全自动波轮式洗衣机传动装置结构设计说明书(完整版)实用资料.doc

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1、全自动波轮式洗衣机传动装置结构设计说明书（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）毕 业 设 计 (论文 任 务 书 摘 要随着社会经济的发展和科学技术水平的提高, 家用电器全自动化成为必然的发展 趋势。 全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。 洗衣机是国内家电业唯一不打 价格战的行业, 经过几年的平稳发展, 国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界 领先水平同步。目前在我国生产的洗衣机中,波轮式洗衣机占了 80%以上。一般来说, 全自动波轮式洗衣机具有洗涤、 脱水、 水位自动控制, 以及根据不同 衣物选择洗涤方式和洗涤时间等基本功能, 其结构主要由洗涤和脱水系统

2、、 进排水系 统、 电动机和传动系统、 电气控制系统、 支承机构等 5大部分组成。 此次设计主要是 对全自动波轮式洗衣机的传动装置结构进行了设计, 传动系统主要是由电动机和减速 离台器两部分组成。一台洗衣机通过电动机要进行洗涤和脱水两种不同的工作状态, 这主要是由洗衣机的传动系统来完成的。 全自动波轮式洗衣机的传动系统的设计计算 内容较多, 但大多数零部件选用无需进行设计, 设计内容主要有:方案设计、 电动机 选用、 带传动设计、 行星减速器设计等。 其中, 行星减速器设计为此次设计的重点部 分,针对它进行了详细的计算和校核。关键词 :全自动洗衣机;传动系统;离合器;行星减速器Abstract

3、With the social economic development and raising the level of science and technology, fully automated home appliances become inevitable trend of development. Production of automatic washing machine is very convenient for peoples lives. Washing machine is the only non-domestic appliances industry pri

4、ce war in the industry, after several years of steady growth, domestic washing machine in terms of quality or functionality keep up with world-leading levels. At present in China in the production of washing machines, top loading washing machine accounts for 80% or more.In general, automatic top loa

5、ding washing machine with washing, dehydration, water level automatic control, and choose according to different method of washing clothes and washing time and other basic functions, the structure mainly by the washing and dewatering system, into the system, motor and transmission , Electrical contr

6、ol systems, supporting institutions, five major components. The design of the main loading washing machine is a fully automatic transmission device structure design, drive motor and reducer mainly by the two parts away from the tuner. A washing machine through the motor to washing and dewatering two

7、 different working conditions, this basically is the transmission system by washing machine to finish. Fully automatic top loading washing machinedesign calculation of more content, but most parts are selected without the need for design, design elements are: design, motor selection, belt drive desi

8、gn, planetary gear design. Among them, a planetary reducer design for the design of the key parts in it, a detailed calculation and checking.Keywords: automatic washing machine; transmission system; clutch; planetary reducer绪论毕业设计是大学中一个非常重要的实践性学习环节。 作为机械设计制造及其自动 化专业的工科学生, 其毕业设计要求学生运用所学过的机械、 电子和计算机等多

9、方面 的知识, 独立进行一次系统性的设计训练。 以培养学生独立分析问题和解决问题的能 力,学习并初步树立“系统设计”的思想。本毕业设计的题目是全自动波轮式洗衣机传动装置结构设计。洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电, 已经成为人们生活中不可缺少的家用 电器。 洗衣机需要更好地满足人们的需求, 必须借助于自动化技术的发展。 自动化技 术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机, 又正 在向智能化洗衣机方向发展。纵观洗衣机市场,怎样设计出高效节能、省水、省电、 环保型洗衣机是各大品牌洗衣机生产厂商一直不懈追求的目标, 同时也促进了洗衣机 向功能更加强大, 价格更加低廉,

10、控制更加智能化方向的发展。 因此, 全自动洗衣机 一直在市场上占据着主导地位。 在欧美, 搅拌式洗衣机较为普遍; 而在亚洲, 在我国, 波轮式洗衣机占有绝对的市场。在全自动波轮式洗衣机的机电系统设计中, 不仅有机械相关部分的设计, 也有电 气控制部分的设计, 而机械相关部分的内容包括有减速离合器的结构设计、 带轮的设 计、 洗衣机用电动机的选取、 刹车装置的设计及行星齿轮减速器的设计等。 电气控制 部分所涉及的内容有单片机硬件及编程、 接口技术。 在上述众多的技术中, 以机械相 关设计内容为重点, 控制部分为辅助, 从而形成了全自动波轮式洗衣机的雏形。 此次 设计内容主要是对其传动系统部分进行

11、了设计。第一章 全自动波轮式洗衣机设计方案总体分析全自动洗衣机主要由机械系统、 控制系统、 进水排水系统和支撑吊杆系统等组成。 其中最主要的部分为其传动结构部分, 其他的各个部分 (如支撑部分、 控制部分 均是 为了更好实现全自动洗衣机的功能为传动部分服务的。1.1 全自动波轮式洗衣机的组成 图 1 全自动洗衣机的组成简图1.2 全自动波轮式洗衣机工作原理全自动波轮式洗衣机输入轴布置内桶中心处, 整个传动系统同轴布置。 为了使洗 衣机具有良好的机械传动性能并具有较大的传动比, 使用 V 带传动作为第一级减速传 动机构, 同时考虑到洗衣机整体结构的紧凑性与传动的可靠性, 采用行星减速装置作 为第

12、二级减速装置。洗衣机洗涤状态与脱水状态的切换通过离合器实现。 图 2 全自动洗衣机的工作原理图洗涤:A 制动, B 放开,运动经电机、带传动、中心齿轮、行星轮、行星架、波轮 脱水:A 放开, B 制动,运动经电机、带传动、内齿圈(脱水桶 、中心齿轮、行 星架、波轮与脱水桶等速旋转。第二章 传动系统的结构及其工作原理传动系统主要由电动机、 减速离台器组成。 套桶式全自动洗衣机使用一台电动机 来完成洗涤和脱水工作。洗涤时,波轮转速较低 (140200r/min;而脱水时,脱水 桶转速较高 (约 800r /min 。因此,要对电动机 1370r /min 的输出转速进行减速处 理, 以适应两项工作

13、的不同要求, 这主要由洗衣机的传动系统来完成, 传动系统的工 作示意如图 3所示。 图 3 套桶式全自动洗衣机传动系统示意图2.1电动机的选择及技术参数电动机是整个洗衣机工作的动力来源。 我国现阶段生产的套桶式洗衣机大多采用 的是电容运转式电动机, 产品遵循中华人民共和国机械行业标准 JB /T3758-1996家 用洗衣机用电动机通用技术条件 。目前常用的电容运转式电动机技术参数如表 1。 表 1 XD型洗衣机电动机技术参数 根据设计任务要求结合表 1,选用电动机功率为2.2减速离合器的结构和工作原理早期设计的小波轮全自动洗衣机的离合器没有减速功能,故洗涤和脱水转速相 同。 新型大波轮全自动

14、洗衣机的离合器都具有洗涤减速功能, 称为减速离合器, 其种 类很多, 但主要结构和工作原理基本相同。 目前应用最为广泛的有两种:单向轴承式 减速离合器与带制动式减速离合器。本设计中,选用单向轴承式减速离合器。其主要由离合器和行星减速器两部分组成。 2.2.1 基本结构离合器主要结构如图 4(1(2所示。离合器中部有两根轴:输入轴 l 和脱水轴 l8。 输人轴 1的下端加工成四方形, 与之相配的带轮 3和离合套 20的内孔也是方形。 离合套 20和带轮 3被螺母 2固定在输人轴 1上,由于方轴与方孔的紧密配合,从而 带轮 3、输入轴 1和离合套 20联成了一体。输入轴 1的上端加工成齿形花键,和

15、行 星减速器的中心轮内孔配合联接。输入轴 l 的外部是脱水轴 18。在衣服洗涤时,脱 水轴静止不转; 而洗涤结束后, 脱水轴应将带轮 3的高转速直接传递给脱水桶, 完成 脱水功能。 (1 这种转换功能是由方丝离合弹簧 4完成的。 方丝离合弹簧的形状呈锥形, 上端几 圈的直径比下端略小一些。 由于脱水轴 18和离合套 20的外径比方丝离合弹簧的内径 略大, 在自由状态时, 方丝离合弹簧就抱紧在离合套 20和脱水轴 18的外壁上。 当带 轮带动离合套向弹簧旋紧方向旋转时, 通过方丝离合弹簧就将带轮 3的转动由离合套 20传递到脱水轴 18,这就是“合”时的脱水状态。在洗涤时,可以将方丝离合弹簧 向

16、反方向旋松,使其内径变大,从而与离合套 20脱离接触,这就是“离”时的洗涤 状态。实现弹簧旋松的机构是棘轮棘爪装置, 图 6是其工作原理简图。 方丝离合弹簧下 端的弹簧卡 2卡在棘轮 3的内槽中, 通过棘爪 5的摆动使棘轮 3转动, 从而带动方丝 离合弹簧向旋松方向转动。 图 5 离合棘轮工作原理图图 4中的 8是单向滚针轴承部件,它的内圈与脱水轴 18相接触,它的外圈与齿 轮轴承座过盈配合成一体,齿轮轴承座嵌在支撑架 19中,支撑架用螺栓和离合器外 罩 14固定在一起。 在单向滚针轴承 8的作用下, 脱水轴 l8只能向一个方向自由旋转。 单向滚针轴承是滚针轴承产品领域中一种科技含量较高的产品

17、, 其结构紧凑, 径向截 面小。 因为其外圈工作面是楔形. 所以只允许一个方向的转动. 可以起到单向离合器 的作用。 洗衣机单向滚针离合器的工作原理如图 6所示, 它由带楔形面的外圈 7以及 利用保持架 3隔开的一系列滚针 6组成, 轴承直接套在脱水轴 5上。 当脱水轴 5顺时 针转动时, 滚针落入楔形槽的大端中, 此时脱水轴可顺时针转动; 而当脱水轴逆时针 转动时,滚针则卡紧在楔彤槽的小端处,这时脱水轴将无法转动。 图 6 单向滚针离合器工作示意图在图 4中, 刹车装置外罩 9、 刹车扭簧 lO 、 刹车带 15、 刹车盘 16和十宁轴套 17等组成了脱水轴 18的刹车装置。十字轴套 17用

18、两颗紧定螺钉和脱水轴 18固定在一 起, 刹车盘 16又和十字轴套 17用螺栓固定在一起, 所以刹车盘 16和脱水轴 18联成 了一体。刹车装置外罩 9安装在脱水轴 18上,为间隙配合,它对脱水轴的作用由刹 车扭簧 10控制。 刹车扭簧 10套装在刹车装置外罩 9的外圆上, 其下端固定在离合器 外罩上, 它的上端则嵌在拉杆 21的一个方孔中, 由排水电磁铁带动拉杆控制其状态。 洗涤时,排水电磁铁断电,刹车扭簧处于自由旋紧的状态。当脱水轴 18顺时针旋转 时,由于刚性刹车带 15紧紧抱住刹车盘 16,而其一端又卡在刹车装置外罩 9的方槽 中,所以刹车盘、刹车带以及刹车装置外罩 9都将一起顺时针旋

19、转。刹车装置外罩 9在顺时针旋转过程中,刹车扭簧 10将被迅速旋紧,强大的摩擦力使刹车装置外罩 9无法动作, 此时刹车带 15和刹车盘 16将发生剧烈摩擦, 对脱水轴 18产生制动作用, 防止脱水桶产生跟转现象。 在脱水时, 排水阀通电, 排水电磁铁带动拉杆使刹车扭簧 处于放松状态。 由于刹车装置外罩 9在顺时针旋转过程中, 与旋松的刹车扭簧之间可 以自由滑动,刹车不起作用,因此刹车装置外罩 9、刹车盘 16、刹车带 15都将与脱 水轴 18一起高速旋转,完成脱水功能。行星减速器结构如图 7所示。 减速器外罩 8和减速器底盖 10用螺钉紧固在一起, 再安装在法兰盘 12上,法兰盘 12和脱水轴

20、 2通过锁紧块 13固定在一起,因为法兰 盘 12和脱水桶相联接, 所以减速器外罩 8、 减速器底盖 10、 法兰盘 12和脱水桶成一 整体。减速器底盖 10有上、下两个止口,从而保证了减速器和脱水轴 2安装时的同 心度。对行星减速器来说,输入轴 1是动力的传入轴,其花键端插人中心轮 l1的内 孔中。行星轮 4其有 4个,与中心轮 11以及内齿圈 6相啮合。内齿圈 6通过其圆周 槽卡在减速器底盖 10上,与之联成一体。行星轮 4通过行星轮销轴 5安装在行星架7上,行星轮 4绕中心轮公转时,将带动行星架 7一起旋转。波轮轴 9两端都加工成 齿形花键, 其下端与行星架 7联接, 上端与波轮相联,

21、从而使波轮以低速旋转洗涤衣 物。 图 7 减速器结构图2.2.2 工作原理2.2.2.1脱水状态减速离合器脱水时的状态及装配戈系如图 8所示, 脱水状态下, 排水电磁铁通电 吸合,牵引拉杆移动约 13mm ,使排水阀开启。拉杆在带动阀门开启的同时,一方面 拨动旋松刹车弹簧, 使其松开刹车装置外罩, 这时刹车盘随脱水轴 5一起转动, 刹车 不起作用;另一方面又推动拨叉旋转,致使棘爪 18脱开棘轮 4,棘轮被放松,方丝 离合弹簧 3在自身的作用力下回到自由旋紧状态,这时也就抱紧了离合套 2。大带轮 l 在脱水时是顺时针旋转的,由于摩擦力的作用,方丝离合弹簧 3将会越抱越紧。这 样脱水轴 5就和离合

22、套 2联在一起, 跟随大带轮 1一起做高速运转。 由于此时脱水轴5做顺时针运动,和单向滚针轴承 7的运动方向一致,因此单向滚针轴承 7对它的运 动无限制。由于脱水轴 5通过锁紧块与法兰盘 9联接,而内桶 12与行星减速器 10均固定在法兰盘 9上,所以脱水轴 5带动内桶 12以及减速器内齿圈的转速,与输入 轴带动减速器中心轮的转速相同, 这样致使行星轮无法自转而只能公转, 从而行星架 的转速与脱水轴是一样的, 即波轮与脱水桶以等速旋转, 保证了脱水桶内的衣物不会 发生拉伤。脱水状态传动路线是:电动机小带轮大带轮 l 输入轴 6离合套 2方丝 离合弹簧 3脱水轴 5法兰盘 9内桶 12。由于电动

23、机输出转速只经带轮一级减 速.所以内桶转速较高,约 680800r /min 。 图 8 脱水工作状态示意图2.2.2.2洗涤状态如图 9所示,洗涤状态下,排水电磁铁断电,排水阀关闭,拉杆复位。这时刹车 扭簧 16被恢复到自然旋紧状态,扭簧抱紧刹车装置外罩,刹车装置 8起作用;同时拨叉回转复位,棘爪 18伸入棘轮 4,将棘轮拨过一个角度,方丝离合弹簧 3被旋松, 其下端与离台套 2脱离, 这时离合套只是随输入轴空转。 大带轮 1带动输入轴 6转动, 经行星减速器减速后,带动波轮轴 11转动,实现洗涤功能。输入轴至波轮轴的传动 称为二级减速, 其工作过程为:输人轴通过中心轮驱动行星轮, 行星轮既

24、绕自己的轴 自转又沿着内齿圈绕输人轴公转, 因为行星轮固定在行星架上, 所以行星轮的公转也 将带动行星架转动; 行星架以花键孔与波轮轴下端的花键相联接, 带动波轮轴和波轮 转动。行星减速器的减速比 i 计算公式为:i=1+内齿圈齿数/中心轮齿数。洗涤状态传动路线是:电动机小带轮大带轮 l 输入轴 6中心轮行星轮 行星架波轮轴 11波轮。其间,电动机输出转速经带轮一级减速后,再经减速 比约为 4的行星减速器减速,所以转速约为 140200r /min 。 图 9 洗涤工作状态示意图对于洗衣机传动系统三种工作情况,各零部件工作状态如表 2所示。 2.2.2.3内桶跟转现象的解决洗涤时防止内桶出现跟

25、转是设计中一个非常重要的问题。 洗涤时, 波轮将传动力 矩传递给水和洗涤物, 而转动的水和洗涤物又将转矩传递给内桶。 因此, 内桶如果不 固定或固定不可靠, 就要随之转动, 这就是跟转现象。 洗涤时, 内桶跟转现象将减弱 洗涤效果并对洗衣机不利, 所以要防止山桶出现跟转。 因为内桶和脱水轴是连成一体 的,所以只要将脱水轴可靠固定,就可使内桶不跟转。为此.除了刹车装置外,在脱 水轴上还安装有单向滚针轴承,其工作原理如图 6所示。 图 10 刹车装置工作原理示意图 当波轮逆时针方向旋转时, 内桶有逆时针方向跟转的倾向, 这时与内桶成一体的 脱水轴被单向滚针轴承卡住, 不能转动, 所以内桶也就不能转

26、动。 但在波轮顺时针力 向转动时,单向滚针轴承允许转动的方向与之致,所以对脱水桶没有制动作用。 当波轮顺时针方向转动时,内桶有顺时针方向跟转的倾向,这时自然状态 的刹车扭簧将被旋紧, 紧紧抱住刹车装置外罩的轴端, 相互之间产生足够的摩擦力使 两者成为一整体。 刹车装置外罩的顺时针旋转摩擦力将刹车带拉紧, 刹车带对刹车盘 转动产生摩擦阻力,这样就阻止了内桶跟转。刹车装置工作原理如图 10所示。 综合所述, 当波轮逆时针转动时, 依靠单向滚针轴承来防止内桶跟转; 当波轮顺 时针方向转动时,依靠刹车装置来防止内桶跟转。脱水过程中突然打开洗衣机上盖, 排水电磁铁失电, 方丝离合弹簧恢复到洗涤状 态,

27、由于脱水是顺时针旋转, 刹车扭簧将抱紧, 刹车装置起作用, 刹车带将使内桶迅 速制动。第三章 机械传动系统设计波轮式全自动洗衣机的传动系统的设计计算内容较多, 但大多数零部件的选用可 以无需进行设计,一般设计内容主要有:方案设计、电动机选用、带传动设计、行星 减速器设计等。3.1 传动方案拟定合理的传动方案, 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。2拟定传动方案任何一个方案, 要满足上述所有要求是十分困难的, 要统筹兼顾, 满足最主要的 和最基本的要求。如图 11所示为本次设计拟定的传动方案

28、,适于在恶劣环境下长期连续工作。 图 11 周转轮系a-中心轮; g-行星轮; b-内齿圈; H-行星架3.2基本参数的选择目前洗衣机的洗衣量、 电动机功率、 内桶直径等基本参数, 大多数企业是通过实 验进行设计选用的。 表 3是目前常用的波轮式全自动洗衣机基本参数情况, 可供设计 时参考。表 3 波轮式全自动洗衣机基本参数根据设计任务结合表 3要求选用电动机功率为 ,电动机满载时转速为 5选取洗衣机的内桶直径为 400mm ,则外桶直径约为 470mm ,电 动机轴与洗涤输入轴之间中心距只能为 150mm 左右。 在此范围内选择合适的一级降速 传动比和采用带轮传动。3.3 V 带轮传动设计因

29、为 V 带传动允许的传动比较大,结构较紧凑,在同样的张力下, V 带传动较平 带传动能产生更大的摩擦力,所以这里选用了最常用的 V 带作为第一级降速。3.3.1 带轮动设计计算 (参考机械设计课本初步选定电动机功率 P 为 l80W ,洗衣转速为 180r/min,脱水转速为 760r/min, 则传动比为 :1370/m in 1.8760/m inn r i nr =满 计算功率 Pca :由于载荷变动小,因此取工作情况系数 K A =1.0,0.18ca A P K P kW= 选择带型:根据小带轮转速为 1370r/min, 以及小带轮安装尺寸的大概范围, 选取普通 V 带 Z 型。

30、带轮的基准直径 d1和 d2:初选小带轮的基准直径 d d1查表选取 d d1 =56mm,大于 V 带轮的最小基准直径 d dmin 的要求 50mm 。大带轮的基准直径 d d2为:211.856100.8d d d i d m m=按表 7圆整为 dd2 =100mm 验算带的速度 v :15613704.02/601000601000d d n v m s=满普通 V 带的最大带速 v max =2530m /s ,故满足要求。 中心距 a 和带的基准长度 L d :12120. 7(d 2(d d d d d d ad+0109.2312a V 带的根数 z :000.181.1ca

31、LP z P P K K =+式中 K L 长度系数,查表取 K L =0.94;K 包角系数,查表取 K =0.96;P 0单根 V 带基本额定功率,查表取 P 0=0.16kW; P 0单根 V 带额定功率增量,查表取 P 0=0.02kW 则取 z = 1 带的预紧力 F0:V 带单位长度的质量 q 查表得 q=0.06kg/m ,单根 V 带所需的预紧力为:202. 5501 ca P F qv zv K =-+20.182.5500(N=-+= 带传动作用在轴上的压轴力 FL :10163.62sin236.91sin73.122L F F z N N=3.3.2 带轮的结构设计:带

32、轮的结构设计可参考有关设计图册和机械设计教材。3.4 行星减速器设计行星轮系减速器较普通齿轮减速器具有体积小、 重量轻、 效率高及传递功率范围 大等优点,逐渐获得广泛应用。同时它的缺点是:材料优质、结构复杂、制造精度要 求较高、 安装较困难些、 设计计算也较一般减速器复杂。 但随着人们对行星传动技术 进一步的深入地了解和掌握以及对国外行星传动技术的引进和消化吸收, 从而使其传 动结构和均载方式都不断完善, 同时生产工艺水平也不断提高, 完全可以制造出较好 的行星齿轮传动减速器。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

33、,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。行星齿轮传动根据基本够件的组成情况可分为:2K H 、 3K 、及 K H V 三种。 若按各对齿轮的啮合方式,又可分为:NGW 型、 NN 型、 WW 型、 WGW 型、 NGWN 型和 N 型等。本设计的行星齿轮是 2K H 行星传动 NGW 型,选用 4个行星轮对称布置。3.4.1 行星齿轮传动设计3.4.1.1 行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:123i 1固定件、 2主动件、 3从动件 齿轮 b 固定时, 2K H (NGW 型传动的传动比 b a H i 为b a H i =1-H

34、a b i =1+b z /a z =p i =4可得 H a b i =1-b a H i =1-p i =1-4=-3 则 =b z /a z =3 输出转速:Hn =a n /p i =n/p i =760/4=190r/min 行星齿轮传动的效率计算:=1-|a n -H n /H n (H a b i -1|HH=H H Ha b B +式中 H a a 、 g 啮合的损失系数,Hb b 、 g 啮合的损失系数,HB轴承的损失系数, H总的损失系数,一般取 H=0.025按 a n =760 r/min, H n =190r/min, H a b i =-3可得=1-|a n -H

35、n /H n (H a b i -1|H=1-|760-190/190(-3-1|0.025=98.13%3.4.1.2 行星齿轮传动的配齿计算选取洗衣转速为 190r /min ,脱水转速为 760r /min 。由于脱水时行星减速器中 心轮与内齿圈顺时针等速旋转,故中心轮与行星架的传动比为 l ,波轮与内桶顺时针 等速旋转,因此由洗涤状态来进行行星减速器的设计计算。 传动比的要求传动比条件 即11bb a aH paHz n i i z n =+=+=初选中心轮齿数 z a =18,由上式计算得内齿圈齿数 z b =54。 可得547601418190baH pi i =+=所以,中心轮

36、a 和内齿轮 b 的齿数满足给定传动比的要求。 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 g z 与中心轮 a z 、 内齿圈 b z 同时正确啮合, 要求外啮合齿轮 a g 的 中心距等于内啮合齿轮 b g 的中心距,即w (a a g -=( w b g a -=m(a z +g z /2=m(18+18/2=18m 所以,满足同轴条件。 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 H =2/w n中心轮 a 相应转过 1角, 1角必须等于中心轮 a 转过 个(整数齿所对的中心角, 即1=2/a z式中 2/a z 为中心轮 a 转过一个齿(周

37、节所对的中心角。p i =n/H n =1/H =1+b z /a z 将 1和 H 代入上式,有2/a z /2/w n =1+b z /a z 经整理后 =a z +b z =(18+54 /4=18所以,满足两中心轮的齿数和应为行星轮数目的整数倍的装配条件。 保证相邻两行星轮的齿顶不相碰邻接条件在行星传动中, 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。即 2w a sin(180/ o w n ( a g d可得 2m (a z +g z /2sin 60o ( a g d =d+2a h =18m+2m=20m 所以,满足邻接条件。3.4.1.

38、3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 初算: 按齿面接触强度初算小齿轮分度圆直径 d1: 小齿轮分度圆直径 d1的初算公式为 :1min d d K =式中 1T 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩,根据公式算出 (行星轮数 n p =4:11295490.55834760a pp T P T N mn n n =K d 算式系数,对于直齿轮传动 K d =768; K A 使用系数,查表得 K A =1.0; K H 综合系数,查表得 K H =2.5;K Hp 接触强度载荷分布不均匀系数,算得 K Hp =1.1; d 小齿轮齿宽系数,查表得 d =0.75; u 齿数比,算得 u=z g

39、/z a =1; Hlim 齿轮的接触疲劳极限,查图选取 Hlim =530N/mm 代入得:1min 76817.49d m m = =则模数为 m =d1/z a =17.49/18=0.97 按齿根弯曲强度初算齿轮模数 m : 齿轮模数 m 的初算公式为:min m m K =式中 1T 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩,根据公式算出:11295490.55834760a pp T P T N mn n n =m K 算数系数,对于直齿轮传动 m K =12.1;AK 使用系数,查表得 A K =1.0;F K 综合系数,查表得 F K =2.0; FPK 计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均

40、匀系数, FP K =1.15;1Fa Y 小齿轮齿形系数,查图选取 1Fa Y =3.15;d 小齿轮齿宽系数,查表得 d =0.75;1z 齿轮副中小齿轮齿数, 1z =a z =18;lim F 试验齿轮弯曲疲劳极限,选取 lim F =1902N mm 代入得:min 12.10.5262m m m= =结合 1、 2,再根据 GB/T 1357-87圆整后,取模数 m =1mm 分度圆直径 d :11818a a d m z m m = 11818g g d m z m m= 15454b b d m z m m= 齿顶圆直径 da : 齿顶高 ha : 外啮合 :1111a a h

41、 h m m m*=内啮合 :227. 55( (110. 86a a h h h m m m z *=-=-=则 :2182120aa a a d d h mm =+=+=2182120ag g a d d h m m=+=+=25420.8652.28ab b a d d h m m=-=-= 齿根圆直径 df : 齿根高 hf:( (10.25 11.25f a h h c m mm*=+=+=则 :21821.2515.5fa a f d d h m m =-=-=21821.2515.5fg g f d d h m m =-=-= 25421.2556.5fb b f d d h m

42、 m=+=+= 齿宽 b : 选取 d =0.750. 751813. 5a dab dm m =0.751813.5g d g b d m m=5/213. 55/216b g b b m m =+=+= 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:1a g 为外啮合齿轮副ag a =(a z +g z m/2=(18+181/2=18mm 2b g 为内啮合齿轮副bg a =(a z +b z m/2=(54-181/2=18mm 所以,行星齿轮参数列为:(单位:mm 表 4 行星齿轮参数 3.4.1.4 行星齿轮传动强度计算及校核 行星齿

43、轮齿面强度的计算及校核 齿面接触应力 H 1H =0H 2H =0 H 0H =H E Z Z Z Z 许用接触应力为 H p 许用接触应力可按下式计算,即H p =lim lim /H H S N T L V R w x Z Z Z Z Z Z 强度条件校核齿面接触应力的强度条件:大小齿轮的计算接触应力中的较大 H 值均应不 大于其相应的许用接触应力为 H p ,即 H H p 或者校核齿轮的安全系数:大、小齿轮接触安全系数 H S 值应分别大于其对应的 最小安全系数 lim H S ,即 H S lim H S 查参考文献二表 6 11可得 lim H S =1.3 所以 H S 1.3

44、有关系数和接触疲劳极限 1 使用系数 A K查参考文献二表 6 7 选取 A K =1.0 2 动载荷系数 V K查参考文献二图 6 6可得 V K =1.02 3 齿向载荷分布系数 H K 对于接触情况良好的齿轮副可取 H K =1 4 齿间载荷分配系数 H a K 、 F a K由参考文献二表 6 9查得 1H a K =1F a K =1.1, 2H a K =2Fa K =1.2 5 行星轮间载荷分配不均匀系数 H p K由参考文献二式 7 13 得 10.5(1 HpHp K K =+-由参考文献二图 7 19 得 H pK =1.5所以 110.5(1 10.5(1.51 1.25

45、HpHp K K =+-=+-=仿上 2H p K =1.75 6 节点区域系数 H Z由参考文献二图 6 9查得 H Z =2.06 7 弹性系数 E Z由参考文献二表 6 10查得 E Z =1.605 8 重合度系数 Z 由参考文献二图 6 10查得 Z =0.82 9 螺旋角系数 Z Z 10 试验齿的接触疲劳极限 lim H 由参考文献二图 6 11图 6 15查得 lim H =520MPa 11 最小安全系数 lim H S 、 lim H F由参考文献二表 6-11可得 lim H S =1.5, lim H F =2 12 接触强度计算的寿命系数 N T Z由参考文献二图 6 11查得 N T Z =1.38 13 润滑油膜影响系数 L Z 、 V Z 、 R Z由参考文献二图 6 17、图 6 18、图 6