二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書題 目：二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器 機(jī)械實(shí)體造型設(shè)計(jì)、仿真系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名： 王俊 學(xué) 號(hào)： 0601010513 指導(dǎo)教師： 皋萍 職 稱： 題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)2010年 5月 31 日IV摘 要本課題主要研究的內(nèi)容是根據(jù)減速器設(shè)計(jì)的原始資料，研究減速器夠組成部件（包括齒輪、軸、軸承、上箱體和下箱體）的設(shè)計(jì)及校核方法。對(duì)二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)進(jìn)行功能分解，確立齒輪減速器三維參數(shù)化設(shè)計(jì)方法以及齒輪減速器零件（各主要傳動(dòng)件，標(biāo)準(zhǔn)件等）模型庫、總裝配庫的構(gòu)建方法。并用inventor虛擬軟件，進(jìn)行二級(jí)圓錐圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的三維建模，對(duì)圓錐圓柱減速器的機(jī)構(gòu)的組成，內(nèi)部傳動(dòng)部件，進(jìn)行裝配干涉分析、應(yīng)力應(yīng)變分析、運(yùn)動(dòng)仿真，最終生成二維工程圖。利用inventor虛擬軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行三維建模，裝配，運(yùn)動(dòng)仿真和工程圖的產(chǎn)生等方面進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，干涉、應(yīng)力分析在CAD中是極其重要的內(nèi)容。從三維開始設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有的軟件支持下，這個(gè)模型至少有可能表達(dá)出設(shè)計(jì)構(gòu)思的全部幾何參數(shù)，整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以完全在三維模型上討論，對(duì)設(shè)計(jì)的輔助就很容易迅速擴(kuò)大的全過程，設(shè)計(jì)的全部流程都能使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，從三維開始的設(shè)計(jì)，二維工程圖的表達(dá)仍然要遵守傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵字：三維虛擬設(shè)計(jì)；三維建模；減速器；AbstractThe main research topics are based on the design of the original data reducer, reducer enough of component parts (including gears, shafts, bearings, the upper casing and lower casing) design and verification method. Of the two conical gear reducer design of functional decomposition, the establishment of three-dimensional parametric gear reducer and gear reducer design parts (the main transmission parts, standard parts, etc.) model library, the total assembly method of constructing the library. And with the inventor of virtual software and database technology, for two conical cylindrical gears three-dimensional modeling of conical reducer cylindrical body composition, the internal transmission parts, and assembly interference analysis, stress and strain analysis, spatial motion analysis, motion simulation, eventually to produce two dimensional drawings. Using inventor of virtual software products designed three-dimensional modeling, assembly, motion simulation and engineering plans and other aspects of the production study found that stress and strain analysis in the CAD is an extremely important element. Only three-dimensional design, be possible to set up the finite element analysis of raw data, and then to part geometry and the optimal shape. Otherwise, the design is the traditional method: even the prototype for many of the bench test for the high cost, cycle length, is the modern market economy can not be tolerated. Starting from the three-dimensional design, in support of existing software, this model may be expressed at least all the geometric parameters of the design concept, the whole design process can be fully discussed in the three-dimensional model, it is easy to design the supporting rapid expansion of the whole process the design of all the processes can use a unified data, starting from the three-dimensional design, the expression of two-dimensional engineering drawings still have to comply with the requirements of traditional design. This is a CAD developed today, tomorrow our computer CAD.Key words：3D virtual design; three-dimensional modeling; reducer;目 錄引言 11 概述22 電機(jī)的選擇計(jì)算42.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型42.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量42.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速42.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i 并分配傳動(dòng)比 52.4.1 分配原則 52.4.2 總傳動(dòng)比i52.4.3分配傳動(dòng)比52.5 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 52.5.1 各軸的轉(zhuǎn)速 52.5.2 各軸的輸入功率 52.5.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 63 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 63.1 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算63.2 閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算93.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 123.3.1減速器高速軸的設(shè)計(jì) 123.3.2 減速器的低速軸的設(shè)計(jì) 143.3.3 減速器低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 164 滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 184.1 減速器高速I軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 184.2 減速器低速III軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 195 鍵聯(lián)接的選擇 205.1 高速軸的鍵聯(lián)接 205.2 低速軸的鍵連接 206 減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)206.1 機(jī)體要具有足夠的剛度 206.2 機(jī)體的結(jié)構(gòu)要便于機(jī)體內(nèi)零件的潤滑，密封及散熱 216.3 機(jī)體結(jié)構(gòu)要具有很好的工藝性 226.4 確定機(jī)蓋大小齒輪一段的外輪廓半徑 227 潤滑和密封設(shè)計(jì) 227.1 潤滑227.2 密封238 箱體設(shè)計(jì)的主要尺寸及數(shù)據(jù) 239 三維建模249.1 三維建模技術(shù) 249.2 草圖概念設(shè)計(jì) 259.2.1 零件的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)建摸 259.2.2 虛擬裝配289.2.3 干涉分析309.2.4 應(yīng)力分析3010 結(jié)論 31謝辭32參考文獻(xiàn) 33 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 第34頁 共34頁引言本課題研究的目的是在已有減速器設(shè)計(jì)的基本理論基礎(chǔ)上，利用Inventor 2008三維設(shè)計(jì)軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立齒輪、軸、軸承、上箱體及下箱體的三維參數(shù)模型，將各零件進(jìn)行裝配。本課題研究的意義在于：能夠?yàn)辇X輪減速器是設(shè)計(jì)提供一種全新手段和方法，改變?cè)械氖止ぴO(shè)計(jì)，二維設(shè)計(jì)變?yōu)槿S設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)引導(dǎo)作用，使設(shè)計(jì)更為直觀、形象、生動(dòng)；通過實(shí)時(shí)人機(jī)互動(dòng)式的三維參數(shù)化實(shí)體造型設(shè)計(jì)，更好地理解、掌握零部件的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系，實(shí)現(xiàn)齒輪建起的動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)、軸系的設(shè)計(jì)技術(shù)；分析三維參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法，運(yùn)用設(shè)計(jì)辯論與程序設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)零件的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上采用了在零件環(huán)境中以及在裝配環(huán)境中建立零件模板的兩天方法；分析齒輪減速器總裝配及各部件之間的結(jié)構(gòu)尺寸約束關(guān)系，并運(yùn)用自頂向下與自底向上的設(shè)計(jì)思想分別構(gòu)建減速器總裝裝配模板和軸系模板。采用Inventor 2008三維設(shè)計(jì)軟件，并結(jié)合AutoCAD_2004等二維繪圖軟件，設(shè)計(jì)了一個(gè)二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器，實(shí)現(xiàn)了減速器的三維模型生產(chǎn)，以及由此生成二維工程圖的思想。通過Inventor 2008三維設(shè)計(jì)軟件特有的干涉分析、應(yīng)力應(yīng)變分析、空間運(yùn)動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)仿真功能，對(duì)減速器進(jìn)行了檢查和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)減速器的運(yùn)動(dòng)仿真，完成了減速器在計(jì)算機(jī)中虛擬設(shè)計(jì)。1 概述隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，對(duì)工業(yè)機(jī)械的需求量也再迅速的增加，同時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備的可靠性，維修性，安全性，經(jīng)濟(jì)性和燃油性也提出而來更高的要求。隨著微電子工業(yè)向機(jī)械工業(yè)的滲透，現(xiàn)代機(jī)械日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。自20世紀(jì)90年代以來，國外機(jī)械工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)高精度，多用途，超小型化是工業(yè)機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)。齒輪機(jī)構(gòu)是在各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它可以用來傳遞空間任意兩軸件的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn)。而作為齒機(jī)構(gòu)的最基本組成部分齒輪所起的作用是無可代替的，所以齒輪的設(shè)計(jì)尤為重要。齒輪是應(yīng)用最為廣泛的通用零件，廣泛用在各種傳動(dòng)中，如機(jī)床的傳動(dòng)裝置，汽車的變速箱和后橋，減速器和玩具等。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中很重要的應(yīng)用就是減速器。減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式機(jī)械傳動(dòng)裝置用來降低原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作機(jī)需要。而齒輪減速器作為一種重要的動(dòng)力傳遞裝置，在機(jī)械化生產(chǎn)中起著不可替代的作用。圓柱圓錐齒輪減速器是最常用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一?？v觀國內(nèi)減速器行業(yè)的現(xiàn)狀，為保持行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展在充分肯定行業(yè)不斷發(fā)展、進(jìn)步的同時(shí)，更應(yīng)看到存在的問題，并積極研究對(duì)策，采取措施，力爭在較短時(shí)間內(nèi)能有所進(jìn)展。目前，同外減速器行業(yè)存在的比較突出的問題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次、缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌、行業(yè)整體散、亂情況依然較為嚴(yán)重當(dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總的趨勢(shì)是向六高、二低、三化方向發(fā)展。六高即指高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動(dòng)率；二低，即低噪聲、低成本；三化，即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化、通用化。減速器及齒輪的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)水平，因?yàn)槠鋺?yīng)用非常廣泛，大到礦山機(jī)械中的傳動(dòng)裝置，小到汽車變速箱等領(lǐng)域無不滲透著齒輪以及減速器的應(yīng)用。當(dāng)今是要求人與自然和諧發(fā)展的社會(huì)，我們的齒輪加工也逐步往綠色環(huán)保的干式、半干式加工轉(zhuǎn)變，其中有高速和低溫冷風(fēng)干式加工兩個(gè)方向，從這一點(diǎn)上講，傳統(tǒng)的機(jī)加工都將邁向一個(gè)新的臺(tái)階。國際上，動(dòng)力傳動(dòng)齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展特殊齒輪的應(yīng)用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動(dòng)、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪減速器設(shè)計(jì)方面的一些特點(diǎn)為達(dá)到齒輪減速器裝置小型化目的，可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載推力。各國普遍采用硬齒面技術(shù)，提高硬度以縮小裝置的尺寸；也可應(yīng)用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形。英法合作研制的艦載直升飛機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動(dòng)力由中速柴油機(jī)代替的趨勢(shì)，在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效；現(xiàn)在冶金、礦山、水泥一軋機(jī)等大型傳動(dòng)裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用愈來愈多。研究手段的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和日益增長的社會(huì)需求，機(jī)械產(chǎn)品的類型、規(guī)格及性能迅速地發(fā)生變化，市場要求產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期越來越短.傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)往往是手工設(shè)計(jì)，因計(jì)算煩瑣、復(fù)雜，致使手工設(shè)計(jì)的效率、可靠性、準(zhǔn)確性大大降低，而且對(duì)于系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要進(jìn)行反復(fù)的計(jì)算、查詢和繪圖，造成大量重復(fù)勞動(dòng)。另外，傳統(tǒng)的類比設(shè)計(jì)中還存在一個(gè)極大的毛病，即在設(shè)計(jì)時(shí)，大部分設(shè)計(jì)人員都是在己有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上將尺寸增大，這樣的相似設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品的尺寸與重量越來越大，造成財(cái)力、人力的浪費(fèi)。在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，雖然CAD技術(shù)已被企業(yè)重視，但通用CAD支撐軟件對(duì)大多數(shù)用戶來說，只是繪圖工具，只是使所繪圖便于保存，便于修改，不是真正的實(shí)現(xiàn)了通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的目的，不能解決設(shè)計(jì)問題，其實(shí)質(zhì)仍是手工設(shè)計(jì)，它不僅設(shè)計(jì)效率低，同時(shí)對(duì)使用者的要求也較高，因使用者要直接使用圖形支撐軟件的命令去構(gòu)造圖形，這就要求其對(duì)各種命令的功能及其使用方法十分了解，從而限制了對(duì)這些命令不熟悉但精通產(chǎn)品設(shè)計(jì)的人員有效地使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，而使硬件和軟件得不到充分利用。而且，在傳統(tǒng)繪圖設(shè)計(jì)過程中，工程師們感到最別扭的、最影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的、最需要有人輔助的幾個(gè)常見的問題可能有下列幾項(xiàng)：復(fù)雜的投影線生成問題、漏標(biāo)尺寸，漏畫圖線的問題、機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的分析討論問題、設(shè)計(jì)的更新與修改問題、設(shè)計(jì)工程管理問題、二維參數(shù)化的局限性等等，這些在我們的二維軟件繪圖中都不能得到很好的解決。在二維參數(shù)化軟件前景不甚明確的條件，在此背景下，基于計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，虛擬產(chǎn)品開發(fā)就越來越顯出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?；谔卣鞯娜S參數(shù)化/變量化軟件開始進(jìn)入設(shè)計(jì)領(lǐng)域。人在設(shè)計(jì)零件時(shí)的原始沖動(dòng)是三維的，是有顏色、材料、硬度、形狀、尺寸、位置、相關(guān)零件、制造工藝等等關(guān)聯(lián)概念的三維實(shí)體，甚至是帶有相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)關(guān)系的三維實(shí)體。如果能直接以三維概念開始設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有的軟件支持下，這個(gè)模型至少有可能表達(dá)出設(shè)計(jì)構(gòu)思的全部幾何參數(shù)，整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以完全在三維模型上討論，對(duì)設(shè)計(jì)的輔助就很容易迅速擴(kuò)大的全過程，設(shè)計(jì)的全部流程都能使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。這樣就有可能比較容易地建立充分而完整的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析、制件質(zhì)量屬性分析、空間運(yùn)動(dòng)分析、裝配干涉分析、NC控制可加工性分析、高正確率的二維工程圖生成、外觀色彩和造型效果評(píng)價(jià)、商業(yè)廣告造型與動(dòng)畫生成等一系列的需求都能充分滿足，是對(duì)設(shè)計(jì)全過程的有效的輔助，是有明確效益的CAD。三維設(shè)計(jì)的好處已經(jīng)確實(shí)了，Inventor或其他同類軟件的實(shí)施過程中，都能體會(huì)得到。由三維實(shí)體造型自動(dòng)生成二維工程圖紙的方法，這在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中有很大的優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)于復(fù)雜的零部件的造型及其黑維工程圖紙的設(shè)計(jì)，會(huì)得到事半功倍的效果，如剖面圖自動(dòng)生成，空間相貫線求交、投影等。對(duì)于創(chuàng)成設(shè)計(jì)，三維設(shè)計(jì)模式幾乎是最為合理的了2 電機(jī)的選擇計(jì)算2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為Pw=FV/1000=(2200N1.0m/s)/1000=2.2kw.從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率：聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率 1=0.99.帶傳動(dòng)效率2=0.96.一對(duì)圓錐滾子軸承的效率 3= 0. 98.一對(duì)球軸承的效率 4= 0.99.閉式直齒圓錐齒傳動(dòng)效率5= 0.97.閉式直齒圓柱齒傳動(dòng)效率6= 0.97.總效率=21233456=0.9920.960. 9830.990.970.97=0.817.所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：Pd=Pw/=2.2kw/0.817=2.69kw2.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速查表得二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i=8-40，而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：d=250mmnw=601000V/d=76.5r/m所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd=inw =(8-40) 76.5=(612-3060)r/m符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/m,1000 r/m,1500 r/m,3000 r/m四種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量及價(jià)格因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/m的電動(dòng)機(jī)如表2-1：表2-1電動(dòng)機(jī)的型號(hào)額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/（r/m）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132S-639602.02.0電動(dòng)機(jī)的主要安裝 尺寸和外形尺寸如表2-2：表2-2尺寸/mm型號(hào)HABCDEFGDGY132S132216140893880108332.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i 并分配傳動(dòng)比2.4.1 分配原則1.各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比不應(yīng)該超過其傳動(dòng)比的最大值2.使所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)的各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有最小的外部尺寸3.使二級(jí)齒輪減速器中，各級(jí)大齒輪的浸油深度大致相等，以利于實(shí)現(xiàn)油池潤滑2.4.2 總傳動(dòng)比i 為：i =nm/ nw=960/76.5=12.5492.4.3分配傳動(dòng)比：i =i1i2圓錐齒輪傳動(dòng)比一般不大于3，所以：直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)比：i1=3直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)比: i2=4.18實(shí)際傳動(dòng)比：i = 34.18=12.54因?yàn)閕=0.009H2 取511.5 Mpa(3) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)）:取齒數(shù) Z1=24，則Z2=Z1i1=243=72，取Z2=72實(shí)際傳動(dòng)比u=Z2/Z1=72/24=3，且u=tan2=cot1=31=18.4352=71.565則小圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zm1=z1/cos1=24/cos18.435=25.3zm2=z2/cos2=72/cos71.565=227.68(4)查表有材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8，取載荷系數(shù)Kt=2.0有T1=2.65104 T/(N.mm)，u=3，R1=1/3.試計(jì)算小齒輪的分度圓直徑為：d1t2.92=63.96mmc.齒輪參數(shù)計(jì)算(1)計(jì)算圓周速度v=*d1t*nI /60000=3.14*63.96*960/60000=3.21335m/s(2)計(jì)算齒輪的動(dòng)載系數(shù)K根據(jù)v=3.21335m/s，查表得：Kv=1.18,又查表得出使用系數(shù)KA=1.00取動(dòng)載系數(shù)K=1.0取軸承系數(shù)K=1.5*1.25=1.875齒輪的載荷系數(shù)K= Kv*KA* K *K=2.215(3)按齒輪的實(shí)際載荷系數(shù)所得的分度圓直徑由公式:d1= d1t=63.96=66.15mmm=66.15/24=2.75d按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：Fmin1=0.7HBS+275由公式查得：(1)小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度FE1=500 Mpa ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度FE2 =380 Mpam(2)查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)KFN1=0.86,KFN2=0.88.計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力，安全系數(shù)取S=1.4由F=Fmin KFN / SFmin 得F1=FE1* KFN1/S=500*0.86/1.4=308.929 MpaF2=FE2* KFN2/S=380*0.88/1.4=240.214 Mpa計(jì)算載荷系數(shù)K= Kv*KA* K *K=2.2151.查取齒形數(shù)：YFa1=2.65, YFa2=2.2362.應(yīng)力校正系數(shù)Ysa1=1.58, Ysa2=1.7543.計(jì)算小齒輪的YFa * Ysa /F并加以比較YFa1 * Ysa1 /F1 =2.65*1.58/308.928=0.01355 YFa2 * Ysa2/F 2 =2.236*1.754/240.214=0.01632YFa1 * Ysa1 /F1 H2 取539 Mpa(3) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)）:取齒數(shù) Z1=24，則Z2=Z1i1=244.18=100，取Z2=100實(shí)際傳動(dòng)比u=Z2/Z1=100/24=4.167，(4)查表有材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8，取載荷系數(shù)Kt=1.5有T1=7.63104 T/(N.mm)，u=3，R1=1/3.齒寬系數(shù)：=1試計(jì)算小齒輪的分度圓直徑為：d1t2.32*=*=60.34mmc.齒輪參數(shù)計(jì)算(1)計(jì)算圓周速度v=*d1t*nI /60000=3.14*60.34*320/60000=1.0104m/s齒寬b=*d1t=1*60.34=60.34計(jì)算齒寬與齒高之比：b/h模數(shù)mt= d1t/Z1=60.34/24=2.514h=2.25mt=5.6565b/h=60.34/5.6565=10.667(2)計(jì)算齒輪的動(dòng)載系數(shù)K根據(jù)v=1.0104m/s，查表得：Kv=1.05,又查表得出使用系數(shù)KA=1.00取動(dòng)載系數(shù)K=1.1取軸承系數(shù)K=1.1*1.25=1.42齒輪的載荷系數(shù)K= Kv*KA* K *K=1.6401(3)按齒輪的實(shí)際載荷系數(shù)所得的分度圓直徑由公式:d1= d1t=60.34=62.16mmm=62.16/24=2.59d按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：Fmin1=0.7HBS+275由公式查得：(1)小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度FE1=500 Mpa ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度FE2 =380 Mpam(2)查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)KFN1=0.885,KFN2=0.905.計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力，安全系數(shù)取S=1.4由F=Fmin KFN / SFmin 得F1=FE1* KFN1/S=500*0.885/1.4=316.07 MpaF2=FE2* KFN2/S=380*0.905/1.4=245.64 Mpa計(jì)算載荷系數(shù)由b/h=10.667,=1.42查得KF=1.45K= Kv*KA* K *KF=1*1.05*1.1*1.35=1.5591.查取齒形數(shù)：YFa1=2.65, YFa2=2.282.應(yīng)力校正系數(shù)Ysa1=1.58, Ysa2=1.793.計(jì)算小齒輪的YFa * Ysa /F并加以比較YFa1 * Ysa1 /F1 =2.65*1.58/316.07=0.01324YFa2 * Ysa2/F 2 =2.28*1.79/245.64=0.01661YFa1 * Ysa1 /F1 39.3許用轉(zhuǎn)速n=4750r/minn=960r/m所以聯(lián)軸器符合使用要求(4)作用在小錐齒輪上的力：dm1=1-0.5b/Rd1=1-0.5/11270=50.125mm圓周力：Ft1=2T1/ dm1=22.65104 /58.125=911.82N徑向力：Fr1= Ft1*tan20*cos1=911.82Ntan20cos18.435=314.83N軸向力:Fa1= Ft1*tan20*sin18.435=104.97N(5)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-1：圖3-1(1)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-軸端右端需要制出一軸肩dI- =30mm，故取d- =35mm，為了保證軸噸擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面不壓在軸的斷面上，故I-軸段取L I- =62mm。初步選定滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承同時(shí)有徑向力和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承。參照工作要求根據(jù)d- =35mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)，單列圓錐滾子承選用型號(hào)為30208，其主要參數(shù)為d=40mm，D=80mm，T=19.75，B=18，C=16，所以d- =40mm，d- =50mm，d- =40mm，L- =17mm取安裝齒輪處的軸端-的直徑d- =32mm，齒輪的左端通過軸套定位，右端通過軸套和螺釘定位。軸段的長度取L- =58mm。由軸承蓋寬度和套筒寬寬的確定L- =44mm。d I- =30mm L I- =62mmd- =35mm L- =44mmd- =40mm L- =17mmd- =50mm L- =56mmd- =40mm L- =17mmd- =32mm L- =58mm至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度。(6)求軸上的載荷如圖3-2計(jì)算軸上的載荷：圖3-2求垂直面內(nèi)的支撐反力：該軸受力計(jì)算簡圖如下圖，齒輪受力L- =56mm 軸承的T=19.75mm a=17.6L2= L-+2（T-a）=56+2(19.75-17.6)=60.3mm根據(jù)實(shí)際情況取L2=60mm，估取L3=40mm=0,Rcy=Ft1(L2+L3)/L2=911.82(60+40)/60=1519.7N，Rby= Ft1- Rcy=911.82-1519.7=-607.88NMcy=1519.760=91182N.mm求水平面內(nèi)的支撐力：=0，RCz= Fr1(L2+L3)-Fal*dm1/2/L2=314.83(60+40)- 104.9750.125/2/L2=480.86N=0，RBz=Fr1-RCz=314.83-480.48=-165.65N.m水平面內(nèi)C點(diǎn)彎矩，Mz=480.8660=28851.6N.m合成彎矩：M=95637.71N.m作軸的扭矩圖如圖3-3圖3-3計(jì)算扭矩:T=T1=2.65104 N.m校驗(yàn)高速軸：根據(jù)第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核：MD454.43許用轉(zhuǎn)速n=4750r/minn=76.6r/m所以聯(lián)軸器符合使用要求(4)作用在大直齒輪上的力： 圓周力：Ft4= Ft3=2543.33NFr4= Fr3=925.7N(5)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-5如圖3-5根