插床機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計.doc

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書題 目 插床機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師 院 系 物理與機(jī)電工程學(xué)院 班 級 10機(jī)械（2） 學(xué) 號 姓 名 完成時間 2012.12.6 目錄一設(shè)計任務(wù)書 3二、傳動方案擬定 6 三、電動機(jī)的選擇 6 四、計算總傳動比及分配各級的傳動比7 五、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算 7 六、傳動零件的設(shè)計計算 9七、軸的設(shè)計計算 25八、滾動軸承的選擇及校核計算 38九、聯(lián)軸器的選擇 42十、潤滑劑、密封裝置的設(shè)計 42十一、箱體的設(shè)計 43十二、總結(jié) 44計算與說明主要結(jié)果 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計題目：插床機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計二、工作原理插床機(jī)械系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)組成。附圖1為其參考示意圖，電動機(jī)經(jīng)過減速傳動裝置（皮帶和齒輪傳動）帶動曲柄2轉(zhuǎn)動，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使裝有刀具的滑塊6沿導(dǎo)路yy作往復(fù)運(yùn)動，以實現(xiàn)刀具的切削運(yùn)動。刀具向下運(yùn)動時切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離，工作阻力F為常數(shù)；刀具向上運(yùn)動時為空回行程，無阻力。為了縮短回程時間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動。刀具與工作臺之間的進(jìn)給運(yùn)動，是由固結(jié)于軸O2上的凸輪驅(qū)動擺動從動件lO8D和其它有關(guān)機(jī)構(gòu)（圖中未畫出）來完成的。三、設(shè)計要求電動機(jī)軸與曲柄軸2平行，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄2轉(zhuǎn)速偏差為5。要求導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角不得小于60o；凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用值之內(nèi)，擺動從動件8的升、回程運(yùn)動規(guī)律均為等加速等減速運(yùn)動，其它參數(shù)見設(shè)計數(shù)據(jù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動效率按0.95計算。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計。四、設(shè)計數(shù)據(jù) （見附表1）五、設(shè)計內(nèi)容 1、設(shè)計題目（包括設(shè)計條件和要求）； 2、根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和曲柄軸轉(zhuǎn)速的比值，選擇傳動機(jī)構(gòu)并定性比較，確定傳動系統(tǒng)方案； 3、電動機(jī)類型和功率的選擇； 4、確定總傳動比、分配各級傳動比； 5、計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)； 6、傳動零件（帶傳動及齒輪傳動（或蝸桿傳動）設(shè)計計算； 7、傳動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核； 8、滾動軸承的選擇和壽命計算； 9、鍵連接的選擇和校核計算； 10、聯(lián)軸器的選擇計算； 11、潤滑劑及潤滑方式、密封裝置的選擇； 12、減速器箱體的結(jié)構(gòu)和主要尺寸設(shè)計； 13、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案及尺寸設(shè)計（在機(jī)械原理設(shè)計中完成，本次不做）； 14、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)件及零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計（由設(shè)計者自定是否涉及）； 15、運(yùn)用計算機(jī)軟件（Solidworks、Pro/E、AutoCAD等）設(shè)計及繪圖； 16、列出主要參考資料并編號； 17、設(shè)計的心得體會和收獲；六、設(shè)計工作量1、減速器裝配圖1張，要求計算機(jī)采用A0圖紙出圖，圖紙格式為留裝訂邊，標(biāo)題欄、明細(xì)欄參考機(jī)械設(shè)計手冊國標(biāo)規(guī)定；2、傳動軸零件圖1張；傳動零件1張，均要求計算機(jī)采用A3圖紙出圖，圖紙格式為留裝訂邊，標(biāo)題欄、明細(xì)欄參考機(jī)械設(shè)計手冊國標(biāo)規(guī)定；3、設(shè)計說明書一份（應(yīng)包含設(shè)計主要內(nèi)容，在說明書中列出必要的計算公式、設(shè)計計算的全部過程。），可打印，封面格式見機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書；4、以組為單位進(jìn)行答辯，答辯要求制作PPT。電機(jī)傳 動 裝 置執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)a）機(jī)械系統(tǒng)示意圖FmaxsH0.05H0.05HFb）插刀阻力曲線圖FAB曲柄滑塊3導(dǎo)桿滑塊連桿n2CDO8O22O4凸輪71456從動件8c）執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖dyy4附圖1 插床機(jī)械示意圖七、設(shè)計時間：14、15周步 驟主 要 內(nèi) 容 時間安排1、設(shè)計準(zhǔn)備工作（1）熟悉任務(wù)書，明確設(shè)計的內(nèi)容和要求；（2）熟悉設(shè)計指導(dǎo)書、有關(guān)資料、圖紙等；11（或13）周星期一2、總體設(shè)計（1）確定傳動方案；（2）選擇電動機(jī)；（3）計算傳動裝置的總傳動比，分配各級傳動比；（4）計算機(jī)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。11（或13）周星期一3、傳動件的設(shè)計計算（1）齒輪傳動、帶傳動或蝸桿傳動的設(shè)計計算；11（或13）周星期二4、軸系零件的設(shè)計（1）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核；（2）滾動軸承的選擇設(shè)計；（3）聯(lián)軸器的選擇設(shè)計；（4）鍵連接的選擇設(shè)計 ；（5）減速器附件的選擇。11（或13）周星期三至星期五上午5、潤滑、密封及箱體設(shè)計（1）潤滑、密封設(shè)計；（2）減速器箱體設(shè)計；11（或13）周星期五下午6、計算機(jī)繪圖設(shè)計（1）減速器三維零件圖及裝配圖（可不做）；（2）繪制減速器裝配圖；（3）繪制軸及傳動零件的零件圖；11（或13）周星期六至12（或14）周星期三7、編寫設(shè)計計算說明書（1）編寫設(shè)計計算說明書，內(nèi)容包括所有的計算，并附有必要的簡圖；（2）說明書中最后應(yīng)寫出設(shè)計總結(jié)。一方面總結(jié)設(shè)計課題的完成情況，另一方面總結(jié)個人所作設(shè)計的收獲體會以及不足之處。12（或14）周星期四至星期五上午8、答辯（1）作答辯準(zhǔn)備（2）參加答辯12（或14）周星期五下午 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書正文 1、確定電動機(jī)型號（1）電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇： 按已知的工作要求和條件，選用 Y系列三相交流籠型異步電動機(jī)（JB/T10391-2002），全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V。(2)選擇電動機(jī)的容量：插床插刀的有效功率： P0.1154 KW ，放大5倍后 P0.5772 KW 。查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表9.1得：普通V帶傳動效率，角接觸球軸承效率（一對），圓柱齒輪傳動（8級精度、油潤滑）效率，彈性聯(lián)軸器效率，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動效率。 則從電動機(jī)到插刀之間的總效率為： ，則電動機(jī)所需工作功率為：。 因 1.3 故1.30.7040.911 KW 。 查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書選定電機(jī)型號為Y90S-4，其主要性能如下表所示：電動機(jī)型號額定功率/KW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)啟動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90S-41.114002.22.2（3）確定方案：普通V帶傳動允許的傳動比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，并且大多數(shù)V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，便于設(shè)計。齒輪減速器的特點是效率及可靠性高，工作壽命長，維護(hù)簡便，因而應(yīng)用范圍很廣泛。齒輪減速器按其減速齒輪的級數(shù)可分為單級、兩級、三級和多級的；按其軸在空間分布可分為立式和臥式；按其軸運(yùn)動簡圖的特點展開式、同軸式和分流式等。綜上所述本次設(shè)計的傳動比約為29.58，選用普通V帶和二級展開式圓柱齒輪減速器進(jìn)行調(diào)速，方案示意圖如下圖所示：2、計算傳動裝置的總傳動比i總并分配傳動比(1)總傳動比為： 取普通V帶傳動比為：， ，1.4 則26.9232.51.4 解得 3.88 ， 2.7723、計算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)(1)各軸的功率、轉(zhuǎn)速、輸入轉(zhuǎn)矩：O軸: 1.1 KW 軸： 軸: 軸： 將上述計算結(jié)果匯總于下表，以備查用：軸名功率/kW轉(zhuǎn)矩T/(Nm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)O軸1.17.51400軸1.05618.01560軸1.01467.09144.33軸0.974 178.6452.074、 solidworks電機(jī)3D制圖5、參考文獻(xiàn)1宋寶玉：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書，高等教育出版社2006年版2濮良貴、紀(jì)名剛：機(jī)械設(shè)計，高等教育出版社2006年版3邢邦圣：機(jī)械制圖與計算機(jī)制圖，化學(xué)工業(yè)出版社2008年版4江洪、陳燎：solidworks2008完全自學(xué)手冊，機(jī)械工業(yè)出版社2008年版5謝昱北：solidworks2007典型范例，電子工業(yè)出版社207年版6、普通V帶傳動設(shè)計6.1、帶傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則(1)主要失效形式A、 打滑當(dāng)傳遞的圓周力F超過了帶與帶輪之間摩擦力的總和的極限時，發(fā)生過載打滑，使傳動失效。彈性滑動和打滑的區(qū)別：a）從現(xiàn)象上看：彈性滑動是局部帶在帶輪的局部接觸弧面上發(fā)生的微量相對滑動；打滑則是整個帶在帶輪的全部接觸弧面上發(fā)生的顯著相對滑動；b）從本質(zhì)上看：彈性滑動是由帶本身的彈性和帶傳動兩邊的拉力差(未超過極限值)引起的，帶傳動只要傳遞動力，兩邊就必然出現(xiàn)拉力差，所以彈性滑動是不可避免的。而打滑則是帶傳動載荷過大使兩邊拉力差超過極限摩擦力而引起的，因此打滑是可以避免的。 B、 疲勞破壞帶在變應(yīng)力的長期作用下，因疲勞而發(fā)生裂紋、脫層、松散，直至斷裂。（2）設(shè)計準(zhǔn)則帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，因此，帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是：在保證帶在工作時不打滑的條件下，帶傳動具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命。6.2、普通V帶傳動的設(shè)計步驟和方法（1）V帶設(shè)計參數(shù)1、確定計算功率： ,查表8-7得工作情況系數(shù)(空、輕載啟動，載荷有輕微沖擊) ，故2、選擇V帶的帶型：根據(jù)，查表8-1選用Z型（）。3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗算帶速v：(1)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：查表8-6、表8-8取小帶輪的基準(zhǔn)。(2)驗算帶速v：因為 5m/sv30m/s，故帶速合適。(3)計算大齒輪的基準(zhǔn)直徑：，由表圓整為180mm。4、確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度：(1) 根據(jù)公式，初定中心距 。(2) 通過計算得到該組帶輪所需的基準(zhǔn)長度：查表8-2得：。(3) 計算實際中心距 ：。 根據(jù)得：中心距a的變化范圍為。5、驗算小帶輪上的包角：906、計算帶的根數(shù)z：(1)計算帶根V帶的額定功率：由和，查表8-4a知根據(jù)，和Z型帶查表8-4b得：,查表8-5得，查表8-2得，于是(2)計算V帶的根數(shù)z：，取4根。7、計算單根V帶的初拉力的最小值：查表8-3得Z型帶的單位長度質(zhì)量，應(yīng)使帶的實際初拉力8、計算應(yīng)軸力: 壓軸力的最小值為：9、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 :查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書得：Y90S-4電動機(jī)軸伸直徑 D=24mm，軸伸長度E=60mm。根據(jù)小帶輪基準(zhǔn)直徑做成實心式結(jié)構(gòu)參照機(jī)械設(shè)計書圖8-14（a）和表8-10，可求其結(jié)構(gòu)尺寸和輪緣橫截面尺寸。大帶輪基準(zhǔn)直徑做成腹板式結(jié)構(gòu)參照機(jī)械設(shè)計書圖8-14(b)和表8-10，可求出其結(jié)構(gòu)尺寸和輪緣橫截面尺寸。小帶輪參數(shù)：小帶輪=71mm，孔徑d=24mm，帶輪寬B=50mm，查相關(guān)機(jī)械手冊知小帶輪采用實心式；大帶輪參數(shù)：大帶輪=180mm，查相關(guān)機(jī)械手冊知大帶輪采用四孔板式，則孔徑d=28mm，帶輪寬B=50mm，輪轂直徑和寬度皆為。 6.3、solidworks帶輪3D制圖（1）小帶輪繪制： （2）大帶輪繪制：6.4、參考資料1宋寶玉：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書，高等教育出版社2006年版2濮良貴、紀(jì)名剛：機(jī)械設(shè)計，高等教育出版社2006年版3邢邦圣：機(jī)械制圖與計算機(jī)制圖，化學(xué)工業(yè)出版社2008年版4江洪、陳燎：solidworks2008完全自學(xué)手冊，機(jī)械工業(yè)出版社2008年版5謝昱北：solidworks2007典型范例，電子工業(yè)出版社207年版7、齒輪傳動設(shè)計7.1、齒輪傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則一般情況下齒輪傳動的失效主要發(fā)生在輪齒，輪轂、輪輻很少失效，因此輪轂、輪輻部分的尺寸按經(jīng)驗設(shè)計。齒輪的失效可分為輪齒整體失效和齒面失效兩大類。（1）失效形式A、輪齒折斷 直齒輪輪齒的折斷一般是全齒折斷；斜齒輪和人字齒齒輪，由于接觸線傾斜，一般是局部齒折斷。齒輪在工作時，輪齒像懸臂梁一樣承受彎矩，在其齒根部分的彎曲應(yīng)力最大，而且在齒根的過渡圓角處有應(yīng)力集中，當(dāng)交變的齒根彎曲應(yīng)力超過材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力時，由于材料疲勞對拉伸應(yīng)力比較敏感，在齒根處受拉一側(cè)首先就會產(chǎn)生疲勞裂紋， 隨著裂紋的逐漸擴(kuò)展，致使輪齒發(fā)生疲勞折斷。而用脆性材料 ( 如鑄鐵、整體淬火鋼等 ) 制成的齒輪，當(dāng)受到嚴(yán)重短期過載或很大沖擊時，輪齒容易發(fā)生突然過載折斷。提高輪齒抗折斷能力的措施有：減小齒根應(yīng)力集中，對齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理，采用正變位齒輪傳動，增大軸及其支承剛度，采用合適的熱處理方式增強(qiáng)輪齒齒芯的韌性。 全齒折斷 局部齒折斷B、齒面點蝕齒面點蝕是一種齒面接觸疲勞破壞，經(jīng)常發(fā)生在潤滑良好的閉式齒輪傳動中。在變化的接觸應(yīng)力、齒面摩擦力和潤滑劑反復(fù)作用下，輪齒表層下一定深度產(chǎn)生裂紋，裂紋逐漸發(fā)展導(dǎo)致輪齒表面出現(xiàn)疲勞裂紋，疲勞裂紋擴(kuò)展的結(jié)果是使齒面金屬脫落而形成麻點狀凹坑，這種現(xiàn)象就稱為齒面疲勞點蝕。發(fā)生點蝕后，齒廓形狀遭破壞，齒輪在嚙合過程中會產(chǎn)生劇裂的振動，噪音增大，以至于齒輪不能正常工作而使傳動失效。實踐表明，疲勞點蝕首先出現(xiàn)在齒面節(jié)線附近的齒根部分。 提高齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度的措施：提高齒面硬度、 降低齒面粗糙度、 合理選用潤滑油粘度，采用正變位齒輪傳動等。設(shè)計時為避免齒面點蝕失效，應(yīng)進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算。疲勞點蝕C、齒面磨粒磨損在齒輪傳動中，隨著工作環(huán)境的不同，齒面間存在多種形式的磨損情況。當(dāng)齒面間落入砂粒、鐵屑、非金屬物等磨粒性物質(zhì)時，會發(fā)生磨粒磨損。齒面磨損后，齒廓失去正確形狀，引起沖擊、振動和噪聲，磨損嚴(yán)重時，由于齒厚減薄而可能發(fā)生輪齒折斷。磨粒磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。提高抗磨料磨損能力的措施：改善密封和潤滑條件、在潤滑油中加入減摩添加劑、保持潤滑油的清潔、提高齒面硬度等。齒面磨損D、齒面膠合互相嚙合的輪齒齒面，在一定的溫度或壓力作用下，發(fā)生粘著，隨著齒面的相對運(yùn)動，粘焊金屬被撕脫后，齒面上沿滑動方向形成溝痕，這種現(xiàn)象稱為膠合。膠合發(fā)生在：高速重載齒輪傳動中 ( 如航空齒輪傳動 ) ，使嚙合點處瞬時溫度過高，潤滑失效， 致使相嚙合兩齒面金屬尖峰直接接觸并相互粘連在一起，造成膠合；重載低速齒輪傳動中，不易形成油膜，或由于局部偏載使油膜破壞，也會造成膠合。膠合發(fā)生在齒面相對滑動速度大的齒頂或齒根部位。 齒面一旦出現(xiàn)膠合，不但齒面溫度升高，而且齒輪的振動和噪聲也增大，導(dǎo)致失效。減緩或防止齒面膠合的方法有：減小模數(shù)，降低齒高，降低滑動系數(shù)；提高齒面硬度和降低齒面粗糙度；采用齒廓修形，提高傳動平穩(wěn)性；采用抗膠合能力強(qiáng)的齒輪材料和加入極壓添加劑的潤滑油等。齒面膠合E、塑性變形 塑性變形屬于輪齒永久變形，是由于在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面或齒體塑性流動所形成的。齒面塑性變形常發(fā)生的齒面材料較軟、 低速重載的傳動中。當(dāng)輪齒材料較軟，載荷很大時，輪齒在嚙合過程中，齒面油膜破壞，摩擦力劇增，而塑性流動方向和齒面所受摩擦力的方向一致，齒面表層的材料就會沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形。 提高抗塑性變形能力的措施：適當(dāng)提高齒面硬度，采用粘度高的潤滑油，可防止或減輕齒面產(chǎn)生塑性變形。 塑性變形（2）設(shè)計準(zhǔn)則 齒輪失效形式的分析，為齒輪的設(shè)計和制造、使用與維護(hù)提供了科學(xué)的依據(jù)。齒面的硬度和工作條件不同，齒輪的失效形式不同。針對不同的失效形式，應(yīng)分別建立相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則，以保證齒輪傳動在整個工作壽命期間具有足夠的相應(yīng)的工作能力。按照齒輪熱處理后齒面硬度的高低，齒輪傳動可分為軟齒面齒輪傳動 ( 齒面硬度 350HBS) 和硬齒面齒輪傳動 ( 齒面硬度 350HBS) 兩類。為達(dá)到齒輪裝置小型化目的，可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載推力，各國普遍采用硬齒面技術(shù)，以縮小裝置的尺寸。A、閉式軟齒面齒輪傳動由實踐得知，對于潤滑良好的閉式軟齒面 (HBS350) 齒輪傳動，其主要失效形式是齒面點蝕，其次是輪齒折斷。故常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計計算，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。B、閉式硬齒面齒輪傳動對于閉式硬齒面 (HBS 350) 齒輪傳動，其主要失效形式是輪齒折斷，一般按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計計算，校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。C、開式齒輪傳動開式齒輪傳動其主要得失效形式是磨損和輪齒折斷，因磨損尚無成熟的計算方法方法及設(shè)計數(shù)據(jù)，目前只能按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算，考慮磨損的影響可將模數(shù)加大 9 20 。D短期過載和大功率的齒輪傳動對有短期過載的齒輪傳動，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計算。對高速大功率的齒輪傳動，應(yīng)進(jìn)行抗膠合計算。設(shè)計齒輪時，除應(yīng)滿足上述強(qiáng)度條件外，還應(yīng)考慮諸如經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境污染 ( 主要是振動和噪聲 ) 等問題。7.2齒輪傳動的設(shè)計步驟和方法（1）齒輪傳動設(shè)計A、高速級齒輪的設(shè)計（Z1、Z2）1、 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動（2）由于金屬切削機(jī)床速度不高，故選用8級精度（3）材料選擇：查表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為280HBS，大齒輪材料45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。（4）、選小齒輪齒數(shù)=24，則大齒輪齒數(shù)=3.8824=93.12，取=94。（5）、選用螺旋角 初選螺旋角=152、按齒面接觸度設(shè)計由設(shè)計計算公式試算即：(1) 確定公式內(nèi)的個計算值1）試選載荷系數(shù)：=1.6，由圖10-30選區(qū)域系數(shù)。2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：3）查表選取齒輪寬系數(shù)：=14) 查表10-6得彈性影響系數(shù)：=189.8 5) 按齒面硬度查圖10-21d得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：=600MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：=550MPa6)由式N=60nj計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)60j=60560113008=8.064=2.087) 查圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)：=0.93，=0.968) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S=1，由式得：=MPa=558MPa=MPa=528Mpa 9)查表得=0.765 =0.86 +=1.625 計算1)試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值： 31.76mm2) 計算圓周速度v0.93m/s3)計算齒寬bb=131.76mm=31.76mm 4)計算齒寬與齒高之比b/h模數(shù)：=mm=1.28mm齒高： h=2.25=2.251.28mm=2.88mm，齒寬與齒高之比11.035)計算載荷系數(shù)已知使用系數(shù)=1.25，根據(jù)v=0.93m/s，8級精度，查圖10-8得動載系數(shù)=1.05查表10-3得=1.4，由表10-4用插值法查得：=1.447查圖10-13得=1.4；故載荷系數(shù)=1.251.051.41.447=2.666)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式子得：=37.62mm7) 計算模數(shù)m m=1.5mm3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計根據(jù)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為進(jìn)行計算：1)由圖10-18查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)的極限=500MPa;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限=380MPa2)由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85，=0.883)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則=303.57Mpa=238.86Mpa4)計算載荷系數(shù)=1.251.051.41.4=2.57 5）計算縱向重合度根據(jù)，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)6)計算當(dāng)量齒數(shù)： 7)查取齒形系數(shù)、應(yīng)力校正系數(shù)由表查得=2.581；=2.177由表查得=1.598；=1.7938)計算大小齒輪的并加以比較 =0.01359 =0.01634大齒輪的數(shù)值大9)設(shè)計計算 =1.10mm對此計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法向模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法向模數(shù)，取=1.5，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑=37.62 z1=24.23，圓整為25大齒輪齒數(shù)= =3.8825=97。這樣設(shè)計出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4、 幾何尺寸設(shè)計1) 計算分度圓直徑 2)計算中心距 ，圓整為a=95mm。 3)按圓整后的中心距修正螺旋角 因為值改變不多，故參數(shù)，等不必修正4)計算齒輪寬度 =138.93mm=38.93mm圓整后取=40mm，=45mm5、結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖（1） 小齒輪參數(shù):查相關(guān)機(jī)械手冊得:小齒輪采用齒輪軸式（2）大齒輪參數(shù):因為d500mm，則采用腹板式結(jié)構(gòu)B、低速級齒輪的設(shè)計（Z3、Z4）1選精度等級，材料及齒數(shù)1)按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動 2)由于金屬切削機(jī)床速度不高，故選用8級精度3)材料選擇：小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。二者材料硬度差為40HBS。4)選小齒輪齒數(shù)=24，大齒輪齒數(shù)=2.77224=66.53 取=675）初選螺旋角。2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計即：(1)確定公式內(nèi)的歌計算值1)試選載荷系數(shù)=1.6，查圖10-30選2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：=3）查表10-7選取齒寬系數(shù)=14)查表10-6得材料的彈性影響系數(shù)=189.85)查表按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6）查表得 則7）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60j=60144.331(1830010)=2.08=8）查表取接觸疲勞壽命系數(shù) ; 9）計算接觸疲勞許用應(yīng)力(1)取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1= = 計算1) 試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值：49.432） 計算圓周速度v0.37 m/s3)計算齒寬bb=149.43mm=49.43mm 4)計算模數(shù)、齒寬與齒高之比b/h模數(shù)：=mm=1.99mm齒高：h=2.25=2.251.99mm=4.48mm， 則 5）計算縱向重合度 6)計算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.37m/s，8級精度，查圖10-8得動載系數(shù)=1.02斜齒輪=1.4查表得使用系數(shù)=1.25由表用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，=1.453查圖1013得=1.4；故載荷系數(shù):=2.67）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式子得：8) 計算模數(shù)m m=3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計根據(jù)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為計算：1)由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)的極限=500MPa;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限=380MPa2)由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85，=0.883)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則F3= =303.57MpaF4= =238.86Mpa4)計算載荷系數(shù)=1.251.021.41.4=2.5 5）根據(jù)縱向重合度，查表得螺旋角影響系數(shù)6）計算當(dāng)量齒數(shù) 7)查取齒形系數(shù)由表查得=2.581；=1.5988)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查得=2.231；=1.7599)計算大小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大10)設(shè)計計算 對此計算結(jié)果，由齒面接觸的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.69并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=58.11mm，算出小齒輪齒數(shù) Z3=28.06mm，圓整為28大齒輪齒數(shù) =2.77228=77.6，取=78mm這樣設(shè)計出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4、 幾何尺寸設(shè)計 1）圓整后的中心距修正螺旋角 2) 計算分度圓直徑 3)計算中心距 ，圓整后a=110mm4)計算齒輪寬度 =158.11mm=58.11mm圓整后取=60mm，=65mm5、結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖（1） 小齒輪參數(shù)查相關(guān)機(jī)械手冊得：小齒輪采用齒輪軸式。（2）大齒輪參數(shù)因為d500mm，則采用腹板式結(jié)構(gòu)。 8、鍵設(shè)計8.1鍵傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則普通平鍵連接，鍵的主要失效形式是工作面被壓潰，除非嚴(yán)重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計算。8.2鍵連接的設(shè)計步驟和方法（1）電機(jī)鍵由電機(jī)型號選擇知為鍵C856GB/T1096A確定尺寸由鍵型號知：寬b=8mm，高h(yuǎn)=7mm，長L=56mmB校核鍵連接強(qiáng)度材料選擇鋼，許用擠壓應(yīng)力p=100120MPa，取平均值p=10MPa，鍵的工作長度l=Lb/2=56mm4mm=52mm；鍵與輪轂鍵槽接觸高度k=0.5h=0.57mm=3.5mm，可知p=2Td103/kld=(29.05103)/(3.55228)MPa =3.55MPap 符合要求（2）軸鍵由軸一的設(shè)計可知選單圓頭普通平鍵，型號為C645GB/T1096-2003A確定尺寸由鍵的型號可知，寬b=6mm，高h(yuǎn)=6mm，長L=45mmB校核鍵的連接強(qiáng)度材料選擇為鋼，許用擠壓應(yīng)力為 p=110MPa鍵的工作長度 l=Lb/2=45mm3mm=42mm鍵與輪轂的接觸高度 k=0.5h =0.56mm =3mm可知p=2T103/kld=(218.01103)/(34220)MPa=14.29MPap符合要求（3）軸鍵A、由軸的設(shè)計可知鍵一選圓頭普通平鍵，型號為856GB/T1096-2003a確定尺寸由鍵型號可知寬b=8mm，高h(yuǎn)=7mm，長L=56mmb校核鍵的連接強(qiáng)度材料選擇為鋼，許用擠壓應(yīng)力為p=110MPa鍵的工作長度l=Lb=56mm8mm=48mm鍵與輪轂的接觸高度k=0.5h=0.57mm=3.5mm。可知p=2T103/kld=(267.09103)/(3.54829)MPa=27.54MPap符合要求B鍵二也選圓頭普通平鍵，型號為 832 GB/T 1096-2003a確定尺寸由鍵型號可知寬b=8mm，高h(yuǎn)=7mm，長L=32mmb校核鍵的連接強(qiáng)度材料選擇為鋼，許用擠壓應(yīng)力為p=110MPa鍵的工作長度l=Lb=24mm鍵與輪轂的接觸高度k=0.5h=3.5mm。可知p=2T103/kld=(267.09103)/(3.52429)MPa=55.08MPap符合要求(4)軸鍵A齒輪鍵由軸的設(shè)計可知為 鍵1250GB/T1096-2003a確定尺寸由鍵型號可知寬b=12mm，高h(yuǎn)=8mm，長L=50mmb校核鍵的連接強(qiáng)度材料選擇為鋼，許用擠壓應(yīng)力為p=110MPa鍵的工作長度l=Lb=38mm鍵與輪轂的接觸高度k=0.5h=4mm?？芍猵=2T103/kld=(2178.64105)/(43844)MPa=53.42MPap符合要求B聯(lián)軸器鍵由軸的設(shè)計可知為 鍵C8156GB/T1096-2003a確定尺寸由鍵型號可知寬b=8mm，高h(yuǎn)=7mm，長L=56mmb校核鍵的連接強(qiáng)度材料選擇為鋼，許用擠壓應(yīng)力為p=110MPa鍵的工作長度l=Lb/2=52mm鍵與輪轂的接觸高度k=0.5h=3.5mm。可知p=2T103/kld=(2178.64103)/(3.55230)MPa=65.44MPap符合要求9、軸設(shè)計步驟和方法9.1 軸的設(shè)計1軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T=1.056KW =560r/min =18.012初步選定軸的最小直徑選取材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，據(jù)表取A0=112，于是得A0 =112=13.84mm1）因為該軸段上有安裝鍵，所以=14.53mm 通過查機(jī)械手冊可得帶輪孔徑=20mm帶輪長 所以軸 2） 2軸上的軸肩起定位作用，則通過查機(jī)械手冊 必須符合密封圈標(biāo)準(zhǔn)得 取3）3軸段上的軸肩為非定位軸肩 選軸上的軸承為7306 所以其中為軸承端面到箱體內(nèi)壁的距離 取4）4軸段上的軸肩為非定位軸肩 取 驗證： 故采用齒輪軸5） 7軸段上 6）6軸段上 ，取 7)對于5軸段上的軸肩為定位軸肩 取9.2 軸II的設(shè)計 選取材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，據(jù)表取A0=112，于是得=A0 =21.45mm 所以取 1）根據(jù)滾動軸承內(nèi)徑，則選用7305B軸承，查表則2）2軸段上的軸肩不起定位作用 取 3）3軸段上的軸肩起定位作用 取4） 5）4軸段上的軸肩不起定位作用 驗證： 故采用普通軸 9.3 軸III的設(shè)計 選取材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，據(jù)表取A0=112，于是得=A0 =29.73mm1）取通過查機(jī)械手冊可查得聯(lián)軸器 LX2型，許用轉(zhuǎn)速6300r/min，公稱轉(zhuǎn)矩560，軸孔直徑2035mm，軸孔長度60mm =58mm2）軸段2上的軸肩不起定位作用 則 通過查機(jī)械手冊，必須符合密封圈標(biāo)準(zhǔn)得 3）3軸段上的軸肩不起定位作用 取則 取又因為必須符合滾動軸承內(nèi)徑 則選用軸承為7308B查表知 則4）4軸段上的軸肩起定位作用，取則 取 5）6）7）5軸段上的軸肩起定位作用 則 取 取 10軸的強(qiáng)度設(shè)計 10.1 軸I的校核由已知條件對該軸進(jìn)行受力分析在H面上： 則 其中， 由上述各式得 彎矩圖：在V面上： 解得 (方向與假設(shè)的方向相反)彎矩圖： 合成彎矩： 扭矩圖： 總彎矩圖：危險截面校核：C截面： B截面： 10.2 軸II的校核由已知條件對該軸進(jìn)行受力分析在H面上： 則 因兩齒輪嚙合，所以 ， ， ， 由上述各式可得： ，彎矩圖： 在V面上： 解得：(方向與假設(shè)的方向相反) 彎矩圖：可得 合成彎矩圖： 扭矩圖： 總彎矩圖： 危險截面校核：取b*h=87 t=4C截面： B截面： 10.3 軸III的校核由已知條件對該軸進(jìn)行受力分析在H面上： 則 其中 則 彎矩圖： 在V面上 ： 其中 解得： 彎矩圖： 合成彎矩圖： 扭矩圖： 總彎矩圖： 危險截面校核：C截面： B截面： 10.4參考資料1宋寶玉：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書，高等教育出版社2006年版2濮良貴、紀(jì)名剛：機(jī)械設(shè)計，高等教育出版社2006年版3邢邦圣：機(jī)械制圖與計算機(jī)制圖，化學(xué)工業(yè)出版社2008年版11、滾動軸承傳動設(shè)計11.1軸承傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則（1）失效形式A疲勞點蝕 在載荷作用下，軸承內(nèi)各元件相對運(yùn)動時，將產(chǎn)生脈動循環(huán)的接觸應(yīng)力，長時間B塑性變形 過大的靜載荷或沖擊載荷，導(dǎo)致局部應(yīng)力超過材料的屈服點而出現(xiàn)塑性變形。C磨損 多塵環(huán)境、密封不可靠或潤滑劑不清潔時，容易發(fā)生磨粒磨損；潤滑不充分時，還會發(fā)生粘著磨損、膠合。（2）設(shè)計準(zhǔn)則正常工作條件下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動的滾動軸承，主要發(fā)生點蝕，故應(yīng)進(jìn)行接觸疲勞壽命計算；當(dāng)載荷變化較大或有較大沖擊載荷時，還應(yīng)增加靜強(qiáng)度校核；轉(zhuǎn)速很低（n10r/min）或擺動的軸承，只需作靜強(qiáng)度計算；高速軸承，為防止發(fā)生粘著磨損，除進(jìn)行接觸疲勞壽命計算外，還應(yīng)校驗極限轉(zhuǎn)速。11.2滾動軸承疲勞壽命計算（1）軸一采用角接觸球軸承，型號為7306B 1） 求兩軸承的受到的徑向載荷 2）求兩軸承的計算軸向力按表得軸承的派生軸向力 其中e=1.14得： 故B緊，D松。3）求軸承當(dāng)量動載荷 根據(jù) 由表分別進(jìn)行查表或插值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為軸承A 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中等沖擊載荷按，取則 軸承B 4）驗算軸承壽命因為，所以按軸承A的受力大小驗算 故所選軸承滿足壽命要求（2）軸二采用角接觸球軸承，型號為7305B 1）求兩軸承的受到的徑向載荷= =2）求兩軸承的計算軸向力按表得，軸承的派生軸向力 其中e=1.14得：故A松，D緊。 3)求軸承當(dāng)量動載荷 根據(jù) 由表分別進(jìn)行查表或插值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為軸承A 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中等沖擊載荷按，取則 軸承B 4）驗算軸承壽命因為，所以按軸承A的受力大小驗算 故所選軸承滿足壽命要求。（3）軸三采用角接觸球軸承，型號為7308B 1）求兩軸承的受到的徑向載荷= =2）求兩軸承的計算軸向力按表得，軸承的派生軸向力 其中e=1.14得：故A松，C緊。3)求軸承當(dāng)量動載荷 根據(jù) 由表分別進(jìn)行查表或插值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為軸承A 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中等沖擊載荷按，取則 軸承B 4）驗算軸承壽命因為，所以按軸承A的受力大小驗算 故所選軸承滿足壽命要求12、聯(lián)軸器的設(shè)計12.1聯(lián)軸器為了隔離振動與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。類型 LX2型。許用轉(zhuǎn)速：6300r/min 公稱轉(zhuǎn)矩：560Nm軸孔直徑：2035 mm 軸孔長度：60 mm12.2參考資料1宋寶玉：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書，高等教育出版社2006年版2濮良貴、紀(jì)名剛：機(jī)械設(shè)計，高等教育出版社2006年版13、潤滑劑、密封裝置的設(shè)計13.1齒輪傳動潤滑劑的選擇選用油浸潤滑方式，選用全損耗用油（GB443-1989），代號：L-AN15.其運(yùn)動粘度：13.516.5mm2/S。凝點-5，閃點150。主要用于小型機(jī)床出輪箱、傳動裝置軸承、中小型電動機(jī)。13.2軸承潤滑方式：選用通用鋁基潤滑脂，代號：2號潤滑脂，滴點175，工作錐入度：265-295（25，150g）10.1mm，適用溫度：-20120。13.3密封方式軸承與箱體內(nèi)部因潤滑方式的不同選擋油板環(huán)密封；速度比較低，且軸承為脂潤滑，所以透蓋處毛氈密封，是軸伸處用悶蓋加墊圈密封；軸承端蓋加調(diào)整墊圈；箱體加蓋市涂水玻璃密封13.4參考資料1宋寶玉：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書，高等教育出版社2006年版2濮良