履帶車輛主動輪減速裝置設(shè)計
履帶車輛主動輪減速裝置設(shè)計,履帶,車輛,主動,減速,裝置,設(shè)計
SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
學(xué)生姓名
宋磊
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程07-11
指導(dǎo)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(shè)計
一、設(shè)計（論文）目的、意義
履帶車輛驅(qū)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(qū)動系統(tǒng)所具有的。當(dāng)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(xué)術(shù)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(zhì)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(zhì)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(shè)計（論文）內(nèi)容、技術(shù)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(jié)構(gòu)設(shè)計思路；
2)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，設(shè)計減速器的主要零、部件，分各軸總成的設(shè)計方式完成變速器主要傳動部分的設(shè)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(jié)構(gòu)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(lǐng)域的最新發(fā)展動向；閱讀關(guān)于減速器設(shè)計方面的書籍，學(xué)習(xí)前人進行減速器設(shè)計的步驟、方法和經(jīng)驗；向指導(dǎo)教師請教；同學(xué)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(jié)構(gòu)與工作原理進行減速器的設(shè)計和計算。
三、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計思路；
2.減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，設(shè)計減速器的主要零、部件，變速器主要傳動部分的設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計。
第4-5周（3月21日～4月3日），齒輪傳動設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)計預(yù)答辯。
第15-16周（6月6日～6月19日），畢業(yè)設(shè)計修改。
第 17 周（6月20日～6月 26日），畢業(yè)設(shè)計答辯。
五、主要參考資料
[1]劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.
[2]陳清泉,孫逢春編譯.混合電動車輛基礎(chǔ)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2001.
[3]陳清泉,孫逢春編.現(xiàn)代電動汽車技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)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(shè)計制造[M].北京:人民交通出版社,1995.
[6]王望予等主編.汽車設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.
[7]郭竹亭主編.汽車車身設(shè)計[M].長春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1994.
[8]陳家瑞等主編.汽車構(gòu)造[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.
[9]儷明等.汽車結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計[M].合肥:中國科技大學(xué)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(dǎo)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(shè)計（論文）開題報告
學(xué)生姓名
宋磊
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程07—11
指導(dǎo)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(shè)計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、研究現(xiàn)狀
當(dāng)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(gòu)，下面介紹一下行星輪減速機構(gòu)，行星傳動的應(yīng)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(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，使行星傳動既有許多重大的優(yōu)點。主要的優(yōu)點是質(zhì)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(yīng)用最為廣泛的行星傳動機構(gòu)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(yīng)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(shù)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(yīng)用行星齒輪傳動技術(shù)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(shù)和設(shè)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(shù)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(gòu)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(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)于一般齒輪傳動的體積、質(zhì)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(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；6）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生產(chǎn)，并易于推廣普及，被廣泛應(yīng)用于汽車、起重、冶金、礦山等領(lǐng)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(shè)計通過對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)。
二、設(shè)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(gòu)的傳動路線，及工作原理。
2) 傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計。對傳動方案進行分析和擬定。
3) 行星齒輪傳動設(shè)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(shè)計與校核。包括選擇軸的材料、確定許用應(yīng)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(shù)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(shè)計與校核
輸入輸出軸的設(shè)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(shè)計。
3. 第5-8周（3月28 ～4月24） 齒輪傳動設(shè)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(xué)習(xí)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(shè)計說明書，完善圖紙設(shè)計提交指導(dǎo)老師審核。
8.第15-16周（5月30～6月12） 畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯，畢業(yè)設(shè)計修改。
9.第17周（6月13～20） 畢業(yè)設(shè)計答辯。
五、參考文獻
1. 張展主編.使用機械傳動設(shè)計手冊[M].北京：科學(xué)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(gòu)設(shè)計和與應(yīng)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(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社,2001.
5. 崔勝民主編.汽車主減速器的優(yōu)化設(shè)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(xué)學(xué)位論文,2008.
7. 陳家瑞主編.汽車構(gòu)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(shè)計[M].北京: 高等教育出版社,2001.
11. 王望予等主編.汽車設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.
12. 郭竹亭主編.汽車車身設(shè)計[M].長春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2004.
13. 儷明等.汽車結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計[M].合肥:中國科技大學(xué)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(shè)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.
六、 備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評分表
學(xué)生姓名
宋 磊
院系
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程B07-11
指導(dǎo)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(shè)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(xùn)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(shè)等的結(jié)合程度
10
3
綜合運用知識能力（設(shè)計涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應(yīng)用文獻資料能力
15
4
設(shè)計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應(yīng)用能力
20
5
計算機應(yīng)用能力；對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力）
10
6
插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計說明書撰寫水平；設(shè)計的實用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性
20
7
設(shè)計規(guī)范化程度（設(shè)計欄目齊全合理、SI制的使用等）
5
8
科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)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(shè)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(zhì)量（設(shè)計方案、設(shè)計方法、正確性）
好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□
其他：
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計評閱人評分表
學(xué)生
姓名
宋 磊
專業(yè)
班級
車輛工程B07-11
指導(dǎo)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(shè)計
評閱組或預(yù)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(xùn)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(shè)等的結(jié)合程度
10
3
綜合運用知識能力（設(shè)計涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應(yīng)用文獻資料能力
15
4
設(shè)計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應(yīng)用能力
25
5
計算機應(yīng)用能力；對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力）
15
6
插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計說明書撰寫水平；設(shè)計的實用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性
20
7
設(shè)計規(guī)范化程度（設(shè)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(shè)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(zhì)量（設(shè)計方案、設(shè)計方法、正確性）
好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□
其他：
評閱人或預(yù)答辯組長簽字： 年 月 日
注：畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱可以采用2名評閱教師評閱或集體評閱或預(yù)答辯等形式。
畢業(yè)設(shè)計答辯評分表
學(xué)生
姓名
宋 磊
專業(yè)
班級
車輛工程B07-11
指導(dǎo)
教師
朱 榮 福
職 稱
講 師
題目
履帶車輛主動輪減速裝置設(shè)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(xùn)練情況，題目難易度、工作量、與實際的結(jié)合程度
10
2
設(shè)計（實驗）能力、對實驗結(jié)果的分析能力、計算能力、綜合運用知識能力
10
3
應(yīng)用文獻資料、計算機、外文的能力
10
4
設(shè)計說明書撰寫水平、圖紙質(zhì)量，設(shè)計的規(guī)范化程度（設(shè)計欄目齊全合理、SI制的使用等）、實用性、科學(xué)性和創(chuàng)新性
15
5
畢業(yè)設(shè)計答辯準備情況
5
6
畢業(yè)設(shè)計自述情況
20
7
畢業(yè)設(shè)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(shè)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(zhì)量（設(shè)計方案、設(shè)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(shè)計（論文）成績評定表
學(xué)生姓名
宋 磊
性別
男
院系
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)
車輛工程
班級
車輛工程B07-11
設(shè)計（論文）題目
履帶車輛主動輪減速裝著設(shè)計
平時成績評分（開題、中檢、出勤）
指導(dǎo)教師姓名
職稱
指導(dǎo)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(shè)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(dǎo)教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設(shè)計（論文）成績百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z
2、評語中應(yīng)當(dāng)包括學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題質(zhì)量、能力水平、設(shè)計（論文）水平、設(shè)計（論文）撰寫質(zhì)量、學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）實施或?qū)懽鬟^程中的學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)生答辯情況等內(nèi)容的評價。
優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）推薦表
題 目
類別
學(xué)生姓名
院（系）、專業(yè)、班級
指導(dǎo)教師
職 稱
設(shè)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(shè)計、其它
SY-025-BY-5
畢業(yè)設(shè)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(xué)生姓名
宋 磊
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程B07-11班
指導(dǎo)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(shè)計
學(xué)
生
填
寫
畢業(yè)設(shè)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(shè)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(shè)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(guān)書籍，和同學(xué)探討，請教指導(dǎo)教師，加強對存在問題的研究。
學(xué)生簽字：
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)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(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
2011-2-28
地點
土木樓實驗室
指導(dǎo)方式
面授
指導(dǎo)記錄
今天選擇題目，朱老師發(fā)給了我們?nèi)蝿?wù)書，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(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-3-4
地點
土木樓實驗室
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面授
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朱老師檢查檢查我們搜集與我們設(shè)計有關(guān)的資料，并告訴我們?nèi)绾问占?、要盡快的熟悉設(shè)計所需要的資料，并講解了如何寫開題報告。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-3-7
地點
土木樓實驗室
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面授
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朱老師檢查我的開題報告并對我的開題報告進行了指導(dǎo)，告訴我設(shè)計內(nèi)容和要解決的問題和技術(shù)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(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
2011-3-11
地點
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面授
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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(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-3-14
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通過網(wǎng)站和圖書館搜集資料，確定了所設(shè)計內(nèi)容基本參數(shù)。朱老師給我的傳動路線和方案的設(shè)計進行了指導(dǎo)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。
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日期
2011-3-18
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朱老師對我傳動方案和傳動路線的設(shè)計進行檢查，并指導(dǎo)我的齒輪部分設(shè)計，耐心講解如何查閱設(shè)計手冊，運用身邊的書籍材料進行計算與校核。
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SY-025-BY-4
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日期
2011-3-21
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將修改后的傳動布置設(shè)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(shè)計齒輪部分的計算與校核進行了檢查。
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日期
2011-3-25
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今天我做完了設(shè)計部分內(nèi)容齒輪的計算，并將做好部分設(shè)計內(nèi)容拿給朱老師檢查。朱老師對我下一步的設(shè)計內(nèi)容軸的設(shè)計進行了指導(dǎo)和講解。
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日期
2011-3-28
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經(jīng)過一段時間的設(shè)計，我撰寫完了部分設(shè)計說明內(nèi)容以及設(shè)計圖紙。朱老師督促我盡快，完成中期檢查前的所有設(shè)計內(nèi)容。并對說明書撰寫的部分錯誤進行指導(dǎo)和改正。
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SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
2011-4-1
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前一部分的撰寫內(nèi)基本完成，接下來就是軸的設(shè)計預(yù)校核，經(jīng)過朱老師的指導(dǎo)和講解我有學(xué)到了很多的知識。
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日期
2011-4-4
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軸的設(shè)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(dǎo)。
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日期
2011-4-8
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軸設(shè)計結(jié)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(yīng)該注意那些事情，詳細說明軸向力、徑向力等等。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-4
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日期
2011-4-11
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我已經(jīng)完成了部分設(shè)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。
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日期
2011-4-15
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雖然設(shè)計說明書和設(shè)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(shè)計部分內(nèi)容進行指導(dǎo)和講解。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-4-18
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中期答辯之后將中期檢查結(jié)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(dǎo)和講解。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
2011-4-22
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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(dǎo)和詳細的講解下理解做的工作條件，并告訴我應(yīng)該參考那些資料。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-4-25
地點
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我完成了軸的強度設(shè)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(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-4-29
地點
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在軸的設(shè)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(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
2011-5-2
地點
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面授
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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(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-5-6
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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(dǎo)我一些要領(lǐng)，告訴我繼續(xù)修改、
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-5-9
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面授
指導(dǎo)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(dǎo)。指導(dǎo)之后告訴我應(yīng)該參考那些資料，并告訴我一定要好好修改。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-4
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日期
2011-5-13
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指導(dǎo)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(dǎo)。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(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-5-16
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指導(dǎo)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(guān)說明。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-5-20
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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(guān)資料。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
2011-5-23
地點
土木樓實驗室
指導(dǎo)方式
面授
指導(dǎo)記錄
朱老師對我的說明書和圖紙進行了預(yù)答辯前的指導(dǎo)。告訴了在預(yù)答辯需要的帶的一些東西，和答辯時注意的一些事項。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-5-27
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指導(dǎo)記錄
將設(shè)計說明書當(dāng)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(dǎo)后，繼續(xù)修改。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-6-3
地點
土木樓實驗室
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面授
指導(dǎo)記錄
預(yù)答辯之后，將預(yù)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(dǎo)，并告訴我按照要求回去修改自己的設(shè)計說明書和圖紙。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
2011-6-3
地點
土木樓實驗室
指導(dǎo)方式
面授
指導(dǎo)記錄
預(yù)答辯之后修改預(yù)答辯當(dāng)中的錯誤，并在朱老師的指導(dǎo)下，從新找到了更多的錯誤。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-6-6
地點
土木樓實驗室
指導(dǎo)方式
面授
指導(dǎo)記錄
朱老師對正式答辯應(yīng)注意的相關(guān)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(shè)計的主要內(nèi)容，準備答辯。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-6-10
地點
土木樓實驗室
指導(dǎo)方式
面授
指導(dǎo)記錄
朱老師對正式答辯應(yīng)注意的相關(guān)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(shè)計的主要內(nèi)容，準備答辯。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
2011-6-13
地點
土木樓實驗室
指導(dǎo)方式
面授
指導(dǎo)記錄
朱老師對正式答辯應(yīng)注意的相關(guān)的事項，并對我們答辯是有一定的要求
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-6-17
地點
土木樓實驗室
指導(dǎo)方式
面授
指導(dǎo)記錄
朱老師對正式答辯應(yīng)注意的相關(guān)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(shè)計的主要內(nèi)容，準備答辯。
學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
2011-6-20
地點
土木樓實驗室
指導(dǎo)方式
面授
指導(dǎo)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(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
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
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
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
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
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
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
V
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
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)?；a(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、二化即標準化、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(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得機械加工精度、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(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。
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。
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
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
基本結(jié)構(gòu)命名
嚙合方式命名
1
2K-H型
NGW型
2.8～12.5
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(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（正號機構(gòu)）。
3
2K-H型
NN型
30～100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
20～100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
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
圓柱齒輪減速器
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?？捎糜诘退僦剌d，也可用于高速傳動。
二級
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)。
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。
圓柱齒輪減速
三級
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。
分 流式
I=28～315
同二級分流式。
圓錐、圓柱－柱減速器
單級
直齒
I<=5
曲線齒、斜齒
I<8～40
(淬硬齒輪I<=5較佳)
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?？蔀樗绞交蛄⑹健Ｆ渲圃彀惭b復(fù)雜，成本高，僅設(shè)備布置必要時才采用。
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。
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、齒輪－蝸桿減速器
單級
蝸桿下置式
i=8～80
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。
蝸桿側(cè)置式
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?？煽紤]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。
1
2
3
4
1
2
3
4
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，圖上還可標出行星輪所受到的作用力。
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：
作用于齒圈2上的力矩：
作用于行星架3上的力矩：
令齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為，則：
因而：
又：
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。
由行星輪4的力平衡條件得：
和
因此，太陽輪、齒圈和行星架上的力矩分別為
（2.1）
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）
式中，、、分別為太陽輪、齒圈和行星架的角速度。
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
若以轉(zhuǎn)速代替角速度，則上式可寫成：
（2.3）
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：
(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:
(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:
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，故為倒檔傳動情況。
(4）若使，則：
在或時，同樣可得。因此，若使三元件中的任何兩個元件連成一體轉(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。
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：
式中：為齒圈齒數(shù)；
為太陽輪齒數(shù)；
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)
Φ385×645
主動輪半徑（mm）
313
最大車速（km/h）
70
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 （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）；
—車輛在良好道路上行駛的地面阻力系數(shù)；
—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)可表示為：
由良好道路路面坡度很小，故：
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。
在上述條件下行駛時可采用下列數(shù)值：
本次設(shè)計的坦克采用上述經(jīng)驗值：
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）。
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。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：
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。
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：
式中： —坦克傳動裝置最抵擋的總傳動比；
—坦克傳動裝置最高檔的總傳動比。
由公式可知：
—為一擋最大速度；
—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)動機的外特性，即可求最高檔的總傳動比。
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。為了克服此坡度角，坦克等速行駛所需要的牽引力為：
（2.5）
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)；
——最大坡度角；
——主動輪半徑（米）；
——坦克在最大坡度的路面上行駛時發(fā)動機的扭矩（十牛?米）；
——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。
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：
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，則：
傳動比：
當(dāng) ： 時
得 ：
由電機的的外特性可知：
故可以看出僅用一個檔位，一個傳動比就能滿足要求。
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。
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-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 < i >13.7
4
2.1 < i >6.5
5
2.1 < i >4.7
6
2.1 < i >3.9
8
2.1 < i >3.2
10
2.1 < i >2.8
12
2.1 < i >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：
式中：—行星輪數(shù)目；
—齒寬系數(shù)；
—載荷不均勻系數(shù)；
—接觸強度的齒向載荷分布系數(shù)；
—動載系數(shù)；
—接觸強度的壽命系數(shù)；
—工作硬化系數(shù)；
—計算齒輪的接觸疲勞極限。
式中和圖中代號的角標Ⅰ和Ⅱ分別表示高速級和低速級；及的比值，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。
設(shè)高速級與低速級外嚙合齒輪材料，齒面硬度相同，則, 取，，，φ /φ=1.2，
∴
查表得,
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
式中: —為齒圈齒數(shù)；
—為太陽輪齒數(shù)。
其結(jié)構(gòu)參數(shù)K與傳動比的關(guān)系為：
（3.1）
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＝?？扇缦聢D3－2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，上式可寫成：
式中： m—為模數(shù)；
—為太陽輪齒數(shù)；
—為行星輪齒數(shù)；
—為齒圈齒數(shù)。
整理后得：＝或＝＋2
對于角變位齒輪其同心條件公式可以寫為：
式中：—太陽輪與行星輪的嚙合角；
—行星輪與齒圈之間的嚙合角。
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)。
（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)倍，即公式：
q (整數(shù)) 或 (整數(shù))
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：
（3.2）
由推導(dǎo)可知：
當(dāng)行星輪均勻分布時，將式（3.2）代入得：
（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（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(yīng)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(yīng)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(yīng)大于最大行星輪的頂園直徑或者如圖3.3所示。
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(dāng)行星輪均勻分布時，q=3一般都不會干涉，q=4且k<4.5時b也在5－8mm以上，可不檢查，若需要，可用作圖法或下式檢查相鄰條件：
（3.4）
式中：A—太陽輪和行星輪得中心距；
Dex—為行星輪齒頂圓直徑。
3.2 減速器高速級的計算
3.2.1行星排的配齒計算
（1）配齒計算
如上圖3.3行星齒輪相鄰條件示意圖所示，選擇行星輪數(shù)目取＝4，由于＝3.7，距可能達到的傳動比極限較遠，所以可不檢驗鄰接條件。確定各輪齒數(shù)岸上步配齒公式進行計算。
取C等于30得：
由于兩對齒輪傳動齒數(shù)最好互質(zhì)數(shù)，這樣能保證磨損比較均勻。以便分散和消除齒輪的制造誤差，故取 為了適應(yīng)變?yōu)榈男枰踹x。
在行星傳動齒輪中，合理采用變位齒輪可以得到下列好處：獲得準確的傳動比；提高嚙合傳動質(zhì)量和承載能力；在傳動比得到保證的前提下得到正確的中心距；可以得到相當(dāng)大的傳動比；在保證裝配及同心等條件下，使齒數(shù)的選擇具有較多的自由。但由于為整數(shù)，故不需要進行變位處理，采用標準齒輪及標準嚙合角，就可以符合上述要求。
（2）按接觸強度初算A－C傳動的中心距和模數(shù)
對于閉式行星齒輪傳動，其工作環(huán)境和潤滑條件比良好，因此齒面點蝕、折斷、輪齒裂紋、膠合和塑性流動是它們的主要失效形式。而對于開式齒輪傳動，它們的主要失效形式是磨損和斷齒。本次設(shè)計為閉式齒輪傳動，對于閉式齒輪傳動，目前一般的方法是先按齒面接觸疲勞強度簡化設(shè)計公式設(shè)計齒輪的主要尺寸和參數(shù)，然后校核其齒面接觸和齒根彎曲疲勞強度，必要時還需校核靜強度和抗膠合能力。不過無論用什么方法，都必須滿足齒面接觸疲勞強度、齒根彎曲疲勞強度和靜強度等要求，使之在預(yù)期壽命內(nèi)可靠的工作。
下面開始計算：
輸入扭矩:
有機械設(shè)計手冊第三卷第14章14-5-18表，載荷不均勻系數(shù)。
在一對A－C傳動中，太陽輪傳遞的扭矩：
查機械設(shè)計手冊等于2。
齒數(shù)比：
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）。 由于齒寬系數(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(yīng)取適當(dāng)?shù)闹?。一般?.1～1.2；閉式齒輪常用～0.3；通用減速器常取。
由于斜齒輪傳動平穩(wěn)，受力均勻，受沖擊小。故考慮用斜齒輪，則按計以上算公式得:
故模數(shù)：
取模數(shù)m=3?？紤]到行星齒輪軸級軸承的直徑所以模數(shù)取得比較大。
（3）行星排齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算
未變位時的中心距：
則取A－C傳動的中心距＝90mm 。
計算預(yù)計嚙合角：
查機械設(shè)計手冊得：，按預(yù)計嚙合角，可得出A-C傳動的中心變動系數(shù)。
根據(jù)國家標準，齒輪壓力角，變位系數(shù)為，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。則。
計算A-C傳動的實際中心距變動系數(shù)和嚙合角
∴
計算A-C傳動的變位系數(shù)
則：
則 C－B傳動的中心距:
太陽輪分度圓直徑：
行星輪分度圓直徑：
齒圈分度圓直徑：
太陽輪齒頂圓直徑：
行星輪齒頂圓直徑：
齒圈齒頂圓直徑：
由公式：
得出公式則：
太陽輪齒根圓直徑：
行星輪齒根圓直徑：
齒圈齒根圓直徑：
計算齒寬： 取整為36mm
式中：太陽輪與齒圈寬為36mm，行星輪為43mm
計算當(dāng)量齒數(shù)：
計算重合度：
3.2.2 驗算高速級A－C傳動的接觸強度
計算行星輪傳動與定軸線齒輪傳動的公式相同。確定Kv和Zv所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度。
式中，A輪分度圓直徑指太陽輪直徑
對于重要的行星齒輪傳動，齒輪強度計算中的齒向載荷分布系數(shù)和可用下述方法確定：
彎曲強度計算時： （3.5）
接觸強度計算時： （3.6）
式中：—齒輪
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