機(jī)械設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

編號(hào)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目 ： 設(shè)計(jì)帶運(yùn)輸機(jī)用減速器 院 （系） ： 機(jī)械工程系 專 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（卓越） 學(xué)生姓名 ： 張俊榮 B12020328 指導(dǎo)教師 ： 鮑莉 2015 年 03 月 15 日 目 錄 第 1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 . 1 1.1 設(shè)計(jì)題目 . 1 1.2 已知條件 . 1 1.3 設(shè)計(jì)要求 . 1 1.4 設(shè)計(jì)工作量 . 1 第 2 章 機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) . 2 2.1 動(dòng)力機(jī)選擇 . 2 2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 3 章 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3.1 一級(jí)傳動(dòng)中的 V 帶設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3.2 第一對(duì)嚙合齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 8 3.3 第二對(duì)嚙合齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 18 第 4 章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) . 28 4.1 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 28 4.2 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 33 4.3 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 39 第 5 章 變速箱箱體的設(shè)計(jì) . 46 第 6 章 參 考文獻(xiàn) . 48 第 7 章 總結(jié) . 49 第 1 頁(yè) 共 53 頁(yè) 機(jī)械工程 系； 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 專業(yè) 姓名： 張俊榮 班級(jí)： B120215 學(xué)號(hào)： B12020328 課程名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)帶運(yùn)輸機(jī)用減速器 設(shè)計(jì)篇幅： 圖 紙 3 張 說(shuō)明書 54 頁(yè) 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 年 月 日 指導(dǎo)教師 第 2 頁(yè) 共 53 頁(yè) 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1 題目 ：設(shè)計(jì)帶運(yùn)輸機(jī)用減速器（兩級(jí)援助齒輪減速器）。 1.2 已知條件： 載荷情況：中等沖擊、雙向頻繁啟動(dòng)。 工作制度：?jiǎn)伟嘀疲?8 小時(shí)）。 生產(chǎn)規(guī)模：大批量生產(chǎn)。 1.3 設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)參數(shù)： 運(yùn)輸帶工作拉力 NF 3500 運(yùn)輸帶工作速度 s/m1.1V 卷筒直徑 D 370mm 減速器外廓尺寸：結(jié) 構(gòu)緊湊 使用年限：八年、大修期四年 運(yùn)輸帶速度允許誤差： 5% 之間 1.4 設(shè)計(jì)工作量： 減速器裝配圖一張 (0 號(hào)圖紙）；零件圖兩張（輸出軸、從動(dòng)帶輪，A3圖紙，計(jì)算機(jī)輔助）；設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。 1.5 機(jī)器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖： 第 3 頁(yè) 共 53 頁(yè) 第一章 機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 一、 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的選擇：在上一章任務(wù)書中已經(jīng)給出無(wú)需選擇。 二、 動(dòng)力機(jī)的選擇： 1、電動(dòng)機(jī)類型：由于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，因此選擇交流電。其中三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，常 用的為 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。因此本設(shè)計(jì)中采用 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 2、選擇對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率： 由公式：wd PP P 公式中dP為工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率， kw ； 為電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng) 裝置的總效率。 1）、工作機(jī)所需求的功率wP應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得； 1000w wFVP kw或 9550ww wTnP kw公式中： F為工作機(jī)的阻力， N;V 為工作機(jī)的線速度， m/s；wn為工作機(jī)的轉(zhuǎn)速， r/min;w為工作機(jī)的效率。 2）、求解總效率 ： 由任務(wù)書中可以看出： 3 對(duì)軸承； 2 對(duì)齒輪；兩個(gè)聯(lián)軸器；一個(gè)卷筒以及皮帶這些會(huì)有功率損失。 查表 1-5 可以得到： =0.99軸 承（球軸承）； =0.97齒 輪（ 8 級(jí)油潤(rùn)滑）；=0.99聯(lián) 軸 器 （兩個(gè)均為有彈性元件）；卷筒采用平摩擦， =0.9卷 筒 ； 第 4 頁(yè) 共 53 頁(yè) =0.96皮 帶 輪 即： 3 2 2= 總 軸 承 齒 輪 聯(lián) 軸 器 卷 筒 皮 帶 輪3 2 2= 0 . 9 7 0 . 9 0 . 9 6 總 （ 0.99 ） （ ） （ 0.99 ）=0.773總由任務(wù)書已知：工作拉力 F=3500 N；工作速度 V=1.1 m/s; 1000w FvP kw3 5 0 0 1 . 1 3 . 8 51000wP k wwd PP 總3 . 8 5 4 . 9 80 . 7 7 3dP k w查表 12-1Y 系列電動(dòng)機(jī)，選擇電動(dòng)機(jī)功率： 5.5kw。 3、 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 1）、工作機(jī)轉(zhuǎn)速wn的計(jì)算： 每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)的長(zhǎng)度 S;S=Vt S=66m。 w Sn D36 6 1 0 5 6 . 8 1 / m i n3 . 1 4 3 7 0wnr由表 1-6 和 14-2 可得各個(gè)傳動(dòng)比 7Vi 帶8i 齒 輪因?yàn)橛袃山M齒輪傳動(dòng)：V 1 2=i i i i總 帶 齒 輪 齒 輪。 m a x m a x 7 8 8 5 6 . 8 1dwn i n 總m a x 2 5 4 5 0 . 8 8 / m i ndnr m i n m a x 2 3 3 5 6 . 8 1dwn i n 總m i n 1 0 4 . 5 8 / m i ndnr即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 1 0 4 . 5 8 / m i n 2 5 4 5 0 . 8 8 / m i ndr n r查表 12-1 最終確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y132S-4； 額定功率 5.5kw;同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。 第 5 頁(yè) 共 53 頁(yè) 2） 、實(shí)際轉(zhuǎn)速wn和實(shí)際傳動(dòng)比 i總： 1440= 2 4 . 4 85 8 . 8 1wnin 電 動(dòng) 機(jī)總?cè)?=24.48i總傳動(dòng)比分配： =2.08Vi 帶1=3i齒 輪2=4i齒 輪1440= = 5 8 . 8 2 / m i n2 4 . 4 8wnnri 電 動(dòng) 機(jī)總3） 、運(yùn)輸帶速度誤差： 5 8 . 8 2 5 8 . 8 1 1 0 0 % 0 . 1 % 5 %5 8 . 8 1 即滿足速度誤差要求。 4） 、在此轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)比下工作機(jī)實(shí)際需要功率及各傳動(dòng)部分功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算： 3 . 1 4 0 . 3 7 5 8 . 8 2 1 . 1 4 /wv D n m s 3 5 0 0 1 . 1 4 3 . 9 9dP F v k w 此時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率： 3 . 9 9= = 5 . 1 60 . 7 7 3dwPP k w 總滿足要求。 三、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù) 1、各軸轉(zhuǎn)速： 11440= = 6 9 2 . 3 / m i n2 . 0 8vnnri 電 動(dòng) 機(jī)帶1216 9 2 . 3 1= = 2 3 0 . 7 7 / m i n3nnri 齒 輪2322 3 0 . 7 7= = 5 7 . 6 9 / m i n4nnri 齒 輪2、各軸功率： 1 1 1 vd d dPP 聯(lián) 軸 器 帶 軸 承1 5 . 1 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 4 . 8 5 5P k w 第 6 頁(yè) 共 53 頁(yè) 同理可得： 21 1 2 2 = 5 . 1 6 0 . 9 4 0 . 9 7 0 . 9 9 = 4 . 6 6 k wddPP 齒 輪 軸 承3 1 2 3 4 3 = 5 . 1 6 0 . 9 4 4 . 5 2d d dP P k w 齒 輪 軸 承3、 各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 5 . 1 69 5 5 0 9 5 5 0 3 4 . 2 21440dd mPT N Mn g 同理可得： 112 1 2 13 2 3 23 4 . 2 2 0 . 9 4 2 . 0 4 6 5 . 6 33 2 . 1 7 0 . 9 6 3 9 2 . 6 43 0 . 8 8 0 . 9 6 4 1 1 8 . 5 6ddddT T i N MT T i N MT T i N M ggg帶齒 輪齒 輪 第 7 頁(yè) 共 53 頁(yè) 第三章 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、一級(jí)傳動(dòng)中 V帶的設(shè)計(jì)選擇計(jì)算 由前面可以得到下面條件：電動(dòng)機(jī)輸出功率 P=5.16kw 經(jīng)過(guò)一個(gè)聯(lián)軸器與 V帶連接效率為 0.99 轉(zhuǎn)速是 1440r/min，傳動(dòng)比 i=2.08每天工作 8 小時(shí)。 1、 確定計(jì)算功率：由表 8-8 查得工作情況系數(shù) 1.0AK 故 = 5 . 1 6 1 . 0 0 . 9 9 = 5 . 1 1C A AP K P k w 聯(lián) 軸 器2、 選擇 V 帶的帶型：根據(jù)CAPn由圖 8-11 選用 A 型 3、 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d并驗(yàn)算帶速 V 1）、初選小帶輪直徑1d。由表 8-7 和表 8-9 取1 100dd mm2）、驗(yàn)算帶速 V 1 3 . 1 4 1 0 0 1 4 4 0 7 . 5 4 /6 0 1 0 0 6 0 1 0 0ddnv m s 因?yàn)?5 / 3 0 /m s v m s 所以帶速合適。 3）、計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑： 21 1 0 0 2 . 0 8 2 0 8ddd d i m m 取標(biāo) 準(zhǔn)直徑 200mm。 4、 確定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度dL： 1） 、根據(jù)式（ 8-20） 1 2 0 1 20 . 7 2d d dd d d a d d 初取中心距0a=500mm 2） 、由式（ 8-22)計(jì)算 V 帶所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度 2120 0 1 202 24 ddd d d ddL a d d a 得到： 1476doL m m 第 8 頁(yè) 共 53 頁(yè) 由表 8-2選取 0 1430dL m m3） 、按式（ 8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 a 00 1 4 7 6 1 4 3 05 0 0 5 2 322ddLLa a m m 按式（ 8-24）計(jì)算中心距的變化范圍： 5 0 1 . 7 5 6 5 . 6m m a m m 5、 驗(yàn)算小帶輪上的包角： 1 2 1115 7 . 31805 7 . 31 8 0 2 0 0 1 0 05231 6 9 . 1 5 1 2 0dddd a oooooo6、 計(jì)算 V 帶根數(shù) 1） 、計(jì)算單根 V 帶的額定功率rP由1 1 0 0 / m i ndd m m r 和 n=1440查表 8-4 得0 1 .3 6 2P kw；根據(jù)1 4 4 0 / m i n 2 . 0 8n r i和 A 型帶查表 8-5得 0 0 .1 6 9P kw 查表 8-6和8-2 得到： 0 . 9 8 5 0 . 9 6LKK 于是： 00(1 . 3 1 2 0 . 1 6 9 ) 0 . 9 5 8 0 . 9 61 . 3 6 2rLrrP P P K KPP k w 2） 、計(jì)算 V帶根數(shù)： 5 . 1 1 3 . 7 51 . 3 6 2carPZ P 所以 V 帶根數(shù)是： 4Z 7、 計(jì)算單根 V 帶的初拉力0F： 由表 8-3 得 A 型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 0 .1 0 5 /q kg m 所以 第 9 頁(yè) 共 53 頁(yè) 202002 . 55002 . 5 0 . 9 5 8 5 . 1 15 0 0 0 . 1 0 5 7 . 5 40 . 9 5 8 4 7 . 5 41 4 2 . 3 3caKPF q vK v ZFFN 8、 計(jì)算壓軸力： 02 s i n 21 6 9 . 1 52 4 1 4 2 . 3 3 s i n21 1 2 7 . 2 5pppF Z FFFN 9、 主要設(shè)計(jì)結(jié)論： 選用 A 型普通 V帶 4 根，帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1430dL m m；帶輪基準(zhǔn)直徑 121 0 0 2 0 0ddd m m d m m；中心距： 5 1 . 7 1 5 6 5 . 6 3m m a m m；0 1 4 2 .3 3FN。 二、 減速器中第一對(duì)嚙合齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 由前面的條件可以知道：輸入功率 1 4.90P kw，小齒輪轉(zhuǎn)速 1 6 9 2 . 3 1 / m i nnr，齒數(shù)比 u=3 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)，工作壽命 8 年（每年工作300 天）單班制，中等沖擊，雙向頻繁啟動(dòng)。 解： 1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。 1） 、按任務(wù)書中所示傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角20 o 2） 、帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器參考表 10-6 選用 7 級(jí)精度 3） 、材料選擇由表 10-1 選取小齒輪材料為 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 240HBS 4） 、選小齒輪齒數(shù)1 24Z 大齒輪齒數(shù)21 3 2 4 7 2Z u Z 第 10 頁(yè) 共 53 頁(yè) 5） 、初選螺旋角 14 o 2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （ 1）、由式（ 10-24）試算小齒輪分度圓直徑，即： 3 211 22 ( u 1 ) ( Z Z Z Z )H t H EtHKTddu g g ggg1） 、確定公式中的各參數(shù)值 1、試選 1.3HtK 2、計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 6649 . 5 5 1 0 /9 . 5 5 1 0 4 . 9 / 6 9 2 . 3 16 . 7 5 9 1 0T P nTT N m m g3、由表 10-7選取齒寬系數(shù) 1d 4、由圖 10-20 查得區(qū)域系數(shù) 2.443HZ 5、由表 10-5查得材料的彈性影響系數(shù) 1 / 21 8 9 . 8EZ M P a6、由式（ 10-9）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) Z1 1 12 2 2a r c t a n ( t a n / c o s ) a r c t a n ( t a n 2 0 / c o s 1 4 ) 2 0 . 5 6 2a r c c o s c o s / ( 2 c o s ) a r c c o s 2 4 c o s 2 0 . 5 6 2 / ( 2 4 2 1 c o s 1 4 ) 2 9 . 9 7 4a r c c o s Z c o s / ( 2 c o s ) a r c c o s 7 2 c o s 2 0 . 5 6 2 / ( 7 2 2 1 c o stna t t a na t t a nZ Z hZh o o ooooo1 4 ) 2 4 . 2 5 9oo1 1 2 2 ( t a n t a n ) ( t a n t a n ) / 2 2 4 ( t a n 2 9 . 9 7 4 t a n 2 0 . 5 6 2 ) 7 2 ( t a n 2 4 . 2 5 9 t a n 2 0 . 5 6 2 ) / 21 . 6 3 7a t t a t tZZ o o o o 1 t a n / 1 2 4 t a n 1 4 / 1 . 9 0 5d Z o 第 11 頁(yè) 共 53 頁(yè) 4 4 1 . 6 3 7 1 . 9 0 5( 1 ) ( 1 1 . 9 0 5 ) 0 . 6 7 13 3 1 . 6 3 7Z 7、由式（ 10-23）可得螺旋角系數(shù) Zc o s c o s 1 4 0 . 9 8 5Z o 8、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 由圖 10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 l i m 1 l i m 28188216 0 0 5 5 0-6 0 6 0 6 9 2 . 3 1 ( 8 3 0 0 8 ) 7 . 9 7 5 1 0/ ( 7 . 9 7 5 1 0 ) / 3 2 . 6 5 8 1 0HHhM P a M P aN n j LN N u 由 式 （ 1 0 1 5 ） 計(jì) 算 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) ：由圖 10-23 查取接觸疲勞壽命系數(shù) 110 . 9 3 0 . 9 7H N H NKK取失效概率為 1%、安全系數(shù) S=1，由式（ 10-14）得 1 l i m 112 l i m 220 . 9 3 6 0 0 5 5 810 . 9 7 5 5 0 5 3 3 . 51H N HHH N HHK M P aSK M P aS 取 1和 2中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 2 5 3 3 . 5HH M P a2）、試算小齒輪分度圓直徑 3213422 1()2 1 . 3 6 . 7 5 9 1 0 3 1 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8 0 . 6 7 1 0 . 9 8 5()1 3 5 3 3 . 54 2 . 4 7 3HEHttdHZ Z Z ZKT udumm gg(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 第 12 頁(yè) 共 53 頁(yè) 11 4 2 . 4 7 3 6 9 2 . 3 1 1 . 5 3 9 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s 2、 齒輪寬度 b 1 1 4 2 . 4 7 3 4 2 . 4 7 3dtb d m m m m 2)、計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)HK1、 由 表 10-2 查得使用系數(shù) 1.5AK 2、 根據(jù) 1 .5 3 9 /v m s 7 級(jí)精度由圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) 1.1vK 3、 齒輪的圓周力 4112 / 2 6 . 7 5 9 1 0 / 4 2 . 4 7 3 3 1 8 2 . 7 3ttF T d N 1 / 1 . 5 3 1 8 2 . 7 3 / 4 2 . 4 7 3 1 1 2 . 4 0 3 / 1 0 0 /AtK F b N m m N m m 查表 10-3 得 齒間載荷分配系數(shù) 1 .2HFKK4、 由表 10-4 插值法查得 7 級(jí)精度；小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置，1.417HK 則載荷系數(shù)為： 1 . 5 1 . 1 1 . 2 1 . 4 1 72 . 8 0 6H A v H HK K K K K 3） 、由式（ 10-12），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 3112 . 8 0 64 2 . 4 7 3 5 4 . 8 7 51 . 3Ht HtKd d m mK 及相應(yīng)的齒輪模數(shù) 11c o s / 5 4 . 8 7 5 c o s 1 4 / 2 4 2 . 2 1 9nm d Z m m o3、 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （ 1）由式（ 10-20）試算齒輪模數(shù)，即 3 21212 c o s ()Ft F a s antdFK T Y Y YYmZ g 第 13 頁(yè) 共 53 頁(yè) 1） 、確定公式中的各參數(shù)值 1、試選載荷系數(shù) 1.3FtK 2、由式（ 10-18），可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù) Y22a r c t a n ( t a n c o s ) a r c t a n ( t a n 1 4 c o s 2 0 . 5 6 2 ) 1 3 . 1 4/ c o s 1 . 6 3 9 / c o s 1 3 . 1 4 1 . 7 2 80 . 2 5 0 . 7 5 / 0 . 2 5 0 . 7 5 / 1 . 7 3 8 0 . 6 8 4btvbvY o o oo 3、由式（ 10-19），可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù) Y141 1 1 . 9 0 5 0 . 7 7 81 2 0 1 2 0Y ooo4、 計(jì)算Fa saFYY由當(dāng)量齒數(shù) 3311 / c o s 2 4 / c o s 1 4 2 6 . 2 7vZZ o，3322 / c o s 1 4 7 2 / c o s 1 4 7 8 . 8 4vZZ oo，查圖 10-17 得齒形系數(shù)122 . 5 8 2 . 2 4F a F aYY。 由圖 10-18 查得應(yīng)力修正系數(shù)121 . 6 1 . 7 6s a s aYY由圖 10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為： l i m 1 l i m 25 0 0 3 8 0FFM P a M P a由圖 10-22 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 120 . 9 3 0 . 9 5F N F NKK取彎曲疲勞安全系數(shù) 1.4S 由式（ 10-14）得： 1 l i m 112 l i m 221 1 2 2120 . 9 3 5 0 0 3 3 2 . 1 41 . 40 . 9 5 3 8 0 2 5 7 . 8 61 . 42 . 5 8 1 . 6 2 . 2 4 1 . 7 60 . 0 1 2 4 0 . 0 1 5 3 3 3 2 . 1 4 2 5 7 . 8 6F N FFF N FFF a S a F a S aFFKM P aSKM P aSY Y Y Y 第 14 頁(yè) 共 53 頁(yè) 因?yàn)榇簖X輪的Fa SaFYY大于小齒輪，所以取 20 . 0 1 5 3 F a S a F a S aFFY Y Y Y 2)、試計(jì)算齒輪模數(shù) 3212134222 c o s()2 1 . 3 6 . 7 5 9 1 0 0 . 6 8 4 0 . 7 7 8 c o s 1 40 . 0 1 5 31 2 41 . 2 9 8F t F a S antdFK T Y Y YmZmm og（ 2） 、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 1、 圓周速度 v 1111/ c o s 1 . 2 9 8 2 4 / c o s 1 4 3 2 . 1 0 53 . 1 4 3 2 . 1 0 5 6 9 2 . 3 1 1 . 1 6 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ntd m Z m mdnv m s o 2、 齒寬 b 1 1 3 2 . 1 0 5 3 2 . 1 0 5db d m m 3、 齒輪高 h及寬高比 b/h ( 2 c ) m ( 2 1 0 . 2 5 ) 1 . 2 9 8 4 . 2 1 9b / h 3 2 . 1 0 5 / 4 . 2 1 9 7 . 6 1a n n n thh 2)、計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) FK1、 根據(jù) v=1.163m/s;7級(jí)精度由圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) 1.03vK 2、 由 431 1 1312 / 2 6 . 7 5 9 1 0 / 3 2 . 1 0 5 4 . 2 1 1 0/ 1 4 . 2 1 1 0 / 3 2 . 1 0 5 1 3 1 . 1 3 / 1 0 0 /tAtF T d NK F b N m m N m m 查表 10-3 得齒間載荷分配系數(shù) 1.2FK 第 15 頁(yè) 共 53 頁(yè) 3、 由表 10-4 用插值法查得 1.417HK ，結(jié)合吧、 b/h=7.61 查圖 10-13得： 1.35FK 。則載荷系數(shù)為： 1 1 . 0 3 1 . 2 1 . 3 5 1 . 6 6 9F A v F FK K K K K 3） 、由式（ 10-13），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù) 3 3 1 . 6 6 91 . 2 9 8 1 . 4 1 11 . 3Fn n tFtKm m m mK 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)nm大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，從滿足彎曲 疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn)中就近取 2nm mm；為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度出發(fā)，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑1 5 4 .8 7 5d m m來(lái)計(jì)算小齒輪和大齒輪的齒數(shù)即： 1 1 12 1 2c o s / 5 4 . 8 7 5 c o s 1 4 / 2 2 6 . 6 2 2 73 2 7 8 1 8 1nZ d mZ u Z Z o 取 Z則 取4、 幾何尺寸計(jì)算 （ 1） 、計(jì)算中心距 12( Z Z ) m ( 2 7 8 1 ) 2 1 1 1 . 3 0 62 c o s 2 c o s 1 4na m m o考慮到模數(shù)從 1.411 增大圓整至 2mm 為此中心距減小圓整為 111mm。 （ 2） 、按圓整后的中心距修正螺旋角 12( Z Z ) m ( 2 7 8 1 ) 2a r c c o s a r c c o s 1 3 . 3 4 92 2 1 1 1na o （ 3） 、計(jì)算小大齒輪的分度圓直徑 11222 7 2 5 5 . 5 0c o s c o s 1 3 . 3 4 98 1 2 1 6 6 . 4 9 9c o s c o s 1 3 . 3 4 9nnZmd m mZmd m m o（ 4） 、計(jì)算齒輪寬度 第 16 頁(yè) 共 53 頁(yè) 1211 5 5 . 5 06 0 6 5db d m mb m m b m m 取5、 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 齒輪副的中心距在圓整后，HFK Z K Y 、 、 、 、 Y等均產(chǎn)生變化，應(yīng)該重新校核齒輪強(qiáng)度，以明確齒輪的工作能力。 （ 1） 、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 1312 1HH H EdKT u Z Z Z Zdu g 計(jì)算式中各個(gè)參數(shù) 1） 、 H A v H HK K K K K1、 由表 10-2 查得使用系數(shù) 1.5AK 2、 11 5 5 . 5 6 9 2 . 3 1 2 . 0 1 1 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s 根據(jù) v=2.011m/s;7級(jí)精度由圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) 1.05vK 3 、齒輪圓周力 431 1 1312 / 2 6 . 7 5 9 1 0 / 5 5 . 5 2 . 4 3 6 1 0/ 1 . 5 2 . 4 3 6 1 0 / 5 5 . 5 6 5 . 8 3 8 / 1 0 0 /tAtF T d NK F b N m m N m m 查表 10-3 得齒間載荷分配系數(shù) 1.4HK 4、 由表 10-4用插值法查得 7級(jí)精度；小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，得到： 1.417HK 。則載荷系數(shù)為： 1 . 5 1 . 0 5 1 . 4 1 . 4 1 7 3 . 1 2 4H A v H HK K K K K 2） 、由前面可知： 4116 . 7 5 9 1 0 / 1 5 5 . 5 3dT N m m d m m u 3） 、由圖 10-20 查取區(qū)域系數(shù) 2.453HZ 4） 、由表 10-5查得材料的彈性影響系數(shù) 121 8 9 .8EZ M P a 5） 、 第 17 頁(yè) 共 53 頁(yè) 1 1 12 2 2a r c t a n ( t a n / c o s ) a r c t a n ( t a n 2 0 / c o s 1 3 . 3 4 9 ) 2 0 . 5 1 0a r c c o s c o s / ( 2 c o s ) a r c c o s 2 7 c o s 2 0 . 5 1 0 / ( 2 7 2 1 c o s 1 3 . 3 4 9 ) 2 9 . 1 1 6a r c c o s Z c o s / ( 2 c o s ) a r c c o s 8 1 c o s 2 0 . 5 1 0 / ( 7 2tna t t a na t t a nZ Z hZh o o oo o oo 2 1 c o s 1 3 . 4 3 9 ) 2 3 . 8 4 5 oo1 1 2 2 ( t a n t a n ) ( t a n t a n ) / 2 2 7 ( t a n 2 9 . 1 1 6 t a n 2 0 . 5 1 0 ) 8 1 ( t a n 2 3 . 8 4 5 t a n 2 0 . 5 1 0 ) / 21 . 6 6 2a t t a t tZZ o o o o 1 t a n / 1 2 7 t a n 1 3 . 3 4 9 / 2 . 0 4d Z o4 4 1 . 6 6 2 2 . 0 4( 1 ) ( 1 2 . 0 4 ) 0 . 6 4 63 3 1 . 6 6 2Z 6） 、由式（ 10-23）可得螺旋角系數(shù) c o s c o s 1 3 . 3 4 9 0 . 9 8 6Z o 強(qiáng)度校核： 131432 12 3 . 1 2 4 6 . 7 5 9 1 0 3 12 . 4 5 3 1 8 9 . 8 0 . 6 4 6 0 . 9 8 61 5 5 . 5 35 1 7 . 9 8 4 HH H EdHKT uZ Z Z ZduM P a g滿足齒面 接觸疲勞強(qiáng)度條件 （ 2） 、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 按前述類似做法，先計(jì)算式（ 10-17）中的各參數(shù)。 1） 、由前面條件可得： 4111 . 6 6 9 6 . 7 5 9 1 01 2 2 7 1 3 . 3 4 9FdnK T N m mm m m Z og 2） 、由式（ 10-18）可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) 第 18 頁(yè) 共 53 頁(yè) 22a r c t a n ( t a n c o s ) a r c t a n ( t a n 1 3 . 3 4 9 c o s 2 0 . 5 1 0 ) 1 2 . 5 2 8/ c o s 1 . 6 6 2 / c o s 1 2 . 5 2 8 1 . 7 4 40 . 2 5 0 . 7 5 / 0 . 2 5 0 . 7 5 / 1 . 7 4 4 0 . 6 8btvbvY o o oo 3） 、由式（ 10-19）可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)： 1 3 . 3 4 91 1 2 . 0 4 0 . 7 7 31 2 0 1 2 0Y ooo4） 、由當(dāng)量齒數(shù)： 3311 / c o s 2 7 / c o s 1 3 . 3 4 9 2 9 . 3 1 2vZZ o3322 / c o s 1 3 . 3 4 9 8 1 / c o s 1 3 . 3 4 9 8 7 . 9 3 7vZZ oo 查圖 10-17 得齒形系數(shù) 122 . 5 5 2 . 2 4F a F aYY21 1 11 321423212 c o s2 1 . 6 6 9 6 . 7 5 9 1 0 2 . 5 5 1 . 6 3 0 . 6 8 0 . 7 7 3 c o s 1 3 . 4 5 91 2 2 78 9 . 2 8 F F a S aFdnFK T Y Y Y YmZM P a o21 2 22 322423222 c o s2 1 . 6 6 9 6 . 7 5 9 1 0 2 . 2 4 1 . 7 7 0 . 6 8 0 . 7 7 3 c o s 1 3 . 4 5 91 2 8 17 6 . 3 2 F F a S aFdnFK T Y Y Y YmZM P a o齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。 6、 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 齒數(shù)：122 7 8 1ZZ模數(shù) m=2mm壓力角 20 o ；螺旋角 13.349 o 變位系數(shù) 120xx； 中心距 111a mm ；齒寬 126 5 6 0b m m b m m；小齒輪選用 40Cr (調(diào)質(zhì) )，大齒輪選用 45鋼（調(diào)質(zhì)），齒輪按 7 級(jí)精度設(shè)計(jì)。 三、第二對(duì)嚙合齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 由前面的條件可以知道：輸入功率 2 4.75P kw，小齒輪轉(zhuǎn)速 2 2 3 0 . 7 7 / m i nnr，齒數(shù)比 u=3 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命 8 年（每年工作 第 19 頁(yè) 共 53 頁(yè) 300 天）單班制，中等沖擊，雙向頻繁啟動(dòng)。 解： 1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。 1）、按任務(wù)書中所示傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角 20 o 2）、帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器參考表 10-6 選用 7 級(jí)精度 3）、材料選擇由表 10-1 選取小齒輪材料為 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 240HBS 4）、選小齒輪齒數(shù)1 24Z 大齒輪齒數(shù)21 4 2 4 9 6Z u Z 5）、初選螺旋角 14 o 3、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （ 1）、由式（ 10-24）試算小齒輪分度圓直徑，即： 3 211 22 ( u 1 ) ( Z Z Z Z )H t H EtHKTddu g g ggg2） 、確定公式中的各參數(shù)值 1、試選 1.3HtK 2