機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器講解

1、齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目題號(hào)：兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器（17-A）學(xué)院:機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：機(jī)電123學(xué)生姓名：王聰指導(dǎo)教師：張紅霞成 績(jī):2014 年 12 月 23 日機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 .1一、緒論 3二、 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明 .4三、電動(dòng)機(jī)的選擇 .4四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .6五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) .7六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.24七、軸承的選用及壽命校核 .33八、鍵的選用及壽命校核 .37九、 箱體及附件的設(shè)計(jì) .38十、潤(rùn)滑油的選擇與計(jì)算 41十一、附件的設(shè)計(jì)與選擇 .42參考資料目錄齊齊哈爾大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名：王

2、聰班級(jí)：機(jī)電123學(xué)號(hào)：2012113060一 設(shè)計(jì)題目： 單級(jí)圓柱齒輪減速器（13-A）給定數(shù)據(jù)及要求1-電動(dòng)機(jī) 2-帶傳動(dòng) 3-減速器 4-聯(lián)軸器 5-鼓輪6-傳送帶已知條件：鼓輪直徑 300mm，傳送帶運(yùn)行速度 0.63m/s，傳送帶主動(dòng)軸所需轉(zhuǎn)矩700N.m ;兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷輕微沖擊；工作年限8年；兩班制；小批量生產(chǎn)。二應(yīng)完成的工作1. 減速器裝配圖1張（A0或A1圖紙）；2. 零件工作圖2張（從動(dòng)軸、齒輪等）；3. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份。指導(dǎo)教師：發(fā)題日期2014年12月8日機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)閱表題目評(píng)分項(xiàng)目分值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)等級(jí)得分A級(jí)（系數(shù)1.0）C級(jí)（系數(shù)為0.6）選題

3、合理性題目新穎性10課題符合本專業(yè)的培養(yǎng)要求，新穎、有創(chuàng)新基本符合，新穎性一般內(nèi)容和方案技術(shù)先進(jìn)性10設(shè)計(jì)內(nèi)容符合本學(xué)科 理論與實(shí)踐發(fā)展趨 勢(shì)，科學(xué)性強(qiáng)。方案 確疋合理，技術(shù)方法 正確有一定的科學(xué)性。方案及技術(shù)一般文字與圖紙質(zhì)量20設(shè)計(jì)說(shuō)明書結(jié)構(gòu)完整，層次清楚，語(yǔ)言 流暢。設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量高，錯(cuò)誤較少。設(shè)計(jì)說(shuō)明書結(jié)構(gòu)一般， 層次較清楚，無(wú)重大語(yǔ) 法錯(cuò)誤。圖紙質(zhì)量一般，有較多 錯(cuò)誤獨(dú)立工作及創(chuàng)造性20完全獨(dú)立工作，有一定創(chuàng)造性獨(dú)立工作及創(chuàng)造性一般工作態(tài)度20遵守紀(jì)律，工作認(rèn)真， 勤奮好學(xué)。工作態(tài)度一般。答辯情況20介紹、發(fā)言準(zhǔn)確、清 晰，回答問(wèn)題正確，介紹、發(fā)言情況一般， 回答問(wèn)題有較多錯(cuò)誤。評(píng)價(jià)總

4、分總體評(píng)價(jià)、緒論1選題的意義及目的減速器在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，減速機(jī)是一種相對(duì)精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加 轉(zhuǎn)矩。按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)和多級(jí)減速機(jī)；按照齒廠輪形狀可 分為圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī)和圓錐-圓柱齒引輪減速機(jī)；按 照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。減速器 是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用作原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速傳動(dòng)裝置。在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。2本課題在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r減速機(jī)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域

5、的機(jī)械傳動(dòng)裝置，行業(yè)涉及的產(chǎn)品類別 包括了各類齒輪減速機(jī)、行星齒輪減速機(jī)及蝸桿減速機(jī)，也包括了各種 專用傳動(dòng)裝置，如增速裝置、調(diào)速裝置、以及包括柔性傳動(dòng)裝置在內(nèi)的 各類復(fù)合傳動(dòng)裝置等。產(chǎn)品服務(wù)領(lǐng)域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船 舶、水利、電力、工程機(jī)械及石化等行業(yè)。我國(guó)減速機(jī)行業(yè)發(fā)展歷史已有近 40年,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防工業(yè)的各 個(gè)領(lǐng)域，減速機(jī)產(chǎn)品都有著廣泛的應(yīng)用。食品輕工、電力機(jī)械、建筑機(jī) 械、冶金機(jī)械、水泥機(jī)械、環(huán)保機(jī)械、電子電器、筑路機(jī)械、水利機(jī)械、 化工機(jī)械、礦山機(jī)械、輸送機(jī)械、建材機(jī)械、橡膠機(jī)械、石油機(jī)械等行 業(yè)領(lǐng)域?qū)p速機(jī)產(chǎn)品都有旺盛的需求。潛力巨大的市場(chǎng)催生了激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，在殘酷

6、的市場(chǎng)爭(zhēng)奪中，減 速機(jī)行業(yè)企業(yè)必須加快淘汰落后產(chǎn)能， 大力發(fā)展高效節(jié)能產(chǎn)品，充分利 用國(guó)家節(jié)能產(chǎn)品惠民工程政策機(jī)遇，加大產(chǎn)品更新力度，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu), 關(guān)注國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，保持良好發(fā)展勢(shì)頭。二. 傳動(dòng)方案的分析和擬定兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)裝置方案如圖所示nCT1|111!411|11-電動(dòng)機(jī) 2-帶傳動(dòng)3-減速器4-聯(lián)軸器 5-鼓輪6-傳送帶三. 電動(dòng)機(jī)的選擇1選擇電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)工作要求和工作條件選用 丫系列一般用途的全封閉自冷式三相異電動(dòng)機(jī)。2選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)有效頻率為Pw=Fv/1000=4667 X 0.63/1000KW=2.94KW由表取，v帶傳

7、動(dòng)效率n帶=0.96，一對(duì)軸承效率n軸承=0.99，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)效率n齒輪=0.97，聯(lián)軸器效率n聯(lián)=0.99，則電動(dòng)機(jī)到工作機(jī) 間的總效率為4242n 總=耳帶耳軸承 n 齒輪 n 聯(lián)=0.96 X 0.99 X0.97 X0.99=0.859Po=PW/ n 總=2.94/0.859Kw=3.42Kw根據(jù)表，選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為 Pm=4kw3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸送帶帶輪的工作轉(zhuǎn)速為nw=1000x 60X 0.63v/ n X 300r/min=40.13r/min所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍no=nwi =40.13 X（ 16160） r/min=642.1 6421r/min符合這一

8、要求的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速 1000 r/min，1500r/min，3000r/min考慮3000r/min的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速太高，而1000r/min的電動(dòng)機(jī)的體積大 且貴，故選用轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試算，其滿載轉(zhuǎn)速為 1440r/min，其滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min,其型號(hào)為 Y112M-4確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比1確定總傳動(dòng)比ii 總=門巾門 w=1440/40.13=35.882分配各級(jí)傳動(dòng)比根據(jù)傳動(dòng)比范圍，取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i帶=2.5i 總=io x i=2.5 x 14.35=35.88高速級(jí)傳動(dòng)比為i i=V 1.4 ) i= V 1.4 x 14.35 4.

9、4取 i 1=4.4低速級(jí)傳動(dòng)比為i 2=i 總/i 1=35.88/4.4=3.26取 i 2=3.26四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1各軸轉(zhuǎn)速no=n m=1440r/m inn1=no/i 帶=1440/2.5r/min=576r/minn2=m/i 1=576/4.4r/mi n=130.9r/mi nn3=n2/i 2=130.9/3.26r/min=40.15r/minnw=n 3=40.15r/min2各軸輸入功率P1=Pon 1=3.42 x 0.96kw=3.28kwP2= P1 n 2 n 3= =3.28 x 0.99 x 0.97kw=3.15kwP3= P2 n 2

10、 n 3= =3.15 x 0.99 x 0.97kw=3.02kwPw= P3n2n 1= =3.02 x0.99 x0.99kw=2.96kw3各軸輸入轉(zhuǎn)矩To=955OX (Po/n o)=955O X (3.42/1440)N m=22.68 N mTi=9550X (Pi/n 1)= 9550 X (3.28/576)N m=54.38 N mT2=9550X (P2/n 2)= 9550 X (3.15/130.9)N m=229.81 N m-m=718.33 N m-m=704.06 N m3=9550X (P3/n 3)= 9550 X (3.02/40.15)N v=955

11、0X (Pv/nv)= 9550 X (2.96/40.15)N五. 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)1減速器外傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)功率由表8-8，查得工作情況系數(shù) K=1.2，則Pd*X P0Pd=1.2 X 3.42kw=4.1kw選擇帶型n0=1440r/min, P d=4.1kw,由圖8-11選擇A型帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和驗(yàn)算的速度 根據(jù)表選小帶輪直徑為dd1=100mm,V 帶=n dd1 nc/60 X 1000m/s=7.54m/sVmaX=25m/s計(jì)算大輪基準(zhǔn)直徑大帶輪的直徑為dd2=i帶dd1=2.5 X 100mm=250mm確定中心距和V帶長(zhǎng)度根據(jù)式子(8-20) 0.7 (dd1+

12、dd2)a)2 (dd1+ dd2),初步確定中心距,0.7x( 100+ 250) mm=245mm120計(jì)算的帶根數(shù)z由dd1和n1查表8-4查取單根V帶所能傳遞的功率P=1.3 kw,由n 1, i和A帶查表8-5功率增量.: R=0.134 kw由表8-2查得Ka=0.935，由表8-8查得Kl=0.93 ,Pr= (Po+：Po) Ka心(1.3+0.134 ) X 0.935 X 0.93=1.257Z=Pca/Pr=4.1/1.257=3.262則帶的根數(shù)取四根計(jì)算初拉力由表8-3查得v帶質(zhì)量q=0.1kg/m,則初拉力為2F0=qvd+500pa ( 2.5-K a ) /Ka

13、zu =500 X 4.1/4 X7.54(2.5-0.935/0.935)N+0.1 X 7.542N=119.45N計(jì)算作用在軸上的壓力Fp=2z Fosina/2=2 X 4X 119.45NX sin 154.88 /2=932.72N帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 小帶輪結(jié)構(gòu)采用腹板式，查得電動(dòng)機(jī)軸徑D0=28,查得e=15 0.3mm,f=10 + 2 1mm輪轂寬：L 帶輪二(1.5 2) Do= (1.5 2)x 28mm=4咎56mm其最終寬度結(jié)合安裝帶輪的軸段確定輪轂寬:B 帶輪=(z 1) e + 2f=(4 1) x 15mn+ 2X 10mm=65mm(2) 大帶輪結(jié)構(gòu) 采用孔板

14、式結(jié)構(gòu)，輪轂寬可與小帶輪相同，輪轂寬可與軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。減速器內(nèi)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)選擇材料、熱處理和公差等級(jí)(高速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì))考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故大、小齒輪均選用 45鋼，小 齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，由表 10-1得齒面硬度 HBV=217 255HBWVHBV=162217HBW平均硬度 HBW=236HB，HBW=190HBWHBW HBW=46 HBVy在3050 HBW之間。選用8級(jí)精度，初選乙=23,貝U Z2=uZ1=4.4 X 23=101.2,取 乙=101初選螺旋角B =12壓力角取20 .按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(高速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì))因?yàn)槭擒淉X

15、面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。其 設(shè)計(jì)公式為(小輪分度圓直徑)d it 三2KhtT dX (u + 1)/u X (ZeZZ/ S h) 21/31因v值未知，Kz值不能確定，可初步選載荷系數(shù) Kht=1.11.8,初選 Kht=1.42由圖10-20，查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.463由式(10-21)計(jì)算解除疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)ZEq =arctan(tanan/cos ：) =arctan(tan20 /co42 ) =20.413aai =arccost| cosat/(乙 2hacos ：) Larccos23 cos20.413 /(23 2 1 cos12 )=30.

16、260aa2 = arccosZ? cosa/(Z2 2ha cos :arccoslOl cos20.413 /(10V 2 1cos12 )=23.163 ；a = Z1(ta naa1 -ta na) z2(ta na2-ta na) 1/2：=23 (tan30.260 -tan20.413) 101 (tan23.163 -tan20.413) / 2 ：廠=d Z| tan ： / 二=1 23 tan /12 ) / 二-1.556Z ； =.4 ； ；a一3=0.7754由式/ 10-23)可得螺旋角系數(shù)ZZf；= cos： = cos12 =0.978試算小齒輪分度圓直徑d

17、1t 三2KT/ d X (u + 1)/u X (ZeZHZcZb/ c H) : 1/32 X 1.4 X 54380/1.1 X (4.4 + 1)/4.4 X (189.8 X 2.46 X 0.775 X 0.99/445)1/3mm=47.93mm調(diào)整小齒輪分度圓直徑1圓周速度為V=n d1t m/60 X 1000= n X 47.93 X 576/60 X1000m/s=1.45m/s,齒寬b= dd1=1.1 X 47.93mm=47.93mm2計(jì)算載荷系數(shù)Kh由表10-2查得使用系數(shù)Ka=1.0 ,因v=1.44m/s,和8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)K/=1.13,

18、齒輪的圓周力F ti =2Ti/d it =2X 54380/47.93=2269.14NKaF ti /b=1 X 2269.14/65.29=34.75N/mm100N/mm由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù) 匕=1.2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)，得齒向載荷分配系數(shù)Kb=1.11 ,，則載荷系數(shù)為Kh=KAK/Kp Ka=1.0 X 1.13 X 1.11 X 1.2=1.505由式（10-12 ），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1=d1t （ K/Kt） 1/3 三 47.93 X（ 1.505/1.4 ） 1/3mm=49.1mr及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m

19、n= d 1cos B /Z 1=49.1mrX cos12/23=2.09mm按表 8-23，取 m=2.5mm按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-7 ）試算模數(shù)，即2心丁1丫丫 ：曲:dz-E丿mnt _3確定公式中的參數(shù)值1試選用Kft= 1.32由式（10-18）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)飛=arctan(tan ： cosa() =arctan(tan12 cos20.413 ) =13.104=；a /cos l-b = 1.597/cos 13.104 =1.701Yg =0.25 0.75/ ；ar =0.25 0.75/1.70仁 0.6913由式(10-19)，可得計(jì)算彎

20、曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)P123Y： =11 -1.5560.84H 20 1204計(jì)算菲aYsa/F 1由當(dāng)量齒數(shù)為ZV1=Z1/(COS B ) 3=23/(cos12 ) 3=24.6Zv2=Z2/(cos B )3=101/(cos12 )3=107.9得齒形系數(shù)=2.61 , Yf2=2.22 ,由圖 10-18 查得 Ys1=1.59 , Ys2=1.81YFaYsa1F 丨=(2.61x1.59)/172 = 0.024YFaYsa2F 2 (2.22 1.71)/136 = 0.030取 YFaYsa/F =0.030試算齒輪模數(shù)mint32 d Z12KFtT1YY：cs2 :

21、調(diào)整齒輪模數(shù)d 1= mnZ/cos B =2.5 x 23/ Cs12 mm=58.785mmV= n d1tn/60 x 1000= n x 58.785 x 576/60 x 1000m/s=1.77m/s齒寬b= dd1=1.1 x 59.355mm=65.29mm齒咼h及寬咼比h=(2ha* + c*)mn=(2 + 0.25) x 2.5mm=5.625mm計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kf1 根據(jù)v=1.44m/s,由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.132 根據(jù)2T 2 54.38d, 一 0.05935=1832.4 NWtib1 1832.465.29=28.07 N / mm 查得齒間

22、載荷分配系數(shù) 匕=1.23 查表查得K =1.07，結(jié)合b/h查得齒向載荷分配系數(shù) Kb=1.11則載荷系數(shù)為K=KaK/Kb K =1.0 X 1.07 X 1.11 X 1.2=1.43由式(10-13)可按實(shí)際再和系數(shù)算得的齒輪模數(shù)1/31/3m1=mt (K/Kt)=2.5 X( 1.505/1.4 )mm=2.56mm堆積計(jì)算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)。從滿足彎曲疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從變標(biāo)準(zhǔn)取近值nn=2.5mm, 為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按照接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=59.355mm 來(lái) 計(jì)算小齒輪的 齒數(shù)，即 z1=d1c

23、os : /mn=48.53mmX cos12/2.5 23幾何尺寸計(jì)算1中心距為a 1= m(Z1 + Z2)/2csB =2.5 X (23 + 101)mm/(2 Xcs12)=158.46mm考慮到模數(shù)從2.56減小圓整到2.5mm為此中心距取160mm2則螺旋角為B =arccos m(Z1 + Z)/2a 1= arcos2.5 X (23 + 101)mm/(2 X160)=14.362 3計(jì)算小，大齒輪的分度圓直徑d1= mnZi/cos B =2.5 x 23/ cos14.362 mm=59.355mmd 2= mn乙/cos B =2.5 x 101/ cos14.362

24、 mm=260.545mm4齒寬b= ddi=1.1 x 59.355mm=65.29mm取 b2=66mmi=b+ （5 10）mm取 bi=75mm圓整中心距后的強(qiáng)度校核齒輪福德中心距在圓整之后，一些參數(shù)均發(fā)生了變化，應(yīng)重新校核齒輪 強(qiáng)度以明確齒輪的工作能力。1齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核按之前類似做法，先計(jì)算10-22的參數(shù)T1=54380N/mmd=1, d1=59.355mm等帶入式子2KhT“ 竺dd； . u：465MPav滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算條件2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核按之前類似做法，先計(jì)算10-17中的參數(shù)帶入F1札口泊2T19MPaV F 1：103MPa F 22KfT1YFa

25、YsYpos2 一：32dgZ1齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足需求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于 齒輪主要設(shè)計(jì)理論螺旋角 1 =14.362齒數(shù) z1=23 z2=101中心距 a=160mm齒寬 b i=75mm b=66mm端面模數(shù) mt=m/cos B =2.5/cos14.362 mm=2.58065mm齒頂高 h a= ha*m=1x 2.5mm=2.5mm齒根高 h f= (h a* + c*)mn=(1 + 0.25) x 2.5mm=3.125mm全齒高 h= h a+ hf=2.5mm 3.125mm=5.625mm頂隙 c=c8m=0.25 x 2.5mm=0.625mm齒頂

26、圓直徑為da1=d1+ 2ha=59.355mn+ 2 x 2.5mm=61.355mmda2=d2+ 2ha=260.645mn+ 2x 2.5mm=265.645mm齒根圓直徑為df1=d1 2hf=59.355mm- 2x 3.125mm=53.105mmdf2=d2 2hf=260.645mn 2x 3.125mm=254.395m減速器內(nèi)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)選擇材料、熱處理和公差等級(jí)（低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)）考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故大、小齒輪均選用 45鋼，小 齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，由表 10-1得齒面硬度 HBV=217 255HBWV HBW=162217HBW平均硬度

27、HBW=236, HBW=190. HBW HBW=46 HBVy在3050 HBW之間。選用8級(jí)精度，）初選Za=25，則 Z4=uZ=3.26 x 25=81.5,取乙=82初選螺旋角B =11壓力角取20 .按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)）因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)公式為（小輪分度圓直徑）d it 三2Kht/ dX (u + 1)/u X (ZeZZJ 8 h) 21/31因v值未知，Kv值不能確定，可初步選載荷系數(shù) Kht=1.11.8,初選如1.42由圖10-20，查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.4653由式(10-21)計(jì)算解除疲勞強(qiáng)度

28、用重合度系數(shù)Zeat = arctan(tanan/cos ：)二arctan(tan20 /co41 ) =20.184aa1 =arccost| cosat/(乙 2hacos ：) L arccos25 cos20.184 /(25 2 1 cos11 )=30.103aa2 二 arccosZ2 cosa /(z2 2ha cos ：) L arccos82 cos20.184 / (82 2 1 cos11 )=23.018 ；a = Z1(ta naa1 -ta na) z2(tana2-ta na) 1/2：=23(tan30.103 -tan20.184) 101 (tan23

29、.018 -tan20.184) / 2 :二 d N tan ： M -1 25 tan (11 ) M -1.547Z = a (1 -) 3卩霜=0.7754由式/ 10-23)可得螺旋角系數(shù)Z ：Z = cos cos11 =0.9911/3試算小齒輪分度圓直徑1t 三2KT/ d X (u + 1)/u X (ZeZhZc Zb/W2 X 1.4 X 229810/1.1 X (3.26 + 1)/3.26 X (189.8 X 2.46 X 0.77 X1/30.991/468)mm=76.615mm調(diào)整小齒輪分度圓直徑1圓周速度為v= n d3t n2/60 X 1000= n

30、X 76.615 X 130.9/(60 X1000)m/s=0.52m/s齒寬b= dd1=1.1 X 76.615mm=76.615mm2計(jì)算載荷系數(shù)Kh由表10-2查得使用系數(shù)&=1.0，因v=0.52m/s,和8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.07, 齒輪的圓周力Ftl =2T1/d lt =2X 229810/76.615 6000NKaF tl /b=1 X 6000/76.615=78.31N/mm100N/mm由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù) 匕=1.2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)，得 齒向載荷分配系數(shù)Kb=1.11 ,，則載荷系數(shù)為

31、Kh=KAKKb K =1.0 X 1.07 X 1.11 X 1.2=1.43由式(10-12 )，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑1/31/3d=d 1t (Kh/Kt)三 76.615 X( 1.43/1.4 )mm=76.77mm及相應(yīng)的齒輪模數(shù)mn= d 3cos B /Z 3=76.615mnX cos11 o/25=3.01mm取 m=3.5mm按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-7 )試算模數(shù)，即mnt _32KFtTiYYcos2 ：YFaYsadZi2+f!確定公式中的參數(shù)值1試選用Kft= 1.32由式（10-18）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)：b = arctan(ta

32、n ： cosa()二 arctan(tan11 cos20.184 ) =10.34 ；ar =；：a/cos2 -b -1.597/cos210.34 =1.65Yg 二 0.25 0.75/ ；ar 二 0.25 0.75/1.65 二 0.7053由式(10-19)，可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)卜11Y： =11 -1.5470.861201204計(jì)算YFaYsa/打1由當(dāng)量齒數(shù)為Zv3=Z3/(cos B )3=25/(cos9.76 )3=26.1Zv4=Z/(cos B )3=82/(cos9.76 o)3=85.7得齒形系數(shù) 論=2.6 , W=2.25 ,由圖 10-18

33、 查得 Ys1=1.59 , Ys2=1.79YFaYsa1F 1 (2.6 1.59)/172 = 0.024YFaYsa2 A-f 2 =(2.25 1.79)/136 = 0.030取YFaYsa 八鼻 5.030試算齒輪模數(shù)mnt _32Kf/YY：cos2d z1 2.丫門=3.03調(diào)整齒輪模數(shù)d3= mnZVcos B =3.5 x 25/ cosll mm=76.77mmV=n d3t n2/ (60 x 1000) = n x 76.77 x 130.9/ ( 60 x 1000) m/s=0.53m/s齒寬b= ddi=1.1 x 76.77mm=88.785mm齒咼h及寬咼

34、比h= (2ha + c )mn=(2 + 0.25) x 3.5mm=7.875mm計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kf1 根據(jù)v=0.53m/s,由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.132 根據(jù)2T 2 229810心片 1 59875987N， -tl77.99N /mm 查得齒間載d176.772b 76.77荷分配系數(shù)Ka =1.23 查表查得K =1.13，結(jié)合b/h查得齒向載荷分配系數(shù) Kb=1.12則載荷系數(shù)為K=K aKvKb Ka=1.0 x 1.13 x 1.12 x 1.2=1.518由式(10-13)可按實(shí)際再和系數(shù)算得的齒輪模數(shù)1/31/3m1=mt ( K/Kt) =3.5 x(

35、 1.518/1.4 )mm=3.684mm堆積計(jì)算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mi大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)。從滿足彎曲疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從變標(biāo)準(zhǔn)取近值mi=3.5mm, 為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按照接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=76.77mm來(lái)計(jì)算小 齒輪的 齒數(shù)，即 z仁d1cos : /mn=76.77 mnrKcos11/3.5 25幾何尺寸計(jì)算1中心距為a= mn(Z3+Z/2cos B =3.5 x (25 + 82)mm/(2X cos11)=190.75mm考慮到模數(shù)從3.58減小圓整到3.5mm,為此中心距取190mm2則螺旋角為B =arccos

36、m(Z3 + Z/2a 2= arcos3.5 x (25 + 82)mm/(2 x190)=9.76 o計(jì)算小，大齒輪的分度圓直徑d3= mnZ3/cos B =3.5 x 25/ cos9.76 mm=88.785mmd4= mnZ4/cos B =3.5 x 82/ cos9.76 mm=291.215mm4齒寬b= dd3=1.1 x 88.785mm=97.66m,取 b4=98mmb3=b+ (5 10)mm取 b3=105mm圓整中心距后的強(qiáng)度校核齒輪福德中心距在圓整之后，一些參數(shù)均發(fā)生了變化，應(yīng)重新校核齒輪 強(qiáng)度以明確齒輪的工作能力。1齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核按之前類似做法，先計(jì)算

37、 10-22的參數(shù) T仁229810N/mmd=1.1 ,d3=88.785mm等帶入式子2KhT1討3：476MPav滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算條件2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核按之前類似做法，先計(jì)算10-17中的參數(shù)帶入-F12KTlYFaYs Y：cos兒 32dminZi:125MPa A F 1dm3z1:101.5MPa 卜 F 2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足需求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于 齒輪端面模數(shù)mt=m/cos B =3.5/cos9.76 omm=3.55140mm齒頂咼h*a= h a m=1 x 3.5mm=3.5mm齒根高h(yuǎn)f= (h a + c )mn=(1 + 0.2

38、5) x 3.5mm=4.375mm全齒高h(yuǎn)= ha+ hf=3.5mm 4.375mm=7.875mm頂隙c=c8m=0.25 x 3.5mm=0.875mm齒頂圓直徑為daa=da+ 2ha=88.785mn+ 2 x 3.5mm=95.785mmda4=ck+ 2ha=291.215mn+ 2x 3.5mm=298.215mm齒根圓直徑為df3 =da 2hf =88.785mm- 2 x 4.375mm=80.035mmdf4=d4 2hf=291.215mn 2x 4.375mm=282.465mm斜齒圓柱齒輪上作用力的計(jì)算高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的作用力1 已知條件高速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=54

39、380Nmm轉(zhuǎn)速m=576r/min,高速級(jí)齒輪的螺旋角B =14.362：小齒輪左旋，大齒輪右旋，小齒輪分度 圓直徑 di=59.355mm2 齒輪1的作用力圓周力為Fti=2Ti/d i=2X 54380/59.355N=1832.4N其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反徑向力為Fn=Fitanan/cos B =1832.4 X tan207cos14.362 oN=688.4N其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸向力為Fa1= Ft1 tan B =1832.4 X tan 14.362 N=469.2N其方向可用左手法則確定，即用左手握住輪1的軸線，并使四指的方向 順著輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，

40、此時(shí)拇指的指向即為該力方向 法向力為Fn1=R/cosa ncos B =1832.4/(cos20 X cos14.362 o)N=2012.9N3 齒輪2的作用力 從動(dòng)齒輪2各個(gè)力與主動(dòng)齒輪1上相應(yīng)的力大 小相等，作用方向相反低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的作用力1 已知條件 中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T2=229810N mm,轉(zhuǎn)速 n2=130.9r/min,低速級(jí)齒輪的螺旋角B =9.76。為使齒輪3的軸向力與 齒輪2的軸向力互相抵消一部分，低速級(jí)的小齒輪右旋，大齒輪左旋， 小齒輪分度圓直徑da=88.785mm2 齒輪3的作用力圓周力為Ft3 =2T/d 3=2 X 229810/88.785N=5176

41、.8N其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反徑向力為Ftanan/cos B =5176.8 x tan207cos9.76 N=1911 9N其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸向力為Fa3= Ft3tan B =5176.8 x tan9.76 N=890.5N其方向可用右手法則確定，即用右手握住輪1的軸線，并使四指的方向 順著輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)拇指的指向即為該力方向法向力為Fn3=Ft3/cosa ncos B =5176.8/(cos20 x cos9.76 )N=5589.9N3 齒輪4的作用力從動(dòng)齒輪4各個(gè)力與主動(dòng)齒輪3上相應(yīng)的力大小相等，作用方向相反六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

42、1、求輸出軸上的功率 P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩TP=3.02KW, n=40.15r/m in T=718.33 N2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半d=291.215mmFt=2T2 718.330.291215=4933.33NFr= Ft.cos -= 4933.3 tan201911.9NCOS9.76Fa=Fttan： =1911.9 tan9.76 = 890.5N圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖4-8b所示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)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表15-3，取較小值A(chǔ)o=106，則得1/31/3d min

43、=Ao（P3/n 3） =106X （3.02/40.15）mm=44.75mm，輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=KA3,查機(jī)械設(shè)計(jì)（第 八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Ka=1.5，貝yTc=KaT3=1.5 x 718330N mm=1077495 N mm查機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表 17-4, HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器符 合要求，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250N-m,聯(lián)軸器的孔徑為d=48mm，、聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112 , 聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為 84mm。1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的

44、裝配方案（見圖4-4）1為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位，1軸段右端需制出一軸肩，故取2段的直徑d2=55,左端用軸端擋圈定位， 按軸端擋圈直徑 D=60mm聯(lián)軸器與軸配合 的轂孔長(zhǎng)度L=84mm，為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上， 故1段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短些，現(xiàn)取l1 =82mm。2初步軸承?？紤]齒輪有軸向力存在，選用角接觸球軸承，參照工作要求并根據(jù)d2=55mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表 15-7中初步 選取0基本游隙組，6段軸承為7212C, 3段為7211c其尺寸為d=60mm外徑 D=110mm寬度B=22mmd3=d7=60mm，而L7=49.5mm。左端軸承采

45、用軸肩進(jìn)行 軸向定位3取安裝齒輪處的軸段 d5=77.57mm ,齒輪的右端與右端之間采用套筒定位，已 知齒輪輪轂的寬度為 80mm，故取L4=81.5mm。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩 高度h 0.07d，故取h= 4mm，則軸環(huán)處的直徑為 d5=77.57mm。軸環(huán)寬度b -1.4h。L5=10mm4軸承端蓋的總寬度為 50.6mm ,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，求得端蓋外端面與聯(lián)軸器右端面間的距離L=13.5mm，故取L2=74.1mm5箱體一小圓錐齒輪中心線為對(duì)稱軸，則取L3=37mm L6=96mm-（3）軸上的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按d

46、5由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表6-1查得平鍵bx h=18mm x 11mm截面鍵槽用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為80mm,同時(shí)為H7保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為m6 ；由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表 6-1查得平鍵截面同樣，b x h=14mm x 9mm，聯(lián)軸器與軸H 7的連接，選用平鍵，半聯(lián)軸器與軸的配合為m6，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2 455、求軸上的載荷載荷水平面H垂直面V支反力FR1h=728.1NRv=3503.2NRh=1183.8NR=1673.6N彎矩MMhf53.95N mMf=

47、18.36N mMv=26.51N m總彎矩22M1=/5395.2 + (-259587.1) N- mm=26.51N mM2=/183607.42+ (-259587.1) 2N mm=31.79N m扭矩TT1=71.83 N m6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取- hO.6 ,軸的計(jì)算應(yīng)力caM2 肛)2=15.7MPa前已選定軸的材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表15-1查得一1 丨=60MPa, ；ca ：,故安全。7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)截面b-b咅y面7右側(cè)受應(yīng)力最大（2）b-b剖面右側(cè)抗彎截

48、面系數(shù)W= n d35/32-bt（d 5-t）/2d 5= nX 623/32mriT-18 X 7 X （62-7）7（2 X62） mm3=20312mm抗扭截面系數(shù)WT=n d35/16- bt(d 5-t)/2d 5= nX 623/16mnVl8 X 7 X (62-7) 2/(233X 62) mm =43698 mmb-b咅y面右側(cè)彎矩M為M =69025N *mmb-b咅【J面上的扭矩為T4 =37166N *mm截面上的彎曲應(yīng)力(T b=Ma/W=317957.8/20312MPa=15.7MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t =T7WT=718330/43698MPa=16.4MP

49、a軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1查得(T B=650MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)、及按機(jī)械設(shè)計(jì)(第九版)附表3-2查取。因丄=:0.04 ,二7757 : 1.1，經(jīng)插值后查得d 60d 60 c - 2.00, ： . =1.32又由機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為 q；= 0.82, q . =0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k；，11) =1 0.82 (2 -1) =1.82k. =1 q-C -11 0.85 (1.32-1) =1.27由機(jī)械設(shè)計(jì)(第九版)附圖3-2的尺寸系數(shù)；匚=.73，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；.=0.86。軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)

50、(第就版)附圖3-4得表面質(zhì)七二-.=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即：q，則綜合系數(shù)為1.82 1 +0.73 0.92-仁 2.58丄_1 =旦 一仁1.56氏 0.86 0.92又取碳鋼的特性系數(shù)c = 0.1，= .5計(jì)算安全系數(shù)Sca值S；-275= 19.312.58 5.52 0.1 0S =K 論 +%m155而両才29231.56 0.05 S；:SSea = f衣于2 +S子219.31 129.2319.10、19.31八 2 129.23A2S =1.5故可知安全。高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、求輸出軸上的功率 P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1P 1=3.28KW,ni=576r/min

51、T 1=54.38 N m2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半徑d仁59.355mmFt=2T2 54.380.05935= 1832.4NFr= Ft= 1832.4伽20688.4Ncos14.362Fa=Fttan -1832.4 tan 14.362 -469.2N圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖4-5所示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)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表15-3，取較小值A(chǔ)o=120,則得d min=Ao（Pi/n 1）1/3=120X （3.28/576） 1/3mm=21.43mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零

52、件的裝配方案（見圖4-4）1）2段的直徑d2=35，左端用軸端擋圈定位，按軸端擋圈直徑D=35mm聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L=50mm ,為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故 1段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短些，現(xiàn)取l1 =48mm。2） 初步軸承?？紤]齒輪有軸向力存在，選用角接觸球軸承，參照工作要 求并根據(jù)d2=35mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì) 表15-7車由承內(nèi)徑d=40mm外徑D=80mn寬度B=18mm內(nèi)圈定位軸肩直徑 da=47mm, 外圈定位直徑 Da=73mm,其尺寸為，d3=35mm d7=40mm，而l3=33mm左 端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程3）表15-7查得軸承的內(nèi)圈定位軸肩直徑da=47mm外圈定位直徑Da=73mm, 因此取d4=48mm ;軸設(shè)計(jì)成齒輪軸，已知齒輪輪轂的寬度為 82mm ,故取L6=。 齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 h 0.07d，故取h =4mm，則軸環(huán)處的