機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)二級(jí)圓柱齒輪減速器計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：二級(jí)圓柱齒輪減速器專(zhuān)業(yè)、班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：成績(jī)：2015年 7 月18 日 浙江科技學(xué)院 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院目 錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)22. 前言33.電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 箱體設(shè)計(jì)及說(shuō)明 44.帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 85.齒輪設(shè)計(jì) 116.軸類(lèi)零件設(shè)計(jì) 267.軸承的壽命計(jì)算 388.鍵連接的校核 409.潤(rùn)滑及密封類(lèi)型選擇 4110.箱體設(shè)計(jì)及說(shuō)明 4211.設(shè)計(jì)小結(jié) 4412.參考文獻(xiàn) 441.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)時(shí)要綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)，以及如制圖、工程力學(xué)、機(jī)械制

2、造、材料及熱處理、極限與配合等課程的知識(shí)，獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)計(jì)。本課程設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的第一個(gè)比較全面的獨(dú)立進(jìn)行的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，是一個(gè)很重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，了解簡(jiǎn)單機(jī)械裝置、通用零件的設(shè)計(jì)過(guò)程和一般步驟。 進(jìn)行基本的工程訓(xùn)練。例如，設(shè)計(jì)計(jì)算、驗(yàn)算、估算及數(shù)據(jù)處理，繪圖表達(dá)，使用參考資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，編制設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)等技術(shù)文件。 樹(shù)立正確的科學(xué)的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力，為今后進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，以及從事其他設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。 鞏固和加深各先修課的基本理論和知識(shí)，融會(huì)貫通各門(mén)課程的知識(shí)于設(shè)計(jì)中。1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1、減速器內(nèi)部傳動(dòng)零件(齒輪和軸)

3、的設(shè)計(jì)計(jì)算。 2、聯(lián)軸器、軸承和鍵的選擇和校核驗(yàn)算。 3、減速器附件的選擇及說(shuō)明。 4、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 5、潤(rùn)滑和密封的選擇和驗(yàn)算。 6、裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)和繪制。7、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的整理和編寫(xiě)。1.3課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 1）裝配圖1張(1號(hào)或0號(hào)圖紙)；2）零件圖3張(齒輪或蝸輪、軸或蝸桿、箱體或箱蓋)；3）設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份(不少于6000字)。2.前言2.1傳動(dòng)方案的擬定采用普通V帶傳動(dòng)加二級(jí)斜齒輪傳動(dòng)，如圖2.1 圖2.12.2原始數(shù)據(jù)輸送帶工作拉力 F=2.8KN，輸送帶速度 V=0.8m/s，卷筒直徑D=550mm。3. 電機(jī)選擇3.1 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇 按工作要求和工作條件

4、選用Y系列鼠籠三相異步電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)為全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V。3.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)有效功率P=,根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)F=2.8KN，V=0.8m/s。則有：P=2.24KW從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶之間的總效率為 =式中，分別為V帶傳動(dòng)效率, 滾動(dòng)軸承效率，齒輪傳動(dòng)效率，聯(lián)軸器效率，卷筒效率。據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程指導(dǎo)書(shū)表1可知=0.96，=0.98，=0.97，=0.99，=0.96，則有： =0.960.97²0.990.96 =0.79所以電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為： P=2.84KW 3.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速按機(jī)械設(shè)計(jì)課程指導(dǎo)書(shū)表1推薦的兩級(jí)同軸式圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比I=

5、840和帶的傳動(dòng)比I=24，則系統(tǒng)的傳動(dòng)比范圍應(yīng)為：I=I齒I帶=（840）（24）=16160工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為 n= 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 n=In=（16160）27.78 =（444.54444.8）符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min,1000r/min,1500r/min和3000r/min四種。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有四種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有四種傳動(dòng)比方案，如下表。型 號(hào)額定功率額定電流轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流最大轉(zhuǎn)矩噪聲振動(dòng)速度重量額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩1級(jí)2級(jí)kWAr/min%COS倍倍倍dB(A)mm/skgY100L-236.4288082

6、.00.872.27.02.374791.834Y100L2-436.8143082.50.812.27.02.365701.835Y132S-637.296083.00.82.06.52.266711.866Y132M-837.771082.00.72.05.52.061661.876綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第2種方案比較合適。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-63.4 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 I=2）分配到各級(jí)傳動(dòng)比 I=已知i0的合理范圍為24。初步取V帶的傳動(dòng)比=2.5則i3）分配減速器傳動(dòng)比參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程指

7、導(dǎo)書(shū)圖12分配齒輪傳動(dòng)比得高速級(jí)傳動(dòng)比，低速級(jí)傳動(dòng)比為3.5 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 各軸輸入功率(式中： )各軸轉(zhuǎn)矩TI=Tdi001=28.25×2.5×0.96=67.8N·mTII=TIi112=67.8×4.4×0.98×0.97=283.58N·mTIII=TIIi223=283.58×3.15×0.98×0.97=849.15N·mT工作機(jī)軸=TIII42=849.15×0.98×0.99=823.85N·mT輸出=T輸入

8、15;0.98(式中： )運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表軸名效率PKw轉(zhuǎn)矩TN·m轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸2.8428.259602.50.96I 軸2.732.6867.866.443844.40.95II 軸2.602.55283.58277.9187.33.150.95III 軸2.472.42849.15832.1727.71.000.97卷筒軸2.402.35823.85807.3727.74.帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1 確定計(jì)算功率P 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8查得工作情況系數(shù)K=1.1。故有： P=KP4.2 選擇V帶帶型 據(jù)P和nm查機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11選用A帶。4.3 確

9、定帶輪的基準(zhǔn)直徑d并驗(yàn)算帶速 （1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-7和8-9，取小帶輪直徑d=100mm。 （2）驗(yàn)算帶速v，有： =5.03 因?yàn)?.03m/s在5m/s30m/s之間，故帶速合適。 （3）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑d 取=250mm4.4 確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度L (1)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式8-20初定中心距a=500mm(2)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 =1561mm由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=1550mm（3）計(jì)算實(shí)際中心距 中心局變動(dòng)范圍： 4.5 驗(yàn)算小帶輪上的包角4.6 計(jì)算帶的根數(shù)z（1）計(jì)算單根V帶的額定功率P由和r/min查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4得 P=0.95

10、KW據(jù)nm=960，i=2.5和A型帶，查機(jī)械設(shè)計(jì)8-5得 P=0.11KW查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6得K=0.96，K=0.98，于是： P=(P+P)KK =（0.95+0.11）0.960.98 =0.9972KW（2）計(jì)算V帶根數(shù)z 故取4根。4.7 計(jì)算單根V帶的初拉力最小值（F）由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3得A型帶的單位長(zhǎng)質(zhì)量q=0.105。所以 =158.1N4.8 計(jì)算壓軸力F F=2Fsin（/2）=24158.1sin（162.6°/2） =1250N設(shè)計(jì)結(jié)論選用A型普通V帶4根，基準(zhǔn)帶長(zhǎng)L0=1640，基準(zhǔn)直徑dd1=100mm，dd2=250mm，中心距a=471.75541.

11、5mm，F(xiàn)0=158.1N5.齒輪設(shè)計(jì)5.1高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1.選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及模數(shù) （1）按要求的傳動(dòng)方案，選用圓柱斜齒輪傳動(dòng)，壓力角取20°； （2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，參考機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6， 故用8級(jí)精度； （3）材料的選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，大齒輪的材料為45鋼（正火）硬度為200HBS，兩者硬度差為40HBS； （4）選小齒輪齒數(shù)為Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2可由Z2=×Z1得 Z2=105.6，取107； （5）初選螺旋角=14°2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）按公式： d1

12、t32 KHtT1d·u+1u·ZHZEZZH 2 1）確定公式中各數(shù)值 試選KHt=1.3。 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)d=1。 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，由前面計(jì)算可知： T1=6.78×104N。 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查的材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MP 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-20查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433 由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-21）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)Zt =arctan（tanncos） =arctan（tan20°cos14°） =20.562°at1 = arcos（z1costz1+2 han*cos）=

13、arcos（24×cos20.56224+2×1×cos14）=29.974°at2 = arcos （z2costz2+2 han*cos）=arcos107×cos20.562107+2×1×cos14=23.13° =z1 ( tanat1 - tan ) + z2 (tanat2-tan )2 =24× ( tan29.974 - tan20.562 ) + 107× (tan23.13-tan20.562 )2 = 1.66 =dz1tan = 1×24×tan14

14、° =1.905Z =4 - 3 1- + = 4 - 1.663 1- 1.905+ 1.9051.66 =0.66由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-23）可得螺旋角系數(shù)ZZ=cos=cos14°=0.985 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力H 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-25d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng) 度極限Hlim1=580MP；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 Hlim2=560MP。由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 = 60 n1jLh = 60×384×1×365×16×10= 1.34 ×109 N2 =N1u =1.3

15、4 ×1094.4 = 3.06 ×108 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-23取接觸疲勞壽命系數(shù)KNH1 = 0.91 ，KNH2 = 0.97 取失效概率為1，安全系數(shù)S=1，有 H1 =KNH1Hlim1S =0.91 ×5801 MPa = 528 MPa H2 =KNH2Hlim2S =0.97 ×5601 MPa= 543.2 MPa取 H1和 H2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞需用應(yīng)力 H= H1=528 MPa2) 試算小齒輪分度圓直徑 d1t32 KHtT1d·u+1u·ZHZEZZH 2 =32×1.3×6

16、.78×1041×5.44.4×（2.433×189.8×0.66×0.985528）² mm =41.18mm（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 計(jì)算圓周速度。 v= m/s =0.82m/s 計(jì)算齒寬b b=141.18 mm =41.18mm 2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH。 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)KA= 1 根據(jù)v = 0.82 m/s ，8級(jí)精度，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8得動(dòng)載系 數(shù)Kv = 1.05 齒輪的圓周力Ft1=2T1/dlt=2×6.78×104/41.18

17、N=3293N KA Ft1/b=1×3293/41.18N/mm=79.97N/mm100N/mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KH=1.4 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承 非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，KH=1.45 則載荷系數(shù)為 K =KAKvKHKH = 1 × 1.05 × 1.4 × 1.45 = 2.13 3）實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑： d1 =d1t3KKHt = 41.18 ×32.131.3 mm= 48.55 mm 及相應(yīng)的齒輪模數(shù) mn=d1cosZ1=48.55×cos14&#

18、176;24mm=1.963.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由式（10-20）試算齒輪模數(shù)，即 mnt 32 KFtT1YYcos²dz12·YFYSF 1）確定計(jì)算參數(shù)試選載荷系數(shù)KFt=1.3由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-18），可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù) Y。b=arctantancost=arctantan14°cos20.562=13.14° v=cos2b=1.66cos213.140°=1.75 Y =0.25 + 0.75v = 0.25 + 0.751.75 = 0.68由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-19），可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)Y

19、 Y=1-120°=1-1.905×14°120°=0.778計(jì)算YFYSF 由當(dāng)量齒數(shù) Zv1=Z1cos3=24cos314°=26.27，Zv2=Z2cos3=107cos314°=117 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-17，得齒形系數(shù)YFa1=2.62，YFa2=2.18。 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1=1.6、Ysa2=1.80 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 = 0.9 ,KFN2 = 0.95由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為Flim 1 = 330 MPa Fl

20、im 2 = 310 MPa 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-14）得F 1 = KFN1Flim 1S =0.9 ×3301.4 = 212.14 MPaF 2 =KFN2Flim2S =0.95 ×3101.4 = 210.36 MPaYFa1YSa1 F1=2.62×1.6212.14=0.0198 YFa2YSa2 F2=2.18×1.8210.36=0.0187 因?yàn)樾↓X輪的YFaYsa F 大于大齒輪，所以取YFaYsa F =YFa1YSa1 F1=0.01982）計(jì)算齒輪模數(shù)mnt 32 KFtT1YYcos2dz12&

21、#183;YFYSF =32×1.3×6.78×104×0.68×0.778×cos²14°1×24²×0.0198=1.64（2）調(diào)整齒輪模數(shù) 1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度v d1=mntz1/cos=1.64×24/cos14°mm=40.56mm v= m/s =0.82m/s 齒寬b b=140.56 mm =40.56mm 齒高h(yuǎn)及寬高比b/h h=2han*+cn*mnt=2×1+0.25×1.64mm=3.69mm b

22、/h=40.56/3.69=10.992）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF。 根據(jù)v = 0.82 m/s ，8級(jí)精度，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8得動(dòng)載系 數(shù)Kv = 1.04齒輪的圓周力Ft1=2T1/dlt=2×6.78×104/40.56N=3343N KA Ft1/b=1×3343/40.56N/mm=82.40N/mm100N/mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KH=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承 非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，KH=1.45,結(jié)合b/h=10.99，查圖10-13，得KF=1.35 則載荷系數(shù)為 K =KAKvKHKH = 1

23、× 1.04 × 1.4 × 1.35 = 1.973）由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-13），可得實(shí)際的載荷系數(shù)算得的齒輪模 數(shù)： mn =mnt3KFKFt = 1.64 ×31.971.3 mm= 1.88 mm4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距 a =135mm考慮模數(shù)從1.64增大到2，取中心距為134.5（2）按調(diào)整后中心距修正螺旋角 =arccos（Z1+Z2）mn2a=arccos24+107×22×134.5=13.1°（3）計(jì)算分度圓直徑 d1=Z1mncos=24×2cos13.1mm=49.28mmd2=

24、Z2mncos=107×2cos13.1mm=219.7mm（4）計(jì)算齒輪寬度 b= 取b1=55mm，b2=50mm5. 大小齒輪各參數(shù)見(jiàn)下表高速級(jí)齒輪相關(guān)參數(shù)(單位mm)表5-1名稱(chēng)符號(hào)數(shù)值模數(shù)mn2壓力角20°螺旋角13.1°齒頂高2齒根高2.5全齒高4.5分度圓直徑49.28219.7齒頂圓直徑53.28223.7齒根圓直徑44.28214.7基圓直徑46.3206.5中心距134.55.2低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1.選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及模數(shù) （1）按要求的傳動(dòng)方案，選用圓柱斜齒輪傳動(dòng)，壓力角取20°； （2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，參考

25、機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6， 故用8級(jí)精度； （3）材料的選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，大齒輪的材料為45鋼（正火）硬度為200HBS，兩者硬度差為40HBS； （4）選小齒輪齒數(shù)為Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2可由Z2=×Z1得 Z2=75.6，取77； （5）初選螺旋角=14°2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）按公式： d1t32 KHtT1d·u+1u·ZHZEZZH 2 1）確定公式中各數(shù)值 試選KHt=1.3。 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)d=1。 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，由前面計(jì)算可知： T1=2.83&#

26、215;105N。 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查的材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MP 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-20查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433 由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-21）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)Zt =arctan（tanncos） =arctan（tan20°cos14°） =20.562°at1 = arcos（z1costz1+2 han*cos）=arcos（24×cos20.56224+2×1×cos14）=29.974°at2 = arcos （z2costz2+2 han*cos）=arcos77×cos

27、20.56277+2×1×cos14=24.038° =z1 ( tanat1 - tan ) + z2 (tanat2-tan )2 =24× ( tan29.974 - tan20.562 ) + 77× (tan24.038-tan20.562 )2 = 1.639 =dz1tan = 1×24×tan14° =1.905Z =4 - 3 1- + = 4 - 1.6393 1- 1.905+ 1.9051.66 =0.671由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-23）可得螺旋角系數(shù)ZZ=cos=cos14°=0.9

28、85 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力H 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-25d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng) 度極限Hlim1=580MP；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 Hlim2=560MP。由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 = 60 n1jLh = 60×87.3×1×365×16×10= 3.06 ×108 N2 =N1u =3.06 ×1083.15 = 9.7 ×107 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-23取接觸疲勞壽命系數(shù)KNH1 = 0.95 ，KNH2 = 0.98 取失效概率為1，安全系數(shù)S=1，有 H1 =KNH1Hl

29、im1S =0.95 ×5801 MPa = 551 MPa H2 =KNH2Hlim2S =0.98 ×5601 MPa= 548.8 MPa取 H1和 H2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞需用應(yīng)力 H= H1=548.8 MPa2) 試算小齒輪分度圓直徑 d1t32 KHtT1d·u+1u·ZHZEZZH 2 =32×1.3×2.83×1051×4.153.15×（2.433×189.8×0.671×0.985548.8）² mm =66.77mm（2）調(diào)整小齒

30、輪分度圓直徑 1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 計(jì)算圓周速度。 v= m/s =0.31m/s 計(jì)算齒寬b b=166.77 mm =66.77mm 2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH。 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)KA= 1 根據(jù)v = 0.31 m/s ，8級(jí)精度，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8得動(dòng)載系 數(shù)Kv = 1.02 齒輪的圓周力Ft1=2T1/dlt=2×2.83×105/66.77N=8494N KA Ft1/b=1×8494/66.77N/mm=127N/mm100N/mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KH=1.4 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4用插值法查得8級(jí)

31、精度、小齒輪相對(duì)支承 非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，KH=1.455 則載荷系數(shù)為 K =KAKvKHKH = 1 × 1.02 × 1.4 × 1.455 = 2.08 3）實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑： d1 =d1t3KKHt = 66.77 ×32.081.3 mm= 78.1mm 及相應(yīng)的齒輪模數(shù) mn=d1cosZ1=66.77×cos14°24mm=3.163.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由式（10-20）試算齒輪模數(shù)，即 mnt 32 KFtT1YYcos²dz12·YFYSF 1）確定計(jì)算參數(shù)試選載荷系數(shù)

32、KFt=1.3由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-18），可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù) Y。b=arctantancost=arctantan14°cos20.562=13.14° v=cos2b=1.639cos213.140°=1.728 Y =0.25 + 0.75v = 0.25 + 0.751.728 = 0.684由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-19），可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)Y Y=1-120°=1-1.905×14°120°=0.778計(jì)算YFYSF 由當(dāng)量齒數(shù) Zv1=Z1cos3=24cos314°=26.27

33、，Zv2=Z2cos3=77cos314°=84.29 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-17，得齒形系數(shù)YFa1=2.62，YFa2=2.22。 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1=1.6、Ysa2=1.78 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 = 0.95 ,KFN2 = 0.97由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為Flim 1 = 330 MPa Flim 2 = 310 MPa 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-14）得F 1 = KFN1Flim 1S =0.95 ×3301.4 = 224 MPaF 2

34、=KFN2Flim2S =0.97 ×3101.4 = 214.79 MPaYFa1YSa1 F1=2.62×1.6224=0.0187 YFa2YSa2 F2=2.22×1.78214.79=0.0183 因?yàn)樾↓X輪的YFaYsa F 大于大齒輪，所以取YFaYsa F =YFa1YSa1 F1=0.01872）計(jì)算齒輪模數(shù)mnt 32 KFtT1YYcos2dz12·YFYSF =32×1.3×2.83×105×0.684×0.778×cos²14°1×24&#

35、178;×0.0187=2.384（2）調(diào)整齒輪模數(shù) 1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度v d1=mntz1/cos=2.38×24/cos14°mm=56.4mm v= m/s =0.26m/s 齒寬b b=156.4 mm =56.4mm 齒高h(yuǎn)及寬高比b/h h=2han*+cn*mnt=2×1+0.25×2.384mm=5.13mm b/h=56.4/5.13=10.992）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF。 根據(jù)v = 0.26 m/s ，8級(jí)精度，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8得動(dòng)載系 數(shù)Kv = 1.02齒輪的圓周力Ft1=2T1/dlt=2&

36、#215;2.83×105/56.4N=10035N KA Ft1/b=1×10035/56.4N/mm=178N/mm100N/mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KF=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承 非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，KH=1.45,結(jié)合b/h=10.99，查圖10-13，得KF=1.455 則載荷系數(shù)為 K =KAKvKFKF = 1 × 1.02 × 1.4 × 1.35 = 1.923）由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-13），可得實(shí)際的載荷系數(shù)算得的齒輪模 數(shù)： mn =mnt3KFKFt = 2.384

37、15;31.921.3 mm= 2.65 mm4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距 a =168.5mm考慮模數(shù)從2.65增大到3，取中心距為168（2）按調(diào)整后中心距修正螺旋角 =arccos（Z1+Z2）mn2a=arccos26+83×32×168=13.29°（3）計(jì)算分度圓直徑 d1=Z1mncos=26×3cos13.29mm=80.15mmd2=Z2mncos=83×3cos13.29mm=255.85mm（4）計(jì)算齒輪寬度 b= 取b1=86mm，b2=81mm5. 大小齒輪各參數(shù)見(jiàn)下表 低速級(jí)齒輪相關(guān)參數(shù)(單位mm)表5-2名稱(chēng)符

38、號(hào)數(shù)值模數(shù)mn3壓力角20°螺旋角13.29°齒頂高3齒根高3.75全齒高6.75分度圓直徑80.15255.85齒頂圓直徑86.15261.85齒根圓直徑72.65248.35基圓直徑75.3240.4中心距1686.軸類(lèi)零件設(shè)計(jì)6.1高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.求軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由前面算得p1'=5.68KW，n=384r/min，T1'=6.64N2.求作用在齒輪上的力 已知高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為d=49.28mm 而 Ft1=2695N Fr1=Ftanncos=2695×tan20cos13.1=1007 壓軸力F=1250N3.初步

39、確定軸的最小直徑 現(xiàn)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40CrNi鋼，調(diào)質(zhì)處理?yè)?jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3，取A=110，于是得： d=Amm因?yàn)檩S上應(yīng)開(kāi)2個(gè)鍵槽，所以軸徑應(yīng)增大10%故d23.12mm，又此段軸與大帶輪裝配，綜合考慮兩者要求取d=25mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-11知帶輪寬B=3e+2f=3×15+2×9=63mm故此段軸長(zhǎng)取60mm。4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案 通過(guò)分析比較，裝配示意圖6-1 圖6-1（2）據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）I-II段是與帶輪連接的其d=25mm，l=60mm。 2）II-III段用于安裝軸承端蓋，軸承端

40、蓋的寬度為40mm（由減速器及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的拆卸及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，取端蓋與I-II段左端的距離為30mm。故取l=70mm，因其右端面需制出一軸肩故取d=27mm。 3）初選軸承，選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并據(jù)d=27mm，由軸承目錄里初選3306號(hào)其尺寸為d=30mm，b=20mm故d=30mm。又左邊采用軸肩定位取=35mm所以l=105.5mm，=38mm，=10mm 4）取安裝齒輪段軸徑為d=34mm，齒輪左端與左軸承之間用套筒定位，已知齒輪寬度為55mm為是套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于齒輪寬度故取l=52mm。齒輪左邊-段為軸套定位，且繼

41、續(xù)選用3306軸承，則此處d=30mm。取l=42.5mm（3）軸上零件的周向定位 齒輪，帶輪與軸之間的定位均采用平鍵連接。按d由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1查得平鍵截面b×h=8×7,鍵槽用鍵槽銑刀加工長(zhǎng)為50mm。同時(shí)為了保證帶輪與軸之間配合有良好的對(duì)中性，故選擇帶輪與軸之間的配合為，同樣按d由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1查得齒輪與軸的連接用平鍵10×8×45，齒輪與軸之間的配合為，軸承與軸之間的周向定位是用過(guò)渡配合實(shí)現(xiàn)的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2取軸端倒角為2.其他軸肩處圓覺(jué)角見(jiàn)圖6-2。 5.求軸上的載荷 先作出

42、軸上的受力圖以及軸的彎矩圖和扭矩圖6-3圖6-3 現(xiàn)將計(jì)算出的各個(gè)截面的M，M 和M的值如下： F=1622N F=1379N F=757N F=1938N M=81352N M=137500 M=114332N M=81352²+114332²=140321N M=M=137500N T1'=6.64×104N 6.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度，從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面A是軸的危險(xiǎn)截面。則根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式15-5及上面的數(shù)據(jù)，取=0.6軸的計(jì)算應(yīng)力: =37.1MP 前面選用軸的材料為45鋼，調(diào)制處理

43、，由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1 查得=60Mp，故安全。6.2 中速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.求軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計(jì)算得p2'=2.55kw， n2=87.3r/min， T2'=2.78×105 N2.求作用在齒輪上的力 已知中間軸大小齒輪的分度圓直徑為 d=219.7mm d=80.15mm 而 Ft2=Ft1=2695, Fr2=Fr1=1007 Ft3=6937N， Fr3=Ft3×tanncos=6937×tan20cos13.29=2592N3.初步確定軸的最小直徑 現(xiàn)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理?yè)?jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3，

44、取A=110，于是得： d=A03p2'n2=A0×32.5587.3=33.87mm 因?yàn)檩S上應(yīng)開(kāi)2個(gè)鍵槽，所以軸徑應(yīng)增大10%故d=37.26mm，又此段軸與軸承裝配，故同時(shí)選取軸承，因?yàn)檩S承上承受徑向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作條件可選32008，其尺寸為：d×b=40×19故d=40mm，右端用套筒與齒輪定位，套筒長(zhǎng)度取22mm，所以l=44mm 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案通過(guò)分析比較，裝配示意圖6-4 圖6-4（2）據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）II -III段為高速級(jí)大齒輪，由前面可知其寬度為50mm，為了使

45、套筒端面與大齒輪可靠地壓緊此軸段應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度。故取l=47mm，d=43mm。 2）III-IV段為高速級(jí)大齒輪的軸向定位，此段軸長(zhǎng)度應(yīng)由同軸條件計(jì)算得l =12mm，d=48mm。 3）IV-V段為低速級(jí)小齒輪的軸向定位，由其寬度為86mm可取l=83mm，d=43mm 4）V-VI段為軸承同樣選用圓錐滾子軸承32008，左端用套筒與齒輪定位，取套筒長(zhǎng)度為20mm，則 l =42mm ，d=40mm （3）軸上零件的周向定位 兩齒輪與軸之間的定位均采用平鍵連接。按d由表6-1查得平b×h×l=12×8×40，按d得平鍵截面b×h

46、15;l=12×8×76，其與軸的配合均為。軸承與軸之間的周向定位是用過(guò)渡配合實(shí)現(xiàn)的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2取軸端倒角為2.軸肩處圓角見(jiàn)圖6-5。 圖6-55.求軸上的載荷 先作出軸上的受力圖以及軸的彎矩圖和扭矩圖如圖6-6。 圖7-4 現(xiàn)將計(jì)算出的各個(gè)截面的M，M 和M的值如下： F=165N ，F(xiàn)=1420N F=4285N ，F(xiàn)=5345N M=9643N，M=98702Nmm M=-250662N，M=-371489N M=250848N M=384378N T=2.78N6.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)

47、行校核時(shí)，通常只校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度，從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面。則根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式15-5及上面的數(shù)據(jù)，取=0.6軸的計(jì)算應(yīng)力: =52.7MP前面選用軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1查得=60Mp，。7.3低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.求軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由前面算得P3'=2.42KW，n3'=27.7r/min，T3'=8.07×105N2.求作用在齒輪上的力 已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 d=255.85mm而 F=6308N F=F63112359N3.初步確定軸的最小直徑 現(xiàn)初步估算軸的最小直徑。選取軸的

48、材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理?yè)?jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3，取A=110，于是得： d=A48.8mm同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=K查2表14-1取K=1.3.則：T 按計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件上網(wǎng)查得可選用HL5型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為2000000N。半聯(lián)軸器孔徑d=55mm，故取d=55mm半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=142mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度l=107mm。4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案通過(guò)分析比較，裝配示意圖6-7 圖6-7（2）據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）為滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位，I-II右端需制出一軸肩故II-III段的直徑d=60mm

49、；左端用軸端擋圈定位取軸端擋圈直徑D=65mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)為107mm，為保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸上，故I-II段長(zhǎng)度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取l=105mm.2）II-III段是固定軸承的軸承端蓋，寬度=37mm。據(jù)d =60mm和方便拆裝可取l=65mm。 3）初選軸承，選用圓錐滾子軸承，參照工作要求d=65mm，由軸承目錄里初選32013號(hào)其尺寸為d=65mm100mm23mm，l=23mm由于右邊是軸肩定位，d=70mm，l=76.5mm，d=75mmmm，l=10mm。4）取安裝齒輪段軸徑為d=70mm，已知齒輪寬為81mm取l=78mm。齒輪右邊-段為軸套定位，軸肩高h(yuǎn)=5mm則此處d=65mm。取l=48.5mm（3）軸上零件的周向定位齒輪，半聯(lián)軸器與軸之間的定位均采用平鍵連接。按d由機(jī)械設(shè)計(jì)表,6-1查得平鍵截面b，鍵槽用鍵槽銑刀加工長(zhǎng)為90mm。選擇半聯(lián)軸器與軸之間的配合為，同樣齒輪與軸的連接用平鍵20×12，齒輪與軸之間的配合為，軸承與軸之間的周向定位是用過(guò)渡配合實(shí)現(xiàn)的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4）確定軸上圓