1 多速輸出變速箱項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 第一章 緒論 一、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局可分成集中傳動(dòng)和分離傳動(dòng)兩種類(lèi)型。主傳動(dòng)系統(tǒng)的全部變速結(jié)構(gòu)和主軸組件集中裝在同一個(gè)箱體內(nèi)，稱(chēng)為集中傳動(dòng)布局；傳動(dòng)件和主軸組件分別裝在兩個(gè)箱體內(nèi)，中間采用帶或鏈傳動(dòng)，稱(chēng)為分離傳動(dòng)布局。 集中傳動(dòng)式布局的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操控，且只用一個(gè)箱體，但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)和熱變形。當(dāng)采用背輪傳動(dòng)時(shí)，皮帶將高速直接傳給主軸，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，加工質(zhì)量好，低速時(shí)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，轉(zhuǎn)矩大，適應(yīng)粗加工要求。 變速箱 變速方式分為有級(jí)變速和無(wú)級(jí)變速。 有級(jí)變速機(jī)構(gòu)有下列幾種： 交換齒輪變速機(jī)構(gòu) 這種變速機(jī)構(gòu)的變速簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，主要用于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床，專(zhuān)用機(jī)床及組合機(jī)床等； 滑移齒輪變速機(jī)構(gòu) 這種變速機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于通用機(jī)床和一部分專(zhuān)用機(jī)床中； 離合器變速運(yùn)動(dòng) 在離合器變速機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多的有牙嵌式離合器，齒輪式離合器和摩擦片式離合器。 二、 變速箱發(fā)展趨勢(shì) 變速箱發(fā)展三大趨勢(shì) 高水平、高性能 圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高 4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 積木式組合設(shè)計(jì) 基本參數(shù)采用 優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多。 三、設(shè)計(jì)提要 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是一個(gè) 18級(jí)多速輸出的變速箱的設(shè)計(jì)，這種變速箱廣泛應(yīng)用于各種機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)，給機(jī)床提供多種主軸轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)的對(duì)象設(shè)計(jì)完成后預(yù)計(jì)要達(dá)到普通機(jī)床的的加工與精度要求。調(diào)速機(jī)構(gòu)能便于操縱人員操縱。同時(shí)有利于提高工人在工作中的工作效率，帶來(lái)一定的效益。 完成設(shè)計(jì)的基本步驟為： 1、收集相關(guān)資料，為設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備； 2、完成齒輪的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，初步得出齒輪的基本尺寸； 3、軸及 軸上零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并校核軸的強(qiáng)度； 4、計(jì)算軸承壽命； 5、對(duì)操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)； 6、對(duì)整體布局做設(shè)計(jì)，同 2 時(shí)根據(jù)所得的布局圖進(jìn)一步調(diào)節(jié)各個(gè)齒輪的尺寸機(jī)相互位置關(guān)系； 7、根據(jù)箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部的尺寸，對(duì)箱體做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 8、繪制變速箱的裝配圖及零件圖； 9、將設(shè)計(jì)提交給指導(dǎo)老師檢查指導(dǎo)，對(duì)設(shè)計(jì)做進(jìn)一步的修正； 10、 書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并做設(shè)計(jì)的后期處理。 第二章 方案設(shè)計(jì) 一、 參數(shù)的擬定 1、 確定輸出轉(zhuǎn)速 根據(jù)選題要求，輸出轉(zhuǎn)速為 301500r/18級(jí)。取傳動(dòng)公比 = 擬定輸出轉(zhuǎn)速為： 301500r/根據(jù)主傳動(dòng)系統(tǒng)所需的功率及要達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速，選取電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：基本參數(shù)為：額定功率為 載轉(zhuǎn)速為 1450r/定齒輪的傳動(dòng)效率為 ，滾動(dòng)軸承的效率為 。 二、 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 1、 主傳動(dòng)方案擬定 集中傳動(dòng)式布局的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操控，且只用一個(gè)箱體 ，此次設(shè)計(jì)中將采用集中傳動(dòng)式布局，并采用滑移齒輪來(lái)變換傳動(dòng)路線(xiàn)，達(dá)到多速輸出的目的。 2、 傳動(dòng)式的擬定 18級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng) 組和傳動(dòng)副可能的方案有： 18=9 2； 18=2 9； 18=3 6； 18=6 3； 18=3 3 2； 18=2 3 3； 18=3 2 3 為盡可能使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)避免單一軸上齒輪過(guò)多，前 4種方案，一根軸上齒輪將達(dá)到 12個(gè)之多，軸的軸向尺寸將過(guò)大，故不宜選取。同時(shí)考慮到變速箱具體結(jié)構(gòu)，從電動(dòng)機(jī)到主軸一般為降速傳動(dòng)，將傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)副放在接近電動(dòng)機(jī)處，這樣可以使小尺寸的零件多一些，大尺寸的零件少一些，節(jié)省材料，也就是“先 多后少”的原則。故選取傳動(dòng)式 23318 3、 結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)網(wǎng)的確定 對(duì)于 23318 的傳動(dòng)式，根據(jù)“前密后稀”的原則，即級(jí)比指數(shù)增大，選擇結(jié)構(gòu)式為：931 23318 ，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2 4、 參考 定各齒輪齒數(shù)，傳動(dòng)方案及轉(zhuǎn)速圖 傳動(dòng)方案如圖 2示； 轉(zhuǎn)速圖如圖 2 三、 齒輪運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定 1、 各軸輸入功率 3 圖 2結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 圖 2傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 圖 2轉(zhuǎn)速圖 4 p 23 34 45 2、 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 4 9 3 9 71 4 5 0 1161 9 9 5 5 2262 2 3 5 0 0 6 3363 5 9 6 0 0 9 44645565 1055.9 、 綜合以上參數(shù)，制表 表格如表 2 表 2各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 軸號(hào) 軸 軸 軸 軸 軸 功率（ 速 ( r ） 1450 698 0 轉(zhuǎn)矩（ ） 49397 99557 235000 596000 2100000 ，各軸轉(zhuǎn)速用最小轉(zhuǎn)速，以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求： 5 第三章 齒輪設(shè)計(jì) 本章節(jié)中計(jì)算公式及計(jì)算參數(shù)均來(lái)自 濮良貴、紀(jì)名剛編。機(jī)械設(shè)計(jì) M。北京：高等教育出版社， 2008。 一、 齒輪齒數(shù)表 參考立式升降臺(tái)銑床 各齒輪齒數(shù)如表 3 表 3各齒輪齒數(shù) 、軸間 、軸間 、軸之間 、軸之間 第 1對(duì) 第 2對(duì) 第 3對(duì) 第 4對(duì) 第 5對(duì) 第 6對(duì) 第 7對(duì) 第 8 對(duì) 第 9對(duì) 5426 3322 3619 3916 3926 3728 4718 8238 7119 、軸之間 箱體與外部連接部分 第 10對(duì) 第 11 對(duì) 2929 5555 第一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)（5426 ）： 1. 選擇精度等級(jí)，材料 1） 材料及熱處理。由表 10得大小齒輪為硬齒面，材料均為 40經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 4855 2） 初選螺旋角。初選螺旋角為 14 度。 2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式（ 10算，即 2a u H （ （ 10 （ 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1)試選 2)由圖 10取區(qū)域系數(shù) 3)由圖 10的 a=a1+)由表 10得材料的彈性影響系數(shù) 5）小齒輪的轉(zhuǎn)矩 ）傳動(dòng)比為 2654=6 7）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60 n1 60 1450 1 2 8 300 15=109 =109 8）由圖 109）由圖 10=1100=1100 10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率為 1%，安全系數(shù)為誰(shuí)） 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中式 10 1 H = = =990 H = = =1045 H =（ 990+1045） /2=1）按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 2a u Z H （ = 3 ）（）（=2）計(jì)算圓周速度： V=100060 =100060 =s 13)計(jì)算齒寬系數(shù) h=b/h=14）計(jì)算縱向重合度 B=15）計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) V=圖 10v=t=2T1/976N,b=于 100N/所 以 由 表 10得16）由表 10的硬齒面齒輪欄中查得小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置， 7 級(jí)精度K= 7 另由圖 102按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) m3 21c o sY b c o （ 10 1） 計(jì)算載荷系數(shù) 2） K=） 由圖 10= 2=600） 由圖 10 算 彎 曲 疲 勞 許 用 應(yīng) 力 ， 取 安 全 系 數(shù) S=由式 101 F = 1 = =340 F = 2 = =360）查圖 10角系數(shù) ） 計(jì)算小齒輪的當(dāng)量齒數(shù) ， 9. 查表 10 算大小齒輪的 并加以比較： 1Y=340 =Y=360 =齒輪的數(shù)值大，按 小齒輪計(jì)算。 按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： m 3 21c o sY b c o = 3 2 4 0 00 1 2 模數(shù)為 m= 6） 根據(jù)齒數(shù)與模數(shù)重新計(jì)算分度圓直徑 1=2d =心距 a=整為 a=103 7） 按圓整后的中心距修正螺旋角為 12度 40分 49秒。 8） 因螺旋角改變不多，故各系數(shù)均不需修正。 9） 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 10） 計(jì)算齒輪寬度： 72 8 916）的計(jì)算 1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù)： 確定齒輪類(lèi)型 因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力，且要滑移黏合，故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇 大小齒輪材料為 40質(zhì)并表面淬火，硬度為 4855 銑床為一般工作機(jī)器，速度不高，選用 7 級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為 16，大齒輪齒數(shù)為 39，傳動(dòng)比為 4i =1639=. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 3 21 12 F （ 10 確定各參數(shù)值： 1） 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：取軸承效率為 輪效率為 T= =698 =99557N 中 21 =n= 2n =698r/ 3） 由圖 10 P 2F E 1 4） 由機(jī)械設(shè)計(jì)式 10算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得 :(已知銑床為兩班制，工作壽命為 15年 ) 60 n1 60 698 1 2 8 300 15=3 109 039 =109 5） 由圖 10 計(jì) 算 彎 曲 疲 勞 許 用 應(yīng) 力 ， 取 彎 曲 疲 勞 安 全 系 數(shù) S=1 F = 1 =3282 F = 2 =336 7） 對(duì)于直齒圓柱齒輪，試選 9 8） 由表 10 9） 查取齒形系數(shù) ， 算大小齒輪的 并加以比較： 1Y=328 =Y=336 =齒輪數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算： m3 212= 3 了更好的滿(mǎn)足接觸強(qiáng)度要求，取 10） 計(jì)算大小齒輪的直徑 34396,96166 211 計(jì)算圓周速度為 V： V=100060 1=100060 69896 =s 11） 查圖 10K，由于是直齒輪， 1 由表 10K 齒高 h=5表 1013） 由圖 10 載荷系數(shù) 荷系數(shù)比滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求，不需要校正。 2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 10行試算即： u1u （ （ 10 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值： a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào) 10 b、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼 機(jī)械設(shè)計(jì)表 10E = c、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10并按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=1100齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =1100h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖 101齒輪的接觸疲勞系數(shù)為 荷系 數(shù) 4 8 算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為 1%，對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故安全系數(shù) S= 由機(jī)械設(shè)計(jì)中式 10 1 H = = =638 H = = 51 =653 計(jì)算： a、試算小齒輪分度圓直徑入 2 H 與 1 H 中較小的值： u1u（ = ）（= 以與通過(guò)以上彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)出來(lái)的小齒輪分度圓直徑基本符合，不需要重新校核。 3、 幾何尺寸的 計(jì)算： 計(jì)算分度圓直徑： m 6 16=96mm m 6 39=234 計(jì)算中心距： a=21 =223496=165 計(jì)算齒輪寬度： b=1d=96=48了防止齒輪因 裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷，所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬 5 481 =5311 由于小齒輪齒數(shù)小于 17，故需采用變位避免根切。1717 小齒輪采用正變位 x 齒輪采用負(fù)變位 x 第二級(jí)多聯(lián)齒輪的計(jì)算： 1） 由于多聯(lián) 滑移齒輪需要滑移黏合，所以各齒輪對(duì)的中心距都相等，因此第一個(gè)多聯(lián)齒輪的模數(shù)為 6 2） 多聯(lián)齒輪的尺寸計(jì)算： 3） （3619 ）齒輪對(duì)的計(jì)算： d1=m 1z =19 6=114d2=m 2z =36 6=216心距 a=2 216114 =165齒寬圓整為： 27 4）（3322）齒輪對(duì)的計(jì)算： m 1z =22 6=132m 2z =33 6=198心 距 a=2198132 =165 齒寬 16 4） 多聯(lián)齒輪對(duì)的校核：由于這兩對(duì)齒輪的小齒輪都比 16 大，因此 都能滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。 12 4 第三級(jí)傳動(dòng)齒輪對(duì)（4718）的計(jì)算： 1） 按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2） 選用 7 級(jí)精度。 3） 大小齒輪的材料 40質(zhì)并表面淬火），硬度為 4855 4） 47,18 21 傳 動(dòng) 比 u= 傳 動(dòng) 效 率 ， 。 5） 取 第 二 級(jí) 傳 動(dòng) 比 最 大 的 傳 動(dòng) 比 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 ：.m 7 4 5 0211 T 5 0 0 0109 5 5 031 。 6） 由圖 10得大小齒輪的彎曲疲勞極限為 M 002! ， 7） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 911 66060 12 8） 由圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù) 計(jì) 算 彎 曲 疲 勞 許 用 應(yīng) 力 ： 去 彎 曲 疲 勞 安 全 系 數(shù) S= 1 F = 1 =3602 F = 2 =368 10） 初選載荷系數(shù) 0.2 11） 由表 10d2） 查取齒形系數(shù) ， 算大小齒輪的 并加以比較： 13 1Y=360 =Y=368 =齒輪數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算： m3 212= 3 了更好的滿(mǎn)足接觸強(qiáng)度要求，取 15） 計(jì) 算大小齒輪的直徑 35476,108186 211 計(jì)算圓周速度為 V： V=100060 1=100060 =s 16） 查圖 10K，由于是直齒輪， 1 由表 10K 齒高 h=6表 10 由圖 10 載荷系數(shù) 荷系數(shù)比滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求，不需要校正。 4、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 10行試算即： u1u （ （ 10 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值： d、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào) e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼 機(jī)械設(shè)計(jì)表 10E = f、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10并按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=1100齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =1100h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖 10 1齒輪的接觸疲勞系數(shù)為 K 2荷系數(shù) 4 i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為 1%，對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故安全系數(shù) S= 由機(jī)械設(shè)計(jì)中式 10 1 H = = =653 H = = 51 =682 計(jì)算： a、試算小齒輪分度圓直徑入 2 H 與 1 H 中較小的值： u1u（ = ）（= 以與通過(guò)以上彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)出來(lái)的小齒輪分度圓直徑基本符合，不需要重新校核。 5、 幾何尺寸的計(jì)算： 計(jì)算分度圓直徑： m 6 18=108mm m 6 47=282 計(jì)算中心距： a=21 =2 282108 =195 計(jì)算齒輪寬度： b=1d=108=54了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷，所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬 5 541 =5915 5 第三級(jí)多聯(lián)齒輪的計(jì)算： 由于多聯(lián)滑移齒輪需要滑移黏合，所以各齒輪對(duì)的中心距都相等，因此第一個(gè)多聯(lián)齒輪的模數(shù)為 6 1）多聯(lián)齒輪的尺寸計(jì)算： 2）（3728 ）齒輪對(duì)的計(jì)算： d1=m 1z =28 6=168d2=m 2z =37 6=222心距 a=2 222168 =195齒寬圓整為： 94 3）（2639）齒輪對(duì)的計(jì)算： m 1z =39 6=234m 2z =26 6=156心 距 a=2 156234 =195 齒寬 83 4） 多聯(lián)齒輪 對(duì)的校核：由于這兩對(duì)齒輪的小齒輪都比 16 大，因此都能滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。 16 4 第四級(jí)傳動(dòng)齒輪對(duì)（7119）的計(jì)算： 13） 按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 14） 選用 7 級(jí)精度。 15） 大小齒輪的材料 40質(zhì)并表面淬火），硬度為 4855 16） 71,19 21 傳動(dòng)比 u= 傳動(dòng)效率 ， 。 17） 取 第 二 級(jí) 傳 動(dòng) 比 最 大 的 傳 動(dòng) 比 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 ：.m i n/ 7 4 5 03211 T 6 0 0 0109 5 5 0 31 。 18） 由圖 10得大小齒輪的彎曲疲勞極限為 M 002! ， 19） 計(jì) 算 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) ：811 96060 ，812 20） 由圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù) 計(jì) 算 彎 曲 疲 勞 許 用 應(yīng) 力 ： 去 彎 曲 疲 勞 安 全 系 數(shù) S= 1 F = 1 =3602 F = 2 =380 22） 初選載荷系數(shù) 0.2 23） 由表 1024） 查取齒形系數(shù) ， 算大小齒輪的 并加以比較： 17 1Y=360 =Y=380 =齒輪數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算： m3 212= 3 了更好的滿(mǎn)足接觸強(qiáng)度要求，取 20） 計(jì) 算大小齒輪的直徑 26716,114196 211 計(jì)算圓周速度為 V： V=100060 1=100060 =s 21） 查圖 10K，由于是直齒輪， 1 由表 10K 齒高 h=m =6 表 1023） 由圖 10 載荷系數(shù) 荷系數(shù)比滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求，不需要校正。 6、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 10行試算即： u1u （ （ 10 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值： g、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào) h、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼 機(jī)械設(shè)計(jì)表 10E = i、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10并按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=1100齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =1100h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖 101齒輪的接觸疲勞系數(shù)為 K 218 載荷系數(shù) 算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為 1%，對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故安全系數(shù) S= 由機(jī)械設(shè)計(jì)中式 10 1 H = = =696 H = = 51 =719 計(jì)算： a、試算小齒輪分度圓直徑入 2 H 與 1 H 中較小的值： u1u（ = ）（=以與通過(guò)以上彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)出來(lái)的小齒輪分度圓直徑基本符合，不需要重新校核。 7、 幾何尺寸的計(jì)算： 計(jì)算分度圓直徑： m 6 19=114mm m 6 71=426 計(jì)算中心距： a=21 =2 426114 =270 計(jì)算齒輪寬度： b=1d=114=了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷，所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬 5 911 =96 第四級(jí)多聯(lián)齒輪 的計(jì)算： 由于多聯(lián)滑移齒輪需要滑移黏合，所以各齒輪對(duì)的中心距都相等，因此第一個(gè)多聯(lián)齒輪的模數(shù)為 19 1）多聯(lián)齒輪的尺寸計(jì)算： 2）（3882 ）齒輪對(duì)的計(jì)算： d1=m 1z =82 69d2=m 2z =38 71心距 a=2 171369 =270 齒寬圓整為： 16 3）按彎曲疲勞強(qiáng)度校核： m3 212。（ 10 25） 按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 26） 選用 7 級(jí)精度。 27） 大小齒輪的材料 40質(zhì)并表面淬火），硬度為 4855 28） 38,82 21 傳動(dòng)比 u= 傳動(dòng)效率 ， 。 29） 取 第 二 級(jí) 傳 動(dòng) 比 最 大 的 傳 動(dòng) 比 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 ：.m i n/ 7 4 5 03211 T 6 0 0 0109 5 5 0 31 。 30） 由圖 10得大小齒輪的彎曲疲勞極限為 M 002! ， 31） 計(jì) 算 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) ：811 96060 ， 812 32） 由圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù) 計(jì) 算 彎 曲 疲 勞 許 用 應(yīng) 力 ： 去 彎 曲 疲 勞 安 全 系 數(shù) S= 1 F = 1 =3602 F = 2 =352 34） 初選載荷系數(shù) 0.2 35） 由表 10由表 10， 算大小齒輪的 并加以比較： 20 1Y=360 =Y=352 =齒輪數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算： m3 212= 3 了更好的滿(mǎn)足接觸強(qiáng)度要求。 25） 計(jì)算圓周速度為 V： V=100060 1=100060 =s 26） 查圖 10K，由于是直齒輪， 1 由表 10K 齒高 h=4.5 6 表 28） 由圖 10 載荷系數(shù) 荷系數(shù)比滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求，不需要校正。 8、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 10行試算即： u1u （ （ 10 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值： j、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào) k、 根據(jù)配對(duì)齒輪的 材料類(lèi)型為鍛鋼 機(jī)械設(shè)計(jì)表 10E = l、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10并按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=1100齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =1100h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖 10 1齒輪的接觸疲勞系數(shù)為 K 2荷系數(shù) 算接觸疲勞許用應(yīng)力： 21 取失效概率為 1%，對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故安全系數(shù) S= 由機(jī)械設(shè)計(jì)中式 10 1 H = = =696 H = = 51 =675 計(jì)算： a、試算小齒輪分度圓直徑入 2 H 與 1 H 中較小的值： u1u（ = ）（=以滿(mǎn)足滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度要求。 9、 幾何尺寸的計(jì)算： 計(jì)算分度圓直徑： m 82=369mm m 38=171 計(jì)算中心距： a=21 =2 171369 =270 計(jì)算齒輪寬度： b=1d=171=了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷，所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬 5 861 =9122 表 3各齒輪參數(shù)表 編號(hào) 齒 數(shù) 材料 熱處理 硬度 模數(shù) 分度圓直徑 中心距 齒寬 1 26 40質(zhì)后表面淬火 48557 54 40質(zhì)后表面淬火 48552 2 22 40質(zhì)后表面淬火 4855 132 165 71 33 40質(zhì)后表面淬火 485598 66 3 19 40質(zhì)后表面淬火 4855 114 165 62 36 40質(zhì)后表面淬火 485516 57 4 16 40質(zhì)后表面淬火 4855 96 165 53 39 40質(zhì)后表面淬火 485534 48 5 26 40質(zhì)后表面淬火 4855 156 195 53 39 40質(zhì)后表面淬火 485534 48 6 28 40質(zhì)后表面淬火 4855 168 195 89 37 40質(zhì)后表面淬火 485522 84 7 18 40質(zhì)后表面淬火 4855 108 195 59 47 40質(zhì)后表面淬火 485582 54 8 38 40質(zhì)后表面淬火 485571 270 91 82 40質(zhì)后表面淬火 485569 86 9 19 40質(zhì)后表面淬火 4855 114 270 96 71 40質(zhì)后表面淬火 485526 91 23 第四章 軸的設(shè)計(jì) 本章節(jié)中計(jì)算公式及計(jì)算參數(shù)來(lái)自 濮良貴、紀(jì)名剛編。機(jī)械設(shè)計(jì) M。北京：高等教育出版社， 2008 與 吳宗澤編。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） M等教育 出版社， 2007。 一、 初步確定各軸的最小軸徑 1、 軸 軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 150A=112。于是得： 3110m i 2、 軸 軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 150A=112，于是得： 112 33220m i 3、 軸 軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 150A=112，于是得： 3330m i 4、 軸 軸的材料為 40質(zhì)處理，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 150A=104，于是得： 3440m i 5、 軸 軸的材料為 40質(zhì)處理，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 150A=97，于是得： 5830 3550m i 二 軸的強(qiáng)度校核 1、 軸的載荷分析圖如圖 4 24 （ a） （ b） （ c） （ d） 25 （ e） 圖 4軸的載荷分析圖 （ 1） 求軸上載荷 軸的受力分析如圖 4a）所示： 493971 t 15 157849 39722 6 8c o st a n 水平面受力與彎矩如圖 4b）所示： 21 78ta n 6 7 25 6 8323 7 87 2 2F 1 145N. 312 1 5 1 5 41 2 0 9 6505 4 5321 垂直面受力與彎矩如圖 4c）所示： 21 4 1 07 2 2 6 7 21 2 5 71 0512 7 0 5 0 4501 4 1 01 彎矩合成如圖 4d）所示： 26 H 721147050415154 2222 扭矩如圖 4e）所示： 493971 （ 2）按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的危險(xiǎn)面 B 通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 則常不是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性的不同，引入折合系數(shù) 。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切