機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書傳動裝置總體設(shè)計(jì)

1、目錄目錄 1機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.3 1.1設(shè)計(jì)條件.3 1.2原始數(shù)據(jù).3 1.3設(shè)計(jì)要求.3 1.4設(shè)計(jì)要求.3 2傳動裝置總體設(shè)計(jì)傳動裝置總體設(shè)計(jì).4 2.1傳動方案的確定 .4 2.2電動機(jī)的選擇.4 2.2.1工作機(jī)輸入功率的計(jì)算.4 2.2.2電動機(jī)型號的確定.5 2.3傳動裝置總傳動比的確定和分配.5 2.3.1總傳動比.5 2.3.2傳動比分配.6 2.3.3傳動裝置運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算.6 3鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算.8 3.1設(shè)計(jì)要求.8 3.2原始數(shù)據(jù).8 3.3傳動設(shè)計(jì).8 3.3.1選擇鏈輪齒數(shù).8 3.3.2確定鏈節(jié)數(shù).8 3.3.3確定鏈

2、節(jié)距.8 3.3.4確定中心距.8 3.3.5驗(yàn)算鏈速.9 3.3.6計(jì)算壓軸力.9 3.3.7鏈輪材料.9 3.4鏈輪的幾何尺寸及鏈輪結(jié)構(gòu).9 3.4.1分度圓直徑.9 3.4.2齒頂圓直徑.10 3.4.3齒根圓直徑.10 4各組傳動齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算各組傳動齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算.10 4.1高速級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) .10 4.1.1選用齒輪材料，確定許用應(yīng)力.10 4.1.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算.13 4.1.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算.15 4.1.4齒輪其他主要尺寸計(jì)算.16 4.2第二級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) .16 4.2.1選用齒輪材料，確定許用應(yīng)力.16 4.2.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算.18 4

3、.2.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算.20 4.2.4齒輪其他主要尺寸計(jì)算.21 5軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .22 5.1齒輪減速器高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.22 5.1.1聯(lián)軸器選擇.22 5.1.2初步估算軸的直徑.22 5.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).23 5.1.4確定軸承及齒輪上的作用力、彎矩及扭矩.24 5.2齒輪減速器中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.27 5.2.1初步估算軸的直徑.27 5.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).27 5.2.3確定軸承及齒輪上的作用力、彎矩及扭矩.28 5.3齒輪減速器低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.31 5.3.1初步估算軸的直徑.31 5.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).31 5.3.3確定軸承及齒輪上

4、的作用力、彎矩及扭矩.32 6軸承壽命校核軸承壽命校核.35 6.1高速軸軸承壽命校核計(jì)算 .35 6.2中間軸軸承壽命校核計(jì)算 .36 6.3低速軸軸承壽命校核計(jì)算 .38 7平鍵強(qiáng)度校核平鍵強(qiáng)度校核.38 7.1高速軸上鍵的強(qiáng)度校核 .38 7.2中間軸上鍵的強(qiáng)度校核 .39 7.3低速軸上鍵的強(qiáng)度校核 .39 8箱體的基本參數(shù)箱體的基本參數(shù).39 9課程設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)小結(jié).41 10參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).42 1機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1 設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)條件 1) 機(jī)器功用：通用生產(chǎn)線中傳送半成品、成品用，被運(yùn)送物品放置在輸送 帶上; 2) 工作情況：單項(xiàng)連續(xù)運(yùn)輸，輕度振動； 3) 運(yùn)動

5、要求：傳動不逆轉(zhuǎn)，運(yùn)動速度誤差不超過 5%；啟動載荷為名義載 荷的 1.25 倍； 4) 使用壽命：10 年，每年 350 天，每天 16 小時； 5) 檢修周期：一年小修，三年大修； 6) 生產(chǎn)批量：中批生產(chǎn)； 7) 生產(chǎn)廠型：中、大型通用機(jī)械廠。 1.2 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù) 1) 題號 2-1 輸送帶拉力 f=3200n 輸送帶速度 v=1.7m/s 滾筒直徑 d=450mm 1.3 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 a)電動機(jī)選型；b)開式圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)；c)聯(lián)軸器選型設(shè)計(jì)；d)減速器設(shè) 計(jì) 2) 設(shè)計(jì)工作量 減速器裝配圖 1 張（1 號圖紙） 零件圖工作圖 2 張：軸和齒輪各 1 張（

6、3 號圖紙） 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 1 份。 2傳動裝置總體設(shè)計(jì) 2.1 傳動方案的確定傳動方案的確定 1)組成：傳動裝置由電機(jī)、減速器、鏈傳動裝置、主 動星輪和輸送鏈組成。 2)特點(diǎn)：鏈傳動的瞬時傳動比是變化的，且有沖擊震 動，故不適易高速傳動傳動比要求準(zhǔn)確的場合，一 般多用于低速級傳動及傳動比要求不太嚴(yán)格的場合。 3)確定傳動方案：其傳動方案如下：初步確定傳動系 統(tǒng)總體方案如:傳動裝置總體設(shè)計(jì)圖，如圖所示： 2.2 電動機(jī)的選擇電動機(jī)的選擇 2.2.1 工作機(jī)輸入功率的計(jì)算工作機(jī)輸入功率的計(jì)算 已知輸送帶拉力和速度則工作機(jī)輸入功率 w f w v 為 w p() 1000 ww w f v pk

7、w 式中 f=3200n,v=1.7m/s 機(jī)械傳動裝置的總效率(由電動機(jī)至工作機(jī)的輸 入端)，則= 1 2 2 3 4 -聯(lián)軸器效率，本設(shè)計(jì)中采用撓性聯(lián)軸器，取為 1 0.995 -一對軸承效率，本設(shè)計(jì)中采用球軸承，取為 2 0.995 -齒輪嚙合效率，本設(shè)計(jì)中按 8 級精度，取為 3 0.96 -鏈傳動效率,取為 0.97 4 2 1234 所以，電動機(jī)輸出功率為： 3200 1.7 5.87(kw) 1000 0.927 w p 啟動時電動機(jī)所需的額定功率為： 1.25 5.877.34(kw) w pkp 準(zhǔn)備選用的 y 系列電動機(jī)，根據(jù)表 10-750 r min 112，確定電動機(jī)

8、型號：yb160l-8 型；查表 10-112 得 該電動機(jī)的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。 2.2.2 電動機(jī)型號的確定電動機(jī)型號的確定 電動機(jī)型號：yb160l-8 型 查表 16-2 得該電動機(jī)的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù) 額定功率：7.5 kw 同步轉(zhuǎn)速：750 r/min 滿載轉(zhuǎn)速：720 r/min 中心高()：h160 mm 軸伸尺寸()：de 0.018 0.002 42 mm 110 mm 2.3 傳動裝置總傳動比的確定和分配傳動裝置總傳動比的確定和分配 2.3.1 總傳動比總傳動比i 由上邊已確定電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為 n=，720 r/min 齒輪 1 轉(zhuǎn)速 1 2 60272nd 則 112 nnii 取

9、 121 2.5,4,2.5 4720iinn則 =0.927 5.87 w pkw 7.34pkw 電動機(jī)型號：y160m- 4 型 額定功率：7.5 kw 同步轉(zhuǎn)速：750 r/min 滿載轉(zhuǎn)速：720 r/min 中心高()：h160 mm 軸伸尺寸()：de 0.018 0.002 42 mm 11mm 誤差= 720720 0% 720 根據(jù)公式： 傳動裝置總傳動比 w n i n 電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 工作機(jī)轉(zhuǎn)速 因此初步的總傳動比 7200 10 72 i 2.3.2 傳動比分配傳動比分配 從減速器的高速軸開始為各軸命名為：0 軸、1 軸、 2 軸，并對各軸的傳動比作如下說明： 高速級

10、傳動比 1 i 低速級傳動比 2 i 則有： 12 iii 查表 9-2 推薦選擇 2 2 4i 2 2.5i 所以 1 2 10 4 2.5 i i i 2.3.3 傳動裝置運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算傳動裝置運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算 (1)各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 設(shè)為高速軸、中間轉(zhuǎn)軸、低速轉(zhuǎn)軸、主 123 nnn、 動星輪軸的轉(zhuǎn)速，則： 10 /720/1720 r/min w nni 211 /720/4180 r/minnni 322 /180/2.572 r/minnni (2)各軸功率計(jì)算 設(shè)為高速軸、低速轉(zhuǎn)軸、主動星輪軸的 123 ppp、 功率，則： 112 7.5 0.995 0.9957.425 kwpp

11、2123 7.425 0.995 0.967.093 kwpp 322 7.093 0.976.8798 kwpp 總傳動比10i 減速器外傳動比 2 2.5i 高速級傳動比 1 4i 1 720 r/minn 2 180 r/minn 3 720 r/minn 7.5(kw) o p 1 7.425 kwp 2 7.093 kwp 3 6.8798 kwp (3)各軸扭矩計(jì)算 設(shè)為電機(jī)軸、高速軸、中間轉(zhuǎn)軸、 1234 ttttt、 低速轉(zhuǎn)軸、主動星輪軸的扭矩，則： 9550/9550 7.5/72099.5 n mtp n 111 9550/9550 7.5/72099.48 n mtp n

12、 222 9550/9550 7.093/180376.32 n mtpn 333 9550/9550 6.8798/72912.53 n mtpn 3鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 大鏈輪半徑不要大于工作機(jī)中心高，否則鏈輪會 和底座相碰，造成安裝上的困難。 3.2 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù) ，7.093 kwp 180 r/minn 2.5i 3.3 傳動設(shè)計(jì)傳動設(shè)計(jì) 3.3.1 選擇鏈輪齒數(shù)選擇鏈輪齒數(shù)、 1 z 2 z 小鏈輪齒數(shù) 估取鏈速為，由表 1 z0.8 6 m/s 5.3 取 1 19z 大鏈輪齒數(shù) 圓整取 2 z 21 2.5 1947.5ziz 奇數(shù) 3.3.2 確定鏈

13、節(jié)數(shù)確定鏈節(jié)數(shù) p l 初取中心距，則鏈節(jié)數(shù)為 0 40ap 99.5 n mt 1 99.48 n mt 2 376.32 n mt 3 912.53 n mt 1 19z 2 47z 110 p l 節(jié) 2 01221 0 2 2 22 80194141 19 =110.31 2402 p azzzzp l pa pp pp 3.3.3 確定鏈節(jié)距確定鏈節(jié)距 載荷系數(shù) 查表 5.4 a k 小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 查表 5.6，估計(jì)為鏈板疲勞 z k 多排鏈系數(shù) 查表 5.6 m k 鏈長系數(shù) 查圖 5-13 l k 由式 5-9 0 1 9.94 9.75 1 1.02 1 a zlm k p

14、p k k k 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速和，查圖 5-12，確定鏈條型 1 n 0 p 號 3.3.4 確定中心距確定中心距 a 22 121221 22 8 4222 31.751941194141 19 1101108 4222 1265.12 mm pp zzzzzzp all 3.3.5 驗(yàn)算鏈速驗(yàn)算鏈速v 1 1 1 60 1000 19 180 31.75 60 1000 1.81 m/ z n p s 22 2 60 1000 47 72 31.75 60 1000 1.56 m/ z n p s 3.3.6 計(jì)算壓軸力計(jì)算壓軸力q 鏈條工作拉力: 1 a k 1 z k 1 m k 1.

15、02 l k 0 9.75 pkw 20a 單排鏈 31.75 mmp 1265.11 mma 1 1.81 m/vs 2 1.56 m/vs 符合估計(jì) 0 1000/ 1000 7.093/1.81 3918.78 n fpv 壓軸力系數(shù) 取3 . 12 . 1 q k2 . 1 q k 壓軸力： 1.2 3919 4702.8 n q qk f 3.3.7 鏈輪材料鏈輪材料 鏈輪多用碳素鋼或合金制造，且常需熱處理，以 提高輪齒的硬度，強(qiáng)度及耐磨性和抗沖擊性，小鏈輪 嚙合次數(shù)多于大鏈輪，所以應(yīng)采用較好的材料制造。 3.4 鏈輪的幾何尺寸及鏈輪結(jié)構(gòu)鏈輪的幾何尺寸及鏈輪結(jié)構(gòu) 3.4.1 分度圓直

16、徑分度圓直徑 1 1 180 sin 31.75 =192.90 mm 180 sin 19 p d z 2 2 180 sin 31.75 =475.35 mm 180 sin 47 p d z 3.4.2 齒頂圓直徑齒頂圓直徑 1 1 180 0.54cot 180 =31.75 0.54cot207.41 mm 19 a dp z 2 2 180 0.54cot 180 =31.75 0.54cot491.44 mm 47 a dp z 3.4.3 齒根圓直徑齒根圓直徑 查機(jī)械手冊得滾子外徑19.05 mmd 3919 nf 2 . 1 q k 4703nq 1 192.90 mmd 2

17、 475.35 mmd 1 207.41 mm a d 2 491.44 mm a d 11 192.90 19.05173.85 mm f ddd 22 475.35 19.05456.3 mm f ddd 4各組傳動齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 高速級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)高速級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 4.1.1 選用齒輪材料，確定許用應(yīng)力選用齒輪材料，確定許用應(yīng)力 由表 6.2 得，在本設(shè)計(jì)中，選小齒輪材料牌號為 40cr 熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理； 選大齒輪材料牌號為 45 熱處理方式為正火。 (1)各齒輪的接觸疲勞極限 limh 許用接觸應(yīng)力與齒輪材料、熱處理方法、齒 h 面硬度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等因素有關(guān)。其計(jì)算公式

18、為： lim lim h hn h z s 式中，實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限， limh ； 2 n mm 接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)； limh s 由圖 6-4 得各齒輪的接觸疲勞極限，小齒輪 limh 的觸疲勞極限，大齒輪的觸疲勞極 2 lim1 700 n/ mm h 限 。 2 lim2 550 n/ mm h (2)接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) 應(yīng)用循環(huán)次數(shù) n n z 由式 6-7 60 h nnjl 式中，齒輪的轉(zhuǎn)速，；nminr 齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j 1 173.85 mm f d 2 456.3 mm f d 小齒輪采用 40cr 調(diào)質(zhì) 處理，硬度；260hbs 大齒輪

19、采用 45 正火處 理，硬度210hbs 2 lim1 700 n/ mm h 2 lim2 550 n/ mm h 齒輪的工作壽命； h l 9 11 6060 1460 1 (8 350 16)3.9 10 h nn jl 89 2111 /3.4133.9 10 /3.4131.1 10nnin 由圖 6-5 得小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，大齒輪的 1n z 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為：，。 2n z 1 1 n z 2 1 n z 取接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。 lim 1 h s 所以，由得，小齒輪的許用接觸應(yīng) lim lim h hn h z s 力： 2 lim1 11 lim 700 1/1700

20、 n/ mm h hn h z s 大齒輪的許用接觸應(yīng)力： 2 lim2 22 min 550 1/1550 n/ mm h hn h z s 所以取 2 550 n/ mm h (3)許用彎曲應(yīng)力 f 由式 6-12， lim lim f fnx f y y s 式中，試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限， limf 2 n mm 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) n y 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) x y 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) limf s 由圖 6-7，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： 2 lim1 540 n/ mm f 9 1 3.9 10n 9 2 1.1 10n 1 1 n z 2 1 n z lim

21、1 h s 2 1 700 n/ mm h 2 2 550 n/ mm h 2 550 n/ mm h 2 lim1 540 n/ mm f 2 lim2 420 n/ mm f 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： 2 lim2 420 n/ mm f 由圖 6-8，小齒輪的彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) 1 1 n y 大齒輪的彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) 2 1 n y 由圖 6-9，彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)1 x y 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) min 1.4 f s 根據(jù)公式得，小齒輪的許用彎曲 lim lim f fnx f y y s 應(yīng)力 2 lim1 111 lim1 540 1 1 386 n/ mm 1.4 f fnx

22、f y y s 2 lim2 222 lim2 420 1 1 300 n/ mm 1.4 f fnx f y y s 4.1.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)確定齒輪傳動精度等級 按公式取圓周速度，取 3 0.013 0.022/vn p n 小圓周速度，參考表 6.7、表 6.8 選取小輪5 m/s t v 分度圓直徑，由式 6-5： 1 d 2 1 3 1 12 eh hd z z z zu kt d u 查表 6.9，按齒輪相對軸承為非對稱布置，選取齒 寬系數(shù)0.8 d 在推薦值中選取小輪齒數(shù)20 40 1 33z 計(jì)算大齒輪齒數(shù)，圓 21 3.413 33

23、112.629ziz 整取 2 113z 所以，大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比 21 /113/333.424uzz 1 1 n y 2 1 n y 1 x y min 1.4 f s 2 1 386 n/ mm f 2 2 300 n/ mm f ii 公差組 8 級 0.8 d 1 33z 2 113z 3.424u 1 70.51 n mt 傳動比誤差 /u u/0.0030.05u u 小齒輪的扭矩為 1 70.51 n mt 初定螺旋角12o (2)載荷系數(shù)k 由公式 6-1， av kk k k k 使用系數(shù)，查表 6.3，取 a k1 a k 動載系數(shù)，由推薦值 1.051.4，取 v

24、k1.2 v k 齒間載荷分配系數(shù)，由推薦值 1.01.2，取k 1.1k 齒向載荷分布系數(shù)，由推薦值 1.01.2，取k 1.1k 所以，1 1.2 1.1 1.11.452 av kk k k k 由表 6.4，得材料彈性系數(shù) 2 189.8 n/ mm e z 由圖 6-3，得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.45 h z 對于重合度系數(shù)由推薦值 0.850.92，取為 0.78z 螺旋角系數(shù) 由zcoscos12z 所以，根據(jù)公式 2 1 3 1 12 eh hd z z z zu kt d u 有 2 3 1 3.424 1189.8 2.45 0.78 0.992 1.45 705100 5500.

25、83.424 d 所以小齒輪直徑 1 52.02 mmd 由公式，得小齒輪模數(shù)cos/mdz 11 cos/52.02 cos12 /331.54 o n mdz 1 a k 1.2 v k 1.1k 1.1k 1.452k 2 189.8 n/ mm e z 2.45 h z 0.78z 0.99z 1 52.02 mmd 2 n m 按表 6.6 圓整取2 n m 根據(jù)公式得 0 12 ()/ 2cosam zz 標(biāo)準(zhǔn)中心距 00 12 ()/(2cos)233 113 /(2cos12 ) 149.26 mm n am zz 圓整 根據(jù)公式分度圓螺旋角 12 arccos() (2 )

26、n m zza arccos2 (33 113) (2 150)13.26 小輪分度圓直徑 1 d 11 cos2 33 cos13.2667.81mmdmz 圓周速度v 1 1/60000 67.81 1460/600005.18 m svd n 齒寬 圓整b 1 0.8 52.0241.616 mm d bd 大輪齒寬 2 b 2 42 mmbb 小輪齒寬 1 b 12 5 1050mmbb 4.1.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 齒形系數(shù) 由表 6.5 得小齒輪的齒形系數(shù) fa y ，大齒輪的齒形系數(shù)。 1 2.48 fa y 2 2.17 fa y 應(yīng)力修正系數(shù)

27、由表 6.5 得小齒輪的應(yīng)力修正系 sa y 數(shù)，大齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)。 1 1.64 sa y 2 1.8 sa y 不變位時，端面嚙合角 00 arctan(tan20 /cos13.26 )20.5 t 端面模數(shù) 00 /cos13.262/cos13.262.05 tn mmmm 重合度 150 mma 13.26 1 67.81mmd 5.18 m sv 42 mmb 2 42 mmb 1 50 mmb 1 2.48 fa y 2 2.17 fa y 1 1.64 sa y 2 1.8 sa y 1122 1 (tantan)(tantan) 2 12.05 33 cos20.5 3

28、3 tan(arccos)tan20.5 22.05 332 2 2.05 113 cos20.5 113 tan(arccos)tan20.5 2.05 1132 2 1.704 aa zz 重合度系數(shù) 0.250.75/0.250.75/1.7040.69y 螺旋角系數(shù) 由推薦值y0.85 0.92 由式 6-10 1 1 2 ffasaf kt y y y y bd m 所以得： 1 111 11 2 2 2 1.45 70510 2.48 1.64 0.69 0.89 50 67.81 2 75.32(n/ mm ) ffasa kt yy y y bd m 1 222 21 2 2

29、2 1.45 70510 2.17 1.8 0.69 0.89 42 67.81 2 86.11(n/ mm ) ffasa kt yyy y b d m 4.1.4 齒輪其他主要尺寸計(jì)算齒輪其他主要尺寸計(jì)算 大輪分度圓直徑 2 d 22/cos 2 113/cos13.26232.19dmzmm 根圓直徑 f d 11 267.81 2 1.25 262.81 mm ff ddh 22 2232.192 1.25 2227.19 mm ff ddh 頂圓直徑 a d 11 267.812 271.81 mm aa ddh 1.704 0.69y 0.89y 2 1 75.32 n/ mm f

30、 2 2 86.11 n/ mm f 齒根彎曲強(qiáng)度滿足 2 232.19dmm 1 62.81 mm f d 2 227.19 mm f d 1 72.81 mm a d 2 193.64 mm a d 22 2232.192 2236.19 mm aa ddh 4.2 第二級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)第二級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 4.2.1 選用齒輪材料，確定許用應(yīng)力選用齒輪材料，確定許用應(yīng)力 由表 6.2 得，在本設(shè)計(jì)中，選小齒輪材料牌號為 40cr 熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理； 選大齒輪材料牌號為 45 熱處理方式為正火。 (1)各齒輪的接觸疲勞極限 limh 許用接觸應(yīng)力與齒輪材料、熱處理方法、齒 h 面硬度、應(yīng)力

31、循環(huán)次數(shù)等因素有關(guān)。其計(jì)算公式為： lim lim h hn h z s 式中，實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限， limh ； 2 n mm 接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)； limh s 由圖 6-4 得各齒輪的接觸疲勞極限，小齒輪 limh 的觸疲勞極限，大齒輪的觸疲勞極 2 lim1 700 n/ mm h 限 。 2 lim2 550 n/ mm h (2)接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) 應(yīng)用循環(huán)次數(shù) n n z 由式 6-7， 60 h nnjl 式中，齒輪的轉(zhuǎn)速，；nminr 齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j 齒輪的工作壽命； h l 所以，小齒輪和大齒輪的應(yīng)用循環(huán)次數(shù)分 12 nn、 別為： 9

32、11 6060 427.78 1 8 350 161.15 10 h nn jl 小齒輪采用 40cr 調(diào)質(zhì) 處理，硬度；260hbs 大齒輪采用 45 正火處 理，硬度210hbs 2 lim1 700 n/ mm h 2 lim2 550 n/ mm h 9 1 1.15 10n 8 2 4.38 10n 1 1 n z 98 2111 /3.21.15 10 / 2.6254.38 10nnin 由圖 6-5 得，小齒輪和大齒輪的接觸強(qiáng)度壽命系 數(shù)分別為：，；取接觸 12nn zz、 1 1.07 n z 2 1.18 n z 強(qiáng)度最小安全系數(shù)。所以，由 lim 1 h s 得，小齒輪的

33、許用接觸應(yīng)力： lim lim h hn h z s 2 lim1 11 lim 700 1/1700 n/ mm h hn h z s 大齒輪的許用接觸應(yīng)力： 2 lim2 22 min 550 1.05/1577 n/ mm h hn h z s 所以取 2 577 n/ mm h (3)許用彎曲應(yīng)力 f 根據(jù)公式， lim lim f fnx f y y s 式中，試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限， limf 2 n mm 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) n y 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) x y 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) limf s 由圖 6-7，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： 2 lim1 540 n

34、/ mm f 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： 2 lim2 420 n/ mm f 由圖 6-8，小齒輪的彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) 1 1 n y 大齒輪的彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) 2 1 n y 2 1.05 n z lim 1 h s 2 1 700 n/mm h 2 2 577 n/ mm h 2 577 n/ mm h 2 lim1 540 n/ mm f 2 lim2 420 n/ mm f 1 1 n y 2 1 n y 1 x y min 1.4 f s 由圖 6-9，彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)1 x y 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) min 1.4 f s 根據(jù)公式得，小齒輪的許用彎曲 lim lim f fnx

35、f y y s 應(yīng)力 2 lim1 111 lim1 540 1 1 386 n/ mm 1.4 f fnx f y y s 2 lim2 222 lim2 420 1 1 300 n/ mm 1.4 f fnx f y y s 4.2.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)確定齒輪傳動精度等級 按公式取圓周速度，取 3 0.013 0.022/vn p n 小圓周速度，參考表 6.7、表 6.8 選取小輪分2/ t vm s 度圓直徑，由式 6-5： 1 d 2 1 3 1 12 eh hd uz z zkt d u 查表 6.9，按齒輪相對軸承為非對稱布置，選取齒 寬

36、系數(shù)0.8 d 在推薦值中選取小輪齒數(shù)20 40 1 30z 計(jì)算大齒輪齒數(shù)，圓整 22 1 2.625 3078.75zi z 取。所以，大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比 2 79z 21 /79/302.633uzz 傳動比誤差 /u u/0.0030.05u u 小齒輪的扭矩為 2 231.06tn m: (2)載荷系數(shù)k 由公式 6-1， av kk k k k 使用系數(shù)，查表 6.3，取 a k1 a k 2 1 386 n/ mm f 2 2 300 n/ mm f ii 公差組 8 級 0.8 d 1 30z 2 79z 2.633u 1 a k 1.2 v k 動載系數(shù)，由推薦值 1.0

37、51.4，取 v k1.2 v k 齒間載荷分配系數(shù)，由推薦值 1.01.2，取k 1.1k 齒向載荷分布系數(shù)，由推薦值 1.01.2，取k 1.1k 所以，1 1.2 1.1 1.11.45 av kk k k k 由表 6.4，得材料彈性系數(shù) 2 189.8 n/ mm e z 由圖 6-3，得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.5 h z 對于重合度系數(shù)由推薦值 0.850.92，取為 0.89z 所以，根據(jù)公式 2 1 3 1 12 eh hd uz z zkt d u 所以，小齒輪直徑 1 86.67 mmd 由公式，所以小齒輪模數(shù)/mdz 11 /86.67/302.889mdzmm 按表 6.6 圓

38、整3m 小輪分度圓直徑 11 3 3090mmdmz 根據(jù)公式得 12 ()/ 2am zz 標(biāo)準(zhǔn)中心距 12 ()/ 233079 / 2 163.5 mm am zz 圓周速度v 1 1/60000 90 424.78/600002.02 m svd n 齒寬 b 1 0.8 86.6769.336 mm d bd 大輪齒寬 2 b 2 70mmbb 1.1k 1.1k 1.45k 2 189.8 n/ mm e z 2.5 h z 0.89z 1 86.67 mmd 3m 1 90 mmd 163.5 mma 2.02 m sv 2 70mmb 1 75 mmb 小輪齒寬 1 b 12

39、5 1070575 mmbb 4.2.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 齒形系數(shù) 由表 6.5 得小齒輪的齒形系數(shù) fa y ，大齒輪的齒形系數(shù)。 1 2.52 fa y 2 2.22 fa y 應(yīng)力修正系數(shù) 由表 6.5 得小齒輪的應(yīng)力修正系 sa y 數(shù)，大齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)。 1 1.63 sa y 2 1.77 sa y 重合度 1122 1 (tantan)(tantan) 2 13 30 cos20 30 tan(arccos)tan20 23 302 3 3 79 cos20 79 tan(arccos)tan20 3 792 3 1.74 aa zz 重合度

40、系數(shù) 0.250.75/0.250.75/1.740.68y 由式 6-10 1 1 2 ffasaf kt y y y bd m 所以得： 2 111 11 2 2 2 1.45 231060 2.52 1.63 0.68 75 90 3 93.79(n/ mm ) ffasa kt yy y bd m 1 222 21 2 2 2 1.45 231060 2.23 1.77 0.68 70 90 3 100.48(n/ mm ) ffasa kt yyy b d m 4.2.4 齒輪其他主要尺寸計(jì)算齒輪其他主要尺寸計(jì)算 大輪分度圓直徑 2 d 1 2.52 fa y 2 2.22 fa y

41、 1 1.63 sa y 2 1.77 sa y 1.74 0.68y 2 1 93.79 n/ mm f 2 2 100.48 n/ mm f 22 3 79237 mmdmz 根圓直徑 f d 11 2902 1.25 382.5 mm ff ddh 22 22372 1.25 3229.5 mm ff ddh 頂圓直徑 a d 11 2902 396mm aa ddh 22 22372 3243mm aa ddh 綜上 ，得兩組齒輪的相關(guān)幾何參數(shù) 高速級齒輪 參數(shù) 低速級齒輪 參數(shù) 模數(shù)(mm)23 分度圓螺旋 角（ ） 13.26 嚙合角（ ）2020 小齒輪直徑 (mm) 67.81

42、90 大齒輪直徑 (mm) 232.19237 中心距(mm)150163.5 小齒輪齒根 圓直徑(mm) 62.8182.5 大齒輪齒根 圓直徑(mm) 227.19229.5 小齒輪齒頂 圓直徑(mm) 71.8196 大齒輪齒頂 圓直徑(mm) 236.19243 小齒輪齒寬 (mm) 5075 大齒輪齒寬 (mm) 4270 5軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動零件設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，就可算出作用于軸上 2 237 mmd 1 82.5 mm f d 2 229.5 mm f d 1 96 mm a d 2 243mm a d 載荷的大小，但由于軸支承位置未定，這些載荷相對 于軸支承的作用位置也就無

43、法確定，這樣，軸的支支 反力無法求出，軸彎矩圖無法確定。為此，首先要估 算出軸的跨度和確定軸上載荷的作用位置。 5.1 齒輪減速器高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪減速器高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1.1 聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器選擇 ，電機(jī)軸直徑：所以， 1 99.48 n mt 42 mmd 選擇 hl3(鋼制)型聯(lián)軸器 5.1.2 初步估算軸的直徑初步估算軸的直徑 選取 40cr 鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理；由式 8- 2， 計(jì)算軸的最小直徑并加大 3%以考慮鍵槽的影 3 p da n 響。查表 8.6，取外伸軸，所以115a 3 min 7.425 1.03 11525.78mm 720 d 5.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)

44、計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)確定軸的結(jié)構(gòu)方案 軸的結(jié)構(gòu)方案如圖所示 1 6543 2 7 (2)確定各軸段直徑和長度 1)軸段 1 根據(jù)圓整，并由、和電動機(jī)轉(zhuǎn)軸選擇聯(lián)軸 min d 1 t 1 n 器型號 hl3 聯(lián)軸器，比轂孔長度短作為1段14 mm: 長度； 2)軸段 2 為使聯(lián)軸器定位，軸肩高度， 1 (0.07 0.1)hd ，且符合標(biāo)準(zhǔn)密封圈內(nèi)徑。取端蓋寬度 21 2ddh ，由表 15-1 可知，箱座壁厚 12 (3 8)mmlcc ，取，0.025 163.537.0875 mm8 mm8 mm ，取軸承旁聯(lián) 12 150 163.5313.5 mm400 mmaa 1 99.48 n

45、 mt 42 mmd 選擇 hl3(鋼制)型聯(lián)軸 器 min 25.78 mmd 1 30 mmd 1 58 mml 8 mm 結(jié)螺栓，則，箱體 1 m16d 1 24 mmc 2 20 mmc 軸承座寬度，取=8+24+20+(58)mm=5760 mml ；可取箱體凸緣聯(lián)結(jié)螺栓為,地腳58 mml 2 m12d 螺栓為，則有軸承端蓋聯(lián)結(jié)螺釘直徑為m20 f d ，由手冊得軸承端蓋厚度取為 3 0.4m8 f dd ；取端蓋與軸承座間的墊片厚度為10 d bmm ；取外端面與聯(lián)軸器右端面距離，2 mm t :30 mmk 則 2 k58 10302 142363 dt llbbmm :。 3

46、)軸承與軸段 3 和 7 考慮有軸向力存在，選用角接觸球軸承。軸段 3 安裝軸承，其直徑應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。查表 13-4， 暫取軸承為 7308b，軸承內(nèi)徑為，外圈定位40dmm 內(nèi)徑，寬度為，在軸上力作用點(diǎn)90 a dmm=23bmm 與外圈大端面的距離，故取軸段 3 的直徑 3 38.8 mma 為。 3 40 mmd 軸承潤滑方式選擇：選擇脂 5 31 45 72010dn 潤滑，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面距箱體內(nèi)壁距離取 ，考慮軸承脂潤滑，需設(shè)擋油環(huán)，其寬度初定14 mm 為，則。通常 1 15 mmb 31 23 1538 mmlbb 一根軸上的兩個軸承應(yīng)取相同的型號，則， 7 40

47、mmd 。 7 38 mml 4)齒輪與軸段 5 將該軸段設(shè)計(jì)為齒輪軸，則， 51f dd ； 5 50 mml 6)軸段 4 和 6 的設(shè)計(jì) 2 35 mmd 2 63 mml 3 40 mmd 3 38 mml 7 40 mmd 7 38 mml 5 62.81 mmd 5 50 mml 7 48 mmd 該軸段直徑可略大于軸承定位軸肩的尺寸，則 ，齒輪右端距箱體內(nèi)壁距離， 46 48 mmdd 1 12 mm: 則軸 6 的長度；根據(jù) 611 14 12 1511 mmlb : : 綜合尺寸取。 4 92 mml 5.1.4 確定軸承及齒輪上的作用力、彎矩及扭確定軸承及齒輪上的作用力、彎

48、矩及扭 矩矩 1)計(jì)算作用在齒輪上的力 (1)轉(zhuǎn)矩 1 99.48 n mm99480 n mmt (2)輸出軸上齒輪的分度圓直徑 1 67.81 mmd (3)圓周力 1 1 1 22 99480 2934.08 n 67.81 t t f d (4)徑向力 1 tancos2934.08 tan20cos13.26 1097.13 n rtn ff 。 (5)軸向力 a1 tan2934.08 tan13.26691.43 n t ff 。 2)求作用在軸承上的支反力、彎矩及扭矩 (1)軸承反力 h 水平面上的力 1 285.03 n h r 1 492.76 n h r v 垂直面上的力

49、 1 463.77 n v r 2 1616.23 n v r 軸承的總支承反力為 2222 111 285.03463.77 =544.36 n hv rrr 4 92 mml 6 48 mmd 6 11 mml 1 2934.08 n t f 1 1097.13 n r f a1 691.43 nf 1 285.03 n h r 2 492.76 n h r 1 463.77 n v r 2 1616.23 n v r 1 544.36 nr 2 1689.68 nr 32977.97 n mm ah m 2222 222 492.761616.23 =1689.68 n hv rrr (

50、2) 求齒寬中點(diǎn)出的彎矩 h 水平面上 32977.97 n mm ah m v 垂直面上 53658.189 n mm av m 合成彎矩m 2222 32977.9753658.189 =62982.122 n mm aahav mmm 扭矩 1 t 1 99480 n mmt 53658.189 n mm av m 62982.122 n mm a m 1 99480 n mmt 彎矩圖、扭矩圖如圖所示： 3)校核軸的強(qiáng)度： 因 a-a 剖面彎矩大，且作用有轉(zhuǎn)矩，故 a-a 剖面為 危險截面。 其抗彎截面系數(shù)為 33 3 5 62.81 24326.87 mm 3232 d w 抗扭截面

51、系數(shù)為 33 3 5 62.81 48653.74451 mm 1616 t d w 材料的許用應(yīng)力即 2 1 60 n/ mm b 彎曲應(yīng)力為： 2 62982.122 2.59 n/ mm 24326.87 a a m w 抗剪應(yīng)力為： 3 24326.87 mmw 3 48653.74451 mm t w 2 2.59 n/ mm a 2 2.045 n mm 該軸滿足強(qiáng)度要求 1.925k 1.33k 該軸疲勞強(qiáng)度安全 1t f 1r f ah m av m 1h r 1v r2v r 2h r 1a f 2 1 99480 2.045 n mm 48654 t t w 按彎扭合成強(qiáng)度

52、進(jìn)行校核計(jì)算，取折合系數(shù) ，則當(dāng)量應(yīng)力為0.6 222 1 4()3.12160 n/ mm eab 所以，該軸段是安全的。 4)校核安全系數(shù)： 軸的安全系數(shù)條件為： 22 s ss ss 其中， 1 () nm k sk ，為彎矩和扭矩作 1 () nm k sk ,kk 用時軸的有效應(yīng)力系數(shù)。 1.925k 1.33k 5.2 齒輪減速器中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪減速器中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.2.1 初步估算軸的直徑初步估算軸的直徑 選取 40cr 鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理；由式 8- 2， 計(jì)算軸的最小直徑并加大 3%以考慮鍵槽的影 3 p da n 響。查表 8.6，取外伸軸，所以115a 3

53、 min 7.093 1.03 11540.31 180 dmm 5.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)確定軸的結(jié)構(gòu)方案 軸的結(jié)構(gòu)方案如圖所示： min 40.31 mmd 1 50 mmd 1 53 mml 5 50 mmd 5 57 mml 2 52 mmd 2 73 mml 4 52 mmd 4 40 mml 3 62 mmd 3 10 mml 2 376320 n mmt 1 1 5 54 43 32 2 (2)確定各軸段直徑和長度 1)軸承的選擇與軸段 1 與 5 的設(shè)計(jì) 考慮有軸向力存在，查 gb/t27694，暫選角接 觸球軸承，型號為 7310b，軸承內(nèi)徑，寬度50 mm

54、d ；同一軸上軸承型號應(yīng)相同，因此可取27 mmb ；軸段 1 上的齒輪左端面距箱體內(nèi)壁 15 50 mmdd 距離為，軸段 5 上的齒輪右端面距箱體內(nèi)壁 1 12 mm: 距離為，因此軸段 1 和 5 的長度分別為 2 16 mm: ， 11 253 mmlb : : 12 257 mmlb : : 2)軸段 2 與 4 的設(shè)計(jì) ，所以， 245 mmddd:（13） 24 52 mmdd 為使套筒端面可靠地壓緊齒輪，、應(yīng)比齒輪榖軸孔 2 l 4 l 短，取，；14mm: 2 73 mml 4 40 mml 3)軸段 3 的設(shè)計(jì) 取齒輪端面定位軸肩高度，則軸環(huán)直徑5 mmh ，取軸段長度；

55、32 262 mmddh 3 10 mml 5.2.3 確定軸承及齒輪上的作用力、彎矩及扭確定軸承及齒輪上的作用力、彎矩及扭 矩矩 1)計(jì)算作用在齒輪上的力 (1)轉(zhuǎn)矩 2 376.32 n m376320 n mmt (2)高速軸上主動齒輪的分度圓直徑 1 67.81 mmd 中間軸上主動齒輪的分度圓直徑 3 90 mmd (3)圓周力 1 2934.08 n t f 1 2934.08 n t f 2 8362.67 n t f 1 1097.13 n r f 2 1868.87 n r f 1 691.43 n a f 1 1564.25 n h r 2 473.17 n h r 1 4

56、034.73 n v r 2 3179.27 n v r 1 4327.35 nr 2 3214.29 nr 64134.25 n mm ah m 43419.78 n mm bh m 13485.345 n mm bh m 53658.189 n mm av m 2 2 3 22 376320 8362.67 n 90 t t f d (4)徑向力 1 1097.13 n r f 22tan 5134.67tan201868.87 n rtn ff (5)軸向力 1 691.43 n a f 2)求作用在軸上的支反力、彎矩及扭矩 (1)軸承反力 h 水平面上的力 1 1564.25 n h

57、r 2 473.17 n h r v 垂直面上的力 1 4034.73 n v r 2 3179.27 n v r 軸承的總支承反力為 2222 111 1564.254034.73 =4327.35 n hv rrr 2222 222 473.173179.27 =3214.29 n hv rrr (2) 求齒寬中點(diǎn)出的彎矩 h 水平面上 64134.25 n mm ah m 43419.78 n mm bh m 13485.345 n mm bh m v 垂直面上 53658.189 n mm av m 90609.195 n mm bv m 扭矩 2 t 2 376320 n mmt 9

58、0609.195 n mm bv m 2 376320 n mmt 各軸段彎矩、扭矩圖如圖所示： 由彎矩、扭矩圖可知，a-a 面為危險截面 其合成彎矩為m 2222 64134.25165423.93 =177421.189 n mm aahav mmm 3)校核軸的強(qiáng)度： 因 a-a 剖面彎矩大，且作用有轉(zhuǎn)矩，故 a-a 剖面為 危險截面。 其抗彎截面系數(shù)為 3232 22 2 3 ()5216 6 (526) 322322 52 11843.8 mm dbt dt w d 抗扭截面系數(shù)為 3 11843.8 mmw 3 25641.1 mm t w 2 14.98 n/ mm a 2 14

59、.676 n/mm 1 eb 該軸段滿足強(qiáng)度要求 min 49.443 mmd 1t f 1r f 1h r 2v r 2h r 2t f 2r f ah m bh m bh m av m bv m 2 t 1a f 1v r 1v r 3232 22 2 3 ()5216 6 (526) 162162 52 25641.1 mm t dbt dt w d 材料的許用應(yīng)力即 2 1 60 n/ mm b 彎曲應(yīng)力為： 2 177421.189 14.98 n/ mm 11843.8 a a m w 抗剪應(yīng)力為： 2 2 376320 14.676 n/mm 25641.1 t t w 按彎扭合

60、成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，取折合系數(shù) ，則當(dāng)量應(yīng)力為0.6 2222 1 4()18.48 n/ mm60 n/ mm eab 所以，該軸段是安全的。 5.3 齒輪減速器低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪減速器低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.3.1 初步估算軸的直徑初步估算軸的直徑 選取 40cr 鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理；由式 8- 2，計(jì)算軸的最小直徑并加大 3%以考慮鍵槽 3 p da n 的影響。查表 8.6，取外伸軸，所以115a 3 min 6.8798 1.03 10549.443 mm 72 d 5.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)確定軸的結(jié)構(gòu)方案 軸的結(jié)構(gòu)方案如圖所示： (2)確定各軸段直徑和長度