履帶車輛主動輪減速裝置設(shè)計【9張CAD圖紙和畢業(yè)論文全套】

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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 履帶車輛主動輪減速裝置設(shè)計 系部名稱 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級 車輛工程 B07 11 班 學(xué)生姓名 宋 磊 指導(dǎo)教師 朱榮福 職 稱 講 師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(shè)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(zhuǎn)速 并增大傳遞到主動輪的轉(zhuǎn)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(shè)計為履帶車輛主動輪減速器設(shè)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(yīng)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(shè)計要求 另外軸在加工時要有一定的技術(shù)要求 加工后的軸應(yīng)滿足技術(shù)和設(shè)計要 求 關(guān)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(jié) 17 第三章 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié) 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(dāng)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(dāng)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(jié)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(jié) 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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(jié) 56 結(jié) 論 57 參考文獻 58 致 謝 59 附 錄 A 60 附 錄 B 65 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(yīng)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(dān)載荷 并且合理應(yīng)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(zhì)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(zhuǎn) 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(zhì)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(shù)人員所了解和重視 本設(shè)計通過對軍用履帶車采用的行星齒輪 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 初步計算出各零件的設(shè)計尺寸和裝配尺寸 并對設(shè)計結(jié)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) 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(yīng)用內(nèi)嚙合 行星齒輪傳動的優(yōu)越性 1 體積小 質(zhì)量輕 只相當(dāng)一般齒輪傳動的體積 質(zhì) 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(zhì)量減少 就能夠采用優(yōu)質(zhì)材料與實現(xiàn)硬齒面等化 學(xué)處理 機床工具規(guī)格小 精度和技術(shù)要求容易達到 5 采用合理機構(gòu) 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(gòu) 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(jié)構(gòu) 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(shè) 計 的 高 速 齒 輪 增 速 器 和 減 速 器 的 功 率 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(gòu) 利 用 齒 輪 的 速 度 轉(zhuǎn) 換 將 電 動 機 的 回 轉(zhuǎn) 數(shù) 減 速 到 所 要 的 回 轉(zhuǎn) 數(shù) 并 得 到 較 大 轉(zhuǎn) 矩 的 機 構(gòu) 在 目 前 用 于 傳 遞 動 力 與 運 動 的 機 構(gòu) 中 齒 輪 減 速 器 的 應(yīng) 用 范 圍 相 當(dāng) 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(zhuǎn) 矩 作 用 因 此 廣 泛 應(yīng) 用 在 速 度 與 扭 矩 的 轉(zhuǎn) 換 設(shè) 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(fù) 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(zhuǎn) 速 大 扭 矩 的 傳 動 設(shè) 備 把 電 動 機 內(nèi) 燃 機 或 其 它 高 速 運 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn) 速 增 加 轉(zhuǎn) 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(shù) 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(shù) 的 進 步 概 括 起 來 說 當(dāng) 今 世 界 各 國 齒 輪 技 術(shù) 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(biāo) 準(zhǔn) 化 多 樣 化 1 在 產(chǎn) 品 設(shè) 計 階 段 就 同 時 進 行 工 藝 過 程 設(shè) 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(yīng) 市 場 要 求 的 新 產(chǎn) 品 開 發(fā) 關(guān) 鍵 工 藝 技 術(shù) 的 創(chuàng) 新 競 爭 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 競 爭 以 及 員 工 技 術(shù) 素 質(zhì) 與 創(chuàng) 新 精 神 是 2l 世 紀(jì) 企 業(yè) 競 爭 的 焦 點 在 2l 世 紀(jì) 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(shù) 與 數(shù) 控 技 術(shù) 的 發(fā) 展 使 得 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(biāo) 準(zhǔn) 化 以 及 造 型 設(shè) 計 藝 術(shù) 化 使 產(chǎn) 品 更 加 精 致 美 觀 數(shù) 控 機 床 和 工 藝 技 術(shù) 的 發(fā) 展 推 動 了 機 械 傳 動 結(jié) 構(gòu) 的 飛 速 發(fā) 展 在 傳 動 系 統(tǒng) 設(shè) 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(shè) 計 中 優(yōu) 化 傳 動 組 合 的 方 向 在 傳 動 設(shè) 計 中 的 學(xué) 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(yīng) 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(jié) 構(gòu) 與 外 型 在 相 應(yīng) 改 變 矢 量 變 頻 代 替 直 流 伺 服 驅(qū) 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(biāo) 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(yīng) 用 我 國 在 諧 波 傳 動 技 術(shù) 應(yīng) 用 方 面 已 取 得 顯 著 成 績 同 時 隨 著 國 家 高 新 技 術(shù) 及 信 息 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 對 諧 波 傳 動 技 術(shù) 產(chǎn) 品 的 需 求 將 會 更 加 突 出 中 國 齒 輪 行 業(yè) 在 20 世 紀(jì) 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(zhuǎn) 變 隨 著 我 國 體 質(zhì) 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(dāng) 前 是 的 發(fā) 展 的 迫 切 任 務(wù) 減 速 器 和 齒 輪 的 設(shè) 計 與 制 造 技 術(shù) 的 發(fā) 展 在 一 定 程 度 上 標(biāo) 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(shù) 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(gòu) 設(shè) 計 為 主 要 研 究 對 象 對 主 動 輪 減 速 器 進 行 了 研 究 設(shè) 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(shè) 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(shè) 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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 使車輛在原地起步 爬坡 轉(zhuǎn)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(yīng)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(jié) 構(gòu)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(yīng)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(fù)號 機構(gòu) 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(fù)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 機構(gòu) 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(gòu) 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(gòu) 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(gòu)要求 較高 2 1 2 傳動方案分析 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 本設(shè)計為電動機驅(qū)動主動輪 電動機代替發(fā)動機驅(qū)動主動輪 電 動 機 橫 置 于 履 帶 車 輛 前 主 動 輪 左 右 兩 側(cè) 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(yīng) 用 中 技 術(shù) 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(jié) 構(gòu) 簡 單 精 度 易 于 保 證 由 于 結(jié) 構(gòu) 簡 單 早 期 坦 克 汽 車 拖 拉 機 有 著 廣 泛 的 應(yīng) 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(yīng) 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(yīng)用 單級 調(diào)質(zhì)齒輪 I 7 1 淬硬齒輪 I 6 3 I 5 6 較佳 應(yīng)用廣泛 結(jié)構(gòu)簡單 精度容易保證 輪齒可做成直齒 斜齒或人字齒 可 用于低速重載 也可用于高速傳動 展開式 調(diào)質(zhì)齒輪 I 7 1 50 淬硬齒輪 I 7 1 1 5 I 6 3 0 較佳 這是二級減速器中最簡單 應(yīng)用最廣 泛結(jié)構(gòu) 齒輪相軸承位置不對稱 當(dāng)軸產(chǎn)生彎扭變形時 載荷齒寬上分 布不均勻 軸應(yīng)設(shè)計具有較大剛度 并使 高速軸齒輪遠離輸入端 淬硬齒輪大 多采用此結(jié)構(gòu) 圓柱 齒輪 減速 器 二級 分流式 I 7 1 50 高速級為對稱左右旋斜齒輪 低速級 可為人字齒或直齒 齒輪與軸承對稱 布置 載荷沿齒寬分布均勻 軸承受 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 載平均 中間軸危險截面上轉(zhuǎn)矩相當(dāng) 于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩之半 但這種結(jié)構(gòu)不 可避免要產(chǎn)生軸向竄動 影響齒面載 荷均勻性 結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證有軸向竄動可能 通常 低速級大齒輪作軸向定位 中間軸齒 輪和高速小齒輪可以軸向竄動 同軸線式 調(diào)質(zhì)齒輪 I 7 1 50 淬硬齒輪 I 7 1 31 5 箱體長度縮小 輸入軸和輸出軸布置 同一軸線上 使設(shè)備布置較為方便 合理 當(dāng)傳動比分配適當(dāng)時 兩對齒 輪浸 油深度大致相同 但軸向尺寸較大 中間軸較長 其齒輪與軸承不對稱布 置 剛性差 載荷沿齒寬分布不均勻 同軸分流式 I 7 1 50 從輸入軸到輸出軸功率分左右兩股傳 遞 嚙合輪齒僅傳遞一半載荷 輸入 軸和輸出軸只受轉(zhuǎn)矩 中間軸只受全 部載荷一半 故可縮小齒輪直徑 圓 周速度及減速器尺寸 一般用于重載 齒輪 關(guān)鍵是要采用合適均載機構(gòu) 使左右兩股分流功率均衡 展開式 調(diào)質(zhì)齒輪 I 28 315 淬硬齒輪 I 28 180 I 22 5 100 較佳 同二級展開式 圓柱 齒輪 減速 三級 分 流式 I 28 315 同二級分流式 圓錐 圓柱 柱 減速 單級 直齒 I 5 曲線齒 斜齒 I 8 40 輪齒可制成直齒 斜齒或曲線齒 適 用于輸入軸和輸出軸兩軸線垂直相交 傳動中 可為水平式或立式 其制造 安裝復(fù)雜 成本高 僅設(shè)備布置必要 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 淬硬齒輪 I 5 較佳 時才采用 二級 直齒 I 6 3 31 5 曲線齒 斜齒 I 8 40 淬硬齒輪 I 5 16 較佳 特點與單級圓錐齒輪減速器相似 圓 錐齒輪應(yīng)高速級 使圓錐齒輪尺寸不 致太大 否則加工困難 圓柱 齒輪可為直齒或斜齒 器 三級 I 35 5 160 淬硬齒輪 I 18 100 較佳 特點與二級圓錐 圓柱齒輪減速器相 似 蝸桿下置式 蝸桿布置蝸輪下邊 嚙合處冷卻和潤 滑較好 蝸桿軸承潤滑也方便 但當(dāng) 蝸桿圓周圍速度太大時 油攪動損失 較大 一般用于蝸桿圓周速度 v 5m s 蝸桿上置式 蝸桿布置蝸輪上邊 裝拆方便 蝸桿 圓周速度允許高一些 但蝸桿軸承潤 滑不方便 蝸桿 齒輪 蝸 桿減 速器 單 級 蝸桿側(cè)置式 i 8 80 蝸桿放蝸累輪側(cè)面 蝸輪軸是豎直 以 上 僅 分 析 了 圓 柱 齒 輪 減 速 器 的 部 分 特 性 由 于 此 次 設(shè) 計 給 定 了 減 速 器 的 設(shè) 計 尺 寸 其 安 裝 位 置 也 有 一 定 的 限 制 且 還 要 考 慮 箱 體 尺 寸 內(nèi) 齒 輪 安 裝 的 方 便 性 要 求 電 機 輸 出 軸 與 減 速 器 輸 出 軸 同 軸 可 考 慮 的 傳 動 方 案 有 兩 類 一 同 軸 式 圓 柱 齒 輪 減 速 器 如 果 為 兩 級 傳 動 傳 動 比 8 40 速 比 分 配 適 當(dāng) 時 兩 對 齒 輪 浸 入 油 中 深 度 大 致 相 同 但 減 速 器 軸 向 尺 寸 和 重 量 較 大 高 速 級 齒 輪 的 承 載 能 力 難 于 充 分 利 用 中 間 軸 承 潤 滑 困 難 中 間 軸 較 長 剛 性 差 高 速 運 轉(zhuǎn) 下 軸 易 引 起 共 振 載 荷 沿 齒 寬 分 布 不 均 由 于 兩 伸 出 軸 在 同 一 直 線 上 在 很 多 場 合 能 使 布 置 更 為 方 便 但 對 于 我 設(shè) 計 的 這 個 項 目 顯 然 由 于 軸 承 潤 滑 困 難 體 積 較 大 不 易 布 置 二 行 星 齒 輪 減 速 器 有 很 多 優(yōu) 點 其 傳 動 效 率 可 以 很 高 單 級 可 以 達 96 99 且 傳 動 比 范 圍 廣 傳 動 功 率 可 以 從 12W 至 50000KW 承 載 能 力 大 工 作 平 穩(wěn) 體 積 和 重 量 比 普 通 齒 輪 蝸 桿 減 速 器 小 得 多 行 星 齒 輪 減 速 器 的 特 點 如 下 1 因 為 各 中 心 輪 構(gòu) 成 為 共 軸 式 傳 動 而 且 載 荷 分 布 在 幾 個 行 星 輪 上 另 外 又 能 合 理 地 應(yīng) 用 內(nèi) 嚙 合 所 以 結(jié) 構(gòu) 非 常 緊 湊 由 于 一 個 中 心 輪 能 同 時 與 幾 個 行 星 輪 相 嚙 合 故 使 在 材 料 的 機 械 性 能 與 制 造 精 度 相 同 情 況 下 其 外 部 輪 廓 尺 寸 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 小 載 荷 能 力 較 大 2 只 需 適 當(dāng) 選 擇 機 構(gòu) 形 式 便 可 以 用 少 量 齒 輪 得 到 較 大 傳 動 比 甚 至 可 達 幾 千 的 數(shù) 比 即 使 在 傳 動 比 很 大 時 仍 然 緊 湊 重 量 輕 3 行 星 機 構(gòu) 的 傳 動 效 率 高 在 結(jié) 構(gòu) 布 置 合 理 下 其 效 率 可 達 0 8 0 9 以 上 由 于 行 星 輪 傳 動 的 結(jié) 構(gòu) 對 稱 性 即 具 有 個 數(shù) 均 勻 分 布 的 行 星 輪 使 得 作 用 于 中 心 輪 和 轉(zhuǎn) 臂 軸 承 中 的 反 作 用 力 相 互 平 衡 均 可 達 到 提 高 傳 動 效 率 的 作 用 4 由 于 采 用 了 數(shù) 個 相 同 的 行 星 輪 均 布 于 中 心 輪 四 周 而 達 到 慣 性 力 的 平 衡 同 時 使 嚙 合 齒 數(shù) 增 多 故 行 星 輪 機 構(gòu) 運 行 平 穩(wěn) 抗 沖 擊 和 振 動 能 力 強 缺 點 對 材 料 要 求 高 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 制 造 和 安 裝 困 難 綜 合 考 慮 本 設(shè) 計 的 尺 寸 重 量 和 布 置 等 的 具 體 要 求 決 定 選 用 行 星 輪 傳 動 方 案 由 于 定 軸 式 的 傳 動 系 統(tǒng) 在 換 檔 時 有 較 大 的 功 率 損 失 因 此 目 前 履 帶 車 輛 上 日 益 廣 泛 采 用 行 星 變 速 箱 行 星 變 速 箱 在 換 檔 時 一 般 都 可 以 實 現(xiàn) 沒 有 速 度 損 失 的 動 力 換 檔 對 于 我 的 這 次 設(shè) 計 的 減 速 器 也 應(yīng) 采 用 行 星 式 的 減 速 方 式 2 1 3 行星齒輪變速器的工作原理 行 星 齒 輪 八 種 傳 動 方 案 1 齒 圈 固 定 太 陽 輪 主 動 行 星 架 被 動 降 速 傳 動 通 常 傳 動 比 一 般 為 2 5 5 轉(zhuǎn) 向 相 同 2 齒 圈 固 定 行 星 架 主 動 太 陽 輪 被 動 升 速 傳 動 傳 動 比 一 般 為 0 2 0 4 轉(zhuǎn) 向 相 同 3 太 陽 輪 固 定 齒 圈 主 動 行 星 架 被 動 降 速 傳 動 傳 動 比 一 般 為 1 25 1 67 轉(zhuǎn) 向 相 同 4 太 陽 輪 固 定 行 星 架 主 動 齒 圈 被 動 升 速 傳 動 傳 動 比 一 般 為 0 6 0 8 轉(zhuǎn) 向 相 同 5 行 星 架 固 定 太 陽 輪 主 動 齒 圈 被 動 減 速 運 動 傳 動 比 一 般 為 1 5 4 轉(zhuǎn) 向 相 反 6 行 星 架 固 定 齒 圈 主 動 太 陽 輪 被 動 升 速 傳 動 傳 動 比 一 般 為 0 25 0 67 轉(zhuǎn) 向 相 反 7 把 三 元 中 任 意 連 接 到 一 起 此 時 傳 動 比 為 1 8 三 元 件 中 任 意 一 個 元 件 主 動 其 余 的 兩 個 元 件 自 由 其 余 兩 元 件 無 確 定 的 轉(zhuǎn) 速 輸 出 為 了 了 解 行 星 齒 輪 變 速 器 工 作 原 理 下 面 先 分 析 單 排 行 星 齒 輪 機 構(gòu) 的 運 動 規(guī) 律 圖 2 1 為 單 排 行 星 齒 輪 機 構(gòu) 的 示 意 圖 圖 上 還 可 標(biāo) 出 行 星 輪 所 受 到 的 作 用 力 1 2 3 4 1 2 3 4 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 圖 2 1 單 排 行 星 齒 輪 機 構(gòu) 及 作 用 力 1 太 陽 輪 2 齒 圈 3 行 星 架 4 行 星 輪 作 用 于 太 陽 輪 1 上 的 力 矩 1MFr 作 用 于 齒 圈 2 上 的 力 矩 2 作 用 于 行 星 架 3 上 的 力 矩 3r 令 齒 圈 與 太 陽 輪 的 齒 數(shù) 比 為 則 21zr 因 而 2 又 131rr 式 中 分別為太陽輪和齒圈的節(jié)圓半徑 為行星輪與太陽輪的中心距 1r2 3 由行星輪 4 的力平衡條件得 12F 和 3 因此 太陽輪 齒圈和行星架上的力矩分別為 2 1 1213 MFr 根 據(jù) 能 量 守 恒 定 律 三 個 元 件 上 輸 入 和 輸 出 功 率 的 代 數(shù) 和 應(yīng) 等 于 零 即 2 2 1230w 式中 分別為太陽輪 齒圈和行星架的角速度 1w23 將式 2 1 代入式 2 2 中 即可得到表示單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的 特性方程式 123 0w 若以轉(zhuǎn)速代替角速度 則上式可寫成 2 3 123 nn 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 由式 2 3 可以看出 在太陽輪 齒圈和行星架這三個元件中 可任選兩個分 別作為主動件和從動件 而使另一元件固定不動 或使其運動受一定的約束 則整個 輪系即以一定的傳動比傳遞動力 下面分別討論以下情況 1 太陽輪 1 為主動件 行星架 3 為從動件 齒圈 2 固定 此時 式 2 3 中 故傳動比 02 n 1231nzi 2 齒圈 2 為主動件 行星架 3 為從動件 太陽輪 1 固定 此時 式 2 3 中 故傳動比 01 n2132nzi 3 太陽輪 1 為主動件 齒圈 2 為從動件 行星架 3 固定 此時 式 2 3 中 故傳動比 30n 1221nzi 在 此 情 況 下 與 符號相反 即 表 示 主 動 軸 與 從 動 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 相 反 故1n2 為 倒 檔 傳 動 情 況 4 若 使 則 12 1312nn 在 或 時 同樣可得 因此 若使三元件中的任何兩個元13n23n123 件連成一體轉(zhuǎn)動 則第三元件的轉(zhuǎn)速必然與前二者轉(zhuǎn)速相等 即行星齒輪系中所有元 件之間都沒有相對運動 從而形成直接檔傳動 傳動比 1i 如果所有元件都不受約束 即都可以自由轉(zhuǎn)動 則行星齒輪機構(gòu)完全失去傳動作 用 由幾排行星齒輪機構(gòu)組成的行星齒輪變速器 其傳動比可根據(jù)上述單排行星齒輪 機構(gòu)特性方程式推導(dǎo)出來 2 1 4 常用行星齒輪傳動的形式與特點 從上表 2 1 分析 WW NGWN N 和 NN 最大功率均有限制 而本次設(shè)計功率 很大為 110KW 因此它們都不合適 只可用 NGW NW 型 由于 NW 型在 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 時不宜采用 由下一節(jié)知傳動比小于 7 因此選用 NGW 型 即太陽輪為主動7 BAXi 件 行星架為從動件 齒圈固定 由上一節(jié)行星齒輪工作原理知傳動比為 12 1zi 式 中 為齒圈齒數(shù) 2z 為太陽輪齒數(shù) 1 2 2 傳動比的確定 2 2 1 確定發(fā)動機最大功率 安裝在履帶車輛上的發(fā)動機 它的最大功率可以根據(jù)履帶車輛以最大功率行駛的 工況確定 通常以車輛在良好道路上用最大速度行駛所需的功率 確定為發(fā)動機最大 功率 由于本設(shè)計是由電動機驅(qū)動主動輪 所以應(yīng)該先算出發(fā)動機的功率 然后在用 發(fā)動機的功率和電動機的功率進行比較 看電動機是否能滿足車輛的使用要求 本次設(shè)計為履帶車輛的主動輪減速器設(shè)計 整車參數(shù)如表 2 3 整車參數(shù)所示 表 2 3 整車參數(shù) 主 要 參 數(shù) 滿 載 質(zhì) 量 kg 15500 每 側(cè) 電 動 機 功 率 kw 110 電 動 機 額 定 轉(zhuǎn) 速 rpm 1500 電 動 機 最 高 轉(zhuǎn) 速 rpm 8000 電 動 機 額 定 扭 矩 Nm 550 電 動 機 最 大 扭 矩 Nm 980 電 機 尺 寸 mm 385 645 主 動 輪 半 徑 mm 313 最 大 車 速 km h axV70 最 大 爬 坡 度 40 當(dāng) 知 道 路 條 件 以 及 車 輛 在 此 道 路 上 行 駛 所 要 求 達 到 的 最 大 速 度 發(fā) 動 機 所 需 的 最 大 功 率 由 下 式 確 定 千瓦 360maxaxGvfNf 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 2 4 式中 G 車輛的全重 十牛 在良好道路上行駛 要求車輛達到的最大速度 千米 小時 maxv 車輛在良好道路上行駛的地面阻力系數(shù) 0f 車輛效率 對 上 表 給 出 的 履 帶 車 輛 的 參 數(shù) 用 式 2 4 計 算 它 的 發(fā) 動 機 最 大 功 率 比 較 困 難 因 為 在 公 式 中 僅 G 和 為 已 知 和 值 是 難 于 確 定 的 因 此 必 須 參maxV0f 考 現(xiàn) 有 坦 克 的 實 驗 數(shù) 據(jù) 進 行 選 擇 計 算 得 到 的 發(fā) 動 機 最 大 功 率 是 個 概 略 的 數(shù) 值 已 經(jīng) 給 出 的 最 大 速 度 是 在 良 好 道 路 上 行 駛 所 能 達 到 的 也 就 是 在 地 面 變 形 阻 力 系 數(shù) 很 小 和 坡 度 很 小 的 路 面 上 行 駛 所 能 達 到 的 坦 克 行 駛 的 地 面 阻 力 系 數(shù)f 可 表 示 為 0f 0sincosff 由 良 好 道 路 路 面 坡 度 很 小 故 0cos1 ita iff 式 中 路 面 的 坡 度 等 于 在 所 研 究 的 路 段 上 坡 高 度 和 水 平 距 離 之 比 i 在 上 述 條 件 下 行 駛 時 可 采 用 下 列 數(shù) 值 065 025 4 03 fif 本次設(shè)計的坦克采用上述經(jīng)驗值 4 tansi 0 ffi 履帶車輛效率的計算 功率傳遞由電動機傳到連軸器在傳到變速箱 減速器 分別取為 電動機 連軸器 變速箱 094098097 按上述方法確定 后 應(yīng)根據(jù)實際情況選擇現(xiàn)有發(fā)動機或設(shè)計新的發(fā)動機 maxfN 還應(yīng)指出 在確定最大功率時 既要考慮到發(fā)展的可能性 可將 選大一點 以maxfN 適應(yīng)履帶車輛坦克火力的發(fā)展 如增加武器或加大口徑和變型車輛的需要 另外 還 應(yīng)考慮履帶車輛 坦克 的使用條件 如在高原地區(qū)使用 高度增加 1000 米 發(fā)動 機功率下降 10 應(yīng)該相應(yīng)的提高發(fā)動機功率 因此 由上述公式得 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 24 1998 073605 max eP 本設(shè)計提供的兩臺電機一共為 220KW 大于 故提供的電機滿足要求 maxfN 2 2 2 確定傳動比 傳動方案選擇以后 應(yīng)該先確定傳動比 選擇的傳動比應(yīng)符合車輛動力性和經(jīng)濟 性要求 本次設(shè)計為電動機驅(qū)動 與普通柴油 汽油機驅(qū)動不同 由于普通車輛驅(qū)動 形式過程中所遇到的阻力變化很大 因此有必要在發(fā)動機和驅(qū)動輪之間裝一個有若干 檔位的變速器 而電動車輛由于電動機外特性的原因 不需要很多的檔位 僅需要 1 2 個檔位 由于電動車輛經(jīng)濟性研究還不夠深入 由于時間和能力上的限制 在 本次設(shè)計中經(jīng)濟性的考慮放在次要位置 主要以動力性為考慮依據(jù) 即傳動比應(yīng)滿足 最高車速 加速時間 爬坡度的要求 履帶車輛傳動裝置的最大傳動比和最小傳動比的比值成為車輛的傳動范圍 以 表示 以坦克為例說明 chdmaxinch 式中 坦克傳動裝置最抵擋的總傳動比 ax 坦克傳動裝置最高檔的總傳動比 min 由公式可知 max1max0 37zfNrniv inax zf 為一擋最大速度 1maxv 為坦克最高速度 發(fā)動機在工況一定時 這個數(shù)值意味著傳動裝置能夠改變坦克速度或牽引力的范 圍或倍數(shù) 為了確定傳動范圍 必須先確定最高檔的傳動比 和最低檔或一擋的傳chdmin 動比 根據(jù)在坦克設(shè)計中已確定的主動輪半徑 坦克最大速度 以及發(fā)動機的maxi zraxv 外特性 即可求最高檔的總傳動比 min 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 現(xiàn)在要確定一擋的總傳動比 即一擋的減速比 由于經(jīng)過電機直接傳動至減速器 再傳至主動輪 但若 選小了 發(fā)動機最大功率 確定以后 最低檔的單位牽maxi maxfN 引力 較低 若 選的過高 可能使 太低 同時由于一擋單位牽引力過高有可1D1maxv 能超過地面附著的限制而發(fā)不出來 這兩種情況都不利于坦克的機動性 一擋總傳動 比 必須根據(jù)設(shè)置一擋的目的來確定 通常 坦克在一擋時等速行駛所必需的牽引maxi 力值 根據(jù)在爬最大坡度時所遇到的最大地面阻力確定的 坦克能克服的最大坡度角 在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求中已作了規(guī)定 為了克服此坡度max 角 坦克等速行駛所需要的牽引力為 2 5 f zzJ MGrfirMfiP sincos sics maxmaxmax11 maxax 式中 G 坦克重量 十牛 具有最大爬坡角的路面的地面變形阻力系數(shù) f 最大坡度角 max 主動輪半徑 米 zr 坦克在最大坡度的路面上行駛時發(fā)動機的扭矩 十牛 米 Mf 坦克效率 采用式 2 5 計算 時 發(fā)動機工況可選在最大功率點工作或最大扭矩點工maxi 作 若選在最大功率點時 爬坡速度較快 同時由于發(fā)動機對于外界負(fù)荷所具有的適應(yīng)性 坦克牽引力有 10 20 儲備 但此時所得到的傳動范圍大些 n 可能使變速箱的尺寸 重量有些增加 若選在最大扭矩點時 爬坡速度較慢 傳動范圍可以小些 若選在最大功率點時 爬坡速度較快 同時由于發(fā)動機對于外界負(fù)荷所具有的適 應(yīng)性 坦克牽引力有 10 20 儲備 但此時所得到的傳動范圍大些 n 可能使變速箱 的尺寸重量有些增加 若選在最大扭矩點時 爬坡速度較慢 傳動范圍可以小些 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 本次設(shè)計提供的電機的外特性如 2 2 圖電機外特性所示 圖 2 2 電機外特性 由于考慮提供的履帶車輛參數(shù)看出 應(yīng)用最大扭矩進行計算 電機在最大扭矩點 可以工作 5 分鐘以上 因此在這 5 分鐘工作區(qū)域履帶車輛 坦克 完全可以爬過一定 的坡度 根據(jù)上表 2 3 提供的坦克的參數(shù) 且由于坦克每側(cè)均有一個電機 故計 算坦克重量取 G 2 代入公式計算得 5 1098 074 95 315 3 max i 求出的 10 5 為坦克最大的傳動比 由上圖看出電動機的外特性比普通汽油柴axi 油機更能適應(yīng)外部阻力變化 僅需要 1 2 個檔位 當(dāng)以 計算坦克的最高速行駛時 maxi 則 傳動比 0 37zrniv 當(dāng) 時0maxvmaxi 得 zrn37 0 1 5max 7 628axrpn 由電機的的外特性可知 max0 r 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 故可以看出僅用一個檔位 一個傳動比 就能滿足要求 maxi 2 3 本章小結(jié) 本章通過坦克車的車重和最大行駛車速 計算出發(fā)動機的最大功率 并且是電動 機代替發(fā)動機是否滿足要求 并計算最大傳動比 算出電動機的最高轉(zhuǎn)速滿足主動輪 最大轉(zhuǎn)速要求 并確定了減速器為 2K H NGW 型 根據(jù)整車參數(shù) 確定了最大傳動 比 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 第三章 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 3 1 行星排的配齒計算及強度校核 3 1 1 分配傳動比 在以上章節(jié)已經(jīng)選擇了 NGW 型行星齒輪傳動 計算得傳動比 選擇 2K 5 10 i H NGW 型行星齒輪減速器就應(yīng)知道行星輪數(shù)目與傳動比范圍的關(guān)系 在傳遞力時 行 星輪數(shù)目越多越容易發(fā)揮行星齒輪傳動的優(yōu)點 但行星輪數(shù)目的增加會使其載荷均衡 困難 而且由于鄰接條件限制又會減小傳動比的范圍 因而在設(shè)計行星齒輪傳動時 通常采用 3 個或 4 個行星輪 常用行星齒輪傳動的行星齒輪數(shù)目與傳動比范圍 關(guān)系 見表 3 12K H NGW 行星齒輪傳動比范圍 表 3 1 2K H NGW 行星齒輪傳動比范圍 傳 動 簡 圖 行 星 齒 輪 個 數(shù) 傳 動 比 的 范 圍 3 2 1 13 7 4 2 1 6 5 5 2 1 4 7 6 2 1 3 9 8 2 1 3 2 10 2 1 2 8 12 2 1 2 6 上表摘自機械設(shè)計手冊 由于本設(shè)計采用 NGW 型減速器 故對于其它類型減速器 傳動比范圍略過沒寫在上面 表中數(shù)值為在良好設(shè)計條件下 在一般的設(shè)計中 傳動 比若接近極限值時 通常要進行鄰接條件的驗算 由以上計算傳動比得 10 5 對于 NGW 型減速器 如采用單級傳動則由上表可以看出 只能選用 3 個行星輪數(shù)目 才能 滿足傳動比的要求 如果采用單級行星齒輪傳動 可以看出齒數(shù)必然很多 直徑必然很大 這樣對于 設(shè)計空間可能不夠在直徑方向有可能超出范圍 且在軸向方向空間利用率不高 軸伸 過長 不容易于支撐 因此依據(jù)前人的經(jīng)驗 決定采用 NGW 型兩級減速傳動進行設(shè)計 計算 由上表選用 4 個行星輪 接下來則要決定如何確定傳動比的分配了 多級行星齒輪傳動的各級傳動比的分 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 配原則是各級傳動的等強度和獲得最小的外形尺寸 在兩級 2K H NGW 型行星齒轉(zhuǎn)動 中 欲得到最小的傳動徑向尺寸 可使低速級內(nèi)齒輪分度圓直徑與高速級被齒輪分度 圓直徑之比接近 1 通常使 等于 1 1 2 2K H NGW 型兩級行星齒輪傳動的 Bd 傳動比分配如圖 3 12K H NGW 行星齒輪傳動比分配圖所示 圖 3 1 2K H NGW 行星齒輪傳動比分配圖 圖中 和 分別為高速級及總的傳動比 E 可按下式計算 Ii 3ABE d 22limsdcvHNWHCKZA 式中 行星輪數(shù)目 sC 齒寬系數(shù) d 載荷不均勻系數(shù) cK 接觸強度的齒向載荷分布系數(shù) H 動載系數(shù) v 接觸強度的壽命系數(shù) NZ 工作硬化系數(shù) w 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 計算齒輪的接觸疲勞極限 limH 式中和圖中代號的角標(biāo) 和 分別表示高速級和低速級 及 的比值 vHK 2NZ 可用類比法進行試湊 或取三項比值的乘積 等于 1 8 2 如果全部采 2 vHNKZ 用硬度 350 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(shè)高速級與低速級外嚙合齒輪材料 齒面硬度相同 則 取 limIliH 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(shè)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(jié)構(gòu)參數(shù) K 與傳動比的關(guān)系為 3 1 i 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 對已知機構(gòu)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(guān)系 設(shè)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(gòu)件的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)等于行星輪 C 與內(nèi)齒輪 B 的中心距 即 可ACa 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(biāo)準(zhǔn)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)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(yīng)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(guān)系 這些行星輪是裝不進去的 因 為當(dāng)?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(shè)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(guān)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(yīng)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