【文章內(nèi)容簡介】 和增大轉矩，以滿足工作需要。主要用于帶式輸送機及各種運輸機械，也可用于其它通用機械的傳動機構中。它具有承載能力高、壽命長、體積小、效率高、重量輕、噪聲低等優(yōu)點，用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置的傳動裝置中。 圖 節(jié)氣門 AutoCAD 簡介 AutoCAD（ Auto Computer Aided Design）是 Autodesk（歐特克）公司首次于 1982 年開發(fā)的自動計算機輔助設計軟件，用于二維繪圖、詳細 繪制、設計文檔和基本三維設計。現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。 AutoCAD 具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進行各種操作。它的多文檔設計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能很快地學會使用。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應用和開發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。 AutoCAD 具有廣泛的適應性，它可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計算機和工作站上運行 [2]。 本文結合給定參數(shù)，使用 CAD 軟件對一級直齒減速器進行設計，并對主要零部件進行了強度校核，為汽車主減速器及汽車上其它齒輪傳動零部件的設計奠定基礎。 研究內(nèi)容 本文以一級減速器機構為研究對象，以 CAD2020 為畫圖軟件，并結合給定相關參數(shù)，建立了圓柱齒輪的參數(shù)化設計，通過該系統(tǒng)可以快速完成不同參數(shù)的圓柱齒輪的圖紙。主要內(nèi)容如下： （ 1）通過給定的參數(shù)，并計算出相關的數(shù)據(jù)，然后進行運動和動力設計； （ 2）根據(jù)給定的參數(shù)，并且結合上面所算出數(shù)據(jù)，對主要零部件尺寸進行設計，并對強度進行校核； （ 3）根據(jù)計算出的零部件尺寸，繪畫出各零部件和一級減速器的 二維 圖紙。 7 2. 傳動裝置的運動和動力學分析 參數(shù)和傳動方案 選用 Y 系列三相異步電動機（ ），其技術數(shù)據(jù)：額定功率為 ，滿載轉速為 960r/min， V 帶連接，其中 V帶 的傳動比為 ，一級直齒減速器齒輪的傳動比為 5。傳動方案如下圖所示： 圖 傳動方案 動力和運動分析 轉速 由滿載轉速和 V帶傳動比計算高速軸轉速： 1 ,wnn i? () 其中， 1n 為高速軸轉速； wn 為額定轉速； ,i 為 V帶的傳動比 。本文中 wn =960r/min， ,i =，代入式 ()，求得高速軸轉速 1n =384r/min。 由高速軸和一級直齒減速器齒輪的傳動比計算低速軸轉速： 12 nn i? () 其中， 2n 為高速軸轉速； i 為 一級直齒減速器齒輪的傳動比 。將 1n 和 i 的數(shù)據(jù)代入式()，得到低速軸轉速 2n =。 功率 由給定的電動機額定功率和各零件傳動效率計算兩軸功率。 高速軸輸入 功率： 1 1 4wpp??? ? ? () 其中， 1p 為高速軸輸入功率； wp 為額定功率； 1? 為 V 帶傳動效率； 4? 為聯(lián)軸器傳動效率。由 文獻 [3]表 23 查得： 1 ?? ， 4? =。電動機額定功率 wp 為 ，將數(shù)據(jù)代入式 ()，計算得到高速軸輸入功率 1p 為 。 高速軸功率： 01 1 2pp??? () 其中， 01p 為高速軸功率； 2? 為滾動軸承傳動效率。由 文獻 [3]中表 23 查得： 2? =。將數(shù)據(jù)代入式 ()，得到高速軸功率 01p 為 。 低速軸功率： 02 01 1pp??? () 其中， 02p 為低速軸功率； 3? 為閉式齒輪傳動效率。由 文獻 [3]中表 23 查得： 3? =。將數(shù)據(jù)代入式 ()，計算得到低速軸功率 02p 為 kW。 低速軸輸出功率： 2 02 2pp??? () 其中， 2p 為低速軸輸出功率。將數(shù)據(jù)代入式 ()，得到低速軸輸出功率 2p 為 kW。 轉矩 由高速軸輸入功率，低速軸功率，高速軸 轉速和各零件傳動效率計算轉矩。 高速軸輸入轉矩： 11 19550 pT n?? () 其中， 1T 為高速軸輸入轉矩。將數(shù)據(jù)代入式 ()，計算得到高速軸輸入轉矩 1T 為? 。 高速軸轉矩： 01 1 2TT??? () 其中， 01T 為高速軸轉矩。將數(shù)據(jù)代入式 ()，得到高速軸轉矩 01T 為 ? 。 低速軸轉矩： 020229550 pT n?? () 其中， 02T 為低速軸轉矩。將數(shù)據(jù)代入式 ()，計算得到低速軸轉矩 02T 為 ? 。 低速軸輸出轉矩： 2 02 2TT??? () 其中， 2T 為 低速軸 輸出轉矩。將數(shù)據(jù)代 入式 ()，得到低速 軸輸出轉矩 2T 為? 。 本章小結 根據(jù)上述計算得出 ，減速器的運動和動力學參數(shù)如表 所示： 表 運動和動力設計參數(shù) 軸名 功率 kw 轉矩 轉速 r/min 傳動比 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機軸 高速軸 384 5 低速軸 10 3. 齒輪傳動的設計 齒輪參數(shù)的初步確定 由參考 文獻 [4]表 111 可知 齒輪軸 小齒輪 45調(diào)制，齒面硬度 197286HBS， 接觸疲勞極限 lim 1 620H MPa? ? ， 彎曲疲勞極限 1 480FE MPa? ? ，大齒輪用 ZG35SiMn 調(diào)制，齒面硬度 241269HBS， 接觸疲勞極限 lim 2 620H MPa? ? ， 彎曲疲勞極限 2 510FE MPa? ? ；由參考 文獻 [4]表 115 可知， 安全系數(shù) 為 ? 、 ? 。 模數(shù)的確定 計算分度圓直徑 按照齒面接觸疲勞強度 計算分度圓直徑，其表達式如下： 20201 2 1 ()EHdHkT zzid i????? ? ? () 其中， 1d 為分度圓直徑； k 為載荷系數(shù)， d? 為齒寬系數(shù)， 由 文獻 [4]中表 116 查得齒寬系數(shù) d? 為 1。 由 文獻 [4]中表 113 查得： k 為 ； Ez 為材料彈性影響系數(shù)，由 文獻 [4]中表114 查得： Ez 為 ； Hz 為區(qū)域系數(shù)，取值 ； [ H? ]為許用應力，其表達式為： lim[]HHHs?? ? () 將 lim 1 620H MPa? ? 、 ? 代入式 ()可得 1[ ] 564H MPa? ? ； 將 lim 2 620H MPa? ? 、 ? 代入式 ()可得 2[ ] 564H MPa? ? 。因為 2H? 等于 1H? ，所以 []H? 取 564MPa 。將數(shù)據(jù)帶入式 ()，可得分度圓直徑 1 mm? 模數(shù)的選擇 小齒輪 齒數(shù) 1 28Z? ，由 小齒輪的 分度圓直 徑和齒數(shù)確定模數(shù)，其表達式如下： 11d m z?? () 其中， m為模數(shù)。將齒數(shù)及分度圓直徑數(shù)據(jù)帶入式 ()中 ， 可得模數(shù) m=，取標準 值 為 。逆推式 ()， 小齒輪分度圓直徑 1 70d mm? 。 按齒根彎曲疲勞強度校核 由模數(shù)可以校核齒根彎曲疲勞強度，其達式如下： 013 212 []Fa SadFkT Y Ym z?????? () 其中， FaY 為外齒輪的齒形系數(shù)， SaY 為外齒輪齒根修正系數(shù)。由 文獻 [4]圖 118 查得，小齒輪的齒形系數(shù) 1FaY 為 ；齒輪的齒形系數(shù) 2FaY 為 ；由 文獻 [4]圖 119 查得，小齒輪齒根修正系數(shù) 1SaY 為 ，大齒輪齒 根修正系 2SaY 為 。 [ F? ]為許用應力，其表達式為： []FEF Fs?? ? () 將 1 60FE MPa? ? 、 ? 帶入式 ()， 可得 1 480FE MPa? ? ；將 2 510FE MPa? ? 、 ? 帶入 式 ()， 可得 1[ ] 38 4FE MPa? ? ， 2[ ] 408FE MPa? ? 。 計算 1 1 2 212Fa Sa Fa SaFFY Y Y Y????? ，取較大值帶入式 ()， 計算可得 ? ，由于所取的標準模數(shù)大于計算得到的模數(shù)，因此滿足齒根彎曲疲勞強度要求。 齒輪的幾何尺寸 由小齒輪齒數(shù)及齒輪傳動比可以確定大齒輪齒數(shù)，其表達式如 下： 21z z i?? () 其中 2z 為大齒輪齒數(shù)，將 1 28z? 、 5i? 帶入式 ()， 可得大齒輪齒數(shù) 2 140z ? 。 由模數(shù)和齒數(shù)可以確定大齒輪分度圓直徑，其表 達式如下： 22d m z?? () 其中 2d 為大齒輪分度圓直徑，將 m=、 2 140z ? 帶入式 ()， 可得 2 350d mm? 。 由齒數(shù) 1z 、 2z 、 模數(shù) m 以及齒頂高系數(shù) *ah 可計算齒頂圓直徑 1ad 、 2ad ，其表達式如下： ? ?*2aad z h m?? () 根據(jù) GB13561988 規(guī)定：對于正常齒制， *ah =1， *c =。 將 1 28z? ，模數(shù) m= 帶入式 ()可得齒頂圓直徑 1 75ad mm? ，將 2 140z ? ，模數(shù) m= 帶入式 ()可得齒頂圓直徑2 355ad mm? 。 由齒數(shù) 1z 、 2z 、 模數(shù) m以及齒頂高系數(shù) *ah 和頂隙系數(shù) *c 可計算齒頂圓直徑 1ad 、 2ad ，其表達式如下： ? ?**22fad z h c m? ? ? () 其中 fd 為齒根圓直徑 ， *c 為頂隙系數(shù)，將數(shù)據(jù)帶入式 ()， 可得小齒輪齒根圓直徑1 mm? 、大齒輪齒根圓直徑 2 mm? 。 由分度圓直徑和齒寬系數(shù) 計算 可得齒輪寬度，其表達式如下 dbd??? () 將 2 350d mm? ， 1d?? 帶入式 ()， 可得大齒輪齒寬 2 70b mm? ，小齒輪比大齒輪大5mm，則小 齒輪齒寬 1 75b mm? 。 由兩分度圓直徑可確定齒輪的中心距 a ，其表達式如下： 121 ()2a d d?? () 將 1 70d mm? 、 2 350d mm? 帶入式 ()可得中心距 210a mm? 。 齒輪精度校核 齒輪的精度等級由小齒輪的圓周速度決定，其表達式如下： 1160 10 00dnv ?? ? () 將 1 70d mm? 、 1 384 / minnr? 帶入式 ()， 可得小齒輪圓周速度 /v mm s? ，參照文獻 [4]表 112， 可知選擇 8 級精度合適。 本章小結 (1)本章 通過 模數(shù)的確定、彎曲疲勞強度校核和幾何尺寸的 計算 ， 并計算齒輪的圓周速度來確定齒輪的精度 得出大小齒輪 具體 的 齒輪的幾何尺寸 ， 如表 所示 。 (2)齒輪的零件圖在附錄中已給出 。 表 齒輪幾何尺寸 分度圓直徑 /mm 齒頂圓直徑 /mm 齒根圓直徑 /mm 齒輪寬度 /mm 中心距 /mm 小齒輪 70 75 75 210 大齒輪 350 355 70 14 4. 傳動軸的設計 高速軸的設計 估算最小直徑 按扭轉強度估算軸的直徑，選 45， 由 文獻 [5]表 153，可知 扭轉強度 2545MPa， 材料常數(shù) 0 126 103A ??， 0A 取 125，其表達式如下 013001PdAn? () 將 0 125A? 、 1 384 / minnr? 、 01 kw? 帶入式 ()可得 0 mm? 。高速軸 最