機械設(shè)計課程設(shè)計二級減速器高速級齒輪設(shè)計

計算過程與分析 計算結(jié)果計算過程與分析 計算結(jié)果傳動裝置的總體設(shè)計本設(shè)計中的已知條件為：兩班制工作，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷叫平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35C，我們這里選擇電動機的類型為三相鼠籠式異步電動機（Y系列三相異步電動機）。2.1電動機的選擇2.1.1電動機類型的選擇按工作要求和工作條件選用丫系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V。2.1.2電動機容量的選擇此帶式運輸機，其電動機所需功率為 Pd二PwdH式中，F(xiàn)d――工作機實際需要的電動機輸出功率，kW;Pw――工作機需要的輸入功率，kW;――從電動機至工作劑之間傳動裝置的總效率。工作及所需功率P工作及所需功率Pw=Fv1000w式中，F(xiàn)——工作機的阻力，N;v 工作機的線速度，m/s;w——工作機的效率。設(shè)1,2,3分別為齒輪傳動2對、滾動軸承3對及聯(lián)軸器2個的效率，則=122332。查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表1-5取0.96,1=0.98，2=0.99，3二0.99。貝U=0.9820.9930.992=0.91工作機的有效功率Pw —Fv =3.3101.2=：4.1kW1000\ 1000漢0.96

所以電動機所需功率Pd=Pv=4.1kW=4.5kW巳=4.1kWF巳=4.1kWFd二4.5kW2.1.3電動機轉(zhuǎn)速的確定單極圓柱齒輪傳動比i1=3~5，采用二級圓柱齒輪傳動，i、9~25工作機的轉(zhuǎn)速為60匯―nw=-^= rjmina：65.5r/min所以電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為nd二i'nw=(9~25)65.5rmin=(589.5~1637.5)rmin綜合考慮，決定選用1000rmin的電動機。根據(jù)電動機類型、結(jié)構(gòu)、電動機型號額定功率電動機型號額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kg額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M2-65.59602.02.284容量和轉(zhuǎn)速查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表12-1~表12-14選定電動機型號為Y132M2-6其主要參數(shù)如下：選取Y132M2-6電機主要安裝尺寸及外形尺寸:型號ABCDEFGHKABACADHDLY132M2-62161788938801033132122802752103155152.2傳動裝置的總傳動比和分配傳動比2.2.1總傳動比總傳動比為為i=nm=960=14.66nw65.5式中，nm為滿載轉(zhuǎn)速，r/min；%為執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)速，r/mini總=i總=14.66h=4.53i2二3.23分配傳動比id=14.66考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近。取 i^1.4i2故h=1.4i=1.414.66=4.53

14.66ii4.5314.66ii4.53=3.232.3各軸的運動和動力參數(shù)2.3.1各軸的轉(zhuǎn)速軸ri=nm軸ri=nm=960rmin軸n2=nL=_96°r/min；t211.9r/minii 4.53n3n2_211.9i2一3.2365.6rmin□=960r/minn2=211.9r/minnw=飩=65.6r/min卷筒軸nw二n3=65.6rmin2.3.2各軸的輸入功率p^5.45kWP2=5.34kWP3p^5.45kWP2=5.34kWP3=5.19kWp卷二8.42kWI軸p2-p12^5.45kW0.990.99=5.34kW川軸5=p223=5.34kW0.990.99=5.19kW2.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T1-9550^/n1=95505.45/960-54.22NmT2-9550P2/n^95505.34/211.9=240.67NmT3=9550P3/n^95505.19/65.6=755.56Nm現(xiàn)將計算結(jié)果匯總?cè)缦拢狠S名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/(Nm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)電機軸5.554.22960I軸5.4554.22960I軸5.34240.67211.9川軸5.755.5665.6齒輪的設(shè)計計算

3.1高速級齒輪的設(shè)計計算小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)；小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)；大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)。類型：選用支持圓柱齒輪傳動，壓力角:=20。精度等級：由教材表10-6，選擇7級精度。材料：由教材表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為280HBS;大齒輪。材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS。齒數(shù)：選小齒輪乙=19，大齒輪齒數(shù)Z2二h?乙=4.5319=86.07,取Z2=88。3.1.2設(shè)計計算（1）設(shè)計準(zhǔn)則齒輪要正常工作必須滿足一定的強度以免失效，因此要通過強度計算來設(shè)計齒輪的尺寸，先分別按齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度計算出最小分度圓直徑進(jìn)而算出模數(shù)，比較兩者的大小，然后按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取值，再根據(jù)模數(shù)算出最后的分度圓直徑等齒輪尺寸?？紤]到裝配時兩齒輪可能產(chǎn)生軸向誤差，常取大齒輪齒寬b^b,而小齒輪寬b1^b（5-10）mm，以便于裝配。（2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計㈠由教材式（10-11）試算小齒輪分度圓直徑，即3d1t3d1t-2KhT1u1(ZhZeZZj2[J]1）確定公式中各參數(shù)值按教材P203試取Kh=1.3計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。久=9.55106P/m=9.551065.5/960=5.471104Nmm由教材表10-7選取齒寬系數(shù)'d=1（非對稱布置）由教材圖10-20差得區(qū)域系數(shù)Zh=2.5由教材表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8Mpa1/2572572由教材式(10-9)計算接觸接觸疲勞強度用重合系數(shù) Z::a1=arccos^cos：/(z2h*a)丨=arccosl9cos20/21J-31.767:a2二arccosZ2cos：/(z22h；)I=arccos88cos20/90丨=23.247；..-匕(tan：a1-tan：')z2(tan：a2-tan：')1/2二=19(tan31.767-tan20)88(tan23.247-tan20)1/^-1.691■4■47:4-1B9^0.8773計算接觸疲勞許用應(yīng)力［二H］。由教材圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為二Hiim1=600Mpa、二Hiim2=550MPa。由教材式(10-15)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：汕=60mjLh=609601(283658)=2.691109N^N1/i^2.691109/(88/19)=5.810108由教材圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1=0.96,Khn2"04取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式（10-14）得:顯J=Khn1丁m1=0.96偵°=576MpaKHNKHN2-Hlim2 *1.04 550=572MPa取L7H］1和［二H］2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即!「h!「h2=572MPa2）試算小齒輪分度圓直徑d1t-2KhT1u1(ZhZeZ；Zj2[二h]41.35.47110 88/191

225皿陶=45.069mm㈡調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。圓周速度V■：：.ditn*i601000二■：：.ditn*i601000601000齒寬b。b=dd1t=145.069=45.069mm2）計算實際載荷系數(shù)Kh由教材表10-2查得使用系數(shù)Ka=1根據(jù)v=2.3m/s、7級精度，由教材圖10-8查的動載系數(shù)Kv=1.06齒輪的圓周力。4 3已=2TJd1t=25.47110/45.069=2.42810NKAFt1/b=12.428103/45.06^53.9N/mm100N/mm查教材表10-3得齒間載荷分配系數(shù)Kh：.=「2。由教材表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù)Kh[=1.418o由此，得到實際載荷系數(shù)KH=KaKvKh：Kh嚴(yán)11.061.21.418=1.8043）由教材式（10-12）,可求得按實際載荷系數(shù)算的的分度圓直徑[KT h.804d^d1td =45.069嗎 =50.27mm.KHt 1.3及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=d1/乙=50.27/19二2.646mm（3）按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計㈠由教材式（10-5）計算彎曲疲勞強度用重合系數(shù)Sa< F]YFaY2KFtSa< F]YFaY*dZ121）確定公式中各參數(shù)值

試選Kh=1.3由教材式（10-5）計算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)。Y=0.25075二0.25^075 0.694豈 % 1.691計算YFaYsa。S]由教材圖10-17查得齒形系數(shù)YFa1=2.86、YFa2=2.22。由教材圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)Ys*1?54、Y；a2=1.78。由教材圖10-24C查得小齒輪和大齒輪的吃根彎曲疲勞極限分別為-Flim1=500MPa、二Fiim2=380MPa。由教材圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)心弘=0.87、Kfn2=0.89取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由教材式（10-14）得!十1=0.875°°=310.71MPaS 1.4KfnE2 0.89380=241.57MPa1.4YFa1^^a1[6】12?8615<0.0142310.71因為大齒輪的YFaYFa1^^a1[6】12?8615<0.0142310.71因為大齒輪的YFaYsa2）試算模數(shù)^Fa2Y5a2[匚F]2邊「78=0.0164241.57]大于小齒輪，所以取丫FaYsa—丫Fa2丫sa2=。.。他-F[=2nt_3,2K小丫；YFaYSaUCTf]0.0164 0.0164 =1.649mm1 192圓周速度V。=叫乙=1.64919=31.331mm兀dn 兀x31.331沃960“廠”,v 1.575m/s601000601000齒寬b。b=dd1=131.331=31.331mm寬咼比b/h。h=(2?c*)mt=(210.25)1.649=3.710mmb/h=31.331/3.710=8.445計算實際載荷系數(shù)Kf。根據(jù)v=1.575m/s，7級精度，由教材圖 10-8查得動荷系數(shù)KV=1.05。由 Ft1=2T/d1=2 5.471 104/31.331N =3.492 103N，如廿/13=13.4921O‘/31.331=111.5N/mm100N/mm，查教材表10-3得齒間載荷分配系數(shù)Kf：.=1.0。由教材表10-4用插值法查的心?1.415,結(jié)合b/h=8.445，查教材圖10-13，得KF：=1.34。則載荷系數(shù)為Kf二KaKvKf-Kf~11.051.01.34=1.407由教材式(10-13)，可得按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)；1.407m=叫十 =1.649匯3 =1.693mm:Kft 11.3對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù) 1.693mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 d1=50.27mm，算出小齒輪齒數(shù)乙二d〃m=50.27/2=25.135。

取乙=26,則大齒輪齒數(shù)Z29乙=4.5326=117.78,取z2=119,乙與Z2互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。（4） 計算幾何尺寸㈠計算分度圓直徑d廠52mmd2二238mma=145mmdd廠52mmd2二238mma=145mmd2二z2m=1192=238mm㈡中心距a=：?d2/2=（52238）/2=145mm㈢計算齒輪寬度b-：：」討=152=52mm考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計齒寬 b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略為加寬（5~10）mm即b|=b（5~10）mm=52（5~10）mm=57~62mm取b=60mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計寬度，即b2=b=52mm。（5） 圓整中心距后的強度校核上述齒輪副的中心距并沒有不便于相關(guān)零件的設(shè)計和制造。為此，可不進(jìn)行圓整。㈠齒面接觸疲勞強度校核按前述類似做法，先計算教材式（10-10）中的各參數(shù)。Kh=1.84,T1=5.471104Nm；d=1，d1=52mm，u二4.58，ZH二2.33，Ze=189.8MPa1/2，Z.；：=0.867。將上述數(shù)據(jù)代入教材式（10-22）得到

2KhT1「dd；ZhZeZ2.33189.80.867：2燈.842KhT1「dd；ZhZeZ2.33189.80.867\ 1x523 119/26=506.45MPa:匸H]=572MPa齒面接觸疲勞強度滿足要求。㈡齒根