行星齿轮机构设计

课程设计说明书题目：行星齿轮机构设计学生姓名：专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：指导教师：日期：2012年06月15日目录封面-----------------------------------------------------课程设计说明书正文-----------------------------------------序言---------------------------------------------------1一、零件分析--------------------------------------------------21.简单的行星齿轮机构的特点-----------------------------22.行星齿轮机构基本特征------------------------------------3二、行星轮系相关计算--------------------------------------41、行星轮系各齿轮数据------------------------------------42、传动零件的校核计算-------------------------------------53.内啮合齿轮传动---------------------------------------------6三、零件的工艺性分析--------------------------------------7四、过程工艺分析--------------------------------------------8（一）确定毛坯的制造形式--------------------------------9（二）基面的选择---------------------------------------------9（三）制定工艺路线------------------------------------------10（四）确定机械加工余量、工序尺寸及公差------------12（五）确定切削用量------------------------------------------13五、课程设计心得体会---------------------------------------14六、参考资料---------------------------------------------------15序言机械制造方向设计是在学完了机械制造技术课程后，综合运用以前所学有关机械专业知识，进行独立的产品过程设计。其目的在于巩固加深扩展机械制造技术及其他有关课程的理论知识，把理论知识和实践相结合，能够独立分析问题、解决问题，以及初步具备中等复杂程度零件设计的能力。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。为了突出和加强培养学生的综合设计能力和创新能力，总结近年来的相关课程设计经验，开设了方向设计课程。其主要特点：强调机械设计中总体设计能力的培养，将原机械设计和机械设计课程设计内容整合为一个新的综合课程设计体系，将学生在机械设计系列课程中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合，进行综合设计实践训练，使课程设计与机械设计实际的联系更为紧密。加强学生对机械系统创新设计能力的培养，增加了机械构思设计和创新设计等内容，对学生的方案设计内容和要求有所加强，以利于增强学生的创新能力和竞争意识。就我个人而言，我希能通过这次方向设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多的不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件分析1.简单的行星齿轮机构的特点行星齿轮机构的组成：简单（单排）的行星齿轮机构是变速机构的基础，通常自动变速器的变速机构都由两排或三排以上行星齿轮机构组成。简单行星齿轮机构包括一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个齿轮圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转动。行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜齿轮以提高工作的平稳性（如图l所示）。如图2表示了简单行星齿轮机构，位于行星齿轮机构中心的是太阳轮，太阳轮和行星轮常啮合，两个外齿轮啮合旋转方向相反。正如太阳位于太阳系的中心一样，太阳轮也因其位置而得名。行星轮除了可以绕行星架支承轴旋转外，在有些工况下，还会在行星架的带动下，围绕太阳轮的中心轴线旋转，这就像地球的自转和绕着太阳的公转一样，当出现这种情况时，就称为行星齿轮机构作用的传动方式。在整个行星齿轮机构中，如行星轮的自转存在，而行星架则固定不动，这种方式类似平行轴式的传动称为定轴传动。齿圈是内齿轮，它和行星轮常啮合，是内齿和外齿轮啮合，两者间旋转方向相同。行星齿轮的个数取决于变速器的设计负荷，通常有三个或四个，个数愈多承担负荷愈大。简单的行星齿轮机构通常称为三构件机构，三个构件分别指太阳轮、行星架和齿圈。这三构件如果要确定相互间的运动关系，一般情况下首先需要固定其中的一个构件，然后确定谁是主动件，并确定主动件的转速和旋转方向，结果被动件的转速、旋转方向就确定了。2.行星齿轮机构基本特征我们可以把简单行星齿轮机构的运动特征归纳成下列几点：(1)当行星架为主动件时，从动件超速运转。(2)当行星架为从动件时，行星架必然较主动件转速下降。(3)当行星架为固定时，主动件和从动件按相反方向旋转。(4)太阳轮为主动件时，从动件转速必然下降。(5)若行星架作为被动件，则它的旋转方向和主动件同向。(6)若行星架作为主动件，则被动件的旋转方向和它同向。(7)在简单行星齿轮机构中，太阳轮齿数最少，行星架的当量齿数最多．而齿圈齿数则介于中间。（注：行星架的当量齿数=太阳轮齿数十齿圈齿数。）(8)若行星齿轮机构中的任意两个元件同速同方向旋转，则第三元件的转速和方向必然与前两者相同，即机构锁止，成为直接档。（这是一个十分重要的特征，尽管上述的例子没有涉及。）(9)仅有一个主动件并且两个其它部件没被固定时，此时处于空挡。以上叙述的简单行星齿轮机构运动关系是属于经常遇到的，在确定三者关系时，首先把其中一件固定，然后确定另外两者的主、被动关系。实际上简单行星齿轮机构还有一个很重要的特征，允许同时两件作为主动件输入，而被动件照样有唯一的输出，这是行星齿轮机构的一个十分重要的特征，而且在自动变速器上被广泛采用。二、行星轮系相关计算1、行星轮系各齿轮数据：选行星轮数目K=3，行星轮齿数组合为:Za=12，Zb=54，Zc=21(a为中心轮，b为齿圈，c为行星轮）传动比为：满足齿数条件要求。中心齿轮：齿顶圆Ф14mm，齿根圆Ф9.5mm，分度圆Ф12mm，齿宽b=22.68mm；齿圈齿轮：齿顶圆Ф52.60mm，齿宽b=22.68mm；行星齿轮：齿顶圆Ф23mm，齿根圆Ф18.5mm，分度圆Ф21mm，内孔Ф12mm，齿宽b=22.68mm。2、传动零件的校核计算外啮合齿轮传动（1）设计的主要参数项目参数工作条件闭式传动，载荷有冲击，原动机为电动机，室外，环境有灰尘齿轮的材料热处理方法齿面硬度中心齿轮20Cr渗碳淬火+低温回火HRC56~62行星轮20CrMnTi渗碳淬火+低温回火HRC56~62齿轮传动的精度6级模数m=2.5mm齿数中心齿轮Za=12行星齿轮Zc=21齿宽中心齿轮b=22.68行星齿轮b=22.68（2）校核齿面疲劳强度计算及说明结果精度等级由已知条件知校核弯曲疲劳强度齿间载荷分配系数FK由【3】P217表12.10齿向载荷分布系数FK由表【3】P219图12.146级1.0FK1.0FK3.内啮合齿轮传动（1）设计的主要参数项目条件和参数工作条件闭式传动，载荷有冲击，原动机为电动机，室外，环境有灰尘载荷系数1.51.031.01.0AVFFKKKKK齿形系数FY由【3】P229图12.21应力修正系数saY由【3】P230图12.22弯曲疲劳极限由【5】P404得弯曲最小安全系数由【3】P225表12.14应力循环次数LN弯曲寿命系数由【3】P232图12.24尺寸系数许用弯曲应力1lim11lim[]/8540.921.0/1.25FFNxFYY2lim22lim[]/7110.941.0/1.25FFNxFYY验算111112FFsaKTSYYYbdm21.551320002.5521.610.6716702.5222111FsaFFFsaYYSSYY2.0522.653892.5521.61传动无过载，故不用强度校核。1.55K12.552FY22.053FY11.61saY22.65saYlim1854FMPalim2711FMPamin1.25FS814.310LN823.510LN10.92NY20.94NY1.0xY1[]628FMPa2[]535FMPa1389FSMPa1[]F，安全。2514FSMPa2[]F，安全。齿轮的材料热处理方法齿面硬度行星轮20CrMnTi渗碳淬火+低温回火HRC56~62齿圈45钢调质+表面淬火HRC40~50齿轮传动的精度6级模数m=2.5mm齿数行星齿轮Zc=21齿圈齿轮Zb=54齿宽行星齿轮b=22.68齿圈齿轮b=22.68计算及说明结果精度等级由已知条件知使用系数AK由【3】P215表12.9动载荷系数vK由【3】P216图12.9校核弯曲疲劳强度重合度系数0.250.75/0.250.75/1.65Y齿间载荷分配系数FK由【3】P217表12.10齿向载荷分布系数FK由表【3】P219图12.14载荷系数1.51.051.01.05AVFFKKKKK齿形系数FY由【3】P229图12.21应力修正系数saY由【3】P230图12.22弯曲疲劳极限由【5】P404得弯曲最小安全系数由【3】P225表12.14应力循环次数LN弯曲寿命系数由【3】P232图12.24尺寸系数许用弯曲应力1lim11lim[]/8540.881.0/1.25FFNxFYY6级1.5AK1.03vK0.70Y1.0FK1.05FK1.65K12.90FY22.28FY11.53saY21.74saYlim1854FMPalim2722FMPamin1.25FS914.310LN824.310LN10.88NY20.93NY1.0xY1[]752FMPa2lim22lim[]/7220.931.0/1.25FFNxFYY验算111112FFsaKTSYYYbdm21.65404002.91.530.712452.5222111FsaFFFsaYYSSYY2.281.743072.91.53传动无过载，故不用强度校核。2[]537FMPa1307FSMPa1[]F，安全。2274FSMPa2[]F，安全。三、零件的工艺性分析星轮加工表面，有一定的要求。现分析如下：①星轮外圆Ф23K6,Ф23f7,其形状公差均遵守包容要求,表面粗糙度均为Ra1.6µm②星轮内孔Ф12H7,其形状公差遵守包容要求,表面粗糙度为Ra0.8µm，端面与孔Ф12轴心线垂直度误差为0.025,其左端面对孔Ф12轴心线圆跳动误差为0.025;③外圆Ф23轴心线对分度圆Φ21轴心线的同轴度误差为0.06四、过程工艺分析（一）确定毛坯的制造形式：根据零件材料确定毛坯材料，由于星轮是用于超越离合器上的关键零件，需要结构比较硬，故材料选为20CrMnTi钢件，而且因为轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。（二）基面的选择：基面的选择设计工艺规程设计中的重