華中畢業(yè)論文傳動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì).

1、目錄一總體設(shè)計(jì) . 1 1（一）了解傳動(dòng)裝置的組成和不同傳動(dòng)方案的特點(diǎn)，合理擬定傳動(dòng)方案.1 1（二）電動(dòng)機(jī)的選擇 . 1 1（三）傳動(dòng)比的分配 . 4 4（四）傳動(dòng)裝置的動(dòng)運(yùn)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 . 4 4二.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 5 5（一）V V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) . 5 5（二）圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) . 9 9（三） .各傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1313三.各傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 1313（一） .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟 1313（二）軸及其配合件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1414（三） .軸的強(qiáng)度校核 1717四設(shè)計(jì)總結(jié) . 2121五.參考文獻(xiàn) . 2121傳動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一.總體設(shè)計(jì)（一）了解傳動(dòng)裝置的組成

2、和不同傳動(dòng)方案的特點(diǎn)，合理擬定傳動(dòng)方案機(jī)器一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)三部分組成。根據(jù)課題要求，實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的原動(dòng)機(jī) 可以選用電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置應(yīng)包括帶傳動(dòng)、減速器和鏈傳動(dòng)。布置傳動(dòng)順序時(shí)，一般考 慮以下幾點(diǎn)：1 1） 帶傳動(dòng)的承載能力較小， 傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動(dòng)形式大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖減振，因此宜布置在高速級(jí)（轉(zhuǎn)速較高，傳遞相同功率時(shí)轉(zhuǎn)矩較?。? 2） 鏈傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，不適于高速傳動(dòng)，應(yīng)布置在低速級(jí)。3 3） 圓柱齒輪減速器傳動(dòng)性較好，可適應(yīng)于高速級(jí)和傳遞轉(zhuǎn)矩較大的場(chǎng)合。綜合以上條件，按照規(guī)定要求設(shè)計(jì)成平行軸工作臺(tái)，且實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)力不宜過(guò)大，故減速器選（二）電動(dòng)機(jī)的選擇1

3、 1 ）電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于直流電動(dòng)機(jī)需用要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,價(jià)格較高，維護(hù)比較不便，因此無(wú)特殊要求時(shí)不宜采用。行生產(chǎn)單位一般用三相交流電機(jī)，因此無(wú)特殊要求都應(yīng)選用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī) 有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類(lèi)。異步電動(dòng)機(jī)有籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多。我國(guó)新設(shè)計(jì)的 Y Y系列三相籠型異步電機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng) 機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，適用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體 和無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等，由于起動(dòng)性能較好，式中：Pw 工作機(jī)所需的工作功率,KWK

4、W ；也適用于某些要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的機(jī)械。在經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小和過(guò)載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用三相異步電機(jī)YZYZ型（籠型）或 YZRYZR型（繞線弄型）。電動(dòng)機(jī)除按功率、轉(zhuǎn)速排成系列之外，為適應(yīng)不同的輸出軸要求和安裝需要，電 動(dòng)機(jī)機(jī)體又有幾種安裝結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)不同防護(hù)要求，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)還有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封 閉式和防爆式等區(qū)別。電動(dòng)機(jī)的額定電壓一般為380V380V。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置工作臺(tái)電源為交流電源，工作環(huán)境較好，載荷變化小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較高，再綜合經(jīng)濟(jì)性考慮，選用Y Y系列三相異步電機(jī)。2 2） 電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇三相異步電動(dòng)機(jī)常用的有四種同步轉(zhuǎn)速，即3

5、0003000、15001500、10001000、750r/min750r/min （相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)為 2 2、4 4、6 6、8 8）。同步轉(zhuǎn)速為由電流頻率與極對(duì)數(shù)而定的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速， 電動(dòng)機(jī)空載時(shí)才可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速都低于同步轉(zhuǎn)速。低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)多，轉(zhuǎn)矩也大，因此外廓尺寸及重量都較大，價(jià)格較高，但可以使傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比減小，使傳動(dòng)裝置的體積、重量較??；高速電動(dòng)機(jī)則相反。因此確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)要綜合考慮，分析比較電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的性能，尺寸、重量和價(jià)格等因素。通常多選用同步轉(zhuǎn)速為 15001500和1000r/min1000r/min的電動(dòng)機(jī)。所以選電動(dòng)機(jī)的同步

6、轉(zhuǎn)速為1000r/min1000r/min。3 3） 電動(dòng)機(jī)功率的選擇電機(jī)的功率選得合適與否， 對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)都有影響。功率小于工作要求， 就不能保證工作的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞；功率過(guò)大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格過(guò)高，能力又不能充分利用，由于經(jīng)常不滿載運(yùn)行，效率和功率因數(shù)都較低，增加電能消耗，造成很大浪費(fèi)。由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)架載荷變化很小，所以只要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率ped等于或稍大于所需的電動(dòng)機(jī)工作功率Fd，即Rd - Pd，電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，通?？梢圆恍ｒ?yàn)發(fā)熱和起 動(dòng)力矩。如圖1 1所示的傳動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為：PdKWaa由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主動(dòng)端的總效率。Tn又

7、由FWKWKW9550式中：T T 輸入轉(zhuǎn)矩，N m mn n -轉(zhuǎn)速，r/minr/min。且已知要求輸入轉(zhuǎn)矩為 500500 N N - - m m n為10001000 r/minr/min，代入上式得:500 10009550:52.36 KWKW電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的輸入端只經(jīng)過(guò)一個(gè)聯(lián)軸器，可以取a =0.99=0.99，所以電動(dòng)機(jī)的工作功率 應(yīng)為:Pw 52 36Pd52.89 KWKWa 0.994 4）電機(jī)型號(hào)的確定根據(jù)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和工作功率，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y280m-6Y280m-6。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知該電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為10001000 r/minr/m

8、in，滿載轉(zhuǎn)速為980980 r/minr/min，額定功率為5555 KW,KW,外伸軸直徑為 75mm75mm電極對(duì)數(shù)為 6 6對(duì)。（三）傳動(dòng)比的分配分配傳動(dòng)比，即各級(jí)傳動(dòng)比如何取值，是設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題。傳動(dòng)比分配得合理，傳動(dòng)裝置得到較小的外廓尺寸或較輕的重量，以實(shí)現(xiàn)降低成本和結(jié)構(gòu)緊湊的目的；也可以使傳動(dòng)零件獲得較低的圓周速度以減小動(dòng)載荷或降低傳動(dòng)精度等級(jí)；還可以得到較好的潤(rùn)滑條件。一般帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比合理值為i =2 4、一級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比合理值為i =36，此實(shí)驗(yàn)臺(tái)架為一般實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，沒(méi)有其他特殊要求，為減小設(shè)計(jì)尺寸，使整個(gè)實(shí) 驗(yàn)臺(tái)架的體積、重量減小，降低制造難度。各級(jí)傳動(dòng)比都取最小

9、合理值，即帶傳動(dòng)傳動(dòng)比h = 2，直齒圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i2 = 3，所以總傳動(dòng)比i = h i2 = 6。（四）傳動(dòng)裝置的動(dòng)運(yùn)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。如將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為I軸、n軸、川軸，以及各軸轉(zhuǎn)速n、n2、n3，各軸的功率 P1、F2、P3,各軸轉(zhuǎn)矩Ti、T2、T3, 0為電動(dòng)機(jī)軸和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器軸之間的聯(lián)軸器效率；i為帶傳動(dòng)的效率；2為滾珠軸承的效率； 3圓柱齒輪的效率； 4滾株軸承效率； 5磁粉加載器 軸和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器軸之間聯(lián)軸器的效率，此設(shè)計(jì)中取0= = 5=0.99=0.99、 2= = 4=0.98=0.98、1 =0

10、.96=0.96、3=0.97=0.97。則可按電動(dòng)機(jī)軸至工作機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)運(yùn)和動(dòng)力參數(shù)。1.1.各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算PdTn9550500 9809550二 51.31 KWKWnm = 9 8 0/ m in厲=nm = 9 8 0/ m in1 980 “c , n2490r / mi n112n3 二匹=490 : 163.3r/min1232 2 .各軸的輸入功率9550P19550 50.8n1-980-9550P29550 48.77亞-4909550P,9550 46.36-1 63 3495N *m二 950.5N * m=27 1.2N mPi =Pdo =51

11、.31 0.99 = 50.8KWKWP2 =R =50.8x0.96 = 48.77KWKWp3 3=B=B23=48.77 0.98 0.97 =46.36KWKW3.3. 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩Td =5 0 N *m二傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中被廣泛應(yīng)用。而在一般機(jī)械傳動(dòng)中，應(yīng)用最廣泛的是V V帶傳動(dòng)。V V帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)時(shí)，V V帶只和輪槽的兩個(gè)側(cè)面接觸，即以兩側(cè)面為工作面。根據(jù)槽面摩擦原理，在同樣的張緊力作用下，V V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。這是V V帶傳動(dòng)性能上的最主要優(yōu)點(diǎn)。再

12、加上V V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，以及V V帶多已標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因而V V帶傳動(dòng)應(yīng)用非常廣泛。再加上 V V帶傳動(dòng)適應(yīng)于載荷不是很大，轉(zhuǎn)速高的場(chǎng)合，故傳動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)的第一級(jí)傳動(dòng)采用V V帶傳動(dòng)。V V帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和疲勞破壞。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)為：在保證帶傳動(dòng)不打滑的前提下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。V V帶傳動(dòng)的具體設(shè)計(jì)計(jì)算如下：（一） V V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得工作情況系數(shù)KA =1.1，故PCa =KAR =50.8 1.1 =55.88 KWKW2.2.選擇帶形根據(jù)p,a =55.88KW=55.88KW , nm =980r /mi

13、n，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定選用SPBSPB窄V V帶。3 3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd21 1）選取主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑dd1由機(jī)械設(shè)手冊(cè)查得主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑可選為dd1 =200mm=200mm。T2T3(dd1 - dd 2 )L2a0 評(píng)1 dd2)4a。.Ld - Ld= 9002500 -2753.1:773.5( mm)2)2)驗(yàn)算窄V V帶的帶速V二dd1n3.14 200 980vd110.26m/s60 1000 60 10005m/s : v : 35m/s，所以帶速合適3)3)計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 dd2從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 dd2 = = i dd1=400mm=400mm

14、。計(jì)算所得的dd2符合基準(zhǔn)直徑系列，不用進(jìn)行圓整。4.4.確定窄V V帶的中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld根據(jù) 0.7(dd1 dd2):： a。：2(dd1 dd2)即420 ： a0 ：1200，初步選擇中心距為900mm900mm。計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度-=1800 (200 400)(400-200):2753.1 (mm)24漢900查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得Ld = 2500mm計(jì)算實(shí)際中心距a最小中心距 amin 二a-0.015Ld =773.5-0.015 2500 ： 736(mm)最大中心距 amax =a 0.03Ld - 773.5 0.03 2500 ： 848.5(mm)5.5.

15、 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角?1Q dd2 d d1QQ：: 180 咚 卩 57.5 =1 7 2512 0a主帶輪上的包角合適。6.6. 確定窄V V帶的根數(shù)PeaZ (PoF0)K：.KL式中：K K - -. .考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù)；KL考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)度系數(shù);由機(jī)械設(shè)手冊(cè)查得主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑可選為dd1 =315mm=315mm。:16.15m/sPo 單根V V帶的基本額定功率;.：Po 計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶額定功率的增量(因P)是按:-=180，即ddi二dd2的條件計(jì)算的，而當(dāng)傳動(dòng)比越大時(shí)，從動(dòng)輪直徑就越比主動(dòng)輪直徑大，帶繞上從動(dòng)輪時(shí)的彎

16、曲應(yīng)力就越比繞上主動(dòng)輪時(shí)的小，故其傳動(dòng)能力即有所提高)。以上幾個(gè)參數(shù)都可直接從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)或相關(guān)手冊(cè)上查得。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得P0 =7.47KW,：F0 = 0.78KWK： =0.99KL =0.94所以得：ZPca55.887.37(P0 +AP0)KL(7.47+ 0.78)漢 0.99漢 0.94取Z =8=8根帶的根數(shù)過(guò)多，改選窄 V V帶的截形。7.7.重選帶形根據(jù)FCa =55.88KW=55.88KW , nm =980r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇窄 V V帶的截形為SPCSPC。& &確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd21)1)選取主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑dd12 2)驗(yàn)算窄V V

17、帶的帶速v兀dd1 n 3.14漢315 匯980v 二60 1000 60 1000 5m/s : v ：35m/s，所以帶速合適3 3)計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 dd2 = = i dd1=630mm=630mm。計(jì)算所得的dd2符合基準(zhǔn)直徑系列，不用進(jìn)行圓整。9.9.確定窄V V帶的中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld根據(jù) 0.7(dd1 dd2)： a。：2(dd1 dd2)即661.5 ： a0 1890，初步選擇中心距為1400mm1400mm。計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度:4301.4(mm)a = aLd-Ld2= 14004000 -4301 .42:1249.3(mm)_5

18、5.88 _(18.37 2.33) 0.96 12.812 2L2a0 -(dd1 dd2)他醴2)=2800 尹5 630)(6：1400查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得Ld = 4000mm計(jì)算實(shí)際中心距a最小中心距 amin 二a-0.015Ld =1249.3-0.015 4000 ： 1189.3(mm)最大中心距 amax 二 a 0.03Ld =1249.3 0.03 4000 ： 1369.3(mm)10.10.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角11 dd2-dd1：: 180 咚 巴 57.5 =1 6 5512 0a所以主帶輪上的包角合適。11.11. 確定窄v v帶的根數(shù)PeaZ Z = =(P。：F

19、0)K：.KL查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得P0 =18.37KW,：P0 =2.33KWK：. =0.96KL =1所以得：Z丄（Po+AP。）/取Z=3=3根窄V V帶的根數(shù)合適。12.12.計(jì)算單根V V帶預(yù)緊力Fqv21000 Pea用FeeCa代入上式，得Zve-1eX -1F0 =500 Pea (2.5 -1) qv2Zv K：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，SPCSPC型窄V V帶q =0.37kg/mkg/m。故c c QQn cFo =500（1） 0.37 16.152 : 1022（N）3 16.150.961313計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力S167 ：Fp =2ZF0sin 1 =2 3 F0

20、sin6093（N）2 2（二）圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá) 200m/s200m/s。在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。 如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%99%。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分得要，因?yàn)榧词剐手挥?%1%的提高，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義；在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較?。磺以O(shè)計(jì)制造正確的合理、使用維護(hù)良好的的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車(chē)輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要；齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比非常穩(wěn)定。正是因?yàn)辇X輪傳動(dòng)具有這些優(yōu)點(diǎn)

21、，故其得到了廣泛的應(yīng)用。齒輪失效的主要形式有輪齒折斷、齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、塑性變形等。齒輪傳動(dòng)在具體的工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個(gè)工作 壽命期間不致失效。 因此，針對(duì)上述各種失效形式，都應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。但是對(duì) 于齒面磨損、塑性變形等，由于尚未建立起廣為工作實(shí)際運(yùn)用的而且行之有效的計(jì)算方法及 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于高速大功率的齒輪傳動(dòng)（如航空發(fā)機(jī)主傳動(dòng)、汽輪發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)等），還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。至于抵抗其他失效的能力， 目前雖然一般不進(jìn)行

22、計(jì)算，但應(yīng)采相應(yīng)的措施，以增強(qiáng)輪齒抵抗這些失效的能力。由實(shí)踐可知，在閉式齒輪傳動(dòng)中， 通常以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。但對(duì)于齒面硬度很高、齒芯強(qiáng)度又低的齒輪或材質(zhì)較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。故此傳動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)中采用一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，對(duì)其采用保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。 而對(duì)于齒輪的輪圈、 輪輻、輪轂等部位的尺寸，通常僅作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 不進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算，故在設(shè)計(jì)過(guò)程中也只對(duì)齒輪的輪圈、輪輻、輪轂等部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)，而不進(jìn)行強(qiáng)度的校核計(jì)算。圓柱齒輪減速器的具體設(shè)計(jì)計(jì)算及過(guò)程如下：1 1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1 1）齒輪轉(zhuǎn)速不高，故選用 7 7級(jí)精

23、度2 2）材料選擇由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表10-110-1，選擇小齒輪材料為 40Cr40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS280HBS，大齒輪材料為 4545鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS240HBS，二者材料硬度差為 40HBS40HBS。3 3）選小齒輪齒數(shù) 乙=24，大齒輪齒數(shù)Z2 = i2 Z1 = 3 24 =72。2 2.1 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)Kt =1.5（2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩人=950.5N m=95050N * mm（3 3） 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取齒寬系數(shù) d =1，材料的彈性影響系數(shù) ZE =189.8MPa1/2，小 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 Jimi二6

24、00MPa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 diim2 =550MPa（4 4）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N60n1jLh =4.147 109N2 =60n2jLh =1.296 109（5 5） 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1 =0.90;KHN2 =0.95（6 6 ）計(jì)算按觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%1%，安全系數(shù)S=1S=1，可得二H h = KHN1Hlim1 =0.9 600MPa =540MPaSK H_HNT_H =0.95 550MPa =522.5MPaS2 2）計(jì)算（1 1 ）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1t，代入二H 較小的值KtT1 u 1 / ZE、23 1.3 95

25、050 4189.8、2d1t _ 2.323（ -）2.32 3 - - （-） mm = 65.8mmd u fH113522.5（2 2）計(jì)算圓周速度Vgt n1 65.8 漢 490 ,vm / s = 1.69m/ s60 1000 60 1000（3 3 ）計(jì)算齒寬b bb = d d1t =1.1 65.8 =72.38（4 4）計(jì)算齒寬與齒高之比 b/hb/h模數(shù)mt =d1t /乙=65.8/24mm ： 2.742mm齒高h(yuǎn) = 2.25mt 二 2.25 2.742mm ： 6.17mmb/ h =72.38/6.17 =11.73（5 5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v =1.6

26、9m/s，7 7級(jí)精度，查表可知 Kv =1.086】1K FN 1 FE1SLF 2K FN 2- FE2S0.88 3801.4M Pa 238.86M P a直齒輪，假設(shè) KAR /b : 100N / mm。查表知，K .二K. = 1.2，且查表知使用系數(shù)KA =1。則2. 23K=1.120.18(1 0.6 d ) d .23 10 b3=1.120.18 (10.6 1 ) 10.23 1065.8 =1.354由b/h =11.73 , KH =1.354，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 K -1.35，故載荷系數(shù)K = KAKVKH -K =1 1.08 1.2 1.354 =1.755

27、(6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，d1 =d1t3 K/Kt =65.8 3 1.755/1.5mm = 69.335mm(7 7 )計(jì)算模數(shù)m 二 d / 乙 2.89mm3.3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒根彎曲強(qiáng)度公式為m _ 3 2? (丫FaYSa傀Z12 町1 1)確定公式內(nèi)各數(shù)值(1 1)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限匚FE1 =500MPa ；大齒輪的彎曲疲 勞強(qiáng)度極限；FE2 =380MPa ；彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 =0.85,KFN2 =0.88 ;(2 2 )計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取變曲疲勞安全系數(shù) S=S= 1.41.4，故有0.85 500 M P

28、 a=303.57M P a1.4(3(3)計(jì)算載荷系數(shù)K KK 二 KAKvKF ：KF：. =1 1.08 1.2 1.35 = 1.75(4)查取齒形系數(shù)查表查得YFa1 = 2.65 ； YFa2 二 2.226(5)查取應(yīng)力校正系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，丫$丸=1.58 ； YSa2 -1.764。丫Fa 1丫Sal2.65 1.58303.57= 0.01379丫Fa 2丫Sa2二 F 22.226 1.764238.86= 0.01644m-32 1.75 950501.1 2420.01644 二2.051mm（6 6 ）計(jì)算大小齒輪的YFaYsa并加以比較升大齒輪數(shù)值大。2 2）

29、設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的橫數(shù)m 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 m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度很決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決 定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.0512.051，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m = 2.50mm。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d 69.335mm，算出小齒輪齒數(shù)d169.335z,127.734，取乙=28齒，故大齒輪齒數(shù) z2 = i2z, = 3 28 二 84。m,2.5這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以滿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)。4

30、.4.幾何尺寸計(jì)算1 1）計(jì)算分度圓直徑d1 =乙口=28 2.5mm = 70mmd2 二 z2m=84 2.5mm = 210mm2)2)計(jì)算中心距a = d2)/2 = (70 210)/2 = 140mm3)3)計(jì)算齒輪寬度b 二 d a =1.1 70 = 77mm取 B2 = 77mm, B! = 82mm。5.5.驗(yàn)算2T1Ft1 = 2715.7 N Nd1K A Ft / = 35.2 6 N/mm100N/mmN/mm1.3 495=643.5N495=643.5N m m按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tea應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用普通大套筒式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1

31、2501250 N N m m，聯(lián)軸器長(zhǎng)為200mm200mm 根據(jù)這些條件將軸設(shè)計(jì)成如下所示的結(jié)構(gòu)：圖2 2第一軸的結(jié)構(gòu)為了安裝及固定帶輪，從左至右第一段為10mm10mm的地方開(kāi)有2 2 2 2的環(huán)槽，用于安裝卡環(huán) 對(duì)帶輪進(jìn)行軸向固定，帶輪和軸采用普通平鍵連接，平鍵型號(hào)為鍵2020 8 8。第二段為5mm5mm高的軸肩，對(duì)帶輪在軸上的軸向進(jìn)行定位，且為滿足聯(lián)軸器的安裝，在軸上開(kāi)有圓錐銷(xiāo)孔。2 2）小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)選用的帶的截形，查表8-108-10，小帶輪寬度B=85mmB=85mm，基準(zhǔn)寬度bd =19mm=19mm，槽深24mm24mm，輪槽角3838,又小帶輪的分度圓直徑 dd1

32、=315mm=315mm由dd1300mm300mm應(yīng)采用孔板式結(jié)構(gòu)，帶輪的具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖所示：圖3 32.2.第二軸及其配合件的設(shè)計(jì)1 1）第二軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于第二軸，其上面要安裝一個(gè)大帶輪和一個(gè)主動(dòng)齒輪 （小齒輪），小齒輪的分度圓直 徑70mm70mm，且小齒輪的齒寬為 82mm82mm，而第二軸的最小允許用軸徑為 52mm52mm ,故將小齒輪直 接和軸做成一體，即齒輪軸。而大帶輪的寬度為B =（Z _1）e 2f其參數(shù)和小帶輪的一樣，故B=85mmB=85mm。根據(jù)這些條件，設(shè)計(jì)出第二軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：圖4 4第二軸的結(jié)構(gòu)為了安裝及固定帶輪，從右至左第一段為離軸左端10mm10

33、mm長(zhǎng)的地方開(kāi)有2mm2mm寬2mm2mm深的環(huán)槽，用以安裝卡環(huán)，同時(shí)在第一段的右段留有5mm5mm高的軸肩對(duì)帶輪進(jìn)行軸向固定，并且在第一段軸上還開(kāi)有鍵槽，采用普通平鍵連接，固定帶輪周向方向，平鍵型號(hào)為鍵1616 1010；第二段為5mm5mm高38mm38mm長(zhǎng)的軸肩，以便用套筒定位安裝帶輪并在其上安裝軸承，第三段為 3mm3mm高的軸肩，以便軸承安裝的定位。第4 4段為長(zhǎng)82mm82mm長(zhǎng)的齒輪，是和軸做成一體的。2 2）第二軸上帶輪（大帶輪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)選用的帶的截形，查表8-108-10，小帶輪寬度B=85mmB=85mm，基準(zhǔn)寬度bd =19mm=19mm，槽深24mm24mm，輪

34、槽角3838,又小帶輪的分度圓直徑dd1=630mm=630mm由dd1600mm600mm應(yīng)采用履板式結(jié)構(gòu)，帶輪的具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖所示:圖5 5大帶輪的結(jié)構(gòu)3 3 第三軸及其配合件的設(shè)計(jì)1 1）對(duì)于第三軸，其上面要安裝一個(gè)大齒輪、一個(gè)主動(dòng)鏈輪（小鏈輪）及一對(duì)滾動(dòng)軸承，大 齒輪的齒寬為77mm77mm，而第二軸的最小允許用軸徑為60mm60mm，而鏈輪在第三軸上裝所需要的寬度是37.85mm37.85mm,滾動(dòng)軸承的寬度為 20mm20mm。故將第三軸設(shè)計(jì)成如下所示的結(jié)構(gòu)：圖6 6第三軸的設(shè)計(jì)為了安裝磁粉加載器，從左至右第一段為180mm180mm長(zhǎng)的光軸，第二段為 5mm5mm高40mm

35、40mm長(zhǎng)的軸肩，以便用套筒定位安裝軸承，第三段為便于齒輪的安裝和軸向的定位，在其右邊采用5mm5mm高的軸肩進(jìn)行定位，左邊開(kāi)有環(huán)槽，用以安裝卡環(huán)對(duì)齒輪進(jìn)行軸向定位。第4 4段為長(zhǎng)10mm10mm的軸肩，使齒輪和減速器外殼有足夠的間隙，第五段為10mm10mm長(zhǎng)的軸肩，第六段20mm20mm長(zhǎng)，用于安裝滾動(dòng)軸承。在軸向進(jìn)行定位，齒輪和軸采用普通平鍵連接，平鍵型號(hào)為鍵1616 1010。2 2）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因齒輪齒頂圓直徑為 210mm210mm，可采用普通實(shí)心結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)和尺寸見(jiàn)大齒輪零件圖。（三）軸的強(qiáng)度校核進(jìn)行軸的強(qiáng)校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)

36、的選取其許用應(yīng)力。 對(duì)于僅僅承受扭矩的軸， 應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算； 對(duì)于承受彎矩的軸， 應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于即承受彎矩以承受扭矩的軸，就按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算， 需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。此外，對(duì)于瞬時(shí)過(guò)載很大或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其靜強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形。由于此次設(shè)計(jì)和傳動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)的軸都為直軸，且設(shè)計(jì)軸的方法都相同， 故這里只對(duì)受力最復(fù)雜的第二軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，而第二軸即受彎矩又受扭矩，故應(yīng)按彎扭合成進(jìn)行強(qiáng)度校核之后再進(jìn)行精確校核。1 1.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。 從下面的圖可以看出，截面 C C是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)對(duì)截面C C的彎矩和扭矩進(jìn)行計(jì)算如下：該軸只受帶傳動(dòng)預(yù)緊力對(duì)軸的作用力FP =6093N=6093N，又截面 C C到支點(diǎn)的中心距離為67.5mm67.5mm，故截面C C的總彎矩為：M 二FPL=6093N 67.5mm =411277.5N *mm總扭矩為：T =T2 = 950500N *mm取-=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力caM2(:T)2W411277.52(0.6 950500)20.1 x553= 42.25MPa第二軸為齒輪軸，軸的材料和齒輪材料一致為4