機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)概述1

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

學(xué)號(hào)：2015211425

姓名：張恒

2017-05

2016/2017學(xué)年第二學(xué)期指導(dǎo)老師：王崢2015級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

目錄

1課程設(shè)計(jì)題目

1.1內(nèi)容

1.2目標(biāo)

1.3任務(wù)陳述

1.4設(shè)計(jì)的關(guān)鍵

2傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)

2.1傳動(dòng)方案的確定

2.2電動(dòng)機(jī)的選擇

2.3傳動(dòng)比的計(jì)算及分配

2.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算

3傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1減速器外傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1.1V帶設(shè)計(jì)

3.2減速器內(nèi)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

321齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（I、2輪的設(shè)計(jì)）

322齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（3、4輪的削）

4鍵連接的選擇及校核計(jì)算

4」輸入軸鍵選擇及校核

4.2中間軸鍵選擇及校核

4.3輸出軸鍵選擇及校核

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5.1輸入軸的軸承計(jì)算及校核

5.2中間軸的軸承計(jì)算及校核

5.3輸出軸的軸承計(jì)算及校核

6聯(lián)軸器選擇

7減速器的潤(rùn)滑及密封

7.1減速器的潤(rùn)滑

7.2減速器的密封

8減速器附件及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸

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1、課程設(shè)計(jì)題目:

設(shè)計(jì)鑄工車間的砂型運(yùn)輸設(shè)備。該傳送設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、減速器和輸送帶組成。

每日兩班制工作，工作期限為1()年。

已知條件：輸送帶帶輪直徑d=300mm,輸送帶運(yùn)行速度v=0.69m/s,輸送帶軸所需拉力F=6000N。

圖1兩級(jí)展開式圓柱包輪減

速器傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖

】一電動(dòng)機(jī)2—帶傳動(dòng)3—減速器

4一或軸器5—輸送常帶輪6一好送帶

1.1內(nèi)容

1.設(shè)計(jì)二級(jí)圓柱齒輪減速器，計(jì)算帶傳動(dòng)的主要性能參數(shù)。

2.繪制齒輪減速器的裝配圖一張；繪制低速軸上的齒輪的傳動(dòng)件的工作圖一張；繪制從動(dòng)軸的零

件工作圖；繪制減速器箱體的零件工作圖一張。

3.寫出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書T分。

1.2目標(biāo)

(1)通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課

程的理論與實(shí)際知識(shí)去分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題的能力。

3

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(2)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。

(3)通過制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正

確計(jì)算零件工作能力，確定尺寸和掌握機(jī)械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護(hù)要求，之后進(jìn)行

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握機(jī)械零件，機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過程和方法。

(4)學(xué)習(xí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，例如：計(jì)算，繪圖，直閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。

13任務(wù)陳述

1、繪制傳動(dòng)裝置裝配圖一張(A0/A1)；

2、繪制傳動(dòng)裝置中軸、齒輪零件圖各一張(A3)；

3、編制設(shè)計(jì)說明書T分。(字?jǐn)?shù)在80()0字左右)

1.4設(shè)計(jì)的關(guān)鍵

設(shè)計(jì)的重中之重在于二級(jí)展開式圓柱斜齒輪減速器的設(shè)計(jì)，需要通過計(jì)算減速器內(nèi)部各種零件的

性能參數(shù)使其達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度、剛度要求進(jìn)而對(duì)減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。其主要步驟如下：

第一步選擇原動(dòng)機(jī)

第二步分配傳動(dòng)比計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速，力矩

第三步齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

第四步軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算

第五步聯(lián)軸器的選擇與設(shè)計(jì)

第六步軸承的選擇與校核

第七步潤(rùn)滑方式選擇

第八步其它附件如端蓋油標(biāo)等各種附件的選擇

第九步減速器箱體的設(shè)計(jì)

2傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)

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2.1傳動(dòng)方案的確定

(1)根據(jù)工作要求和工作環(huán)境，選擇展開式二級(jí)圓柱直齒輪減速器傳動(dòng)方案。此方案工作

可靠、傳遞效率高、使用維護(hù)方便、環(huán)境適用性好。

(2)為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，其輸出端選用帶式傳動(dòng)，這樣一旦減速器出現(xiàn)故障停機(jī)，皮帶可以

打滑，保證電動(dòng)機(jī)的安全。

(3)由于帶傳動(dòng)的承載能力較低，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸較大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸

震，因此，應(yīng)將其布置在高速的一端。

(4)直齒圓柱齒輪相對(duì)于帶傳動(dòng)有一定的沖擊，所以放在傳動(dòng)裝置的速度低的一端。故該

機(jī)器包括原傳動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、工作機(jī)三部分組成，而且結(jié)構(gòu)緊湊，勻稱、強(qiáng)度和剛性號(hào)，便于

操作和維修。

2.2電動(dòng)機(jī)的選擇

2.2.1電動(dòng)機(jī)的類型

按工作要求和工作條件選用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.

2.2.2電動(dòng)機(jī)的功率

&k(kW)

1000/7.

式中：為工作機(jī)的阻力,N；vs為工作機(jī)的線速度，m/s；%為工作機(jī)的效率，帶式傳動(dòng)機(jī)

可取心=0.96

其中：F/=6000N,%=0.69m/s,小=0,96

"W)=6000x669

得寫.~4.313kW

lOOO^1OOOxO.96

2、電動(dòng)機(jī)的輸出功率先為

2=區(qū)(四)

7

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7——電動(dòng)機(jī)至滾筒軸的傳動(dòng)裝置總效率。

Pd——工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)的輸出功率。

%——工作機(jī)所需的輸入功率

且傳動(dòng)裝置的總效率公式為：

7="囪2〃3……”

式中，〃1，〃2，小，.....，〃〃為傳動(dòng)系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸承以及聯(lián)軸器的效率。

查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第三章表3-1可知

71——帶傳動(dòng)效率：0.96

~每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率：0.99

73——圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.98

71——聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99

〃5―卷筒的傳動(dòng)效率：0.96

由簡(jiǎn)圖可知共有三對(duì)軸承，兩對(duì)齒輪，一個(gè)聯(lián)軸器，兩種傳送帶。

所以傳動(dòng)裝置的總效率為：

39

〃=〃因2”4〃5=0.85

3、電動(dòng)機(jī)所需功率為：

與=4=生11=5.074%卬

d7/0.85

因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率4只需略大于4即可，，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表17-7選取

電動(dòng)機(jī)額定功率（=5.5kwo

2.2.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定

滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：

6X104V60000x0.69

nr/nin=43.96r/min

7lDnx300

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由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表3-2得展開式減速器的傳動(dòng)比為：,減二9?25

V帶的傳動(dòng)比為：/帶=2?4

f

得總推薦傳動(dòng)比為：1總=4“帶=18~100

所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的范圍為：

f

n=總=791.08~4395r/min

查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范》表17-7可知

符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750r/min、1000r/min.1500r/minx3000r/mino

但是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為791.08~4395r/min,且3000r/min的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速過高。故選

用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機(jī)。

型號(hào)為Y132S-4,滿載轉(zhuǎn)速〃?=1440r/min。

2.3傳動(dòng)比的計(jì)算及分配

n1440

1、總傳動(dòng)比為:%=32.76

nw43.95

其中〃勿是電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，4,是電動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速。

2、分配傳動(dòng)比

為使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，現(xiàn)選V帶傳動(dòng)比：，帶=3；

._i_32.76_inQQ

則減速器的傳動(dòng)比為："減=廠=-O—=；

'帶O

考慮兩級(jí)齒輪潤(rùn)滑問題，兩級(jí)大齒輪應(yīng)該有相近的浸油深度。應(yīng)使兩級(jí)的大齒輪具有相似的直徑

(低速級(jí)大齒輪的直徑應(yīng)略大一些，使高速級(jí)大齒輪的齒頂圓與低速軸之間有適量的間隙)。

設(shè)高速級(jí)的傳動(dòng)比,低速級(jí)的傳動(dòng)比為，對(duì)于二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器：

ix=J(L3?1.4)i減=3.77?3.91

取=3.75,則低級(jí)傳動(dòng)比為：

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2*=黑=2912

2.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算

2.4.1各軸的轉(zhuǎn)速：

n

電機(jī)軸：〃o=m=1440r/min

n1440/.

1軸：n\=Tm=-7—=48°r/min；

1帶J

2軸.n=—==128r/min.

輒0%3.75，

n?128,cc,,.

3軸：ny=~~-----=43.96r/nun；

z22.912

滾筒軸：=%=nw=43.96r/min

2.4.2各軸的輸入功率：

電機(jī)軸：P。二5.5女w

1軸:片=《?〃]=5.5x0.96=5.284⑷；

2軸：5.28x0.99x0.98=5.12kw；

3軸:弓二4,%%=5.12x0.99x0.98=4.97kw；

卷筒軸：A=A力2.%=4.97x0.99x0.99=4.87kw

2.4.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：

電楣由：7；,=9550xA=9550x=36.48N-m;

n,?1440

1軸：7；=9550^-=9550x^^-=105.05TV-m-

n,480'

2軸-T2=9550=9550x^-=382N-m-

n2128'

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p497

3軸：7；=95504=9550x=1079.7N;

n343.96

487

滾筒軸：T4=9550&=9550x---=1058N-m

n343.96

2.4.4整理列表

轉(zhuǎn)矩

軸名功率P/Aw曲/(r-min)

T/N-m

電機(jī)軸5.536.481440

15.28105.05480

25.12382128

34.971079.743.96

滾筒軸4.87105843.96

3傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1減速器外傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1.1V帶設(shè)計(jì)

3.1.1.1原始數(shù)據(jù)

電動(dòng)機(jī)功率——=5.5kw

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速----4=1440r/min

V帶理論傳動(dòng)比——i=3

3.1.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算

確定計(jì)算功率L=KA?PQ

根據(jù)兩班制工作，空載啟動(dòng)，連續(xù)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷穩(wěn)定，工作期限10年。

表8-8查得工作系數(shù)KA=1.2

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Ra=KA?勺=1.2?5.5=6.6kw

3.113選擇V帶的帶型

根據(jù)/^、叫由圖8-11選用A型。

3.1.1.4確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v

1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑*?。由表8-7和表8-9,取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dm=80mm

2）驗(yàn)算帶速％按式（8-13）驗(yàn)算帶的速度

n?80*1440

=6.029m/s

60*100060*1000

因?yàn)?m/sVv<30m/s,故帶速合適

3.1.1.5計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式（8-15a）,計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑

dd2=iddl=3?80mm=240mm

根據(jù)表8-9,取標(biāo)準(zhǔn)值為dd2=250mm

3.1.1.6確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度4

1）根據(jù)式（8-20）,初定中心距a。=400mm

2）由式（8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度

djldd2

LM?2a0+-（ddl+dd2）+-—

24a0

=[2*400+-*（80+250）+（25（）-8（））]mm

24*400

。1336

由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度4=1250mm。

3）按式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距一。

a?a+—_--（400+_"兆）=357mm

0°22mm

由式（8-24）可得中心距的變化范圍為338.25mm~394.5mm。

3.117驗(yàn)算小帶輪上的包角時(shí)

5730573°

a尸180°-（d-d.）^-?180°-（250-80）^—

dp2d，a357

?152.71°>120°

3.1.18計(jì)算帶的根數(shù)z

1）計(jì)算單根V帶的額定功率R。

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由％=800^1^11,=1440r/min,查表8-4得凡=0.68KW

根據(jù)％=1440r/min,i=3和A型帶，查表8-5得△<)=0.17KW

查表8-6得Ka=0.92,查表8-2得勺=0.93,于是

4=(4+A/p?Ka?/Q=(0.68+0.17)?0.92?0.93=0.73KW

2)計(jì)算丫帶的根數(shù)。

6.6c

z=q=-----=9.04

Pt0.73

取10根。

3.119計(jì)算單根V帶的初拉力五。

由表8-3得B型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.105kg/m,所以

500"一&二(2.5-0.92)*6.6

F。+qv2=[500*+0.105?6.0292]

儲(chǔ)ZV

a0.92*10*6.029

=97.82N

3.1.1.10計(jì)算壓軸力Fp

a152710

r=2z￡sin'=2?1()?97.82?sin<—N

p022

=1901.18/V

3.1.1.11主要設(shè)論

帶輪基準(zhǔn)直徑

帶型傳動(dòng)比基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)

(mm)

4〃=80

A31250

dd2=250

中心距(mm)根數(shù)初拉力(N)壓軸力(N)

6631097.821901.18

3.1112帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、帶輪的材料:

采用鑄鐵帶輪(常用材料HT200)

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2、帶輪的結(jié)構(gòu)形式:

V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，4“=80，憐〃較小，所以采用

實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。

3.2減速器內(nèi)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.2.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1、2輪的設(shè)計(jì))

1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)

(1)選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，齒面硬度280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，齒

面硬度為240HBS。

(2)一般工作機(jī)器，選用8級(jí)精度。

(3)選小齒輪齒數(shù)zi=22,大齒輪齒數(shù)Z2=22x3.75=82.5,取Z2=83。

(4=20%

2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

(1)由式試算小齒輪分度圓直徑，即

1)確定公式中的各參數(shù)值。

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①試選載荷系數(shù)KHt=1.60

②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩

Ti=105.05N/m

③選取齒寬系數(shù)(Pd=1.

④由圖查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.5.

⑤查表得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPaV2o

⑥計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)乙O

端面壓力角：

ai=arccos[zicos/(zi+2ha*)]=arccos[22xcos20°/(22+2x1)]=30.537°

a2=arccos[z2cos/(z?+2ha*)]=arccos[87xcos20°/(87+2x1)]=23.284°

端面重合度：

=[zi(tanai-tan)+Z2(tana2-tan)]/2n

=[22x(tan30.537°-tan20o)+83x(tan23.2840-tan20o)]/2n=1.71

重合度系數(shù)：

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Z

⑦計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[H]

Hiimi=600MPaHiim2=550MPa。

計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：

小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：Ni=60nkth=60x480x1x10x300x2x8=1.38x109

8

大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N2=60nkth=Ni/u=1.38x1073.75=3.69x10

查取接觸疲勞壽命系數(shù):KHNI=0.88、KHN2=0.91o

取失效概率為1%,安全系數(shù)S=L得:

KHN10Hlim10.88x600

[OH]I=-='=528MPa

KHN2aHlim20.91x550

[OH]2="~=500.5MPa

取[H]1和[H]2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即

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[OH]=[OH]2=500.5MPa

2)試算小齒輪分度圓直徑

3戶1.6*105.05*1000?咨巴*(2.5*189.8匹匹

V13.755(X15

=66.44mm

(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

①圓周速度V

nd.n.

1t1n*66.44*480一一.

v==--------------------=1.667m/s

60x100060*1000

②齒寬b

b=①=1*66.44=66.44mm

15

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH

①由表查得使用系數(shù)KA=1。

②根據(jù)v=1.67m/s、8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.02。

③齒輪的圓周力

Fn=2「/dit=2x1000x105.05/66.44=3162.252N

KAFti/b=1x3162.252/66.44=47.60N/mm<100N/mm

查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KH=1.2O

④由表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，KH=1.457。

由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)

KH=KAKVKHKH=1x1.02x1.2x1.457=1.783

3）可得按實(shí)際載荷系數(shù)算的的分度圓直徑

1.783

=66.44x3-----=68.89mm

V1.6

16

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及相應(yīng)的齒輪模數(shù)

mn=di/zi=68.89/22=3.13mm

模數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm。

3.幾何尺寸計(jì)算

(1)計(jì)算分度圓直徑

di=Zim=22x3=66mm

c)2=z2m=83x3=249mm

(2)計(jì)算中心距

a=(di+d2)/2=(66+249)/2=157.5mm

(3)計(jì)算齒輪寬度

b=(pddi=1x66=66mm

4.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

17

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(1)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件

32-1rj

(PdmnZ1

1)確定公式中各參數(shù)值

①計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Y

Y=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.71=0.689

②由齒數(shù)，查圖得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)

YFai=2.69YFa2=2.23

Ysa1=1.58Ysa2=179

③計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF

由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)KF=1.2

根據(jù)表10-4用插值法查得KH=1.426,結(jié)合b/h=9.78查圖10-13得KF

18

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

則載荷系數(shù)為

KF=KAKVKFKF=1x1.12x1.2x1.427=1.918

④計(jì)算齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力[F]

Fiimi=500MPaFiim2=380MPa,

由圖查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFNI=0.85、KFN2=0.87

取安全系數(shù)S=1.4,得

KFN10Flim10.85x500

[F]I=-----------------=———=303.57MPa

KFN2aFlim20.87x380

[F]2=-——-------=———=236.14MPa

2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核

F1=32

(PdmnZ1

19

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

2x1000x1.918x87.09x2.69x1.58x0.689

=74.863MPa<[F]i

1X33X222

F2=32

(PdmnZ1

2x1000x1.918x87.09x2.23x1.79x0.689

=------------------------------------------------------=70.31MPa<[F]2

1x3Jx22z

齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。

5.主要設(shè)計(jì)結(jié)論

齒數(shù)zi=22、Z2=87,模數(shù)m=3mm=20°,中心距a=163.5mm,齒寬bi

=71mm、b2=66mmo

6.齒輪參數(shù)總結(jié)和計(jì)算

代號(hào)名稱計(jì)算公式高速級(jí)小齒輪高速級(jí)大齒輪

模數(shù)m3mm3mm

齒數(shù)z2283

20

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

齒寬b71mm66mm

分度圓直徑d66mm249mm

齒頂高系數(shù)ha1.01.0

頂隙系數(shù)c0.250.25

齒頂高h(yuǎn)amxha3mm3mm

齒根高h(yuǎn)fmx(ha+c)3.75mm3.75mm

全齒高h(yuǎn)ha+hf6.75mm6.75mm

齒頂圓直徑dad+2xha72mm251mm

齒根圓直徑dfd-2xhf58.5mm241.5mm

3.2.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（3、4輪的設(shè)計(jì)）

1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)

（1）選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒

面硬度為240HBS.

21

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

(2)一般工作機(jī)器，選用8級(jí)精度。

(3)選小齒輪齒數(shù)Z3=23,大齒輪齒數(shù)Z4=23x2.912=66.976,取z4二670

(4=20°.

2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

(1)由式試算小齒輪分度圓直徑，即

1)確定公式中的各參數(shù)值。

①試選載荷系數(shù)KHt=1.6O

②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=382N/m

③選取齒寬系數(shù)(Pd=1.

④由圖查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.5.

⑤查表得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1？

22

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⑥計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)乙O

端面壓力角：

ai=arccos[z3cos/(Z3+2ha*)]=arccos[23xcos20°/(23+2x1)]=30.1810

a2=arccos[z4cos/(z4+2ha*)]=arccos[67xcos20°/(67+2x1)]=23.998°

端面重合度：

=[Z3(tanai-tan)+Z4(tana2-tan)]/2n

=[23x(tan30.181°-tan20o)+70x(tan23.998o-tan20°)]/2TT=1.701

重合度系數(shù)：

⑦計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[H]

Hiimi=600MPaHiim2=550MPao

計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：

23

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8

小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N3=60nkth=60x128x2x10x300x1x8=3.69*10

8

大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N4=60nkth=Ni/u=3.69x108/2.912=1.266*10

查取接觸疲勞壽命系數(shù):KHNI=0.91、KHN2=0.93。

取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1得：

KHNlaHlim1

0.91x600

[<TH]I=546MPa

S1

Ka

HN2Hlim20.93x550

[OH]2=-----------------=——-——=511.5MPa

取6H]I和[。田2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即

[OH]=[CTH]2=511.5MPa

2）試算小齒輪分度圓直徑

24

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

12x1.6x382x10()0~2.912+1z2.5x189.8x0.875x2

■V12.912511.5

=102.676mm

(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

①圓周速度v

叫『2

31x102.676x128_.

v=--------------------------=0.6r8o8om/s

60x100060x1000

②齒寬b

b=%%=1x102.676=102.676mm

2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH

①由表查得使用系數(shù)KA=1.

②根據(jù)v=0.688m/s、8級(jí)精度，由圖查得動(dòng)載系數(shù)Kv=0.78.

25

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

③齒輪的圓周力

Ft3=2T2/dit=2x1000x382/102.676=7440.88N

KAFt3/b=1x7440.88/102.676=72.47N/mm<100N/mm

查表得齒間載荷分配系數(shù)KH=1.2。

④由表用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，KH=1.469。

由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)

KH=KAKVKHKH=1x0.78x1.2x1.469=1.375

3）可得按實(shí)際載荷系數(shù)算的的分度圓直徑

=97.618mm

及相應(yīng)的齒輪模數(shù)

mn=CI3/Z3=97.618/23=4.244mm

模數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值m=4mm。

26

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

3.幾何尺寸計(jì)算

(1)計(jì)算分度圓直徑

ch=z3m=23x4=92mm

d4=z4m=67x4=268mm

(2)計(jì)算中心距

a=(d3+d4)/2=(92+268)/2=180mm

(3)計(jì)算齒輪寬度

b=cpdds=1x92=92mm

取b4=92、b3=97O

4.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

(1)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件

27

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

32-i」

tpdmnZ3

1）確定公式中各參數(shù)值

①計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Y

Y=0.25+0.75/￡a=0.25+0.75/1.701=0.691

②由齒數(shù)，查圖得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)

YFai=2.66YFa2=2.25

Ysai=1.59YSa2=1.76

③計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF

由表查得齒間載荷分配系數(shù)KFa=1.2

根據(jù)KH=1.469,結(jié)合b/h=10.22查圖得KFp=1.439

則載荷系數(shù)為

KF=KAKVKFOKF產(chǎn)1x1.05x1.2x1.439=1.813

28

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

④計(jì)算齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力[5]

Fiimi=620MPaFiim2=620MPa。

由圖查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFNI=0.87、KFN2=0.89

取安全系數(shù)S=1.4,得

KFN10Flim10.87x620

[F]I=-----------------=———=385.29MPa

KFN2aFlim20.89x620

[F]2=-----------------=———=394.14MPa

2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核

2KFT2YFaYSaYs

F1

32

中尸色

2x1000x1.813x330.35x2.66x1.59x0.691

=103.401MPa<[F]I

1X43X232

29

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

2KTYYY

F2FaSa￡

(pdmnZ3

2x1000x1.813x330.35x2.25x1.76x0.691

=96.814MPa<[上

1X43X232

齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。

5.主要設(shè)計(jì)結(jié)論

齒數(shù)zi=23、Z2=67,模數(shù)m=4mm=20。，中心距a=180mm,齒寬bi

=97mm、bz=92mmo

6.齒輪參數(shù)總結(jié)和計(jì)算

代號(hào)名稱計(jì)算公式低速級(jí)小齒輪低速級(jí)大齒輪

模數(shù)m4mm4mm

齒數(shù)z2367

齒寬b97mm92mm

30

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

分度圓直徑d92mm268mm

齒頂高系數(shù)ha1.01.0

頂隙系數(shù)c0.250.25

齒頂高h(yuǎn)amxha4mm4mm

齒根高h(yuǎn)fmx(ha+c)5mm5mm

全齒高h(yuǎn)ha+hf9mm9mm

齒頂圓直徑dad+2xha100mm276mm

齒根圓直徑dfd-2xhf82mm258mm

3.3輸入軸的設(shè)計(jì)

1.輸入軸上的功率Pi、轉(zhuǎn)速5和轉(zhuǎn)矩「

Pi=5.28KWni=480r/minTi=105.05Nm

2.求作用在齒輪上的力

31

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

已知高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為:

di=66mm

則:

2T1

2x105.05x1()00

Ft=----------------------------=3183.33N

66

d1

Fr=Ftxtan=3183.33xtan20°=1158.64N

3.初步確定軸的最小直徑:

先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，根據(jù)表，取A。=112,得：

dmin=24.91mm

輸入軸的最小直徑是安裝大帶輪處的軸徑，由于安裝鍵將軸徑增大5%,故選取:小2=26mm

4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

32

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度

1）為了滿足大帶輪的軸向定位要求，i-n軸段右端需制出一軸肩，故取n=ni段的直徑ch=

30mm;左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=35mm。大帶輪寬度B=78mm,

為了保證軸端擋圈只壓在大帶輪上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長(zhǎng)度應(yīng)比大帶輪寬度B略短

一些，現(xiàn)取I12=76mmo

2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只承受徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d23=

30mm,由軸承產(chǎn)品目錄中選擇深溝球軸承6207,其尺寸為dxDxT=35x72x17mm,故

d34=ch=35mm,取擋油環(huán)的寬度為15,則困=178=17+15=32mm。

軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得6207型軸承的定位軸肩高度h=3.5mm,因

此，取chs=d67=42mmo

3）由于齒輪的直徑較小，為了保證齒輪輪體的強(qiáng)度，應(yīng)將齒輪和軸做成一體而成為齒輪軸。

所以卜6=B=71mm,dse=ch=66mm

33

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

4)根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與大帶輪右端面有一定距離，取123=50

mm。

5)取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離△=16mm,低速小齒輪和高速小齒輪之間的距離c=12mm。

考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s,取s=8mm,已知低

速小齒輪的寬度則

b3=97mm,

Us=ba+c+A+s-l5=97+12+16+8-15=118mm

Ie7=A+s-15=9mm

至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。

6.軸的受力分析和校核

1)作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(見圖a):

根據(jù)6207深溝球軸承查手冊(cè)得T=17mm

帶輪中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離Li=(78/2+50+17/2)mm=97.5mm

齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離

L2=(71/2+32+118-17/2)mm=177mm

齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離

L3=(71/2+9+32-17/2)mm=68mm

34

滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文

2）計(jì)算軸的支反力：

水平面支反力（見圖b）:

FtL32639.1x68

Fnh1=L2^3下一"32.5N