電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置

1、電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置目錄1、設(shè)計(jì)題目 (12、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) (22.1、傳動(dòng)方案 (22.2、電動(dòng)機(jī)的選擇 (22.3、總傳動(dòng)比的確定與分配 (33、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 (63.1、高速軸齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (63.2、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (133.3、式齒輪設(shè)計(jì) (174、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (194.1、高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (194.2、中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (204.3、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (214.4、低速軸的校核計(jì)算 (225、鍵的選擇計(jì)算 (256、軸承的選擇與計(jì)算 (256.1、高速軸軸承校核 (256.2、中間軸上軸承校核 (266.3、低速軸上軸承校核 (387、聯(lián)軸器選擇 (278、潤(rùn)滑油

2、及其潤(rùn)滑方式選擇 (278.1、齒輪的潤(rùn)滑 (278.2、軸承的潤(rùn)滑 (279、箱體的設(shè)計(jì) (2810、設(shè)計(jì)小結(jié) (3011、參考文獻(xiàn) (32計(jì)算及說(shuō)明主要結(jié)果1 設(shè)計(jì)題目1.1設(shè)計(jì)題目方案2:間歇工作,每班工作時(shí)間不超過(guò)15%,每次工作時(shí)間不超過(guò)10min,滿載起動(dòng),工作中有中等振動(dòng),兩班制工作,鋼速度允許誤差±5%。小批量生產(chǎn),設(shè)計(jì)壽命10年。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖及設(shè)計(jì)原始參數(shù)如表:數(shù)據(jù)編號(hào)鋼拉力 F(KN鋼速度V(m/s滾筒直徑D(mm8 12 15 220表1-1 原始數(shù)據(jù)2 系統(tǒng)總體方案的確定2.1系統(tǒng)總體方案電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),初選三種傳動(dòng)方案,如下:圖 2.1 二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)

3、圖2.2 蝸輪蝸桿減速器圖 2.3 二級(jí)圓柱圓錐減速器2.2系統(tǒng)方案總體評(píng)價(jià)比較上述方案,在圖2.2中,此方案為整體布局小,傳動(dòng)不平穩(wěn),雖然可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比,但是傳動(dòng)效率低。圖2.1中的方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,且傳動(dòng)平穩(wěn),適合要求。圖2.3中的方案布局比較小,但是圓錐齒輪加工較困難,特別的是大直徑,大模數(shù)的錐輪,所以一般不采用。最終方案確定:采用二級(jí)圓柱齒輪減速器,其傳動(dòng)系統(tǒng)為:電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如下圖選擇方案1圖2-4 選擇方案3 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定3.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型1.功率計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的速度計(jì)算:100015100021.7min 601000220Dn v v n r D =工工輸出所需

4、要功率:Pw=FV=12*15/60=3KW (3-1 傳動(dòng)效率計(jì)算:522512342250.990.970.980.970.90.73=(3-2123450.9980.970.980.950.9-彈性聯(lián)軸器的效率取;閉式齒輪(級(jí)精度的傳動(dòng)效率取;滾動(dòng)軸承的效率取;開式齒輪傳動(dòng)效率取;卷筒傳遞效率取。電機(jī)所需要的功率: 4.11d P KW =根據(jù)所算的功率查資料2表9-39和表9-40,查的有21.7minv r =0.73=4.11d P KW =三種電機(jī)可選擇:Y132S-4,Y132M2-6和Y132M2-8。將它們各個(gè)參數(shù)比較如下表:型號(hào)額定功率(KW滿載轉(zhuǎn)速(r/min軸伸出段直

5、徑(mm價(jià)格總傳動(dòng)比Y132S-4 5.5 1440 38 900.001100.006.5Y132M2-6 5.5 960 38 1300.001500.004.3Y132M2-8 5.5 720 38 1800.002000.003.62、方案比較:由上面圖表顯示,Y132S-4價(jià)格更便宜,滿足所需工作要求,優(yōu)先選用。方案(一:按所給設(shè)計(jì)參數(shù),選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。查表得直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比的取值范圍是35。轉(zhuǎn)速為n=1440r/min,傳動(dòng)比為i=66.35。由于是直齒圓柱齒輪,故傳動(dòng)比可以平均分配3 12366.35 4.05i i i=24.0i i=選用方案(二根據(jù)經(jīng)驗(yàn),雙級(jí)減速器

6、的齒輪傳動(dòng)比最好不要超過(guò)4,以免齒數(shù)比太大導(dǎo)致齒輪受破壞程度相差太大。 方案(二: 轉(zhuǎn)速n=960r/min,功率P=5.5KW。312344.23 3.54i i i =,滿足要求。故選用方案(二。4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4.1.確定傳動(dòng)比分配1、選用電機(jī)Y132M2-4,轉(zhuǎn)速n=960r/min,功率P=5.5KW 。因是直齒圓柱齒輪傳動(dòng),傳動(dòng)比可以平均分配為:312344.23 3.54i ii =,2.各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算1960/minn n r =211/271.19/min n n i r =322/76.61/minn n i r = 4376.61/min n n r = 543

7、/21.64/minn n i r =轉(zhuǎn)筒的實(shí)際轉(zhuǎn)速為21.64/min w n r '=,100%21.7121.64100%0.32%5%21.71w w wn n n '-=<傳動(dòng)分配合適。 3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算3153.12210.T N mm =32178.54010.T N mm =33600.84810.T N mm =34582.14910.T N mm=351765.2510.T N mm =331113955010/955010 5.34/96053.12210.T P n N mm =332223955010/955010 5.07/271.1917

8、8.54010.T P n N mm =333333955010/955010 4.82/76.61600.84810.T P n N mm=334443955010/955010 4.67/76.61582.14910.T P n N mm=335553955010/9550104/21.641765.2510.T P n N mm =終上,各軸的參數(shù)如下表:表4-1軸的參數(shù) 編號(hào) 功率(KW 轉(zhuǎn)速(r/min 轉(zhuǎn)矩(N.mm 1 5.34 960 53.122x1032 5.07 271.19 178.540x1033 4.82 76.61 600.848x1034 4.67 76.61

9、582.149x1035 4 21.64 1765.25x103 5 齒輪設(shè)計(jì) 5.1高速軸齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.選定齒輪精度等級(jí)材料和齒數(shù)1按給定設(shè)計(jì)方案,選用直齒圓柱齒輪。 2卷?yè)P(yáng)機(jī)為一般工作機(jī),速度不高,V=15m/min,故選用8級(jí)精度(GB10095-88。3材料選擇由資料1表101選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì),硬8級(jí)精度材料為40Cr 45鋼Z 1=22Z 2=7220=度為250HBS ,大齒輪選用45鋼(調(diào)質(zhì),硬度為220HBS ,二者差為30HBS 。4選小齒輪的齒數(shù)為:Z 1=22,則大齒輪的齒數(shù)為222 3.5477.88z =,取Z 2=72。齒數(shù)比為12/ 3.54i u

10、 z z =,取壓力角20=。由于減速器齒輪傳動(dòng)為閉式傳動(dòng),可以采用齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),按彎曲疲勞強(qiáng)度校核。2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按設(shè)計(jì)計(jì)算公式計(jì)算21312.32(t E t HK T Zu d d u ± (5-11確定公式的各計(jì)算值 (1試選載荷系數(shù)1.3t K =(2齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩41 3.541410T N m=(3由資料1表10-7選取齒系數(shù) 1.0d = (4由資料1表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)1/2189.8E Z MPa =。(5從資料1圖1021(d查得,小齒輪疲勞極限為:lim1700H MPa=,大齒輪疲勞極限為:lim2490H MPa = 。

11、(6計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)1760609601(3002815%4.1510h N njL =772 4.1510/3.54 1.1710N = (5-21.3t K =41 3.541410T N m=1.0d =1/2189.8E Z MPa =lim1700H MPa =lim2490H MPa =71 4.1510N =72 1.1710N =120.950.98HN HN K K =665,480.2H H MPa MPa =55.70d mm =(7查資料1圖1019得接觸疲勞壽命系數(shù)為: 120.95,0.98HN HN K K =, (8計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力: 1lim11lim 2

12、0.95700665,10.98490480.21HN H H HN H H K MPa s K MPa s = (5-4 2計(jì)算 (1試算小齒輪分度圓直徑1d ,代入l H 中較小值:2431 1.3 5.312210(3.511189.82.321 3.54480.255.70t d mm+ = (2計(jì)算圓周速度1155.709602.80601000601000t d n mv s= (3計(jì)算齒數(shù)1155.7055.70t b d d mm = (5-5(4計(jì)算齒寬與齒高之比/b h模數(shù):1155.70/ 2.5322t t m d z = (5-6 齒高: 2.25 2.25 2.53

13、 5.15t h m = 55.79.795.69b h = (5-7 (5計(jì)算載荷系數(shù)55.70b mm =2.53t m =5.15h =9.79b h =1.2H F K K =K A =1.501.408H K =1.35F K =根據(jù) 2.80/v m s =,8級(jí)精度,查資料1圖108得,載荷系數(shù)為,因?yàn)槭侵饼X輪,假設(shè)/100/A t K F b N mm ,有資料1表103查得1.2H F K K =,由資料1表102查得使用系數(shù)為K A =1.50(*中等沖擊,由資料1包104查的小齒輪7級(jí)精度,非對(duì)稱布置時(shí):2231.120.18(10.60.23101.408b H K d

14、 d -=+=由/9.79, 1.408H b h K =查資料1圖1013得1.35F K =,故載荷系數(shù)為1 1.08 1.2 1.4081.825V A H H K K K K K = V A H H K K K K -動(dòng)載荷系數(shù);使用系數(shù);齒間載荷分配系數(shù);齒向載荷分配系數(shù)。(6按設(shè)計(jì)的實(shí)際載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑3311 1.82555.762.691.3ttKd d K =(5-8 (7 計(jì)算模數(shù)m11/62.29/22 2.849m d z = (5-93.按彎曲疲勞強(qiáng)度校核1.825K =162.69d =2.849m =1500FE MPa =由式(1-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)

15、計(jì)公式:13212(Fa Sa d F Y Y KT m Z (5-1011S F F T K Y Y d z -輸入轉(zhuǎn)矩;載荷系數(shù);應(yīng)力校正系數(shù);齒形系數(shù);許用應(yīng)力;齒寬系數(shù);由齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算所得齒數(shù)。 1確定公式內(nèi)的各參數(shù)值:(1由資料1圖10-20d 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為:1500FE MPa = , 大齒輪的的彎曲疲勞極限為:2380FE MPa =(2由資料1圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)10.92FN K = , 20.97FN K =(3計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力:取彎曲疲勞安全系數(shù)41.=S ,由資料1式(10-12得:1112220.92500328.571.

16、40.97380263.291.4FN FE F FN FE F K MPa S K MPa S = (4計(jì)算安全載荷系數(shù):21 1.14 1.2 1.351.846A V F FB K K K K K =2380FE MPa =41.=S1.846K =122.72, 2.224Fa Sa Y Y =2 1.766sa Y =(5計(jì)算齒形系數(shù):查資料1表105得12 2.24 2.222.72, 2.248 2.22410Fa Sa Y Y -=-= (6計(jì)算齒形校正系數(shù): 查資料1表105得 1 1.57Sa Y = 2 1.77 1.751.75 1.76610Sa Y -=+=(7計(jì)算

17、大、小齒輪FSa Fa Y Y 并加以比較 : 1112.72 1.570.01299328.57Fa Sa F Y Y = (5-12 2222.224 1.7660.01492263.29Fa Sa F Y Y =比較得,大齒輪的F Sa Fa Y Y 數(shù)值大。 2設(shè)計(jì)計(jì)算: 將FSaFa Y Y 中較大值代入公式得:4322 1.825 5.3122100.01492 1.81122m mm = (5-13對(duì)此計(jì)算結(jié)果,由于按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)(m=2.767大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)(m=1.81。因?yàn)辇X輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載力,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決

18、定的承載力,僅與齒輪直徑有關(guān),故可取彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算所得的模數(shù),并將模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2。按接觸強(qiáng)度得1.81m mm=131Z =2107Z =1262214d mm d mm=138a mm =的分度圓直徑162.69d mm =,算出小齒輪齒數(shù): 1162.6931.345312d Z m = 大齒輪齒數(shù):2131 3.45106.95107Z Z = 4、幾何尺寸計(jì)算: 1計(jì)算分度圓直徑:1122312621072214d Z m mm d Z m mm =(5-14 2計(jì)算中心距: (126221413822d d a mm += (5-143計(jì)算齒輪寬度:1211626262,5

19、6d b d mm B mm B mm =取: 5、驗(yàn)算: 41122 5.3122101700.736211700.7328.5610062t A t T F N d K F N mm N mm b =< 故尺寸計(jì)算合適。 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸如下表所示:表5-1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸 名稱 計(jì)算公式 數(shù)值(單位:mm 模 數(shù)m 22162,56B mm B mm=壓 力角 20分 度 圓 直 徑 d 1 62d 2 214 齒 頂 圓 直 徑 *112a a d d h m =+66 *222a a d d h m =+ 218齒 根 圓 直 徑 *112f f d d h m

20、 =-57 *22f f d d h m=- 209 中 心 距 12(a m z z =+138 齒 寬1d b d =32 21(510b b =-57 7.齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于小齒輪(齒輪1直徑較小,故采用齒輪軸設(shè)計(jì),大齒輪(齒輪2的結(jié)構(gòu)尺寸和后續(xù)設(shè)計(jì)出的軸孔直徑計(jì)算如下表:表5-2齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)名稱 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 數(shù)值(單輪轂處直徑D 1 102f D d =- 輪轂軸長(zhǎng)度L (1.21.5L d B =倒角尺寸n 0.5n n m =齒根圓處厚度0 0810mm 腹板最大直徑D 00110.5(D D d =+板孔直徑d 00110.25(10d D d mm=-腹板厚度C0.3C B =

21、8.高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)草圖如下:圖5-1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料(與齒輪1、2相同及齒數(shù);直齒圓柱齒輪,8級(jí)精度,小齒輪選用40Cr(調(diào)質(zhì),調(diào)質(zhì)后硬度為250HBS ,大齒輪選用45(調(diào)質(zhì),硬度為220HBS.選小齒輪齒數(shù)為324Z =,大齒輪齒數(shù)4234 3.542484.9685Z i Z Z =取2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì): 由設(shè)計(jì)公式(10-9a 進(jìn)行計(jì)算:485Z =31.=t K178.5410T=1d =23331322(.H E t t Z u u d T K d ± (5-15 1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值: (1試選載荷系數(shù)31

22、.=t K(2軸的轉(zhuǎn)矩3178.5410T=(3由資料1表10-7選取齒輪寬系數(shù)1d =(4由資料1表10-6查得材料彈性影響系數(shù)為1/2189.8zMPa z = (5由資料1圖10-21d 和圖1021c 查得齒面的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim1lim 2700560H H MPa MPa =(6計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):(3286060271.191283001015%1.1710h j L Nn = 87142 1.1710 3.31103.54N Ni=(5-16 (7由資料1圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) 30.93NH K =, 40.95NH K =(8計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力: 1lim11

23、1lim 220.93560520.8,10.957006651HN H H HN H H K MPa s K MPa s = (5-171/2189.8zMPa z =lim1lim 2700560H H MPa MPa =831.1710N=743.3110N=30.93NH K = 40.95NH K=12520.8,665H H MPa MPa =1.12mv s=2計(jì)算(1試算小齒輪分度圓直徑1d ,代入l H 中較小值:2531 1.3 1.7810(3.541189.82.321 3.54520.878.95t d mm+ =(2計(jì)算圓周速度1278.95271.191.1260

24、1000601000t d n mv s =(3計(jì)算寬1178.9578.95t b d d mm =(4計(jì)算齒寬與齒高之比/b h模數(shù):1178.95/ 2.5531t t m d z =齒高: 2.25 2.25 2.54 5.73t h m =78.95/5.7313.7bh =(5計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù),1.12/v m s =,8級(jí)精度,查資料1圖108得,載荷系數(shù)為 1.08v k =,因?yàn)槭侵饼X輪,假設(shè)/100/A t K F b N mm ,有資料1表103查得1.2H F K K =,由資料1表102查得使用系數(shù)為K A =1.50(*中等沖擊,由資料1表104查的小齒輪8級(jí)精度,

25、非對(duì)稱布置時(shí):78.95b mm =2.55t m =5.73h =13.7bh=1.2H F K K =1.611H K =2.09K =2231.150.18(10.60.31101.611b H K d d -=+=由/13.7, 1.611H b h K =查資料1圖1013得1.35F K =,故載荷系數(shù)為1 1.08 1.2 1.6112.09V A H H K K K K K =V A H H K K K K -動(dòng)載荷系數(shù);使用系數(shù);齒間載荷分配系數(shù);齒向載荷分配系數(shù)。(6按設(shè)計(jì)的實(shí)際載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑 3311 2.0978.9592.461.3t t K d d

26、K = (5-18 (7 計(jì)算模數(shù)m 11/92.46/22 4.20m d z = 3.按彎曲疲勞強(qiáng)度校核由式(1-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式: 13212(Fa Sad F Y Y KTm Z (5-1911S F F T K Y Y d z -輸入轉(zhuǎn)矩;載荷系數(shù);應(yīng)力校正系數(shù);齒形系數(shù);許用應(yīng)力;齒寬系數(shù);由齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算所得齒數(shù)。192.46d =4.20m =1500FE MPa = 2380FE MPa =10.92FN K =20.97FN K =1確定公式內(nèi)的各參數(shù)值:(1由資料1圖10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為:1500FE MPa = , 大齒輪的的彎曲

27、疲勞極限為: 2380FE MPa =(2由資料1圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)10.92FN K = , 20.97FN K =(3計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力:取彎曲疲勞安全系數(shù)41.=S ,由資料1式(10-12得:1112220.92500328.571.40.97380263.291.4FN FE F FN FE F K MPa S K MPa S =(4計(jì)算安全載荷系數(shù):21 1.14 1.2 1.351.846A V F FB K K K K K =(5計(jì)算齒形系數(shù):查資料1表105得12 2.24 2.222.72, 2.248 2.22410Fa Sa Y Y -=-= (6計(jì)算齒

28、形校正系數(shù):查資料1表105得 1 1.57Sa Y = ,21.77 1.751.75 1.76610Sa Y -=+=1計(jì)算大、小齒輪FSaFa Y Y 并加以比較 :41.=S12328.57263.29F F MPa MPa=1.846K =122.72, 2.224Fa Sa Y Y =1110.01299Fa Sa F Y Y = 2220.01492Fa Sa F Y Y =1112.72 1.570.01299328.57Fa Sa F Y Y =2222.224 1.7660.01492263.29Fa Sa F Y Y = 比較得,大齒輪的F Sa Fa YY 數(shù)值大。2設(shè)

29、計(jì)計(jì)算:將FSa Fa Y Y 中較大值代入公式得: 5322 1.825 1.78100.01492 2.56124m mm= 對(duì)此計(jì)算結(jié)果,由于按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)。因?yàn)辇X輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載力,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載力,僅與齒輪直徑有關(guān),故可取彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算所得的模數(shù),并將模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑192.17d mm =,算出小齒輪齒數(shù):1192.1730.703313d Z m = 大齒輪齒數(shù):2131 3.45106.95107Z Z =4、幾何尺寸計(jì)算: 1計(jì)算分度圓直徑:112231

30、3931073321d Z m mm d Z m mm=2計(jì)算中心距:(129332720722d d a mm +=2.56m mm=131Z =2107Z =1293321d mm d mm=207a mm =1293,85B mm B mm=3計(jì)算齒輪寬度:1121939393,85d b d mm B mm B mm=取:5、驗(yàn)算: 51122 1.7854103839.579313839.5741.2910093t A t T F N d K F N mm N mmb =<故設(shè)計(jì)的尺寸合理。5.3開式齒輪設(shè)計(jì)1.選定齒輪類型、精度等級(jí),材料及齒數(shù)。 1按傳動(dòng)設(shè)計(jì)的方案,選用直齒

31、圓柱齒輪傳動(dòng)。 2卷?yè)P(yáng)機(jī)為一般工作機(jī),速度不高,所以選用8級(jí)精度(GB/T10095583材料選擇。由表10-1選擇選得大齒輪用45鋼:硬度4050HRC 、小齒輪的材料為40Cr ,并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火; 4選擇齒數(shù)。由于的開式傳動(dòng),為使齒輪不至于過(guò)小,選小齒輪齒數(shù)520Z =,大齒輪齒數(shù)65 3.452069Z uZ =由于是開式傳動(dòng),故選用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)即可。2、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算23312(HE d t Z u u T K m ±(5-201確定公式的各計(jì)算值51000FE MPa =6670FE MPa =75 3.310N =(1由資料1圖

32、10-20e 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限:51000FE MPa = 6670FE MPa = (2由資料1式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(557606076.611283001015%3.310hj L Nn = 765633.3109.6103.54N N i=(3由資料1圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)5 1.3FN K = 61.65FN K =(4計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞系數(shù)S=1.4,由式(10-12得 555 1.31000928.671.4FN FE F K MPa S =666 1.65670789.641.4FN FE F K MPa S = (5-21 (5載荷系數(shù):

33、 1.7f K =(6查取齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù):由資料1表10-5查得5 2.80FA Y =6 2.224Fa Y =,5 1.55Sa Y = ,6 1.748Sa Y =(7計(jì)算大小齒輪的F SaFa Y Y 并加以比較:669.610N=5 1.3FN K =6 1.65FN K =5928.67F MPa =6789.64F MPa =1.7f K =1d =2.90m mm=5552.65 1.580.00467928.57Fa Sa F Y Y =6662.244 1.7480.00495789.64Fa Sa F Y Y =小齒輪的數(shù)值大。(8由資料1表10-7選取齒寬系數(shù):

34、1d= 2設(shè)計(jì)計(jì)算4322 1.7582149100.00495 2.90120m mm=.由于是開式傳動(dòng),計(jì)算模數(shù)將加大10%得:2.90 2.9010%3.19t m =+=就近圓整得m=43.尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑: 5520480t d Z m mm =66694276t d z m mm = (5-22 計(jì)算齒輪寬度: 5518080d b d mm= 65(51075b d mm =-=計(jì)算中心距561782d d a mm+= (5-24 4、驗(yàn)算: m=4580d mm = 6276d mm=580b mm =675b mm =178a mm =設(shè)計(jì)合理mm N mm N b

35、 F K Nd T F t A t 100515883378055196106837422353<=. 5、工作機(jī)速度驗(yàn)算:% (707215421721721960721654321=-=-=-=Z ZZ Z Z Z n n n v 理實(shí)理故設(shè)計(jì)合理。6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)中間軸零件的定位,裝配以及軸的工藝要求,參考低速級(jí)齒輪與高速級(jí)齒輪傳動(dòng)尺寸,初步確定紂棍件軸的裝配草圖如下: 圖6-1中間軸的裝配草圖1.軸主要尺寸設(shè)計(jì) 1.各軸段的直徑確定查資料4表8-23初選深溝球軸承,代號(hào)為6308,與軸承配合的軸徑d 1=d 4=40mm,d 1=d 4=40mmd 2

36、'=54mmd 3=93mm d f3=85.5mm d a3=99mm齒輪2處軸頭直徑為d2=45mm;齒輪2定位軸肩高度hmin =(0.070.1d2=0.1*45=4.5,所以該處直d2'=54mm,齒輪軸處直徑等于低速級(jí)的小齒輪直徑尺寸,d 3=93mm,df3=85.5mm,da3=99mm.2.確定各軸段長(zhǎng)度按軸上零件的軸向尺寸以及零件間相對(duì)位置,參考高速級(jí)與低速級(jí)齒輪傳動(dòng)尺寸表,初步確定尺寸如附圖(6-12.按許用彎曲應(yīng)力校核軸1軸上力作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距的確定齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬的中點(diǎn)處,因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點(diǎn)位置。畫出支點(diǎn)、跨距、軸

37、上各力作用點(diǎn)相互位置尺寸如上圖所示。2繪制軸的受力圖如下:右左右左圖6-2軸的受力圖3計(jì)算軸上的作用力 齒輪2:32222222178.540101669214tan 1669tan 20607t r t n T F Nd F F N =齒輪3:221669607t r F N F N=3338401398t r F N F N =25AZ R N =-766BZ R N =2511AY R N =32333322178.54010384093tan 3840tan 201398t r t n T F N d F F N=4計(jì)算支反力 垂直支反面(XZ 平面,參考圖(6-2,繞支點(diǎn)B 的力矩和

38、0BZM=得,(23(84.571.571.55784.571.5607(84.571.5139871.521325AZ r r R F F N=+-+=+-=-同理,AZM=,(32(84.571.571.55784.571.51398(84.571.560771.5213766BZ r r R F F N=+-+=+-=校核:322513986077660AZ r r BZZR F F R =+-=-+-=;計(jì)算無(wú)誤。同樣,由繞B 的力矩和0BYM=,得(水平面XY平面,見(jiàn)圖6-2(c(23(84.571.571.55784.571.51669(84.571.5384071.5213251

39、1AY t t R F F N=+=+= 由AYM=得;2998BY R N =(32(84.557575784.571.53840(84.5571669572132998BY t t R F F N=+=+= 校核:2325112998166938400YAY BY t t MR R F F =+-=+-=計(jì)算無(wú)誤。5繪制轉(zhuǎn)矩、彎矩圖垂直平面內(nèi)的彎矩圖(圖6-2(b C 處彎矩:5794164AZ CZ CZ M M R N mm =左右D 處彎矩:71.5174674BZ DZ DZ M M R N mm =-=-左右水平面內(nèi)彎矩圖(圖6-2(c C 處彎矩:57171324AY CY C

40、Y M M R N mm=左右D 處彎矩:71.5276513BZ DZ DZ M M R N mm =左右6合成彎矩圖(圖6-2(d C 處彎矩:222294164143127171324C CZ CY M M M N mm=+=+=D 處彎矩:2222(174674214357276513D DZ DY M M M N mm=+=-+=7轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)矩圖(圖6-2(e2178540T N mm=。8計(jì)算當(dāng)量彎矩,繪制彎矩圖,(圖6-2(f 應(yīng)力校正系數(shù)1055950.58b b -=2178540T N mm =0.58=2103553T N mm =128b h =20.581785401

41、03553T N mm =C 處當(dāng)量彎矩:2222(171324103553200177C C M M T N mm'=+=+=D 處當(dāng)量彎矩:2222(276513103553295267D D M M T N mm'=+=+=9校核軸徑根據(jù)彎矩圖可知,危險(xiǎn)面為C 和D 剖面。 C 剖面:33120017733.13450.10.155C c b M d mm mm-'=<強(qiáng)度足夠。 D 剖面:33129526733.7285.50.10.155D D b M d mm mm -'=<D 剖面強(qiáng)度也足夠。 所以,該軸強(qiáng)度足夠。3.軸的細(xì)節(jié)部位結(jié)構(gòu)設(shè)

42、計(jì)查資料2表9-14得鍵槽尺寸為:128b h =(t=5.0,r=0.3鍵長(zhǎng)為L(zhǎng)=45mm,查資料3表4-5得表面過(guò)度圓角r=3. 由資料3查得各過(guò)度圓角尺寸見(jiàn)零件圖圓角r=312480.18,0.25MPa-=37611.3c W mm =4.安全系數(shù)法校核該軸的疲勞強(qiáng)度(對(duì)一般減速器的轉(zhuǎn)軸僅僅使用彎曲應(yīng)力法校核強(qiáng)度即可,而不必進(jìn)行安全系數(shù)法校核1判斷危險(xiǎn)截面對(duì)照彎矩圖和結(jié)構(gòu)圖,從強(qiáng)度,應(yīng)力集中分析,C 和1,2都可能是危險(xiǎn)截面,現(xiàn)對(duì)C 剖面進(jìn)行校核。 2軸材料的機(jī)械性能材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,有資料1表15-1查得,640B MPa =,355s MPa =。 10.430.436402

43、75.2b B MPa -=011.7 1.7275.2468b b MPa -= 101100100155, 1.6 1.615524822275.22480.18,468221552480.25248b b b MPa MPa-=-=-=3剖面C 的按系數(shù) 抗彎段面系數(shù):(2323332214 5.545 5.5457611.332245c cc cbt d t d W d mm -=-=-=抗扭斷面系數(shù):316557.47tc W mm =022.5MPa=5.39MPa =5.39m MPa =1, 1.54.K K =(2323316214 5.545 5.54516557.4716

44、245t c c tc cb d t d W d mm -=-=-=彎曲應(yīng)力幅:0/1713247611.322.5c c M W MPa =÷=彎曲平均應(yīng)力:0m = 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅:1785405.392216557.47tc T MPa W = 平均切應(yīng)力: 5.39m MPa = 鍵槽所引起的有效應(yīng)力集中系數(shù)有資料4表查得:1, 1.54.K K =同樣,由資料2表查得表面狀態(tài)系數(shù)為:0.92= 尺寸系數(shù)為:0.84,0.78= (1 1.290.920.84K = 彎曲配合零件的綜合影響系數(shù):(2.3D K = 取(2.3D K =進(jìn)行計(jì)算: (1 1.390.920.78K

45、 = 取剪切配合零件的綜合影響系數(shù)(0.40.6( 1.78D D K K =+=( 1.78D K =1N K =d 1=32mm由齒輪計(jì)算的循環(huán)次數(shù)7774.151010102510<,壽命系數(shù)1N K = 則:(1122221275.225.15,1.78 5.390.25 5.39115514.17,1.78 5.390.25 5.3925.1514.1725.1514.1712.4 1.51.8N b C mD N C m D C C C C C K S K K S K S S S S S s -=+=+=+=>=綜合安全系數(shù):故,剖面C 有足夠的強(qiáng)度。6.2高速軸的設(shè)計(jì)

46、計(jì)算1.軸的材料選擇;因?yàn)槭驱X輪軸,材料與齒輪材料相同,為40Cr(調(diào)質(zhì)2.按切應(yīng)力估算軸徑有資料1查得A0=106,軸段伸出段直徑為:1331015.33610618.7960P d A mmN =,考慮與電動(dòng)機(jī)半聯(lián)軸器相匹配的聯(lián)軸器的孔徑標(biāo)準(zhǔn)尺寸的選用,取d 1=32mm 。 3.1劃分軸段軸伸出段d 1,端蓋以及密封圈處軸段d 2,軸承安裝軸段d 3、d 7,軸頸段d 4、d 6,齒輪軸段d 5。d 2=34mm .d 3=d 7=35mm ,d 4=d 6=44mmd 5=62mm,d a5=66mm ,d f5=57mmL 0=223mm2確定各軸段的直徑由于軸伸出段直徑比計(jì)算值大的

47、多,考慮軸的緊湊性,其他階梯直徑應(yīng)盡可能以較小值增加,因此周伸出段聯(lián)軸器套同軸向定位與套同配合軸段直徑d 2=34mm .查資料4表8-23,選擇滾動(dòng)軸承6307,軸頸直徑d 3=d 7=35mm .軸承安裝定位軸頸d 4=d 6=44mm .齒輪軸段直徑與齒輪1直徑尺寸相同,為d 5=62mm,d a5=66mm,d f5=57mm .3確定各軸段的軸向長(zhǎng)度兩軸承軸頸間距03210;482319;L A BA mmB B mm =+-=-=33箱體內(nèi)比間距離,由中間軸計(jì)算得A=184mm;軸承內(nèi)端面與內(nèi)壁的距離,取軸承寬度,查資料表得,所以,L 0=184+10*2+19=223mm ,軸伸

48、出段長(zhǎng)度由聯(lián)軸器軸向長(zhǎng)度確定,軸頸長(zhǎng)度由軸承寬度決定B=19mm,齒輪軸段軸向長(zhǎng)度決定于齒輪寬度,軸向位置與中間軸大齒輪嚙合位置確定,直徑d 4,d 6 ,軸段長(zhǎng)度在齒輪尺寸和位置確定后獲得。 直徑為d 2軸段長(zhǎng)由端蓋外與端蓋內(nèi)兩部分組成。 端蓋外尺寸為:k+(1020mm,h 為外端蓋螺釘(M8六角厚度確定K=7;L=55mm108b h =端蓋內(nèi)尺寸為:123123(35C C e B C C e +-壁厚;,軸承旁連接螺栓扳手位置尺寸;-端蓋凸緣厚度;軸承內(nèi)端面與內(nèi)壁的距離;B-軸承寬度,6307的B=19mm.d 2軸段長(zhǎng)度L=7+14+8+22+20+5+10-10-19=55mm

49、,因此主要結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)(圖6-3圖6-3軸的結(jié)構(gòu)尺寸4按許用彎曲應(yīng)力校核 5軸的細(xì)節(jié)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 查資料2表9-14得鍵槽尺寸:108b h =(t=5.0,r=0.3.鍵長(zhǎng)L=50mm.由資料4查得個(gè)過(guò)渡圓角以及配合見(jiàn)零件圖。 6安全系數(shù)校核軸(對(duì)一般減速器的轉(zhuǎn)軸僅僅使用彎曲應(yīng)力法校核強(qiáng)度A0=106138d mm = d 3=d 7=45mmd 4=52mm即可,而不必進(jìn)行安全系數(shù)法校核6.3低速軸設(shè)計(jì)1.軸的材料選擇; 選用45鋼。2.按切應(yīng)力估算軸徑由資料1查得A0=106,軸段伸出段直徑為:3331034.6710337.13876.61P d A mm mmN =3.初步尺寸設(shè)計(jì) 1劃分軸段軸伸出段d 1,端蓋以及密封圈處軸段d 2,軸承安裝軸段d 3、d 6,軸頸段d 4、,安裝齒輪軸段d 5。 2確定各軸段的直徑由于軸伸出段直徑比計(jì)算值大,考慮軸的緊湊性,其他階梯直徑應(yīng)盡可能以較小值增加,因此周伸出段聯(lián)軸器套同軸向定位與套同配合軸段直徑d 2=40mm.查資料4表8-23,選擇滾動(dòng)軸承6309,軸頸