減速器可靠性設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

PAGE51學(xué)校代碼：__________學(xué)號：__________Hefei畢業(yè)設(shè)計（論文）BACHELORDISSERTATION論文題目：____________________________________________________學(xué)位類別：____________________________________________________學(xué)科專業(yè)：____________________________________________________作者姓名：____________________________________________________導(dǎo)師姓名：____________________________________________________完成時間：____________________________________________________目錄第一章序論

1.1變速器簡介變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置，又稱變速箱。變速器由傳動機構(gòu)和變速機構(gòu)組成，可制成單獨變速機構(gòu)或與傳動機構(gòu)合裝在同一殼體內(nèi)。傳動機構(gòu)大多用普通齒輪傳動，也有的用行星齒輪傳動。普通齒輪傳動變速機構(gòu)一般用滑移齒輪和離合器等?；讫X輪有多聯(lián)滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯(lián)滑移齒輪變速，軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速，結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時，變速應(yīng)在停車或轉(zhuǎn)速差很小時進行；用摩擦式離合器可在運轉(zhuǎn)中任意轉(zhuǎn)速差時進行變速，但承載能力小，且不能保證兩軸嚴格同步。為克服這一缺點，在嚙合式離合器上裝上摩擦片，變速時先靠摩擦片把從動輪帶到同步轉(zhuǎn)速后再進行嚙合。行星齒輪傳動變速器可用制動器控制變速。變速器廣泛用于機床、車輛和其他需要變速的機器上。機床主軸常裝在變速器內(nèi)，所以又叫主軸箱，其結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操作。在機床上用以改變進給量的變速器稱為進給箱。1.1.1減速器設(shè)計要求本設(shè)計中，主要是設(shè)計出可靠的、穩(wěn)定的二級減速器的傳動系統(tǒng)。同時要保證變速器的耐用性和經(jīng)濟性。在設(shè)計過程中，要選用合適的傳動比，已達到預(yù)期需要的輸出速度。在設(shè)計高速及和低速級傳動齒輪時，要在箱體的合適空間內(nèi)，各個傳動軸得到合適的空間配置，即確定合適的中心距，以避免齒輪發(fā)生干涉，同時還要保證各軸的轉(zhuǎn)速和強度到預(yù)定要求。這次的設(shè)計，主要是在可靠性的基礎(chǔ)上，對二級減速器的傳動系統(tǒng)進行疲勞、強度的可靠性設(shè)計。一般設(shè)計過程：傳動方案的分析與擬定(簡單說明并附傳動簡圖)電動機的選擇計算傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算傳動零件的設(shè)計計算軸的設(shè)計計算滾動軸承的選擇和計算鍵聯(lián)接選擇和計算聯(lián)軸器的選擇最后校核各個零部件1.2可靠性研究的重要性及意義1.2.1可靠性設(shè)計發(fā)展在我國，最早是由電子工業(yè)部門開始可靠性工作的，從1984年開始，在國防科工委的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，結(jié)合中國國情并積極汲取國外的先進技術(shù)，組織制定了一系列關(guān)于可靠性的基礎(chǔ)規(guī)定和標準。1985年10月國防科工委頒發(fā)的《航空技術(shù)裝備壽命與可靠性工作暫行規(guī)定》，是我國航空工業(yè)的可靠性工程全面進入工程實踐和系統(tǒng)發(fā)展階段的一個標志。1987年5月，國務(wù)院、中央軍委頒發(fā)《軍工產(chǎn)品質(zhì)量管理條例》明確了在產(chǎn)品研制中要運用可靠性技術(shù)；1987年12月和988年3月先后頒發(fā)的國家軍用標準GJB368—87《裝備維修性通用規(guī)范》和GJB450—88《裝備研制與生產(chǎn)的可靠性通用大綱》可以說是目前我國軍工產(chǎn)品可靠性技術(shù)具有代表性的基礎(chǔ)標準。與此同時，各有關(guān)工業(yè)部門、軍兵種越來越重視可靠性管理，加強可靠性信息數(shù)據(jù)和學(xué)術(shù)交流活動。全國軍用電子設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)交換網(wǎng)已經(jīng)成立；全國性和專業(yè)系統(tǒng)性的各級可靠性學(xué)會相繼成立，進一步促進了我國可靠性理論與工程研究的深入展開。可靠性研究起源于武器系統(tǒng)，經(jīng)過近半個世紀的發(fā)展，已成為一門遍及各學(xué)科各行業(yè)的工程技術(shù)學(xué)科，已經(jīng)從電子產(chǎn)品的可靠性發(fā)展到機械和非電子產(chǎn)品的可靠性，從硬件的可靠性發(fā)展到軟件的可靠性，從重視可靠性統(tǒng)計試驗發(fā)展到強調(diào)可靠性工程試驗，通過環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性強化試驗來暴露產(chǎn)品故障，提高產(chǎn)品的可靠性。國外從五十年代星期可靠性研究，六十年代全面發(fā)展，七十年代發(fā)展步入成熟期，八十年代以來向著更深更廣的方向發(fā)展。在發(fā)展策略上，把可靠性和維修性作為提高武器裝備戰(zhàn)斗力的重要工具，使可靠性置于與武器性能、費用和進度同等重要的地位;在管理上，加強集中統(tǒng)一管理，強調(diào)可靠性維修性鑒定應(yīng)當制度化。國內(nèi)六十年代首先在電子工業(yè)部門進行了可靠性技術(shù)的開拓性工作，發(fā)展到八十年代，在武器裝備的研制中全面推行可靠性工作，并取得了顯著成績。特別是八十年代以來，我國國防科技工業(yè)在型號研制過程中展開一系列可靠性管理、分析、設(shè)計與實驗工作，并積累了不少經(jīng)驗。1.2.2可靠性設(shè)計重要性可靠性是一門學(xué)科，它涉及的范圍廣泛，是一門綜合了系統(tǒng)工程、管理工程、價值工程、人機工程、電子計算機技術(shù)、產(chǎn)品測試技術(shù)以及概率、統(tǒng)計、運籌、物理等多種學(xué)科成果的應(yīng)用科學(xué)?？煽啃怨こ唐鹪从谲娛骂I(lǐng)域，經(jīng)過半個多世紀的迅速發(fā)展，現(xiàn)在已成為涉及面非常廣的綜合性學(xué)科?？煽啃栽趯嶋H當中有著極其重要的作用。對于產(chǎn)品來說，可靠性問題和人身安全、經(jīng)濟效益密切相關(guān)。因此，研究產(chǎn)品的可靠性問題，顯得十分重要，非常迫切。提高產(chǎn)品的可靠性，可以防止故障和事故的發(fā)生，尤其避免災(zāi)難性的事故發(fā)生，從而保證人民生命財產(chǎn)安全；可以使產(chǎn)品總的費用降低；可以減少停機時間，提高產(chǎn)品可用率，一臺設(shè)備可以頂幾臺設(shè)備的工作效率；對于企業(yè)來講，提高產(chǎn)品的可靠性可以改善企業(yè)信譽，增強競爭力，擴大產(chǎn)品銷路，從而提高經(jīng)濟效益；還可以減少產(chǎn)品責(zé)任賠償案件的發(fā)生，以及其它處理產(chǎn)品事故費用的支出，避免不必要的經(jīng)濟損失?？煽啃苑治龇椒ㄖ泄收蠘浞治鍪强煽啃怨こ讨械囊环N重要的分析方法，它通過對造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、環(huán)境、人為因素進行分析，建立故障樹模型，從而確定產(chǎn)品故障的原因的各種可能組合方式和（或）其發(fā)生概率的一種分析技術(shù)。1.4本課題設(shè)計目標及任務(wù)一、選用二級斜齒減速器的基本設(shè)計參數(shù)；二、以合適的可靠性設(shè)計理論及方法，對二級圓柱齒輪變速器的高、底速軸及齒輪進行預(yù)定壽命下的疲勞、強度等可靠性設(shè)計；三、畫出裝配圖及零件圖第二章可靠性理論方法的選定2.1可靠性預(yù)計與分配2.1．1可靠性預(yù)計可靠性預(yù)計是在方案設(shè)計階段為了估計鏟平在給定工作條件下的可靠性而進行的工作。它根據(jù)系統(tǒng)、部件、零件的功能、工作環(huán)境及其有關(guān)資料推測該系統(tǒng)將具有的可靠度?？煽啃灶A(yù)計的方法很多，按不同分類，也有不同方法，具體有結(jié)構(gòu)參數(shù)法、相似產(chǎn)品法、相似電路法、故障率預(yù)計法、專家評分法、元件計數(shù)法、元件應(yīng)力分析法、上限法、下限法和蒙特卡洛法等。由于本系統(tǒng)屬于串聯(lián)、并聯(lián)相結(jié)合的混聯(lián)結(jié)構(gòu)，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計模型為：式中在故障前工作時間t為隨機變量的情況下：若、都是正態(tài)分布，其故障率、是常數(shù)，則因此有：式中由上式我們知道，串聯(lián)系統(tǒng)的故障率是各單元故障率之和。這是串聯(lián)系統(tǒng)故障率的預(yù)計公式。由于它主要是針對于系統(tǒng)的正常工作期或偶然失效期，因此，一般可以認為系統(tǒng)的故障率和各單元的故障率為常量，不隨時間而變化。即。并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計模型為設(shè)系統(tǒng)各組成單元之間相互獨立，且可靠性邏輯關(guān)系為并聯(lián)，則2.1.2可靠性分配由于二級減速器的傳動系統(tǒng)為串聯(lián)系統(tǒng)，可以選擇等分配法進行系統(tǒng)的可靠性分配，它的基本原理是假設(shè)系統(tǒng)由n個分系統(tǒng)串聯(lián)而成，并且對每個分系統(tǒng)來說可靠度幾乎均等。給定系統(tǒng)的可靠度指標為，則按等分配法，由式得在二級變速器傳動系統(tǒng)中，高低速軸及齒輪為串聯(lián)系統(tǒng)，可靠性指標假設(shè)為0.999進行可靠性分配。0.999由于變速器傳動系統(tǒng)為串聯(lián)系統(tǒng)，所以采用等分配方法，得到傳動系統(tǒng)的高、低速軸極其齒輪的可靠性度為0.999第三章傳動系統(tǒng)內(nèi)部零部件的校核和可靠性設(shè)計3.1齒輪的可靠性設(shè)計3.1.1傳動裝置運動和動力參數(shù)選用以前二級減速器課程設(shè)計的基本參數(shù)，來進行傳動系統(tǒng)的可靠性設(shè)計。系統(tǒng)總的傳動比分配及各軸轉(zhuǎn)速、扭矩如圖一所示軸名功率P（kW）轉(zhuǎn)矩T·m轉(zhuǎn)速傳動比輸入輸出輸入輸出n(r/min)i電動機軸2.2014.691430.0062.363.000I軸2.112.0742.3141.47476.675.600II軸2.011.97225.25220.7585.123.712III軸1.911.87794.86778.9622.931.00卷筒軸1.811.78755.59740.4822.93圖一3.1.2項目計算及說明結(jié)果已知數(shù)據(jù)1、選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級2、初步確定主要參數(shù)3、齒根彎曲疲勞強度計算4、齒輪參數(shù)計算5、齒面接觸疲勞強度計算已知數(shù)據(jù)：額定功率P2=2.01KW；轉(zhuǎn)速n2=85.12r/min；傳動比i2=3.71。1、選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(1)、齒輪材料:故此處大小齒輪均選擇40Cr，采用硬齒面。(2)、熱處理方式：獲得軟齒面的熱處理方法有正火和調(diào)質(zhì)。由于小齒輪受力比大齒輪多，常采用調(diào)質(zhì)的小齒輪與調(diào)質(zhì)的大齒輪配對，故由教材表8.2得：小齒輪采用調(diào)質(zhì)處理，大齒輪采用調(diào)質(zhì)處理。大小齒輪面硬度均為50HRC。(3)、精度等級：此處大小齒輪選用8級精度。2、初步確定主要參數(shù)(1)、小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩；(2)、小齒輪齒數(shù)Z1=24,大齒輪齒數(shù)Z2=90；(3)、傳動比誤差，故符合條件；(4)、螺旋角β=12o；(5)、齒寬系數(shù)，由教材P144表8.6查得；(6)、端面重合度；(7)、軸面重合度。3、齒根彎曲疲勞強度計算因為大小齒輪均采用硬齒面，初步?jīng)Q定按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計：式中各參數(shù)如下所示：(1)、式中：使用系數(shù)KA=1.00，由教材P130表8.3查得；動載系數(shù)Kvt=1.10；齒向載荷分布系數(shù)Kβ=1.06，由教材圖8.11查得；齒間載荷分布系數(shù)Kα=1.20，由教材表8.4查得。(2)、小齒輪當量齒數(shù)，大齒輪當量齒數(shù)。(3)、小齒輪的齒形系數(shù)YF1=2.8,由教材P139圖8.19查得，大齒輪的齒形系數(shù)YF2=2.21,由教材P139圖8.19查得。(4)、小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)YS1=1.55，由圖8.20查得，小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)YS2=1.8，由圖8.20查得。(5)、重合度系數(shù)Yε=0.75，由教材P140圖8.21查得。(6)、螺旋角系數(shù)Yβ=0.91，由教材P143圖8.26查得。(7)、小齒輪的許用彎曲應(yīng)力，大齒輪的許用彎曲應(yīng)力式中：小齒輪壽命系數(shù)YN1=1.00，由圖8.30查得，大齒輪壽命系數(shù)YN2=1.00，由圖8.30查得，小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)次大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)次，小齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力σFlim1=330Mpa，大齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力σFlim2=320Mpa，安全系數(shù)SF=1.25，由P147表8.7查得。則初步算得小、大齒輪的模數(shù)分別為：由于，則初步選取=2.22mm。算得小齒輪運動速度為：由教材P131圖8.7查得KV=1.06，對其進行修正，修正模數(shù),根據(jù)教材P124表8.1對其圓整為。4、齒輪參數(shù)計算中心距圓整為修整螺旋角所以：小齒輪分度圓直徑；大齒輪分度圓直徑；小齒輪寬度b2=79mm；大齒輪寬度b1=745、齒面接觸疲勞強度計算由式（8.20）：進行校核式中各參數(shù)：(1)、K、T2、b、d1、i2值同前。(2)、由表8.5查得彈性系數(shù)。(3)、由圖8.14查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)。(4)、由圖8.15查得重合度系數(shù)。(5)、由圖8.24查得螺旋角系數(shù)。(6)、許用接觸應(yīng)力其中：由圖8.29查得壽命系數(shù)；由圖8.28查得接觸疲勞極限應(yīng)力；由表8.7查得安全系數(shù)。所以：故滿足齒面接觸疲勞強度。40Cr軟齒面小齒輪調(diào)質(zhì)大齒輪調(diào)質(zhì)8級精度Z1=24Z2=90=2.22mmd1=7d2=2b2=79b1=74=1200Mpa=931.88Mpa合格3.13低速級齒輪的可靠性設(shè)計一、確定各個設(shè)計參數(shù)由圖一得到=2\*ROMANII速為，傳動比為，故=3\*ROMANIII軸轉(zhuǎn)速為，輸入轉(zhuǎn)矩為，輸入功率為kw。因為本課題中的載荷較小，電動機的功率也較小，而在課程設(shè)計中選用的是軟齒面，故齒輪傳動是按照齒面接觸疲勞強度來進行設(shè)計。選擇齒輪材料初步估計齒輪的圓周速度故選用兩齒輪材料小齒輪：40Cr調(diào)制處理HBS1=241~286齒面接觸疲勞強度N/mm2大齒輪：45鋼調(diào)制處理HBS2=217~255齒面接觸疲勞強度（2）選大小齒輪的齒數(shù)取小齒輪齒數(shù)為,則大齒輪齒數(shù)為（3）求綜合均值兩齒輪均為鋼制，材料彈性系數(shù)，初選螺旋角，則螺旋角系數(shù)為重合度初取，則重合度系數(shù)采用標準齒輪，由《機械設(shè)計》圖8.14查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.46將上述各個參數(shù)帶入以下公式中得到求齒面接觸疲勞強度均值先求壽命系數(shù)ZN因應(yīng)力循環(huán)次數(shù)故取壽命系數(shù)為ZN=1油潤滑系數(shù)油潤滑系數(shù)是按照，采用國標方法求得=1。速度系數(shù)=取表面粗糙度為1.6um則ZR=0.95；而工作硬化系數(shù)所以齒面接觸疲勞強度均值求圓周力均值和變異系數(shù)取=0.03求綜合載荷系數(shù)因為工作載荷較平穩(wěn)，則使用系數(shù)為,齒輪精度為8級，動載系數(shù)均值由《機械可靠性設(shè)計》表8-2式求得齒向載荷分布系數(shù)取齒寬系數(shù)為，則根據(jù)《機械可靠性設(shè)計》公式查閱《機械零可靠性設(shè)計》表8-3，設(shè)系統(tǒng)的剛度較大則得到A、B、C的值并代入上式中得=1.0213齒間載荷分配系數(shù)由《機械可靠性設(shè)計》表8-4中算式將m/s，帶入上式中得到齒數(shù)比系數(shù)所以求綜合變異系數(shù)設(shè)小齒輪為小批量生產(chǎn)，則于是由《機械可靠性設(shè)計》式8-13可求得又因為使用系數(shù)KA變異系數(shù)速度系數(shù)變異系數(shù)接觸應(yīng)力變異系數(shù)所以=0.127求小齒輪直徑因為3.09故由《機械零可靠性設(shè)計》式8-17得到mm確定齒輪基本參數(shù)模數(shù)=2.95mm取中心距mm取mm，則螺旋角校核齒輪的抗彎疲勞強度的可靠度R確定抗彎正應(yīng)力的均值和變異系數(shù)齒向載荷分配系數(shù)均值齒間載荷分配系數(shù)均值當量齒數(shù)由《機械設(shè)計》圖8.19查得齒形系數(shù)確定應(yīng)力校正系數(shù)由《機械設(shè)計》圖8.20查得齒輪齒根應(yīng)力修正系數(shù)重合度系數(shù)螺旋角系數(shù)因為將上列值代入《機械零部件可靠性設(shè)計》公式8-19，得到彎曲應(yīng)力均值確定變異系數(shù)由《機械可靠性設(shè)計》表8-1查得由前面所得到的將以上參數(shù)代入《機械可靠性設(shè)計》公式8-21求得確定齒根抗彎疲勞強度的均值、變異系數(shù)查閱《機械可靠性設(shè)計》表8-6得到小齒輪：大齒輪：根據(jù)《機械可靠性設(shè)計》表8-11可得到壽命系數(shù)為；應(yīng)力修正系數(shù)為根據(jù)《機械可靠性設(shè)計》表8-10，計算齒根圓角敏感系數(shù)，齒根表面狀況系數(shù)。按國標法求：按國標計算由于設(shè)計出的齒輪模數(shù)為，故根據(jù)《機械可靠性設(shè)計》表8-12可得到尺寸系數(shù)。將以上所求出的各個參數(shù)的值代入《機械可靠性設(shè)計》公式8-24可以得到：根據(jù)《機械可靠性設(shè)計》表8-10可得到各個參數(shù)的變異系數(shù)：=0.09再由《機械可靠性設(shè)計》8-26公式算得(12)求可靠度R首先求綜合變異系數(shù)，根據(jù)《機械可靠性設(shè)計》公式8-28計算綜合變異系數(shù)=0.145計算可靠度R根據(jù)《機械可靠性設(shè)計》公式8-27計算=7.1921=6.1357查閱正態(tài)分布表可得到由此可以知道高速級兩齒輪齒輪抗彎疲勞強度的可靠度足夠大。滿足預(yù)計可靠性的要求。3.14高速級齒輪的可靠性設(shè)計一、高速級齒輪基本參數(shù)確定項目計算及說明結(jié)果已知數(shù)據(jù)1、選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級2、初步確定主要參數(shù)3、齒根彎曲疲勞強度計算4、齒輪參數(shù)計算5、齒面接觸疲勞強度計算已知數(shù)據(jù)：額定功率P1=4.23KW；轉(zhuǎn)速n1=417.39r/min；傳動比i1=4.26。1、選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(1)、齒輪材料:故此處大小齒輪均選擇40Cr，采用硬齒面。(2)、熱處理方式：獲得軟齒面的熱處理方法有正火和調(diào)質(zhì)。由于小齒輪受力比大齒輪多，常采用調(diào)質(zhì)的小齒輪與調(diào)質(zhì)的大齒輪配對，故由教材表8.2得：小齒輪采用調(diào)質(zhì)處理，大齒輪采用調(diào)質(zhì)處理。大小齒輪面硬度均為50HRC。(3)、精度等級：此處大小齒輪選用8級精度。2、初步確定主要參數(shù)(1)、小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩；(2)、小齒輪齒數(shù)Z1=19,大齒輪齒數(shù)Z2=107；(3)、傳動比誤差，故符合條件；(4)、螺旋角β=12o；(5)、齒寬系數(shù)，由教材P144表8.6查得；(6)、端面重合度；(7)、軸面重合度。3、齒根彎曲疲勞強度計算因為大小齒輪均采用硬齒面，初步?jīng)Q定按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計：式中各參數(shù)如下所示：(1)、式中：使用系數(shù)KA=1.00，由教材P130表8.3查得；動載系數(shù)Kvt=1.10；齒向載荷分布系數(shù)Kβ=1.06，由教材圖8.11查得；齒間載荷分布系數(shù)Kα=1.20，由教材表8.4查得。(2)、小齒輪當量齒數(shù)，大齒輪當量齒數(shù)。(3)、小齒輪的齒形系數(shù)YF1=2.80,由教材P139圖8.19查得，大齒輪的齒形系數(shù)YF2=2.21,由教材P139圖8.19查得。(4)、小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)YS1=1.56，由圖8.20查得，小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)YS2=1.80，由圖8.20查得。(5)、重合度系數(shù)Yε=0.75，由教材P140圖8.21查得。(6)、螺旋角系數(shù)Yβ=0.90，由教材P143圖8.26查得。(7)、小齒輪的許用彎曲應(yīng)力，大齒輪的許用彎曲應(yīng)力式中：小齒輪壽命系數(shù)YN1=1.00，由圖8.30查得，大齒輪壽命系數(shù)YN2=1.00，由圖8.30查得，小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)次大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)次，小齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力σFlim1=360Mpa，大齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力σFlim2=360Mpa，安全系數(shù)SF=1.25，由P147表8.7查得。則初步算得小、大齒輪的模數(shù)分別為：由于，則初步選取=1.74mm。算得小齒輪運動速度為：由教材P131圖8.7查得KV=1.16，對其進行修正，修正模數(shù),根據(jù)教材P124表8.1對其圓整為。4、齒輪參數(shù)計算中心距圓整為修整螺旋角所以：小齒輪分度圓直徑；大齒輪分度圓直徑；小齒輪寬度b2=40mm；大齒輪寬度b1=455、齒面接觸疲勞強度計算由式（8.20）：進行校核式中各參數(shù)：(1)、K、T1、b、d1、i1值同前。(2)、由表8.5查得彈性系數(shù)。(3)、由圖8.14查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)。(4)、由圖8.15查得重合度系數(shù)。(5)、由圖8.24查得螺旋角系數(shù)。(6)、許用接觸應(yīng)力其中：由圖8.29查得壽命系數(shù)；由圖8.28查得接觸疲勞極限應(yīng)力；由表8.7查得安全系數(shù)。所以：故滿足齒面接觸疲勞強度。40Cr硬齒面小齒輪調(diào)質(zhì)大齒輪調(diào)質(zhì)8級精度Z1=19Z2=107=1.74mmd1=39.21d2=220.79b2=45b1=40=1200Mpa=840.20Mpa合格確定各個設(shè)計參數(shù)由上述得到驅(qū)動軸輸入轉(zhuǎn)速為，傳動比為5.6，故=2\*ROMANII軸轉(zhuǎn)速為，輸入轉(zhuǎn)矩為，輸入功率為kw。因為載荷較小，而在元課程設(shè)計選用的為軟齒面，為了方便后面?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計和可靠性設(shè)計最后設(shè)計結(jié)果的對比，高速級齒輪傳動依然采用齒面接觸疲勞強度的可靠性設(shè)計方法進行設(shè)計。這里就不在重復(fù)計算步了。設(shè)計結(jié)果如下圖所示：圖二（可靠性設(shè)計高速級齒輪設(shè)計結(jié)果）圖三（傳統(tǒng)設(shè)計高速機齒輪設(shè)計結(jié)果）在二級減速器低速級傳動的基本參數(shù)相同情況下，傳統(tǒng)設(shè)計相比較可靠性設(shè)計而言，設(shè)計結(jié)果有較大差異：圖四（可靠性設(shè)計低速級傳動齒輪設(shè)計結(jié)果）圖五（傳統(tǒng)設(shè)計低速級傳動齒輪設(shè)計結(jié)果）從圖二、圖三可以觀察到，在可靠性設(shè)計下，齒輪的模數(shù)、螺旋角、分度圓直徑、齒輪的寬度都相對的減少，特別是低速級中心距減少30mm，所以綜合尺寸有所減小，可以看出傳統(tǒng)設(shè)計是比較保守的。3.2軸的可靠性設(shè)計3.2.1初步確定項目計算及說明結(jié)果1、Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2、Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3、Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（齒輪軸）(1)、初算軸徑（由教材表10.2查得C=108）考慮到有一個鍵直徑需加大5%，取整為。(2)、各軸段直徑的確定圖3輸入軸簡圖如上圖所示，從左到右一次為第1、2、3、4、5段。=15mm=40mm=19mm=15mm=12mm(3)、各軸段長度確定QUOTE：由軸承及擋油環(huán)確定,取39。QUOTE：齒輪軸處，有小齒輪寬度確定，為45。QUOTE：過渡軸段取92mm。QUOTE：由軸承及擋油環(huán)確定為30。QUOTE：由安裝的帶輪確定取64。，2、Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（齒輪軸）(1)、初算軸徑（由教材表10.2查得C=118）考慮到有一個鍵直徑需加大5%，則取整為。(2)、各軸段直徑的確定圖4中間軸簡圖如上圖所示，從左到右一次為第1、2、3、4、5段。QUOTEQUOTE：由軸承、擋油環(huán)、套筒決定，最小軸徑處取30mm。：齒輪軸段，按所安裝的齒輪取值。QUOTEQUOTE：軸肩處取為37mm。QUOTE：高速級大齒輪軸段取32mm。QUOTE：由軸承、擋油環(huán)、套筒決定，最小軸徑處取30mm。(3)、各軸段長度確定QUOTE：由軸承，擋油盤及套筒確定取42mm。QUOTE：齒輪軸處，有小齒輪寬度確定，為38mm。QUOTE：軸段過渡處取8mm。QUOTE：由高速級大齒輪轂孔寬度確定，比其小2，取為77mm。QUOTE：由軸承，擋油盤、套筒及結(jié)構(gòu)確定，取39mm。3、Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)、初算軸徑（由教材表10.2查得C=97）考慮到有二個鍵直徑需加大10%，取整為。(2)、各軸段直徑的確定圖5輸出軸簡圖如上圖所示，從左到右一次為第1、2、3、4、5、6、7段。QUOTE：最小軸徑處連接聯(lián)軸器決定，取為45mm。QUOTE：軸承端蓋處軸段取55mm。QUOTE：安裝軸承處取軸徑為60mm。QUOTE：過渡臺階段取70mm。QUOTE：齒輪軸肩處取72mm。QUOTE：低速級大齒輪處取62mm。：軸承端蓋處軸段取60mm。(3)、各軸段長度確定QUOTE：由聯(lián)軸器確定，取82mm。QUOTE：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋，裝配關(guān)系等確定，取34mm。QUOTE：由軸承、擋油環(huán)確定，取48mm。QUOTE：過渡臺階段取40mm。QUOTE：齒輪軸肩處取為8mm。：比低速級大齒輪輪轂寬度小2，取為72mm。：由軸承，擋油環(huán)、套筒及裝配關(guān)系確定取48mm。3.2.2軸的校核項目計算及說明結(jié)果已知數(shù)據(jù)1、軸的受力分析2、計算彎矩3、校核軸的強度已知數(shù)據(jù)：以低速軸為例進行校核，T=1273.56N·m。1、軸的受力分析(1)、計算支撐反力齒輪圓周力：齒輪軸向力：齒輪徑向力：根據(jù)作圖求得跨距為：圖6軸的受力分析在水平面上：由式可知的方向與假設(shè)方向相反。在垂直平面上：軸承1的總支承反力軸承2的總支承反力2、計算彎矩在水平面上剖面左側(cè)剖面右側(cè)在垂直平面上合成彎矩剖面左側(cè)剖面右側(cè)3、校核軸的強度剖面的左側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故剖面的左側(cè)為危險面。由附表10.1得:抗彎剖面模量抗扭剖面模量彎曲應(yīng)力扭剪應(yīng)力對于調(diào)質(zhì)處理的40Gr鋼，由表10.1查得:鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由附表10.4查得:。絕對尺寸系數(shù)，由附圖10.1查得:。軸磨削加工時的表面質(zhì)量系數(shù)由附圖10.2查得:所以求得安全系數(shù):查表10.5得許用安全系數(shù),顯然，故剖面安全。合格。3.2.3軸的可靠性設(shè)計一、=3\*ROMANIII軸的可靠性設(shè)計由傳統(tǒng)設(shè)計知道=3\*ROMANIII軸的基本參數(shù)可進行可靠性設(shè)計了，按靜強度的可靠性設(shè)計方法設(shè)計。軸的危險截面a-a截面處雖然同時受到彎矩M和扭矩T的聯(lián)合作用，但兩者是互相獨立的隨機變量。因即彎矩假設(shè)它們服從正態(tài)分布，按照《機械設(shè)計》公式（3.28a)和（8.28b)，則軸徑均值為，標準差同理，彎矩M的均值為411.622，標準差扭矩T的均值為795.48，標準差將作用于危險剖面a-a處的載荷寫成正態(tài)分布形式為彎矩扭矩抗彎剖面系數(shù)的均值根據(jù)服從正態(tài)分布的隨機變量的代數(shù)運算法則（詳見概率統(tǒng)計等書籍），其標準差為彎曲應(yīng)力計算彎曲應(yīng)力均值為彎曲應(yīng)力標準差為所以，彎曲應(yīng)力分布為抗扭截面模量為了求當量應(yīng)力的均值和標準差，根據(jù)第三強度理論當量應(yīng)力，考慮到剪切應(yīng)力是脈動應(yīng)力，要乘以應(yīng)力校正系數(shù)，按照正態(tài)分布的計算法則計算得的分布為根據(jù)《機械設(shè)計》公式（3.28a)和(8.28b)對45鋼調(diào)質(zhì)處理后的強度基本數(shù)據(jù)進行處理，得，其標準差。按照設(shè)計要求，可靠度R=0.999，由可靠度正態(tài)分布表查得,代入可靠度連接方程式（3.27）得整理后簡化得方程解方程，舍棄不合理的根，得：直徑d的標準差直徑公差為所以，=3\*ROMANIII軸的直徑為比較上述兩種計算方法的結(jié)果可以看出，盡管安全系數(shù)S為1，安全系數(shù)設(shè)計法的設(shè)計結(jié)果遠大于可靠性設(shè)計結(jié)果。如果按可靠性設(shè)計，軸徑可減少，若折算成質(zhì)量，這是一個不小的數(shù)字，如果批量生產(chǎn)，其經(jīng)濟效益就很可觀，而且有99.9%的把握，不可靠度僅為0.1%，按照工程上極小不可能發(fā)生的概率，幾乎不可能出現(xiàn)失效。事實上，軸在變應(yīng)力下工作時，往往是疲勞損壞，因此疲勞強度的可靠設(shè)計在高可靠性要求、變載荷作用的機械設(shè)計中的地位日益突出，它將強度、載荷、尺寸、應(yīng)力、壽命等都做隨機變量處理。具體步驟可參考其他零、部件有關(guān)的抗疲勞可靠性設(shè)計專業(yè)書籍。二、=1\*ROMANI軸和=2\*ROMANII軸的設(shè)計=1\*ROMANI軸的基本參數(shù)：圓周力：=369.7N;軸向力：=804N;徑向力：=137.7N;計算得水平方向支反力分別為：=86.8N;=508.9N；垂直方向：=184.8N；=184.8N；最大強度極限：=750；對稱循環(huán)疲勞極限：=300安全系數(shù)：S=1；可靠度R=0.999=2\*ROMANII軸的基本參數(shù)：圓周力：=1968.1N;軸向力：=428N;徑向力：=733N;計算得水平方向支反力分別為：=732N;=105N；垂直方向：=984N；=984N；最大強度極限：=750；對稱循環(huán)疲勞極限：=320安全系數(shù)：S=1；可靠度R=0.999軸的最小直徑的可靠性計算和=3\*ROMANIII軸的計算過程是一樣的，在這里就不重復(fù)計算過程了。最后得到：=1\*ROMANI軸的直徑d的標準差直徑公差為=1\*ROMANI軸的直徑為=2\*ROMANII軸的直徑d的標準差直徑公差為=2\*ROMANII軸的直徑為相對于傳統(tǒng)設(shè)計，=1\*ROMANI軸的直徑由原來的變?yōu)椋?2\*ROMANII軸的直徑由原來的變?yōu)椋幌鄬τ趥鹘y(tǒng)設(shè)計的最小直徑，在可靠度R=0.999、安全系數(shù)S=1的前提下，對軸進行可靠性設(shè)計，軸的尺寸都有所減小。這樣就節(jié)約了制造成本，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟性。第四章滾動軸承、鍵連接的選擇及計算4.1滾動軸承的選擇及計算項目計算及說明結(jié)果已知數(shù)據(jù)1、計算軸承軸向力2、計算當量載荷3、校核軸承壽命已知數(shù)據(jù)：以低速軸軸承為例，由機械設(shè)計手冊查7210C軸承的1、計算軸承軸向力圖7軸承布置及受力圖由機械設(shè)計第五版表11.13查得7212以及的方向如圖6所示。與同向。+=3402.14+2144.99=5547.13N,故+>，因此軸有左移趨勢，但由軸承部件的結(jié)構(gòu)可知軸承I將保持平衡，故兩軸承的軸向力為：=5547.13N,=3402.12N。比較兩軸承的受力：因,故只需校核軸承I。2、計算當量載荷由,查表11.12得。由機械設(shè)計表11.12得X=0.41,Y=0.87當量動載荷3、校核軸承壽命軸承在100攝氏度以下工作，查機械設(shè)計表11.9得.由于其中機械的沖擊屬于中等沖擊，查機械設(shè)計第五版表11.10得。故軸承I的壽命預(yù)期壽命顯然，，故滿足要求。合格4.2鍵連接的選擇及計算4.2.1鍵連接的選擇本設(shè)計中采用了普通A型平鍵和普通B型平鍵連接，材料均為45鋼，具體選擇如下表所示：表5各軸鍵連接選擇表位置軸徑型號數(shù)量Ⅰ軸12A型鍵1Ⅱ軸32B型鍵1Ⅲ軸45A型鍵162B型鍵14.2.2鍵連接的校核項目計算及說明結(jié)果1、Ⅰ軸上鍵的校核2、Ⅱ軸上鍵的校核3、Ⅲ軸上鍵的校核1、Ⅰ軸上鍵的校核帶輪處的鍵連接壓力為：鍵、軸、聯(lián)軸器的材料都是鋼，查教材表6.1知，顯然，,故強度足夠。2、Ⅱ軸上鍵的校核齒輪處的鍵連接壓力為：，,故強度足夠。3、Ⅲ軸上鍵的校核(1)、聯(lián)軸器處的鍵連接壓力為：，顯然，,故強度足夠。(2)、齒輪處的鍵連接壓力為：，,故強度足夠。合格合格合格合格4.3減速器附件的選擇4.3.1窺視孔和視孔蓋窺視孔用于檢查傳動件的嚙合情況等，并可用該孔向箱內(nèi)注入潤滑油，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用M8緊固。其結(jié)構(gòu)設(shè)計如裝配圖中所示。4.3.2油螺塞放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應(yīng)凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。其結(jié)構(gòu)設(shè)計如裝配圖中所示。4.3.3油標油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出.其結(jié)構(gòu)設(shè)計如裝配圖中所示。4.3.4通氣孔由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內(nèi)為壓力平衡.其結(jié)構(gòu)設(shè)計如裝配圖中所示。4.3.5吊鉤在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體。4.3.6起蓋螺釘減速器在安裝時，為了加強密封效果，防止?jié)櫥蛷南潴w剖分面處滲漏，通常在剖分面上涂水玻璃，因而在拆卸時往往因粘接較緊而不易分開，為了便于開啟箱蓋，設(shè)置起蓋螺釘，只要擰動此螺釘，就可頂起箱蓋。其結(jié)構(gòu)設(shè)計如裝配圖中所示。4.3.7定位銷為了保證箱體軸承座孔的鏜削和裝配精度，并保證減速器每次裝拆后軸承座的上下半孔始終保持加工時的位置精度，箱蓋和箱座需用兩個圓柱定位銷定位。其結(jié)構(gòu)設(shè)計如裝配圖中所示。第五章箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1箱體結(jié)構(gòu)尺寸的計算圖六第六章系統(tǒng)可靠性設(shè)計分析計算系統(tǒng)的可靠性設(shè)計包括可靠度分析和可靠度分配。系統(tǒng)可靠度分析是指在系統(tǒng)組成零、部件的結(jié)構(gòu)完全確定、相互之間的失效影響關(guān)系明確、可靠度已知的情況下，利用建立的系統(tǒng)可靠度模型，求出系統(tǒng)的總可靠度，以檢驗是否滿足要求；而對于系統(tǒng)總可靠度已知，零、部件之間的失效影響概率確定，系統(tǒng)可靠度數(shù)學(xué)模型清楚的情況，需要合理確定各零、部件的可靠度，進而確定零件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，達到系統(tǒng)價格和性能最優(yōu)，這屬于可靠度分配的問題，也是可靠度優(yōu)化的問題。對于由多個零件、部件或子系統(tǒng)組成的機器設(shè)備，總可靠度RS的計算模型可分為串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)、混聯(lián)系統(tǒng)等模型。本設(shè)計利用系統(tǒng)可靠性預(yù)測對整個系統(tǒng)的可靠性進行闡述。系統(tǒng)的可靠性，與組成系統(tǒng)的單元數(shù)目、單元的可靠性以及單元之間的相互功能關(guān)系有關(guān)。下面分別討論系統(tǒng)可靠性預(yù)測的數(shù)學(xué)模型方法。6.1串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性當一個系統(tǒng)的單元中只要有一個失效該系統(tǒng)就失效，則這種系統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)。圖為具有n個單元的串聯(lián)系統(tǒng)的邏輯圖。設(shè)系統(tǒng)正常工作時間(壽命）這一隨機變量為t,組成該系統(tǒng)的第i個單元正常工作時間隨機變量為。則在串聯(lián)系統(tǒng)中，要使系統(tǒng)能正常運行，就必須要求n個單元能同時正常工作，且要求每一單元的正常工作時間都大于系統(tǒng)正常工作時間，因此按概率的乘法定理，即《機械可靠性設(shè)計》式(2-27),及可靠度定義，即式(1-2),則系統(tǒng)的可靠度表達為：6.2并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性當一個系統(tǒng)的單元中只要有一個單元正常，該系統(tǒng)就能正常工作，只有全部單元均失效時系統(tǒng)才失效，則這種系統(tǒng)成為并聯(lián)系統(tǒng)。設(shè)在并聯(lián)系統(tǒng)中各單元的可靠度分別為概率分別為。若各單元的失效是相互獨立的事件，則由n個單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)的失效概率可根據(jù)概率乘法定理表達如下：因此，并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為串聯(lián)與并聯(lián)組合起來的系統(tǒng)，稱為串并聯(lián)系統(tǒng)。圖七所示為一串聯(lián)系統(tǒng)。二級變速器傳動系統(tǒng)的邏輯圖可表示為：圖七傳動系統(tǒng)可靠性邏輯框圖系統(tǒng)若處于可靠狀態(tài)，需保證各個組件處在可靠性狀態(tài)下，傳動系統(tǒng)的高低速軸及高低速傳動齒輪都正常工作，該系統(tǒng)才能正常工作。任何一個零件失效，該系統(tǒng)都無法工作，即為串聯(lián)系統(tǒng)。由前面的系統(tǒng)的可靠性預(yù)計，在這里主要進行總個系統(tǒng)的可靠度檢驗。對實際的各零部件進行失效分析，查得它的失效率，在由他們服從的分布函數(shù)查得整個可靠度的值。由《機械可靠性設(shè)計》表11-1查得一些機械零部件的基本失效率值：軸承的基本失效率，總共有6個軸承。該系統(tǒng)所有軸上齒輪均為輕載。查《機械可靠性設(shè)計》表4-5得各齒輪失效率：=1\*ROMANI軸上小齒輪的基本失效率=1\*ROMANI軸上大齒輪的基本失效率=2\*ROMANII軸小齒輪的基本失效率=2\*ROMANII軸大齒輪的基本失效率=3\*ROMANIII軸大齒輪的基本失效率=3\*ROMANIII軸小齒輪的基本失效率鍵的基本失效率，總共5個鍵軸的基本失效率，總共3根軸零部件的基本失效率確定之后，就要根據(jù)其使用條件確定其應(yīng)用失效率，即單元在現(xiàn)場使用中的失效率。它可以直接采用使用現(xiàn)場實測的失效率數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)不同的使用環(huán)境選取相應(yīng)的的修正系數(shù)，由《機械可靠性設(shè)計》式（11-1）計算出該環(huán)境下的應(yīng)用失效率：根據(jù)《機械系統(tǒng)可靠性設(shè)計》表11-2查環(huán)境條件為固定地表面設(shè)備的失效率修正系數(shù)，我們選擇所有失效率的修正系數(shù)所以由邏輯圖可以得出系統(tǒng)的失效率的值由于單元多為元件、零部件，而在機械產(chǎn)品中的零部件都是經(jīng)過磨合階段才正常工作，因此其失效率基本保持一定，處于偶然失效期，其可靠度函數(shù)服從指數(shù)分布，即根據(jù)題目已知的條件我們可以算出多軸箱系統(tǒng)的工作時間：將以上的各個參數(shù)帶入上式中可以得到組合機床傳動系統(tǒng)的可靠度為：由《機械系統(tǒng)可靠性設(shè)計》附表3查得多軸箱傳動系統(tǒng)的的可靠度為：根據(jù)開始所預(yù)計的可靠度參考值，可以得出，所設(shè)計的