行星齒輪傳動(dòng)的制造精度和較容易轉(zhuǎn)配，且使行星齒輪傳動(dòng)輸入功率能通過所有的行星輪進(jìn)行傳遞，即可進(jìn)行功率分流。
在選用行星齒輪傳動(dòng)均載機(jī)構(gòu)時(shí)，根據(jù)該機(jī)構(gòu)的功用和工作情況，應(yīng)對(duì)其提出如下幾點(diǎn)要求：
（１）載機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上應(yīng)組成靜定系統(tǒng)，能較好地補(bǔ)償制造和轉(zhuǎn)配誤差及零件的變形，且使載荷分布不均勻系數(shù)值最小。
（２）均載機(jī)構(gòu)的補(bǔ)償動(dòng)作要可靠、均載效果要好。為此，應(yīng)使均載構(gòu)件上所受力的較大，因?yàn)?，作用力大才能使其?dòng)作靈敏、準(zhǔn)確。
（３）在均載過程中，均載構(gòu)件應(yīng)能以較小的自動(dòng)調(diào)整位移量補(bǔ)償行星齒輪傳動(dòng)存在的制造誤差。
（４）均載機(jī)構(gòu)應(yīng)制造容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、布置方便，不得影響到行星齒輪傳動(dòng)性能。均載機(jī)構(gòu)本身的摩擦損失應(yīng)盡量小，效率要高。
（５）均載機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一定的緩沖和減振性能；至少不應(yīng)增加行星齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲。
為了使行星輪間載荷分布均勻，有多種多樣的均載方法。對(duì)于主要靠機(jī)械的方法來實(shí)現(xiàn)均載的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)類型可分為兩種：
1、靜定系統(tǒng)
該系統(tǒng)的均載原理是通過系統(tǒng)中附加的自由度來實(shí)現(xiàn)均載的。
2、靜不定系統(tǒng)
均載機(jī)構(gòu)：
1、基本構(gòu)件浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)
(1) 中心輪a浮動(dòng) （2）內(nèi)齒輪b浮動(dòng) （3）轉(zhuǎn)臂H浮動(dòng) （4）中心輪a與轉(zhuǎn)臂H同時(shí)浮動(dòng) （5）中心輪a與內(nèi)齒輪b同時(shí)浮動(dòng) （6）組成靜定結(jié)構(gòu)的浮動(dòng)
2、杠桿聯(lián)動(dòng)均載機(jī)構(gòu)
本次所設(shè)計(jì)行星齒輪是靜定系統(tǒng)，基本構(gòu)件中心輪a浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)。
第五章 行星輪架與輸出軸間齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
5.1 輪材料及精度等級(jí)
行星輪架內(nèi)齒圈選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220～250HBS，齒輪軸選用45鋼正火，硬度為170～210HBS，選用8級(jí)精度，要求齒面粗糙度3.2～6.3。
5.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用《參考文獻(xiàn)四》式10—22求出值。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)。
1） 轉(zhuǎn)矩
= =/=9549/n=9549×45/3×1000=143.235N*m
2） 荷系數(shù)K
查《參考文獻(xiàn)四》表10—11 取K=1.1
3）齒數(shù)和齒寬系數(shù)
行星輪架內(nèi)齒圈齒數(shù)取11，則齒輪軸外齒面齒數(shù)=11。因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為對(duì)稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由《參考文獻(xiàn)四》表10—20選取=1。
4）許用接觸應(yīng)力
由《參考文獻(xiàn)四》圖10—24查得 =560Mpa, =530 Mpa
由《參考文獻(xiàn)四》表10—10查得 =1
=60nj=60×1600×1×(10×52×40)=1.997×
=/i=1.997×
由《參考文獻(xiàn)四》圖10—27可得==1.05。
由《參考文獻(xiàn)四》式10—13可得
=/=1.05×560/1=588 Mpa
=/=1.05×530/1=556.5 Mpa
5.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算
由《參考文獻(xiàn)四》式10—24得出，如則校核合格。
確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù)：
1）齒形系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)四》表10—13查得 ==3.63
2）應(yīng)力修正系數(shù)
由《參考文獻(xiàn)四》表10—14查得 ==1.41
3）許用彎曲應(yīng)力
由《參考文獻(xiàn)四》圖10—25查得 =210Mpa, =190 Mpa
由《參考文獻(xiàn)四》表10—10查得 =1.3
由《參考文獻(xiàn)四》圖10—26查得 ==1
由《參考文獻(xiàn)四》式10—14可得
=/=210/1.3=162 Mpa
=/=190/1.3=146 Mpa
故 m1.26=1.26×=0.58
=2K/b=×3.63×1.41=27.77MPa<=162 Mpa
=/=27.77MPa<=146 Mpa
齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。
由《參考文獻(xiàn)四》表10—3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3.75
5.4驗(yàn)算齒輪的圓周速度v
v=/60×1000=×30×1000/60×1000=1.57m/s
由《參考文獻(xiàn)四》表10—22,可知選用8級(jí)精度是合適的。
第六章 行星輪系減速器齒輪輸入輸出軸的設(shè)計(jì)
6.1輸入軸的設(shè)計(jì)
1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力
由已知條件 選用45號(hào)鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,由《參考文獻(xiàn)四》表14—4查得強(qiáng)度極限=650MPa,再由表14—2得許用彎曲應(yīng)力=60MPa
2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑
根據(jù)《參考文獻(xiàn)四》表14—1 得C=118～107。又由式14—2得
d=(118～107)=5.36～4.86
取直徑=35mm
3、確定各軸段的直徑
軸段1(外端)直徑最少=35mm，
考慮到軸在整個(gè)減速離合器中的安裝所必須滿足的條件，初定：=50mm, =60mm,
=90mm, =135mm, =100mm。
4、確定各軸段的長(zhǎng)度
齒輪輪廓寬度為20.5mm,為保證達(dá)到軸于行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個(gè)減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定：L=394.5mm, =123mm, =27mm, =120mm, =50mm, =35mm, =39.5mm。
按設(shè)計(jì)結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖：
圖7-1 輸入軸簡(jiǎn)圖
5、 校核軸
a、受力分析圖
圖7-2 受力分析
(a) 水平面彎矩圖 (b)垂直面內(nèi)的彎矩圖 (c)合成彎矩圖 (d)轉(zhuǎn)矩圖
圓周力：==2×298.4/35=17.05N
徑向力：==44.2×tan=6.6N
法向力：=/cos=44.2/ cos=18.82N
b、作水平面內(nèi)彎矩圖（7-2a）。支點(diǎn)反力為： =/2=22.1N
彎矩為：=22.1×77.95/2=861.35Nmm
=22.1×29.05/2=321 Nmm
c、作垂直面內(nèi)的彎矩圖（7-2b），支點(diǎn)反力為：=/2=8.04N
彎矩為：=8.04×77.95/2=313.5Nmm
=8.04×29.05/2=116.78 Nmm
d、作合成彎矩圖（7-2c）：===994.45 Nmm
===370.6 Nmm
e、作轉(zhuǎn)矩圖(7-2d)：
T=9549/n=9549×0.15/1600=0.8952N*m=895.2 Nmm
f、求當(dāng)量彎矩
===1130.23 Nmm
==652.566 Nmm
g、校核強(qiáng)度
=/W=1130.23/0.1=1130.23/0.1×=6.54Mpa
=/W=652.566/0.1=652.566/0.1×=4.9 Mpa
所以 滿足=60Mpa的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。
6.2輸出二軸的設(shè)計(jì)
1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力
由已知條件： 齒輪軸選用45鋼正火,由《參考文獻(xiàn)四》表14—4查得強(qiáng)度極限=600MPa,再由表14—2得許用彎曲應(yīng)力=55MPa
2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑
=Pη=0.15×97.98%=0.147kw
根據(jù)《參考文獻(xiàn)四》表14—1 得C=118～107。又由式14—2得
d=(118～107)=5.34～4.83
取直徑=8.9mm
3、確定各軸段的直徑
軸段1(外端)直徑最少=45m
考慮到軸在整個(gè)減速離合器中的安裝所必須滿足的條件，初定：=45mm,
==50mm, ==60mm =70mm。
4、確定各軸段的長(zhǎng)度
齒輪輪廓寬度為20.5mm,為保證達(dá)到軸于行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個(gè)減速離合器中所必須滿足的安裝條件，按設(shè)計(jì)結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖：見圖6-3
圖6-3 輸出二軸
5、校核軸：
a、受力分析圖 見圖
圖7-4 受力分析圖
(a)水平面內(nèi)彎矩圖 (b)垂直面內(nèi)的彎矩圖 (c)合成彎矩圖 (d)轉(zhuǎn)矩圖
圓周力：==2×465.5/11=84.64N
徑向力：==846.4×tan=308.1N
法向力：=/cos=846.4/ cos=90.72N
b、作水平面內(nèi)彎矩圖（7-4a）。支點(diǎn)反力為： =/2=42.32N
彎矩為：=42.32×68.25/2=1444.17Nmm
=423.2×33.05/2=699.338Nmm
c、作垂直面內(nèi)的彎矩圖（7-4b），支點(diǎn)反力為：=/2=15.405N
彎矩為：=154.05×68.25/2=525.7 Nmm
=154.05×33.05/2=254.57 Nmm
d、作合成彎矩圖（7-4c）：===1536.87 Nmm
===744.23 Nmm
e、作轉(zhuǎn)矩圖(7-4d)：
T= -=*（1+P）= 0.8952×（1+4.2）=465.5 N*mm
f、求當(dāng)量彎矩
===1562.04 Nmm
==794.9Nmm
g、校核強(qiáng)度
=/W=1562.04/0.1=1562.04/0.1×=9.1Mpa
=/W=794.9/0.1=794.9/0.1×= 4.6Mpa
所以 滿足=55Mpa的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量
6.2 密封和潤(rùn)滑
行星齒輪分動(dòng)器采取飛濺油潤(rùn)滑的方式，通過內(nèi)齒輪和行星齒輪的傳動(dòng)把油甩起來，帶到零件的各個(gè)部分。在輸入軸的前機(jī)蓋上有兩個(gè)通油孔，便與油入軸承。在油標(biāo)中顯示油位，便于即時(shí)補(bǔ)油。密封的方式為采用氈圈式密封。簡(jiǎn)單低廉。但接觸面的摩擦損失大，因而功能耗大，使用期限短。
結(jié)論
通過對(duì)行星齒輪分動(dòng)器的設(shè)計(jì)過程的熟悉，與傳統(tǒng)的分動(dòng)器的設(shè)計(jì)有很大的不同， 計(jì)算方式不一樣、安裝方式不一樣、要求精度不一樣等。行星輪系分動(dòng)器較普通齒輪分動(dòng)器具有體積小、重量輕、效率高及傳遞功率范圍大等優(yōu)點(diǎn)。分動(dòng)器的類型很多，本設(shè)計(jì)主要通過3K-H型的進(jìn)行系列設(shè)計(jì)的。 計(jì)算三級(jí)輸出中主要參數(shù)，確定主要零件的各部位的尺寸。通過對(duì)每個(gè)零件的建模再進(jìn)行組裝。通過對(duì)行星齒輪分動(dòng)器的設(shè)計(jì)，基本熟悉設(shè)計(jì)的一般流程。理解行星分動(dòng)器的工作原理。對(duì)于傳遞轉(zhuǎn)矩要求高的行星齒輪分動(dòng)器，行星齒輪中應(yīng)當(dāng)安裝滑動(dòng)軸承，輸入軸應(yīng)盡量避免采用齒輪軸的形式。行星齒輪的安裝較為復(fù)雜。在設(shè)計(jì)中，同時(shí)由于本人能力和經(jīng)驗(yàn)有限，在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)犯很多錯(cuò)誤，也可能有許多不切實(shí)際的地方，個(gè)人覺得設(shè)計(jì)行星分動(dòng)器的工藝要求很高，在裝配零件圖較為復(fù)雜。我以后會(huì)做更多的關(guān)于行星齒輪分動(dòng)器的研究。
、
致謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)接近了尾聲，在這段時(shí)間中我所做的工作是比較膚淺的，很多方面由于知識(shí)跨度較大，我的設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)顯得很欠缺，所以遇到了不小的困難。在論文寫作的關(guān)鍵步驟上，導(dǎo)師給了我很大的幫助和指導(dǎo)，同時(shí)在學(xué)習(xí)的每一個(gè)細(xì)節(jié)上都為我考慮得很周到，論文能夠完成，首先要感謝的是我的導(dǎo)師支前鋒教授。支教授平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，收據(jù)分析等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)分析較為復(fù)雜煩瑣，但是支教授仍然細(xì)心地糾正分析過程的錯(cuò)誤，讓我少走了很多彎道。除了敬佩支教授的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作
在本文的完成過程中，我還要感謝的是在大學(xué)期間給我授過課的老師，正是他們出色的工作使我掌握了較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，本課題的研究工程中我多次得益于大學(xué)階段的學(xué)習(xí)。本文所引用文獻(xiàn)的作者也給我了很大的幫助，正是他們做在前面的工作使我在做這個(gè)課題的時(shí)候有很多資料可以借鑒，有很多前人的方法可以參考，他們的工作大大的豐富了我的思路，給我了很多有益的啟示。
然后，感謝我的家人。是他們?cè)诖煺蹠r(shí)，給與我信心與前進(jìn)的動(dòng)力；是他們?cè)诳鞓窌r(shí)，分享我的喜悅。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人。? ?
最后感謝我的母校—淮陰工學(xué)院四年來對(duì)我的大力栽培。 謝謝！
致謝
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