二級圓錐圓柱齒輪減速器畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書</p><p>　　題 目：二級圓錐圓柱齒輪減速器</p><p>　　機械實體造型設(shè)計、仿真</p><p>　　系 別： 機電工程系 </p><p>　　專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　職 稱： </p><p>　　題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設(shè)計

3、 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)</p><p>　　2010年 5月 31 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題主要研究的內(nèi)容是根據(jù)減速器設(shè)計的原始資料，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)計及校核方法。對二級圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計進行功能分解，確立齒輪減速器三維參數(shù)化設(shè)計方法以及

4、齒輪減速器零件（各主要傳動件，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，進行二級圓錐圓柱齒輪機構(gòu)的三維建模，對圓錐圓柱減速器的機構(gòu)的組成，內(nèi)部傳動部件，進行裝配干涉分析、應(yīng)力應(yīng)變分析、運動仿真，最終生成二維工程圖。</p><p>　　利用inventor虛擬軟件對所設(shè)計的產(chǎn)品進行三維建模，裝配，運動仿真和工程圖的產(chǎn)生等方面進行研究后發(fā)現(xiàn)，干涉、應(yīng)力分析在CAD中是極其重要的內(nèi)容。<

5、;/p><p>　　從三維開始設(shè)計，在現(xiàn)有的軟件支持下，這個模型至少有可能表達(dá)出設(shè)計構(gòu)思的全部幾何參數(shù)，整個設(shè)計過程可以完全在三維模型上討論，對設(shè)計的輔助就很容易迅速擴大的全過程，設(shè)計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，二維工程圖的表達(dá)仍然要遵守傳統(tǒng)設(shè)計的要求。</p><p>　　關(guān)鍵字：三維虛擬設(shè)計；三維建模；減速器；</p><p><b>

6、　　Abstract</b></p><p>　　The 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 c

7、asing) 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 transmissi

8、on parts, standard parts, etc.) model library, the total assembly method of constructing the library. A</p><p>　　Using inventor of virtual software products designed three-dimensional modeling, assembly, mot

9、ion 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

10、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 t</p><p>　　Starting fr

11、om 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-dime

12、nsional 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-dimensiona

13、l engineering drawings still have to comply with </p><p>　　Key words：3D virtual design; three-dimensional modeling; reducer;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言 ……………………

14、……………………………………………………………1</p><p>　　1 概述…………………………………………………………………………2</p><p>　　2 電機的選擇計算……………………………………………………………4</p><p>　　2.1 選擇電動機的類型……………………………………………………………4</p><p>　　

15、2.2 選擇電動機的容量………………………………………………………………4</p><p>　　2.3確定電動機轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………4</p><p>　　2.4 計算傳動裝置的總傳動比i∑ 并分配傳動比 ………………………………5</p><p>　　2.4.1 分配原則 ……………………………………………………………………5&l

16、t;/p><p>　　2.4.2 總傳動比i∑…………………………………………………………………5</p><p>　　2.4.3分配傳動比……………………………………………………………………5</p><p>　　2.5 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù) ………………………………………5</p><p>　　2.5.1 各軸的轉(zhuǎn)速 ………………

17、…………………………………………………5</p><p>　　2.5.2 各軸的輸入功率 ……………………………………………………………5</p><p>　　2.5.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 ……………………………………………………………6</p><p>　　3 傳動零件的設(shè)計計算 ………………………………………………………6</p><p>

18、;　　3.1 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算…………………………………………6</p><p>　　3.2 閉式直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算……………………………………………9</p><p>　　3.3 軸的設(shè)計計算 …………………………………………………………………12</p><p>　　3.3.1減速器高速軸Ⅰ的設(shè)計 ……………………………………………………

19、12</p><p>　　3.3.2 減速器的低速軸Ⅱ的設(shè)計 …………………………………………………14</p><p>　　3.3.3 減速器低速軸Ⅲ的設(shè)計計算 ………………………………………………16</p><p>　　4 滾動軸承的選擇與壽命計算 ……………………………………………18</p><p>　　4.1 減速器高速I軸滾動

20、軸承的選擇與壽命計算 ………………………………18</p><p>　　4.2 減速器低速III軸滾動軸承的選擇與壽命計算 ……………………………19</p><p>　　5 鍵聯(lián)接的選擇 ………………………………………………………………20</p><p>　　5.1 高速軸的鍵聯(lián)接 ………………………………………………………………20</p>&

21、lt;p>　　5.2 低速軸的鍵連接 ………………………………………………………………20</p><p>　　6 減速器機體的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………20</p><p>　　6.1 機體要具有足夠的剛度 ………………………………………………………20</p><p>　　6.2 機體的結(jié)構(gòu)要便于機體內(nèi)零件的潤滑，密封及散熱 ………

22、………………21</p><p>　　6.3 機體結(jié)構(gòu)要具有很好的工藝性 ………………………………………………22</p><p>　　6.4 確定機蓋大小齒輪一段的外輪廓半徑 ………………………………………22</p><p>　　7 潤滑和密封設(shè)計 ………………………………………………………………22</p><p>　　7.1 潤滑

23、……………………………………………………………………………22</p><p>　　7.2 密封……………………………………………………………………………23</p><p>　　8 箱體設(shè)計的主要尺寸及數(shù)據(jù) ……………………………………………23</p><p>　　9 三維建?！?4</p>

24、<p>　　9.1 三維建模技術(shù) …………………………………………………………………24</p><p>　　9.2 草圖概念設(shè)計 …………………………………………………………………25</p><p>　　9.2.1 零件的三維參數(shù)化設(shè)計建摸 ………………………………………………25</p><p>　　9.2.2 虛擬裝配………………………………………

25、……………………………28</p><p>　　9.2.3 干涉分析……………………………………………………………………30</p><p>　　9.2.4 應(yīng)力分析……………………………………………………………………30</p><p>　　10 結(jié)論 …………………………………………………………………………31</p><p>　　謝辭

26、…………………………………………………………………………………32</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………33</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　本課題研究的目的是在已有減速器設(shè)計的基本理論基礎(chǔ)上，利用Inventor 2008三維設(shè)計軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立齒輪、軸、軸

27、承、上箱體及下箱體的三維參數(shù)模型，將各零件進行裝配。</p><p>　　本課題研究的意義在于：能夠為齒輪減速器是設(shè)計提供一種全新手段和方法，改變原有的手工設(shè)計，二維設(shè)計變?yōu)槿S設(shè)計，并在設(shè)計中體現(xiàn)引導(dǎo)作用，使設(shè)計更為直觀、形象、生動；通過實時人機互動式的三維參數(shù)化實體造型設(shè)計，更好地理解、掌握零部件的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系，實現(xiàn)齒輪建起的動力學(xué)參數(shù)設(shè)計計算、齒輪傳動設(shè)計技術(shù)、軸系的設(shè)計技術(shù)；分析三維參數(shù)化設(shè)計的方法，運

28、用設(shè)計辯論與程序設(shè)計相結(jié)合的方法實現(xiàn)零件的三維參數(shù)化設(shè)計，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，并運用自頂向下與自底向上的設(shè)計思想分別構(gòu)建減速器總裝裝配模板和軸系模板。采用Inventor 2008三維設(shè)計軟件，并結(jié)合AutoCAD_2004等二維繪圖軟件，設(shè)計了一個二級圓錐圓柱齒輪減速器，實現(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In

29、ventor 2008三維設(shè)計軟件特有的干涉分析、應(yīng)力應(yīng)變分析、空間運動分析、運動仿真功能，對減速器進行了檢查和優(yōu)化設(shè)計方案，實現(xiàn)減速器的運動仿真，完成了減速器在計算機中虛擬設(shè)計。</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展和擴大，對工業(yè)機械的需求量也再迅速的增加，同時對機械設(shè)備的可靠性，維修性，安全性，經(jīng)濟性和燃油性也

30、提出而來更高的要求。隨著微電子工業(yè)向機械工業(yè)的滲透，現(xiàn)代機械日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展。自20世紀(jì)90年代以來，國外機械工業(yè)進入了一個新的發(fā)展時期，技術(shù)發(fā)展的重點在于努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化實現(xiàn)高精度，多用途，超小型化是工業(yè)機械的發(fā)展趨勢。</p><p>　　齒輪機構(gòu)是在各種機構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機構(gòu)。它可以用來傳遞空間任意兩軸件的運動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全

31、可靠等特點。而作為齒機構(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，廣泛用在各種傳動中，如機床的傳動裝置，汽車的變速箱和后橋，減速器和玩具等。齒輪傳動機構(gòu)中很重要的應(yīng)用就是減速器。減速器是原動機和工作機之間獨立的閉式機械傳動裝置用來降低原動機轉(zhuǎn)速或增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作機需要。而齒輪減速器作為一種重要的動力傳遞裝置，在機械化生產(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械傳動

32、機構(gòu)之一。</p><p>　　縱觀國內(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、進步的同時，更應(yīng)看到存在的問題，并積極研究對策，采取措施，力爭在較短時間內(nèi)能有所進展。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</p>

33、<p>　　當(dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總的趨勢是向六高、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)計與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平，因為其應(yīng)用非常廣泛，大到礦山機械中的傳動裝置，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，我們的齒輪加工也

34、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)干式加工兩個方向，從這一點上講，傳統(tǒng)的機加工都將邁向一個新的臺階。</p><p>　　國際上，動力傳動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、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪減速器設(shè)計方面的一些特點．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

35、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主傳動系統(tǒng)采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動力由中速柴油機代替的趨勢，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、水泥一軋機等大型傳動裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點而應(yīng)用愈來愈多。</p><p>　　研究手段的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和日益增長的社會需求，機械產(chǎn)品的類型、規(guī)格及性能迅速地發(fā)生

36、變化，市場要求產(chǎn)品的設(shè)計周期越來越短.傳統(tǒng)的減速器設(shè)計往往是手工設(shè)計，因計算煩瑣、復(fù)雜，致使手工設(shè)計的效率、可靠性、準(zhǔn)確性大大降低，而且對于系列化產(chǎn)品設(shè)計需要進行反復(fù)的計算、查詢和繪圖，造成大量重復(fù)勞動。另外，傳統(tǒng)的類比設(shè)計中還存在一個極大的毛病，即在設(shè)計時，大部分設(shè)計人員都是在己有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上將尺寸增大，這樣的相似設(shè)計使得產(chǎn)品的尺寸與重量越來越大，造成財力、人力的浪費。</p><p>　　在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的

37、今天，雖然CAD技術(shù)已被企業(yè)重視，但通用CAD支撐軟件對大多數(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，不是真正的實現(xiàn)了通過計算機設(shè)計的目的，不能解決設(shè)計問題，其實質(zhì)仍是手工設(shè)計，它不僅設(shè)計效率低，同時對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，這就要求其對各種命令的功能及其使用方法十分了解，從而限制了對這些命令不熟悉但精通產(chǎn)品設(shè)計的人員有效地使用計算機進行輔助設(shè)計，而使硬件和軟件得不到充分利用。

38、</p><p>　　而且，在傳統(tǒng)繪圖設(shè)計過程中，工程師們感到最別扭的、最影響設(shè)計質(zhì)量的、最需要有人輔助的幾個常見的問題可能有下列幾項：復(fù)雜的投影線生成問題、漏標(biāo)尺寸，漏畫圖線的問題、機構(gòu)的幾何關(guān)系和運動關(guān)系的分析討論問題、設(shè)計的更新與修改問題、設(shè)計工程管理問題、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。</p><p>　　在二維參數(shù)化軟件前景不甚明確的條件

39、，在此背景下，基于計算機的虛擬技術(shù)，虛擬產(chǎn)品開發(fā)就越來越顯出其獨特的優(yōu)勢?；谔卣鞯娜S參數(shù)化/變量化軟件開始進入設(shè)計領(lǐng)域。</p><p>　　人在設(shè)計零件時的原始沖動是三維的，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)概念的三維實體，甚至是帶有相當(dāng)復(fù)雜的運動關(guān)系的三維實體。如果能直接以三維概念開始設(shè)計，在現(xiàn)有的軟件支持下，這個模型至少有可能表達(dá)出設(shè)計構(gòu)思的全部幾何參數(shù)，整個設(shè)計過程可以

40、完全在三維模型上討論，對設(shè)計的輔助就很容易迅速擴大的全過程，設(shè)計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)計數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)，進一步進行應(yīng)力應(yīng)變分析、制件質(zhì)量屬性分析、空間運動分析、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價、商業(yè)廣告造型與動畫生成等一系列的需求都能充分滿足，是對設(shè)計全過程的有效的輔助，是有明確效益的CAD。三維設(shè)計的好處已經(jīng)確實了，Invento

41、r或其他同類軟件的實施過程中，都能體會得到。。由三維實體造型自動生成二維工程圖紙的方法，這在實際設(shè)計工作中有很大的優(yōu)勢，尤其是對于復(fù)雜的零部件的造型及其黑維工程圖紙的設(shè)計，會得到事半功倍的效果，如剖面圖自動生成，空間相貫線求交、投影等。對于創(chuàng)成設(shè)計，三維設(shè)計模式幾乎是最為合理的了</p><p>　　2 電機的選擇計算</p><p>　　2.1 選擇電動機的類型</p>

42、<p>　　按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V.</p><p>　　2.2 選擇電動機的容量</p><p>　　工作機的有效功率為Pw=FV/1000=(2200N×1.0m/s)/1000=2.2kw.</p><p>　　從電動機到工作機輸送帶間的總效率：</p><p&

43、gt;　　聯(lián)軸器的傳動效率 η1=0.99.</p><p>　　帶傳動效率η2=0.96.</p><p>　　一對圓錐滾子軸承的效率 η3= 0. 98.</p><p>　　一對球軸承的效率 η4= 0.99.</p><p>　　閉式直齒圓錐齒傳動效率η5= 0.97.</p><p>　　閉式直齒圓柱齒傳

44、動效率η6= 0.97.</p><p>　　總效率=η21η2η33η4η5η6=0.992×0.96×0. 983×0.99×0.97×0.97=0.817.</p><p>　　所以電動機所需工作功率為：</p><p>　　Pd=Pw/η∑=2.2kw/0.817=2.69kw</p><

45、p>　　2.3確定電動機轉(zhuǎn)速</p><p>　　查表得二級圓錐圓柱齒輪減速器傳動比i=8-40，而工作機卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：</p><p><b>　　d=250mm</b></p><p>　　nw=60×1000V/πd=76.5r/m</p><p>　　所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：</p&g

46、t;<p>　　nd=i×nw =(8-40) ×76.5=(612-3060)r/m</p><p>　　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。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，質(zhì)量及價格因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/m的電動機如表2-1：</p><p><b

47、>　　表2-1</b></p><p>　　電動機的主要安裝 尺寸和外形尺寸如表2-2：</p><p><b>　　表2-2</b></p><p>　　2.4 計算傳動裝置的總傳動比i∑ 并分配傳動比</p><p>　　2.4.1 分配原則</p><p>　　1.各級傳動

48、的傳動比不應(yīng)該超過其傳動比的最大值</p><p>　　2.使所設(shè)計的傳動系統(tǒng)的各級傳動機構(gòu)具有最小的外部尺寸</p><p>　　3.使二級齒輪減速器中，各級大齒輪的浸油深度大致相等，以利于實現(xiàn)油池潤滑</p><p>　　2.4.2 總傳動比i∑ 為：</p><p>　　i∑ =nm/ nw=960/76.5=12.549</p&

49、gt;<p>　　2.4.3分配傳動比：</p><p><b>　　i∑ =i1i2</b></p><p>　　圓錐齒輪傳動比一般不大于3，所以：</p><p>　　直齒輪圓錐齒輪傳動比：i1=3</p><p>　　直齒輪圓柱齒輪傳動比: i2=4.18</p><p>　　

50、實際傳動比：i’∑ = 3×4.18=12.54</p><p>　　因為△i=0.009<0.05,故傳動比滿足要求</p><p>　　2.5 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)</p><p>　　2.5.1 各軸的轉(zhuǎn)速</p><p>　?、褫S nI=nm=960r/m</p><p>　　

51、Ⅱ軸 nⅡ=nI/ i1=960/3=320 r/m</p><p>　?、筝S nⅢ=nⅡ/ i2=320/4.18=76.6 r/m</p><p>　?、糨S nⅣ=nⅢ=76.6r/m</p><p>　　2.5.2 各軸的輸入功率</p><p>　?、褫S PI= Pdη1=2.69kw×0.99=2.

52、663kw</p><p>　?、蜉S PⅡ= PIη5η4=2.663×0.99×0.97=2.557kw</p><p>　　Ⅲ軸 PⅢ= PⅡη6η3=2.557×0.97×0.98=2.43kw</p><p>　?、糨S PⅣ= PⅡη1η3=2.43×0.99×0.98=2.358

53、kw</p><p>　　2.5.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩</p><p>　　電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩Td =9.55×106×2.69/960=2.68×104 N.mm</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　?、褫S TI=Td×η1=2.68×10

54、4×0.99=2.65×104 N.mm</p><p>　?、蜉S TⅡ=TI×η5η4×i1=2.65×104×0.99×0.97×3=7.63×104 N.mm</p><p>　　Ⅲ軸 TⅢ=TⅡ×η6η3×i2=7.63×104×0.97&#

55、215;0.98×4.18=3.03×105 N.mm</p><p>　?、糨S TⅣ=TⅢ×η1η3=3.03×105×0.99×0.98=2.94×105 N.mm</p><p>　　運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理如表2-3：</p><p><b>　　表2-3</b&g

56、t;</p><p>　　3 傳動零件的設(shè)計計算</p><p>　　3.1 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算</p><p><b>　　a．選材</b></p><p><b>　　七級精度</b></p><p>　　小齒輪材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~2

57、86，</p><p>　　大齒輪材料選用45號鋼，正火處理，HB=162~217，</p><p>　　按齒面接觸疲勞強度設(shè)計：</p><p>　　σHmin1=0.87HBS+380</p><p><b>　　由公式得出：</b></p><p>　　小齒輪的齒面接觸疲勞強度σHmin1=

58、600 Mpa ；</p><p>　　大齒輪的齒面接觸疲勞強度σHmin2 =550 Mpab.</p><p>　　(1) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:</p><p>　　N1=60njL=60×960×1×8×10×300=2.765×109</p><p>　　N2=N1/ i1

59、=2.765×109/3=9.216×108 </p><p>　　(2)查表得疲勞壽命系數(shù)：KHN1=0.91,KHN2=0.93,取安全系數(shù)SHmin =1</p><p>　　∴[σ]H=σHmin× KHN / SHmin </p><p>　　∴[σ]H1=600×0.91/1=546 Mpa</p>

60、<p>　　[σ]H2=550×0.93/1=511.5 Mpa</p><p>　　∵[σ]H1>[σ]H2 ∴取511.5 Mpa</p><p>　　(3) 按齒面接觸強度設(shè)計小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計）:</p><p>　　取齒數(shù) Z1=24，則Z2=Z1×i1=24×3=72，<

61、;/p><p><b>　　取Z2=72</b></p><p>　　∵實際傳動比u=Z2/Z1=72/24=3，且u=tanδ2=cotδ1=3</p><p>　　∴δ1=18.435°</p><p>　　δ2=71.565°</p><p>　　則小圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)<

62、;/p><p>　　zm1=z1/cosδ1=24/cos18.435°=25.3</p><p>　　zm2=z2/cosδ2=72/cos71.565°=227.68</p><p>　　(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</p><p>　　有∵T1=2.65×104 T/(N

63、.mm)，u=3，ФR1=1/3.</p><p>　　∴試計算小齒輪的分度圓直徑為：</p><p>　　d1t≥2.92=63.96mm</p><p><b>　　c.齒輪參數(shù)計算</b></p><p><b>　　(1)計算圓周速度</b></p><p>　　v=

64、π*d1t*nI /60000=3.14*63.96*960/60000=3.21335m/s</p><p>　　(2)計算齒輪的動載系數(shù)K</p><p>　　根據(jù)v=3.21335m/s，查表得：</p><p>　　Kv=1.18,又查表得出使用系數(shù)KA=1.00</p><p>　　取動載系數(shù)K=1.0</p><

65、;p>　　取軸承系數(shù)K=1.5*1.25=1.875</p><p>　　齒輪的載荷系數(shù)K= Kv*KA* K *K=2.215</p><p>　　(3)按齒輪的實際載荷系數(shù)所得的分度圓直徑由公式:</p><p>　　d1= d1t×=63.96×=66.15mm</p><p>　　m=66.15/24=2.7

66、5</p><p>　　d．按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計：</p><p>　　σFmin1=0.7HBS+275</p><p><b>　　由公式查得：</b></p><p>　　(1)小齒輪的彎曲疲勞強度σFE1=500 Mpa ；</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強度σFE2 =380 M

67、pa</p><p><b>　　m≥</b></p><p>　　(2)查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù)KFN1=0.86,KFN2=0.88.</p><p>　　計算彎曲疲勞強度的許用應(yīng)力，安全系數(shù)取S=1.4</p><p>　　由[σF]=σFmin× KFN / SFmin 得</p><

68、;p>　　[σF]1=σFE1* KFN1/S=500*0.86/1.4=308.929 Mpa</p><p>　　[σF]2=σFE2* KFN2/S=380*0.88/1.4=240.214 Mpa</p><p><b>　　計算載荷系數(shù)</b></p><p>　　K= Kv*KA* K *K=2.215</p>

69、<p><b>　　1.查取齒形數(shù)：</b></p><p>　　YFa1=2.65, YFa2=2.236</p><p><b>　　2.應(yīng)力校正系數(shù)</b></p><p>　　Ysa1=1.58, Ysa2=1.754</p><p>　　3.計算小齒輪的YFa * Ysa /

70、[σF]并加以比較</p><p>　　∵YFa1 * Ysa1 /[σF]1 =2.65*1.58/308.928=0.01355</p><p>　　YFa2 * Ysa2/[σF] 2 =2.236*1.754/240.214=0.01632</p><p>　　∴YFa1 * Ysa1 /[σF]1 < YFa2 * Ysa2/[σF] 2</

71、p><p>　　所以選擇YFa2 * Ysa2/[σF] 2=0.01632</p><p><b>　　m≥ </b></p><p><b>　　==2.087</b></p><p>　　對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由因為齒輪模數(shù)m的大小主要由彎曲

72、強度決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪的直徑有關(guān)，所以將取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的值，即m=2.5。</p><p>　　按接觸疲勞強度計算的分度園直徑d1=66.15得，Z1=d1/m=66.15/2.5≈28,則Z2=Z1*m=28*3=84</p><p>　　f.計算大小錐齒輪的基本幾何尺寸</p><p><b>　　模數(shù)：</b

73、></p><p><b>　　m=2.5</b></p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p><p>　　d1=m*Z1=2.5*28=70mm； d2=m*Z2=2.5*82=210mm</p><p><b>　　齒頂圓直徑：</b></p>

74、;<p>　　da1=d1+2m* cosδ1=70+2*2.5* cos18.435°=74.74mm</p><p>　　da2=d2+2m* cosδ2= 210+2*2.5*cos71.565°=211.58mm</p><p><b>　　齒根圓直徑：</b></p><p>　　df1= d1-2.

75、4m* cosδ1=70-2*2.5* cos18.435°=64.31mm</p><p>　　df2= d2-2.4m* cosδ2=210-2*2.5*cos71.565°=208.11mm</p><p><b>　　齒輪錐距：</b></p><p>　　R=0.5m==110mm</p><p

76、>　　將其圓整取R=112mm</p><p><b>　　大端圓周速度：</b></p><p>　　v=π*d1t*nI /60000=3.14*63.96*960/60000=3.21335m/s</p><p><b>　　齒寬：</b></p><p>　　b=R*=112/3=38

77、mm</p><p>　　所以去b1=b2=38mm</p><p><b>　　分度園平均直徑：</b></p><p>　　dm1=d1*(1-0.5) =70*5/6=58mm</p><p>　　dm2=d2*(1-0.5) =210*5/6=175mm</p><p>　　3.2 閉式直

78、齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算</p><p><b>　　a．選材</b></p><p><b>　　七級精度</b></p><p>　　小齒輪材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~286，</p><p>　　大齒輪材料選用45號鋼，正火處理，HB=162~217，</p>&l

79、t;p>　　按齒面接觸疲勞強度設(shè)計：</p><p>　　σHmin1=0.87HBS+380</p><p><b>　　由公式得出：</b></p><p>　　小齒輪的齒面接觸疲勞強度σHmin1=600 Mpa ；</p><p>　　大齒輪的齒面接觸疲勞強度σHmin2 =550 Mpa</p>

80、;<p><b>　　b.</b></p><p>　　(1) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:</p><p>　　N1=60njL=60×320×1×8×10×300=9.216×108</p><p>　　N2=N1/ i1=91216×108/4.18=2.204&

81、#215;108 </p><p>　　(2)查表得疲勞壽命系數(shù)：KHN1=0.96,KHN2=0.98,取安全系數(shù)SHmin =1</p><p>　　∴[σ]H=σHmin× KHN / SHmin </p><p>　　∴[σ]H1=600×0.96/1=576 Mpa</p><p>　　[σ]H2=550

82、5;0.98/1=539 Mpa</p><p>　　∵[σ]H1>[σ]H2 ∴取539 Mpa</p><p>　　(3) 按齒面接觸強度設(shè)計小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計）:</p><p>　　取齒數(shù) Z1=24，則Z2=Z1×i1=24×4.18=100，</p><p><b&

83、gt;　　取Z2=100</b></p><p>　　∵實際傳動比u=Z2/Z1=100/24=4.167，</p><p>　　(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</p><p>　　有∵T1=7.63×104 T/(N.mm)，u=3，ФR1=1/3.</p><p><b&g

84、t;　　齒寬系數(shù)：=1</b></p><p>　　∴試計算小齒輪的分度圓直徑為：</p><p><b>　　d1t≥2.32*</b></p><p><b>　　=*</b></p><p><b>　　=60.34mm</b></p><

85、p><b>　　c.齒輪參數(shù)計算</b></p><p><b>　　(1)計算圓周速度</b></p><p>　　v=π*d1t*nI /60000=3.14*60.34*320/60000=1.0104m/s</p><p>　　齒寬b=*d1t=1*60.34=60.34</p><p&g

86、t;　　計算齒寬與齒高之比：b/h</p><p>　　模數(shù)mt= d1t/Z1=60.34/24=2.514</p><p>　　h=2.25mt=5.6565</p><p>　　b/h=60.34/5.6565=10.667</p><p>　　(2)計算齒輪的動載系數(shù)K</p><p>　　根據(jù)v=1.0104

87、m/s，查表得：</p><p>　　Kv=1.05,又查表得出使用系數(shù)KA=1.00</p><p>　　取動載系數(shù)K=1.1</p><p>　　取軸承系數(shù)K=1.1*1.25=1.42</p><p>　　齒輪的載荷系數(shù)K= Kv*KA* K *K=1.6401</p><p>　　(3)按齒輪的實際載荷系數(shù)所得

88、的分度圓直徑由公式:</p><p>　　d1= d1t×=60.34×=62.16mm</p><p>　　m=62.16/24=2.59</p><p>　　d．按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計：</p><p>　　σFmin1=0.7HBS+275</p><p><b>　　由公式查得：&

89、lt;/b></p><p>　　(1)小齒輪的彎曲疲勞強度σFE1=500 Mpa ；</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強度σFE2 =380 Mpa</p><p><b>　　m≥</b></p><p>　　(2)查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù)KFN1=0.885,KFN2=0.905.</p>

90、<p>　　計算彎曲疲勞強度的許用應(yīng)力，安全系數(shù)取S=1.4</p><p>　　由[σF]=σFmin× KFN / SFmin 得</p><p>　　[σF]1=σFE1* KFN1/S=500*0.885/1.4=316.07 Mpa</p><p>　　[σF]2=σFE2* KFN2/S=380*0.905/1.4=245.64 M

91、pa</p><p><b>　　計算載荷系數(shù)</b></p><p>　　由b/h=10.667,=1.42查得KF=1.45</p><p>　　K= Kv*KA* K *KF=1*1.05*1.1*1.35=1.559</p><p><b>　　1.查取齒形數(shù)：</b></p>

92、<p>　　YFa1=2.65, YFa2=2.28</p><p><b>　　2.應(yīng)力校正系數(shù)</b></p><p>　　Ysa1=1.58, Ysa2=1.79</p><p>　　3.計算小齒輪的YFa * Ysa /[σF]并加以比較</p><p>　　∵YFa1 * Ysa1 /[σF]1

93、 =2.65*1.58/316.07=0.01324</p><p>　　YFa2 * Ysa2/[σF] 2 =2.28*1.79/245.64=0.01661</p><p>　　∴YFa1 * Ysa1 /[σF]1 < YFa2 * Ysa2/[σF] 2</p><p>　　所以選擇YFa2 * Ysa2/[σF] 2=0.01661</p&

94、gt;<p><b>　　m≥ </b></p><p><b>　　==1.98</b></p><p>　　對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由因為齒輪模數(shù)m的大小主要由彎曲強度決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪的直徑有關(guān)，所以將取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的值，即m=2.5。&

95、lt;/p><p>　　按接觸疲勞強度計算的分度園直徑d1=62.16得，Z1=d1/m=62.16/2.5≈26,則Z2=Z1*m=26*4.167=108</p><p>　　f.計算大小錐齒輪的基本幾何尺寸</p><p><b>　　模數(shù)：</b></p><p><b>　　m=2.5</b>

96、</p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p><p>　　d1=m*Z1=2.5*26=65mm； d2=m*Z2=2.5*108=270mm</p><p><b>　　齒頂圓直徑：</b></p><p>　　da1=d1+2 ha=65+2*2.5=70mm</p>

97、<p>　　da2=d2+2 ha=210+2*2.5=275mm</p><p><b>　　齒根圓直徑：</b></p><p>　　df1= d1-2hf=65-2*2.5* (1+0.25)=58.75mm （ha=h*m）</p><p>　　df2= d2-2hf=210-2*2.5* (1+0.25)=263.7

98、5mm （hf=（1.+0.25）m）</p><p><b>　　齒輪中心距：</b></p><p>　　R=（d1+d2）/2=（65+270）/2=167.5,mm</p><p><b>　　齒寬：</b></p><p>　　b=d1*=65*1=65mm</p><

99、;p>　　所以去小直齒輪b1=65mm， 大直齒輪b2=60mm</p><p>　　3.3 軸的設(shè)計計算</p><p>　　3.3.1減速器高速軸Ⅰ的設(shè)計</p><p>　　(1)選擇材料:由于傳遞中功率小，轉(zhuǎn)速不太高，故選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理</p><p><b>　　查表得，，</b></p>

100、;<p>　　(2)根據(jù) P1=2.663kW</p><p>　　T1=2.65×104</p><p>　　n1=960r/m3</p><p>　　初步確定軸的最小直徑</p><p><b>　　取c=118mm</b></p><p>　　dmin ≥c=118&

101、#215;≈16.58mm</p><p>　　由于該軸有一個鍵槽，故軸的直徑應(yīng)該加大5％-7％，</p><p>　　故dmin =16.58×1.05=17.409mm</p><p>　　(3)考慮I軸與電動機軸用聯(lián)軸器連接，因為電動機的軸伸直徑為d=38mm，查表選取聯(lián)軸器的規(guī)格YL7</p><p><b>　　

102、聯(lián)軸器的校核：</b></p><p>　　計算轉(zhuǎn)矩為:Tc=KT</p><p>　　K為工作情況系數(shù)，工作機為帶式運輸機時，K=1.25-1.5。根據(jù)需要去K=1.5T為聯(lián)軸器所傳遞的轉(zhuǎn)矩，即:</p><p>　　T=9550×P/n=9550×2.663/960=26.19N</p><p>　　Tc=

103、KT=1.5×26.19=39.3N.m</p><p>　　聯(lián)軸器的需用轉(zhuǎn)矩Tn=1250>39.3</p><p>　　許用轉(zhuǎn)速[n]=4750r/min>n=960r/m</p><p>　　所以聯(lián)軸器符合使用要求</p><p>　　(4)作用在小錐齒輪上的力：</p><p>　　dm1

104、=[1-0.5×b/R]×d1=[1-0.5/112]×70=50.125mm</p><p>　?、賵A周力：Ft1=2T1/ dm1=2×2.65×104 /58.125=911.82N</p><p>　?、趶较蛄Γ篎r1= Ft1*tan20°*cosδ1=911.82N×tan20°×cos1

105、8.435°=314.83N</p><p>　?、圯S向力:Fa1= Ft1*tan20°*sin18.435°=104.97N</p><p>　　(5)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3-1：</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　(1)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長

106、度，為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-Ⅱ軸端右端需要制出一軸肩dI-Ⅱ =30mm，故取dⅡ-Ⅲ =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-Ⅱ軸段取L I-Ⅱ =62mm。</p><p>　　初步選定滾動軸承，因為軸承同時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)dⅡ-Ⅲ =35mm，根據(jù)機械設(shè)計手冊標(biāo)準(zhǔn)，單列圓錐滾子承選用型號為30208，其主要參數(shù)為d=40

107、mm，D=80mm，T=19.75，B=18，C=16，所以dⅢ-Ⅳ =40mm，dⅣ-Ⅴ =50mm，dⅤ-Ⅵ =40mm，LⅢ-Ⅳ =17mm</p><p>　　取安裝齒輪處的軸端Ⅵ-Ⅶ的直徑dⅥ-Ⅶ =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LⅥ-Ⅶ =58mm。</p><p>　　由軸承蓋寬度和套筒寬寬的確定LⅡ-Ⅲ =44mm。</p>

108、;<p>　　d I-Ⅱ =30mm L I-Ⅱ =62mm</p><p>　　dⅡ-Ⅲ =35mm LⅡ-Ⅲ =44mm</p><p>　　dⅢ-Ⅳ =40mm LⅢ-Ⅳ =17mm</p><p>　　dⅣ-Ⅴ =50mm LⅣ-Ⅴ =56mm</p><p>　　dⅤ-Ⅵ =40mm

109、 LⅤ-Ⅵ =17mm</p><p>　　dⅥ-Ⅶ =32mm LⅥ-Ⅶ =58mm</p><p>　　至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度。</p><p>　　(6)求軸上的載荷如圖3-2</p><p><b>　　計算軸上的載荷：</b></p><p><b&

110、gt;　　圖3-2</b></p><p>　　①求垂直面內(nèi)的支撐反力：</p><p>　　該軸受力計算簡圖如下圖，齒輪受力</p><p>　　∵LⅣ-Ⅴ =56mm 軸承的T=19.75mm a=17.6</p><p>　　∴L2= LⅣ-Ⅴ+2（T-a）=56+2×(19.75-17.6)=60.3mm<

111、;/p><p>　　根據(jù)實際情況取L2=60mm，估取L3=40mm</p><p>　　∵=0,∴Rcy=Ft1(L2+L3)/L2=911.82×(60+40)/60=1519.7N</p><p>　　∵，∴Rby= Ft1- Rcy=911.82-1519.7=-607.88N</p><p>　　Mcy=1519.7×

112、;60=91182N.mm</p><p>　?、谇笏矫鎯?nèi)的支撐力：</p><p>　　∵=0，∴RCz= [Fr1(L2+L3)-Fal*dm1/2]/L2=[314.83×(60+40)- 104.97×50.125/2]/L2=480.86N</p><p>　　∵=0，∴RBz=Fr1-RCz=314.83-480.48=-165.6

113、5N.m</p><p>　　∵水平面內(nèi)C點彎矩，Mz=480.86×60=28851.6N.m</p><p><b>　?、酆铣蓮澗兀?lt;/b></p><p>　　M===95637.71N.m</p><p>　?、茏鬏S的扭矩圖如圖3-3</p><p><b>　　圖3

114、-3</b></p><p>　　計算扭矩:T=T1=2.65×104 N.m</p><p>　?、菪ｒ灨咚佥SⅠ：根據(jù)第三強度理論進行校核：</p><p>　　∵MD<M1D,∴取M=M1D=3117.814N.m</p><p>　　又∵抗彎截面系數(shù)：W=0.1d3 =0.1×323=3276.8m

115、m3 </p><p>　　∴σ=/W=/3276.8=29.58Pa</p><p><b>　　所以滿足強度要求</b></p><p>　　3.3.2 減速器的低速軸Ⅱ的設(shè)計</p><p>　　(1)選取材料：由于傳遞中功率小，轉(zhuǎn)速不太高，故選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，</p><p><

116、;b>　　查表得，，</b></p><p>　　(2)根據(jù)P=2.557</p><p>　　T1=7.63××104 N</p><p><b>　　n1=320r/m</b></p><p>　　(3)初步確定軸的最小直徑</p><p><b&g

117、t;　　取c=118mm</b></p><p>　　dmin ≥c=118×≈23.59mm</p><p>　　由于該軸有一個鍵槽，故軸的直徑應(yīng)該加大5％-7％， </p><p>　　故dmin =23.59×1.05=24.77mm，取d=25mm</p><p>　　dm1=（1-0.5×b

118、/R）×d=174.375mm</p><p>　　(4)大錐齒輪圓周力：Ft1=2T1/ dm1=2×7.63×104 /174.375=875.125N</p><p>　　徑向力：Fr1= Ft1*tan20°*cosδ2=875.125×tan20°×cos18.44°=302.105N</p&g

119、t;<p>　　軸向力:Fa1= Ft1*tan20°*sinδ2=875.125×tan20°×sin18.44°=100.75N</p><p>　　(5)作用在小齒輪上力：</p><p>　　圓周力：Ft3=2T2/d1=2×7.63×104 /60=2543.33N</p><

120、p>　　徑向力：Fr3= Ft3×tan20°=243.33×tan20°=925.7N</p><p><b>　　(6)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)軸的各定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　初步選定滾動軸承，因為軸承同時有徑向力和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子

121、軸承。參照工作要求根據(jù)dmin=25mm取d I-Ⅱ =30mm，根據(jù)機械設(shè)計手冊標(biāo)準(zhǔn)，單列圓錐滾子承選用型號為30206，其主要參數(shù)為d=30mm，D=62mm，T=17.25，</p><p>　　B=16，C=14，所以dⅤ-Ⅵ =30mm。如圖3-4</p><p><b>　　圖3-4</b></p><p>　　取安裝大圓錐齒輪處的

122、軸端Ⅱ-Ⅲ的直徑dⅡ-Ⅲ =50mm，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LⅤ-Ⅵ=58.5mm。</p><p>　　由軸承蓋寬度和套筒寬寬的確定LⅡ-Ⅲ =59.8mm。</p><p>　　安裝小齒輪為齒輪軸，其齒寬為65mm，直徑為55mm，所以dⅢ-Ⅳ =55mm，LⅢ-Ⅳ =64mm軸Ⅳ-Ⅴ段根據(jù)擋油環(huán)河套筒得出dⅣ-Ⅴ =40mm，LⅣ-Ⅴ =38mm