兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：二級(jí)平行軸減速器 機(jī)械系10專(zhuān)升本指導(dǎo)老師：解繼紅設(shè)計(jì)者：楊曉霞 兩級(jí)展開(kāi)式（平行軸）圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 例如：設(shè)計(jì)熱處理車(chē)間零件清洗用設(shè)備。該傳送設(shè)備的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器裝置后傳至傳送帶。每日兩班制工作，工作期限為8年。熱處理車(chē)間零件清洗用設(shè)備。該傳送設(shè)備的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器裝置后傳至傳送帶。每日兩班制工作，工作期限為8年。 已知條件：輸送帶帶輪直徑d=300mm,輸送帶運(yùn)行速度v=0.63m/s,輸送帶軸所需轉(zhuǎn)矩T=700N.m.一、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 1.1傳動(dòng)方案的確定兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)裝置方案如圖所示。1-電動(dòng)機(jī) 2-帶傳動(dòng)

2、3-減速器 4-聯(lián)軸器 5-輸送帶帶輪 6-輸送帶1.2電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型根據(jù)用途選用Y系列一般用途的全封閉自冷式三相異電動(dòng)機(jī)。2.選擇電動(dòng)機(jī)的功率輸送帶所需的拉力為 F=2T/d=2×700/0.3N4667N輸送帶所需動(dòng)率為 Pw=Fv/1000=4667×0.63/1000KW=2.94KW由表取，v帶傳動(dòng)效率帶=0.96，一對(duì)軸承效率軸承=0.99，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)效率齒輪=0.97，聯(lián)軸器效率聯(lián)=0.99，則電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間的總效率為 總=帶軸承4齒輪2聯(lián)=0.96×0.994×0.972×0.

3、99=0.859 PO=PW/總=2.94/0.859Kw=3.42Kw根據(jù)表，選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為Ped=4kwF=4667NPw=2.94KW總=0.859PO=3.42KwPed=4kw3.確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸送帶帶輪的工作轉(zhuǎn)速為 nw=1000×60×0.63v/×300r/ min=40.13r/min查表，v帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i帶=24，兩級(jí)減速器傳動(dòng)比i=840，則總傳動(dòng)比范圍為 i總=i帶i齒=（24）×（840）=16160電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為 no=nwi =40.13×（16160）r/min=642.16421r/min由表可

4、知，符合這一要求的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速1000 r/min，1500r/min和3000r/min,考慮3000r/min的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速太高，而1000r/min的電動(dòng)機(jī)的體積大且貴，故選用轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試算，其滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min，其滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min,其型號(hào)為Y112M-4 nw=40.13r/minNm=1440r/min1.3傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算及分配。計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.總傳動(dòng)比i總=nmnw=1440/40.13=35.88i總=35.882.分配傳動(dòng)比根據(jù)傳動(dòng)比范圍，取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i帶=2.5，則減速器傳動(dòng)比為 i=

5、i總/i帶=35.88/2.5=14.35高速級(jí)傳動(dòng)比為 i1=（1.31.4）i=（1.31.4）×14.35=4.324.48取i1=4.4低速級(jí)傳動(dòng)比為 i2=i/i1=14.35/4.4=3.26i=14.35i1=4.4i2=3.26 1.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算見(jiàn)表。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.各軸轉(zhuǎn)速 no=nm=1440r/min n1=no/i帶=1440/2.5r/min=576r/min n2=n1/i1=576/4.4r/min=130.9r/min n3=n2/i2=130.9/3.26r/min=40.15r/min nw=n3=40.15r/mi

6、nno=1440r/minn1=576 r/minn2=130.9 r/minn3=40.15r/minnw=40.15r/min2各軸功率 P1=PO0-1=PO帶=3.42×0.96kw=3.28kw P2= P11-2= P1軸承齒=3.28×0.99×0.97kw=3.15kw P3= P22-3= P2軸承齒=3.15×0.99×0.97kw=3.02KW PW= P33-W= P3軸承聯(lián)=3.02×0.99×0.99kw=2.96kwP1=3.28kwP2=3.15kwP3=3.02KWPW=2.96kw 3.各

7、軸轉(zhuǎn)矩 T0=9550×(PO/n0)=9550×(3.42/1440)N·m=22.68 N·m T1=9550×(P1/n1)= 9550×(3.28/576) N·m=54.38 N·m T2=9550×(P2/n2)= 9550×(3.15/130.9) N·m=229.81 N·m T3=9550×(P3/n3)= 9550×(3.02/40.15) N·m=718.33 N·m TW=9550×(PW/nW)= 9

8、550×(2.96/40.15) N·m=704.06 N·mT0=22.68 N·mT1=54.38 N·mT2=229.81 N·mT3=718.33 N·mTW=704.06 N·m二、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1減速器外傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 減速器外傳動(dòng)件只有帶傳動(dòng)，故只需對(duì)帶傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)見(jiàn)下表。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.確定設(shè)計(jì)功率 Pd=KA×P0由表8-6，查得工作情況系數(shù)KA=1.2，則 Pd=1.2×3.42kw=4.1kwPd=4.1kw2.選擇帶型n0=1440r/mi

9、n, Pd=4.1kw,由圖選擇A型帶 選擇A型V帶3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)表8-7，選小帶輪直徑為dd1=100mm,則大帶輪的直徑為 dd2=i帶dd1=2.5×100mm=250mmdd1=100mmdd2=250mm4.驗(yàn)算的速度 V帶=dd1n0/60×1000m/s=7.54m/s<vmax=25m/s帶速符合要求5.確定中心距和V帶長(zhǎng)度根據(jù)0.7（dd1dd2）<a0<2（dd1dd2）,初步確定中心距，即0.7×（100250）mm=245mm<a0<2×（100250）mm=700mm為使結(jié)構(gòu)緊湊，取偏低

10、值，a0=350mmV帶計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度為 Ld'2a0/2（dd1dd2）（dd1dd2）2/4 a0=2×350/2（100250）（100250）2/4×350mm=1265.57mm由表8- 8選V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1250mm,則實(shí)際中心距為 a= a0（LdLd'）/2=350mm(1250-1265.57)/2mm=342.21mma0=350mmLd=1250mma=342.21mm6.計(jì)算小帶輪包角 a1=180o（dd1dd2）/a×57.3o=154.88o>120oa1= 154.88o>120o合格7.確定V帶根數(shù)V

11、帶根數(shù)可用下式計(jì)算： Z= Pd/( P0P0)KaKL由表8-9查取單根V帶所能傳遞的功率 P0=1.3 kw,功率增量 P0=Kbn1(1-1/Ki)由表8-10查得Kb=0.7725×10-3，由表8-11查得Ki=1.137，則 P=0.7725×10-3×1440（1-1/1.137）kw=0.134 kw由表8-12查得Ka=0.935，由表8-8查得KL=0.93，則帶的根數(shù)為 Z=kd/(p0+P0) KaK=4.1/(1.3+0.134)×0.935×0.93=3.29取四根Z=48.計(jì)算初拉力由表8-13查得v帶質(zhì)量m=0.

12、1kg/m,則初拉力為 F0=500pd/zu帶（2.5-Ka/Ka）+mvd 2 =500×4.1/4×7.54(2.5-0.935/0.935)N+0.1×7.542N=119.45NF0=119.45N9.計(jì)算作用在軸上的壓力Q=2z F0sina/2 =2×4×119.45N×sin154.88oo/2=932.72N Q=932.72N10.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）小帶輪結(jié)構(gòu)采用實(shí)心式，由表8-14查得電動(dòng)機(jī)軸徑D0=28，由表8-15查得 e=15±0.3mm,f=1021mm 輪轂寬:L帶輪=（1.52）D0=（1.

13、52）×28mm=4256mm 其最終寬度結(jié)合安裝帶輪的軸段確定輪轂寬:B帶輪=（z1）e2f=(41)×15mm2×10mm=65mm（2）大帶輪結(jié)構(gòu) 采用孔板式結(jié)構(gòu)，輪轂寬可與小帶輪相同，輪轂寬可與軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行 2.2減速器內(nèi)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算高速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)表。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.選擇材料、熱處理和公差等級(jí)考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故大、小齒輪均選用45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，由表8-17得齒面硬度HBW1=217255HBW，HBW2=162217HBW.平均硬度HBW1-=236HBW，HBW2-=190HBW.

14、 HBW1- HBW2-=46 HBW，在3050 HBW之間。選用8級(jí)精度45鋼小齒輪調(diào)質(zhì)處理大齒輪正火處理8級(jí)精度2.初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)公式為 d1 2KT1/d×(u1)/u×(ZEZHZZ/H)1/3(1)小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩為T(mén)1=54380N·mm(2)因v值未知，Kv值不能確定，可初步選載荷系數(shù)Kt=1.11.8,初選Kt=1.4(3)由表8-18，取齒寬系數(shù)d=1.1(4)由表8-19，查得彈性系數(shù)ZE=189.8MPa(5)初選螺旋角=12o,由圖9-2查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.46(6)齒

15、數(shù)比u=i1=4.4(7)初選Z1=23，則Z2=uZ1=4.4×23=101.2,取Z2=101，則端面重合度為 a=1.883.2(1/ Z11/ Z2)cos=1.883.2(1/ 231/ 101)cos12o=1.67軸向重合度為 =0.318d Z1tan=0.318×1.1×23×tan12o=1.71由圖8-3查得重合度系數(shù)Z=0.775(8)由圖11-2查得螺旋角系數(shù)Z=0.99(9)許用接觸應(yīng)力可用下式計(jì)算H= ZNHlim/SH由圖8-4e、a查得接觸疲勞極限應(yīng)力為Hlim1=580MPa, Hlim2=390MPa小齒輪與大齒輪的

16、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為 N1=60n1aLh=60×576×1.0×2×8×250×8=1.106×109 N2= N1/i1=1.106×109/4.4=2.51×108由圖8-5查得壽命系數(shù)ZN1=1.0, ZN2=1.14,由表8-20取安全系數(shù)SH=1.0，則小齒輪的許用接觸應(yīng)力Z1=23Z2=101 H1= ZN1Hlim1/SH=1.0×580MPa/1=580MPa大齒輪的許用接觸應(yīng)力 H2= ZN2Hlim2/SH=1.14×390MPa/1=445MPa取H=445MPa

17、，初算小齒輪的分度圓直徑d1t,得d1t2KT1/d×(u1)/u×(ZEZHZZ/H)1/3 2×1.4×54380/1.1×(4.41)/4.4×(189.8×2.46×0.775×0.99/445)1/3mm=47.93mmH1=580MPaH2=445MPaH=445MPad1t47.93mm3.確定傳動(dòng)尺寸(1)計(jì)算載荷系數(shù) 由表8-21查得使用系數(shù)KA=1.0，因v=d1tn1/60×1000=×47.93×576/60×1000m/s=1.44m/s,

18、由圖8-6查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.13, 由圖8-7查得齒向載荷分配系數(shù)K=1.11，由表8-22查得齒間載荷分配系數(shù)K=1.2，則載荷系數(shù)為 K=KAKVKK=1.0×1.13×1.11×1.2=1.505(2)對(duì)d1t進(jìn)行修正K與Kt有較大差異，故需對(duì)由Kt計(jì)算出的d1t進(jìn)行修正，即 d1=d1t（K/Kt）1/347.93×（1.505/1.4）1/3mm=49.1mm(3)確定模數(shù)mn mn= d1cos/Z1=49.1mm×cos12o/23=2.09mm按表8-23，取mn=2.5mm(4)計(jì)算傳動(dòng)尺寸 中心距為 a1= mn(Z1

19、Z2)/2cos=2.5×(23101)mm/(2×cos12o)=158.46mm圓整，取a1=160mm,則螺旋角為 =arccos mn(Z1Z2)/2a1= arcos2.5×(23101)mm/(2×160)=14.362o因與初選值相差較大，故對(duì)與有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行修正，由圖9-2查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.43，則端面重合度為 a=1.883.2(1/ Z11/ Z2)cos=1.883.2(1/ 231/ 101)cos14.362o=1.66軸向重合度為 =0.318d Z1tan=0.318×1.1×23×ta

20、n14.362o=2.06由圖8-3查得重合度系數(shù)Z=0.775, 由圖11-2查得螺旋角系數(shù)Z=0.985 d1t2KT1/d×(u1)/u×(ZEZHZZ/H)1/3 2×1.505×54380/1.1×(4.41)/4.4×(189.8×2.43×0.775×0.985/445)1/3mm=48.53mm精確計(jì)算圓周速度為 V=d1tn1/60×1000=×48.53×576/60×1000m/s=1.46m/s,由圖8-6查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.13, K值

21、不變 mn= d1cos/Z1=48.53mm×cos14.362o/23=2.04mm按表8-23，取mn=2.5mm,則高速級(jí)的中心距為 a1= mn(Z1Z2)/2cos=2.5×(23101)mm/(2×cos14.362o)=160mmK=1.505d1t48.53mmmn=2.5mma1=160mm則螺旋角修正為 =arccos mn(Z1Z2)/2a= arcos2.5×(23101)mm/(2×160)=14.362o修正完畢，故 d1= mnZ1/cos=2.5×23/ cos14.362omm=59.355mm d

22、2= mnZ2/cos=2.5×101/ cos14.362omm=260.545mm b=dd1=1.1×59.355mm=65.29mm，取b2=66mm b1=b(510)mm,取b1=75mm=14.362od1=59.355mmd2=65.29mmb2=66mmb1=75mm4.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件為 F=2KT1/bmnd1×YFYSYYF(1) K、T1、mn和d1同前(2) 齒寬b= b2=66mm(3) 齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS。當(dāng)量齒數(shù)為 ZV1=Z1/(cos)3=23/(cos14.362o)3=25.3 ZV2=

23、Z2/(cos)3=101/(cos14.362o)3=111.1由圖8-8查得YF1=2.61，YF2=2.22，由圖8-9查得YS1=1.59，YS2=1.81（4）由圖8-10查得重合度系數(shù)Y=0.71（5）由圖11-3查得螺旋角系數(shù)Y=0.87（6）許用彎曲應(yīng)力 【】F=YNFLim/SF由圖8-4f、b查得彎曲疲勞極限應(yīng)力為FLim1=215MPa, FLim2=170MPa,由圖8-11查得壽命系數(shù)YN1= YN2=1,由表8-20查得安全系數(shù)SF=1.25，故 【】F1 =YN1FLim1/SF=1×215/1.25MPa=172MPa 【】F2 =YN2FLim2/S

24、F=1×170/1.25MPa=136MPaF1=2KT1/bmnd1×YF1YS1YY=2×1.505×54380/（66×2.5×59.355）×2.61×1.59×0.71×0.87MPa=42.8MPaF1F2=F1YF1YS1/YF2YS2=42.8×2.22×1.81/(2.61×1.59)MPaF2滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度5.計(jì)算齒輪傳動(dòng)其他幾何尺寸端面模數(shù) mt=mn/cos=2.5/cos14.362omm=2.58065mm齒頂高 ha= ha*mn

25、=1×2.5mm=2.5mm齒根高 hf= (ha*c*)mn=(10.25)×2.5mm=3.125mm全齒高 h= ha hf=2.5mm3.125mm=5.625mm頂隙 c=c8mn=0.25×2.5mm=0.625mm齒頂圓直徑為 da1=d12ha=59.355mm2×2.5mm=61.355mm da2=d22ha=260.645mm2×2.5mm=265.645mm齒根圓直徑為 df1=d12hf=59.355mm2×3.125mm=53.105mm df2=d22hf=260.645mm2×3.125mm=

26、254.395mmmt=2.58065mmha=2.5mmhf=3.125mmh=5.625mmc=0.625mmda1=61.355mmda2=265.645mmdf1=53.105mmdf2=254.395mm低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)表。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.選擇材料、熱處理和公差等級(jí)大、小齒輪均選用45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，由表8-17得齒面硬度HBW1=217255HBW，HBW2=162217HBW.平均硬度HBW1-=236，HBW2-=190. HBW1- HBW2-=46 HBW，在3050 HBW之間。選用8級(jí)精度45鋼小齒輪調(diào)質(zhì)處理大齒輪正火處理

27、8級(jí)精度2.初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)公式為 d3 2KT3/d×(u1)/u×(ZEZHZZ/H)1/3(1)小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩為T(mén)3=229810N·mm(2)因v值未知，Kv值不能確定，可初步選載荷系數(shù)Kt=1.11.8,初選Kt=1.4(3)由表8-18，取齒寬系數(shù)d=1.1(4)由表8-19，查得彈性系數(shù)ZE=189.8MPa(5)初選螺旋角=11o,由圖9-2查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.465(6)齒數(shù)比u=i2=3.26(7)初選Z3=25，則Z4=uZ3=3.26×25=81.5,取Z4=8

28、2，則端面重合度為 a=1.883.2(1/ Z31/ Z4)cos=1.883.2(1/ 251/ 82)cos11o=1.68軸向重合度為 =0.318d Z3tan=0.318×1.1×23×tan11o=1.70由圖8-3查得重合度系數(shù)Z=0.775(8)由圖11-2查得螺旋角系數(shù)Z=0.99(9)許用接觸應(yīng)力可用下式計(jì)算H= ZNHlim/SH由圖8-4e、a查得接觸疲勞極限應(yīng)力為Hlim3=580MPa, Hlim4=390MPa小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為 N3=60n2aLh=60×130.9×1.0×2

29、5;8×250×8=2.513×108 N4= N3/i2=2.513×108/3.26=7.71×107由圖8-5查得壽命系數(shù)ZN3=1.14, ZN4=1.14,由表8-20取安全系數(shù)SH=1.0，則小齒輪的許用接觸應(yīng)力Z3=23Z4=101 H3= ZN3Hlim3/SH=1.14×580MPa/1=661.2MPa大齒輪的許用接觸應(yīng)力 H3= ZN4Hlim4/SH=1.2×390MPa/1=468MPa取H=445MPa，初算小齒輪的分度圓直徑d1t,得d1t2KT1/d×(u1)/u×(ZEZ

30、HZZ/H)1/3 2×1.4×54380/1.1×(4.41)/4.4×(189.8×2.46×0.775×0.99/445)1/3mm=47.93mmH3=661.2MPaH4=468MPaH=468MPaD3t76.615mm3.確定傳動(dòng)尺寸(1)計(jì)算載荷系數(shù) 由表8-21查得使用系數(shù)KA=1.0，因v=d3tn2/60×1000=×76.615×130.9/(60×1000)m/s=0.52m/s,由圖8-6查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.07, 由圖8-7查得齒向載荷分配系數(shù)K=1.

31、11，由表8-22查得齒間載荷分配系數(shù)K=1.2，則載荷系數(shù)為 K=KAKVKK=1.0×1.07×1.11×1.2=1.43(2) 確定模數(shù)mn ,因K與Kt差異不大，不需對(duì)由Kt計(jì)算出的d3t進(jìn)行修正，即 mn= d3cos/Z3=76.615mm×cos11o/25=3.01mm按表8-23，取mn=3.5mm(3)計(jì)算傳動(dòng)尺寸 中心距為 a2= mn(Z3Z4)/2cos=3.5×(2582)mm/(2×cos11o)=190.75mm圓整，取a2=190mm,則螺旋角為 =arccos mn(Z3Z4)/2a2= arcos

32、3.5×(2582)mm/(2×190)=9.76o因與初選值相差較大，故對(duì)與有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行修正，由圖9-2查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.46，則端面重合度為 a=1.883.2(1/ Z31/ Z4)cos=1.883.2(1/ 251/ 82)cos9.76o=1.69軸向重合度為 =0.318d Z3tan=0.318×1.1×25×tan9.76o=1.50由圖8-3查得重合度系數(shù)Z=0.77, 由圖11-2查得螺旋角系數(shù)Z=0.991 d3t2KT3/d×(u1)/u×(ZEZHZZ/H)1/3 2×1.43

33、×229810/1.1×(3.261)/3.26×(189.8×2.46×0.77×0.991/468)1/3mm=76.77mm因V=d3tn2/（60×1000）=×76.77×130.9/（60×1000）m/s=0.53m/s,由圖8-6查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.07, K值不變 mn= d3cos/Z3=76.77mm×cos9.76o/25=3.03mm按表8-23，取mn=3.5mm,則中心距為 a2= mn(Z3Z4)/2cos=3.5×(2582)mm/(2&

34、#215;cos9.76o)=190mmK=1.43d1t76.77mmmn=3.5mma1=190mm則螺旋角修正為 =arccos mn(Z3Z4)/2a= arcos3.5×(2582)mm/(2×190)=9.76o修正完畢，故 d3= mnZ3/cos=3.5×25/ cos9.76omm=88.785mm d4= mnZ4/cos=3.5×82/ cos9.76omm=291.215mm b=dd3=1.1×88.785mm=97.66mm，取b4=98mm b3=b(510)mm,取b3=105mm=9.76od3=88.785m

35、md4=291.215mmb4=98mmb3=105mm4.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件為 F=2KT3/bmnd3×YFYSYYF(4) K、T3、mn和d3同前(5) 齒寬b= b3=98mm(6) 齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS。當(dāng)量齒數(shù)為 ZV3=Z3/(cos)3=25/(cos9.76o)3=26.1 ZV4=Z4/(cos)3=82/(cos9.76o)3=85.7由圖8-8查得YF3=2.6，YF4=2.25，由圖8-9查得YS3=1.59，YS4=1.79（4）由圖8-10查得重合度系數(shù)Y=0.701（5）由圖11-3查得螺旋角系數(shù)Y=0.92（6）許用

36、彎曲應(yīng)力 【】F=YNFLim/SF由圖8-4f、b查得彎曲疲勞極限應(yīng)力為FLim3=215MPa, FLim4=170MPa,由圖8-11查得壽命系數(shù)YN3= YN4=1,由表8-20查得安全系數(shù)SF=1.25，故 【】F3 =YN3FLim3/SF=1×215/1.25MPa=172MPa 【】F4 =YN4FLim4/SF=1×170/1.25MPa=136MPaF3=2KT3/bmnd3×YF3YS3YY=2×1.43×229810/（98×3.5×88.785）×2.6×1.59×0.

37、705×0.92MPa=57.87MPaF3F4=F3YF4YS4/YF3YS3=57.87×2.25×1.79/(2.6×1.59)MPa=56.38MPaF4滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度5.計(jì)算齒輪傳動(dòng)其他幾何尺寸端面模數(shù) mt=mn/cos=3.5/cos9.76omm=3.55140mm齒頂高 ha= ha*mn=1×3.5mm=3.5mm齒根高 hf= (ha*c*)mn=(10.25)×3.5mm=4.375mm全齒高 h= ha hf=3.5mm4.375mm=7.875mm頂隙 c=c8mn=0.25×3.5mm=0

38、.875mm齒頂圓直徑為 da3=d32ha=88.785mm2×3.5mm=95.785mm da4=d42ha=291.215mm2×3.5mm=298.215mm齒根圓直徑為 df3=d32hf=88.785mm2×4.375mm=80.035mm df4=d42hf=291.215mm2×4.375mm=282.465mmmt=3.55140mmha=3.5mmhf=4.375mmh=7.875mmc=0.875mmda3=95.785mmda4=298.215mmdf3=80.035mmdf4=282.465mm三、斜齒圓柱齒輪上作用力的計(jì)算齒

39、輪上作用力的計(jì)算為后續(xù)軸的設(shè)計(jì)和校核、鍵的選擇和驗(yàn)算及軸承的選擇和校核提供數(shù)據(jù)，其計(jì)算見(jiàn)表。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的作用力（1）已知條件 高速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=54380N·mm,轉(zhuǎn)速n1=576r/min,高速級(jí)齒輪的螺旋角=14.362o,小齒輪左旋，大齒輪右旋，小齒輪分度圓直徑d1=59.355mm(2)齒輪1的作用力 圓周力為 Ft1=2T1/d1=2×54380/59.355N=1832.4N其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反徑向力為 Fr1=Ft1tanan/cos=1832.4×tan20o/cos14.362oN=688.4N其

40、方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸向力為 Fa1= Ft1tan=1832.4×tan14.362oN=469.2N其方向可用左手法則確定，即用左手握住輪1的軸線，并使四Ft1=1832.4NFr1=688.4NFa1=469.2N指的方向順著輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)拇指的指向即為該力方向法向力為 Fn1=Ft1/cosancos=1832.4/(cos20o×cos14.362o)N= 2012.9N(3)齒輪2的作用力 從動(dòng)齒輪2各個(gè)力與主動(dòng)齒輪1上相應(yīng)的力大小相等，作用方向相反Fn1=2012.9N 2.低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的作用力（1）已知條件 中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=229

41、810N·mm,轉(zhuǎn)速n2=130.9r/min,低速級(jí)齒輪的螺旋角=9.76o。為使齒輪3的軸向力與齒輪2的軸向力互相抵消一部分，低速級(jí)的小齒輪右旋，大齒輪左旋，小齒輪分度圓直徑d3=88.785mm(2)齒輪3的作用力 圓周力為 Ft3=2T2/d3=2×229810/88.785N=5176.8N其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反徑向力為 Fr3=Ft3tanan/cos=5176.8×tan20o/cos9.76oN=1911。9N其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸向力為 Fa3= Ft3tan=5176.8×tan9.76oN=890.5N其

42、方向可用右手法則確定，即用右手握住輪1的軸線，并使四指的方向順著輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)拇指的指向即為該力方向法向力為 Fn3=Ft3/cosancos=5176.8/(cos20o×cos9.76o)N=5589.9N(3)齒輪4的作用力 從動(dòng)齒輪4各個(gè)力與主動(dòng)齒輪3上相應(yīng)的力大小相等，作用方向相反Ft3=5176.8NFr3=1911。9 NFa3=890.5NFn3=5589.9N四、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)下表計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明1.已知條件中間軸傳遞的功率P2=3.15KW,轉(zhuǎn)速n2=130.9r/min,齒輪分度圓直徑d2=260.645mm,d3=8

43、8.785mm,齒輪寬度b2=66mm,b3=105mm2.選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故由表8-26選用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理45鋼，調(diào)質(zhì)處理3.初算軸徑查表9-8得c=106135,考慮軸端不承受轉(zhuǎn)矩，只承受少量的彎矩，故取較小值c=110,則 dmin=c(P2/n2)1/3=110×(3.15/130.9)1/3mm=31.76mmdmin=31.76mm4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想如下圖4-1（1） 軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸不長(zhǎng)，故軸承采用兩端固定方式，然后，按軸上零件的安裝順序，從dmin開(kāi)始設(shè)計(jì)（2） 軸承的選擇與軸段及軸段的設(shè)計(jì) 該軸段上安裝

44、軸承，其設(shè)計(jì)應(yīng)與軸承的選擇同步進(jìn)行?？紤]齒輪有軸向力存在，選用角接觸球軸承。軸段、上安裝軸承，其直徑既應(yīng)便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。暫取軸承為7207C,經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，軸承7207C的壽命不滿足減速器的預(yù)期壽命要求，則改變直徑系列，取7210C進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，由表11-9得軸承內(nèi)徑d=50mm,外徑D=90mm,寬度B=20mm，定位軸肩直徑da=57mm,外徑定位直徑Da=83mm,對(duì)軸的力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離a3=19.4mm,故d1=50mm,通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，則d5=50mm（3） 軸段和軸段的設(shè)計(jì) 軸段上安裝齒輪3，軸段上安裝齒輪2，為便于齒輪的安裝，d2和d4

45、應(yīng)分別略大于d1和d5，可初定d2=d4=52mm 齒輪2輪轂寬度范圍為（1.21.5）d2=62.478mm,取其輪轂寬度與齒輪寬度b2=66mm相等，左端采用軸肩定位，右端采用套筒固定。由于齒輪3的直徑比較小，采用實(shí)心式，取其輪轂寬度與齒輪寬度b3=105mm相等，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸端和軸端的長(zhǎng)度應(yīng)比相應(yīng)齒輪的輪轂略短，故L2=102mm，L4=64mm(4)軸端 該段為中間軸上的兩個(gè)齒輪提供定位，其軸肩高度范圍為（0.070.1）d2=3.645.2mm,取其高度為h=5mm,故d3=62mm齒輪3左端面與箱體內(nèi)壁距離與高速軸齒輪右端面

46、距箱體內(nèi)壁距離均取為1=10mm,齒輪2與齒輪3的距離初定為3=10mm,則箱體內(nèi)壁之間的距離為BX=213b3(b1b2)/2=(2×1010105(7566)/2)mm=205.5mm,取3=10.5mm,則箱體內(nèi)壁距離為BX=206mm.齒輪2的右端面與箱體內(nèi)壁的距離2=1（b1b2）/2=10(7566)/2mm=14.5mm,則軸段的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=3=10.5mm(5)軸段及軸段的長(zhǎng)度 該減速器齒輪的圓周速度小于2m/s,故軸承采用脂潤(rùn)滑，需要用擋油環(huán)阻止箱體內(nèi)潤(rùn)滑油漸入軸承座，軸承內(nèi)端面距箱體內(nèi)壁的距離取為=12mm,中間軸上兩個(gè)齒輪的固定均由擋油環(huán)完成，則軸段的長(zhǎng)度為 L

47、1=B13mm=(2012103)mm=45mm軸段的長(zhǎng)度為 L5=B22mm=(201214.52)mm=48.5mm（6）軸上力作用點(diǎn)的間距 軸承反力的作用點(diǎn)距軸承外圈大端面的距離a3=19.4mm,則由圖4-1可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)距離為 l1=L1b3/2a33mm=(45105/219.43)mm=75.1mm l2=L3(b2b3)/2=10.5(66105)/2=96mm l3=L5b2/2a33mm=(48.566/219.42)mm=60.1mmd1=50mmd5=50mmd2=d4=52mmL2=102mmL4=64mmd3=62mmBX=206mmL3=10.5mmL1=4

48、5mmL5=48.5mml1=75.1mml2=96mml3=60.1mm5.鍵連接齒輪與軸間采用A型普通平鍵連接，查表8-31得鍵的型號(hào)分別為鍵16×100GB/T1096-1990和鍵16×63GB/T1096-19906.軸的受力分析（1）畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖 軸的受力簡(jiǎn)圖如圖4-2b所示（2）計(jì)算支撐反力 在水平面上為R1H=Fr2l3Fr3(l2l3)Fa2d2/2Fa3d3/2/( l1l2l3) R1H=-1547.4N =688.4×60.11911.9×(9660.1)890.5×88.785/2469.2×260.645

49、/2/( 75.19660.1)N=-1547.4NR2H= Fr2R1HFr3=688.4N1547.4N1911.9N=323.9N式中負(fù)號(hào)表示與圖中所畫(huà)力的方向相反在垂直平面上為R1V=Ft3(l2l3)Ft2l3/( l1l2l3) =5176.8×(9660.1)1832.4×60.1/( 75.19660.1)=3971.6NR2V= Ft3Ft2R1V =5176.8N1832.4N3971.6N=3037.6N軸承1的總支撐反力為R1=R1H2R1V2=1547.423971.62N=4262.4N軸承2的總支撐反力為R2=R2H2R2V2=323.9230

50、37.62N=3054.8N(3)畫(huà)彎矩圖 彎矩圖如圖4-2c、d和e所示在水平面上，a-a剖面圖左側(cè)為MaH=R1Hl1=-1547.4×75.1N·mm=-116209.7N·mma-a剖面圖右側(cè)為MaH= MaHFa3d3/2=-116209.7N·mm890.5×88.785/2N·mm =-76678.2N·mmb-b剖面圖右側(cè)為MbH=R2Hl3=323.9×60.1N·mm=19466N·mmMbH= MbhFa2d2/2=19466.4N·mm469.2×26

51、0.645/2N·mm =-41680.9N·mm在垂直平面上為MaV=R1Vl1=3971.6×75.1N·mm=298267.2N·mmMbV=R2Vl3=3037.6×60.1N·mm=182559.8N·mm合成彎矩，在a-a剖面左側(cè)為Ma=M2aHM2av=116209.72298267.22N·mm=320106.3N·mma-a剖面右側(cè)為Ma=M2aHM2av=76678.22298267.22N·mm=307965.7N·mmb-b剖面左側(cè)為Mb=M2bHM2

52、bv=41680.92182559.82N·mm=187257.5N·mmb-b剖面右側(cè)為Mb=M2bHM2bv=19466.42182559.82N·mm=183594.7N·mm(4)畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖4-2f所示，T2=229810 N·mmR2H=323.9NR1V=3971.6NR2V=3037.6NR1=4262.4NR2=3054.8NMa=320106.3N·mmMa=307965.7N·mmMb=187257.5N·mmMb=183594.7N·mmT2=229810 N·mm7.校核軸的強(qiáng)度雖然a-a剖面左側(cè)彎矩大，但a-a剖面右側(cè)除作用有彎矩外還作用有轉(zhuǎn)矩，故a-a剖面兩側(cè)均有可能為危險(xiǎn)剖面，故分別計(jì)算a- a剖面的抗彎截面系數(shù)為W=d32/32bt(d2t)2/2d2=×523/32mm316×6(526)2/2×52mm3=11843.8mm3抗扭截面系數(shù)為WT=d32/16bt(d2t)2/2d2=×523/16mm316×6(526)2/2×52mm3=25641.1mm3a-a剖面左側(cè)彎曲應(yīng)力為 b=Ma/W=320106.3/