二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書、課程設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)一個(gè)螺旋輸送機(jī)傳動(dòng)裝置，用普通 V帶傳動(dòng)和圓柱齒輪傳動(dòng)組成減速 器。輸送物料為粉狀或碎粒物料，運(yùn)送方向不變。工作時(shí)載荷基本穩(wěn)定，二班制, 使用期限10年（每年工作日300天），大修期四年，小批量生產(chǎn)。題號(hào)輸送機(jī)主軸功率Pw/KW輸送機(jī)主軸轉(zhuǎn)速n（ r/min）74.2115、設(shè)計(jì)要求一 A0裝配圖零件圖3-4不少于30頁(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書三、設(shè)計(jì)步驟計(jì)算結(jié)果計(jì)算及說(shuō)明1傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案:（1）傳動(dòng)方案：傳動(dòng)方案如圖1-1所示，外傳動(dòng)為V帶傳動(dòng)，減速器為二 級(jí)展開式圓柱齒輪減速器。（2）方案優(yōu)缺點(diǎn)：展開式由于齒輪相對(duì)于軸承為不對(duì)稱布置，因而沿齒向

2、載 荷分布不均，故要求周有較大的剛度。該工作機(jī)屬于小功率，載荷變化不大，可以采用 V帶這種 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅減低了成本。減速器部分兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速，這是兩級(jí)減速器中 應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱，要求軸具有較大 的剛度。（3）傳動(dòng)效率V帶的效率10.96 ；10.96滾子軸承的效率2 0.98 ；20.98齒輪傳動(dòng)的效率（67級(jí)精度齒輪傳動(dòng)）2 0.98 ；30.98聯(lián)軸器效率40.99 ；40.99傳動(dòng)裝置的總效率a：a1 23 32 40.96 0.983 0.982 0.990.859 ；a 0.8592.電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：Fd

3、1.2 5.87kWFd 5.87kWa0.859輸送機(jī)王軸轉(zhuǎn)速nw 115r/minnw 115r / min經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理圍，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比：i° 2 4 ,兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比:i 860 ,則總傳動(dòng)比合理圍為:ia 16 240 ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選圍為：nd ia nw (16 240) 1151840 27600r / min綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選定丫132S2-2型電機(jī)，參數(shù)如下表：ia 25.2210 2.81i 8.9811 3.4112 2.63n11032r /minn2 302.65r / minn

4、3 115.08r/minR 5.64kWP25.42kWR 5.21kWR'5.53kW電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率kW同步轉(zhuǎn)速r/mi n滿載轉(zhuǎn)速r/mi n重量kgY132S2-27.530002900723. 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比(1) 總傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和輸送機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw ,可 得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為ia nm/ nw 2900/115 25.22(2) 分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比ia io i，式中i0, i分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，初步取i0 2.81，則減速器傳動(dòng)比為i ia/i025.22 2.81 8.98對(duì)展開式二級(jí)

5、圓柱齒輪減速器，可取i143 i d.3 8.98 3.41則 i2 i /i18.98 3.412.634. 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n1 n m/i02900/2.81 1032.03r/minn2 n1 / Lj 1032.03/3.41 302.65r / min傀 n2 /i2 302.65/2.63 115.08r/ min(2) 各軸輸入功率： 軸I的輸入功率：R Pd1 5.87 0.96 5.64kW軸U的輸入功率：P2 P23 5.64 0.98 0.98 5.42kW軸川的輸入功率：P, F223 5.42 0.98 0.98 5.21kW(3) 各州

6、輸出功率：軸I的輸出功率：R' R 25.64 0.98 5.53kW軸U的輸出功率：p'P22 5.42 0.98 5.31kWP25.31kW軸川的輸出功率：P3 P,2 5.21 0.98 5.11kWP35.11kW(4) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：Td 9550 Pdnm9550 5.87/290019.33NTd19.33N m軸I的輸入轉(zhuǎn)矩:Ti Td i0119.33 2.81 0.9652.14NTi52.14N m軸U的輸入轉(zhuǎn)矩:T27； i123 52.14 3.41 0.98 0.98170.76 N m軸川的輸入轉(zhuǎn)矩:T2170.76N m4

7、31.31N mT3 T2 i223 170.76 2.63 0.98 0.98 431.31N m(5) 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩： 軸I的輸入轉(zhuǎn)矩：T12 52.14 0.9851.10N m軸U的輸入轉(zhuǎn)矩:T151.10N mT2 T2 2 170.76 0.98軸川的輸入轉(zhuǎn)矩：167.34N m軸名功率P (kW轉(zhuǎn)矩T (N*m)轉(zhuǎn)速r/mi n輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸5.8719.332990軸I5.645.5352.1451.101032.03軸U5.425.31170.76167.34302.65軸川5.215.11431.31422.68115.08422.68N m(6)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)

8、果如下表表4-1Ta T32 431.31 0.985.設(shè)計(jì)V帶和帶輪(1)確定計(jì)算功率PCa由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8查得工作情況系數(shù)KA 1.2Pea167.34N m422.68N m9.0kW則：Pca KAP 1.2 7.5kW9.0kW（2）選取V帶帶型根據(jù)Pea 9.0kW ,轉(zhuǎn)速n滿=2900r/min ,查機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11選取普通V帶類型：A型（3）確定帶輪直徑dd，并驗(yàn)算帶速v1）初選小帶輪基準(zhǔn)直徑，由表 8-7和表8-9，取ddi 112mm目人苗H4+*、古dd1nm1122900/2）驗(yàn)算帶速：v 17.01m/s，60 1000 60 1000在（525m/s），設(shè)計(jì)合理

9、。3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2 i1dd1 2.81 112314.72mm由表8-9，圓整為315mm。（4）確定中心距a,并選擇V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld1） 由公式（8-20）: 0.7（d1 d2）a。 2© d?），初定中心距a0520mm2）由式（8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度dd20 2a0dd1 dd2 1730.54mm，由表 8-2，24a°選帶的Ld 1750mm3）按式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距，Ld Ld01750 1730.54a a010520 529.73mm，2 2中心距變動(dòng)圍amin a 0.015Ld 529.73 0.015 1750503

10、.48amax a 0.03Ld 529.73 0.03 1750 582.23即 503.48582.23mm（5）驗(yàn)算小帶輪的包角因?yàn)榇蚧辉谛л喩习l(fā)生，所以只校核小帶輪的包角，57 31180dd2 dd1.a57.3180315 112158.04120529.73符合要求dd1 112mmv 17.01m/sdd2 315mma0520mmLd 1750mma 529.73mm1158.04（6）計(jì)算帶的根數(shù)1）計(jì)算單根V帶的額定功率：由 dd1 112mm , n滿 2900r/min 查表 8-4,得：P02.51kW,根據(jù)n滿2900r/min , h 2.81且?guī)蜑閆型，

11、查表 8-5，得：P0 0.34kW ,查表 8-6,得：K 0.95查表8-2，得：Kl 1.00，于是：P （P0P0）?K ?Kl （2.51 0.34） 0.95 1.00kW 2.71kW2）計(jì)算V帶的根數(shù)：Pz 旦 9.0 2.71332，取 4 根。P（7）計(jì)算單個(gè)V帶的初拉力的F。由表8-3得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q 0.105kg/m，所以l “c 2.5 K FL2F0500qvK zvLCC 2.5 0.959.0 c "L ” "2 c CC"500 0.105 17.012138.29N0.95 4 17.01（8）計(jì)算壓軸力Fp最小值FP

12、 2zF0s in2158.042 4 138.29 sin 1086.07N2（9）確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸1）小帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1 112mm2.5d2.5 38 95mm且dd1 112mm 300mm，故采用腹板式。小帶輪轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速較咼，故選取帶輪材料為鑄鋼ZG200-400z 4F0138.29NFp 1086.07 N小帶輪直徑dd1 112mm ,電機(jī)軸直徑d 38mm，則小帶輪孔徑 d 38mm, d1(1.82.0)d68.4 76mm，取 dl 70mm查表 8-11 得 B 2f 3e 2 9 3 15 63mm，貝U1 1 'C (一 )B 7 15.7

13、5mm，取 C 10mm ,74L (1.52)d57 76mm立)取L 60mm(當(dāng) B1.5d 時(shí)，L B，在此不成查表 8-11 得 bd 11.0mm，hamin2.75mmhf min8.7mme 15mm fmin 9mm342）大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2 315mm300mm，米用輪輻式。高速軸最小直徑d 36mm，取大帶輪孔徑d 36mm，B2f3e 29 3 15 63mmL(1.5 -2)d54mm 72mm (當(dāng) B1.5d 時(shí)，成立）取L 60 mm。h12903P290 37.535.39mmnza1032 4h20.8h10.835.3928.31mmb10.4lh|0.

14、435.3914.16mmb20.8b10.814.1611.33mmf10.2h10.2 35.397.08mmbd11.0mm，ha min2.75mm， hf min8.7mmfmin9mm，38L B，在此不d1(1.8 2.0)d64.8mm 72mm取 d1 70mm圖5-1腹板式帶輪3JUx,圖5-2輪輻式帶輪圖5-3輪槽6.齒輪的設(shè)計(jì)（一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算【1】選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）按傳動(dòng)裝置總設(shè)計(jì)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取為20。（2）螺旋運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，參考機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6， 選用7級(jí)精度。（3）選擇材料。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-1,

15、選擇小齒輪材料為 45鋼（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)z1 22，大齒輪齒數(shù)z2 i13.41 22 75.02，取 z2 75。【2】按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由下式計(jì)算小齒輪分度圓直徑，即3u 1ZhZeZ 2d1t J（ r T ）dU H 1）確定公式中的各值數(shù)值 試選Krt 1.3。 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T15.11 104 N mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)d 1 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-20查得區(qū)域系數(shù)Zh 2.5 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)1/2ZE 189.8MPa 計(jì)算接粗疲勞強(qiáng)度用重合

16、度系數(shù)za1 arccosz1 cos /（z1 2ha）arccos|22 cos20 /（22 2 1） 30.527a2 arccosz2 cos /（z2 2ha）arccos75 cos20 /（75 2 1）23.754Z122z275Krt 1.34T15.11 10N mmd1Zh2.5Ze 189.8MPa1/：zi(ta ni tan ) Z2(ta n 2 tan )/222 (tan30.527 tan20) 75 (tan23.754 tan20 )/21.6994 1.69930.876計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力H 。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極

17、 限分別為H|im1 600 MPa Hiim2 550MPa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N160n1 jLh 60 1332 1 (2 8 300 10)3.836 109N2 N1/i1 3.836 1 09/(75/22) 1.125 1 09由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù)khn 10.90 khn20.95取失效概率為1%安全系數(shù)S=1,可得h1Khn1 H lim10.90 600 MPa 540MPa1H 2Khn2 h lim 2S0.95 550 MPa 523MPa1Z 0.876N 3.836 1099N21.125 10H 523MPa取H 1和h2中的較小者作為該齒輪

18、副的接觸疲勞許用應(yīng) 力，即h h2 523MPa2)計(jì)算小齒輪分度圓直徑3 .d 25 u 1 (ZhZeZ )2d1t 1 ( ) dU h (75/22)_1 (2.5_189.8_0.876)2V175/22(523)47.701mm（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。 圓周速度vdig47.701 1032 /“ /vm/s 2.6m/ s60 100060 1000 齒寬bbdd|t 1 47.701mm 47.701mm2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kh 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)KA 1 根據(jù)v 2.6m/s、7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv

19、1.10 齒輪的圓周力Ft1 2T1/d1t 2 5.11 104/47.701N 2.143 10NKAFt1/b 1 2.143 103/47.701N/mm 44.9N100N查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)Kh 1.2 由表10-4查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)， 得齒向載荷分布系數(shù) Kh 1.419。由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)KhKAKvKh Kh 1 1.10 1.2 1.419 1.873）可按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑33 九 87d1 d1t J H 47.701 J53.847mm ©t' 1.3相應(yīng)的齒輪模數(shù)m d1 / z153.847 /22m

20、m2.448mm【3】按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）計(jì)算模數(shù)3 ,|2KRT1Y YFaYSa VdZ12 f1）確定公式中的各參數(shù)值試選Kfb 1.3v 2.6m/sb 47.701mmKa 1KV1.10Kh 1.2Kh 1.87d153.847mmm 2.448mmKfb 1.3 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Y 0.25 0.750.250.750.6911.699 計(jì)算丫FaYsaf由圖10-17查得齒形系數(shù)YFai2.75 , YFa2 2.28由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)YSa1 1.57，YSa2 1.77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F|im1 50

21、0MPa， Fiim2 380MPa由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN10.85, KfN2 0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，可得F1 Kfn1 Flim1 0.85 500303.57MPaS1.4f2 Kfn2 Flim2 0.88 380238.86MPaS1.4YFa1YSa12.75 1.57 門 c-a-Sa1 0.0142f 1303.57YFa2YSa22.28 1.77Fa2 Sa2 0.0仃0F2238.86因?yàn)榇簖X輪的Yf 大于小齒輪，所以取fYFaYSaYFa2YSa20 0仃0F F】22）計(jì)算模數(shù)3 i（2 MY YFaYSadZ1 f3,2 1.3

22、5.11 104 0.691 一、20.0170mm 1.477mm' 1 222（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)備圓周速度vY 0.6910.0170 fmt 1.477mmd1 口乙 1.477 22mm 32.494mmdp32.494 1032 ,vm/s 1.75m/ s60 100060 1000 齒寬bbdd| 1 32.494mm 32.494mm 寬高比b/hh (2ha c )mt (2 1 0.25) 1.477mm 3.323mmb/h 32.494/3.3239.782) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kf 根據(jù)v 1.75m/s , 7級(jí)精度，由圖10-8

23、查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv 1.09 由 Ft1 2T1 /d1 2 5.11 104/32.494N 3.145 103NKAFt1/b 1 3.145 103/32.494N/mm96.79 N 100N查表10-3得齒間在和分配系數(shù)KFa 1.2 由表10-4查得Kh1.415，結(jié)合b/h 9.78查圖10-13，得Kf 1.32。則載荷系數(shù)為Kf KaKvKf Kf 1 1.09 1.2 1.321.733) 按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)3 31m mt j1.477 Jmm 1.625mm KFt 1.3對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由吃面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)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

24、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)1.625mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm按接觸疲勞強(qiáng)度 算得的分度圓直徑d153.847 mm，算出小齒輪齒數(shù)v 1.75m/sb 32.494mmb/h 9.78Kf 1.73m 1.625mmm 2mmz1 d1/m 53.847/226.924。取Zi 27，則大齒輪齒數(shù)z2 11 Zi 3.41 27 92.07，取Z292 , Zl與Z2互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了吃面接觸疲勞強(qiáng)度，又 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)?！?/p>

25、4】幾何尺寸計(jì)算(1) 計(jì)算分度圓直徑d127 2mm 54mmd2 Z2m 92 2mm 184 mm(2) 計(jì)算中心距a (d1 d2)/ 2(54 184) / 2mm 119mm(3) 計(jì)算齒輪寬度bdd| 1 54mm 54mm考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略加寬(5 10)mm ,即b1 b (510)mm54 (510)mm59 64mm取b1 62mm ,而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即b2 b 54mm【5】圓整中心距后的強(qiáng)度校核采用變位法將中心距就訴整圓至 a'120mm。齒輪變位后，齒輪副幾何尺寸發(fā)生變化。應(yīng)重新校核齒輪強(qiáng)度，

26、以明確齒輪的工作能力。(1)計(jì)算變?yōu)橄禂?shù)和計(jì)算嚙合角，齒數(shù)和、變位系數(shù)、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂咼 降低系數(shù)。arcos(acos )/a arcos(119 cos20 )/12021.27zz1 z2 27 92 119z127Z292d154 mmd2184mma 119mmbi 62 mmb2 54mma 120mm'21.27z 1191x x1 x2 (invinv )z /(tan )(inV21.27 inv20 ) 119/(tan20 ) 0.507y (a' a)/m (120 119)/2 0.5y x y 0.507 0.50.007從圖10-21a可知，

27、當(dāng)前的變位系數(shù)和提高了齒輪強(qiáng)度，但重 合度有所下降。分配變位系數(shù)x1、x2。由圖 10-21-b 可知，x1 0.36，x2 0.14(2) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按前述方法計(jì)算各參數(shù)，可得Kh 1.87T15.11 104N md1d1 54mmi13.41Zh 2.4ZE 189.8MPa1/2Z 0.869代入式子，得i'2KhT1 i11 7 H .3ZhZeZ dd1i1h 1.87 5.11 104 3.41 1 “ccJ3 2.4 189.8 0.869MPaX1 5433.41495.94MPa h齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有 所下降。(3)

28、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 按前述做法，計(jì)算式中各參數(shù)x 0.507y 0.5y 0.007x1 0.36x20.14Kf 1.77T,5.11 104N mYFa1 3.10YFa2 2.27Ysa1 1.78Ysa2 1.83Y 0.682d1m 2mmz127將其代入卜列式子，得2心玳屆丫F132dm Z142 1.77 5.11 103.10 1.78 0.6821 23 272116.73MPa fL2KFT2YFa2Ysa2YF23一 2dm Z12 1.77 5.11 104 2.27 1.83 0.682321 22787.88MPa F2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。（二）低速級(jí)齒輪傳

29、動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算【1】選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）按傳動(dòng)裝置總設(shè)計(jì)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取為20 0（2）螺旋運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，參考機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6 , 選用7級(jí)精度。（3）選擇材料。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1,選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度320HBS大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）， 齒面硬度350HBS（4） 選小齒輪齒數(shù)z1 24，大齒輪齒數(shù)Z2 i2 乙 2.63 24 63.12，取 z2 63?！?】按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由下式計(jì)算小齒輪分度圓直徑，即20z124Z2633：2KhJi u 1 /ZhZeZ 2dit()dU H 1)確定公式中的各值

30、數(shù)值 試選KHt 1.3。 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T21.6734 105N mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)d 1 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-20查得區(qū)域系數(shù)Zh 2.5 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)1/2Ze 189.8MPa 計(jì)算接粗疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)za1 arccosz1cos /(Z1 2ha)arccos24 cos20o /(24 2 1) 29.841°a2 arccosz2 cos /(z2 2ha)arccos63 cos20°/(63 2 1) 24.387°1 1zjta n 1 tan ) z2(ta n 2 tan )/22

31、4 (tan29.841o tan20°) 63 (tan24.387o tan20o)/21.697r)4M 1.697 cc”Z *3”30.876 計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力H 。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為h lim 1650 MPah lim 2680 MPa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N160n2jLh 60 302.65 1 (2 8 300 10) 8.716 108N2 NJi2 8.716 108 /(63/24) 3.321 108由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHt 1.3T21.6734 105N mmd1Zh2.5Ze 189

32、.8MPa1/:Z 0.876N18.716 108N23.321 108khn 1 1.05K hn2 0.98取失效概率為1%安全系數(shù)S=1,可得KHNi Hliml 1 .05 650cuflnH 1 MPa 682.5MPaS1KHN2 Hlim 20.98 680H 2 MPa 666.4MPaS1取H】1和H】2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即h h2666.4MPa3）計(jì)算小齒輪分度圓直徑二 嘰u 1 /ZhZeZ、2d1t、（ rT ）Ydu h3 ： 2 1.3 1.6734 1 05 （63/24） 1 （2.5 189.8 0.876、2 丫163/24（53

33、9）70.948mm（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。 圓周速度vd1tn270.948 302.65 ,vm/ s 1.12m/s60 1000 60 1000 齒寬bbdd|t 1 70.948mm 70.948mm3）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kh 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)Ka 1 根據(jù)v 1.12m/s、7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv 1.04 齒輪的圓周力53Ft1 2T2/d1t 2 1.6734 10 /70.948N4.717 10 N3KAFtMb 1 4.717 10 /70.948N/mm66.5N100Nh666.4MPad1t

34、 70.948mmv 1.12m/ sb 70.948mmKa 1Kv 1.04Kv 1.04查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)Kh1.2由表10-4查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù) Kh1-424。由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)KhKaKvKh Kh 1 1.04 1.2 1.424 1.784）可按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑33,'1.78d1 d1tH 70.948 、78.783mmM 1.3相應(yīng)的齒輪模數(shù)m d1 / z-i 78.783/ 24mm 3.283mm【3】按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）計(jì)算模數(shù)3 1一QKfJYYFaYsamti2dZ1 f2）

35、確定公式中的各參數(shù)值 試選KFa 1.3 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Y 0.25 0.75 0.250.6921.697 計(jì)算丫FaYSaf由圖10-17查得齒形系數(shù)YFa1 2.65，YFa2 2.27由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)YSa1 1.58，YSa2 1.74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F|im1 500MPa，F(xiàn)iim2 380MPa由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KfN10.85, KfN2 0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，可得K FN1 Flim10.85 500F1FN1 Flim1303.57MPaS1.4Kh 1.78d178.

36、783mmm 3.283mm41.3Y 0.692F 2f1303.57YFa 2822.27 1.74F 2238.86因?yàn)榇簖X輪的YFaY5afYFaYsaYFa2YSa2仃(fF 2YFalYsal2.65 1.580.0165大于小齒輪，所以取計(jì)算模數(shù)3)30.0138普 O"65mt2KfJYYFaYSafd乙22.051mm1.4S Flim2 0.88 380238.86MPaS1 2423 2 1.3 佃34 1 05 0-692 0.0165mm 2.051mm(2)調(diào)整齒輪模數(shù)0.780m/s1)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度vd1 mtZ12.051 24

37、mm 49.224mmv 60 1000齒寬b輪224 陀6©0.780m/s60100049.224mmb dd1 49.224mm49.224mm寬咼比b/hb/h10.67h (2hac)mt (2 10.25) 2.051mm 4.615mmb/h 49.224/4.615 10.67Kv1.032)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kf根據(jù)v 0.780m/s，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv 1.03由 Ft1 2T2/d1 2 1.6734 105/49.224N6.799 10NKFa1.03KaFti/b 1 6.799 10 /49.224N/mm138.13N100N查表

38、10-3得齒間在和分配系數(shù)KFa 1.0由表10-4查得Kh 1.419，結(jié)合b/h 10.67查圖10-13 , 得 Kf 1.34。則載荷系數(shù)為Kf KaKvKf Kf 1 1.03 1.0 1.34 1.383）按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)3 3 jJKf c CL# |138c CCCm mt 2.051 mm 2.092mm KFt 1.3對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)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)2.092mm并就近圓整為

39、標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm按接觸疲勞強(qiáng)度 算得的分度圓直徑d170.948mm，算出小齒輪齒數(shù)乙 d1/m 70.948/235.474。取z1 36，則大齒輪齒數(shù)z2 i2 z1 2.63 36 94.68，取Z295， Z1與Z2互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了吃面接觸疲勞強(qiáng)度，又 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)?！?】幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑d1 z,m 36 2mm 72mmd2 z2m 95 2mm 190mm（2）計(jì)算中心距a （d1 d2）/2（72 190）/2mm131mm（3）計(jì)算齒輪寬度Kf 1.34Kf 1.38m 2.092mmm 2mmz13

40、6z295d1 72mmd2190mma 131mmb 72mmbdd| 1 72mm 72mm考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略加寬(5 10)mm ,即b1 b (510)mm72 (510)mm77 82mm取b177 mm ,而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即b2 b 72mm【5】圓整中心距后的強(qiáng)度校核采用變位法將中心距就訴整圓至 a'130mm。齒輪變位后，齒輪副幾何尺寸發(fā)生變化。應(yīng)重新校核齒輪強(qiáng)度，以明確齒輪的工作能力。(1) 計(jì)算變?yōu)橄禂?shù)和 計(jì)算嚙合角，齒數(shù)和、變位系數(shù)、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂咼 降低系數(shù)。' ' 0 0ar

41、cos(acos )/a arcos(131 cos20 )/13018.75zZ1 Z2 36 95 1311x x1 x2 (invinv )z /(tan )(in v18.75o in v20o) 131/(ta n20o)0.971y (a' a)/m (130 131)/20.5y x y 0.791 0.50.291從圖10-21a可知，當(dāng)前的變位系數(shù)和增加了重合度，但承載能力有所下降。 分配變位系數(shù)X1、X2。由圖 10-21-b 可知，x10.12，x20.85(2) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核按前述方法計(jì)算各參數(shù)，可得b 77 mmb2 72mm1a 130mm'

42、18.75z 131x0.971y0.5y 0.291 x10.12X20.85Kh 1.78T,1.6734 105N md1d, 72mmh 2.63ZH 2.681/2ZE 189.8MPaZ 0.862代入式子，得'2KhT1 i21 Z Z ZH2ZH ZEZV dd1i2I2 1.78 1.6734 105 2.63 1Ju g2.68 189.8 0.862MPa1 7232.63650.79MPa H齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有 所下降。（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核按前述做法，計(jì)算式中各參數(shù)Kf 1.685T21.6734 10 N mYFa1

43、2.37YFa2 2.01Ysa1 1.32Ysa2 1.58Y 0.674d1m 2mmz136將其代入卜列式子，得2KFT2YFa1Ys,F132dm Z152 1.68 1.6734 1 05 2.37 1.32 0.6741 23 362114.35MPa f1P332KFTiYFa2Ysa2YF232dm zi52 1.68 1.6734 102.01 1.58 0.6741 23 362116.08MPa f2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。（一）低速軸的設(shè)計(jì)圖7-1低速軸的結(jié)構(gòu)方案圖7-2二級(jí)直齒輪減速器【1】初步確定軸的最小直徑取A 120，于是得dmin120 3： 5.1142.

44、49115.087.傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)和軸承的選用選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3，輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 di 2。為了使所選的軸直徑di 2與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸 器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tea KaT3，查機(jī)械設(shè)計(jì)表14-1，考慮 輸送機(jī)轉(zhuǎn)矩變化小，故取Ka 1.3，貝U：Tea KaT31.3 422.68 1000549484N mm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，查手冊(cè)，選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1250000N mm半聯(lián)軸器的孔徑d1 45mm，故取d1 2 45mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng) 度L 112mm

45、,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1 84mm?！?】軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 擬定軸上零件的裝配方案經(jīng)過多次分析比較，選用圖7-1所示的裝配方案(2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端需制出一 軸肩，故取2-3段的直徑d2 3 52mm ;左端用軸端擋圈定位， 按軸端直徑取擋圈直徑D 55mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔 長(zhǎng)度L184mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓 在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比L.略短一些，現(xiàn)取l1 2 82mm。2) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承僅受徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d2 352mm，初

46、步選取深溝球軸承6011，其尺寸為 d D T 55mm 90mm 18mm，故d34 d7 855m m;而l7 8 18mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由手冊(cè)查得6311型軸承的定位軸肩咼度d1 2 45mmd2 3 52mml1 2 82mmd3 4 55mmd7 8 55mml7 8 18mmh 3.5mm，因此，取 d6 7 67mm。3）取安裝齒輪處的軸段4-5的直徑d4 5 60mm ；齒輪的左端 與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為72mm為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故 取I4 5 68mm。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 h （2

47、3）R，由軸徑d 60mm查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2，得R 2mm，故取h 6mm，則軸環(huán)處的直徑d5 6 72mm。軸環(huán)寬度 b 1.4h，取 l5 6 12mm。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要 求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 I 30mm （參 見圖 7-2），故取 l2 3 50mm。5） 取齒輪距箱體壁之距離16mm，低速級(jí)大齒輪與高速級(jí) 大齒輪之間的距離c 20mm。考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾 動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體壁一段距離s，取s 8mm，已知滾動(dòng) 軸承寬度B 29mm，高速級(jí)大齒輪輪轂L

48、54mm，則l3 4 T s （72 68）（18 8 16 4）mm 46mmd6 7 67mmd4 5 60mml4 5 68mmd5 6 72mml5 6 12mmI2 3 50mml3 4 46mml6 7 L c s l5 6 （54 20 16 8 12）mm 86mml6 7 86mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。（3）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。 按d45由機(jī) 械設(shè)計(jì)表6-1差得平鍵截面b h 18mm 11mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為56mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好 的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 旦z;同樣，半聯(lián)軸n

49、6器與軸的連接，選用平鍵為14mm 9mm 70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來(lái)保k6證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。(4)確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2，取軸端倒角為C1.6,各軸肩處的圓角半徑如圖7-3所示。禮X輕曲圖7-3低速軸的結(jié)構(gòu)尺寸從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面 C處的Mh、MV及M的值列于F表載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1 3001.15NFNH2 1448.11NFNV1 1092.33NFNV2 527.07N彎矩MM h 207079N mmMv 75371N mm總彎矩M V'2070792 753712 2