剃須刀錐形齒輪設(shè)計計算說明書

1、FS858電動剃須刀傳動部分設(shè)計計算說明書 設(shè)計： 編制： 校對： 審核： 批準(zhǔn)： 日期： 年 月 日目錄一、設(shè)計要求1二、設(shè)計方案擬定及確定1三、電動機(jī)的選擇2四、計算總傳動比3五、傳動齒輪參數(shù)設(shè)計計算3五、動力參數(shù)設(shè)計計算7六、設(shè)計要點說明7傳動系統(tǒng)計算及其說明書一、設(shè)計要求設(shè)計目的：設(shè)計傳遞帶夾角的扭矩的傳動系統(tǒng)方案以及具體參數(shù)的計算。 設(shè)計要求：1、輸入力矩與輸出力矩成23°夾角。 2、正常剃須情況，可工作3-4年。 3、輸出轉(zhuǎn)矩Tt=35*10-3N.m轉(zhuǎn)速nt2500rpm。二、傳動方案選擇2.1方案策劃方案1、實現(xiàn)傳遞夾角扭矩可以通過錐齒輪實現(xiàn)。圖2.1 錐齒輪嚙合示意

2、圖 錐齒輪傳動特點：1、錐齒輪傳遞兩相交軸之間的運動和動力，常見=90°。 2、輪齒分布在圓錐面上。3、設(shè)計、制造簡單，傳動穩(wěn)定，噪聲大。4、嚙合齒輪軸心要相交在定點上，安裝精度要求較高。方案2、圓柱錐齒輪傳動，軸交錯角23°。 圖2.2 聯(lián)動齒輪嚙合原理圖 圓柱錐齒輪傳動特點：1、高速級齒輪為直齒輪，介動齒輪為直齒錐齒聯(lián)動齒輪，低速級齒輪為變位圓柱直齒輪。 2、錐齒輪為無限個變位錐齒輪面集合而成。 3、變位嚙合磨損較大。2.2方案比較分析方案1：1）采用錐齒輪傳動，錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計、加工、制造容易；2）輪齒厚度屬于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，疲勞強(qiáng)度較高，耐磨損；3）安裝精度要求很

3、高。方案2：1）采用圓柱錐齒輪傳動，與此介動齒輪嚙合的齒輪都屬于直齒輪，加工過程較錐齒輪簡單，成本較低；2）另外圓柱錐齒輪安裝精度要求不是很高，降低零件的加工精度；3）變位齒輪有利于降低噪聲。4）采用變位嚙合，齒輪強(qiáng)度相對較弱，磨損加大，疲勞破壞相對集中。2.3方案選擇 電動剃須刀齒輪具有負(fù)載小，轉(zhuǎn)速高，潤滑方便，且采用耐磨塑料的特性。因此，根據(jù)2.2方案分析和實際應(yīng)用情況，在本設(shè)計中選擇方案2較合理。三、電動機(jī)選擇1、電動機(jī)類型：直流有刷微型電動機(jī)2、電動機(jī)參數(shù)初步估算：（1）傳動裝置的總效率：總=齒輪2×聯(lián)軸器2=0.982×0.972=0.90圖3.1 傳動系統(tǒng)示意圖

4、(2)電機(jī)所需的工作功率：P工作= Tt×nt/9550總5×10-3×2500/9550×0.9=1.75×10-3KW=1.75W3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速估算：剃須刀動刀工作轉(zhuǎn)速：nt2500rpm。據(jù)設(shè)計資料推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動二級減速器傳動比范圍Ia=23。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n0Ia×nt=（23）×25005000rpm根據(jù)估算電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，以及負(fù)載情況選擇萬寶至直流電機(jī)，型號：FF180SH-3729。4、選擇電動機(jī)的參數(shù)：空載轉(zhuǎn)速n0=7500rpm；負(fù)載轉(zhuǎn)速nr=6600rpm；輸出功率

5、P=2W；T=16.6g.cm；Td=90.5 g.cm。四、計算總傳動比總傳動比：i總=n電動/nt6600/2500=2.64五、各齒輪參數(shù)的確定5.1 圓柱齒輪參數(shù)計算5.1.1高速級齒輪參數(shù)估算（公式5-1）根據(jù)空間以及裝配結(jié)構(gòu)，限制了小齒輪的尺寸。小齒輪齒頂圓要小于7mm。 da=d+2*ha=(z+2)m; 其中da為齒頂圓，ha為齒頂高，m為模數(shù)，z為齒數(shù)。圖5.1 齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表齒輪模數(shù)m一般是通過強(qiáng)度校核或者結(jié)構(gòu)確定，根據(jù)本設(shè)計輕載高速、以及采用耐磨塑料的特性；且塑料齒輪通過模具注塑成型，不受刀具加工限制，只考慮通過空間結(jié)構(gòu)來選取合適的模數(shù)和齒數(shù)即可。模數(shù)m取0.1時，由公式

6、公式4-1，Z=68，明顯不可取。模數(shù)m取0.8時，由公式公式4-1，Z=6，明顯不可取。依次推斷，當(dāng)m=0.4時，Z=15最合理。高速級齒輪參數(shù)：m=0.4，Z1=15，=20°，b1=3.5。5.1.2低速級齒輪參數(shù)確定 因為本設(shè)計中傳動系統(tǒng)屬于二級減速傳動系統(tǒng)。（公式5-2）傳動比i總=n電機(jī)/n輸出=Z3/Z1因此，Z3=i總×Z1=2.6×15=39 5.2介動齒輪參數(shù)確定 根據(jù)設(shè)計方案介動齒輪既要傳遞夾角扭矩，又與直齒輪嚙合；隨著離夾角愈近，實際中心距逐漸變小；齒形類似錐齒輪具有錐度，實際齒形是通過計算出大小端變位系數(shù)，用漸開線作圖法確定大小端齒形面，

7、通過三維曲面放樣而成。 介動齒輪為錐齒輪和圓柱直齒輪的雙聯(lián)齒輪。錐齒輪通過變位嚙合改變扭矩的方向；圓柱直齒輪傳遞扭矩至低速級齒輪。 5.2.1 錐齒輪設(shè)計依據(jù)介動齒輪的圓錐齒輪齒數(shù)確定依據(jù)：1） 空間結(jié)構(gòu)，即介動齒輪到傳動齒輪的中心距來確定大概取值范圍。2） 變位系數(shù)確定了錐齒輪的齒形。3） 設(shè)計、加工制造方便。5.2.2 錐齒輪齒數(shù)計算（單位mm） 5.2.2.1根據(jù)裝配結(jié)構(gòu)，估算錐齒輪齒數(shù)。高速級齒輪與介動齒輪安裝示意圖如圖5.2所示。圖5.2 高速齒輪與介動齒輪安裝原理圖其中a=7.85，b=8.386，n=7.745，=23°；高速級齒輪參數(shù)：m=0.4，Z1=15，=20&

8、#176;da1=6.8，df1=5，c=0.25；圖中所示錐齒輪的齒形是通過變位系數(shù)生成的齒面，用3維繪圖工具放樣生成。設(shè)介動齒輪錐齒輪齒數(shù)為Z21，直齒齒數(shù)為Z22。圖5.2中a、b、n為變位實際中心距。（公式5-3）由標(biāo)準(zhǔn)中心距a'=1/2*m（Z21+ Z1）, 代入a、b值。 當(dāng)a'=a時，Z21=24.25；當(dāng)a'=b時，Z21=26.93。錐齒輪齒頂圓da1=1/2*m（Z21+ 2）b-（1/2* df1+c）；代入以上數(shù)據(jù)：Z2127.5。5.2.2.2介動齒輪錐齒輪參數(shù)計算 1)介動齒輪齒數(shù)的確定變位齒輪的錐齒形是由當(dāng)量齒輪的齒數(shù)和變位系數(shù)確定，本設(shè)

9、計中的錐齒輪輪齒是由無數(shù)個變位齒輪面疊加而構(gòu)成。（公式5-4） 變位錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)Zv=Z21/cos。 當(dāng)Z取20到27的參數(shù)時，Zv依次為21.72、22.81、23.899、24.986、26.072、27.15、28.24、29.33。 通過比較，當(dāng)Z=23時，當(dāng)量齒數(shù)最接近整數(shù)。取此值既滿足設(shè)計參數(shù)要求，又便于設(shè)計、加工等要求。 由此Z21=23，Zv=24.986，為方便作圖設(shè)計取Zv=25。2） 介動齒輪錐齒輪變位系數(shù)計算由圖4.2可知錐齒輪大端實際中心距b=8.386，小端實際中心距a=7.85。介動齒輪錐齒輪標(biāo)準(zhǔn)中心距a'=1/2*m（Zv+ Z1）=8。高速級齒輪

10、X1=0。小端錐齒輪的變位系數(shù)計算：（公式5-5）兩齒輪嚙合過程嚙合角'=arccos（a'/ a）cos=16°44 （公式5-6）嚙合總變位系數(shù)X= (zv+z1)×(inv'- inv)/2tan=（25+15）×（0.0085969-0.0149044）/2×0.36397=-0.346（公式5-7）再由X=X2小 +X1， X2小=-0.346同理，計算大端錐齒輪的變位系數(shù)：大端實際中心距b=8.386，代入公式4-3、4-4、4-5計算公式可得，X2大=1.125.2.3介動齒輪直齒輪參數(shù)設(shè)計1） 介動齒輪直齒輪齒輪確

11、定 介動齒輪直齒輪與低速級齒輪嚙合如圖5.3所示。 其中c=12.3，d=24。 低速級齒輪參數(shù)：m=0.4，Z3=39，=20°。 假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中心距a=1/2*m（Z22+ Z3）=c。則Z22=22.5。 又Z21=23，因為介動齒輪為錐齒輪和直齒輪的聯(lián)動齒輪，方便加工制造，取Z22= Z21=Z2=23。圖5.3 低速齒輪與介動齒輪安裝模擬圖 2） 介動齒輪直齒輪參數(shù)介動齒輪直齒輪與介動齒輪錐齒輪同軸，其相對與高速級圓柱直齒輪同樣存在變位系數(shù)。為便于模具制造，直齒輪的齒頂圓要小于錐齒輪小端的齒頂圓。直齒輪末端相對于錐齒輪實際中心距n=7.745。代入公式4-3、4-4、4-5計算

12、公式可得，X2=-0.55。介動齒輪直齒輪的參數(shù)：m=0.4，Z2=23，=20°X2=-0.55，b=2。 5.2.4低速級齒輪參數(shù)計算 圓柱錐齒輪的圓柱直齒輪參數(shù)：m=0.4，z2=23，=20°,x2=-0.55。 圓柱錐齒輪圓柱直齒輪與低速級圓柱直齒輪中心距a'=c=12.3。 低速級圓柱直齒輪m=0.4，z3=39，=20°。 嚙合齒輪標(biāo)準(zhǔn)中心距a=m（z2+z3）/2=12.4 嚙合角'=arccos（a/ a'）cos X= (z2+z3)×(inv'- inv)/2tan 因此，低速級齒輪的變位系數(shù)為X3=

13、 X-X2=0.308。 低速級圓柱直齒輪參數(shù)：m=0.4，z3=39，=20°，X3=0.308，b=1.5。5.2.5各傳動齒輪齒形設(shè)計 5.2.5.1高速級齒輪齒形設(shè)計 高速級齒輪屬于標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒輪，因此按照一般漸開線齒輪設(shè)計即可。 5.2.5.2低速級齒輪齒形設(shè)計 低速級齒輪屬于正變位圓柱直齒輪，變位齒輪分度圓、基圓、齒距與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同，齒厚、齒槽寬、齒頂高、齒根高與標(biāo)準(zhǔn)齒輪不同。（公式5-8） S=pi*m/2+2Xmtan，（公式5-9） e= pi*m/2-2Xmtan，（公式5-10） ha=（ha+X）*m，（公式5-11） hf=（ha+c-X）*m， 依據(jù)上述公

14、式，計算出齒頂圓、齒根圓直徑：da3=d+2ha=16.6464，df3= d-2hf=14.8464。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可依照漸開線齒輪設(shè)計進(jìn)行設(shè)計。 5.2.5.3介動齒輪齒形設(shè)計 1）介動齒輪直齒輪齒形設(shè)計 本設(shè)計同5.2.5.2小結(jié)中直齒輪設(shè)計過程相同。計算得da22=d+2ha=10.36，df22= d-2hf=8.562）介動齒輪錐齒輪齒形設(shè)計錐齒輪齒形設(shè)計分兩個步驟，即首先設(shè)計出錐齒輪的兩個端面的齒形，然后用三維軟件放樣曲面，可得到平滑的三維錐齒。大小端端面齒形與上述計算齒形相同，不再贅述。大端錐齒輪變位系數(shù)X2大=1.12，大端實際中心距b=8.386，小端錐齒輪變位系數(shù)X2小

15、=-0.346，小端實際中心距a=7.85。由此可見，錐齒輪從大端到小端，變位系數(shù)與實際中心距的函數(shù)為遞減函數(shù)，并經(jīng)過X2=0，a=8的點。五、計算各齒輪的轉(zhuǎn)速、功率1、計算各齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）i1=z2/z1=23/15=1.533i2=z3/z2=39/23=1.7n1=n電機(jī)=6600r/minn2=n1/i1=6600/1.533=4305r/minn3=n2/i2=4305/1.7=2532r/min2、 計算各齒輪傳遞的功率（W）P1=P工作=2WP2=P1×齒輪=2×0.98=1.96WP3=P2×齒輪=1.96×0.98=1.9208

16、WP動刀=P3×聯(lián)軸器2=1.9208×0.972=1.867W3、 計算各齒輪軸扭矩（N·mm）T1=9.55×103P1/nI=9.55×106×2×10-3/6600=2.89N·mmT2=9.55×106P2/n2=9.55×106×1.96×10-3/4305=4.35N·mmT3=9.55×106P3/n3=9.55×106×1.867×10-3/2532=7.04N·mm六、傳動零件的設(shè)計說明 6.1本

17、設(shè)計采用變位齒輪傳遞扭矩。變位齒輪具有以下特點： 1、正變位齒輪齒根變厚，齒頂變尖；負(fù)變位齒輪齒根變薄，齒頂變寬。 2、負(fù)變位齒輪重合度有所提高，磨損較快；正變位重合度略有降低，但是齒輪強(qiáng)度提高，磨損減輕。6.2本傳動設(shè)計中主要是介動齒輪的設(shè)計，以傳遞夾角23°的扭矩本傳動設(shè)計具有以下特點：1、 高速輕載。2、 齒輪材料采用耐磨POM。3、 齒輪通過模具注塑而來。4、 軸孔配合采用間隙配合，便于潤滑。5、 中心距采用+0.05公差值，可加大頂隙?？傊瑢τ谝话愕脑O(shè)計計算要核算齒輪的強(qiáng)度，本設(shè)計基于傳動特點和實際應(yīng)用環(huán)境不進(jìn)行強(qiáng)度校核。 參數(shù)Tt=35*10-3N.mnt2500rpm=23°總=0.90P工作1.75Wnr=6600rpmP=2WT=16.6g.cmTd=90.5 g.cm。i總2.64，取i=2.6m=0.4Z1=15=20°b1=3.5Z3=39a=7.85b=8.386n=7.745=23&