緒論1.1研究背景及意義在生活中洗衣機成為我們日常生活中必不可少的工具，省時省力，它的性能還影響人們的生活質量，而且隨著經濟的發展，我們對家用電器要求也越來越高，在齒輪傳動方面表現在齒輪的承載能力、外形尺寸、傳動效率、傳動比，那么行星齒輪減速器便應運而生，現在關于齒輪設計和制造技術不斷完善，行星齒輪的傳動以其速度范圍、使用功率、工作環境受到全球機械科研人員注重，已經是全球機械行業的重點研究課題之。機械行業現在高速發展，不斷有很多新的創意、方法、工藝出現，在洗衣機中行星齒輪減速器應運而生。1.2國內外研究現狀1.2.1國內發展概況我國關于行星齒輪傳動起步較晚，研究中存在問題，情況并不樂觀，例如：在產業結構、產業集中在勞動密集型產品，技術類的明顯落后其他工業發達國家，而且行星齒輪減速器一般都是體積小、質量小、結構都比較緊湊，承載能力也非常的強，它的優點非常多，用航天、醫療器械、輕工食品、機器人等以及其他的高級電動玩具各個領域和部門，在現代軍用和民用有很大的前景。行星齒輪傳動比其他普通的定軸相比，優點很多，質量小、體積小、承載能力高等優點，現在我國機械工程技術人員越來越重視，并且深入的了解。其實行星齒輪傳動在很早以前我國就應用了，但是真正的深入了解還是在現代，但是我國在設計理念以及應用實踐方面均取得了較大的成績，獲得了很多研究成果，隨著改革開放的深入我國引進了許多工業發達國家的技術，使得技術突飛猛進。如：漸開線行星齒輪減速器、列車電站燃氣輪機（3000KW），萬立法米制平壓縮機的行星齒輪箱等等還有很多。世界發達的工業國家正逐步邁向知識信息化，在行星齒輪傳動方面的相關設計水平不斷完善，相關制造水平也日益提高，在一定程度上保持了相對較高的水平，在相比過程當中，我過關于行星齒輪這方面的研究還存在一定的差距，但是我過也正在不斷引進相關技術與設備，我國不斷學習和創新將會取得可喜的進步和成就。1.2.2國外發展概況世界上有很多工業發達的國家像：德國、英國、美國、俄羅斯、法國等，他們對行星齒輪傳動的應用、生產、研究有很大的重視，在結構、傳動性能和功率、轉矩、速度等方面在全球有著領先的地位，還研制出新的行星傳動技術，例如：封閉行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等等在很早以前在現代化的機械傳動設備取得了成功應用的成。德國是第一個擁有關于行星齒輪傳動裝置的專利，而后又是第一個成批制造出行星齒輪傳動裝置，并且成功用于汽車的差速器。早在年的時候就開始著手針對于行星齒輪在相關領域進行切實有效的研究。關于二戰的爆發在一定程度上也對行星減速器的不斷完善起到了相應的促進功效，德國在此取得成就遠不止這些，高速大功率行星齒輪能廣泛應用歸功于德國，隨后意大利、英國、美國、日本、瑞士等獲得了成功。還有一種低速重載行星減速器有些不一樣的地方，它慢慢發展到生產特殊用途的產品，例如：法國生產用于水泥磨、榨糖機等行星齒輪減速器。1.2.3行星齒輪減速器發展趨勢隨著經濟的發展，人們對此要求越來越高，質量是第一，外形美觀也要第一，壽命及其使用期也要盡可能的長，國內外機械工程技術人員越發重視，不斷研究和創造出更加方便的減速器，我國在這方面的潛在能力還有待挖掘。1.針對于行星傳動方面還有待向無級變速的相關層面[4]進一步完善。2.關于行星傳動復合式方面也有待進一步發展，特別是在最近一段時期，各式各樣的復合式變速箱逐步涌現到市場當中，具體涉及到圓錐、螺旋以及蝸輪等不同形式的組合。3.進行少齒差形式的擴展也相當有必要，具體適用于比率相對較大的低功率形式傳動[3]。4.不斷完善相關制造加工技術方向，這樣的發展能提高承載能力，保證其可靠性和使用壽命。1.3課題研究內容及課題安排設計一臺渦輪洗衣機行星齒輪減速器,針對渦輪自動洗衣機的特點和設計要求,選用行星齒輪減速器,要求達到產品結構簡單、緊湊、操作方便、成本低廉,具體設計歸結為以下幾點[5]：1.材料收集并分析具體涵蓋了：相關材料的采集與歸類、針對于行星傳動基本理論的推倒、充分認知所設定的具體需求、分析國內外相關成果、完善相關技術路線大致方向。2.擬定相關方案在上一步有效完成的前提下，你定出相應的設計方案。可以針對于傳動比和行星齒輪系進行著手準備，最終在實現有效融合，確保所提出的方案切實有效。在此過程當中還要虛心接收相關人員的指導，進一步將方案逐步完善。3.關于圖紙方面的相關設計其圖紙層面的設計在一定程度上可以歸結為：首先結合相關理論計算最終得到相應的尺寸數據；其次進行軸的剛度硬度承受能力的設計，需要結合原理，還要用單輪行星齒輪輪系要求傳動比，逐步進行一系列的設計任務，除此之外還要有相應的校核過程。本文的具體框架針對以下幾方面進行展開：第1章緒論。針對于當前形勢下的國內外相關成果進行切實有效的分析，并逐步對洗衣機行星齒輪減速器有一個初步認識。第2章自動渦輪洗衣機行星齒輪減速器原始數據及系統組成框圖。本章主要介紹洗衣機行星齒輪減速器的有關原始數據和系統組成框圖。第3章針對于減速機進行相關功能層面的介紹并完成相關傳動形式的具體設計工作[5]。首先進行相關參數的整合與確定，在滿足相應需求的前提下，保證其在一定程度上穩定可靠。除此之外，不能僅僅局限于相關理論層面的設計，還要保證其能夠適應實際環境進行應用。同時對傳動方案的分析與擬定，還對傳動方案提出了要求，擬定傳動方案。第4章對行星齒輪傳動設計。本章介紹行星齒輪傳動的配齒計算、傳動比要求、同軸條件、裝配條件、傳動比及計算效率、行星齒輪傳動的傳動比、效率計算、強度計算及校核、幾何尺寸、嚙合參數計算、行星齒輪彎曲計算及校核、齒輪齒面強度的計算及校核、行星齒輪傳動的受力分析、均載機構及浮動量和輪間載荷分布均勻的措。第5章行星輪架與輸出軸間齒輪傳動的設計。本文主要介紹了輪材料及精密度等級、按齒面接觸疲勞強度設計、按齒根彎曲疲勞強度的計算和主要的尺寸計算。第6章行星輪系減速度齒輪輸入軸和輸出軸的設計。主要減速器輸出軸和輸入軸的設計、選擇他們的材料并確定許用應力、按扭轉強度估算軸徑、確定他們各軸段的直徑和長度、最終針對于軸進行相關校核。總結歸納之前所完成的一系列工作，在進行設計的過程當中避免不了會伴隨著一些各種形式的不足暴露出來，并對未來的所要研究深層次方向進行相應的展望。第2章自動渦輪洗衣機行星齒輪減速器整體框圖以及相應的原始數據2.1相關原始數據本課題的具體要求可以歸結為：一種自動渦輪洗衣機行星輪系減速器的設計設計需求以及相關工況：?應用環境：全自動洗衣機運轉當中的離合減速部分具體傳動比為：輸入端轉速為:功率大小為：行星輪數目為:根據以上條件可以進一步推到齒圈齒數大約為2.2整體框圖成分如圖2所示，呈現出自動洗衣裝置的整體框圖[6]：圖2自動形式洗衣裝置整體框圖相應的運轉原理流程：運轉遠離流程在進行洗滌過程當中[7]：代表進行剎車，代表相應的放開，動力來源于電機并依次憑借帶、行星輪系進行相應的傳遞，最終到波輪當中。脫水的過程與洗滌在一定程度上互為相反，代表進行剎車，代表相應的放開，動力傳遞與前者一致。減速部分各個成分框架：減速部分各個成分框架第3章減速器簡介和傳動系統的方案設計3.1減速器簡介減速器是一個利用齒輪的速度轉化器的動力傳達機構，還有就是馬達回轉數讓它達到一定回轉數，達到較大轉矩的機構。一般的減速器有蝸桿、行星、擺線、錐齒形等，傳動級數主要分為：單級、二級、多級；并且按傳動有齒輪、蝸桿等。蝸桿減速器特點有反向自鎖功能和比較大的減速器比，它有一些不好的方面，輸出軸和輸入軸不在同一平面，而且體積大、效率不高，精度不高。行星齒輪減速器特點是結構緊，精度高，壽命長，額定輸出轉矩可以變大。減速器齒輪傳動結構圖減速器由傳動零件、輸入軸、輸出軸、軸承、箱體等附件組成。a齒輪軸由齒輪、軸和軸承組成。如果誤差大的話，采用齒輪和軸分開，如低速軸與大齒輪，齒輪和軸向固定，當徑向載荷和軸向載荷不大，那么就用深溝軸承；如果軸向載荷較大，那就采用接觸軸承或圓錐滾子軸承等。b箱體箱體也是其重要組成部分。它是基座而且剛度和硬度很高，材料是由灰鑄鐵制造，如果想要簡化工藝、成本減少，可采用鋼板焊接的箱體。c附件我們應該考慮為減速器進行潤滑注油、排油等，對加工及檢查拆裝、箱體定位進行合理選擇和設計。d檢查孔、通氣孔、軸承蓋等。f定位銷拆卸或重新安裝為了保持精度，所以在連接邊緣上裝定位銷。g油面指示器、放油螺塞和起吊裝置。換油、排污、用起吊機便于搬用。3.2傳動系統的設計方案3.2.1傳動方案的分析與擬定3.2.1.1對擬定方案的要求方案要求：滿足工作機的需要、滿足工作的要求如：可靠性、傳動、體積小、結構不能復雜、尺寸、重量、成本要低要小，在工藝性方面要好、使用和維護也要滿足要求。3.2.1.2傳動方案的擬定方案滿足這么多條件很難，要兼顧，滿足基本需求a-中心輪，b-內齒輪，g-行星輪，H-行星架此方案，輸出軸a與輸出軸配合，傳動比1:1，如果輸出軸向右移，總傳動比5:2第4章關于行星輪系傳動層面的相關設計4.1在配齒方面的相關計算4.1.1關于傳動比層面的具體要求具體條件：根據前面所提到的齒圈相應齒數推倒具體如下：在這里可以看出相應的太陽輪以及齒圈在一定程度上能夠符合要求。4.1.2確保太陽、內齒輪以及系桿軸線保持一定的重合度其在一定程度上保證一定同軸度是確保行星輪能夠切實有效的嚙合，無論是內還是外嚙合使其相應的中心距一致。??=4.1.3保證多個行星輪裝入在兩個中心輪的齒間可以歸結為同軸約束條件尤其是沒有進行相關變位的[11],則進而推導出若想完成相應的裝配工作，行星輪之間的角需要滿足[12]：當太陽輪發生偏轉的過程當中，其必須與偏轉個整齒數所對應的中心角始終保持一致也就是其中等號右端后一項代表太陽輪所偏轉的單位中心角[12]。代入計算在此過程當中必須使相應的太陽輪齒數必須要是相應行星輪齒數的整倍數才能確保進行有效裝配。4.1.4行星輪相互之間不發生干涉行星齒輪中心距等于兩輪齒頂圓半徑和行星輪示意圖即可驗證相應的邊界條件得以滿足4.2關于行星輪的傳動比以及效率的相關推導關于一些符號的相關解釋[13]:在此過程當中齒輪相對位置始終保持不變，所對應的傳動比可以用下式來描述：可以推出關于效率方面的推導過程：其中、、軸承以及整體系統的相應的嚙合損失程度分別用、、以及來表示，通常情況下將、、相繼代入即4.3關于行星輪系相關尺寸以及參數的求解依托于齒根彎曲強度公式進行相應模數的求解即代表相應的算數系數，通常情況下直齒取代表相應的較小齒輪扭矩，代表相應的使用系數，代表綜合性系數，倘若相應的載荷在一定程度上分布不夠均勻代表較小齒輪所對應的齒形系數。在一定程度上代表小齒輪，代表實驗內齒彎曲疲勞極限，N*m并且選取=120N*m即其中齒頂高用來表示，外齒進行相關嚙合內齒進行相關嚙合相應的齒根高=*+5=0.8*13.5+5=16mm=*=13.5*0.8=11mm=16mm內齒圈尺寸在某些特殊的應用場合可能會引入一定的變為系數，當分度圓與節圓在一定程度上保持一致時，相應的中心距可以歸結為[14]：4.4關于行星輪系強度校核方面的相關計算4.4.1關于彎曲強度校核方面的計算1、相應的齒輪材料以及精度的選取太陽輪相應的材料選取鋼并采取正火形式的熱處理，相應的硬度可達對此選取級精度，再有就是齒圈以及行星輪在一定程度上選取聚甲醛材料，同樣選取8級精度，以及可知=160MPa查找資料=1.3==1根據文獻得[]1=*/=180/1.3=138MPa[]2=*/=160/1.3=123.077MPa=2K/=(2*1.1*298.4*3.15*1.49/0.8*=23.48MPa<[=138MPa在這方面的相關校核計算滿足許用應力的需求[2]。4.4.2關于齒面強度的相關校核與求解即.=2、許用接觸應力為參考文獻得計算得=（/）*根據齒面強度校核方面的相關條件，在一定程度上能夠求解出其接觸應力的的具體數值，必須切實有效保證其不超過相應的許用值，也就是滿足在安全系數方面也要切實有效保證以下關系成立：根據相關資料顯示，也就是說4.4.3相關系數的確定以及接觸疲勞極限方面的推導1、關于使用系數方面具體取值為12、關于動載荷系數方面具體取值為1.023、關于齒方向載荷分布系數具體取值為14、關于齒間載荷分配系數以及具體分別取值為5、關于載荷分配不均系數的相關取值即可知相應取值為9、旋轉角系數==1,同理得====/*綜上所述齒面接觸在一定程度上強度滿足。4.5行星輪系的相關的受力分析通常情況下行星輪系都具有至少超過一個的行星輪，也就是說，而且其一般也呈現出相對較為對稱的形式排布，在此過程當中軸承一般幾乎不受徑向力，因此，在圖中沒將其顯示出來，相應的構件用直線來表示，這次F代表切向力分析其切向力，所以最重要的三點如下：轉矩作用下，各個件處于平衡形態（齒輪傳動），所以作用力等于反作用力。如果一個件受到三個力，那么為了平衡使得其中間力等于其他和它兩個相反的力之和。為求解二者之間的比值，便需要在一定程度上引入第三力矩。在類型的輪系當中，著手于動力輸入端去展開一系列的受力研究，接著確認件上的相應力或者是力矩，在此過程當中依據直齒輪進行相關切向力的描述即可。其中輸入端太陽輪倘若在一定程度上同時受到個行星輪作用，其所帶來的力總和分別可以用以及進行一定的描述，如果行星數目大于等于2，那么行星齒輪上載荷均勻，要算一下這個輸入構件具體加載的扭矩數值大小是多少，即可以求解出*2N*m -輸入件的功率，kw那么太陽輪所受到的來源于行星輪的切向力大小為此時在行星輪當中會產生一定的切向力其具體形式如下依托于以上形式的理論推導代入相關數據便可具體求解即：行星齒輪當中所加載的相關切向力太陽輪對其施加的具體切向力系桿對其施加的相關切向力系桿當中的作用力為小為系桿當中的相關扭矩大小為內齒輪當中相應的切向力大小約為其相應的扭矩大小為上式當中查閱相關資料可知系桿當中的扭矩大小為同理相應的內齒輪當中的扭矩可以按下式求解4.6關于均載機構相關的浮動量行星輪系有很多優點如：體積小、質量輕、承載能力大，行星齒輪里有行星輪盤上有行星齒輪，看情況用幾個，本次設計用1到3個，這些行星輪能分擔載荷，非常合理用到了內嚙合傳動，使其具備了很多優點。4.7使輪間均勻分布有以下辦法輪間分布不止現在人想到辦法，以前的工人們也有以前的辦法，他們可以在一定程度上將其精度切實有效提升，在此過程當中無形之中給其相應的加工帶來了一定的難度，經過不斷的改進與完善，在實際應用過程當中幾乎可以忽略相關限制措施自動調位，采用機械的均載機構，為了使均勻分布（載荷），這樣降低了制造難度。用到機械均載機構，有如下要求：載機構組成靜定系統（機構上），這樣減少補償方面的制造，以及相關變形以及裝配層面的誤差，即數值最小。補償的本質就是在一定程度上將其誤差有效壓低，均載效果越明顯，則可證明相應的補償效果越可靠，所以均載件所受力較大，這樣使其補償動作靈敏，準確。相應的均載機構也不是很貴，在加工方面也相對較為便捷，其行星輪系的影響不是很明顯，要盡可能的將其效率提升。均載機構在一定程度上存在緩沖以及減振效果，這個做的不太好的話，也不能增加噪音和振動（行星輪傳動中）。行星齒輪目的是使其所受到的載荷均勻分布，可歸結為以下幾種：關于靜定形式的系統依靠附加額外自由度將載荷均勻分布。關于靜不定形式的系統中心齒輪浮動、內齒輪浮動、轉矩浮動、中心輪和內齒輪同時浮動、靜定結構的浮動等等。第5章關于齒輪傳動和星輪架的設計齒輪轉速n=1600r/min傳動功率P=150w傳動比i=5.2，載荷平穩，壽命差不多十年，單班制工作。5.1輪材料和精度等級齒輪軸采用45鋼正火，硬度170到210HBS，8級精度，行星輪架內齒圈用45鋼調質，硬度220到250HBS5.2齒面接觸疲勞強度設計齒輪間為鋼質齒輪，相關系數如下：1.轉矩==/=9549/n=9549*0.15/3*1600=0.2984N*m2.荷系數K取得為1.1齒數和齒寬系數取11，取11，根據文獻表查得=1許用接觸應力=560Mpa=530Mpa=1=60nj=60*1600*1*(10*52*40)=1.997*=/i=1.997*參考文獻得==1.05=/=1.05*560/1=588Mpa=/=1.05*530/1=556.5Mpa5.3按齒根彎曲疲勞強度計算查找資料的，==m*z=1*11=11說明合格，還需要確定有關系的參數。齒形系數==3.63應力修正系數==1.41許用彎曲應力=210Mpa=190Mpa=1.3==1=/=210/1.3=162Mpa=/=190/1.3=146Mpa所以m≥K/=1.26*1.1*298.4*3.63*1.41/1**146=0.58=2K/b*=2*1.1*298.4*3.63*1.41=27.77Mpa<162Mpa=*/=190/1.3=146Mpa齒根彎曲強度校核合格m=15.4主要尺寸計算==mz=1*11mm=11mm===1*11=11mma=1/2*m(+)=1/2*1*(11+11)=11mm5.5齒輪的圓周速度VV=/60*1000=11*1600/60*1000=0.921m/s選擇精度等級8級第6章行星齒輪輸出輸入軸的設計軸是每個機器都需要零件，非常重要，查過很多資料，傳動運動里有個做回轉運動的（齒輪），他們這些要想轉動必須安裝在軸上，軸目的用來傳遞力和運動。軸能分成三類心軸這種軸只受彎曲的軸，它分為兩類一種轉動的一種是固定的。傳動軸承受轉矩，和心軸功能不一樣轉軸又承受彎矩又承受轉矩還有空心軸、鋼絲軟軸。以軸線形狀分為：直軸光軸，做傳動軸（應力集中小）還有階梯軸，它有如下優點：便于軸上零件定位，實現等強度。曲軸6.1減速器輸入和輸出軸的設計6.1.1選擇輸出軸和輸入軸的材料以及許用應力選用45號的鋼，輸入軸強度最大為=650Mpa彎曲應力=60Mpa輸出軸強度最大為=600Mpa，彎曲應力=55Mpa6.1.2估算軸的直徑輸入軸C=118到107，d≥=(118到117）=5.36到4.86≥C（=8.5mm）輸出軸=P=0.15*97.98％=0.147KW根據參考文獻C=118到107d≥=（118到117）=5.34到4.83≥Cd(d=8.9mm)6.1.3確定各軸段的直徑輸入軸軸外端直徑最少為=8.5剛開始定=9.7mm=10mm之后到依次是11、11.5、12、15.42、18輸出軸軸外端直徑最少為=8.9m初定=12mm，==11.3之后3、5、7相等等于12mm6.1.4確定各軸段的長度輸入軸和輸出軸齒輪輪廓寬為20.5mm，目的叨叨軸于行星齒輪安裝的技術要求要滿足安裝條件，輸入軸用L表示那么0到7依次為107、3.3、2、44.2、4、18.5、1.5、16.3mm輸出軸依次為136.5、19.2、1.1、74.5、1.5、15.8、1.2、23.2mm按照設計畫出軸的結構草圖圓周力=44.2N徑向力=16.1N法向力=47.04N如圖：輸入軸校核軸其受力分析如下(a)?水平面彎矩圖??(b)垂直面內的彎矩圖??(c)合成彎矩圖??(d)轉矩圖上圖：輸出軸其校核受力分析如下：6.1.5水平面內彎曲支點反力=/2=22.1N彎矩為=22.1*77.95/2=861.35N*mm=22.1*29.05/2=321N*mm垂直面彎曲支點反力=/2=8.04N彎矩是=8.04*77.95/2=313.5N*mm=8.04*29.05/2=116.78N*mm輸出軸做水平內彎曲圖支點反力為：=/2=42.32彎矩為=42.32*68.25/2=1444.17N*mm=423.2*33.05/2=699.338N*mm輸出軸垂直彎面=/2=15.405N彎矩為=154.05*68.25/2=525.7N*mm=423.2*33.05/2=699.338N*mm6.1.6當量彎矩和校核強度輸入軸做轉矩的計算：T=9549/n=9549*0.15/1600=0.8952N*m=859.2N*mm其當量彎矩：===1130.23N*mm===652.566N*mm其校核強度=/W=1130.23/0.1=1130.23/0.1*=6.54Mpa=/w=652.566/0.1=652.566/0.1*=4.9Mpa輸出軸當量彎矩===1562.04N*mm===794.9N*mm其校核強度/w=1562.04/0.1=1562.04/0.1*=9.1Mpa=/w=794.9/0.1=794.9/0.1*=4.6Mpa結論本文介紹洗衣機行星齒輪減速器的內部，要求體積小、體積小、質量輕等。還要求精度，如果精度不高就會在運行就會產生噪音或者聲音特別大的振動，隨著經濟的發展人們對產品質量，使用壽命，外形的美觀還要環保等等，所以根據消費者的需求不斷改善，使其滿足消費者需求，盡到自己最大努力。參考文獻常明.畫法幾何及機械制圖[M].武漢:華中科技大學出版社,2004.5申永勝.機械原理教程[M].北京:清華大學出版社,2005.12?吳宗澤.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，2006.5劉潭玉.畫法幾何及機械制圖[M].長沙：湖南大學出版社，2000徐學林.互換性與測量技術基礎[M].長沙：