二级行星齿轮课程设计说明书.docx
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二级行星齿轮课程设计说明书
1.课程设计任务书················································2
2.电动机选择····················································3
3.传动比及其分配················································3
4.前减速器设计··················································3
5.行星齿轮减速器齿轮设计········································7
6.行星齿轮传动轴及键的设计······································12
7.轴承寿命计算··················································21
8.齿轮加工工艺··················································23
9.箱体结构尺寸··················································23
10.附录1·······················································25
11.参考文献·····················································28
12.感想·························································29
课程设计说明书
1.课程设计任务书
设计题目：
NGW（2K-H负号机构）行星减速装置设计
一．设计要求与安排
1、学习行星传动运动学原理，掌握2K-H机构的传动比计算、受力分析、传动件浮动原理。
2、参考有关书籍、刊物、手册、图册了解2K-H行星传动装置（减速器）的基本结构及技术组成的关键点。
3、按所给有关设计参数进行该传动装置（减速器）的设计。
1）、齿数的选择：
传动比及装配条件、同心条件、邻界条件的满足。
2）、了解各构件的作用力及力矩的分析，进行“浮动”机构的选择。
3）、参考设计手册根据齿轮、轴、轴承的设计要点进行有关设计计算。
4）、按有关制图标准，绘制完成教师指定的行星传动装置（减速器）总图、部件图、零件图。
书写、整理完成设计计算说明书。
4、对于所设计的典型零件结合所学有关加工工艺知识编写该零件加工工艺
5、行星传动装置（减速器）总图选择合适比例采用A0号图面绘制，主要技术参数（特征）、技术要求应表达清楚，在指导教师讲授、指导下标注、完成总图所需的尺寸、明细及图纸的编号等各类要求。
按零件图要求完成零图纸的绘制，提出技术要求，上述图纸总量不应少于：
A0+A01/2。
二．设计条件
1．机器功用减速装置用于绞车卷筒传动
2．使用寿命预期寿命10年，平均每天工作12～16小时
2
课程设计说明书
三．原始数据
1．电机功率：
150kw
2．输入转速：
n=960r.p.m输出转速：
43—45r.p.m
3．前减速器传动比5.62i?
4．2K-H行星传动输出转速43—45r.p.m
2．电动机的选择
电机功率150kw，输入转速为960r.p.m,查表选用Y200L—4型。
额定功率
为150kw,满载转速1000r.p.m.
3.传动比及其分配
（1）计算总传动比
i?
=3.8,前减速器传动比=43-45r.p.m,输入转速n=960r.p.m,输出转速n行星减速器输入转速,取mp.n?
252r.252.1n?
r.p.m11
（2）行星齿轮传动比
252252?
?
5.675.86
4543
?
，则输出转速试取传动比5.8min/44.5nr?
）选太阳轮作为浮动机构（3太阳轮位置可沿轴向有一定限度的变动，太阳轮两端有弹性垫片，输
限制太阳轮的凸块和弹性垫片相对应，入轴和输出轴的靠近太阳轮一端有凸块，轴向移动范围。
级精度；内啮合最终加工齿形为渐开线直齿，外啮合最终加工为磨齿，67级精度，采用变位齿轮传动。
为插齿，
前减速器设计4.，传动，输入转速为前减速器用齿轮传动，功率minr/P?
150kW960n?
min/mmr?
n252.272?
b3.8?
i.，输出转速为比为11设计项目及说明
3
课程设计说明书
）选择齿轮材料，确定许用应力1调质小齿轮40Cr由表6.2选正火大齿轮45
?
?
?
?
limH许用接触应力Z?
NHSlimH?
4
－查图接触疲劳极限6limH76－应用循环次数N由式接触强度寿命系数ZN365）?
（10?
1560jL?
?
960?
1?
N?
60nh11
5得查图6－
N接触强度最小安全系数SlimHZ?
?
?
1/1?
?
7001H?
?
?
1.05/1?
?
5502H
?
?
?
?
?
?
?
limF12，由式许用弯曲应力6－Y?
YXNFFSlimF?
0.77，双向应力乘查图6－弯曲疲劳强度极限limF8－查图6弯曲强度寿命系数YN9－6弯曲强度尺寸系数查图YX弯曲强度最小安全系数SminF
?
?
?
1/1.4?
3781?
?
1F则?
?
?
1/1.41?
?
294?
2F
）齿面接触疲劳强度设计计算2?
?
sv/4?
mnvP/0.022~?
0.013n，确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度3t1116.7参考表6.8、表选取
4
课程设计说明书
小轮分度圆直，由K6.，按齿轮相对轴承为对称布查齿宽系4中在推荐2小轮齿
圆整123.6i3.2
齿数2124传动比误0.00.003（5.65.625.6小轮转30/1479.59.511初定螺旋K载荷系6.3
查－使用系1.41.0－动载系由推荐1.2
1.－齿间载荷分配系由推荐1.21.由推荐－齿向载荷分布系K载荷系1.1.1.6.4查材料弹性系3节点区域系查0.920.8由推荐重合度系cos1co螺旋角系KH5
课程设计说明书
215.64?
?
1.45?
194898189.8?
2.45?
0.992?
?
?
?
?
d3?
?
15.645770.8?
?
0?
齿轮法面模数m3.56cos12?
/dcos22/z?
80?
m?
n1n16.6圆整取标准值按表0?
a中心距）124）/（2?
cos12）?
3.75?
（22?
?
am（z?
z）/（2cos2n1?
?
?
?
?
?
分度圆螺旋角280）?
a）124）/（2?
arccos?
cos?
arc3.75（22m（z?
z）/（221n小轮分度圆直径22?
mzd?
3.75d?
111?
?
圆周速度v60000?
1470/?
v?
82.5dn/60000?
11?
齿宽bmm82.5?
?
66d?
0.8?
b1d行星轮齿宽bbb?
22?
?
~105?
b?
b太阳轮齿宽b121
）齿根弯曲疲劳强度校核计算3KT2?
?
?
?
16－10有式?
Y?
YY?
FFaFSambd1o33?
12.13?
22?
zz/cos/cosmm87.5?
d11v1a当量齿数zvmmd?
480o33?
12.13/?
z/coscos?
124z2a2v2小轮齿形系数查表6.5YY1FaFa大轮Y2Fa小轮查表6.5应力修正系数YY1SaSa大轮Y2Sa1?
?
?
?
?
?
?
?
）?
?
tantan）?
?
z（tanz（tan重合度?
?
22a1a1?
220.35cos22?
13.75?
?
20.35][tan（arccos）?
tan{22?
=
?
2?
223.752?
3.75?
20.35?
27cos3.75（tan（arccos?
?
tan20.35）}124）
23.75?
1243.75?
?
6
课程设计说明书
重合度系0.750.20.92
0.8螺旋角系由推荐3.768194892.51.8311.43.75.46194892.181.7871.4）齿轮其他主要尺寸计大轮分度圆直cos12.1co1243.73.71.282.根圆直3.71.2472.82.顶圆直247
行星齿轮减速器传动齿轮设计5.
明说项目及设计
）选择齿轮材料，确定许用应力1渗碳淬火回火太阳轮20CrMnTi由表6.2选20CrMnTi渗碳淬火回火行星轮45表面淬火内齿圈?
?
?
?
limH许用接触应力Z?
NHSlimH?
4
6查图接触疲劳极限－limHZ7－N由式6应用循环次数接触强度寿命系数N
7
课程设计说明书
5得查图6－ZH3?
1?
i13Z1ZZ?
/（?
Zi）圆整取11313
接触强度最小安全系数SlimHZ?
?
?
?
?
?
?
?
limF，由式6许用弯曲应力－12Y?
Y?
XFNFSlimF?
0.7，双向应力乘查图6－7弯曲疲劳强度极限limF8查图6－弯曲强度寿命系数YN9查图6－弯曲强度尺寸系数YX弯曲强度最小安全系数SminF
?
?
?
1/1.4?
?
870?
11F?
?
?
则1/1.4?
1?
?
7302F?
?
?
1/1.41?
?
?
7403F
齿面接触疲劳强度设计计算1）太阳轮－行星轮?
?
sm/?
v4，确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度nv0.013nP?
/~0.0223t111选取参考表6.7、表6.8－5得，由式太阳轮分度圆直径6d12?
?
?
?
1u?
ZZZKT2?
HE1?
d?
?
3?
?
?
?
1?
?
u?
?
dH?
6.9齿宽系数查表，按齿轮相对轴承为非对称布置dz～在推荐值太阳轮齿数2040中选1
N8
课程设计说明书
齿数22太阳轮转269.519.5130K载荷系6.3
查－使用系1.4由推荐1.0－动载系1.2
由推荐1.－齿间载荷分配系1.21.－齿向载荷分布系由推荐载荷系K1.1.021.11.36.4查材料弹性系3查节点区域系0.92
0.8由推荐重合度系0.12.4109351189.2.0.1.11350.3齿轮模mm2.552圆按6.
太阳轮分度圆直24.m圆周速v600014204600024.2）标准中心am36.220.3103.b齿行星轮齿~1太阳轮齿
齿根弯曲疲劳强度校核计）太阳轮－行星
9
课程设计说明书
KT2?
?
?
?
1有式6－10?
Y?
YY?
FFaFSambd1小轮查表6.5齿形系数YY1FaFa大轮Y2Fa小轮查表6.5应力修正系数YY1SaSa大轮Y2Sa1?
?
?
?
?
?
?
?
）z（tanz（tan?
?
tantan）?
?
重合度?
?
2aa112?
220?
cos14.5?
23?
20][tan（arccos）?
tan{23?
=?
2?
232?
4.54.5?
20?
27cos4.5）}tan20）?
27?
（tan（arccos
2?
27?
4.5?
4.5
?
重合度系数0.75/0.25?
?
Y?
?
?
?
?
4.5103.5?
1093510?
2.106?
1.831/?
43?
?
?
22.42故1F?
?
?
4.52.069?
1.86/121.540?
?
1093510?
2?
2.42?
?
2F许用弯曲应力：
?
?
2?
mmN/?
622太阳轮：
1F?
?
2?
mm520N/?
行星轮：
2F
接触疲劳强度校核）行星轮－内齿轮3同上可得：
2?
实际接触应力mm?
N/517H?
?
2?
mm/?
1259N行星轮许用接触应力1H?
?
2?
mm1004?
N/内齿轮许用接触应力2H?
?
2?
mm517?
N/实际接触应力H满足接触疲劳强度要求10
课程设计说明书
4）齿轮其他主要尺寸计算太阳轮分度圆直径27?
mz4.5?
d?
d222内齿轮分度园直径79?
4.5?
d?
mzd333根圆直径4.5?
1.25?
h?
103.5?
2d?
d?
2dff11f4.51.25?
?
121.5?
2?
d?
d?
2hf2f24.51.25?
355.5?
2?
?
d?
d2h?
ff33顶圆直径6.37?
?
103.5?
2?
d?
d2hda1a1a6.53?
121.5?
2d?
d?
2h?
aa221.79?
355.5?
2?
d?
2h?
da33a）齿轮的变位5采用外啮合角变位，内啮合高变位）未变位时，太阳轮与行星轮中心距（12?
121.5）/）/2?
（103.5da?
（d?
21选取变位系数：
，太阳轮：
，内齿圈：
0.584x?
0.549?
xba行星轮：
0.584x?
c太阳轮与行星轮传动的变位系数之和0.5840.549?
x?
x?
x?
caca?
?
（2）太阳轮与行星轮传动的端面啮合角25.37?
tac?
变位后太阳轮与行星轮无侧隙啮合时中心距为a00?
?
?
?
25.37/cos/cos?
112.5cosa?
acos20117mm.即实际中心距为y
（3）分离系数?
分离量112.5117a?
?
a?
?
ym?
?
?
1）/cos）（cosy?
0.5（z?
z?
：
分度圆分离系数y21?
4）齿顶高变动系数（?
?
a外啮合齿轮具有标准顶隙时，其中心距为：
?
?
mx）?
x?
/）?
zam?
（z2（2112
11
课程设计说明书
4.527（1.134.5（21.13
中有具体的说明！
！
备注：
所有数据都在附录1
6.行星齿轮减速器传动轴及其键的设计1）输入轴的设计与校核（转速输入功率min262rkw/n?
P?
3011输出转速输出功率min/n?
58rkw29.1?
P22设计项目及说）计算作用在轴上的m109351转263019.519.51
2）初步估算轴的直径选用45号钢作为轴的材料，调质处理号轴材料：
45PA?
d％以考虑键3计算轴的最小直径并加大由式8－23n钢槽的影响
110A＝查表8.6取
30m53.4md?
110?
d则3minmin262
3）轴的结构设计
（1）确定轴的结构方案
轴承靠轴肩定位，左端轴承靠套筒与端盖定位。
）确定轴各段直径和长度（2○dHL型，连轴器毂孔段1根据圆整，选择连轴器min44mm
长1，该段应比连轴器短84mm～12
课程设计说明书
○孔倒为使连轴器定位，轴肩高度，2段mm（2~3）h?
c?
mm55d?
1
且符合标准密封内径，取端盖宽度取3mm,角Ch2d?
d?
12，端盖外端面与半连轴器相距15mm20mm.则mml?
302○型圆锥滚子轴承，该段装轴承，轴承为322133段，为了使定位可靠，轴mm?
7432.75mm,d?
65mm,D?
120,T?
da。
T小。
段长度应比mml?
303○该段为两个轴承之间，应比轴承内径略小，装套筒段4以使轴承轴向定位。
○型圆锥滚子轴承，同第三段，5段该段装轴承，为32213mm?
d?
65mml3055○取该段用于轴承的轴向定位，是一轴肩，6段mmd?
706mm?
l156○HL型连轴器，轴孔直该段与连轴器相连接，选用7段5，孔长径mmlmm?
107d?
754）轴的强度校核
mm?
82l1mm60d?
2mm?
30l2mm?
65d3mm30l?
3mm?
60d4mm35l?
4mm65d?
5mm30l?
5mm70d?
6mml?
156mmd?
75
7mm103l?
齿轮采用的是直齿，因此轴主要承受扭矩，其工作能力按扭7转强度条件计算。
扭转强度条件为：
?
?
PT?
＝45钢?
?
26?
?
mm/N?
?
9.55?
10?
?
TTT3nW0.2d
T4030～PA?
dmm3n
2?
mm/N；式中，―轴的扭转切应力，TTNmm；―轴所受的扭矩，
3Wmm；－轴的抗扭截面模量，T13
课程设计说明书
n；－轴的转速，minr/Kw;
－轴所传递的功率，P?
?
2?
；，见表8.6－轴的许用扭转切应力，mm/NT
?
mmN/?
32.86TmmN?
109770T
2
?
?
?
的系数，其值－取决于轴材料的许用扭转切应力AT足轴的强度满8.6.
可查表要求30TP66?
?
10?
?
9.559.55?
?
10?
?
T332620.2?
55W0.2d?
nT?
?
22?
?
mm/?
32.86N/mm?
40N?
TT
）精确校核轴的疲劳强度5
）选择危险截面（1
第一段轴上有键，在第一段轴与第二段轴之间有应力集中源，
选其接近第二段轴处截面为危险截面。
其应力较大，应力集中严重，
）计算危险截面上工作应力（2
轴主要承受扭矩，其
扭矩mm1097700NT?
：
系数其抗弯截面双轴上有键，
3223?
?
d）t（55?
?
554.3）16?
4.3?
bt（d?
?
?
?
?
W55d3232
系截抗扭面：
数
3232?
?
d4.316?
?
（55）bt（d?
t?
4.3）?
553mm13118.4W?
?
?
?
W?
T551616d?
截面上的扭剪应力：
29452.2/?
TW?
1097700/T3mmW?
29452.2T?
?
?
2/?
?
扭切应力：
ma2?
mm?
/37.3N
（）确定轴材料机械性能3?
?
mm/?
18.65?
N2?
ma，剪切疲劳极限，弯曲疲劳极限查表8.2mm275?
1?
2?
mm155?
N/1?
14
课程设计说明书
?
?
?
碳钢材料特性系数：
，0.5?
0.1?
?
?
?
（4）确定综合影响系数KK?
?
，根据中系数，效轴肩圆角处有应力集kk?
?
，插值计算得，由表8.9k?
1.861.30k?
0.029/55?
r/d?
1.6?
?
?
，，，根据，配合配合处综合影响系数，KK6/rdH7?
?
b,由表8.11插值计算得2.44?
0.4?
0.6KK?
?
3.4K?
?
?
?
插值计根据8.10，由表键槽处有效应力集中系数，，kk?
?
b，算得1.80k?
1.61k?
?
?
?
?
?
?
，，。
8-12查得，尺寸系数，根据，由表0.750.81?
?
d?
?
?
?
?
?
得，表面加工方法查图8-2表面状况系数，根据?
b?
?
0.84?
?
?
?
为：
轴肩处的综合影响系数，KK?
?
k1.80?
2.73?
?
K?
?
?
?
0.840.81?
?
?
2?
mm?
2751?
2?
mm155N/?
1?
?
0.1?
?
?
0.05?
?
1.86k?
?
1.30?
k?
（轴肩圆角处）3.4K?
?
2.44K?
?
（配合处）1.80?
k?
1.61k?
?
（键槽处）?
0.81?
?
?
0.75?
k2.44?
?
3.87?
?
?
K?
?
?
0.84?
0.75?
?
?
?
0.84?
?
?
?
，为：
键槽处综合影响系数KK?
?
k1.802.73?
K?
2.64?
?
?
K?
?
?
?
0.840.81?
?
?
3.87?
K?
k1.61?
2.56?
?
K?
?
?
?
0.840.75?
?
?
同一截面上有两个以上应力集中源，取其中较大的综合影响2.64?
K?
KK。
系数来计算安全系数，故按配合处系数，?
?
5（）计算安全系数2.56K?
?
15
课程设计说明书
?
?
由表8.13取许用安全系数S?
1.68-6由式?
2751?
?
?
S?
?
?
?
00.1?
k?
?
1?
3.4?
?
ma?
1551?
?
S?
?
?
?
?
16.5?
k16.5?
?
0.052.44?
?
?
maSS?
?
?
Sca22SS?
?
?
）轴的弯矩图和扭矩图6）求轴承反力（1
水平面H，NN2360.7R?
R?
2360.72H1H垂直面V,N549.3R?
R?
1208.4N2VV1
（2）求第一个轴承处弯矩水平面HNM?
224266.5H垂直面V,M?
52155NM?
140616NV1V2
?
?
1.6S?
80.1S?
?
3.77S?
?
5.2S?
ca疲劳强度安全N?
2360.7R1HN?
2360.7R2HN1208.4R?
1VN549.3R?
2VN224266.5?
MHN140616M?
1VN52155M?
2V
合成弯矩Mmm?
M264704N1
，mm230251NM?
264704mmM?
mm230251?
M221
mm?
TT1097700N扭矩mm1097700NT?
mmN?
M7098231ca当量弯矩弯扭合成
mmNM?
6977062ca
7）轴上键的设计及校核16
课程设计说明书
静联接，按挤压强度条件计算，其计算式为：
T4?
?
?
?
?
?
PPdhl；式中，－转矩，TmmN
mm;－轴径，dmm;
－键的高度，hC型键；mm,A型键；B－键的工作长度，Ll?
l?
L?
bl为键的长度，为键的宽度；型键，其中L2/l?
L?
bb?
?
2?
－许用挤压应力，，见表3.2；mmN/P
L=60mm取C型键，b=16mm,h=10mm,L=45~80mm,根据轴径，选用
216//?
b2?
60?
l?
Lmm?
52l109770T4?
4?
?
?
mmb?
16P5210?
dhl55?
mm10h?
按轻微冲击算?
?
2?
2?
mmN/100?
~120mmN/153?
PP1.5个键计算180用双键，度布置，按?
?
?
?
?
?
?
?
2?
?
?
mmN/1.5?
180150?
~PPP满足用两个键，强度要求。
弯矩图，扭矩图如下：
17
课程设计说明书
18
课程设计说明书
（2）输出轴的设计与校核
输出转速，转矩mmNmin?
4791470Tn?
58r/22
计算项目及说明1）计算作用在轴上的力?
转矩mmTN?
2
，则输出功率
，总传动效率取?
4791470
0.97
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