自動洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計,自動洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計,自動,洗衣機(jī),行星,齒輪,減速器,設(shè)計 UNIVERSITY （設(shè) 計） 題目： 自動洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計 學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 年 級： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二0一二 年 5月 摘要 本論文是有關(guān)一種自動洗衣機(jī)行星齒輪減速器的設(shè)計，洗衣機(jī)是代替人工完成洗滌衣物過程的家用電器，行星齒輪減速器其實就是應(yīng)用齒輪減速的原理，它有一個軸線位置固定的齒輪叫中心輪或太陽輪，在太陽輪邊上有軸線變動的齒輪，即一方面作自轉(zhuǎn)另一方面又作公轉(zhuǎn)的齒輪叫行星輪，行星輪有支持構(gòu)件叫行星架，通過行星架降動力傳到軸上，再傳給其他齒輪，它們由一組若干個齒輪組成一個輪系，只有一個原動機(jī)，這種周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。本設(shè)計按照給定的部分參數(shù)，根據(jù)實際的需要和硬度強(qiáng)度等要求，同時保持正常工作狀態(tài)的情況下，對自動洗衣機(jī)行星齒輪減速的各個零件進(jìn)行設(shè)計選材。 關(guān)鍵詞：自動洗衣機(jī)，行星齒輪減速器。 Abstract This thesis is about an automatic washing machine planetary gear reducer design, washing machine is to replace artificial finish washing clothes process of household appliances, planetary gear reducer is actually used the principle of gear reducer, it has a fixed position of the gear axis call center wheels or the sun round, with the sun round the edge has the gear axis change, namely on the one hand for rotation on the other hand, as the planet wheel gear that revolution, the planet round with support for component called planet shelf, through the planet shelf drop power to shaft, again to other gear, they by a group of several gear form a gear train, only a prime mover, the turnover was called planet gear. This design according to the given some parameters, according to the actual need and hardness strength and other requirements, while maintaining normal condition, automatic washing machine to various parts of the planet reducer, gear design selection. Key words: automatic washing machine, the planet gear reducer. 目錄 摘要 2 Abstract 2 目錄 4 1 緒論 1 1.1 發(fā)展概況 1 1.2 洗衣機(jī)的分類、機(jī)構(gòu)及工作原理、過程 2 1.3 減速器 6 1.4 行星齒輪的傳動 8 1.5 行星齒輪傳動的特點 9 1.6 行星齒輪傳動的分類 11 2 傳動方案設(shè)計 12 2.1 傳動方案的要求 12 2.2 擬定傳動方案 12 2.3 原始數(shù)據(jù) 13 3 行星齒輪傳動的設(shè)計 14 3.1 行星齒輪傳動比和效率計算 14 3.2 行星齒輪傳動的配齒計算 14 3.3 行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計算 17 3.4 行星齒輪傳動的受力分析 27 3.5 行星齒輪傳動的均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計 29 4 中心輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 31 4.1 中心輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 31 4.2 行星輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計 31 4.4 內(nèi)齒圈的設(shè)計 32 4.5 行星架設(shè)計 32 5 行星齒輪減速器輸入軸輸出軸設(shè)計 35 5.1 減速器輸入軸設(shè)計 35 5.2 減速器輸出軸設(shè)計 37 6 自動洗衣機(jī)行星齒輪減速器裝配圖 38 7 結(jié)論與展望 39 7.1 結(jié)論 39 7.2 展望 39 參考文獻(xiàn) 40 致謝 41 40 1 緒論 從20世紀(jì)80年代初期洗衣機(jī)逐漸進(jìn)入中國家庭，并由最開始的單缸洗衣機(jī)到雙缸洗衣機(jī)，再到全自動洗衣機(jī)，全自動洗衣機(jī)也從最初的采用機(jī)械電動式控制器的普通式全自動洗衣機(jī)，發(fā)展成為采用微電腦控制的微電腦控制全自動洗衣機(jī)，再到采用模糊控制技術(shù)的模糊控制全自動洗衣機(jī)。 行星輪系減速器較普通齒輪減速器具有體積比較小、重量輕、效率很高及傳遞功率范圍大等優(yōu)點，逐漸獲得廣泛應(yīng)用。同時它的缺點是：材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜、制造精度要比較高、安裝比較困難些、設(shè)計計算也較一般減速器復(fù)雜。但隨著人們對行星傳動技術(shù)進(jìn)一步的深入地了解、掌握以及對國外行星傳動技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收，從而使其傳動結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷得以完善，同時生產(chǎn)工藝水平也不斷提高，較好的行星齒輪傳動減速器完全可以被制造出來。 行星齒輪傳動根據(jù)基本的構(gòu)件的組成情況可分為：2K—H、3K、及 K—H—V 三種,我所設(shè)計的行星齒輪是 2K—H 行星傳動 NGW 型。根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行一般的齒輪強(qiáng)度，幾何尺寸的設(shè)計計算，然后還要進(jìn)行傳動比條件、同心條件、裝配條件、相鄰條件的設(shè)計計算，由于采用的是多個行星輪傳動，還必須進(jìn)行均載 機(jī)構(gòu)及浮動量的設(shè)計計算。 1.1 發(fā)展概況 世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如日本、德國、英國、俄羅斯以及美國等，對行星齒輪傳動的應(yīng)用，在生產(chǎn)和研究中都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動性能，傳動功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處在領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等早已在現(xiàn)代化機(jī)械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。 行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史，很早就已經(jīng)有了應(yīng)用。然而，自從20世紀(jì)60年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動進(jìn)行了更為深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設(shè)計理論方面，還是在試制和應(yīng)用實踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。 在近20多年來，尤其是我國改革開放以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過我國機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使得我國的行星傳動技術(shù)有了迅速的發(fā)展。 1.2 洗衣機(jī)的分類、機(jī)構(gòu)及工作原理、過程 洗衣機(jī)是代替人工完成洗滌衣物過程的家用電器。與人工洗滌衣物相比，它具有省力、省時、省水、省洗滌劑等優(yōu)點。 隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，全自動洗衣機(jī)作為將人們從繁雜的家務(wù)勞動中解放出來的好幫手，越來越受到消費者的青睞。 1.2.1 洗衣機(jī)產(chǎn)品按自動化程度可以分為三類： 普通洗衣機(jī)：洗滌、漂洗、脫水各功能的操作均需用手動轉(zhuǎn)換。它裝有定時器，可以根據(jù)衣物的臟污程度和織物種類選定操作時間。 半自動洗衣機(jī)：洗滌、漂洗、脫水各功能中任意兩個功能的轉(zhuǎn)換不用手動操作而能自動進(jìn)行。它一般都是由洗衣和脫水兩個部分組成。在洗衣桶中可以定時完成洗滌和漂洗程序，但不能自動脫水，需要人工把衣服從洗衣桶中取出，放入離心脫水桶中進(jìn)行脫水。有的是可以在脫水桶中連續(xù)完成漂洗和脫水程序。 全自動洗衣機(jī)：洗滌、漂洗和脫水各功能的轉(zhuǎn)換都不用手動操作而能自動進(jìn)行。衣物放入后能自動進(jìn)行洗凈、漂洗、脫水，全部程序自動完成。當(dāng)衣物甩干后，蜂鳴器就會發(fā)出聲響。有的還具有烘干功能。 1.2.2 按機(jī)構(gòu)原理分類： 波輪式洗衣機(jī)：當(dāng)被洗衣物浸沒在洗滌液中，依靠波輪連續(xù)轉(zhuǎn)的動或定時反向轉(zhuǎn)動的方式形成強(qiáng)烈的渦流進(jìn)行洗滌。它是由洗滌桶、波輪和傳動機(jī)構(gòu)等部分組成的。 滾筒式洗衣機(jī)：這種洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)特點是有一個盛水圓柱形外桶，外桶中有一個可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶，內(nèi)桶壁上會開了一個許多規(guī)則排列小孔，并有幾條明顯的筋。衣服放入在內(nèi)桶里，內(nèi)桶有著規(guī)律的旋轉(zhuǎn)，明顯的筋將衣服帶起到了一定的高度之后又把衣服拋落到洗滌液中，這樣就在內(nèi)桶里完成了洗滌過程。 攪拌式洗衣機(jī)：當(dāng)被洗衣服浸沒在洗滌液中，依靠攪拌器往復(fù)運動的方式進(jìn)行洗滌。其結(jié)構(gòu)是在洗衣桶中央，豎直的安裝攪拌器，攪拌器繞軸心在一定角度范圍內(nèi)正反向擺動，攪動洗滌液和衣服，以達(dá)到洗凈目的。 國內(nèi)外洗衣機(jī)品牌有海爾、小天鵝、榮事達(dá)、松下、惠而浦水仙、LG熊貓、西門子以及日立好用等等。 1.2.3 洗衣機(jī)的主要組成部分: 左罩殼組件 、內(nèi)筒組件 、外筒組件 、右罩殼組件 、電器箱及電器控制 、傳動部分 、排水閥及水位計 、管道系統(tǒng)。 1、 左罩殼組件：左罩殼組件有左罩殼、左墻板門等主要部分構(gòu)成，在本設(shè)計，左罩殼組件的作用是保證管道系統(tǒng)與液位計，用作內(nèi)筒組件左端支承及罩護(hù)轉(zhuǎn)動中的皮帶輪。 2、 內(nèi)筒組件：內(nèi)筒組件由V型筋、拉桿、內(nèi)筒體、左右軸頭等主要部件組成，用以盛放被洗滌的衣物，兩端通過軸承組件支承在左右墻板上。 3、 外筒組件：外筒組件主要由外筒體、拉門等主要部分組成，用以盛放洗滌用水，整個機(jī)組聯(lián)接，以及罩護(hù)轉(zhuǎn)動的內(nèi)筒組件。 4、 右罩殼組件：右罩殼組件由右罩殼、右墻板門等主要部分構(gòu)成，右罩殼組件的作用是安置電器箱、傳動系統(tǒng)及用作內(nèi)筒組件右端支承。 5、 電器箱及電器控制：電器箱位于右罩殼組件的后上部，電氣控制面板位于右罩殼組件的前上部，電氣控制的主要內(nèi)容是，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，主電機(jī)斷電時制動器制動，門蓋打開時，行程開關(guān)動作，主電機(jī)斷電。 6、 傳動部分 ：本設(shè)計通過行星齒輪減速器傳動，實現(xiàn)減速，將電機(jī)的動力傳遞到內(nèi)筒上。 7、 排水閥及水位計：排水閥主要用于排放洗滌衣物后的污水，水位計是用來反映外筒組件內(nèi)的水位。 8、 管道系統(tǒng)：多由進(jìn)水管道、進(jìn)氣管道、水位計連接管路及溫度表組成。 1.2.4 整機(jī)結(jié)構(gòu) 以日常生活中常見的波輪式全自動洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）都是是以同一中心安放著的。外桶是固定的，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周會有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別是由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時，通過電控系統(tǒng)將排水閥打開，經(jīng)過進(jìn)水管將水注入到外桶中。排水時，通過電控系統(tǒng)使得排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)洗滌的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶的正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕是用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及警報。排水按鈕是用來實現(xiàn)手動排水。波輪式全自動洗衣機(jī)的實物示意圖如圖1-1 所示 圖1-1 自動洗衣機(jī)的組成簡圖 1.2.5 洗滌過程 圖1-2 洗衣機(jī)洗滌過程內(nèi)部簡圖 洗衣機(jī)的洗滌過程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現(xiàn)洗凈的目的。首先是充滿在波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁上，并且沿桶壁上升。在波輪中心處，因甩出液體而形成了低壓區(qū)，又使得洗滌液流會回波輪附近。這樣，會在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入了中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪的附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物之后。其次，當(dāng)衣物被放進(jìn)了洗滌液之后，由于慣性的作用運動緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對運動，水流與衣物便發(fā)生了相對摩擦，這樣的水流沖刷力同樣有助于污垢離開衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則性，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后，其速度和方向都會發(fā)生改變，形成湍流。在湍流的作用之下，衣物做無規(guī)則運動并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長，衣物相互相摩擦，增大洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性?！　? 全自動洗衣機(jī)通過水位開關(guān)與電磁進(jìn)水閥配合來控制進(jìn)水、排水以及電機(jī)的通斷：從而得以實現(xiàn)自動控制的。電磁的進(jìn)水閥起著通、斷水源的作用。當(dāng)電磁線圈斷電的時候，移動鐵芯在重力和彈簧力的作用之下，緊緊頂在橡膠膜片的上面，并將膜片中心小孔堵塞，這樣閥門關(guān)閉，水流不通。當(dāng)電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力作用下上移，離開了膜片，并使得膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入了洗衣桶內(nèi)。由于中心小孔流通能力大于膜片兩側(cè)小孔流通能力，膜片的上方壓強(qiáng)迅速會減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，將水流導(dǎo)通。 水位開關(guān)實際上就是一個壓力開關(guān)。氣室入口與洗衣桶中貯氣室相聯(lián)接。當(dāng)水注入洗衣桶之后，貯氣室口就很快被封閉，隨著水位的上升，貯氣室的水位也會上升，被封閉的空氣壓強(qiáng)亦會增大，水位開關(guān)中的波紋膜片2受壓而后脹起，推動頂桿3的運動而使觸點4的改變，從而實現(xiàn)了自動的通斷。 1.2.6 工作原理 圖1-3 洗衣機(jī)工作原理圖 圖1-4 自動洗衣機(jī)減速裝置的傳動流程圖 A制動，B放開，運動經(jīng)電機(jī)、帶傳動、中心齒輪、行星輪、行星架、波輪，完成洗滌 A放開，B制動，運動經(jīng)電機(jī)、帶傳動、內(nèi)齒圈（脫水桶）、中心齒輪、行星架、波輪與脫水桶等速旋轉(zhuǎn)。 1.3 減速器 減速器是一種被封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用在動力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動裝置；在少數(shù)場合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運動準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用很廣。 減速器主要由傳動零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分：　 　 (1)、齒輪、軸及軸承組合：小齒輪與軸制成一體，稱齒輪軸，這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑相關(guān)不大的情況下，如果軸的直徑為d，齒輪齒根圓的直徑為df，則當(dāng)df-d≤6～7mn時，應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)。而當(dāng)df-d>6～7mn時，采用齒輪與軸分開為兩個零件的結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪。此時齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)接，軸上零件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合，用于承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況。當(dāng)軸向載荷較大時，應(yīng)采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結(jié)構(gòu)。軸承是利用齒輪旋轉(zhuǎn)時濺起的稀油，進(jìn)行潤滑。箱座中油池的潤滑油，被旋轉(zhuǎn)的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面坡口后，通過導(dǎo)油槽流入軸承。當(dāng)浸油齒輪圓周速度υ≤2m/s時，應(yīng)采用潤滑脂潤滑軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開。為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁覊m進(jìn)入箱內(nèi)，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件?！　? (2)、箱體：箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產(chǎn)的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面?！　? (3)、減速器附件：為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計，主要要考慮一下幾方面： 1）檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上?！　? 2)通氣器減速器工作時，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設(shè)通氣器。　　 3)軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點是拆裝、調(diào)整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整?！　? 4)定位銷為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應(yīng)在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對稱箱體應(yīng)呈對稱布置，以免錯裝。　　 5)油面指示器檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設(shè)油面指示器?！　? 6)放油螺塞換油時，排放污油和清洗劑，應(yīng)在箱座底部，油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。　　 7)啟箱螺釘為加強(qiáng)密封效果，通常在裝配時于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時往往因膠結(jié)緊密難于開蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當(dāng)位置，加工出～2個螺孔，旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設(shè)啟箱螺釘，啟蓋時用起子撬開箱蓋，啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕壜?lián)接螺栓 減速器的主要型式有斜齒輪減速器、擺線針輪減速器、齒輪蝸桿減速器、行星齒輪減速器等。按傳動級數(shù)主要分為：單級、二級、多級。按傳動 件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。 (1)、蝸輪蝸桿減速器的主要特點是具有反向自鎖功能， 可以有較大的減速比， 輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動 效率不高，精度不高。 (2)、行星減速器其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命 很長，額定輸出扭矩可以做的很大。 1.4 行星齒輪的傳動 齒輪機(jī)構(gòu)用于傳遞原動機(jī)與工作機(jī)之間的運動和動力。它可以實現(xiàn)不同的勻速運動或按預(yù)定規(guī)律變化的運動，也可以改變運動的形式，如將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化問移動或相反。齒輪傳動的適用范圍很廣，傳遞功率可高達(dá)數(shù)萬千瓦，圓周速度可達(dá)150m/s(最高300m/s)，直徑能做到10m以上，單級傳動比可達(dá)8或更大，因此在機(jī)器中應(yīng)用很廣。 行星輪既繞自身的軸線回轉(zhuǎn),又隨行星架繞固定軸線回轉(zhuǎn)。太陽輪、行星架和內(nèi)齒輪都可繞共同的固定軸線回轉(zhuǎn)，并可與其他構(gòu)件聯(lián)結(jié)承受外加力矩，它們是這種輪系的三個基本件。三者如果都不固定，確定機(jī)構(gòu)運動時需要給出兩個構(gòu)件的角速度，這種傳動稱差動輪系；如果固定內(nèi)齒輪或太陽輪，則稱行星輪系。通常這兩種輪系都稱行星齒輪傳動。 當(dāng)齒輪系運轉(zhuǎn)時，如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個齒輪的幾何軸線位置不固定，繞著其他齒輪的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，即在該齒輪系中至少具有一個作行星運動的齒輪。如圖5所示，設(shè)齒輪a為主動件，繞固定的幾何軸線Oa轉(zhuǎn)動；齒輪g裝在系桿H上，系桿H繞固定軸線OH轉(zhuǎn)動；齒輪b固定不動。當(dāng)齒輪a轉(zhuǎn)動時，齒輪g除繞本身軸線Og"自轉(zhuǎn)"外，其軸線Og還隨系桿H繞固定軸線OH作“公轉(zhuǎn)”，最后由系桿H輸出。途中，具有固定軸線的齒輪a或b稱為中心輪或太陽輪，通常用符號K表示。具有“自轉(zhuǎn)”和“公轉(zhuǎn)”運動的齒輪g稱為行星輪。用作安裝行星輪并帶動行星輪軸線旋轉(zhuǎn)的系桿H稱為行星架或轉(zhuǎn)臂。中心輪可繞固定軸線轉(zhuǎn)動，亦可固定不動。這種有中心輪、行星輪和行星架組成的傳動系統(tǒng)，若其中有一個中心輪固定，便稱為簡單行星傳動。 和其他機(jī)械傳動比較，齒輪傳動的主要優(yōu)點是：工作可靠，使用壽命長；瞬時傳動比為常數(shù)；傳動效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍很廣等。缺點是：齒輪制造需專用機(jī)床和設(shè)備，成本較高；精度低時，振動和噪聲較大；不宜用于軸間距離大的傳動等。 圖1-5 行星齒輪傳動簡圖 選擇齒輪齒數(shù)時需要考慮的因素是：滿足指定的傳動比；幾個行星輪需裝到相應(yīng)的合理位置；行星輪間各齒頂圓要有一定間隙。此外，還應(yīng)保證安裝以后三個基本件的回轉(zhuǎn)軸線重合，例如圖[行星齒輪傳動]中內(nèi)嚙合齒輪的中心距必須等于外嚙合齒輪的中心距。行星齒輪傳動的齒輪強(qiáng)度計算主要考慮輪齒的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，可分解為相嚙合的幾對齒輪副分別計算。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要考慮的是幾個行星輪分擔(dān)的載荷均勻，故應(yīng)采用均載機(jī)構(gòu)，例如采用基本件“浮動”的均載機(jī)構(gòu)、彈性件的均載機(jī)構(gòu)和杠桿聯(lián)動均載機(jī)構(gòu)等。 1.5 行星齒輪傳動的特點 1.5.1 行星齒輪傳動的優(yōu)點 洗衣機(jī)中使用行星輪系減速器就是利用了行星齒輪傳動，行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較其主要優(yōu)點有： 1） 體積小，質(zhì)量小，結(jié) 構(gòu)緊湊，承載能力大； 由于行星齒輪傳動具有功率分流和各中心輪構(gòu)成共軸線式的傳動以及合理的應(yīng)用內(nèi)嚙合齒輪副，因此結(jié)構(gòu)非常緊湊；再由于在中心輪周圍均勻分布著數(shù)個行星輪來共同分擔(dān)載荷，從而使每個齒輪所承載的載荷較小。 2） 傳動效率高； 由于行星齒輪結(jié)構(gòu)的對稱性，使作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承的反作用力互相平衡，從而有利于達(dá)到提高傳動效率的作用。 3） 傳動比較大； 行星傳動的類型很多，如漸開線行星傳動、擺線針輪行星傳動、諧波行星傳動及活齒行星傳動等，一般都具有大傳動比的特點。用于傳遞運動時，其最大傳動比可為幾萬或幾十萬以上；作為動力傳動，其最大傳動比可為幾十或者幾百。采用差動行星傳動，可以實現(xiàn)運動的合成和分解，只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動的類型和配齒方案，就可使少數(shù)幾個齒輪獲得很大傳動比。 4） 運動平穩(wěn)、抗沖擊和震動的能力較強(qiáng)、噪聲低。 由于采用了數(shù)個行星齒輪，均勻的分布在中心輪周圍，從而使行星輪和轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡，同時也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故傳動平衡，抗沖擊和震動能力強(qiáng)。 1.5.2 行星齒輪傳動的缺點 同時它的缺點有： 材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求較高、安裝較困難些、設(shè)計 計算也較一般減速器復(fù)雜。 但隨著人們對行星傳動技術(shù)進(jìn)一步的 深入地了解和掌握以及對國外行星傳動技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收， 令其傳動結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善， 加上生產(chǎn)工藝水平也不斷 提高，致使如今能完全可以制造出較好的行星齒輪傳動減速器。 由于在各種類型的行星齒輪傳動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地采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨特的優(yōu)點。行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動，運動的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中；這些功用對于現(xiàn)代機(jī)械傳動發(fā)展有著重要意義。因此，行星齒輪傳動在起重運輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、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。 根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行一般的齒輪強(qiáng)度、幾何尺寸的設(shè)計計算，然后要進(jìn)行傳動比條件、同 心條件、裝配條件、相鄰條件的設(shè)計計算，由于采用的是多個行星輪傳動，還必須進(jìn)行均載 機(jī)構(gòu)及浮動量的設(shè)計計算。 1.6 行星齒輪傳動的分類 漸開線行星齒輪傳動含有三類構(gòu)件，即中心輪（K）、行星架（H)和行星輪（g）。其中凡軸線與固定軸線重合，且承受或傳遞外加轉(zhuǎn)矩的構(gòu)件稱為基本構(gòu)件。安裝基本構(gòu)件的軸稱為基本軸（或稱為基本軸線）。按傳遞運動的功能和作用，任何行星傳動都含有輸入軸和輸出軸，多數(shù)行星傳動還含有輔助軸。其中，輸入軸和輸出軸通常與中心輪或行星架相固接，分別傳遞輸入轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩；輔助軸不僅承受外加轉(zhuǎn)矩，同時對整個行星傳動起限制或支承作用，如固定中心輪的軸（或軸線）就屬于輔助軸（或軸線）。 行星齒輪傳動根據(jù)基本構(gòu)件或基本軸的組成情況可分為：2K—H、3K、及 K—H—V 三種。若按其嚙合方式的不同，可分為：N——內(nèi)嚙合齒輪副；W——外嚙合齒輪副；G——同時與兩個中心輪相嚙合的公共齒輪。 根據(jù)行星齒輪傳動所具有的嚙合方式，又可分為： NGW 型——具有內(nèi)嚙合和外嚙合，同時還具有一個公共齒輪的行星齒輪傳動；NW 型——具有兩個外嚙合的行星齒輪傳動：WW 型——具有兩個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動，NN 型——具有兩個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動；NGWN 型——具有兩個內(nèi)嚙合和一個外嚙合，同時還具有一個公共齒輪的行星齒輪傳動；N 型——僅具有一個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動。 2 傳動方案設(shè)計 2.1 傳動方案的要求 在設(shè)計傳動方案的時候，傳動系統(tǒng)必須滿足體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，傳動平穩(wěn)，抗沖擊能力強(qiáng)的特點；傳動系統(tǒng)輸入輸出功率、轉(zhuǎn)速和扭矩必須滿足需要；另外傳動系統(tǒng)需要每天工作至少兩小時，工作壽命為20年（設(shè)每年工作300天）；傳動系統(tǒng)工作環(huán)境比較潮濕，溫度為-40°C—40°C，傳動系統(tǒng)在此環(huán)境內(nèi)必須能正常工作；還要滿足體積小，重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。 2.2 擬定傳動方案 任何一個方案，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。作者設(shè)計的方案是首先是為滿足在一般的環(huán)境中能長期連續(xù)工作，其次結(jié)構(gòu)簡單體積小。 圖2-1 2K—H行星傳動NGW型 a—中心輪 g—行星輪 b—內(nèi)齒圈 H—行星架 行星傳動的基本構(gòu)件都是由兩個中心輪（K）和一個行星架（H）所組成，通常稱為2K—H行星傳動。而我的設(shè)計的行星齒輪就是2K—H行星傳動中的單排內(nèi)外嚙合NGW型。如圖6 所示，中心輪a的軸為輸入軸，行星架H的軸為輸出軸，而固定中心輪b的軸為輔助軸 2.3 原始數(shù)據(jù) 為了方便設(shè)計的進(jìn)行，現(xiàn)確定行星齒輪減速器設(shè)計的原始數(shù)據(jù)如下： 總傳動比：=5.0 輸入軸轉(zhuǎn)速：=3000r/min 輸入軸功率：=300W 行星輪個數(shù)：=3 內(nèi)齒圓齒數(shù):=80-100 圖2-2 減速器系統(tǒng)的組成框圖 3 行星齒輪傳動的設(shè)計 3.1 行星齒輪傳動比和效率計算 行星齒輪傳動比符號及角標(biāo)含義為： ，其中1—固定件、2—主動件、3—從動件。 3.1.1 行星齒輪傳動比 由本設(shè)計中給的原始數(shù)據(jù)可得： ==5.0 輸出轉(zhuǎn)速： ===600r/min 3.1.2 行星齒輪轉(zhuǎn)動的效率計算： 行星齒輪傳動的效率計算公式為： =1- 由 : =1— 得 : -1=-5 其中 : 式中 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=3000r/min，=600r/min，-1=-5可得： =1-=1-=1-0.02=98% 3.2 行星齒輪傳動的配齒計算 行星齒輪傳動各齒輪齒輪數(shù)的確定，除了遵循圓柱齒輪傳動齒數(shù)選擇的原則外，還必須滿足傳動比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件。 3.2.1 傳動比條件 配齒計算必須保證滿足給定傳動比，本設(shè)計的行星齒輪為內(nèi)齒圈b固定的NGW型行星齒輪傳動，且主動輪為中心輪a，從動輪為行星架H，所以其必須滿足以下計算： =1+ 式中 為中心輪a的齒數(shù)； 為內(nèi)齒輪b的齒數(shù) 3.2.2 同心條件 同心條件即行星架的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)該與中心輪的幾何軸線相重合，本設(shè)計中的NGW型齒輪傳動，中心輪a與行星輪g的中心距應(yīng)該等于行星輪g與內(nèi)齒圈b的中心距,即=。 由此原理可以導(dǎo)出m(+)=m(-)，即+=- 3.2.3 裝配條件 設(shè)計行星齒輪時，其行星輪的數(shù)目和各輪的齒數(shù)必須正確選擇否則便裝配不起來。因為當(dāng)?shù)谝粋€行星輪裝好后，中心輪a和內(nèi)齒圈b的相對位置便確定了；又因為均勻分布的各行星輪的中心位置也是確定的，所以一般情況下其余行星輪的齒便有可能不能同時插入內(nèi)、外兩個中心輪的齒槽中，亦即可能無法裝配起來。為了能裝配起來，設(shè)計時應(yīng)使行星輪數(shù)和各輪齒數(shù)之間滿足一定的裝配條件。 本設(shè)計中的NGW型傳動，為了簡化計算和裝配，應(yīng)使太陽輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)和等于行星輪數(shù)的整數(shù)倍，即： =整數(shù)或=整數(shù) 3.2.4 鄰接條件 為了保證行星輪系能夠運動，其相鄰兩行星輪的齒頂圓不得相交，兩相鄰行星齒輪齒頂圓半徑之和小于其中心距，這個條件稱為鄰接條件。這時相鄰的兩行星輪的中心距應(yīng)大于行星輪的齒頂圓直徑。 圖3-1 鄰接條件 即 2（）<或（）<2asin 式中：（）、（）——行星輪c的齒頂圓半徑和直徑； ——行星輪個數(shù)； a——a、g齒輪嚙合副的中心距； ——相鄰兩個行星齒輪中心之間的距離。 間隙=（）的最小允許值取決于行星齒輪減速器的冷卻條件和嚙合傳動時潤滑油的攪動損失。實際使用時，一般取間隙值0.5m，m為齒輪的模數(shù)。 3.2.5 配齒的計算 由本設(shè)計規(guī)定的原始數(shù)據(jù)根據(jù)裝配條件： ==整數(shù) 由此可知，取3的倍數(shù)即可使上式成立，故可以取=24 根據(jù)傳動比公式： ==1—=1+ 可得： =（-1）=（5.0-1）24=96. 根據(jù)同心條件，若不變位，則由+=- 得==（88-22）/2=36 對于鄰接條件： （）<2asin 2asin=m(+)sin=m51.96m （）=m(+2) 式中GB1356-88規(guī)定 齒頂高系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為=1 所以（）=m(36+2)=387m 因為51.96m>38m,所以該設(shè)計配齒計算滿足鄰接條件，即 =24，=96，=36 3.3 行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計算 本設(shè)計中行星齒輪傳動選用的是直齒圓柱齒輪傳動。 3.3.1 齒輪傳動的主要參數(shù) ——基本輪廓，基本輪廓的基本參數(shù)：齒形角，齒頂高，工作 齒高，頂隙c=0.25m,齒根圓角半徑=0.38m ——模數(shù)，m ——中心距a，中心輪與行星輪間的中心距，行星輪與內(nèi)齒輪間的中心距 ——傳動比i,=5.0 齒數(shù)比u, 中心輪與行星輪間的齒數(shù)比 ==1.5 行星輪與內(nèi)齒輪間的齒數(shù)比==2.67 ——變位系數(shù)x,不進(jìn)行變位，所以取x=0 3.3.2 精度等級選擇 由于洗衣機(jī)傳動裝置速度不是很高，故可以選擇精度為7級，選擇中心輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，行星輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS，兩種材料硬度相差20HBS。內(nèi)齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，與行星輪材料硬度相差20HBS 3.3.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度 首先對于中心輪與行星輪之間的齒輪傳動進(jìn)行計算， 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計計算公式進(jìn)行運算，即： 3.3.3.1 初步計算 1) 初取載荷系數(shù)K=1.8 2) 由大小齒輪均為鋼制，由參考文獻(xiàn)（2）中表12.12可查得： =189.8； 當(dāng)齒輪傳動未變位時，可由參考文獻(xiàn)（2）中表12.16查得： =2.5； 由參考文獻(xiàn)（2）中公式12.6： =，式中=， 可由算得 =1.69， 再由參考文獻(xiàn)（2）中公式12.10： =0.88 3) 計算中心輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ===954.9N.mm 4) 齒寬系數(shù)， 中心輪相對于軸承的位置為懸臂布置，由參考文獻(xiàn)（2）中表12.13查得 =0.4 5) 接觸疲勞強(qiáng)度極限為 ，由參考文獻(xiàn)（1）中表4-2查得 中心輪的接觸疲勞強(qiáng)度: 700MPa 行星輪的接觸疲勞強(qiáng)度: 600MPa 6) 初步計算許用接觸應(yīng)力 中心輪的許用接觸應(yīng)力: 0.9=0.9×700=630MPa 行星輪的許用接觸應(yīng)力: 0.90.9×500=540MPa 7) 中心輪與行星輪是外齒輪嚙合，所以其齒數(shù)比是 : u==1.32 則初步計算中心輪直徑: 20.52mm 初步 取: =30mm 初步計算齒寬 : ==0.4×30=12mm 初步圓周速度v: ===4.71m/s 3.3.3.2 校核計算 由之前的計算得齒數(shù) : =24，=96，=36 則模數(shù)為 : m===1.25 由參考文獻(xiàn)（2）中表12.3取: m=1.5mm 則可以計算得: =m=36mm ==0.4×36=12.6mm ===4.95m/s 使用系數(shù): =1.5 動載系數(shù): =0.85 齒間載荷分配系數(shù): ===60.63N ==7.22N/mm<100N/mm 由之前的運算已經(jīng)得出和: =1.69 ==0.88 由此可計算得: ===1.29 齒向載荷分布系數(shù): = 由參考文獻(xiàn)（2）中表12.11得: A=1.11 B=0.16 C=0.47 則可以算得: = =1.169 載荷系數(shù)K: = =1.5×0.85×1.26×1.169=1.92 彈性系數(shù) : =189.8 節(jié)點區(qū)域系數(shù): =2.5 接觸最小安全系數(shù): =1.05 總工作時間 : =20×300×2=12000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由參考文獻(xiàn)（2）公式12.12可進(jìn)行計算: =60×1×3000×12000=2.16× =2.16×÷5=4.32× 接觸壽命系數(shù) : =1.1 =1.22 許用接觸應(yīng)力: ===628.57MPa ===580.95MPa 則可以帶入設(shè)計公式檢驗取值是否合格 =19.97mm =31.5mm>19.97mm 驗算: =189.8×2.5×0.88× =293.13MPa< 計算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。 3.3.4 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 由設(shè)計計算公式進(jìn)行運算，即: 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗算 重合度系數(shù)： =0.25+=0.25+=0.69 齒間載荷分配系數(shù)： =1/=1/0.69=1.45 齒向載荷分布系數(shù)： 由參考文獻(xiàn)（2）中圖12.14進(jìn)行計算: 齒頂高=m=1.5mm 齒根高=(+)m=1.875mm 齒全高h(yuǎn)=+=3.375mm =12.6/3.375=3.73 結(jié)合已經(jīng)算出的=1.169可推出： =1.12 載荷系數(shù)K： ==1.5×0.85×1.41×1.12 =2.01 齒形系數(shù) 由參考文獻(xiàn)中圖12.21可取 ： =2.75 =2.45 應(yīng)力修正系數(shù) 由參考文獻(xiàn)中圖12.22可取： =1.55 =1.66 彎曲疲勞極限 由參考文獻(xiàn)中圖12.23 c可?。? =550MPa =430MPa 彎曲最小安全系數(shù) 由參考文獻(xiàn)表12.14可?。? =1.25 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl： =60×1×3000×12000=2.16× =2.16×÷5=4.32× 彎曲壽命系數(shù)： =0.91 =0.98 尺寸系數(shù)： =1.0 許用彎曲應(yīng)力： ===400.4MPa ===337.12MPa 則可以帶入設(shè)計公式檢驗m取值是否合格： 對于中心輪 ==0.0106 對于行星輪 ==0.0121 按兩者較大的值進(jìn)行計算，即按行星輪進(jìn)行計算模數(shù)： = =1.42mm 所以之前所算得的模數(shù)m=1.5mm合格 驗算： = = =18.97MPa< ==18.10MPa< 因為傳動無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核。 3.3.3.3 確定傳動主要尺寸 齒頂高系數(shù)=1 頂隙系數(shù)=0.25 分度圓壓力角= 分度圓直徑d： ==1.5×21=36mm ==1.5×31=54mm ==1.5×84=144mm 中心距a： ==45mm ==45mm 齒頂高： =m=1.5mm 齒根高： =(+)m=1.875mm 齒全高： =+=3.375mm 齒頂圓直徑： =+2=39mm =+2=57mm =—2=141mm 齒根圓直徑： =-2=32.25mm =-2=50.25mm =+2=14.25mm 基圓直徑： =cos20=33.83mm =cos20=50.74mm =cos20=135.32mm 節(jié)圓直徑： ==33.83/cos20=36.00mm ==50.74/cos20=54mm ==135.32/cos20=144mm 齒距p ： p=m=4.712mm 齒厚s： s=m/2=4.356mm 齒槽寬e： e=m/2=4.356mm 齒寬b 之前算得b=12.6mm ?。? =12.6mm =14mm =15mm 頂隙c： C=m=0.375mm 3.4 行星齒輪傳動的受力分析 在對行星齒輪傳動進(jìn)行受力分析時，通常假設(shè)各中心輪與行星架作等速轉(zhuǎn)動或靜止，且不考慮摩擦損失。下面將對行星傳動的受力分析進(jìn)行說明。 3.4.1 基本構(gòu)件上作用的轉(zhuǎn)矩 由參考文獻(xiàn)中公式5-42： 可得： = =3819.6 3.4.2 基本構(gòu)件上的作用力 圖3-2 行星傳動的受力分析 圖3-2的受力分析情況。圖中，中心輪a主動件，設(shè)a輪的螺旋角為右旋，行星齒輪傳動中移動齒輪嚙合作用力的分析和計算，與普通定軸齒輪傳動相同。從主動齒輪開始，依次確定各基本構(gòu)件上的作用力和力矩。 中心輪a上的嚙合作用力為： = ===60.63N = = 由參考文獻(xiàn)中表5-1，可以?。? =1.10 =1.15 =1.25 則可以得： =22.23N =8.09N =0 行星輪g上的嚙合作用力為： =-=-22.23N ==-22.23N =-=0 =-=0 =-=-8.09N =-=8.09N =--==44.46N 轉(zhuǎn)臂H上的嚙合作用力和力矩為： =-=-44.46N =N.mm 中心輪b上的嚙合作用力為： =-=22.23N =-=0 =-=-8.09N 3.5 行星齒輪傳動的均載機(jī)構(gòu)的設(shè)計 行星輪系的重要特點之一是采用多行星輪來分擔(dān)負(fù)荷，同時由于行星輪的均勻分布使徑向力和離心力得到平衡，從而使中心輪、系桿近似實現(xiàn)無徑向負(fù)荷地傳遞轉(zhuǎn)矩，消除振動。理論上說，在相同功率和轉(zhuǎn)速條件下，行星輪數(shù)目越多，與每一行星輪嚙合的中心輪輪齒受力越小，這樣可使結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。但實際上因制造和安裝帶來的誤差，各行星輪的負(fù)荷不可能均勻分配。一般用最大法向力和平均法向力之比來表示各行星輪間負(fù)荷的不均勻程度，其值可在很大的范圍內(nèi)變化。為了實現(xiàn)運動，一個行星輪即可，因此增加行星輪實際上就是增加了多余的約束條件，致使對制造和安裝精度的要求越苛刻。安裝過多的行星輪不僅使行星輪負(fù)載不均，而且會因為制造和安裝不可避免的誤差使各接觸件之間的預(yù)應(yīng)力加大，降低效率，產(chǎn)生振動和噪聲，影響運轉(zhuǎn)的可靠性甚至?xí)ㄋ离y以運動。因此隨著行星齒輪系傳動速度和功率的增大，均載問題的研究變得更重要。 為了使行星輪間載荷分配均勻，我采用浮動構(gòu)件均載機(jī)構(gòu)。 浮動構(gòu)件指凡沒有固定的徑向支承，并在工作中能自動調(diào)節(jié)軸心位置的構(gòu)件。 本設(shè)計中采用浮動內(nèi)齒套將輸入軸與中心輪作浮動聯(lián)接，使中心稱為浮動構(gòu)件。受栽工作中，浮動的中心輪可在三個行星輪之間自動調(diào)節(jié)徑向位置，使得各行星輪間載荷分配趨于均勻。這種均載結(jié)構(gòu)制造簡單、裝配方便、結(jié)構(gòu)緊湊。 4 中心輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 中心輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在行星齒輪傳動中，中心輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計取決于行星傳動類型、傳動比大小、傳動轉(zhuǎn)矩的大小和支承方式以及所采用的均載機(jī)構(gòu)。 由于本設(shè)計采用的是浮動構(gòu)件均載機(jī)構(gòu)，中心輪被設(shè)計成浮動構(gòu)件。浮動用齒式聯(lián)軸器有單齒和雙齒兩種結(jié)構(gòu)，雙齒輪聯(lián)軸器可以使浮動齒輪具有傾斜和徑向平移兩種運動的可能。這有利于減小載荷不均勻系數(shù)值， 圖4-1 中心輪浮動用雙齒聯(lián)軸器 4.2 行星輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計 行星輪的機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)行星齒輪傳動的類型、承載能力的大小、行星輪轉(zhuǎn)速的高低和所選用的軸承類型及其安裝形式而定。行星輪多做成中空的齒輪，以便在內(nèi)孔中裝置行星輪軸或軸承。 中、低速行星齒輪傳動，常用的行星輪結(jié)構(gòu)如圖。常采用滾動軸承支承 圖4-2 軸承裝于行星輪內(nèi)的基本結(jié)構(gòu) 4.4 內(nèi)齒圈的設(shè)計 不旋轉(zhuǎn)也不浮動的內(nèi)齒輪常用平鍵、圓銷或螺栓聯(lián)接裝置在機(jī)體上，且與機(jī)體有精確的定位配合。有時為了保證制造精度，直接把內(nèi)齒輪加工在機(jī)體會上，這時機(jī)體的材料就按齒輪的要求確定。 我設(shè)計的內(nèi)齒圈如圖12 圖4-3 內(nèi)齒圈 4.5 行星架設(shè)計 行星架的合理結(jié)構(gòu)應(yīng)該是重量輕、剛性好、便于加工和裝配。其常見結(jié)構(gòu)形式有雙壁整體式、雙壁分開式和單臂式三種。 圖4-4 雙壁整體式行星架 a) 軸與行星架一體 b)軸與行星架為法蘭式鏈接 雙壁整體式行星架結(jié)構(gòu)剛性較好，行星輪的軸承一般安裝在行星輪內(nèi)。 圖4-5 雙臂分開式行星架 雙壁分開式行星架結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛性較差。當(dāng)傳動比較小時，行星輪軸承安裝在行星架上。裝配較方便。 圖4-6 單臂式行星架 單臂式行星架結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，軸向尺寸小，但行星輪屬懸臂布置，受力不好，剛性差。 本設(shè)計中采用雙壁分開式行星架結(jié)構(gòu) 5 行星齒輪減速器輸入軸輸出軸設(shè)計 5.1 減速器輸入軸設(shè)計 5.1.1 材料選擇和許用應(yīng)力 選用45號鋼，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限=600MPa 許用彎曲應(yīng)力=60MPa。 已知輸入軸的轉(zhuǎn)矩=954.9n.mm 功率為Pt=300w,轉(zhuǎn)速n=3000r/min中心輪的直徑=31.5mm 5.1.2 估算軸徑 由參考文獻(xiàn)中公式： ==4.73mm 為了便于軸上零件的拆裝、定位、位置調(diào)整等強(qiáng)度設(shè)計，輸入軸輸出軸都設(shè)計成階梯軸 所以估算軸徑,確定各個軸段的直徑 考慮到軸在整個減速離合器中的安裝所必須滿足的條件，初定：軸段1直徑最小d1=26mm d2=30mm d3=35mm d4=34mm d5=35mm d6=38.5 d7=34.5mm. 齒輪齒寬為12.6mm，為保證達(dá)到軸于行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定：L=105mm,L1= 30mm,L2=13mm, L3=13.5mm, L4=18mm, L5=13.5mm,L6=17mm 圖5-1 輸入軸 5.1.2 校核軸 圖5-2 輸入軸的受力分析 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： ==60.63N 徑向力： ==22.07N 法向力： ==64.52N 作水平面內(nèi)彎矩圖A， 支點反力為： =30.62N 彎矩為： ==1500.38N.mm 作水平面內(nèi)彎矩圖b， 支點反力為： =11.04N 彎矩為： =540.96N.mm 做合成彎力矩C 合彎矩： =1594.92N.mm 求當(dāng)量彎矩： ==1694.73N.mm 校核強(qiáng)度： =1694.73/（0.1×）=0.5422MPa<， 故設(shè)計的軸有足夠的強(qiáng)度，并有很大的裕量。 5.2 減速器輸出軸設(shè)計 5.2.1 材料選擇和許用應(yīng)力 選用45號鋼，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限=600MPa 許用彎曲應(yīng)力=60MPa。 輸出功率： ==0.98×3000=294W 5.2.2 輸出軸的選用 本設(shè)計中采用的是花鍵軸進(jìn)行輸出。 圖5-3 花鍵軸 6 自動洗衣機(jī)行星齒輪減速器裝配圖 6.1 裝配圖 圖6-1 NWG行星齒輪減速器的裝配圖 圖6-1為本設(shè)計中的NWG行星齒輪減速器的裝配圖，其中軸上的墊圈都是采用的非標(biāo)準(zhǔn)件。 7 結(jié)論與展望 7.1 結(jié)論 本文是關(guān)于自動洗衣機(jī)減速離合器內(nèi)部減速裝置，這種減速器對于體積和重量方面要求較高，在設(shè)計過程中不僅要注意這些，同時也要在精度上下些功夫，因為精度不高的話，在洗衣機(jī)運行過程中產(chǎn)生的振動和噪聲就會很大，也無法滿足洗衣機(jī)使用的時間要求。隨著人們對家電的要求逐漸提高和科技的日益發(fā)展，洗衣機(jī)是家用電器中常見的一種，人們對它的要求不僅是質(zhì)量上的，對它本身的重量、體積、噪音等方面的要求也越來越高，本文設(shè)計的減速器就注意從這些方面下手，盡量的減輕它的重量和縮小它的體積，同時也不忘提高齒輪間的傳動精度和傳動精度，能使洗衣機(jī)在運行中做到噪音小，振動小的作用。 7.2 展望 行星齒輪在起重運輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械等工業(yè)部門均獲得了廣大應(yīng)用，行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史，相信在不久的將來，我國在這方面會有更快更好的發(fā)展。 同時由于本人的能力和經(jīng)驗有限，在設(shè)計過程中難免會犯些錯誤，也可能有些地方在實際有所欠缺，還望老師指出，我也將在日后的工作實踐中，能把有誤的地方改正。 參考文獻(xiàn) [1]胡來瑢.行星傳動設(shè)計與計算[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1997.12 [2]邱宣懷.機(jī)械設(shè)