鄭州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)院系機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)機(jī)械工程及自動(dòng)化年 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名成 績(jī)目錄機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2一、傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明 51. 擬定傳動(dòng)方案 52. 選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi)型 53. 多級(jí)傳動(dòng)的布置 5二、電動(dòng)機(jī)的選擇 51. 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 52. 選取電動(dòng)機(jī)型號(hào) 6三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 61. 分配傳動(dòng)比 62. 計(jì)算各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速和傳遞扭矩。 7四、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 81. 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 82. 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 143. 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 204. 三對(duì)齒輪參數(shù)總結(jié)。 25五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 261. 輸入軸設(shè)計(jì)及軸系零件設(shè)計(jì) 262. 中間軸設(shè)計(jì)

2、與彎扭強(qiáng)度校核及軸系零件設(shè)計(jì) 283. 輸出軸設(shè)計(jì)及軸系零件設(shè)計(jì) 33六、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 361. 中間軸用滾動(dòng)軸承的校核 362. 其它軸承的校核 37七、鍵連接的選擇及校核計(jì)算 371. 中間軸鍵連接的選擇及校核計(jì)算 372. 其它鍵連接的選擇與校核。 37八、聯(lián)軸器的選擇 38九、減速器附件的選擇 381. 視孔蓋和窺視孔 382. 油塞及封油墊： 383. 油標(biāo)尺： 384. 通氣器： 385. 軸承蓋： 396. 起蓋螺釘 397. 定位銷(xiāo)： 398. 箱蓋吊耳和箱座吊鉤： 399. 減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39十、 潤(rùn)滑與密封 401. 齒輪潤(rùn)滑 402. 軸承潤(rùn)滑 413. 密

3、封 41十一、 設(shè)計(jì)小結(jié) 42十二、參考資料目錄 43機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)號(hào)姓名設(shè)計(jì)題目：雙梁橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙梁橋式起重機(jī)簡(jiǎn)圖（例圖）2 起升札物屯邂敘慕礎(chǔ)及支關(guān)司機(jī)室V起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖:方案1方案2原始數(shù)據(jù):卷筒上的轉(zhuǎn)矩T（kNm）1500014000160001400017000120002200019000卷筒轉(zhuǎn)速nj（rpm）1416121315111214卷筒效率n=0.96 （包括卷筒及其支承軸承的效率）;工作條件：起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)工作中有中等沖擊振動(dòng)， 起升機(jī)構(gòu)制度A5,每天12V 3_班制工作；載重啟動(dòng)；使用折舊期5_年，每年按300天計(jì)算，軸承的壽命 為齒輪的

4、1/3以上；室內(nèi)工作，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35°起重機(jī)起升機(jī)構(gòu) 卷筒轉(zhuǎn)速允許誤差土 1%動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V。制造條件：一般機(jī)械廠制造，中等批量生產(chǎn)。 設(shè)計(jì)工作量：1起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)減速器裝配圖一張（0號(hào)）；1減速器零件工作圖3張（齒輪、軸、箱體）；1設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。參考減速器形式示意：設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果、傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明1擬定傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案已在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給出。因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)中的起重機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速 很小，使用一般的電機(jī)都會(huì)需要有很大的傳動(dòng)比， 如果都由二級(jí)減速器來(lái) 實(shí)現(xiàn)，減速器的尺寸會(huì)很大，故選用第二種方案，在二級(jí)減速器后再加一 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。這用

5、，能夠保證減速器的尺寸合適，也有良好的經(jīng)濟(jì)性。2選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用二級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)和一對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi) 型為展開(kāi)式。考慮到承受載荷為中等沖擊載荷，在電機(jī)與輸入軸連接處加 一彈性聯(lián)軸器。3多級(jí)傳動(dòng)的布置二級(jí)減速器為閉式齒輪傳動(dòng)，放在高速級(jí)，以減少閉式齒輪的外廓尺 寸、降低成本。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)制造精度較低、潤(rùn)滑不良、工作條件差，為 減少磨損，放在低速級(jí)。二、電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算a）工作機(jī)功率：工作機(jī)功率?=26.702 ? ?17000 X 15? = （?= = 26.702 ?9550 ' 廠 9550其中已知：卷筒上轉(zhuǎn)矩（N.m） T=17000 n.m卷

6、筒轉(zhuǎn)速（r/min ） n=15 r/minb）起升靜功率：?0?>?= -?=32.890 kw總效率： n =n n n8 n卷筒效率0.96（包括卷筒及其支承軸承的效率）72開(kāi)式齒輪嚙合效率0.95 3111軸軸承效率0.98574低速級(jí)齒輪嚙合效率0.97創(chuàng)1軸軸承效率0.98576高速級(jí)齒輪嚙合效率0.97 7 I軸軸承效率 0.98578高速級(jí)聯(lián)軸器效率0.99c）電動(dòng)機(jī)功率PdFd=GXPj=0.8 X 32.890=26.312 kwG:穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，查手冊(cè)，取 0.8電動(dòng)機(jī)功率Pd=26.312 kw2. 選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為使傳動(dòng)可靠，額定功率應(yīng)大于計(jì)算功率即P額&g

7、t;Fd=26.312 kw依據(jù)轉(zhuǎn)速和額定功率在 YZF系列電動(dòng)機(jī)中選則電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YZR225M 其基本參數(shù)摘列如下：表2-1電機(jī)參數(shù)統(tǒng)計(jì)電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZR225M額定功率同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)軸中心咼轉(zhuǎn)軸軸經(jīng)kwr/mi nr/mi nmmmm30100096222565三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1. 分配傳動(dòng)比?962?=?衿=?= (?高 ?) ?= 15 = 64 通常情況下，取i高=(1.21.3)i低i 減=(1.21.3) i 低2依此取，i 開(kāi)=5.12i 高=3.87 i 娣=3.23 i 減=12.5(其中減速器傳動(dòng)比滿(mǎn)足而急減速器標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)比)i減一減速器傳動(dòng)比i高一減速器

8、內(nèi)高速級(jí)傳動(dòng)比i低一減速器內(nèi)低速級(jí)傳動(dòng)比i開(kāi)一開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比i 開(kāi)=5.12i 高=3.87i 減=12.52. 計(jì)算各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速和傳遞扭矩。a）各軸轉(zhuǎn)速n電動(dòng)機(jī)軸（滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速）：n d=962 r/mi nI軸：m =n d=962 r/min軸:n II =ni/i 高=248.58 r/min川軸：n hi =nn/i 低=76.96 r/min卷筒軸：=n iv / n 開(kāi)=15.03 r/mi nb）各軸功率P電動(dòng)機(jī)軸：Pd=P額/G=37. 5 kwI 軸：P I = Fd*?8=35.125kw（?聯(lián)軸器效率）II 軸：P ii= Pi *?12=35.47 kw （?12

9、為 I 軸至 II 軸效率）III 軸：P iii= Pii *?23=33.89 kw （?23為 II 軸至 III 軸效率）v軸：Pv= PiII *?34=30.44 kw（?23為 II 軸至卷筒軸效率）c）各軸傳遞轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸：Td=9550*Pd/nd=372.27 n.mI 軸：Ti= 9550*Pi/n i=368.55 n.mII 軸：Tii= 9550*Pii/nii=1362.69 n.mIII 軸：Tii= 9550*Piii/n iii=4505.42 n.mnd=962 r/mi n ni =962 r/mi n nii=248.58 r/mi n niii=76

10、.96r/min nv=15.03 r/mi nPd=37. 5 kw P i=35.125kw P i i=35.47 kw P iii=33.89 kw Pv =30.44 kw軸號(hào)功率P（kw）扭矩T （n.m）轉(zhuǎn)速n（r./mi n）傳動(dòng)比i電動(dòng)機(jī)軸37.5372.27962I軸37.125368.559623.87II軸35.471362.69248.583.23III軸33.894205.4276.965.12以上計(jì)算數(shù)據(jù)列表備用:Td=372.27 n.mTi=368.55 n.mTii=1362.69n.mTiii=4505.42n.mT=19341.45n.mV軸:T= 95

11、50*Pv/n v=19341.45 n.mW軸30.4419341.4515.03表3-1傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)統(tǒng)計(jì)四、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)a)選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。(1 )根據(jù)齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合為起重機(jī)減速器， 選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取20°。(2) 起重機(jī)齒輪減速器齒輪精度選為 8級(jí)精度。(3) 材料選擇。小齒輪材料為20CrMnT,硬度為62HRC大齒輪 材料為20CrMnTi,硬度為55HRC熱處理均為滲碳后淬火， 為硬齒面齒輪。(4) 初選小齒輪齒數(shù) 乙=20,大齒輪齒數(shù) 乙=Zi*I高=77.4，取乙=78。(5) 初選螺旋角B =14

12、6;。b)按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 由下公式試算分度圓直徑，即乙=20Z2=77.4B =14°1? ?22?；1?(?(4-1)? ?試選？?= 1.6T1 =368.55 n?m選取齒寬系數(shù)為？?= 0.8區(qū)域系數(shù)？?=2.433 材料的彈性影響系數(shù)？?= 189.8 ?計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)？狗確定公式中的各參數(shù)值。(1)(2)(3)(4)(5)(6)?= tan-1 (tan ?cos? = tan-1 (tan 20 °?cos14 ) = 20.562?z ?1> = 31 408(20 + 2 X 1 x?4?)=?審丄=? 20 X?62(?+ 2

13、? ?2?御78 X?562=? ？ = ?=23 997e(?2?+ 2?l(78 + 2 X 1 X?4?)2?20 X(tan 31.408 - tan 20.562 )°+ 78 X(tan 23.997 - tan 20.562 )°_ ?tan ?2?- tan ? + ?2(tan ?2?2 tan ? ?=2?=1.614?tan ? ?=?tan 140.8 X20 X?1.270?= _?(1 - ?)+?=3.614 x(1 - 1.270)+16703?31.614=0.756(7) 由公式確定螺旋角系數(shù)，?= VCos?= vCos14 =0.98

14、5(8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力?由文獻(xiàn)1圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 ?= 1350? ?乞 1350?計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：? = 60?= 60 X 962 X1 X 5 X300 X8 = 6.926 X 108? = “= 1.776 X108查文獻(xiàn)1圖10-23取接觸疲勞壽命系數(shù) Khni=0.943、Khn2=0.98取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，得?1KHN1 ?1 0.943 X1350 = 1273.05 MPa? 1Khn2 ?2 0.98 X1350-?=1=1323 MPa取兩者最小值作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即? = ?刊1 = 1273

15、.1MPa(9)試算小齒輪分度圓直徑?甸223 2?5? ?+ 1?矽？/?()? ? ?(?勿)二 78 彳23 2 X1.6 X 3.6855 X105 20 + 12.433 X 189.8 X 0.985 X 0.756 20.81273.1? 78?(20=51.316 ?(10)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 圓周速度V。?=51.316 ?60 X1000=2.586 ?/?齒寬bob = ? ?= 40.053 ?2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kh 由文獻(xiàn)1表10-2查得使用系數(shù)Ka=1.5 根據(jù)v=2.856 m/s、8級(jí)精度、由文獻(xiàn)1圖10-8查得動(dòng)載系 數(shù) K

16、V=1.11o 齒輪的 圓周力Ft1=2T 1/d 1t=2 X 368550/51.316N=1.436 X 10 N,Ka Ft1/b=358.52 N/mm>100 N/mm,查文獻(xiàn)1表 10-3 的齒間載荷分 配系數(shù)KHa=心 a =1.4 由文獻(xiàn)1表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐 非對(duì)稱(chēng)配置時(shí)，Khb =1.29o則載荷系數(shù)為Kh=KKvKh«Khb=1.5X1.11 X1.4 X1.29=3.007(11)按實(shí)際載荷系數(shù)算得分度圓直徑?= ?匕 J = 51.316?X 工007 = 63.278 ?1.6及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=d 1/Z 1=63.27

17、8/20=3.164 mmc)按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 由下公式試算齒輪模數(shù)，即3 2?cos2 ? ? F 了?( ?d )確定公式中的各參數(shù)值。(1) 試選?= 1.6。(2)1)?=計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)?。tan-1 (tan ?"Cos? = tan-1 (tan 140cos20.562 )°= 13.140?1.6142?= ?= ?3.14 = 1.7020.750.75?= 0.25 + =0.25 + = 0.691e?1.7022)可計(jì)算得彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)？?。?= 1 -?14?120 ° = 1 - 1.270 X 120

18、° = °.8523)?計(jì)算?。jlK 量齒Zv2=Z 2/cos 2 ?=78/ cos14數(shù) Zv1=Z1/cos2 ?=20/ cos14 ° =21.894° =85.查文獻(xiàn)1圖10-17,得齒形系數(shù)?1=2.75, ?2= 2.27，由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) ？?仟1.55, ?2=1.73由文獻(xiàn)1圖10-24C查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極修正后?=63.278 ?限分別為?=1 780?劭?2=2 780?*查圖10-22得彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1=0.9、Kfn2=0.88 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4得Kfn1 ?1 0.9 X

19、780?2=501.43 MPa?1.4Kfn2 ?2 0.88 X 780=490.29 MPa?1.4則，？221=匹_上5= 0.0085'?孫501.43?2 2.27 X 1.73=0.0057?刃2490.29取兩者較大值計(jì)算。即取? ?1?1=0.0085?d?i(3) 試算模數(shù)3 2?cos2 ? ?>?>_2 ?( SCF )3 2 X 1.6 X 368550 X 0.691 X0.852 Xcos2 14 °=V “c2X 0.0085 = 2.5890.8 X202(4) 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=m

20、1Z1/cosB =2.589x20/cos 14° =53.365 mm?v = “ ：ccc = 2.688 ?/?60 X1000 齒寬bob = ?= 50.622 ? 寬咼比b/h oH=(2ha*+c*)mt=(2X1+0.25) X.589=5.825b/h=8.692) 計(jì)算實(shí)際載何系數(shù)KF 根據(jù)v=2.688 m/s、8級(jí)精度、由文獻(xiàn)1圖10-8查得動(dòng)載系 數(shù) KV=1.07o 齒輪的圓周力 Ft1 =2T1/dt=2X368550/50.622 N=1.456X104 N, KAFt1/b=431.43 N/mm>100 N/mm,查文獻(xiàn)1表 10-3 的齒

21、間載 荷分配系數(shù)Kf尸1.4. 由文獻(xiàn)1表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐 非對(duì)稱(chēng)配置時(shí)，Kfb =1.24 o則載荷系數(shù) Kf= KKvKFaKF=1.24X1.4X1.5X1.07=2.7863) 按實(shí)際載荷系數(shù)算得分度圓直徑3 ?3 2.786?= ?<-? = 2.589 X V=3.115 ?1.6對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)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(qiáng)度算得的模數(shù)3,115?> 2.589修正后m=3.115

22、mmd）幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算中心距（?+ ?）?a =2 cos ?圓整為a=160 mm2)按圓整后的中心距修正螺旋角-1 (?+ ?)?%?= cos 1 = cos2?(18 + 70) X 3.5=158.7 mm2 Xcos 14 °-1叱隙'J 15.7412 X160Z1=18Z2=70mm并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3.5 mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓 直徑di=63.278 mm，算出小齒輪齒數(shù) 乙=d icos B /m=17.54。取Zi=18，則大齒輪齒數(shù) Z2=u Z 1=69.66，取 Z2=70。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足

23、 了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。15 ° 447.63) 計(jì)算分度圓直徑d1= m n 乙 / cos B =18 X 3.5/ cos15.741d2= m n Z2/ cos B =18 X 3.5/ cos15.7414) 計(jì)算齒輪寬度=65.45 mm =254.55 mma = 160 mm?= 15.741b = ?= 52.36 ?取 b1=55 mm,b 2=50 mme）圓整中心距的后的強(qiáng)度校核1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，按照前述做法分別查得Kh=3.03，=3.6855 X 10N*mm，?= 0.8 ? d1=65.45 mm，u=3.87，?=

24、2.36，?= 189.8 ? ?= 0.762 ?= 0.981 代入下式? =?d1=65.45 mm d2=254.55 mm b1=55mm b2=50 mmX2.36 X 189.8X3.03 X 3.6855 X 105 3.87 + 10.8 X65.453 ?0.762 X0.981 = 1184.6 MPa < 1273.1MPa滿(mǎn)足齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件。2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，按照前述做法分別查得Kf=2.91，T1=3.6855 >10 5 N*mm，?= 0.8 ? ?1= 2.93, ?2= 2.28, ?1= 1.525， ?2= 1.74, ?= 0

25、.712， ?= 0.831， ?= 15.741 ； mn=3.5 mm， Z1=18。 代入下式，得2K?1?1 ?=2 X2.91 X3.6855 X105 X2.93 X 1.525 X0.712 X0.831 x?.74100.8 X3.53 X182=477.59 ? ?甸1 = 501.43 MPa2K?。?？ ?2=?2 X2.91 X3.6855 X105 X2.28 X 1.714 X0.712 X0.831 X?.74100.8 X3.53 X182=424 ? ?2 = 490.29 MPa滿(mǎn)足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件，且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒 輪。f) 主要

26、設(shè)計(jì)結(jié)論齒數(shù)Z1=18 , Z2=70，模數(shù) mn=3.5，壓力角a =20°，螺旋角B=15.741=15 2446 ，變位系數(shù) x1=x 2=0，中心距 a=160 mm，齒寬b1=55 mm，b1=50 mm。大小齒輪材料均選擇20TiMnTi (滲碳后淬火)，齒輪按 8級(jí)精度設(shè)計(jì)。g) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附件裝配圖及中間齒輪零件圖。2.低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)a) 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。(1) 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取20°。(2) 齒輪精度選為8級(jí)精度。(3) 材料選擇。小齒輪材料為20CrMnTi,硬度為62HRC大齒輪 材料為20

27、CrMnTi,硬度為55HRC熱處理均為滲碳后淬火， 為硬齒面齒輪。(4) 初選小齒輪齒數(shù) 乙=24,大齒輪齒數(shù) 乙=Z1*I低=77.52，取 Z2=7 8。(5) 初選螺旋角B =14°。b) 按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 由下公式試算分度圓直徑，即3 2? ?+ 1 ? 2 1? ?v?()? - ? '( ?)確定公式中的各參數(shù)值。初選乙=24 乙=78B =14(1) 試選?= 1.6(2) =1362.69 n?m(3) 選取齒寬系數(shù)為?= 0.8(4) 區(qū)域系數(shù)？?=2.433(5) 材料的彈性影響系數(shù)?= 189.8 ?(6) 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)?= ta

28、n-1 (tan ?cos? = tan-1 (tan 20 °cos14 ° = 20.562?2 ?1 = 29 974(24 + 2 X 1 x?4?)=? 1 = ? 20 x?0?562(?+ 2?=? 2 _ = (?2?+ 2?(tan ?2 ?- tan ? + ?2i<tan ?2 ?2 tan ? ? =?= ?2=? 78 X?562 = 23.997(78+2 X 1 x?4?)2?20 x(tan 29.974 - tan 20.562 )°+ 78 x(tan 23.997 - tan 20.562 )°2?=1.640

29、?驚n ?= 0.8 x24 x® ： = 1.524- ? ?=4 - ?v 3(1 -明 +?_?=1.643x(1 - 1.524) +1.5241.640=0.719(7) 由公式確定螺旋角系數(shù),?= vCos?= vCos14)=0.985(8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力?刃由文獻(xiàn)1圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為?1 1355?乞 1355?計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：? = 60?= 60 x248.58 x 1 x5 x300 x 8 = 1.79 x108? = “= 5.54 x 107?查文獻(xiàn)1圖10-23取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.97 KHN2=

30、0.985 取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1,得Khn1 ?1 0.97 x 1350?h=?=1= 1309.5 MPaKhn? ?2 0.985 x 1350? 1取兩者最小值作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即?= ?1 = 1309.5MPa?2 = ?= := 1329.75 MPa(9) 試算小齒輪分度圓直徑?/?(?)78“23 2 X 1.6 X 1362690 24 + 12.433 X 189.8 X 0.719 X 0.985=V?24?()0.8'78?(1309.5)24=77.11 ?(10) 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 圓周速度V

31、。?v =?- = 1.004?/?60 X 1000 齒寬bob = ? ?= 61.688 ?2) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kh 由文獻(xiàn)1表10-2查得使用系數(shù)Ka=1.5 根據(jù)v=1.004 m/s、8級(jí)精度、由文獻(xiàn)1圖10-8查得動(dòng)載系 數(shù) KV=1.03o 齒輪的圓周力Ft1=2T 1/d 1t=2 X 1362690/77.11N=3.534 X 10 N,Ka Ft1/b=859.32 N/mm>100 N/mm,查文獻(xiàn)1表 10-3 的齒間載荷分配系數(shù)如=KFa =1.4 由文獻(xiàn)1表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐 非對(duì)稱(chēng)配置時(shí)，Khb =1.291 o則載荷系數(shù)為K

32、H=KKvKHaKH3=1.5X1.03X1.4 X1.291=2.79(11) 按實(shí)際載荷系數(shù)算得分度圓直徑3 "?3 2.79? = ?V；T = 77.11 X V= 92.81 ?1?1.6及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=d 1/Z 1=63.278/20=3.867 mmc)按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。由下公式試算齒輪模數(shù)，即3 2?cos2 ? ? ?'?* /?1?(旳)?> 77.11 ?修正后確定公式中的各參數(shù)值。(1)試選?= 1.6。?=?92.81?(2)1)計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)?= tan-1 (tan?Eos? = tan-1 (tan 14

33、6;os20.562 ° 13.140?1.640?Z= ?3.14=1.7290.75?= 0.25 +2?0.750.25+ 1.729 =詢(xún)42) 可計(jì)算得彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)? = 1 -?1201.524 X14120=0.8223)計(jì)算?。?由當(dāng)量齒數(shù) Zv1=Zcos2 ?=24/ cos14 ° =2,.Z72=Z2/cos2 ?=78/cos14 ° =85.39查文獻(xiàn)1圖 10-17,得齒形系數(shù)?1= 2.63, ?2= 2.25,由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)？?仟1.60, ?2= 1.74由文獻(xiàn)1圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的彎曲

34、疲勞極限分別為?5=1 780?=2 780?查圖10-22得彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1=0.97、Kfn2=0.90則,取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4得Kfn1 ?1 0.97 X 780?須1 = cc= = 540.43 MPa?1.4Kfn? ? 0.90 X 780?2 = '=501.43MPa?1.4?3?3?1?12.63 X 1.60540.43=0.007786?2?2?2取兩者較大值計(jì)算。即取2.25 X1.74501.43=0.007808?=?1?豹1=0.007808(3) 試算模數(shù)3 2?>cos2 ? ? ?& /?(芮)3 2 X1.6 X

35、1362690 X 0.684 X 0.822 Xcos2 14 °= /廠 X 0.0078080.8 X242=3.71?(4)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=m1ZcosB =3.71X24/cos 14 ° =89.04?v = “？二心=1.159 ?/?60 X1000 齒寬bob = ?= 71.23 ? 寬咼比b/h oh=(2ha* +c*)mt=(2X1+0.25) X.7仁8.3475b/h=8.532) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kf 根據(jù)v=1.159 m/s、8級(jí)精度、由文獻(xiàn)1圖10-8查得動(dòng)載系 數(shù) KV=1.05o 齒

36、輪的圓周力 Ft1=2T1/dt=2X/89.04 N=3.061X104 N, KAFt1/b=644.57 N/mm>100 N/mm,查文獻(xiàn)1表 10-3 的齒間載 荷分配系數(shù)Kf,=1.4. 由文獻(xiàn)1表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐 非對(duì)稱(chēng)配置時(shí)，Kr =1.24 o則載荷系數(shù) Kf= KaKvKf«Kf=1.5X1.05X1.4X1.24=2.7343) 按實(shí)際載荷系數(shù)算得分度圓直徑3 9?3 2.734?= 2.589 X =4.44 ?1.6對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲

37、 疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)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(qiáng)度算得的模數(shù)4.44mm并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=4.5 mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓 直徑d1=92.81 mm，算出小齒輪齒數(shù) Z1=d1COsB /m=20.01。取 Z1=20，則大齒輪齒數(shù) Z2=u Z 1=64.6，取 Z2=65。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足 了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。d)幾何尺寸計(jì)算1)計(jì)算中心距?> 3.71 ?修正后?= 4 44 ?(?+ ?)? a =2 cos ?圓整為a=197 mm(20 + 65)

38、X 4.52 Xcos 14 °=197.1 mm2）按圓整后的中心距修正螺旋角?= cos-1(? + ?)?=2? =cos-1(24 + 65) X 4.52 X197=13.878圓整后m=4.5 mmZ1 =20Z2=65=13 ° 540.8a = 197.1 mm3) 計(jì)算分度圓直徑d1= m n 乙/ cos B =20 X 4.5/ cos 13.878 ° =92.706 mmd2= m n Z2/ cos B =65 X 4.5/ cos 13.878 ° =301.295 mm?= 13.8784) 計(jì)算齒輪寬度b = ?= 74

39、.165?取 b1=75 mm,b 2=70 mme) 圓整中心距的后的強(qiáng)度校核1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，按照前述做法分別查得Kh=2.88 ,=1362690 N*mm , ?= 0.8 ? d1=92.706 mm , u=3.23 ,?= 2.436, ?= 189.8 ? , ?= 0.709 , ?= 0.985代入下式? =?X2.88 X 13626900.8 X 92.7063_3.23 + 13.23X 2.436 X 189.8 X 0.709d1=92.706 mm d2=301.295 mm b1=75 mm, b2=70 mmX0.985 = 1295.52 MPa

40、< 1309.5MPa滿(mǎn)足齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件。2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，按照前述做法分別查得Kf=2.76 , T1=1362690 N*mm , ?= 0.8 ?, ?1= 2.825 ,? 2.3 , ?尸 1.55 , ?2= 1.73 , ?= 0.692 , ?= 0.854 ,?= 13.878 ； mn=4.5 mm , Z1=20。代入下式，得?1 =2K ?>?3? ?2 X2.76 X 1362690 X2.825 X1.55 X0.692 X 0.854 X ?1?.8780.8 X4.53 X202=528 MPa?2 =? ?3?2K?2?_ 2 X2.

41、76 X 1362690 X2.3 X1.73 X0.692 X0.854 X?.8780.8 X4.53 X202=449 ? ?2 = 501 MPa滿(mǎn)足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件，且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒 輪。f) 主要設(shè)計(jì)結(jié)論齒數(shù)Z1=20 , Z2=65，模數(shù) mn=4.5，壓力角a =20°，螺旋角B = 13.878 = 13 ° 540.8 ，變位系數(shù) xi=x2=0，中心距 a=197 mm，齒寬 bi=75 mm，b1=70 mm。大小齒輪材料均選擇20TiMnTi (滲碳后淬火)，齒輪按 8級(jí)精度設(shè)計(jì)。g) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附件裝配圖及中間

42、齒輪零件圖。3. 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)a) 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。(1) 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取20。(2) 齒輪精度選為8級(jí)精度。(3) 材料選擇。小齒輪材料為20CrMnTi,硬度為62HRC大齒輪 材料為20CrMnTi,硬度為55HRC熱處理均為滲碳后淬火， 為硬齒面齒輪。(4) 初選小齒輪齒數(shù) 乙=24,大齒輪齒數(shù) 乙=乙*1開(kāi)=122.88，取 乙=123。b) 按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 由下公式試算分度圓直徑，即1?式巧? ?+1?如?？?孫？、2 ? ? ? ?(?)(4-1)確定公式中的各參數(shù)值。初選乙=24 乙=123(1) 試選?= 1.4(

43、2) T1 =4.12 X 伽?mm(3) 選取齒寬系數(shù)為?= 0.8(4) 區(qū)域系數(shù)?=2.55(5) 材料的彈性影響系數(shù)?= 189.8 ?(6) 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)？?。二？_ 20 X?2 ?= ? = ?(24 + 2X1)° =力841?2?-1 123 X ?2 ?= ?(?+ ”？ "J = ?-(?+ 2?I? tan ?2 ?- tan a + ?2i(tan ?2? 一亠=22.383(123 + 2 X 1)?2 tan a2?24 X(tan 29.841 - tan 20 ° + 123 X (tan 22.383 - tan

44、20 °2?=1.7384 - ?4 - 1.738?=' = V_-=0.86833(7) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力?由文獻(xiàn)1圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為?= 1355?P?=2 1350?計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：? = 60?= 60 X248.58 X1 X5 X 300 X8 = 1.541 X107?/?鄉(xiāng)?？ 1?2?2 ( ?)?(2.5 X 189.8 X0.8681471.5? = 1.081 X107?查文獻(xiàn)1圖10-23取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1=1.10、Khn2=1.09 取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，得Khn1 ?1 1.1 X

45、1355?1 =?=1= 1490.5 MPaKhn2 ?2 1.09 X 1350?別2 -? -1= 1471.5 MPa取兩者最小值作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即? = ?2 = 1471.5 MPa(8)試算小齒輪分度圓直徑=120.748 ?(9)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 圓周速度V。齒寬bo?60 X1000=0.478 ?/?> 120.748 ?b = ? ?= 72.449 ?2) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kh 由文獻(xiàn)1表10-2查得使用系數(shù)Ka=1.5 根據(jù)v=0.478 m/s、8級(jí)精度、由文獻(xiàn)1圖10-8查得動(dòng)載系 數(shù) K/=1o 齒輪的

46、 圓周力 Ft1=2/d 1t=2 X4.142 X 10 / 120.748 N=6.861 X 10 N,Ka Ft1/b=1420 N/mm>100 N/mm,查文獻(xiàn)1表10-3的齒間載荷分配 系數(shù)Kh a = IK-a =1.2 由文獻(xiàn)1表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐 非對(duì)稱(chēng)配置時(shí)，Khb =1.391 o則載荷系數(shù)為KH=KAKvKaKHB=1.5 X 1 X 1.2 X 1.391=2.5(10)按實(shí)際載荷系數(shù)算得分度圓直徑3 ?3 2 5?= ?MJ = 77.11 XV = 146.493 ?1?1.4及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=d 1/Z 1=146.493 /

47、24=6.104 mmc) 按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 由下公式試算齒輪模數(shù)，即3 2? ?> V? “?()確定公式中的各參數(shù)值。(5) 試選?= 1.4o(6)1)計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)0.75?= 0.25 + =0.25 + e?1.738?»0.75=0.6822)?計(jì)算?0修正后?=146.493 ?查文獻(xiàn)1圖 10-17,得齒形系數(shù)?1= 2.65, ?2= 2.2,由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)？?尸1.58, ?2= 1.79由文獻(xiàn)1圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為？?污780?=2查圖10-22得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFni=0.95、KFn2=0.97 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4得Kfni ?i 0.95 X 780?舟=肓=529.29 MPaKfn2 ?2 0.97 X 780?2 =百一=540.43MPa口?/?/?12.65 X 1.58_ _ _ .貝U，?=529.29= 0.00791?2 2.2 X 1.79 =0.007