轮边驱动系统 轮边减速器设计 - 图文(6)

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?Fp?5.7 ⑧弯曲强度安全系数SF??F

5轮边减速器行星齿轮传动的均载机构选取

在行星齿轮传动结构中，因为采用了多个（np≥2）的行星轮传动，所以使其具有结构紧凑、质量轻、体积小、承载能力大等优点，但是因为输入齿轮，即太阳轮传到每个行星轮的载荷分布不均匀，这可能有时在行星齿轮传动过程中，载荷集中在某一个行星轮上，而其他行星轮闲置，从而造成传动出现事故，为了解决这种载荷分配不均匀性的问题，在设计制造过程中出现了多种均载机构。

所谓行星齿轮间载荷分布均匀，就是指输入的中心转轮传递给行星轮的啮合作用力的大小相等，目前国内外采用较多的均载机构主要由以下几种： 1.基本构件浮动的均载机构 （1）中心轮浮动

中心轮浮动一般采用齿轮联轴器作为均载机构，在传动过程中，由于齿轮联轴器可以对中心论在径向上自动补偿作用，从而可以使其在传动过程中各个啮合作用力相等。

（2）内齿轮浮动

内齿轮浮动实现方式是通过双齿联轴器将机体与内齿轮连接，从而使内齿轮浮动。

（3）行星架浮动

行星架浮动一般一般也是通过双齿联轴器将行星架与高低速连接实现浮动。

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图5.1 太阳轮浮动 Fig5.1 Sun wheel floating

图5.2 内齿轮浮动 Fig5.2 Internal gear floating

对比分析三种浮动方式的特点，采用太阳轮浮动，均载机构易于制造，且结构相对简单，在行星齿轮np=3时其均载效果较好；采用内齿轮浮动，可以使均载机构结构紧凑，轴向尺寸小；采用行星架浮动，虽然因受力较大而有利于浮动，但是由于自重过大，产生离心力较大，影响浮动效果，所以不适合本设计。本设计采用轴向尺寸小的内齿轮浮动，并用弹性销与机体连接。如下图：

图5.3 内齿轮浮动

Fig5.3 Internal gear floating

6各传动轴的结构设计与强度校核

6.1电机轴设计

根据轮边减速器结构特点，对电机轴材料，结构有一定要求，首选按扭转强度条件计算电机轴直径，这里选电机轴材料为40Cr，则电机轴直径d?A03其中：A0—与材料有关的系数，查表15-3，A0?100。

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P n

P—电机额定功率，P=3.5KW。 n—电机额定转速，n=3500r/min。 则d?A03P3.5KW?100?3?10mm n3500r/min考虑电机轴与太阳轮采用花键连接，对电机轴适当放大，取d=14mm。 6.2行星轴设计

行星轴的轴径与行星轮的轴承选取有关，而行星轮的孔内径直径也与轴承有关，但孔内径边缘距离齿根的最小厚度一般不小于全齿高的1.2-1.4倍，即模数的3倍左右。初算内孔边缘最小直径d，

ddf齿根圆直径????-3m?19.69mm，则222d=39.38mm。则d?19.69mm*2?39.38mm。

由计算结果可以确定所选轴承最小外径D应D?39.38mm，查机械设计手册深沟球轴承的基本尺寸与数据，满足D?39.38mm的轴承有较多，但考虑轴承还要受弯矩作用，所以在满足条件的情况下，应尽量选择d较大的轴承。

根据工业应用实践，行星轮内孔设置的轴承直径一般满足一下范围：

d?0.3*行星齿轮分度圆直径，则d?0.3*50?15mm。 d?0.7*行星齿轮分度圆直径，则d?0.7*50?35mm。

查机械设计手册6，选用轴承代号为61902的深沟球轴承，其中d?15mm，

D?28mm，B?7mm。

按行星轴的心轴弯矩进行校核，最小轴径满足d?2M0.1[??1]mm。

其中：M—心轴弯矩值，因为在轴上齿轮为直齿轮，不受轴向力，所以弯矩

M?FtS?254.64Nm*17mm?43.29Nm?4328.88Nmm。

[?-1]—许用弯曲应力，对于材料为40Cr的心轴，[??1]?70Mpa。 则d?3求。

6.3输出轴设计

输出轴承载的转矩较大，其强度要求也较高，首先根据扭转强度强度条件，估算

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M0.1*[??1]mm?34328.88mm?8.52mm?15mm，所以行星轮心轴满足强度要

0.1*70

输出轴最小轴径d?A03P。 n其中：A0—与材料有关的系数，查表15-3，轴用材料为38SiMnMo,A0?110。 P—输出轴功率，P=3.5KW。 n—输出轴转速，n?则d?A03n35001750?r/min?r/min。 i63P3.5KW?110?19.98mm。

31750nr/min3考虑冲击，花键等因素，将轴尺寸适当放大，取dmin?26mm。

7减速器润滑与密封

由于轮边驱动系统工作平稳要求较高；工作环境差，驱动系统承受冲击载荷，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不同，以及设计上要求使用寿命长等工作特点，所以保证充分润滑条件对轮边驱动系统传动齿轮箱具有十分重要的意义。良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用，从而保证齿轮和轴能正常的工作和具有较高的寿命，所以在设计齿轮箱时，其的润滑方式也非常重要，不容忽视。同时良好的密封，也起到关键作用。

轮边驱动系统在工作过程中，齿轮由于工作环境的不同，常发生点蚀、齿轮折断和胶合等失效形式；通常，闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种，一般根据齿轮的圆周速度来确定采用哪种润滑方式。一般来说，当齿轮的圆周速度小于12m/s时，常将齿轮浸入油池进行润滑。由于行星齿轮传动系统的转速较低，且齿轮的半径较小，转速低，因此采用浸油润滑，为了减少润滑油更换次数，适当地增加齿轮浸油深度，使其在10-20mm之间。同时由于所设计的行星齿轮传动系统所承受的载荷较低，所以采用中载荷工业齿轮油。

8轮边驱动系统三维建模与仿真

Pro/ENGINEER三维实体建模设计系统是美国参数技术公司（简称PTC）的产品，PTC公司提出的单一数据库、参数化。基于特征和完美关联的概念从根本上改变了机械CAD/CAE/CAM的传统概念，这种全新的设计理念已经成为当今世界机械

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CAD/CAE/CAM领域的新标准。使用计算机仿真的好处在于完善设计，防止出现错误，是设计师用来检验自己的设计是否正确的手段之一，另外运动方针也可以用来模拟运动，以及进行相关的力学性能分析等，同时运动仿真还能相当程度的减少产品试加工时的成本投入，缩短设计周期。 8.1驱动系统齿轮零件建模

在Pro/ENGINEER实体建模中，对于齿轮建模，已经参数化，这样的优点在于：对于不同的齿轮，若只是改变齿轮齿数，模数等参数，则只需在软件中改变相应的参数即可得到新的模型，而不需要重新建模，大大减少设计时间。

齿轮建模过程大致如下：单击菜单栏中“工具”-参数，在参数对话框里填入如下参数

图8.1.1 参数对话框 Fig8.1.1 Parameters dialog box

完成齿轮基本圆绘制后，为齿轮添加“关系”，单击菜单栏“工具”-关系

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