第一次討論課2011010541

1、機械設(shè)計第一次討論課林志杭 機14 20110105412標(biāo)準直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計方案見表1，齒輪精度為6級，工作壽命50000(小時)，工作轉(zhuǎn)速1440(r/min),傳動平穩(wěn)，分別選擇軟齒面材料（例如結(jié)構(gòu)鋼正火）和硬齒面材料（例如合金鋼滲碳淬火），比較其承載能力,并分析產(chǎn)生這種結(jié)果的原因。圓柱齒輪傳動設(shè)計中齒數(shù)選擇應(yīng)遵循的什么原則。表1標(biāo)準直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計方案方案小齒輪Z1大齒輪Z2齒寬b模數(shù)m中心距a0120601056.02400224721055.02400330901054.02400432961053.7524005401201053.024006481441052.5240

2、07601801052.024008802401051.524009962881051.25240101203601051.0240硬齒面齒輪：齒面硬度>350HBW (38HRC); 軟齒面齒輪：齒面硬度350HBW (38HRC)齒輪重合度變化情況：所以齒輪的重合度隨齒數(shù)的增加而增加設(shè)計功率40kW時，軟齒面材料（例如結(jié)構(gòu)鋼正火）齒輪受力情況：小齒輪：大齒輪：極限傳遞功率：設(shè)計功率40kW時，硬齒面材料（例如合金鋼滲碳淬火）受力情況：小齒輪：大齒輪：極限傳遞功率：輸入極限傳遞功率時齒輪的受力情況：軟齒面：小輪：大輪：硬齒面：小輪：大輪：計算彎曲應(yīng)力顯含模數(shù)計算接觸應(yīng)力（）不顯含模數(shù)分

3、析及結(jié)論：由以上圖像可知：齒數(shù)越大重合度越高。同樣條件下，硬齒面齒輪力學(xué)性能比軟齒面要好，盡可能選擇硬齒面齒輪。當(dāng)選擇硬齒面齒輪，由于硬齒面抗點蝕能力強，但易發(fā)生齒根折斷，齒根疲勞折斷將是主要失效形式（即先發(fā)生彎曲疲勞失效）。在設(shè)計計算時，通常按彎曲疲勞強度設(shè)計。由于計算彎曲疲勞應(yīng)力隨齒數(shù)增大而增大，因此應(yīng)當(dāng)選取較小的齒數(shù)設(shè)計方案。（齒數(shù)不能過少，否則會發(fā)生根切現(xiàn)象）當(dāng)不得不選擇軟齒面齒輪，由于軟齒面抗點蝕能力差，潤滑條件良好，齒面點蝕將是主要的失效形式（即先發(fā)生解除疲勞失效）。在設(shè)計計算時，通常按齒面接觸疲勞強度設(shè)計。由于計算接觸疲勞應(yīng)力和齒數(shù)無關(guān)。同時，為了提高嚙合度，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大齒數(shù)。（

4、齒數(shù)不能過多，否則加工難度大，齒輪的相對精度下降）4圖2所示為手動蝸桿傳動起重裝置。已知模數(shù)m=4mm，蝸桿分度圓直徑d1=40mm，蝸桿頭數(shù)z1=1，蝸輪齒數(shù)z2=90，滾筒直徑D=300mm，起重量FQ=8000N，蝸輪副的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.12（忽略軸承的效率），作用在手柄上的推力F =150N，求：（1） 重物升高1m時蝸桿的轉(zhuǎn)數(shù)，此裝置能否自鎖；（2） 所需手柄長度L；（3） 重物上升時蝸輪受力；圖2（4） 重物下降時蝸輪受力，此時推動手柄所需的力F；（5） 重物停止在空中時蝸桿受力。（1）q=d1/m=40/4=10tan=z1/q=1/10=0.1<0.12=fv所以可

5、以自鎖滾筒周長D*=0.3上升1m，蝸輪轉(zhuǎn)n2=1/(0.3)蝸桿轉(zhuǎn)n1=n2*z2/z1=95.5（2）當(dāng)量摩擦角v=arctan(fv)嚙合效率1= tan/ tan(+v)傳動比i=z2/z1T2=FQ*D/2=1200N.mT1=F*LT2=T1*i*1代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得L=197.92mm圓整L=200mm（3）軸向力Fa2=2T1/d1=1484.50 N方向：垂直紙面向里切向力Ft2 =2T2/d2=6666.67 N方向：水平向左徑向力Fr2= Ft2/(tann/cos)=2438.57N方向：豎直向下（4）重物下降，所以蝸桿蝸輪副摩擦力方向改變，蝸桿傳動的嚙合效率1改變1= tan(-v)/ tan=-0.197T1= T2/(i*1)軸向力Fa2=2T1/d1=-3380 N方向：垂直紙面向外切向力Ft2 =2T2/d2=6666.67 N方向：水平向左徑向力Fr2= Ft2/(tann/cos)=2438.57N方向：豎直向下F=T1/L=338.4N（5）（1） 重物靜止時，手柄輸入力矩為零：T1=0T2= FQ*D/2=1200 N.m蝸桿受力：軸向力Fa1