全套一級直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)說明書doc內(nèi)嵌CAD圖紙

1、目 錄【內(nèi)嵌文件提取方法：下載完整版DOC個(gè)時(shí)候打開，雙擊DOC文件內(nèi)內(nèi)嵌的文件的圖標(biāo)可直接編輯（需安裝了AUTOCAD,編輯時(shí)就可選擇另存文件到.）】下面為3個(gè)內(nèi)嵌DWG格式文件：分別為軸/齒輪/裝配圖設(shè)計(jì)任務(wù)書一、傳動(dòng)方案的擬定及電動(dòng)機(jī)的選擇2二、V帶選擇 4三高速級齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)6四、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9五、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算13六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算14七、聯(lián)軸器的選擇14八、減速器附件的選擇14九、潤滑與密封15十、設(shè)計(jì)小結(jié)16十一、參考資料目錄16說明書后附有關(guān)于減速器的一個(gè)附錄設(shè)計(jì)題號：3數(shù)據(jù)如下:已知帶式輸送滾筒直徑320mm，轉(zhuǎn)矩T=130 N·m，帶速 V=1.6

2、m/s，傳動(dòng)裝置總效率為=82%。一、擬定傳動(dòng)方案由已知條件計(jì)算驅(qū)動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速n,即r/min一般選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min 的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，因此傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比約為10或15。根據(jù)總傳動(dòng)比數(shù)值，初步擬定出以二級傳動(dòng)為主的多種傳動(dòng)方案。2.選擇電動(dòng)機(jī)1）電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2）電動(dòng)機(jī)容量（1）滾筒輸出功率Pw （2）電動(dòng)機(jī)輸出功率P 根據(jù)傳動(dòng)裝置總效率及查表2-4得：V帶傳動(dòng)1=0.945；滾動(dòng)軸承2 =0.98；圓柱齒輪傳動(dòng) 3 =0.97；彈性聯(lián)軸器4 =0.99；滾筒軸滑動(dòng)

3、軸承5 =0.94。（3）電動(dòng)機(jī)額定功率Ped 由表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped =2.2kw。3）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為了便于選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，先推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表2-1查得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍i1 =24,單級圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i2 =36，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為nd= n·i1·i2 =5732292r/min方案電動(dòng)機(jī)型號額定功率（kw）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿載總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)單級減速器1Y100L1-42.2150014203414.8734.962Y112M-62.21000940459.842.53.94 由表

4、中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行，方案1相對價(jià)格便宜，但方案2的傳動(dòng)比較小，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)更緊湊，價(jià)格也可下調(diào)，因此采用方案2，選定電動(dòng)機(jī)的型號為Y112M-6。4）電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸由表20-1，20-2查出Y112M-6 型電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備用（略）。3.計(jì)算傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比1）傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比2）分配各級傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1 =2.5，則單級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比為所得i2值符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和單級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。4.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)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為I軸，低速軸

5、為軸，各軸轉(zhuǎn)速為 n0=nm=940r/min nI=n0/i1=940/2.5376nII=nI/i2=376/3.9495.5r/min2）各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率Ped 計(jì)算各軸輸入功率，即P0=Ped=2.2kwPI=P01=2.2x0.9452.079kwPII=PI2 3 =2.079x0.98x0.971.976kw3）各軸轉(zhuǎn)矩 To=9550x P0/n0=9550x2.2/940=22.35N·mTI=9550x PI/nI=9550x2.079/376=52.80N·mTII=9550x PII/nII=9550x1.976/95.5=197.6N&

6、#183;m二、V帶選擇1 選擇V帶的型號根據(jù)任務(wù)書說明，每天工作8小時(shí)，載荷平穩(wěn)，由精密機(jī)械設(shè)計(jì)的表7-5查得KA =1.0。則Pd=PI·KA =1.0×2.2=2.2kW 根據(jù)Pd=2.2和n1=940r/min,由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)圖7-17確定選取A型普通V帶。2 確定帶輪直徑D1，D2。由圖7-17可知，A型V帶推薦小帶輪直徑D1=125140mm。考慮到帶速不宜過低，否則帶的根數(shù)將要增多，對傳動(dòng)不利。因此確定小帶輪直徑D1=125mm。大帶輪直徑，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.02) 由查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-1，取 D2=315mm。3 檢驗(yàn)

7、帶速v v=1.6m/s<25m/s4 確定帶的基準(zhǔn)長度根據(jù)公式729：0.7（D1+D2）<a<2（D1+D2）初定中心距500mm依據(jù)式（7-12）計(jì)算帶的近似長度L= 1708.9mm由表7-3選取Ld=1800mm，KL=1.015 確定實(shí)際中心距a=545.6mm6 驗(yàn)算小帶包角1 =16007 計(jì)算V帶的根數(shù)z。由表7-8查得P01.40，由表7-9查得Ka=0.95，由表7-10查得P0=0.11，則V帶的根數(shù) =1.52根 取z=28 計(jì)算帶寬BB=（z-1）e+2f由表7-4得：B=35mm三高速級齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1） 選擇材料、精度及參數(shù)小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，

8、HB1 =240大齒輪：45鋼，正火，HB2 =190模數(shù)：m=2齒數(shù)：z1=24 z2=96齒數(shù)比： u=z2/z1=96/24=4精度等級：選8級（GB10095-88）齒寬系數(shù)d: d =0.83 （推薦取值：0.81.4）齒輪直徑：d1=mz1=48mm d2=mz2=192mm壓力角：a=200齒頂高：ha=m=2mm齒根高：hf=1.25m2.5mm全齒高：h=(ha+hf)=4.5mm中心距：a=m(z1+z2)/2=120mm小齒輪寬：b1=d·d1=0.83×48=39.84mm大齒輪寬：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P24,為保證全齒寬接觸，通常使小齒輪較大齒

9、輪寬，因此得：b2=40mm1 計(jì)算齒輪上的作用力設(shè)高速軸為1，低速軸為2圓周力：Ft1=2T1/d=2200N Ft2=2T/d=2058.3N徑向力：Fr1=F1t·tana=800.7N Fr2=F2t·tana=749.2N軸向力為幾乎為零 2）齒輪許用應(yīng)力H F 及校驗(yàn)ZH節(jié)點(diǎn)齒合系數(shù)。對于標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，an=20º,=0,ZH=1.76ZE彈性系數(shù)，。當(dāng)兩輪皆為鋼制齒輪（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）時(shí)，ZE=271；Z重合系數(shù)，。對于直齒輪，Z=1。.K載荷集中系數(shù)，由精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-38選取，k =1.08Kv動(dòng)載荷系數(shù)，精密機(jī)械

10、設(shè)計(jì)圖8-39，kv=1.02計(jì)算得 H=465.00 N·mm-2對應(yīng)于NHO的齒面接觸極限應(yīng)力其值決定于齒輪齒輪材料及熱處理?xiàng)l件，精密機(jī)械設(shè)計(jì)表8-10；=2HBS+69=240x2+69=549N·mm-2。SH安全系數(shù)。對于正火、調(diào)質(zhì)、整體淬火的齒輪，去SH=1.1；KHL壽命系數(shù)。式中NHO：循環(huán)基數(shù)，查精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-41，NHO=1.5x107；NH：齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；取KHL =1.06=529.04 N·mm-2H=465.00 N·mm-2=529.04 N·

11、;mm-2因此接觸強(qiáng)度足夠B齒寬，=0.83x48=39.84；許用彎曲應(yīng)力；查表8-11得=1.8x240=432 N·mm-2，=1.8，=1 （齒輪雙面受載時(shí)的影響系數(shù)，單面取1，雙面區(qū)0.70.8），（壽命系數(shù)）循環(huán)基數(shù)取4x106 ,循環(huán)次數(shù)=60nt=60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齒形系數(shù)。查精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-44，YF=3.73計(jì)算得=240 N·mm-2F=113.45 N·mm-2F因此彎曲強(qiáng)度足夠四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 軸的材料選用45鋼2 估算軸的直徑根據(jù)精密機(jī)械設(shè)計(jì)P257式(10-2)，查表10-2

12、軸的最小直徑取C=110或=30計(jì)算得d1min20mmd2min30mm取 d1=20mm，d2=30mm3 軸的各段軸徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P26，當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受內(nèi)力時(shí)，應(yīng)具有一定高度，軸肩差一般可取610mm。用作滾動(dòng)軸承內(nèi)圈定位時(shí)，軸肩的直徑應(yīng)按軸承的安裝尺寸取。如果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)分加工表面時(shí)兩直徑略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公稱直徑而不同的公差數(shù)值。按照這些原則高速軸的軸徑由小到大分別為：20mm,22mm,25mm,48mm,25mm；低速軸的軸徑由小到大分別為：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35

13、mm。4 軸的各段長度設(shè)計(jì)1) 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表3-1，表4-1以及圖4-1，得取8mm, 1取8mm, 齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離：1=10mm 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離：2=10mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離（軸承用油潤滑時(shí)）：3=5mm 箱體外壁至軸承座孔端面的距離：L1=+C1+C2+(510)=45mm 軸承端蓋凸緣厚度：e=10mm 2) 帶輪寬：35mm 聯(lián)軸器端：60mm1) 軸承的厚度B01=15mm,B02=17mm根據(jù)上面數(shù)據(jù)，可以確定各段軸長，由小端到大端依次為：高速軸：35mm,42mm，16mm,12mm,40mm,12mm,16mm低速軸：60mm,40m

14、m,30mm，40mm，10mm,17mm5 軸的校核計(jì)算（精密機(jī)械設(shè)計(jì)P257P262，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊）對于高速軸校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面內(nèi)支點(diǎn)反力：La:28.5帶輪中徑到軸承距離，Lb：67.5mm兩軸承間距離。·校核FrA= Fr+ FrB1065.5N=（749.2+316.3）N類似方法求水平面內(nèi)支點(diǎn)反力：V帶在軸上的載荷可近似地由下式確定： ； F0單根V帶的張緊力（N）Pd計(jì)算功率Pd=2.079Kw ;ZV帶的根數(shù)；=6.2 m·s-1（為帶速）Ka包角修正系數(shù)Ka=0.95qV帶單位長度質(zhì)量q=0.10（kg·m-1）精密機(jī)械設(shè)

15、計(jì)表7-11計(jì)算得F0=144.7Fz=570N（lc =Lc =67中軸到軸承距離）N,MA=Fr·La=21352.2N·mmMB=0同理求得： M=A=Ft·La=58662.4 N·mmM=B=Fz·Lc=38190 N·mmN·mmN·mm已知T=52800N·mm，選用軸的材料為45鋼，并經(jīng)正火處理。查精密機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1，其強(qiáng)度極限=600N·mm-2 ，并查表10-3與其對應(yīng)的=55N· mm-2，=95 N·mm-2故可求出N·mm同理得MvB=

16、31098.7 N·mmmm在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中定出的該處直徑dA=25mm,故強(qiáng)度足夠。同理對高速軸的校核中： d=33.2mm, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中定出的該處直徑d=35mm,故強(qiáng)度足夠。五、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)任務(wù)書上表明的條件：載荷平穩(wěn)，以及軸承主要受到軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承。由軸徑的相應(yīng)段根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表15-7選擇輕窄（2）系列，其尺寸分別為：內(nèi)徑：d1=25mm,d2=35mm外徑：D1=52mm. D2=72mm寬度：B1=15mm，B2=17mm滾動(dòng)軸承的當(dāng)量載荷為：0，X=1；Y=0；則C額定動(dòng)載荷，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表15-7而題目要求的軸承壽命為&

17、lt;，故軸承的壽命完全符合要求六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1根據(jù)軸徑的尺寸，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表14-1高速軸與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵C8X30 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 12X32 GB1096-79軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵C8X50 GB1096-792鍵的強(qiáng)度校核 齒輪與軸上的鍵 ：鍵C12×32 GB1096-79b×h=12×8,L=32,則Ls=L-b=20mm圓周力：Fr=2TII/d=2×197600/40=9880N擠壓強(qiáng)度：=123.5<125150MPa=p因此擠壓強(qiáng)度足夠剪切強(qiáng)度：=82.3<120MP

18、a=因此剪切強(qiáng)度足夠鍵C8×30 GB1096-79和鍵C8×56 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核，并且符合要求。七、 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸徑的和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表17-1選擇聯(lián)軸器的型號：GB3852-83 J1一對組合軸孔直徑：d=30mm,長度：L=60mm 八、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M16×1.5油面指示器選用游標(biāo)尺M(jìn)16起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳，雙螺釘起吊螺釘放油螺塞選用外六角油塞及墊片M14×1.5根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表13-7選擇適當(dāng)型號：起蓋螺釘型號：GB578386 M6&#

19、215;20,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M6×20,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M6×20,材料Q235螺栓：GB578286 M10×80，材料Q235九、潤滑與密封1.齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度<12m/s，當(dāng)m<20 時(shí)，浸油深度h約為1個(gè)齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。2.滾動(dòng)軸承的潤滑由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤滑。3.潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用GB443-89全損耗系統(tǒng)用油L-AN15

20、潤滑油。4.密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。十、設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)體會這次課程設(shè)計(jì)是繼上次電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的一次延續(xù)，雖然不同科目，但是他們都需要刻苦耐勞，努力鉆研的精神。對于每一個(gè)事物都會有第一次的吧，而沒一個(gè)第一次似乎都必須經(jīng)歷由感覺困難重重，挫折不斷到一步一步克服，可能需要連續(xù)幾個(gè)小時(shí)、十幾個(gè)小時(shí)不停的工作進(jìn)行攻關(guān)；最后出成果的瞬間是喜悅、是輕松、是舒了口氣！課程設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題幾乎都是過去所學(xué)的知識不牢固，許多計(jì)算方法、公式都忘光了，要

21、不斷的翻資料、看書，和同學(xué)們相互探討。雖然過程很辛苦，有時(shí)還會有放棄的念頭，但始終堅(jiān)持下來，完成了設(shè)計(jì)，而且學(xué)到了，應(yīng)該是補(bǔ)回了許多以前沒學(xué)好的知識，同時(shí)鞏固了這些知識，提高了運(yùn)用所學(xué)知識的能力。十一、參考資料目錄1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)主編，1995年12月第一版；2精密機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社 龐振基，黃其圣主編 2005年1月第一版3機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社 成大先主編 1994年4月第三版附錄：（上一章）（返回主頁）（下一章）（上一章）（返回主頁）（下一章）高速、中載圓柱齒輪減速器的穩(wěn)健設(shè)計(jì)張蕾盧玉明石均(東南大學(xué)機(jī)械工程系210018)1前言眾

22、所周知，齒輪的誤差對齒輪的壽命會產(chǎn)生很大的影響，特別是在一些重要機(jī)構(gòu)中，研究齒輪誤差的影響、使齒輪誤差的綜合影響最小，已經(jīng)成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在以往的設(shè)計(jì)中，為了提高齒輪的壽命，我們往往對齒輪的精度和使用條件提出更高要求，認(rèn)為只有提高精度、限制使用條件才能減少誤差產(chǎn)生的不良影響。但事實(shí)并非如此。齒輪的精度等級或誤差對齒輪的壽命或噪聲等性能的影響是非線性的,在不同設(shè)計(jì)方案中,同樣的誤差程度，所產(chǎn)生的性能波動(dòng)不盡相同，而且，提高精度等級或限制使用條件的同時(shí)大大增加了制造和使用的成本。穩(wěn)健設(shè)計(jì)的出現(xiàn)解決了這個(gè)難題，這種方法的核心是找到一種設(shè)計(jì)方案，使得最終產(chǎn)品既滿足性能要求，對誤差又不是十

23、分敏感，同時(shí)達(dá)到了降低成本的目的。本文即是在這樣的目的下，對現(xiàn)有的某高速、中載發(fā)動(dòng)機(jī)減速器齒輪傳動(dòng)副進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì)，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并求得了更佳的設(shè)計(jì)方案。2機(jī)械產(chǎn)品穩(wěn)健設(shè)計(jì)的工程分析在這一部分中，本文將分析穩(wěn)健設(shè)計(jì)的基本思路，按照穩(wěn)健設(shè)計(jì)的基本步驟，建立機(jī)械產(chǎn)品穩(wěn)健設(shè)計(jì)的一般模型。21確定產(chǎn)品的性能指標(biāo)在這一步中，我們對產(chǎn)品進(jìn)行分析，定義產(chǎn)品的綜合性能指標(biāo)或者說是我們感興趣的產(chǎn)品性能指標(biāo)。這個(gè)指標(biāo)可能是產(chǎn)品的某一性能指標(biāo)，也可能是產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)平均，但是這些指標(biāo)應(yīng)該能夠表示成參數(shù)的相應(yīng)函數(shù)形式。22對設(shè)計(jì)參數(shù)分類有些變量的設(shè)計(jì)值在設(shè)計(jì)過程中選定，稱為控制變量；有的變量由于產(chǎn)品制造、

24、使用過程中的種種原因，會產(chǎn)生一定的偏差，這樣的變量稱為干擾變量。按照這樣的分類標(biāo)準(zhǔn)，我們可以將所有設(shè)計(jì)變量分為四類：常量、控制變量、干擾變量、混合變量。混合變量是指設(shè)計(jì)值可以改變且存在誤差的設(shè)計(jì)變量。分類如圖1所示。圖1變量分類圖為了分析方便，假設(shè)設(shè)計(jì)變量的集合為V=（A,B,C,D)，其中：A、B、C、D分別表示常量集、控制變量集、干擾變量集、混合變量集。2.3建立優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的數(shù)學(xué)模型純粹從數(shù)學(xué)角度而言，所謂穩(wěn)健設(shè)計(jì)也就是尋找一種方案，使得設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，性能Y滿足一定需要，而性能波動(dòng)X又相對比較小，也即受參數(shù)誤差的影響較小，容許變量有較大的變動(dòng)范圍，從而降低產(chǎn)品的實(shí)際成本。表示成數(shù)學(xué)形式即

25、為：minX=F(A，B，C，D，A，B，C，D)(1)s.t.Y=G(A,B,C,D)YA，B，C，D屬于求解空間這里F和G可能不是顯式的函數(shù)表達(dá)式，而只是一種函數(shù)影響關(guān)系，但為了分析上的方便，可以認(rèn)為這樣的表達(dá)式是存在的。3齒輪傳動(dòng)副穩(wěn)健設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)某型發(fā)動(dòng)機(jī)是輕型民用渦漿飛機(jī)的動(dòng)力裝置，其發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)減速器如圖2所示。下面本文即對該二級減速器進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì)，尋求滿足給定條件的更佳設(shè)計(jì)方案。3.1原設(shè)計(jì)方案已知減速器傳遞功率為551.25 kW。輸入轉(zhuǎn)速為41350 r/min，輸出轉(zhuǎn)速為2200 r/min，高速級主從動(dòng)輪和低速級主動(dòng)輪的材料均為優(yōu)質(zhì)專用合金鋼。所有齒輪為表面淬火，輪齒表面硬度

26、HRc5962。齒輪精度等級為5-4-4GM GB10096-88。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1：圖2某齒輪減速器傳動(dòng)簡圖表1原設(shè)計(jì)方案齒輪類別齒數(shù)Z齒寬B(mm)法向模數(shù)mn(mm)螺旋角(°)法向變位系數(shù)高速級25/96251.388.9290.35/-0.35低速級19/93272.259.9170.4/03.2穩(wěn)鍵設(shè)計(jì)要求以原定型減速器的有關(guān)參數(shù)和設(shè)計(jì)規(guī)范為基礎(chǔ)，在滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠度要求以及幾何、邊界約束的條件下，使減速器具有最穩(wěn)定的可靠度。3.3數(shù)學(xué)模型的建立設(shè)計(jì)變量可取二級圓柱斜齒輪的法向模數(shù)mnh、mnl，齒數(shù)Z1、Z2、Z3、Z4，分度圓螺旋角h、

27、l，中心距a、高低速級齒輪變位系數(shù)Xn1、Xn2、Xn3、Xn4作為設(shè)計(jì)變量，為提高承載能力，高速級采用高變位，同時(shí)為配湊中心距，低速級采用角變位。其中Z4=18.794 Z1 Z3/Z2、h=arccos(mnh(Z1+Z2)/2a)、Xn1=-Xn2,Xn3和Xn4可以按照設(shè)計(jì)手冊取值；另外，為簡化計(jì)算，可參考原始設(shè)計(jì)方案，根據(jù)齒輪強(qiáng)度條件，給定高低速級齒輪法向模數(shù)：mnh=1.38 mm,mnl=2.25 mm，于是我們得到設(shè)計(jì)變量如下：X=(X1,X2,X3,X4,X5,X6)T=(Z1,Z2,Z3,l,a,Xn1)T (2)目標(biāo)函數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)3，齒輪接觸強(qiáng)度可靠度99.99%對應(yīng)于

28、安全系數(shù)Sh1.5；彎曲強(qiáng)度可靠性R99.99%對應(yīng)于Sf1.6。由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高速級齒輪多發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，所以我們將齒輪接觸強(qiáng)度作為減速器的性能指標(biāo)，要求Sh1.5前提下具有最小的波動(dòng)。設(shè)Sh的波動(dòng)為sh，Sh的中心值為sh，設(shè)計(jì)目標(biāo)是sh大、sh小。目標(biāo)函數(shù)可寫為：min(shsh)=min(Shi-sh)2)1/2sh(3)約束條件(1)強(qiáng)度約束G1(X)=sh-1.50(4)(2)邊界約束根據(jù)高速、中載齒輪發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)減速器的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，我們給每個(gè)設(shè)計(jì)變量一個(gè)取值范圍：X(i)minX(i)X(i)max(5)4模型求解4.1對變量進(jìn)行分析對于一個(gè)齒輪，其接觸疲勞安全系數(shù)為：Sh=H

29、H=ZE ZH Z Z(KFb(±1)/bd1)1/2(6)其中：系數(shù)K=KA KV K K。表達(dá)式涉及12個(gè)變量。由于在制造和安裝過程中，實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)之間誤差在所難免，而且又存在制造精度、材料性能、安裝等誤差，上式中的12個(gè)變量也會因這些誤差的出現(xiàn)而產(chǎn)生波動(dòng)，從而導(dǎo)致Sh的波動(dòng)。4.2實(shí)際制造過程的計(jì)算機(jī)模擬各種誤差對齒輪制造的影響是多種多樣的。我們可以用計(jì)算機(jī)模擬正交實(shí)驗(yàn)的方法來模擬這種實(shí)際制造過程。正交實(shí)驗(yàn)法是通過事先設(shè)計(jì)好的一套正交表來安排實(shí)驗(yàn)的。借助正交表可以選出具有代表性的實(shí)驗(yàn)，對以較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，而得到滿意的結(jié)果。我們選出影響Sh的五個(gè)主要

30、因素：精度等級、材質(zhì)性能、螺旋角、中心距a、齒寬B。各因素誤差水平如表2所示：表2誤差水平表精度等級(級)材質(zhì)性能lim(MPa)螺旋角(°)中心距a(mm)齒寬B(mm)第一水平5-4-4GM95%lim-0.1a-aB-1第二水平6-5-5GLlimaB第三水平105%lim+0.1a+aB+1選用正交表L18(21×37)，得到正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示(在Sh1.5的情況下的備選方案有多組，這里我們僅拿出3組正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中一組為優(yōu)選方案，一組為原方案)。將這三組方案的Sh的波動(dòng)情況表現(xiàn)在圖上，得到圖3。值得說明的是，第一試驗(yàn)點(diǎn)的S設(shè)嚴(yán)格對應(yīng)設(shè)計(jì)條件和參數(shù)，即是沒有考

31、慮設(shè)計(jì)參數(shù)和制造過程中的誤差影響而得到的設(shè)計(jì)安全系數(shù)。從圖上可以明顯看出，優(yōu)化方案的安全系數(shù)波動(dòng)最小，且始終滿足Sh1.5的要求。故而得優(yōu)化方案如表4所示。 表3正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表優(yōu)選方案原方案另一方案Z1/Z2=24/97Z3/Z4=20/93a=85 mmBh=30 mmBl=28 mmXn1=-Xn2=0Xn3=0.45Xn4=0.68h=10.82°l=6.0°Z1/Z2=25/96Z3/Z4=19/93a=85 mmBh=25 mmB1=27 mmXn1=-Xn2=0.35Xn3=0.4Xn4=0h=8.93°l=9.92°Z1/Z2=24/97Z3/Z4=20/93a=85 mmBh=30 mmBl=26 mmXn1=-Xn2=0Xn3=0.5Xn4=0.75h=10.81°l=5.0°ISISISISISIS11.671101.54911.553101.49611.740101.54921.649111.50121.482111.52021.762111.49031.673121.55631.613121.40331.694121.59341.635131.51641.529131.40241.652131.56451.609141.55251.589141.49751.609141.552