机械设计课程设计说明书【全套】带图

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第1章 概述........................................................................................................................................................................................ 3 1.1带式运输机 .............................................................................................................................................................................. 3 1.2减速器 ....................................................................................................................................................................................... 3 1.3设计任务................................................................................................................................................................................... 3 第2章 电机选择与传动比计算 .................................................................................................................................................. 4 2.1 工作条件 .................................................................................................................................................................................. 4 2.2 电动机类型的选择 ................................................................................................................................................................ 5 2.3 电机功率的计算与型号确定 .............................................................................................................................................. 5 第3章 运动和动力参数计算 ...................................................................................................................................................... 6 3.1 传动比分配............................................................................................................................................................................ 6 3.2 各轴运动和动力参数计算 ................................................................................................................................................. 6 第4章 传动零件的设计计算和结构设计 ................................................................................................................................ 8 4.1 带传动设计计算..................................................................................................................................................................... 8 4.2 高速级齿轮设传动计计算................................................................................................................................................. 10 4.3 低速级齿轮传动设计计算................................................................................................................................................. 15 第五章 轴的结构设计 .................................................................................................................................................................... 19 5.1 高速轴的设计 ....................................................................................................................................................................... 19 5.2 中间轴的设计 ....................................................................................................................................................................... 23 5.3低速轴的设计........................................................................................................................................................................ 26 第六章 轴承的选择及校核 ........................................................................................................................................................... 32 6.1 各轴轴承的选择................................................................................................................................................................... 32 第七章 键的选取 ............................................................................................................................................................................. 33 第八章 减速器的润滑和密封....................................................................................................................................................... 35 8.1齿轮的润滑 ............................................................................................................................................................................ 35 8.2滚动轴承的润滑 ................................................................................................................................................................... 35 第九章 箱体及其附件设计 ........................................................................................................................................................... 35 9.1箱体尺寸................................................................................................................................................................................. 35 9.2起吊装置................................................................................................................................................................................. 36

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9.3窥视孔窥视盖........................................................................................................................................................................ 36 9.4放油孔和螺塞........................................................................................................................................................................ 36 9.5通气螺塞................................................................................................................................................................................. 37 9.6油标尺 ..................................................................................................................................................................................... 37 第十章 参考文献与设计小结....................................................................................................................................................... 37 10.1参考文献 .............................................................................................................................................................................. 37 10.2课程设计小结 ..................................................................................................................................................................... 38

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设 计 计 算 及 说 明

结果与备注

第 1 章 概述1.1 带式运输机1.1.1 使用情况 带式运输机广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，是因 为它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点。 带式运输机还应用于建材、 、电力、轻工、粮食、港口、船舶等部门。 带式运输机主要存在跑偏、洒料、皮带打滑，减速器断轴等问题，需要 减震、减少张紧力波动，超速打滑保护。 1.1.2 带传动的要求 带传动的主要失效形式：打滑和带的疲劳破坏。 带传动的设计准则：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强 度和寿命。 1.1.3 滚筒的要求 对运输机的传动滚筒进行分析,得出其应力、变形分布图,找到应力、应 变危险区。 1.1.4 1.1.4 变速器的要求 对轴的强度要求，齿轮的强度要求

1.2 减速器1.2.1 基本介绍 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和 增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经 济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力， 质量，价格等，选择最适合的减速器。 减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。

1.3 设计任务1.3.1 已知条件 用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。传动装置简图如图 1 所 示。3

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设 计 计 算 及 说 明 (1)带式运输机数据：见数据表 1。表 1:带式运输机数据

结果与备注

数据编号 运输机工作轴转矩 T(N·m) 带工作速 v(m· s-1) 卷筒直径 D/mm

1-3 690 1.2 320

(2)工作条件：单班制工作， 空载启动，单向、连续运转，工 作中有轻微冲击。运输带速度允 许速度误差为±5%。 (3)使用期限： 工作期限为十 年，大修期为三年。 (4)生产批量及加工条件： 小 批量生产。 1.3.2 设计任务 1)选择电机型号； 2)设计带传动； 3)设计减速器； 4)选择联轴器及其它附件。 1.3.3 工作量 1)减速器装配图一张(0 号图) ; 2)零件工作图三张(电机皮带轮、输出轴、输出轴上大齿轮) ; 3)设计说明书一份(做好设计记录，交设计记录本) 。

1—电动机 2—V带传动 3—二级圆柱齿轮减速器 4—联轴器 5—带式运输机图 1 传动装置简图

第 2 章

电机选择与传动比计算2.1 工作条件单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微冲击。运输带 速度允许速度误差为±5%。4

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结果与备注

2.2 电动机类型的选择工业上一般选用 Y 系列笼型三相异步电动机。这类电动机属于全封闭自 扇冷式电动机.其结构简单、工作可靠、启动性能好、价格低廉、维护方便。 适用于非易燃、非易爆、性和无特殊要求的机械上。

2.3 电机功率的计算与型号确定2.3.1 工作机输出功率 工作机输出功率为 Pw

Pw =

Tnw (kw) 9550

(2-1)

式中： T 为运输机滚筒工作轴转矩， T = 690 N m ; nw 为滚筒转速；nw = 60v 60 × 1.2 = = 71.62r / min πD π × 0.32

(2-2)

nw = 71.62r / min

由式(2-1)得：

Pw =

690 × 71.62 Tnw = = 5.18kw 9550 9550

Pw = 5.18kw

2.3.2 所需电动机的功率 所需电动机的功率为 Pd

Pd =

Pw

η

(kw)4 2 2 3

(2-3) (2-4)

η 2 - [1]机械设计手册，第一卷 P638

η = η 1η η η 4 η

5

η3 -[2]机械设计课程设计指导书 P638

式中：η 为运输机的总效率；η1 为带传动效率，由教材 P132 表 5-3 查得

η1 = 0.96 ;η 2 为轴承效率，η 2 = 0.99 ;η3 为齿轮效率η3 = 0.97 ;η 4 为齿轮联 η 4 -[2]机械设计课轴器效率 η 4 = 0.992 ; η5 = 0.96 。程设计指导书 P638

η = η 1η 24η 32η 4η 5= 0 . 96 × 0 . 99 4 × 0 . 97 2 × 0 . 992 × 0 . 96 = 0 . 86135

η = 0.8613

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设 计 计 算 及 说 明

结果与备注 (2-5) (2-6) (2-7) (2-8)

Pd =

Pw

η

=

5.18 = 6.014kw 0.8613

Ped = 7.5kw

Ped = 7.5kwi′ = (2 ~ 4) × (8 ~ 40) = (16 × 100)nd = i′ × n = (1146.56 ~ 11465.6)

符合这一范围的同步转速有 1500r/min,3000r/min, 6000r/min 其中减 速器以 1500r/min 优先，由《机械课程设计手册》第二十章相关资料查得的 电动机数据及计算出的总传动比列于表 2:表 2:额定功率为 7.5kw 时电动机选择

方案

电动机型号

额定功率 kw

同步转速/满载 转速 r/min 1500/1440

电动机质量 Kg

1

Y132M-4

7.5kw

81

Y132M-4

第 3 章 运动和动力参数计算3.1 传动比分配3.1.1 总传动比

ia =

nm 1440 = = 20 .1 nw 71 .62

(3-1)

ia = 20.1

3.1.2 分配传动装置各级传动比 由 ia = i0 × i ,式中 i0 和 i 分别为带传动和减速器的传动比。 为使 V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取 i0 = 2 (实际的传动比要在设计 V 带传动式，由所选大、小带轮的标准直径之比计算) ,则减速器传动比为：i = 10.0520 . 1 = = 10 . 05 2

i i= a i0

(3-2)

3.2 各轴运动和动力参数计算6

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设 计 计 算 及 说 明 电动机轴) 3.2.1 0 轴(电动机轴)

结果与

备注

P0 = Ped = 7 . 5 kw

(3-3) (3-4) (3-5)

P0 = 7 . 5 kwn0 = 1440r / min T0 = 49.74 N m

n 0 = n m = 1440 r / minT0 = 9550 P0 = 49 . 74 N m n0

高速轴) 3.2.2 1 轴(高速轴) P = P0η1 = 6.014 × 0.96 = 5.77 kw 1n` = n0 1440 = = 720r / min i1 2

(3-6)

P = 5.77kw 1n = 720r / min

T1 = 76.53 N m

T1 = 9550中间轴) 3.2.3 2 轴(中间轴)

P1 = 76 . 53 N m n1

P2 = Pη1η 2 = 5.77 × 0.99 × 0.97 = 5.54kw 1n2 = n1 720 = = 192r / min i1 3.75

P2 = 5.54kw n2 = 192r / min T2 = 275.56 N m

T2 = 9550低速轴) 3.2.4 3 轴(低速轴)

P2 = 275 . 56 N m n2

P3 = P2η 2η3 = 5.54 × 0.99 × 0.97 = 5.32kw

P3 = 5.32kw n3 = 71.64r / min T3 = 109.18 N m

n 192 n3 = 2 = = 71.64r / min i2 2.68T 3 = 9550 P3 = 709 . 18 N m n3

卷筒轴) 3.2.5 4 轴(卷筒轴)7

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结果与备注

P = Pη2η4 = 5.32× 0.99× 0.992= 5.22kw 4 3n4 = n3 = 71.64r / minT 4 = 9550 P4 = 695 . 85 N m n4

P4 = 5.22kw n4 = 71.64r / min T4 = 695.85 N m

运动和动力参数的计算结果加以汇总，列出表 3 如下：表 3:运动和动力参数计算结果

项目 转速 (r/min) 功率(kw) 转矩 (N m)

电动机轴 1440 5.95 39.46

高速轴 720 5.77 76.53

中间轴 192 5.54 275.56

低速轴 71.64 5.32 709.18

卷筒轴 71.64 5.22 695.85

第 4 章 传动零件的设计计算和结构设计4.1 带传动设计计算4.1.1.确定计算功率 4.1.1.确定计算功率 Pca 由《机械设计》表 8-7 查得工作情况系数 K A = 1.1 ,故

Pca = K A P = 1 .1 × 7 .5 = 8 .25 kw4.1.2.选择 V 带的带型 4.1.2.选择 根据 Pca 、 n1 由《机械设计》图 8-11 选用 A 型。 4.1.3.确定带轮的基准直径 d d 并验算带速 v 4.1.3.确定带轮的基准直径 1)初选小带轮的基准直径 d d 1 由表 8-6 和表 8-8,取小带轮的基准直径 d d 1 = 125mm 。 2)验算带速 v 按《机械设计》式(8-13)验算带的速度

Pca = 8.25kw

A 型带

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设 计 计 算 及 说 明

结果与备注v = 9.42m / s

v=

= 60×1000

πdd1n1

3.14×125×1440 = 9.42m/ s 60×1000

因为 5m/s<v<30m/s,故带速合适. 3)计算大带轮的基准直径 根据《机械设计》式(8-15a) ,计算大带轮的基准直径 d d 2d d 2 = 250mm

d d 2 = id d 1 = 2 × 125 = 250 mm4.1.4.确定 4.1.4.确定 V 带的中心距 a 和基准长度 Ld 4. 1)根据《机械设计》式(8-20) ,初定中心距 a0 = 600 2)由《机械设计》式(8-22)计算带所需的基准长度L d 0 ≈ 2α0

+

π2

(d d 1

+ d

(d d 1 d 2 )+

d 4a0

d 2

)2 )2

π = 2 × 600 + × (250 + 125 2 = 1795 mm

) + (250

125 4 × 600

Ld = 1800mm

由《机械设计》表 8-2 选定带的基准长度 Ld = 1800 3)按《机械设计》式(8-23)计算实际中心距 中心距的变化范围为：a = 600mm

a ≈

α0 +

L d Ld 0 1800 1795 .26 = 600 + = 602 .37 mm 2 2

0.7(d d 1 + d d 2 ) < α 0 < 2(d d 1 + d d 2 ) 0.7(250 + 125) < α 0 < 2(250 + 125) 263 < α 0 < 750 4.1.5. 4.1.5.验算小带轮上的包角 α1

α1 = 168.7 o

α1 ≈ 180o (d d 2 d d 1 )

57.3o a 57.3o = 180o (250 125) ≈ 168.7 o ≥ 90 o 600

4.1.6.计算带的根数 4.1.6.计算带的根数 Z9

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设 计 计 算 及 说 明 1)计算单根 V 带的额定功率 Pr 由 d d 1 = 125mm 和 n1 = 1440r / min ,查《机械设计》表 8-4a 得 P0 = 1.91kw 根据 n1 = 1440r / min , i = 2 和 A 型带，查《机械设计》表 8-4b 得 P0 = 0.17 kw

结果与备注

查《机械设计》表 8-5 得 K a = 0 . 91 ,《机械设计》表 8-2 得 K L = 1.01 ,于是

Pr = (P0 + P0 ) K a K L = (1.91 + 0.17) × 0.91 × 1.01 = 1.90kw2)计算 V 带的根数 Z

Z =5

Z =取5根

Pca 8 . 25 = = 4 . 34 Pr 1 . 90

4.1.7 计算单根 4.1.7.计算单根 V 带的初拉力的最小值 (F 0 )min 由《机械设计》表 8-3 得 A 型带的单位长度质量 q=0.1kg/m,所以

(F 0 )min

= 500 ×

8 . 25 ( 2 . 5 0 . 91 ) + 0 . 1 × 9 . 42 9 . 42 × 5

2

= 148 . 12 N

应使带的实际初拉力 F 0 4.1.8 计算压轴力 4.1.8.计算压轴力 FP 压轴力的最小值为：

f (F 0 )min

。

(F )α12 = 2 × 5 × 148 . 12 × sin 168 . 07 = 1473 . 18 N 2

p min

= 1473.18 N

(F P )min

= 2 z (F 0 )min sin

4.1.9 4.1.9.带轮结构设计d d 1 = 125腹板式 d d 2 = 250腹板式

4.2 高速级齿轮设传动计计算4.2.1.选精度等级、 4.2.1.选精度等级、材料及齿数 1)精度等级选 7 级精度，小齿轮选 40Cr 调质，硬度为 280HBS,大齿轮选 45 钢调质，硬度为 240HBS,二者硬度差为 40HBS10

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设 计 计 算 及 说 明 2)选小齿轮齿数 z1 = 24 ,大齿轮齿数 z 2 = 90 。 3)选取螺旋角。初选螺旋角 β = 14 o 。 4.2.2 按齿面接触强度设计 按《机械设计》式(10-21)试算，即d 1t ≥ 3 2 K t t1 υ ± 1 Z H Z E ( σ φd ε α υ H2

结果与备注

Z1 = 24 Z 2 = 90

β = 14o

[

])K t = 1 .6

(1)确定公式内的各计算数值 1)试选 K t = 1.6 2)由《机械设计》图 10-30 选区区域 Z H = 2.433

Z H = 2.433

. 。 ε 则 3) 《机械设计》 10-26 查 ε α 1 = 0.782 , α 2 = 0.84 , εα =εα1 +εα2 =1622 由 图由《机械设计》表 10-7 选取齿宽系数 φd = 1 由《机械设计》表 10-6 查得材料的弹性影响系数 Z E = 189.8MPa1 2

ε σ = 1.622

由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 σ H lim1 = 600MPa ; 大齿轮的接触疲劳极限 σ H lim1 = 550MPa 。N1 = 60n1 jLh = 60 × 720 × 1 × 2 × 8 × 300 × 10 = 2.074 × 10 N2 = N1 2.074 × 10 = = 5.53 × 108 i 3.759 9

N1 = 2.074 × 109 N 2 = 5.53 × 108

由《机械设计》图 10-19 按解除疲劳寿命系数 K H

N 1 = 0.9, K HN 2 = 0.95

[σ H ]1 = KHN1σ LIM1 = 0.9 × 600 = 540MPa S[σ H ]2 = K HN 2σ LIM 2S = 0.95 × 550 = 522.5MPa

[σ H ]1 = 540MPa[σ H ]2 = 522.5MPa

4)许用接触应力

[σ H ] = [σ H ]1 + [σ H ]2 2 540 + 522.5 = = 531.25MPa 211

[σ H ]

= 531.25MPa

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设 计 计 算 及 说 明 (2)计算 1)试算小齿轮分度圆直径 d1t ,由公式得d 1t ≥3

结果与备注

2 × 1 .6 × 76530 × 4 .75 (189 .8 × 2 .433 ) = 52 .48 mm 1 .622 × 3 .75 × 531 .25 22

2)计算圆周速度v=

πd1t n160 × 1000

=

π × 52.48 × 72060 × 1000

= 1.97 m / s

v = 1.97 m / s b = 52.48mm mnt = 2.12mm h = 4.77 mm

3)计算齿宽 b 及模数 mntb = φ d d 1t = 1 × 52 .48 = 52 .48 mm

mnt =

d1t cos β 52.48 × cos 14 = = 2.12mm Z1 24o

h = 2.25mnt = 2.25 × 2.12 = 4.77 mm b = 11 h

4)计算纵向重合度 ε β

ε β = 0.318φd Z1 tan β = 0.318 × 1 × 24 × 0.25 = 1.9035)计算载荷系数 K 已知使用系数 K A = 1 .25 ,根据 v=1.97,7 级精度，由图 10-8 查得动载系数KV = 1.08 ;

由《机械设计》表 10-4 查得 K Hβ = 1 .42 由《机械设计》图 10-13 查得 KFβ = 1.35 由《机械设计》表 10-3 查得 K Hα = K Fα = 1.4 。故载荷系数K = K A KV K Hα K Hβ = 1.25 × 1.08 × 1.4 × 1.42 = 2.68

K = 2.68

6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 由《机械设计》式(10-10a)得d 1 = d 1t 3 K 2 . 68 = 52 . 48 × 3 = 62 . 32 KT 1 .612

d1 = 62.32

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设 计 计 算 及 说 明 7)计算模数 mn mn = d1 cos β 62.32 × cos 14o = = 2.52 24 Z1

结果与备注

mn = 2.52

4.2.3 4.2.3 按齿根弯曲强度计算 由《机械设计》式(10-17)

mn ≥ 3

2 KT1Yβ cos 2 β

φd Z ε

2 1 α

YFaYSa [σ F ]

(1)确定计算参数 1)计算载荷系数

K = KAKV KFα KFβ = 1.25×1.08×1.4 ×1.35 = 2.552)根据纵向重合度 ε β = 1.903 ,从图 10-28 查得螺旋角影响系数 Yβ = 0.883)计算当量齿数 ZV 1 = Z1 24 = = 26.27 3 cos β cos 3 14o

K = 2.55

ZV 1 = 26.27 Z v 2 = 98.52

ZV 2 4)查取齿形系数

Z2 90 = = = 98.52 3 cos β cos 3 14o

由《机械设计》表 10-5 查得 Y Fa 1 = 2 .5919 , Y Fa 2 = 2 . 2096 。5)查取应力校正系数

由《机械设计》表 10-5 查得 YSa1 = 1.59635 , YSa 2 = 1.78852 。 由《机械设计》图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳极限 σ FE1 = 500MPa ; 大齿轮的弯曲疲劳强度 σ FE 2 = 380MPa 由《机械设计》图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 K FN 1 = 0.9 , K FN 2 = 0.95 。 [σ ] = 321.43MPa F 1 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 由《机械设计》式 10-12 得

[σ F ]1

=

K FN 1σ S

FE 1

=

0 . 9 × 500 = 321 . 43 MPa 1 .4

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设 计 计 算 及 说 明

结果与备注

[σ F ]2

=

K FN 2σ FE 2 0 . 95 × 380 = = 257 . 86 MPa S 1 .4

[σ F ]2 = 257.86MPa

6)计算大、小齿轮

的YFa1YSa1

YFa YSa

[σ F ]

并加以比较

[σ F ]1

=

2.5919 × 1.59635 = 0.01287 321.43

YFa 2YSa 2

[σ F ]2

=

2.2096 × 1.78852 = 0.01533 257.86

大齿轮的数值大。 (2)设计计算 mn ≥ 32 × 2.55 × 0.88 × 76530 × cos 2 14 o × 0.01533 = 1.74mm 1 × 24 2 × 1.622mn = 2

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 mn 大于由齿根弯曲 疲劳强度计算的法面模数，取 mn = 2mm ,已可满足弯曲强度。但为了同时满 足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1 = 62.32mm 来计算 应有的齿数。于是有Z1 = d1 cos β 62 .32 × cos 14 o = = 30 .23 mn 2

取 Z1 = 30 ,则 Z 2 = υZ1 = 3.75 × 30 = 112.5 。取 113 4.2.4 几何尺寸计算 (1)计算中心距

Z1 = 30 Z 2 = 113

a=

(Z1 + Z2 )mn (30+113) × 2 = = 14742mm .2cosβ 2 × cos14o

a = 150mm

将中心距圆整为 150mm (2)按圆整后的中心距修正螺旋角β = arccos( z1 + z 2 ) m n 143 × 2 = arccos = 17 . 57295 2a 2 × 150o

β = 17.57295o

因 β 值改变不多，故参数 ε a 、

Kβ

、 Z H 等不必修正。

(3)计算大、小齿轮的分度圆直径14

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设 计 计 算 及 说 明

结果与备注

d1 =

z1mn 30× 2 = = 62.94mm o cosβ cos17.57295

d1 = 62.94mm d 2 = 237.06mm

d2 =

z2mn 113× 2 = = 23706mm . o cosβ cos17.57295

(4)计算齿轮宽度

b =φdd1 =1×6294=6294 . . mm圆整后取 B2 = 65mm , B1 = 70mm 。

B1 = 70mm B2 = 65mm

4.3 低速级齿轮传动设计计算4.3.1.选精度等级、 4.3.1.选精度等级、材料及齿数 1)精度等级选 7 级精度，小齿轮选 40Cr 调质，硬度为 280HBS,大齿轮选 45 钢调质，硬度为 240HBS,二者硬度差为 40HBS 2)选小齿轮齿数 z1 = 24 ,大齿轮齿数 z 2 = 65 。3)选取螺旋角。初选螺旋角 β = 14o 。

Z1 = 24 Z 2 = 65

β = 14o

4.3 4.3.2 按齿面接触强度设计 按式(10-21)试算，即d 1t ≥3

2 K t t1 υ ± 1

φdεα

υ

H ( [σ E ) H ]

Z

Z

2

(1)确定公式内的各计算数值 1)试选 K t = 1.6 2)由《机械设计》图 10-30 选区区域 Z H = 2.433 3)由图 10-26 查得 ε α 1 = 0.78 , ε α 2 = 0.88 ,则 ε α = ε α 1 + ε α 2 = 1.66 。 由《机械设计》表 10-7 选取齿宽系数 φd = 11 2 由《机械设计》表 10-6 查得材料的弹性影响系数 Z E = 189 .8 MPa

K t = 1 .6

Z H = 2.433

ε σ = 1.66

由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳极限 σ H lim1 = 550MPa 。

σHlim =600 ; MPa 1

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设 计 计 算 及 说 明N1 = 60n1 jLh = 60 × 192 × 1 × 2 × 8 × 300 × 10 = 5.53 × 108

结果与备注N1 = 5.53 × 108 N 2 = 2.06 × 10 8

N1 5.53 × 108 N2 = = = 2.06 × 108 i 2.68 由《机械设计》图 10-19 按解除疲劳寿命系数S

K HN 1 = 0.95, K HN 2 = 0.98

[σ H ]1 = K HN 1σ LIM 1 = 0.95 × 600 =

570MPa [σ H ]2 = K HN 2σ LIM 2S = 0.98 × 550 = 539 MPa

[σ H ]1 = 540MPa[σ H ]2 = 539MPa

4)许用接触应力

[σ H ] = [σ H ]1 + [σ H ]2 = 570+ 539 = 554.5MPa2 2(2)计算 1)试算小齿轮分度圆直径 d1t ,由公式得d1t ≥ 3 2 × 1.6 × 27560 × 3.68(189.8 × 2.433) = 79.68mm 1.66 × 2.68 × 554.5 22

[σ H ]

= 554.5MPa

2)计算圆周速度v=

πd1t n160 × 1000

=

π × 79.68 × 19260 × 1000

= 0 .8 m / s

v = 0 .8 m / s

3)计算齿宽 b 及模数 mntb = φ d d 1t = 79 .68 = 79 .68 mm

b = 79.68mm mnt = 3.22mm h = 7.25mmo

mnt =

d1t cos β 79.68 × cos 14 = = 3.22mm Z1 24

h = 2.25mnt = 2.25 × 3.22 = 7.25mm b = 10.99 h

4)计算纵向重合度 ε β

ε β = 0.318φd Z1 tan β = 0.318 × 1 × 24 × 0.25 = 1.9035)计算载荷系数 K 已知使用系数 K A = 1 .25 ,根据 v=0.8,7 级精度，由《机械设计》图 10-816

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设 计 计 算 及 说 明 查得动载系数 K V = 1.05 ; 由《机械设计》表 10-4 查得K H β = 1 .426

结果与备注

由《机械设计》图 10-13 查得 KFβ = 1.35 由《机械设计》表 10-3 查得 K Hα = K Fα = 1.4 。故载荷系数K = 2.62

K = K A KV KHα KHβ = 1.25×1.05×1.4×1.426= 2.626)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 由《机械设计》式(10-10a)得

d1 = 93.92

d1 = d1t 37)计算模数 mn mn =

K 2.62 = 79.68 × 3 = 93.92mm KT 1.6mn = 3.797

d1 cos β 93.92 × cos 14 o = = 3.797 mm Z1 24

4.3.3 4.3.3 按齿根弯曲强度计算 由《机械设计》式(10-17)

mn ≥

3

2 KT1Yβ cos 2 β

φd Z ε

2 1 α

YFaYSa [σ F ]

(1)确定计算参数 1)计算载荷系数K = K A KV K Fα K Fβ = 1.25×1.05×1.4 ×1.35 = 2.48

K = 2.48

2)根据纵向重合度 ε β = 1.903 ,从图 10-28 查得螺旋角影响系数 Yβ = 0.883)计算当量齿数 ZV 1 = Z1 24 = = 26.27 3 cos β cos 3 14oZV 1 = 26.27 Z v 2 = 71.15

ZV 2 4)查取齿形系数

Z2 65 = = = 71.15 3 cos β cos 3 14 o

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设 计 计 算 及 说 明 由《机械设计》表 10-5 查得 YFa1 = 2.5919 , YFa 2 = 2.2377 。 5)查取应力校正系数 由《机械设计》表 10-5 查得 Y Sa 1 = 1 . 59635 , Y Sa 2 = 1 . 75023 。 由《机械设计》图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳极限 σ FE1 = 500MPa ; 大齿轮的弯曲疲劳强度 σ FE 2 = 380MPa 由《机械设计》图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 K FN 1 = 0.9 , K FN 2 = 0.95 。 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 由《机械设计》式 10-12 得 [σ F ]1 = K FN 1σ FE1 = 0.9 × 500 = 321.43MPa S 1 .4 K FN 2σ FE 2 0.95 × 380 [σ F ]2 = = = 257.86 MPa S 1 .46)计算大、小齿轮的YFa YSa

结果与备注

[σ F ]1 = 321.43MPa[σ F ]2 = 257.86MPa

[σ F ]

并加以比较

YFa1YSa1

[σ F ]1

=

2.5919 × 1.59635 = 0.01287 321.43 2.2377 × 1.75023 = 0.015188 257.86

YFa 2YSa 2

[σ F ]2

=

大齿轮的数值大。 (2)设计计

算mn ≥3

2 × 2.48 × 0.88 × 275560 × cos 2 14 o × 0.015188 = 2.62mm 1 × 24 2 × 1.66

mn = 3

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 mn 大于由齿根弯曲 疲劳强度计算的法面模数，取 mn = 3mm ,已可满足弯曲强度。但为了同时满 足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1 = 93.92mm 来计算 应有的齿数。于是有d1 cos β 93.92 × cos 14 o Z1 = = = 30.37 3 mn

取 Z1 = 30 ,则 Z 2 = υZ1 = 2.68 × 30 = 80.4 。取 8018

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设 计 计 算 及 说 明 4.3 4.3.4 几何尺寸计算 (1)计算中心距

结果与备注

Z1 = 30

(Z + Z 2 )mn a= 12 cos β将中心距圆整为 170mm

(30 + 80) × 3 = 170.1mm =2 × cos 14 o

Z 2 = 80a = 170mm

β = 13.93055o

(2)按圆整后的中心距修正螺旋角

β = arccos

( z1 + z 2 ) mn 110 × 3 = arccos = 13.93055o 2a 2 × 170

因 β 值改变不多，故参数 ε a 、 K β 、 Z H 等不必修正。 (3)计算大、小齿轮的分度圆直径 zm 30 × 3 d1 = 1 n = = 92.73mm cos β cos 13.93055o d2 = z 2 mn 80 × 3 = = 247.27 mm cos β cos 13.93055o

d1 = 92.73mm d 2 = 247.27mm

(4)计算齿轮宽度 b = φd d1 = 1 × 92.73 = 92.73mm 圆整后取 B2 = 95mm , B1 = 100mm 。

B1 = 100mm B2 = 95mm

第五章 轴的结构设计5.1 高速轴的设计5.1.1 轴的材料及热处理选择 由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故选择常 用材料 45 钢，调质处理。 5.1.2 初估轴的最小直径 按钮距初估轴的直径，查《机械设计》表 15-3 得 A0 = 112 ,取 A0 = 112 , 则

d1min ≥ A0 3

p1 5.77 = 112 × 3 = 22.4mm n1 72019

d min = 22.4mm

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bjgi.html