履帶車輛主動輪減速裝置設計【含CAD高清圖紙和文檔】

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SY-025-BY-2 畢業(yè)設計任務書 學生姓名 宋磊 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-11 指導教師姓名 朱榮福 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 否 題目名稱 履帶車輛主動輪減速裝置設計 一、設計（論文）目的、意義 履帶車輛驅動系統(tǒng)越來越引起人們的重視，逐漸成為一種發(fā)展趨勢因為燃油越少，排放就越少，并且內(nèi)燃機穩(wěn)定的工況使得對其排放的成分易于控制，這正是履帶車輛動力驅動系統(tǒng)所具有的。當我們踏入21世紀的今天，能源和環(huán)境對人類的壓力越來越大，要求盡快改善人類生存環(huán)境的呼聲越來越高。為了適用這個發(fā)展趨勢，世界各國的政府、學術界、工業(yè)界、正在加大對電動車的開發(fā)的力度。履帶車輛動力傳動作為電動汽車的過渡，必須加快發(fā)展以求能更快過渡到電動汽車階段。目前國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國內(nèi)使用的大型減速器，多從國外進口。齒輪減速器由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求。齒輪減速器是把機械傳動中的動力機與工作機聯(lián)接起來，通過不同齒形和齒數(shù)的齒輪以不同級數(shù)傳動，實現(xiàn)定傳動比減速的機械傳動裝置。 二、設計（論文）內(nèi)容、技術要求（研究方法） 論文內(nèi)容： 1)減速裝置傳動方案的確定，確定總體結構設計思路； 2)減速器結構設計與計算，設計減速器的主要零、部件，分各軸總成的設計方式完成變速器主要傳動部分的設計； 3)減速器的密封及軸承潤滑； 4)齒輪校核軸及軸承校核； 5)對裝置的各結構件進行工藝分析，強度驗算以及壽命校核。 研究方法：查閱圖書館電子資源和館藏圖書，了解減速器研究領域的最新發(fā)展動向；閱讀關于減速器設計方面的書籍，學習前人進行減速器設計的步驟、方法和經(jīng)驗；向指導教師請教；同學之間互相討論；親自去實驗室動手拆裝各種類型的減速器，了解各種減速器的結構與工作原理進行減速器的設計和計算。 三、設計（論文）完成后應提交的成果 （一）計算說明部分 1.減速裝置傳動方案的確定，確定總體結構設計思路； 2.減速器結構設計與計算，設計減速器的主要零、部件，變速器主要傳動部分的設計； 3.減速器的密封及軸承潤滑； 4.齒輪校核軸及軸承校核； 5.對裝置的各結構件進行工藝分析，強度驗算以及壽命校核。 （二）圖紙部分 1、減速器裝配圖（AO一張）； 2、輸入零件圖（A2一張）； 3、法蘭盤零件圖（A2一張）； 4、行星齒輪零件圖（A2一張）； 四、設計（論文）進度安排 第 1-2 周（2月28日～3月1,3日），調(diào)研、資料收集，完成開題報告。 第 3 周（3月14日～3月20日），開題答辯，基本參數(shù)的確定，傳動方案的設計。 第4-5周（3月21日～4月3日），齒輪傳動設計與校核。 第 6 周（4月4日～4月10日），開始撰寫齒輪部分說明書。 第 7 周（4月11日～4月17日），軸的結構設計。 第 8 周（4月18日～4月24日），中期檢查。 第 9 周（4月25日～5月1日），軸段強度剛度校核。 第10-11周（5月2日～5月15日），進行CAD繪圖。 第 12 周（5月16日～5月22日），修改及完善設計說明書，繪圖。 第 13 周（5月22日～5月29日），完善圖紙。 第 14 周（5月30日～6月5日），畢業(yè)設計預答辯。 第15-16周（6月6日～6月19日），畢業(yè)設計修改。 第 17 周（6月20日～6月 26日），畢業(yè)設計答辯。 五、主要參考資料 [1]劉惟信.汽車設計[M].北京:清華大學出版社,2003. [2]陳清泉,孫逢春編譯.混合電動車輛基礎[M].北京:北京理工大學出版社,2001. [3]陳清泉,孫逢春編.現(xiàn)代電動汽車技術[M].北京:北京理工大學出版社,2002. [4]鄒慧君等主編.機械原理.[M].上海:高等教育出版社,1998 . [5]龔微寒等主編.汽車現(xiàn)代設計制造[M].北京:人民交通出版社,1995. [6]王望予等主編.汽車設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. [7]郭竹亭主編.汽車車身設計[M].長春:吉林科學技術出版社,1994. [8]陳家瑞等主編.汽車構造[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. [9]儷明等.汽車結構抗疲勞設計[M].合肥:中國科技大學出版社,1995. [10]余志生主編.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000. 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 宋磊 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07—11 指導教師姓名 朱榮福 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 履帶車輛主動輪減速裝置設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 當前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車排放廢氣嚴重污染環(huán)境，世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲，人們對環(huán)保的意識也不斷的提高。國外所有知名汽車公司均投入巨資開始進行混合動力汽車實用車型的研制和開發(fā)，使不少樣車的主要動力性指標達到了燃油汽車的水平。21世紀以來，很多車型都顯示出了優(yōu)良的環(huán)保與節(jié)能性能。這標志著混合動力裝置（Hybrid-ElectricVehicel，縮寫HEV）的逐漸成熟。隨著各國環(huán)境立法的日趨嚴厲, 混合動力汽車性能的日益提高以及其成本的不斷降低, 混合動力汽車的市場份額逐漸增大,已成為重點發(fā)展的新型汽車。 　　目前履帶車輛主動輪減速裝置大部分采用行星輪減速機構，下面介紹一下行星輪減速機構，行星傳動的應用已經(jīng)有幾十年的歷史，由于行星傳動是把定軸線傳動改變?yōu)閯虞S線傳動，采用功率分流，用多個行星輪分擔載荷，并且合理應用內(nèi)嚙合，以及采用合理的均載裝置，使行星傳動既有許多重大的優(yōu)點。主要的優(yōu)點是質量輕、體積小，傳動比范圍大，承載能力不受限制，進出軸呈同一軸線；同時效率高，現(xiàn)在應用最為廣泛的行星傳動機構為２Ｋ－Ｈ，２Ｋ－Ｈ單級傳動效率為0.96~0.98，兩級傳動效率為0.94~0.96。行星傳動２Ｋ－Ｈ型行星齒輪傳動是一種特殊應用形式。他是利用2Ｋ－Ｈ型行星輪系三個自由度的不同組合來實現(xiàn)運動或動力分解、控制機調(diào)整。實際上行星傳動技術用于車輛上的運動分解。近些年來，利用行星傳動在很多行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。隨著我國科技水平的不斷發(fā)展與提高，在應用行星齒輪傳動技術上，我們國家從世界上工業(yè)發(fā)達國家引進大量先進技術和設備，經(jīng)過機械科技人員的不斷開拓創(chuàng)新，與時俱進，使我國的行星傳動技術有了迅速的發(fā)展。 2、 目的、依據(jù)和意義 　　行星齒輪減速器與普通定軸減速器相比，行星齒輪傳動最主要的特點就是它至少有一個齒輪的軸線是動軸線，因而稱為動軸系，行星齒輪的機構特點：１）把定軸線傳動改為動軸線傳動；２）功率分流，采用數(shù)個行星輪傳遞動力；3)合理地應用內(nèi)嚙合。行星齒輪傳動的優(yōu)越性：1)體積小、質量輕，只相當于一般齒輪傳動的體積、質量的1/2~1/3；承載能力大，傳遞功率范圍及傳動比范圍大；4）運動噪聲小，效率高，壽命長；5）由于尺寸和質量減少，就能夠采用優(yōu)質材料與實現(xiàn)硬齒面等化學處理，機床工具規(guī)格小，精度和技術要求容易達到；6）采用合理機構，可以簡化制造工藝，從而使中小型制造廠就能夠生產(chǎn)，并易于推廣普及，被廣泛應用于汽車、起重、冶金、礦山等領域。 隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展進步，人們對各種減速機的探索和開發(fā)也越來越重視。本設計通過對履帶車采用的行星齒輪減速器的結構設計，初步計算出各零件的設計尺寸和裝配尺寸，并對設計結果進行參數(shù)化分析，為行星齒輪減速器產(chǎn)品的開發(fā)和性能評價，實現(xiàn)行星齒輪減速器規(guī)模化生產(chǎn)提供了參考和理論依據(jù)。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、基本內(nèi)容 1) 分析行星齒輪幾輪機構的傳動路線，及工作原理。 2) 傳動系統(tǒng)的方案設計。對傳動方案進行分析和擬定。 3) 行星齒輪傳動設計與校核。主要包括行星齒輪傳動比和效率計算，行星齒輪傳動的配齒計算，行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計算，行星齒輪傳動強度計算及校核，行星齒輪傳動的受力分析等。 4) 輸入軸輸出軸設計與校核。包括選擇軸的材料、確定許用應力，估算軸徑，確定各軸段的直徑及長度，校核。 2、擬解決的主要問題 1）行星齒輪減速器傳動路線的選擇。 2）齒輪和軸的校核，行星齒輪傳動強度計算及校核，受力分析。 三、技術路線（研究方法） 調(diào)研與搜集資料 研究行星齒輪減速器原理 確定計算步驟和方案 減速器傳動方案的分析及傳動路線的確定 行星齒輪的傳動設計與校核 輸入輸出軸的設計計算與校核 完成說明書撰寫及CAD繪圖 四、進度安排 1.第1-2周（2月28～3月13） 調(diào)研、收集資料、撰寫開題報告， 提交開題報告，進行開題答辯。 2.第3-4周（3月14 ～3月27） 基本參數(shù)的確定，傳動方案的設計。 3. 第5-8周（3月28 ～4月24） 齒輪傳動設計與校核，撰寫說明書，中期檢查，繪制草圖。 4. 第9-10周（4月25～5月8） 學習CAD軟件，進行CAD繪圖。 5.第11-12周（5月9～5月15） CAD圖紙的修改，并完成圖紙。 7.第13-14周（5月16～5月19） 撰寫設計說明書，完善圖紙設計提交指導老師審核。 8.第15-16周（5月30～6月12） 畢業(yè)設計預答辯，畢業(yè)設計修改。 9.第17周（6月13～20） 畢業(yè)設計答辯。 五、參考文獻 1. 張展主編.使用機械傳動設計手冊[M].北京：科學出版社,1994. 2. 張展,張紅松,張曉維.行星差動傳動裝置[M].北京：機械工業(yè)出版社,2009. 3. 呂庸厚,沈愛紅.組合機構設計和與應用創(chuàng)新[M].北京：機械工業(yè)出版社,2008. 4. 劉惟信主編.汽車設計[M].北京：清華大學出版社,2001. 5. 崔勝民主編.汽車主減速器的優(yōu)化設計[J].會議論文,2007. 6. 胡磊主編.汽車主減速器螺旋錐齒輪參數(shù)化建模與有限元分析[D].武漢理工大學學位論文,2008. 7. 陳家瑞主編.汽車構造[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. 8. 余志生主編.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000. 9. 鄒慧君等主編.機械原理[M].上海:高等教育出版社,2003. 10. 濮良貴等主編.機械設計[M].北京: 高等教育出版社,2001. 11. 王望予等主編.汽車設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. 12. 郭竹亭主編.汽車車身設計[M].長春:吉林科學技術出版社,2004. 13. 儷明等.汽車結構抗疲勞設計[M].合肥:中國科技大學出版社,2006. 14. 李偉,劉惟信.考慮誤差的輪齒嚙合剛度的計算和降低齒輪動載的優(yōu)化設計[J].齒輪.1987,11(3):16~21. 15. ReimpellJ.StollH.TheAutomotiveChassis:EngineeringPrinciples.Warrendale,PA15096, USA[J],SAE,1996. 16. Nakayama T,Suda E.The persent and future of electric power steering.Int.J.of Vehicle design[J],1994,15(3,4,5)；243～254. 6、 備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計指導教師評分表 學生姓名 宋 磊 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-11 指導教師姓名 朱 榮 福 職稱 講 師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 履帶車輛主動輪減速裝置設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 20 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計評閱人評分表 學生 姓名 宋 磊 專業(yè) 班級 車輛工程B07-11 指導教 師姓名 朱 榮 福 職稱 講 師 題目 　履帶車輛主動輪減速裝置設計 評閱組或預答辯組成員姓名 李涵武 田芳 齊曉杰 林明 王永梅 王國田 出席 人數(shù) 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 25 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力） 15 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 回答問題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問題□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 評閱人或預答辯組長簽字： 年 月 日 注：畢業(yè)設計（論文）評閱可以采用2名評閱教師評閱或集體評閱或預答辯等形式。 畢業(yè)設計答辯評分表 學生 姓名 宋 磊 專業(yè) 班級 車輛工程B07-11 指導 教師 朱 榮 福 職 稱 講 師 題目 履帶車輛主動輪減速裝置設計 答辯 時間 月 日 時 答辯組 成員姓名 李涵武 田芳 齊曉杰 王國田 林明 王永梅 出席 人數(shù) 序號 評 審 指 標 滿 分 得 分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況，題目難易度、工作量、與實際的結合程度 10 2 設計（實驗）能力、對實驗結果的分析能力、計算能力、綜合運用知識能力 10 3 應用文獻資料、計算機、外文的能力 10 4 設計說明書撰寫水平、圖紙質量，設計的規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等）、實用性、科學性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設計答辯準備情況 5 6 畢業(yè)設計自述情況 20 7 畢業(yè)設計答辯回答問題情況 30 總 分 Z= 答辯過程記錄、評語： 自述思路與表達能力：好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 回答問題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問題□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 答辯組長簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 學生姓名 宋 磊 性別 男 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè) 車輛工程 班級 車輛工程B07-11 設計（論文）題目 履帶車輛主動輪減速裝著設計 平時成績評分（開題、中檢、出勤） 指導教師姓名 職稱 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院系公章： 年 月 日 注：1、平時成績（開題、中檢、出勤）評分按十分制填寫，指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設計（論文）成績百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應當包括學生畢業(yè)設計（論文）選題質量、能力水平、設計（論文）水平、設計（論文）撰寫質量、學生在畢業(yè)設計（論文）實施或寫作過程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內(nèi)容的評價。 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 類別 學生姓名 院（系）、專業(yè)、班級 指導教師 職 稱 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院、系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計、其它 SY-025-BY-5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 填表日期 2010年4月20日 迄今已進行8周剩余8周 學生姓名 宋 磊 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-11班 指導教師姓名 朱榮福 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 履帶車輛主動輪減速裝置設計 學 生 填 寫 畢業(yè)設計（論文）工作進度 已完成主要內(nèi)容 待完成主要內(nèi)容 1．調(diào)研與資料收集。 2．履帶車輛的主動輪減速裝置傳動方案的確定與主要部件的設計計算和校核。 主要包括高速級與低速級的行星齒輪組的設計與校核，軸段長度及軸徑的確定，軸承的選擇。 3．完成部分論文撰寫。 1．完成裝配圖、零件圖的繪制。 2．論文的完成與改進。 存在問題及努力方向 軸的強度校核，剛度校核及主要零件的工藝分析。 在接下來的時間里查詢相關書籍，和同學探討，請教指導教師，加強對存在問題的研究。 學生簽字： 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-2-28 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 今天選擇題目，朱老師發(fā)給了我們?nèi)蝿諘?，告訴我們接下來要做那些內(nèi)容，并對我們的問題進行詳細解答。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-4 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師檢查檢查我們搜集與我們設計有關的資料，并告訴我們?nèi)绾问占?、要盡快的熟悉設計所需要的資料，并講解了如何寫開題報告。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-7 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師檢查我的開題報告并對我的開題報告進行了指導，告訴我設計內(nèi)容和要解決的問題和技術路線需要改進，要注意細節(jié)問題和參考文獻的格式等問題。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-3-11 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師檢查開題報告答辯之后的反饋信息，并給我們講解接下來要做那些內(nèi)容。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-14 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 通過網(wǎng)站和圖書館搜集資料，確定了所設計內(nèi)容基本參數(shù)。朱老師給我的傳動路線和方案的設計進行了指導并指出一定的問題，并對我不了解的知識重點進行詳細解答。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-18 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對我傳動方案和傳動路線的設計進行檢查，并指導我的齒輪部分設計，耐心講解如何查閱設計手冊，運用身邊的書籍材料進行計算與校核。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-3-21 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 將修改后的傳動布置設計交給朱老師，朱老師對我的傳動布置路線進一步的修改。對我設計齒輪部分的計算與校核進行了檢查。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-25 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 今天我做完了設計部分內(nèi)容齒輪的計算，并將做好部分設計內(nèi)容拿給朱老師檢查。朱老師對我下一步的設計內(nèi)容軸的設計進行了指導和講解。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-28 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 經(jīng)過一段時間的設計，我撰寫完了部分設計說明內(nèi)容以及設計圖紙。朱老師督促我盡快，完成中期檢查前的所有設計內(nèi)容。并對說明書撰寫的部分錯誤進行指導和改正。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-4-1 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 前一部分的撰寫內(nèi)基本完成，接下來就是軸的設計預校核，經(jīng)過朱老師的指導和講解我有學到了很多的知識。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-4 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 軸的設計還在進行，不過有些不明白的地方，通過朱老師的詳細講解和指導。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-8 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 軸設計結束，接下來要計算的就是軸的校核，朱老師講解軸在校核是應該注意那些事情，詳細說明軸向力、徑向力等等。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-4-11 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 我已經(jīng)完成了部分設計說明書，和零件圖紙。但是還是存在一定的錯誤，朱老師告訴我中期答辯時的注意事項，以及修改圖紙和部分說明書。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-15 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 雖然設計說明書和設計的內(nèi)容已經(jīng)進行一半，但是接下來就是要面對中期答辯。朱老師對我的設計部分內(nèi)容進行指導和講解。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-18 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 中期答辯之后將中期檢查結果向朱老師匯報，朱老師并對我軸段校核部分存在的問題進行了指導和講解。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-4-22 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 在軸的校核過程中遇到很多不明白的問題，在朱老師的指導和詳細的講解下理解做的工作條件，并告訴我應該參考那些資料。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-25 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 我完成了軸的強度設計校核計算，但是從中還是有一定的問題。朱老師給我講解后，告訴我回去繼續(xù)修改。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-29 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 在軸的設計校核之后接下來要做的內(nèi)容就是做部分圖紙。我把部分圖紙給朱老師看，但是錯誤有點多。朱老師只能告訴我繼續(xù)修改。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-5-2 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 在很短時間內(nèi)我做完了部分圖紙，和修改之前錯誤的圖紙，朱老師幫我檢查，并從中找到一些錯誤，告訴我繼續(xù)修改。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-5-6 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 我完成的部分圖紙之后，接下來要做的就是裝配圖紙，朱老師幫我檢查裝配圖，指導我一些要領，告訴我繼續(xù)修改、 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-5-9 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對我裝配圖以及部分零件圖存在的問題進行指導。指導之后告訴我應該參考那些資料，并告訴我一定要好好修改。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-5-13 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對我的部分零件圖存在的問題進行講解和指導。對于我圖紙存在的問題，告訴我一定要好好修改，并參考上回告訴的資料。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-5-16 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對我修改后的裝配圖和部分零件圖進行檢查，并進行挑錯，告訴我繼續(xù)修改。說明書撰寫也進行了大部分，老師告訴我一定要注意每部計算的理論依據(jù)和相關說明。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-5-20 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 圖紙部分已經(jīng)完成，但是還是存在部分問題，朱老師給我講解畫圖紙要注意的一些問題，并告訴我參考相關資料。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-5-23 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對我的說明書和圖紙進行了預答辯前的指導。告訴了在預答辯需要的帶的一些東西，和答辯時注意的一些事項。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-5-27 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 將設計說明書當中自己不太把握的地方和朱老師探討，經(jīng)過朱老師講解指導后，繼續(xù)修改。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-6-3 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 預答辯之后，將預答辯表的反饋內(nèi)容和老師交流，對于我做的不足的地方朱老師進行指導，并告訴我按照要求回去修改自己的設計說明書和圖紙。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-6-3 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 預答辯之后修改預答辯當中的錯誤，并在朱老師的指導下，從新找到了更多的錯誤。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-6-6 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對正式答辯應注意的相關問題對我進行講解，告訴我如何準備一個自述內(nèi)容說明設計的主要內(nèi)容，準備答辯。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-6-10 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對正式答辯應注意的相關問題對我進行講解，告訴我如何準備一個自述內(nèi)容說明設計的主要內(nèi)容，準備答辯。 學生簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-6-13 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對正式答辯應注意的相關的事項，并對我們答辯是有一定的要求 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-6-17 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 朱老師對正式答辯應注意的相關問題對我進行講解，告訴我如何準備一個自述內(nèi)容說明設計的主要內(nèi)容，準備答辯。 學生簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-6-20 地點 土木樓實驗室 指導方式 面授 指導記錄 將正式的內(nèi)容反饋給老師，并按照朱老師的知道以及答辯組老師的要求進行修改。 學生簽名： 指導教師簽名： 本科學生畢業(yè)設計 履帶車輛主動輪減速裝置設計 系部名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 B07-11 班 學生姓名： 宋 磊 指導教師： 朱榮福 職 稱： 講 師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Hybrid Tracked Vehicle Active Wheel Reducer Candidate：Song lei Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-11 Supervisor：Lecturer Zhu Rongfu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 I 摘 要 在履帶車輛中，減速傳動裝置是重要的組成部分之一，本文主要以主動輪減速器 設計為主，在履帶車輛中主動輪減速器起著重要的作用。主要的作用：降低電動機傳 動主動的轉速，并增大傳遞到主動輪的轉矩，是履帶車輛有足夠的動力性，滿足履帶 車輛起步、加速、通過性。 本設計為履帶車輛主動輪減速器設計，主要介紹齒輪是減速器的選擇以及傳動方 案的選擇。為適應履帶車的行駛條件需要，通過履帶車輛的車重和最大行駛速度，計 算出履帶車輛行駛中所需的最大功率最大扭矩。根據(jù)最大功率計算總傳動比，是總傳 動比能達到減速比的要求，并進行傳動比的分配和確定各輪齒齒數(shù)和尺寸，以及確定 選擇使用單級傳動和二級傳動。根據(jù)計算要求確定輸入輸出軸軸頸計算和軸段長度的 計算以及軸的校核。最后進行密封件的選擇和軸的工藝分析。選擇合適的密封件并滿 足設計要求，另外軸在加工時要有一定的技術要求，加工后的軸應滿足技術和設計要 求。 關鍵詞：減速傳動裝置；傳動比；傳動比；校核；密封件 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II ABSTRACT Caterpillar vehicles, the slowdown in the transmission device is an important part of this paper mainly active wheel reducer design is given priority to, in active wheel reducer of caterpillar vehicle plays an important role. Main function: reduce the speed of the motor drive, and increase initiative to deliver the torque, active wheel is tracked vehicles have enough power to meet tracked vehicles start, accelerate, through sex. This design for tracked vehicles driving gear reducer design, mainly introduces the option and is reducer gear transmission options. Through the caterpillar vehicle weight of the car and maximum speeds of caterpillar vehicle, calculate the maximum power required. According to the maximum power calculating total ratio, and the distribution of transmission ratio, and confirm the pinion gear and dimension. And input/output shaft shaft neck calculation and shaft length calculation, and the axis of dynamicrigidity. On the classification of the shaft seal process analysis. Choose appropriate sealing parts and meet the design requirements, another shaft in process must have certain technical requirements, the processed axis should meet the technical and design requirements. This design closely combining the most mature modern tracked vehicles of technology. Keywords:Slow Transmission Device; Ratio;Distribution Ratio ; Check; Seals 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 III 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論1 1.1 選題的目的及意義 .1 1.2 齒輪式減速器發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.3 齒輪減速器的發(fā)展趨勢 .2 1.4 主要工作內(nèi)容 .3 第二章 減速器傳動方案的確定 .4 2.1 總體方案的確定 .4 2.1.1 減速器的類型及特點 4 2.1.2 傳動方案分析 5 2.1.3 行星齒輪變速器的工作原理 9 2.1.4 常用行星齒輪傳動的形式與特點 .11 2.2 傳動比的確定 12 2.2.1 確定發(fā)動機最大功率 .12 2.2.2 確定傳動比 .13 2.3 本章小結 17 第三章 齒輪結構設計與計算.18 3.1 行星排的配齒計算及強度校核 18 3.1.1 分配傳動比 18 3.1.2 行星齒輪傳動齒數(shù)確定的條件 20 3.2 減速器高速級的計算 23 3.2.1 行星排的配齒計算 .23 3.2.2 驗算高速級 A－C 傳動的接觸強度 .28 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 IV 3.2.3 驗算 A－C 傳動彎曲疲勞強度的校核 .34 3.2.4 根據(jù)接觸強度計算來確定內(nèi)齒輪材料 37 3.2.5 C－B 傳動的彎曲強度驗算 38 3.3 減速器低速級的計算 38 3.3.1 配齒計算 38 3.3.2 按接觸強度初算 A－C 傳動的中心距和模數(shù) .38 3.3.3 行星排齒輪結構參數(shù)的計算 39 3.3.4 驗算 A－C、C－B 傳動的接觸強度及彎曲疲勞強度 .41 3.4 本章小結 41 第四章 軸及軸上支承聯(lián)接件的校核42 4.1 軸的種類 42 4.2 軸的工藝要求 42 4.3 軸的初算及材料選擇 42 4.4 高速軸的校核 43 4.4.1 高速軸的受力分析 43 4.4.2 按當量彎矩校核軸的強度 44 4.5 低速軸的校核 45 4.5.1 低速軸的受力分析 45 4.5.2 按當量彎矩校核軸的強度 46 4.5.3 花鍵的選擇及校核計算 .47 4.5.4 輸入軸上的花鍵校核 48 4.5.5 聯(lián)結高速級與低速級間的花鍵校核 .48 4.5.6 輸出軸的花鍵校核 .49 4.6 減速器中軸承的選擇及壽命校核 49 4.6.1 軸承承載能力的計算 49 4.6.2 軸承的壽命計算 51 4.7 本章小結 52 第五章 減速器密封及軸工藝分析 .53 5.1 概述 53 5.2 密封形式的選擇 53 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 V 5.2.1 密封形式的分類 53 5.2.2 密封形式的選擇 54 5.3 軸的工藝分析 55 5.4 本章小結 56 結 論 .57 參考文獻 58 致 謝 .59 附 錄 A.60 附 錄 B.65 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 第一章 緒 論 1.1 選題的目的及意義 行星齒輪的傳動應用已有幾十年的歷史。由于行星齒輪傳動是把定軸線傳動改為 動軸線傳動，采用功率分流，用數(shù)個行星齒輪分擔載荷，并且合理應用內(nèi)嚙合，以及 采用合理的均載裝置，使行星齒輪傳動有許多重大的優(yōu)點。這些有點主要有質量輕、 體積小、傳動范圍大，承載能力不受限制，進出軸呈同一軸線；同時效率高。 與普通定軸齒輪傳動相比，行星齒輪傳動最主要的特點就是它至少有一個齒輪的 軸線是動軸線，因而稱為動軸輪系。行星齒輪傳動中，至少有一個齒輪即繞動軸線自 傳，同時又繞定軸線公轉，既作行星運動，所以通常稱為行星齒輪傳動。 目前履帶車輛所采用的減速器為行星齒輪減速器，與傳統(tǒng)減速器相比具有質量小、 體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點，這些已被我國越 來越多的機械工程技術人員所了解和重視。本設計通過對軍用履帶車采用的行星齒輪 減速器的結構設計，初步計算出各零件的設計尺寸和裝配尺寸，并對設計結果進行參 數(shù)化分析，為行星齒輪減速器產(chǎn)品的開發(fā)和性能評價，實現(xiàn)行星齒輪減速器規(guī)?；?產(chǎn)提供了參考和理論依據(jù)。 行星齒輪傳動的特點：1）把定軸線傳動給為動軸線傳動；2）功率分流，采用數(shù) 個行星齒輪傳遞載荷；3）合理地應用內(nèi)嚙合。 行星齒輪傳動的優(yōu)越性：1）體積小、質量輕，只相當一般齒輪傳動的體積、質 量的 1/2～1/3；2）承載能力大，傳遞功率范圍及傳動比范圍大；3）運行噪聲小， 效率高，壽命長；4）由于尺寸和質量減少，就能夠采用優(yōu)質材料與實現(xiàn)硬齒面等化 學處理，機床工具規(guī)格小，精度和技術要求容易達到；5）采用合理機構，可以簡化 制造工藝，從而使中小型制造廠就能夠制造，并易于推廣和普及；6）采用行星齒輪 機構，用兩個電機可以達到變速要求。由此可見，行星齒輪傳動是一種先進的齒輪傳 動結構。 1.2 齒輪式減速器發(fā)展現(xiàn)狀 齒 輪 是 廣 泛 使 用 的 傳 動 元 件 。 目 前 世 界 上 利 用 齒 輪 最 大 傳 遞 功 率 可 達 6500kW， 最 大 線 速 度 達 210m／ s； 齒 輪 最 大 重 量 達 200t， 組 合 式 齒 輪 最 大 直 徑 達 25． 6m， 最 大 模 數(shù) m 達 50mm。 我 國 自 行 設 計 的 高 速 齒 輪 增 速 器 和 減 速 器 的 功 率? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 已 達 44000kW， 齒 輪 圓 周 速 度 達 150m／ s 以 上 。 齒 輪 減 速 器 是 一 種 動 力 傳 達 機 構 ， 利 用 齒 輪 的 速 度 轉 換 ， 將 電 動 機 的 回 轉 數(shù) 減 速 到 所 要 的 回 轉 數(shù) ， 并 得 到 較 大 轉 矩 的 機 構 。 在 目 前 用 于 傳 遞 動 力 與 運 動 的 機 構 中 ， 齒 輪 減 速 器 的 應 用 范 圍 相 當 廣 泛 ， 幾 乎 在 各 式 機 械 的 傳 動 系 統(tǒng) 中 都 可 以 見 到 它 的 蹤 跡 。 齒 輪 減 速 器 具 有 減 速 及 增 加 轉 矩 作 用 ， 因 此 廣 泛 應 用 在 速 度 與 扭 矩 的 轉 換 設 備 。 齒 輪 減 速 器 的 作 用 主 要 有 ： (1） 降 速 同 時 提 高 輸 出 扭 矩 ， 扭 矩 輸 出 比 例 按 電 機 輸 出 乘 減 速 比 ， 但 要 注 意 不 能 超 出 減 速 機 額 定 扭 矩 。 (2） 減 速 同 時 降 低 了 負 載 的 慣 量 ， 慣 量 的 減 少 為 減 速 比 的 平 方 。 齒 輪 減 速 器 一 般 用 于 低 轉 速 大 扭 矩 的 傳 動 設 備 ， 把 電 動 機 ， 內(nèi) 燃 機 或 其 它 高 速 運 轉 的 動 力 通 過 減 速 機 的 輸 入 軸 上 的 齒 數(shù) 少 的 齒 輪 嚙 合 輸 出 軸 上 的 大 齒 輪 來 達 到 減 速 的 目 的 ， 普 通 的 減 速 器 也 會 有 幾 對 相 同 原 理 齒 輪 達 到 理 想 的 減 速 效 果 ， 大 小 齒 輪 的 齒 數(shù) 之 比 ， 就 是 傳 動 比 。 齒 輪 減 速 器 是 一 種 相 對 精 密 的 機 械 ， 使 用 它 的 目 的 是 降 低 轉 速 ， 增 加 轉 矩 。 它 的 種 類 繁 多 ， 型 號 各 異 ， 不 同 種 類 有 不 同 的 用 途 。 齒 輪 減 速 器 按 照 傳 動 類 型 可 分 為 齒 輪 減 速 器 、 蝸 桿 減 速 器 和 行 星 齒 輪 減 速 器 ； 按 照 傳 動 級 數(shù) 不 同 可 分 為 單 級 和 多 級 減 速 器 ； 按 照 齒 輪 形 狀 可 分 為 圓 柱 齒 輪 減 速 器 、 圓 錐 齒 輪 減 速 器 和 圓 錐 － 圓 柱 齒 輪 減 速 器 ； 按 照 傳 動 的 布 置 形 式 又 可 分 為 展 開 式 、 分 流 式 和 同 軸 式 減 速 器 。 1.3 齒輪減速器的發(fā)展趨勢 隨 著 社 會 的 發(fā) 展 、 時 間 的 推 移 ， 齒 輪 技 術 進 展 的 步 伐 越 來 越 迅 速 。 近 年 來 ， 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 制 造 的 機 械 裝 置 向 著 大 型 、 精 密 、 高 速 、 成 套 和 自 動 化 方 向 發(fā) 展 ， 有 的 則 向 小 型 、 輕 量 化 方 向 發(fā) 展 ， 從 而 推 動 了 齒 輪 的 技 術 的 進 步 。 概 括 起 來 說 ， 當 今 世 界 各 國 齒 輪 技 術 發(fā) 展 的 總 趨 勢 向 六 高 、 二 低 、 二 化 的 方 向 發(fā) 展 。 六 高 及 高 承 載 能 力 、 高 齒 輪 面 硬 度 、 高 精 度 、 高 速 度 、 高 可 靠 性 和 高 傳 動 效 率 ； 二 低 即 低 噪 聲 、 低 成 本 、 二 化 即 標 準 化 、 多 樣 化 。 [1] 在 產(chǎn) 品 設 計 階 段 ， 就 同 時 進 行 工 藝 過 程 設 計 及 安 排 產(chǎn) 品 整 個 生 產(chǎn) 周 期 個 配 套 環(huán) 節(jié) 。 市 場 的 快 速 反 映 大 大 縮 短 了 產(chǎn) 品 投 放 市 場 的 時 間 。 零 部 件 企 業(yè) 正 向 大 型 化 、 專 業(yè) 化 、 國 際 化 發(fā) 展 。 齒 輪 產(chǎn) 品 將 成 為 國 際 采 購 、 國 際 配 套 的 產(chǎn) 品 。 適 應 市 場 要 求 的 新 產(chǎn) 品 開 發(fā) ， 關 鍵 工 藝 技 術 的 創(chuàng) 新 競 爭 ， 產(chǎn) 品 質 量 競 爭 以 及 員 工 技 術 素 質 與 創(chuàng) 新 精 神 ， 是 2l 世 紀 企 業(yè) 競 爭 的 焦 點 。 在 2l 世 紀 成 套 機 械 裝 備 中 ， 齒 輪 仍 然 是 機 械 傳 動 的 基 本 部 件 。 由 于 計 算 機 技 術 與 數(shù) 控 技 術 的 發(fā) 展 ， 使 得 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 機 械 加 工 精 度 、 加 工 效 率 大 為 提 高 ， 從 而 推 動 了 機 械 傳 動 產(chǎn) 品 多 樣 化 ， 整 機 配 套 的 模 塊 化 、 標 準 化 ， 以 及 造 型 設 計 藝 術 化 ， 使 產(chǎn) 品 更 加 精 致 、 美 觀 。 數(shù) 控 機 床 和 工 藝 技 術 的 發(fā) 展 ， 推 動 了 機 械 傳 動 結 構 的 飛 速 發(fā) 展 。 在 傳 動 系 統(tǒng) 設 計 中 的 電 子 控 制 、 液 壓 傳 動 ， 齒 輪 、 帶 鏈 的 混 合 傳 動 ， 將 成 為 變 速 箱 設 計 中 優(yōu) 化 傳 動 組 合 的 方 向 。 在 傳 動 設 計 中 的 學 科 交 叉 ， 將 成 為 新 型 傳 動 產(chǎn) 品 發(fā) 展 的 重 要 趨 勢 。 工 業(yè) 通 用 變 速 箱 是 指 為 各 行 業(yè) 成 套 裝 備 及 生 產(chǎn) 線 配 套 的 大 功 率 和 中 小 功 率 變 速 箱 。 國 內(nèi) 的 變 速 箱 將 繼 續(xù) 淘 汰 軟 齒 面 ， 向 硬 齒 面 (50～ 60HRC)、 高 精 度 (4～ 5 級 )、 高 可 靠 度 軟 啟 動 、 運 行 監(jiān) 控 、 運 行 狀 態(tài) 記 錄 、 低 噪 聲 、 高 的 功 率 與 體 積 比 和 高 的 功 率 與 重 量 比 的 方 向 發(fā) 展 。 中 小 功 率 變 速 箱 為 適 應 機 電 一 體 化 成 套 裝 備 自 動 控 制 、 自 動 調(diào) 速 、 多 種 控 制 與 通 訊 功 能 的 接 口 需 要 ， 產(chǎn) 品 的 結 構 與 外 型 在 相 應 改 變 。 矢 量 變 頻 代 替 直 流 伺 服 驅 動 ， 已 成 為 近 年 中 小 功 率 變 速 箱 產(chǎn) 品 (如 擺 輪 針 輪 傳 動 、 諧 波 齒 輪 傳 動 等 )追 求 的 目 標 。 隨 著 我 國 航 天 、 航 空 、 機 械 、 電 子 、 能 源 及 核 工 業(yè) 等 方 面 的 快 速 發(fā) 展 和 工 業(yè) 機 器 人 等 在 各 工 業(yè) 部 門 的 應 用 ， 我 國 在 諧 波 傳 動 技 術 應 用 方 面 已 取 得 顯 著 成 績 。 同 時 ， 隨 著 國 家 高 新 技 術 及 信 息 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 對 諧 波 傳 動 技 術 產(chǎn) 品 的 需 求 將 會 更 加 突 出 。 中 國 齒 輪 行 業(yè) 在 20 世 紀 90 年 代 的 快 速 發(fā) 展 ， 已 基 本 完 成 由 賣 方 市 場 投 到 買 方 市 場 的 轉 變 。 隨 著 我 國 體 質 的 個 改 革 的 深 入 ， 充 分 發(fā) 揮 行 業(yè) 協(xié) 會 的 作 用 ， 加 強 行 業(yè) 自 律 性 的 市 場 約 束 ， 形 成 有 序 競 爭 的 市 場 制 度 ， 是 當 前 是 的 發(fā) 展 的 迫 切 任 務 。 減 速 器 和 齒 輪 的 設 計 與 制 造 技 術 的 發(fā) 展 ， 在 一 定 程 度 上 標 志 著 一 個 國 家 的 工 業(yè) 水 平 ， 因 此 開 拓 和 發(fā) 展 減 速 器 和 齒 輪 技 術 在 我 國 有 廣 闊 的 前 景 。 1.4 主要工作內(nèi)容 以 履 帶 車 輛 主 動 輪 減 速 機 構 設 計 為 主 要 研 究 對 象 ， 對 主 動 輪 減 速 器 進 行 了 研 究 設 計 ， 確 定 主 動 輪 行 星 齒 輪 減 速 器 選 擇 ， 對 行 星 齒 輪 減 速 器 的 基 本 工 作 原 理 進 行 分 析 選 擇 、 行 星 齒 輪 傳 動 設 計 與 校 核 。 主 要 內(nèi) 容 包 括 ： 1.行 星 齒 輪 傳 動 傳 動 方 案 分 析 、 行 星 齒 輪 工 作 原 理 以 及 配 齒 、 傳 動 比 確 定 ； 2.行 星 齒 輪 傳 動 比 分 配 、 各 輪 齒 齒 數(shù) 和 尺 寸 確 定 ； 3.軸 的 工 藝 要 求 、 軸 頸 計 算 以 及 輸 入 軸 輸 出 軸 設 計 校 核 ； 4.密 封 件 的 分 類 及 選 擇 、 軸 的 工 藝 分 析 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 第二章 減速器傳動方案的確定 2.1 總體方案的確定 2.1.1 減速器的類型及特點 減速器的功用是改變發(fā)動機傳動到驅動輪上的轉矩和轉速，使車輛在原地起步、 爬坡、轉彎、加速等各種行使條件下工作，使車輛獲得足夠的牽引力和行駛速度。減 速器的傳動方案有多種多樣，各有各的特點。一般常見行星齒輪減速器的分類及型式 及其應用范圍如表 2.1 行星齒輪減速器主要類型與特點所示。 表 2.1 行星齒輪減速器主要類型與特點 序 號 基本結 構命名 嚙合 方式 命名 傳動簡圖 傳動比 范圍 傳動效 率 傳動功 率范圍 制造工 藝性 應用場 合 說明 1 2K-H 型 NGW 型 2.8～1 2.5 0.97～ 0.99 不限 加工與 裝配工 藝較簡 單。 可用于 任何工 作情況 下，功 率大小 不受限 制。 具有內(nèi) 位嚙合 的 2K-H 型單機 傳動 （負號 機構）。 2 2K-H 型 NW 型 7～17 0.97～ 0.99 不限 因有雙 聯(lián)齒輪， 使加工 與裝配 復雜。 同型 2K-H。 具有內(nèi) 外嚙合 的 2K-H 型傳動 （正號 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 機構）。 3 2K-H 型 NN 型 30～10 0 傳動 效率很 小時， 可達 1700 效率低、 且隨傳 動比 i 增大而 下降， 并有自 鎖可能。 小于或 等于 30KW。 制造精 度要求 較高 適用于 短期間 斷工作 場合， 推薦用 于特輕 型工作 制度。 雙內(nèi)嚙 合 2K-H 型傳動 （正號 機構）。 4 2K-H 型 WW 型 1.2 至 幾千 效率低、 且隨傳 動比 i 增大而 下降， 并有自 鎖可能。 15KW 制造與 裝配工 藝性不 佳。 推薦只 在特輕 型工作 制度下 用，最 好不用 于動力 傳動。 雙外嚙 合 2K-H 型傳動 （正號 機構）。 5 3K 型 NGWN 型 20～10 0 小功 率可達 500 以 上 效率較 低，且 隨傳動 比增入 而下降， 并有自 鎖可能。 96KW 制造與 裝配工 藝性不 佳。 適用于 短期間 斷工作 場合。 6 K-H-V 型 N 型 7～71 0.7～0 .94 96KW 齒形及 輸出機 構要求 較高。 2.1.2 傳動方案分析 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 本設計為電動機驅動主動輪，電動機代替發(fā)動機驅動主動輪。電 動 機 橫 置 于 履 帶 車 輛 前 主 動 輪 左 右 兩 側 ， 故 其 傳 動 方 向 大 致 一 致 ， 不 會 出 現(xiàn) 交 角 的 傳 動 。 且 由 于 坦 克 傳 動 屬 于 大 功 率 傳 動 ， 傳 動 比 不 算 太 大 ， 采 用 蝸 桿 、 齒 輪 － 螺 桿 減 速 器 不 合 適 ， 因 為 要 求 的 傳 動 比 太 大 ； 若 采 用 擺 線 針 輪 減 速 器 和 協(xié) 波 齒 輪 減 速 器 也 同 樣 不 合 適 ， 因 為 這 兩 樣 傳 動 在 實 際 應 用 中 技 術 還 不 成 熟 ， 且 要 求 傳 遞 功 率 較 小 和 傳 動 比 范 圍 太 大 ， 根 本 不 適 用 于 坦 克 等 履 帶 車 輛 做 減 速 器 。 剩 下 可 考 慮 圓 柱 齒 輪 減 速 器 和 行 星 齒 輪 減 速 器 兩 種 傳 動 方 案 了 。 從 表 2.2 定 軸 傳 動 減 速 器 主 要 類 型 與 特 點 所 示 可 以 看 出 圓 柱 齒 輪 減 速 器 可 以 做 成 單 級 、 兩 級 、 三 級 三 種 ， 做 為 定 軸 式 減 速 器 ， 輪 齒 可 以 做 成 直 齒 、 斜 齒 和 人 字 齒 。 傳 動 軸 線 平 行 ， 結 構 簡 單 ， 精 度 易 于 保 證 ， 由 于 結 構 簡 單 ， 早 期 坦 克 、 汽 車 、 拖 拉 機 有 著 廣 泛 的 應 用 。 還 可 分 為 同 軸 線 式 和 非 同 軸 線 式 ， 非 同 軸 線 式 還 可 分 為 展 開 式 和 分 流 式 。 展 開 式 是 兩 級 減 速 器 中 最 簡 單 的 一 種 ， 齒 輪 相 對 軸 承 位 置 不 對 稱 ， 軸 產(chǎn) 生 彎 曲 變 形 時 ， 載 荷 分 布 不 均 勻 ， 因 此 軸 應 有 較 大 的 剛 度 。 分 流 式 齒 輪 與 軸 承 對 稱 布 置 ， 載 荷 沿 齒 寬 分 布 均 勻 。 此 外 ， 還 有 同 軸 線 式 傳 動 方 式 ， 就 是 輸 入 軸 與 輸 出 軸 同 軸 。 表 2.2 定軸傳動減速器主要類型與特點 類別 級數(shù) 推薦傳動比范圍 特點及應用 單級 調(diào)質齒輪 I350 的齒輪時，可取 。最后算得之 E 值如果大于 6，則取 E＝6。HB 21WZ?? 設高速級與低速級外嚙合齒輪材料，齒面硬度相同，則 , 取?limIliH?? ， ， ，φ /φ =1.2，?sC?I 21wZ21cK?IdI 2IINHvZK?? ∴ 4.2IlimII 2I ?wNHvcdsZCA?????19.34.BE3?? 查表得 , 7.3?i 87.2510Ii? 上面兩個傳動比就是分配后得到的兩個傳動比，是兩級 2K-H（NGW）型行星齒輪 減速器的串聯(lián)，下面就要具體設計計算，確定行星齒排的齒數(shù)等一系列的參數(shù)。 3.1.2 行星齒輪傳動齒數(shù)確定的條件 由于在上一章我們知道了行星齒輪傳動的原理，2K-H(NGW)型減速器為太陽輪輸 入，齒圈固定，行星架輸出。其傳動比為: （一）傳動比條件 12213 //Zini?? 式中: —為齒圈齒數(shù)； z —為太陽輪齒數(shù)。1 其結構參數(shù) K 與傳動比的關系為： （3. 1）??i 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 21 對已知機構參數(shù) K 的行星排，其齒輪的齒數(shù)和行星輪數(shù)有一定的幾何關系，設計 時需進行計算，稱為行星排的配齒計算。在進行配齒計算計算齒數(shù)時，需遵循以下條 件。 （二）同心條件 對 2K-H 型行星傳動，其三個基本構件的旋轉軸線必須重合于主軸線，即其中心 輪與行星輪組成的所有嚙合副的實際中心距必須相等。為了正確的嚙合，各對嚙合齒 輪之間的中心距必須相等，即三元件的旋轉中心必須重合。在 NGW 型傳動，太陽輪 A 和行星輪 C 的中心距 應等于行星輪 C 與內(nèi)齒輪 B 的中心距 ，即 ＝ ?？葾Ca CBaACBa 如下圖 3－2 所示。 圖 3.2 行星輪同心條件示意圖 如圖， ＝ ，對于標準嚙合及高變位齒輪，各齒輪的節(jié)圓與分度圓重合，ACaB 上式可寫成： cossACBCttzz?????? 式中： m—為模數(shù)； —為太陽輪齒數(shù)；Az —為行星輪齒數(shù)；C —為齒圈齒數(shù)。Bz 整理后得： ＝ 或 ＝ ＋2AC?Bz?BAzC 對于角變位齒輪其同心條件公式可以寫為： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 22 cossACBCttzz?????? 式中： —太陽輪與行星輪的嚙合角；tAC?? —行星輪與齒圈之間的嚙合角。tB 因 必為整數(shù)，同心條件可以敘述為：太陽輪與齒圈應該同為奇數(shù)或同為偶數(shù)。Cz （三）裝配條件 NGW 型 欲使數(shù)個行星輪均勻地配置在中心輪周圍，而且都能嵌入兩個中心輪中 間，如果行星輪的個數(shù)與各齒輪沒有滿足一定的關系，這些行星輪是裝不進去的。因 為當?shù)谝粋€行星輪裝入之后，兩個中心輪的相對位置就確定了，這時按平均布置的其 他行星輪在一般情況下就不可能嵌入兩個內(nèi)、外齒中心輪之間，即無法進行裝配。為 了保證能夠裝配，設計時必須滿足行星輪個數(shù)與各齒輪齒數(shù)之間符合一定的關系的要 求，這就稱為裝配條件。滿足裝配條件，可以保證各行星輪均布地安裝于兩中心齒輪 之間，并且與兩個中心輪嚙合良好沒有錯位現(xiàn)象。 裝配條件可以表述為，應使太陽輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)和等于行星輪數(shù)目 的整數(shù)sC 倍，即公式： q (整數(shù)) 或 (整數(shù))ABszC??qCZisA BX? 就是使所選用的 q 個行星輪均勻分布，行星架上各行星輪的間隔角為： 2jq?? （3. 2） 由推導可知： 2BAjnz??? 當行星輪均勻分布時，將式（3. 2）代入得： BAzqn （3. 3） 這就是行星排的裝配條件，可以敘述為行星齒輪數(shù)因為齒圈和太陽輪齒數(shù)的整因 子之一。如果所選齒數(shù)之和沒有適合的整因子，兩行星輪間隔角 必須滿足式j? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 （3. 2）的條件。這是只要符合同心條件可用四個行星輪，兩兩對稱地分布，也能使 徑向力相互抵消。 (四)相鄰條件 在行星齒輪傳動中，相鄰兩個行星輪不相互碰撞，必須保證他們之間有一定間隙， 通常最小間隙應大于半個模數(shù)，這個限制稱為鄰近條件。除了要滿足上述兩個條件之 外，如果行星輪個數(shù)太多，相鄰兩個行星輪的齒面會發(fā)生干涉，根本不能工作或不能 裝入齒輪。但僅僅不干涉還不夠，由于兩行星輪靠近處的切線速度是相反的，對于高 速運動的齒輪，產(chǎn)生很大的攪油損失，將使傳動效率降低，因此兩行星輪齒頂圓之間 通常應根據(jù)模數(shù) m 留出 1m～2m 毫米以上的間隙，如 3.3 圖所示行星輪相鄰條件示意 圖。 相鄰條件必須保證相鄰兩行星輪互不相碰，并留有大于 0.5 倍模數(shù)的間隙，根據(jù) 相鄰條件，相鄰兩個行星輪的中心距 L 應大于最大行星輪的頂園直徑 或者??gad 如圖 3.3 所示。??fad 圖 3.3 行星齒輪相鄰條件示意圖 即行星輪齒頂圓半徑之和小于其中心距。當行星輪均勻分布時，q=3 一般都不會 干涉，q=4 且 k , ,∴1e70?2eN712NZ? (11)潤滑劑系數(shù) [2]LZ 選用 的礦物油潤滑， 是考慮所采用的潤滑劑類型和粘度與實2501/vms?L 驗齒輪的試驗條件不同時，對齒輪的許用接觸應力的影響系數(shù)。由機械設計手冊上 14－108 頁查取，得： ＝12LZ? (12）速度系數(shù) [2]V 是考慮齒輪的節(jié)點線速度與實驗齒輪的實驗條件不同時，對許用接觸應力的影VZ 響系數(shù)?？捎蓹C械設計手冊 14－109 頁查取： 120.9LVZ? (13）粗糙度系數(shù) R 是考慮齒輪的齒面粗糙度與實驗齒輪不同時，對許用接觸應力的影響系數(shù)。RZ 可按相對平均粗糙度 及 由機械設計手冊 14－109 頁查取，大小齒輪齒面10RZlimH? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 34 粗糙度 ， 由下式求得：mZR?521? 32100aZRR?? A—中心距，mm。 查機械設計手冊查得： 12.95RZ (14）齒面工作硬化系數(shù) W 是用以考慮經(jīng)光整的硬齒面小齒輪在運轉過程中對調(diào)質大齒輪面產(chǎn)生冷作硬WZ 化，從而使大齒輪的許用接觸應力得到提高系數(shù)。機械設計手冊 14－110 頁查取這里 取 ＝ 1 (15）接觸強度計算的尺寸系數(shù) XZ 是考慮計算齒輪的模數(shù)大于試驗齒輪時，由于尺寸效應使齒輪齒面接觸疲勞XZ 極限降低的系數(shù)。在根據(jù)零件大小選材適當，且熱處理和硬化層深度選擇合理時，一 般取 ，這里 [2]。1?1ZX21? (16)最小安全系數(shù) 、minHSinF 在選取安全系數(shù)時，應根據(jù)傳動裝置得重要程度、工作要求、經(jīng)濟性和維修難易 等因素，綜合考慮，并要注意：計算所用的原始數(shù)據(jù)越接近實際，則安全系數(shù)越可取 得小些；反之應取大些；不同的使用場合評定齒輪失效的準則是不同的，如低速車輛 齒輪，通常允許少量的塑性變形、點蝕和磨粒磨損，低速軟齒面齒輪，允許一定量非 擴展性點蝕，航天用齒輪，不允許由任何損傷；由于斷齒比點蝕的后果更嚴重，所以 一般彎曲強度的安全愈量應大于接觸強度的安全愈量 [2]。 表 3.4 最小安全系數(shù) 可靠性要求 最小安全系數(shù) 、minHSinF 失效概率低于 1/10000 1.5 失效概率低于 1/1000 1.25 失效概率低于 1/100 1.00 失效概率低于 1/10 0.85 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 35 由機械設計手冊查得： ， 。lim1HS?4.inF (17）許用接觸應力 由 9)中表公式得： XWRVLHNZSminlP?? 150li 2/06.12895.0mNHP ????? （18）接觸強度判斷 ∵ ，∴接觸強度校核通過。HP?? 3.2.3 驗算 A－C 傳動彎曲疲勞強度的校核 （1）彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù) FK? 時考慮沿齒寬方向載荷分布對齒根彎曲應力的影響系數(shù)?？梢姍C械設計手冊FK? 14－111。 N29.1)(HβFβ?2)/()/(1hbN?? 式中： —冪指數(shù)；N —接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)；FβK —齒寬，mm ； b —齒高，mm 。h m75.632.2.5mhn???82.0)./()7.6/3(12?N 219K8.0Fβ? （2）應力修正系數(shù) saY 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 36 是當載荷作用于齒頂時將名義彎曲應力換算成齒根局部應力系數(shù)。它考慮了saY 齒根過渡曲線處的應力集中效應，以及彎曲應力以外的其它應力對齒根應力的影響。 可按當量齒數(shù)和法向變位系數(shù)可由機械設計手冊 14－120 頁查取。 變位系數(shù)； ， ；47.0Xa?437.0c? 當量齒數(shù)； ；26,93VCVAZ 由上圖查得； ， 。8.1Ysa 8.1sa （3）彎曲強度計算的重合度和螺旋角系數(shù) 是將載荷由齒頂轉換到單對齒嚙合區(qū)上界點的系數(shù)。Y? 對于 的齒輪傳動， ，21?? ???75.02.??625.1?? ；.65.1.0Y? ，???20??? 當 時，按 計算，當 時，按 ，1???1????3?3 。896.1205.89.Y?? （4)計算齒根應力 項目 單位 計算公式 計算齒根應力 N/ 2mtFAVFsanKYbm?????? 許用齒根應力 N/ 2 linSTNFPrelTRlX? 強度條件 F??PtFAVFsanKYbm??????21/36.7N 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 37 22/6.8mNF?? （5）彎曲強度計算的壽命系數(shù) NTY 由接觸疲勞強度校核算得： ，91.40e?102.5e?? 查機械設計手冊圖 14-1-57 2?N （6）齒根圓角敏感系數(shù) σrelTY 齒根圓角敏感系數(shù)個、表示在輪齒折斷時，吃根處的理論應力集中超過實際應力 集中的程度。可由機械設計手冊 14－129 頁查取，如上圖查得 。95.0YσrelT? （7）齒根表面狀況系數(shù) RrelT 齒根表面狀況系數(shù)是考慮齒廓根部的表面狀況，主要是齒根圓角處的粗糙度對齒 根彎曲強度的影響。查機械設計手冊 14-131 得： ??0.11.6740.529RrelTzYR??? ＝ ＝ 1rlRrelT （8）彎曲強度計算的尺寸系數(shù) X 是考慮計算齒輪的模數(shù)大于試驗齒輪時，由于尺寸效應使齒輪的彎曲疲勞極XY 限較低的系數(shù)。 可按上圖查取，X1YX? 圖 3.7 彎曲強度計算的尺寸系數(shù) （9）許用齒根應力 FP? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 38 limnFSTNPrelTRlXYY??? 得 ； 2Fli/50 ∴ 2FP21/9.3m?? （10）彎曲強度校核 ∵ FP22FP1,＜＜ ∴彎曲校核通過。 3.2.4 根據(jù)接觸強度計算來確定內(nèi)齒輪材料 1lim tAVHEHLRWXNFuKZdbZ????????? = 2/.975.09.7m?? 根據(jù) 的值，選用調(diào)制鋼、滲碳淬火鋼短時氣體或液體氮化，表面硬度達到Hlim HRC50～55 即可。 3.2.5 C－B 傳動的彎曲強度驗算 通過公式，可計算得內(nèi)齒輪的彎曲應力及許用應力，過程同 A－C 傳動彎曲應力 校核，由 40Cr 的 ，由公式得 ，2Hlim/30N?? 24/HPNm?? ，故內(nèi)齒輪材料滿足彎曲強度要求。218/HN?? 3.3 減速器低速級的計算 3.3.1 配齒計算 低速級的配齒計算與高速級的配齒計算過程相同，取 ，距可能達到的傳4?sC 動比極限較遠，可不檢驗鄰接條件。 得： CZisA BX? 取 C 等于 25 得 A47.3 ∴ 27?AZ25·???AsBZc 23'?CZ 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 39 3.3.2 按接觸強度初算 A－C 傳動的中心距和模數(shù) 低速級輸入扭矩 Nm287.539.073.ηiTI ????? 傳動比 ＝2.749? 對 A－C 傳動 ＝ CSAKT??N57.681.40238?? 取 接 觸 疲 勞 強 度 綜 合 系 數(shù) K＝ 2 齒 數(shù) 比 851.073ZCAu 低速級與高速級齒輪材料相同，硬度也相同。太陽輪和行星輪得材料用 20CrMnTi 滲碳淬火，齒面硬度 HRC60～62（太陽輪）和 HRC56～58（行星輪）2lim150/HN?? 齒寬系數(shù)愈大，齒輪就愈寬，其承載能力就越大。但齒寬太大會使載荷沿齒寬分 布不均的現(xiàn)象嚴重。故齒寬系數(shù)應取適當?shù)闹?。一?＝0.1～1.2；閉式齒輪常用a? ～0.3 ；通用減速器常取 。0.1a??0.4a?? 取齒寬系數(shù) 0.4a?? 低 速 級 也 采 用 斜 齒 輪 考 慮 用 斜 齒 輪 ， 則 按 上 表 公 式 得3Hlim2aφ)1(476?uKTaA?? 3284.054.7)8.0(??? =109.0716068mm 所以，模數(shù)： 13675.27.91Z2CA??am 取：m＝5 考慮到行星輪軸及軸承的直徑所以模數(shù)取得比較大。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 40 3.3.3 行星排齒輪結構參數(shù)的計算 首先跟據(jù)國家標準，齒輪壓力角 ，齒頂高系數(shù) ，頂隙系數(shù)??20?1??anh 然后在計算未變位時的中心距25.0??nc maAC 5.17521)Z(m1CA' ????）（04.73B?j 一般要求使得， ，??26~α'ac ??20~18α'cb 按預取嚙合角 ，可得 A-C 傳動中心距變動系數(shù) :5' )1cos(2Z'A' ??aCacαy 507?? =0.902484 則: ,myZmaacC 01.275948.12)'2(A ???? 取: 17? 計算 A-C 傳動的實際中心距變動系數(shù) 和嚙合角acac'α9.0512??acy63os7.os' ???? ∴ 'ac' 924α?()ros2nACmza?? 175c?? =15.3° 則 C－ B 傳動的中心距： )(cos2ABCBZma?? A? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 41 太陽輪分度圓直徑： mmzdn96.13.5cos27A????? 行星輪分度圓直徑： n04C 齒圈分度圓直徑： mmzdn1.378.15cosB????? 太陽輪齒頂圓直徑： hnaa96.42*A? 行星輪齒頂圓直徑： d0C? 齒圈齒頂圓直徑： aaB? *2[()]nanhm? 由公式： 0129.cos3*??BanZ? 得出： md 72.35]).[(4.78aB ????? 太陽輪齒根圓直徑： mChnanf 46.12*A? 行星輪齒根圓直徑： f 0)(C 齒圈齒根圓直徑： dnanf 9.3*B?? 計算齒寬： ， 取整為 50mmmba8.50·? 7)1~(1? 其中，太陽輪與齒圈寬為 50mm，行星輪為 57mm 計算當量齒數(shù)： 09.3.15cos233AV????zZ .4.s33C 3.3.4 驗算 A－C、C －B 傳動的接觸強度及彎曲疲勞強度 計算過程與高速級相同 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 42 601 )7.31(59.3601)(i ????????ndvAx sm/743.8 由于以下過程完全與高速級過程相同，故此處忽略。經(jīng)計算校核，低速級所選齒 輪接觸疲勞強度與彎曲強度校核完全符合要求，安全可靠。 綜上所述，所選齒輪參數(shù)滿足設計要求。 3.4 本章小結 在本章以上內(nèi)容進行了行星齒輪結構設計和計算，參考機械設計手冊第四版第三 卷以及實用機械傳動設計手冊等并按照工作條件的要求合理選擇材料配對考慮加工工 藝及熱處理工藝等進行強度校核，包括接觸強度和彎曲疲勞強度計算。計算后驗算結 果均滿足設計要求。 第四章 軸及軸上支承聯(lián)接件的校核 4.1 軸的種類 軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一，它在機器中主要用于支撐齒輪帶輪， 凸輪軸以及連桿等傳動件，以及傳遞扭矩。按照形式不同軸可以分為階梯軸、錐度心 軸光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。 4.2 軸的工藝要求 對于做為軸向推力支承或齒輪壓緊端面的軸的端面，光潔度不應低于▽7，并規(guī) 定其端面擺差。一根軸上的同心直徑應可控制其不同心度。對于采用高頻或滲碳鋼的 軸，螺紋部分不應淬硬，以免產(chǎn)生裂紋。對于階梯軸來說，設計上應盡量保證工藝簡 單，階梯應盡可能少。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 43 4.3 軸的初算及材料選擇 軸的結構設計要在初步估算出一段軸徑的基礎上進行。軸徑可按扭轉強度初算， 計算式為： 3Pdcn? 式中： P—軸所傳遞的功率（KW）； n—軸的轉速 （r/min）； c— 由軸的許用切應力所確定的系數(shù)。 C 值如表 4.1 軸常用的材料所示。 表 4.1 軸常用的材料的 c 值 軸的材料 Q235，20 35 45 40Cr,35SiMn,38SiMnMo ??mpa/?12 ～20 20～30 330～40 40～52 C 160～135 135～118 118～107 107～98 注：當作用在軸上的彎矩比傳動的轉矩小或只傳遞轉矩時，C 取較小值；否則取較大值。 初估的軸徑為軸上受扭段的最小直徑，此處如有鍵槽時，還要考慮鍵槽對強度削 弱的影響。有一個鍵槽時，直徑增大 3％～5％，然后圓整。 先計算功率達最大時轉速最低為 n＝800（r/min）時331058Pdcm??? 轉速為 1500r/min 時，C＝110 軸采用 45 鋼。 602.4153d 當采用空心軸時，還需要對其重新計算校核。 若外伸軸用聯(lián)軸器與電動機軸相聯(lián)，則應綜合考慮電動機軸徑及聯(lián)軸器孔徑尺寸， 適當調(diào)整初算的軸徑尺寸。輸入軸鍵材料為 45 鋼，進行淬火處理，且沒有特殊的要 求，由于對此軸沒有特殊的要求，選用常用的 45 鋼正火處理。 4.4 高速軸的校核 4.4.1 高速軸的受力分析 (1)求軸傳遞的轉矩： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 44 150.9P105.9T66????n Nm37. (2)求軸上作用力： 1.齒輪上的切向力： 813.0672TFt ???Ad N15 2.齒輪上的切向力： ???5.13cos20t4stFnr aa?? 97.68 3.齒輪上的軸向力： ???5.13t4.tFXanan? N907.123 (3)高速軸結構簡圖如圖 4.1 所示。 圖 4.1 高速軸結構簡圖 4.4.2 按當量彎矩校核軸的強度 =260mm，軸徑 d=40mm, =101.813mmLAd （1）求 H 面內(nèi)支反力 、 和彎矩1HR2HM + = tF － =0LH2??2/11cbat? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 45 由以上兩式可得： =4509.836506N1HR =7996.823N2 =1092086N.mmHM （2）求 V 面內(nèi)支反力 、 和彎矩1VR2V + =1rF??054.292??rVL 由以上兩式可得： =2993.27316N1R =1668.07N2V =163742.79N.mmMNmTMVH 395.12746863079.142.10986222 ????? ??PaPa.35463??????d 由計算得，高速軸強度足夠。 （3）高速軸受力彎矩圖如圖 4.2 所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 46 圖 4—2 高速軸受力彎矩圖 4.5 低速軸的校核 4.5.1 低速軸的受力分析 （1）求軸傳遞的轉矩 Nmn366 1075.98015.9P105.9T ?????? （2）求軸上作用力 齒輪上的切向力： AdT2Ft 1705896.133? 齒輪上的切向力： N5cos2t708sntr ???ana?? 齒輪上的軸向力： 41803t1tFX? （3）低速軸結構簡圖如圖 4.3 所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 47 圖 4.3 低速軸結構簡圖 4.5.2 按當量彎矩校核軸的強度 =241mm，軸徑 d=40mm, =139.96m，130+28.5=158.5mmLAd （1）求 H 面內(nèi)支反力 、 和彎矩1HR2HM + =12RtF － =0LH??5.830?t 由以上兩式可得: 14458.25N1 =2599.75N2HR =2291632.6N.mmM （2）求 V 面內(nèi)支反力 、 和彎矩1V2V + =1R2rF??05.872??rVL 由以上兩式可得: =4836.8N1 =869.7N2VR =766632.8N.mmMNmTMVH 5.143708958.763.9122222 ???????Pa40Pa8.405.1373 ??????d 因此，低速軸強度足夠。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 48 圖 4—4 低速軸受力彎矩圖 4.5.3 花鍵的選擇及校核計算 花鍵由具有多個周向均布鍵齒的軸和有相應凹槽的轂孔組成。齒側面是工作面。 它有很高的承載能力，較好的定心性和導向性，對軸的削弱較小。適用于載荷較大， 定心精度要求較高的靜聯(lián)結和動聯(lián)接。按齒形不同可分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩種。 本設計采用矩形花鍵，其齒廓是由內(nèi)圓、外圓和兩條等寬度的直線所組成，加工 方便，通過磨削可獲得較高精度。定心方式為小徑定心。 花鍵聯(lián)結的強度計算步驟與鍵聯(lián)接相似。首先根據(jù)使用條件、工作要求等選定花 鍵的類型、尺寸及定心方式，然后進行必要的強度校核。主要失效形式齒面的壓潰 （靜聯(lián)接）或磨損（動聯(lián)結） ，故通常進行擠壓強度或磨損性計算。本次設計有三處 用到花鍵聯(lián)結，全部為靜聯(lián)接，計算時，假設載荷延齒側接觸面上均勻分布，各齒所 受壓力的合力作用在平均直徑 處，并用各齒間載荷分布不均勻系數(shù)，一般 來估m(xù)d ? 計實際壓力分布不均勻的影響，因此，聯(lián)結的強度條件為： 靜連接： 20[]PPmTzhld????? 式中： T—傳遞的轉矩（ ） ；N? —各齒間載荷分布不均勻系數(shù)，一般 ＝0.7～0.8；? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 49 Z—花鍵齒數(shù)； h—齒的工作高度（mm） （對于矩形花鍵， ,D 為齒頂圓直徑；2DdhC?? d—為矩形花鍵孔的齒頂圓直徑，C 為齒頂?shù)牡菇浅叽纾?； l—齒的工作長度； —許用擠壓應力（MPa） 。[]P? 表 4.2 許用擠壓力 []P? 聯(lián)結的工作 方式 使用和制造情況 齒面未經(jīng)熱處理 齒面經(jīng)過熱處理 靜聯(lián)結 []P?不良 中等 良好 35～50 60～100 80～120 40～70 100～140 120～200 不在載荷作 用下移動的 運動連接 不良 中等 良好 15～20 20～30 25～40 20～35 30～60 40～70 在載荷作用 下移動的連 接 不良 中等 良好 略 3～10 5～15 10～20 4.5.4 輸入軸上的花鍵校核 由傳遞的扭矩： 11095047.52PTn???Nm? , , ，B＝80.7??5,4,.,46DdChlmd,10z 代入公式可得: ＝29（MPa）P? 取花鍵材料為 45 鋼調(diào)質處理，中等使用和制造情況， ＝120 故 強[]P?P[]? 度合適。 4.5.5 聯(lián)結高速級與低速級間的花鍵校核 計算校核過程與上一樣： =477.5 3.3=1575.7521Ti????Nm? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 50 ，B＝100.72,56,1,2364,1mDdChldz????? 同理 可得 ＝46（MPa）P? 同上取同樣材料，校核結果合適。 4.5.6 輸出軸的花鍵校核 ＝4884.82531Ti???Nm? ，B＝140.712,9,0.5,470,9,10mDdChldz?? ? 同理得 ＝51（MPa） 材料同上為 45 鋼。P? 校核結果滿足要求。 4.6 減速器中軸承的選擇及壽命校核 行星輪上的軸承在高轉速、潤滑條件差、高溫、以及化學腐蝕工作條件十分惡劣， 要受到承載能力和極限轉速的限制。 4.6.1 軸承承載能力的計算 行星齒輪軸承在工作時既有相對移動，又有時沒有，在計算其壽命時，還要計算 它的允許靜載荷。在計算時除了要考慮行星齒輪與各個齒輪嚙合引起的軸承反力外， 還要計算離心力。行星架旋轉時，行星輪的質量（也包括軸承的一部分質量）引起的 離心力，作用在行星軸