1647-載重32噸輪邊減速器,載重,32,噸輪邊,減速器 2 齒 輪 傳 動 的 參 數(shù) 設 計 計 算2.1 已 知 條 件軸 距 3650mm； 整 備 質 量 :23000kg； 總 質 量 ： 55000kg； 最 高 車 速 ： 48km/h.；最 大 爬 坡 度 ： 15%； 發(fā) 動 機 最 大 功 率 ： 261/2100kw/rpm；最 大 扭 矩 /轉 速 ： 1559/1300Nm/rpm；采 用 液 力 機 械 式 變 速 箱 ， 各 檔 位 速 比 為 ： ， ， ，15.8i?23.19i32.01i?38.4?i， 5i， 27.1?Ri；液 力 變 矩 器 最 大 變 矩 比 ： ；0k主 減 速 器 速 比 ： ； 行 星 齒 輪 速 比 ： ；.8wi 54.7i?輪 胎 尺 寸新 胎 充 氣 后 輪 胎 最 大 使 用 尺 寸規(guī) 格 斷 面 寬 度 外 直 徑 斷 面 寬 度 外 直 徑一 般 花 紋 加 深 花 紋 一 般 花 紋 加 深 花 紋18.00-25 495 1615 1673 550 1693 17562.2 設 計 計 算2.2.1 選 取 行 星 齒 輪 傳 動 的 傳 動 類 型 和 傳 動 簡 圖根 據(jù) 條 件 ， 傳 動 比 較 小 ， 傳 動 扭 矩 較 大 ， 轉 速 低 ， 工 作 環(huán) 境 較 惡 劣 ， 易 有 沖擊 載 荷 ， 結 構 尺 寸 限 制 不 大 ， 可 以 稍 微 選 用 大 一 點 的 結 構 ， 要 求 結 構 簡 單 ， 成 本低 。 由 此 選 用 2k-h， NGW 型 的 行 星 齒 輪 傳 動 系 統(tǒng) ， 齒 圈 固 定 于 車 體 上 ， 太 陽 輪作 為 輸 入 件 ， 行 星 架 作 為 輸 出 件 ， 其 結 構 簡 圖 如 下 ：圖 2-1 齒 輪 傳 動 簡 圖 2.2.2 配 齒 計 算由 所 給 條 件 知 ， 輪 胎 寬 457mm， 輪 輞 直 徑 635mm， 傳 動 比 4.47，現(xiàn) 根 據(jù) 輪 邊 減 速 器 的 使 用 條 件 ， 考 慮 輪 胎 結 構 尺 寸 的 限 制 ， 初 步 選 定 太 陽 輪的 齒 數(shù) Za 為 15,行 星 輪 數(shù) 目 np=3， 若 不 合 理 再 重 新 選 擇 。根 據(jù) 2Z-X(A)型 行 星 齒 輪 傳 動 的 傳 動 比bxbaxabaipi????(2.1) 因 此 特 性 參 數(shù) p=3.47 1baZiZb=p×Za=3.47×15=52, (2.2) , 　 (2.3).8.ic????取 Zc=18,Zb=54(2.4).6baHai?(2.5).72.9%34pii??????????因 此 傳 動 比 是 合 格 的 。即 ， 最 后 確 定 Za=15,Zb=54,Zc=182.2.3 初 步 計 算 齒 輪 的 主 要 參 數(shù)在 行 星 齒 輪 傳 動 中 ， 各 齒 輪 齒 數(shù) 較 常 見 的 失 效 形 式 有 齒 面 點 蝕 ， 齒 面 磨 損 和輪 齒 折 斷 。在 行 星 齒 輪 傳 動 中 ， 各 齒 輪 的 輪 齒 工 作 時 ， 其 齒 面 接 觸 應 力 是 按 脈 動 循 環(huán) 變化 的 。 若 齒 面 接 觸 應 力 超 出 材 料 的 接 觸 持 久 極 限 ， 則 輪 齒 在 載 荷 的 多 次 重 復 作 用下 ， 齒 面 表 層 產(chǎn) 生 細 小 的 疲 勞 裂 紋 ， 裂 紋 的 蔓 延 擴 展 ， 使 表 層 金 屬 微 粒 剝 落 面 形成 疲 勞 點 蝕 。 輪 齒 出 現(xiàn) 疲 勞 點 蝕 后 ， 嚴 重 影 響 傳 動 的 穩(wěn) 定 性 ， 且 致 使 產(chǎn) 生 震 動 和噪 聲 ， 影 響 傳 動 的 正 常 工 作 ， 甚 至 引 起 行 星 傳 動 的 破 壞 。提 高 齒 面 硬 度 ， 減 小 齒 面 粗 糙 度 ， 提 高 潤 滑 油 黏 度 和 接 觸 精 度 ， 以 及 進 行 合理 的 變 位 均 能 提 高 齒 面 抗 點 蝕 的 能 力 。在 行 星 齒 輪 傳 動 中 ， 齒 輪 在 載 荷 的 多 次 重 復 作 用 下 ， 齒 根 彎 曲 應 力 超 過 材 料的 彎 曲 持 久 極 限 時 ， 齒 根 部 分 將 產(chǎn) 生 疲 勞 裂 紋 。 裂 紋 逐 漸 擴 展 ， 最 后 導 致 齒 輪 產(chǎn)生 疲 勞 折 斷 。 另 外 ， 還 有 過 載 遮 斷 ， 輪 齒 因 短 時 過 載 或 沖 擊 過 載 而 引 起 的 突 然 折 斷 ，稱 之 為 過 載 折 斷 。 用 淬 火 鋼 或 鑄 鐵 制 成 齒 輪 ， 容 易 產(chǎn) 生 過 載 折 斷 。齒 面 磨 料 磨 損 是 由 于 齒 廓 間 相 對 滑 動 的 存 在 ， 如 果 有 硬 的 屑 粒 進 入 輪 齒 工 作面 間 ， 則 將 產(chǎn) 生 磨 料 磨 損 。 閉 式 齒 輪 傳 動 中 ， 應 該 注 意 潤 滑 油 的 清 潔 和 及 時 更 換 。而 開 式 齒 輪 傳 動 的 工 作 條 件 較 差 ， 其 主 要 的 失 效 形 式 就 是 磨 料 磨 損 [22]。2.2.3.1 齒 輪 材 料 和 熱 處 理 的 選 擇在 行 星 齒 輪 傳 動 中 ， 齒 輪 材 料 的 選 擇 應 綜 合 得 考 慮 到 齒 輪 傳 動 的 工 作 情 況 ，如 載 荷 性 質 和 大 小 ， 工 作 環(huán) 境 等 ， 加 工 工 藝 和 材 料 來 源 及 經(jīng) 濟 性 等 條 件 。 由 于 齒輪 材 料 及 其 熱 處 理 是 影 響 齒 輪 承 載 能 力 和 使 用 壽 命 的 關 鍵 因 素 ， 也 是 影 響 齒 輪 生產(chǎn) 質 量 和 加 工 成 本 的 主 要 條 件 。 選 擇 齒 輪 材 料 的 一 般 原 則 是 ： 既 要 滿 足 其 性 能 要求 ， ， 保 證 齒 輪 傳 動 的 工 作 可 靠 ， 安 全 ； 同 時 又 要 使 其 生 產(chǎn) 成 本 較 低 。 對 于 中 低速 ， 重 載 的 重 型 機 械 的 行 星 齒 輪 傳 動 裝 置 應 選 用 調(diào) 制 鋼 40Cr,35SiMn,35CrMnSi 等材 料 。 經(jīng) 正 火 調(diào) 質 或 表 面 淬 火 ， 使 其 獲 得 機 械 強 度 ， 硬 度 和 韌 性 等 綜 合 性 能 較 好 [22]。根 據(jù) 本 課 題 所 研 究 的 輪 邊 減 速 器 的 使 用 環(huán) 境 ， 維 修 條 件 以 及 重 型 礦 用 電 動 輪自 卸 車 的 重 型 重 載 特 征 ， 輪 齒 載 荷 性 質 、 承 載 能 力 ， 結 合 齒 輪 常 常 發(fā) 生 的 失 效 形式 ， 并 考 慮 加 工 工 藝 、 材 料 來 源 、 使 用 壽 命 和 經(jīng) 濟 性 等 條 件 ， 經(jīng) 綜 合 ， 選 擇 齒 輪材 料 和 熱 處 理 方 式 見 下 ： 中 心 輪 a 和 行 星 輪 c 均 采 用 20CrNi3 滲 碳 淬 火 的 調(diào) 質 合 金 鋼 ， 其 齒 面 硬 度HRC=60取 σ Hlim=1500N/㎜ 2；σ F/lim=470 N/㎜ 2；中 心 輪 a 和 行 星 輪 c 的 加 工 精 度 為 6 級 。內(nèi) 齒 輪 B 選 用 37SiMn2MoV 調(diào) 質 表 面 淬 火 的 合 金 鋼 其 齒 面 硬 度 為 HRC=55取 σ Hlim=1160 N/㎜ 2；σ F/lim=360N/㎜ 2；加 工 精 度 為 7 級 ；2.2.3.2 模 數(shù) 的 計 算在 計 算 行 星 齒 輪 傳 動 強 度 時 ， 將 各 種 傳 動 類 型 的 行 星 齒 輪 傳 動 分 解 成 其 對 應 的若 干 個 相 互 嚙 合 的 齒 輪 副 。 然 后 ， 載 將 每 個 嚙 合 齒 輪 副 視 為 單 個 的 齒 輪 傳 動 。 在 設計 行 星 齒 輪 傳 動 時 ， 其 主 要 參 數(shù) 可 先 安 類 比 法 ， 即 參 照 已 有 的 形 同 類 型 的 行 星 齒 輪傳 動 來 進 行 初 步 確 定 ； 或 者 根 據(jù) 具 體 的 工 作 條 件 ， 結 構 尺 寸 和 安 裝 條 件 來 確 定 [22]。常 用 的 辦 法 是 按 齒 面 接 觸 強 度 初 算 小 齒 輪 的 分 度 圓 直 徑 d1 或 者 按 輪 齒 彎 曲 強度 初 算 齒 輪 模 數(shù) m。 在 增 大 10%~20%。2.2.3.3 按 彎 曲 強 度 的 初 算 公 式 計 算 齒 輪 的 模 數(shù)行 星 輪 數(shù) 目 時 ， 各 個 行 星 輪 上 的 載 荷 均 勻 （ 或 采 用 載 荷 分 配 不 均 勻 系 數(shù)pn?進 行 補 償 ） ， 因 此 只 需 要 分 析 和 計 算 其 中 的 一 套 即 可 ， 中 心 輪 a 在 每 一 套 中pK（ 即 在 每 個 功 率 分 流 上 ） 所 承 受 的 輸 入 轉 矩 由 (2.6)計 算 ：11954npnTpa?(2. 6) 或 者 按 啟 動 時 轉 速 最 小 ， 轉 矩 最 大 來 計 算小 齒 輪 的 名 義 轉 矩 T1=Tmax×i/3=5000N/m㎡ ；aT—中 心 輪 a 所 傳 遞 的 轉 矩 ， N.m；pn—行 星 輪 數(shù) 目 。代 入 數(shù) 據(jù) 可 得 T1=5000N.m；中 心 輪 1 的 模 數(shù) 可 由 (2.7)估 算3lim211FdapAmzYK????（ 2. 7）—算 式 系 數(shù) ， 對 于 直 齒 輪 傳 動 ， 對 于 斜 齒 輪 傳 動 ；K12.m?1.5mK?1T—嚙 合 齒 輪 副 中 小 齒 輪 的 名 義 轉 矩 ， N.m； 應 是 功 率 分 流 后 的 值 ；A—使 用 系 數(shù) ；?FK—綜 合 系 數(shù) ；p—計 算 彎 曲 強 度 的 行 星 輪 間 載 荷 分 布 不 均 勻 系 數(shù) ；1FaY—小 齒 輪 系 數(shù) ；d?—小 齒 輪 齒 寬 系 數(shù) ；1z—齒 輪 副 中 小 齒 輪 齒 數(shù) ；limF?—試 驗 齒 輪 彎 曲 疲 勞 極 限 ， 2/mN,且 取 1limF?和 中 的 較 小 值 。12liFaY2.2.3.4 相 關 系 數(shù) 的 確 定算 式 系 數(shù) ；mK本 課 題 采 用 直 齒 輪 傳 動 算 式 系 數(shù) 12.mK?使 用 系 數(shù) ；A按 原 動 機 均 勻 平 穩(wěn) ， 工 作 機 中 等 沖 擊 取 使 用 系 數(shù) 1.35AK?綜 合 系 數(shù) ；FK?綜 合 系 數(shù) 1.6?計 算 彎 曲 強 度 的 行 星 輪 間 載 荷 分 布 不 均 勻 系 數(shù) ；FpK根 據(jù) 經(jīng) 驗 ， 取 行 星 輪 間 載 荷 分 布 不 均 勻 系 數(shù) 1.?小 齒 輪 齒 形 系 數(shù) 1FaK按 z=15 和 x=0 取 小 齒 輪 齒 形 系 數(shù) 12.75FaK小 齒 輪 齒 寬 系 數(shù) d?。小 齒 輪 齒 寬 系 數(shù) 1?2.2.3.5 模 數(shù) 的 確 定3lim211FdapAmzYKT????將 所 有 系 數(shù) 及 T1=5000N.㎜ 2、 Z1=15, σ F/lim=470 N/㎜ 2,代 入 式 3.2 解 得 m=7.4， 故 取 輪 系 的 模 數(shù) m=8。2.3.3.6 嚙 合 參 數(shù) 計 算由 于 本 齒 輪 副 沒 有 變 位 ， 因 此 可 直 接 按 照 標 準 齒 輪 的 參 數(shù) 公 式 進 行 計 算 。在 兩 個 嚙 合 副 a-c,b-c 中 ， 其 標 準 中 心 距 為Zac= ；1122()8(5)132mm?????Zbc= ；4c??兩 個 嚙 合 的 標 準 中 心 距 不 相 等 ， 最 小 齒 數(shù) 不 滿 足 根 切 條 件 ， 所 以 必 須 采 用 變 位 。ac?齒 輪 副 變 位1225183z????0o?要 盡 可 能 提 高 其 齒 面 接 觸 強 度 ， 如 圖 2-2，圖 2-2 齒 面 接 觸 強 度 分 析 圖找 到 對 應 的 橫 坐 標 點 ， 通 過 該 點 作 條 垂 線 與 右 線 圖 的 上 邊 界 線 交 于123z??A 點 ， A 點 對 應 的 嚙 合 角 o630????， 與 下 邊 界 線 交 于 B 點 ， B 點 對 應 的 嚙 合 角o950???則 嚙 合 角 可 取 范 圍 為 o2195??:， 為 提 高 齒 面 接 觸 強 度 ， 應 使 嚙 合角 越 大 越 好 ， 現(xiàn) 取 嚙 合 角 o26???， o?線 與 所 對 應 的 垂 線 交 于 C 點 ，123z??C 點 對 應 變 位 系 數(shù)由 公 式 ， ????1230.947.0.86tan2tanozivix???????在 圖 2-2 中 ， ， 所 以 用 斜 線 2 分 配 變 位 系 數(shù) ， 由 C 點 作 水218 u=.z5??平 線 交 斜 線 2 于 點 C1， 過 C1 點 作 垂 線 ， 交 1x軸 于 點 D， 點 D 對 應 的 x 值 即 為 1，由 此 得 ，10.43x?20.43x???；2cos.75zy??????????；120..1x????；1212coscs3286oa??????b?齒 輪 副 變 位 ；；23254183zz???根 據(jù) 同 心 條 件 計 算 齒 輪 b 的 變 位 系 數(shù) ：；231a?；cos0.74zy?????????????oar()26???；；????23340.97.014.89tntan2ozivix?????????；230.74.15y??因 為 x?， 所 以 ；320.89431.x????式 中 ： a 齒 輪 副 的 標 準 中 心 距 –mm；為 齒 輪 壓 力 角 ， 其 值 為 20；? inv ,標 準 壓 力 角 的 漸 開 線 函 數(shù) ；?inv ’嚙 合 角 的 漸 開 線 函 數(shù) 。2.2.3.7 幾 何 尺 寸 計 算其 中 齒 頂 高 系 數(shù) ， 頂 隙 系 數(shù) ；*1ah?*0.25c?中 心 距 變 動 系 數(shù) y=0.03；齒 頂 高 變 動 系 數(shù) =0.11；?變 位 系 數(shù) 和 ；86???變 為 系 數(shù) 分 別 為 ： x1=0.43,x2=0.43,x3=1.29；齒 數(shù) 比 ： 13285zuz??分 度 圓 直 徑 da=8x15=120㎜dc=8x18=144㎜db=8x54=432㎜基 圓 直 徑 123os.8 c10.9bm????齒 頂 高 ，??1156aahxy?????22.mm??齒 根 高 *11 facx?齒 頂 圓 直 徑 12*34.26510.aacafdhmc???????齒 根 圓 直 徑 1122*3.8347.9fffadhc??????齒 頂 圓 壓 力 角 112233arcos3.759.0arcos.56obaobadd???端 面 重 合 度 ????12112232233tanttnt1.7a.5zz?????? ????????? ?? ?? ?? ?2.3 本 章 總 結本 章 主 要 根 據(jù) 所 給 的 條 件 選 擇 傳 動 系 統(tǒng) 的 形 式 ， 并 大 致 估 計 了 他 最 后 的 安 裝尺 寸 。 對 齒 輪 副 進 行 了 配 齒 計 算 ， 計 算 出 了 各 參 數(shù) ， 并 對 其 安 裝 條 件 進 行 了 驗 證 ，由 于 不 合 理 ， 采 用 了 角 度 變 位 。 變 位 之 后 滿 足 要 求 ， 之 后 計 算 出 了 各 齒 輪 的 基 本參 數(shù) 。