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1、1 引言行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用。然而，自20世纪60年代以来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就,并获得 了许多的研究成果。近20多年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术水 平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和 技术，经过我国机械科技人员不断积极的吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力 奋进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展1。2 设计背景试为某水泥机械装置设计所需配用的行星齿轮减速器，已知该行星齿轮减速器的要求输入功率为p =
2、 740KW，输入转速n = 1000rpm，传动比为i = 35.5，允许传动11p比偏差应=0.1，每天要求工作16小时，要求寿命为2年；且要求该行星齿轮减速器P传动结构紧凑，外廓尺寸较小和传动效率高。3 设计计算3.1选取行星齿轮减速器的传动类型和传动简图根据上述设计要求可知，该行星齿轮减速器传递功率高、传动比较大、工作环境 恶劣等特点。故采用双级行星齿轮传动。2X-A型结构简单，制造方便，适用于任何工 况下的大小功率的传动。选用由两个2X-A型行星齿轮传动串联而成的双级行星齿轮 减速器较为合理，名义传动比可分为i = 7.1, i = 5进行传动。传动简图如图1所示： p1p 2C2A
3、2输入融A.1E2输出轴El图13.2配齿计算根据2X-A型行星齿轮传动比i的值和按其配齿计算公式，可得第一级传动的内 p齿轮b，行星齿轮c的齿数。现考虑到该行星齿轮传动的外廓尺寸，故选取第一级中1 1心齿轮a数为17和行星齿轮数为n = 3。根据内齿轮Z- Jz1pblplalZ =（7.1-1）17 = 103.7 沁 103bl对内齿轮齿数进行圆整后，此时实际的p值与给定的p值稍有变化，但是必须控制在其传动比误差范围内。实际传动比为i = 1 +=7. 0588zb 1其传动比误差Ai = =吐沁 =5%ip7.1根据同心条件可求得行星齿轮cl的齿数为所求得的ZC1适用于非变位或高度变位
4、的行星齿轮传动。再考虑到其安装条件为:za1 + zb12= C =40（整数）第二级传动比1为5,选择中心齿轮数为23和行星齿轮数目为3,根据内齿轮zb1=(ip1 -1)1, zb1 =(5-1)23 =92再考虑到其安装条件，选择zb1的齿数为91 根据同心条件可求得行星齿轮 c1 的齿数为zcl =( zb1 - za1)/ 2 = 34实际传动比为其传动比误差i =1 + 沿=4-957ip=8% dz 1 F lim现 已 知 Z = 17, G F lim =340a12。 中心齿轮 a1 的名义转矩为t 1 二 9549 nnP1P1740二95493X1顾二23554Nmm取
5、算式系数K m =，按表6-6取使用布不均匀系数k按表6-4取综合系数k=1.8;取接触强度计算的行星齿轮间载荷分f工=1.2，由公式可得k = 1 +1.6 (k -1) 二 1 +1.6(1.2-1)= 1.32 ；由表hpfphp查得齿形系数Y=2 67;由表查的齿宽系数 = 0.8 ;则所得的模数m为dfa1m = 12.12355.4 x1.6x1.8 x 1.32x 2.67 _ 8 55 ()0.8 x 17 x17 x 390- . 加3.3 初步计算齿轮的主要参数齿轮材料和热处理的选择：中心齿轮A1和中心齿轮A2,以及行星齿轮C1和C2 均采用20CrMnTi，这种材料适合高
6、速，中载、承受冲击和耐磨的齿轮及齿面较宽的齿 轮, 故且满足需要。齿面硬度为 58-62HRC， 根据图二可知， 取GHlim = 1400 Nmm2, q Flim =340 Nmm2,中心齿轮加工精度为六级，高速级与低速 级的内齿轮均采用42CrM0,这种材料经过正火和调质处理，以获得相当的强度和硬度 等力学性能。调质硬度为 217-259HRC ， 根据图三可知， 取QHlim =780Nimm2, g Flim =420Nimm2 轮 B1 和 B2 的加工精度为 7 级。3.3.1 计算高速级齿轮的模数 mjTK K K Y按弯曲强度的初算公式，为m =亠 FP 王血取齿轮模数为m二
7、9mm3.3.2 计算低速级的齿轮模数 m按弯曲强度的初算公式，计低速级齿轮的模数 m 为现已知 za2 =23, b Flim =4102。中心齿轮成的名义转TK K K Y1_A_FP_F 为 Faldz 匕Flimt = - t =G+p r 二 7.0588x 2355.4 二 16626.29 n mma 2x1a 1取算式系数k = 12.1，按表6-6取使用系数k = 1.6 ;按表6-4取综合系数k=1.8;maf工取接触强度计算的行星齿轮间载荷分布不均匀系数k = 1.2，由公式可得hphpk 二 1+1.6二1 +1.6(1.2-1)= 1.32 ；由表查得齿形系数Y =
8、2.42 ；由表查的fphpfa1齿宽系数= 0.6 ;则所得的模数m为d0.6 x 23 x 23 x 420m 二 12.13：16626沁仝口士 二 12.4mm取齿轮模数为m2 = 12mm3.4 啮合参数计算341 高速级在两个啮合齿轮副中a1 -c1， b1-c1中，其标准中心距a1为a =1 m(z + z )=1 x12(17 + 43)= 270a1c1 2a1 c1 2a =1 m(Z Z )=1 x9(103 43)= 270b1c1 2b1 c1 2342 低速级在两个啮合齿轮副中a2-c2，b2-c2中，其标准中心距a2为a =1 m(Z Z )=1 x12(91 -
9、34)= 342b 2c 2 2b 2c 2 2a =1 m(Z Z )=1 x12(91 -34)= 342b 2c 2 2b 2c 2 2由此可见，高速级和低速级的标准中心距均相等。因此该行星齿轮传动满足非变 位的同心条件, 但是在行星齿轮传动中，采用高度变位可以避免根切，减小机构的尺 寸和质量2;还可以改善齿轮副的磨损情况以及提高其载荷能力。由于啮合齿轮副中的小齿轮采用正变位（X 0）,大齿轮采用负变位C 4时，中心齿轮采用正变位，行星齿轮和内齿轮采用负变位，其变位系数关系为 aXX = X = X 0。c b a343 高速级变位系数确定外齿轮副的变位系数，因其高度变位后的中心距与非变
10、位的中心距不变，在啮合角仍为a = 270，zs = z + z = 60根据表选择变位系数12X = 0.314 X = 0.314X = 0.314abc344 低速级变位系数因其啮合角仍为a = 342 zs = z + z = 57根据表选择变位系数12X = 0.115 X = 0.115X = 0.115a 2b2c 23.5 几何尺寸的计算对于双级的2 x A型的行星齿轮传动按公式进行其几何尺寸的计算，各齿轮副的几何尺寸的计算结果如下表：3.5.1 高速级项目计算公式al cl齿轮副bl cl齿轮副分度圆直径di = mlzldl = l53dl = 387d 2 = mlz 2
11、d 2 = 387d 2 = 927d = d cos ad = l43.77d = 363.66l基圆直径bl1blbld = d cos ad = 363.66d = 87l.095b 22b 2b 2顶圆直径dald = d + 2m h * + x 丿al1Z a1、d二 d + 2m n *+x 丿2/ a2d二 d + 2m n *+x 丿d = 176.65ald = 399.35bl齿根圆直a 22/ a2、d 二 d - 2m n *+x 丿a 22a3d = d + 2a，+ 2C *m （插齿） a2门 /、d 二d -2 n *+c*-x）m f 11/a1 d二d -
12、2 n *+c*-x ）mf 21a2d二 d 2 C * + c* x ）mf 11a2d = d+ 2a（插齿）f 2a 002d = 399.35b1d = 906.33a 2d 二 136.15fid 二 358.85f 2d = 358.85 f 1d = 943.68f 23.5.2 低速级：项目计算公式al cl齿轮副bl cl齿轮副d1 二 mlzldl =：276dl = 387分度圆直径d 2 二 mlz 2d 2 二= 408d 2 = 927d = d cos ad 二=143.77d = 363.661基圆直径bl1blbld = d cos ab 22d=363.6
13、6d = 871.095/）b 2b 2外啮d = d + 2m h *+x 丿d = 302.75合al1/ a 1、ald = d + 2mh *+x 丿d = 429.25齿顶圆a 22/ a 2a 2直径dd = d + 2mh *+x 丿d = 429.25a1内啮a 22/ a2、a 2合d = d 一 2mh *+x 丿d = 1069.31a 22a3a 2d = d + 2a，+ 2C *m （插齿）a 2f 1外d = d -2(h * + c*-X )md = 248.75啮f 11/a1 f 1合d = d -2( * + c*-X )md = 375.25齿根圆直径f 21a2f 2d( )f内d = d - 2 ( *+cXd = 375.25啮f 11a2f 1合d = d + 2d(插齿)d = 1119.21f 2a 002f 23.5.3 关于用插齿刀加工内齿轮，其齿根圆直径的计算已知模数m二9mm ,盘形直齿插齿刀的齿数为18,变位系数为 x = 0.1
