【文章內(nèi)容簡介】 合次數(shù)比大鏈輪多，所受沖擊力也大，故所用材料一般應優(yōu) 于大鏈輪。常用的鏈輪材料有碳素鋼 (如 Q23 Q27 4 ZG310570 等 )、灰鑄鐵 (如 HT200)等。重要的鏈輪可采用合金鋼。 小直徑鏈輪可制成實心式 ；中等直徑的鏈輪可制成孔板式；直徑較大的鏈輪可設(shè)計成組合式，若輪齒因磨損而失效，可更換齒圈。鏈輪輪轂部分的尺寸可參考帶輪。另要注意鏈傳動的失效形式主要有以下幾種： (1) 鏈板疲勞破壞 鏈在松邊拉力和緊邊拉力的反復作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板會發(fā)生疲勞破壞。正常潤滑條件下，鏈板疲勞強度是限定鏈傳動承載能力的主要因素。 (2) 滾子、套筒的沖擊疲勞破壞 鏈傳動的嚙入沖擊首先由滾子和套筒承受。在反復多次的沖擊下，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)，滾子、套筒可能會發(fā)生沖擊疲勞破壞。這種失效形式多發(fā)生于中、高速閉式鏈傳動中。 14 (3) 銷軸與套筒的膠合 潤滑不當或速度過高時，銷軸和套筒的工作表面會發(fā)生膠合。膠合限定了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。 (4) 鏈條鉸鏈磨損 鉸鏈磨損后鏈節(jié)變長，容易引起跳齒或脫鏈。開式傳動、環(huán)境條件惡劣或潤滑密封不良時，極易引起鉸鏈磨損，從而急劇降低鏈條的使用壽命。過載拉斷 這種拉斷常發(fā)生于低速重載的傳動中。 設(shè)計計算功率 Pd 查資料得工況系數(shù) KA= Pd= KAPo= = 確定帶型與選擇傳動比 由于 Pd= 和 no=,參考《鏈條參數(shù)表》 [11]選擇 B型普通鏈條 因為鏈的在傳動比一般在 2～ 4 范圍之中，所以選取傳動比是： i=4 確定型號 根據(jù)所需以及查表確定鏈條型號為 40B1型，如下表 41： 表 41 鏈條型號表 DIN ISO 鏈條 節(jié)距 滾子直徑 內(nèi)節(jié)內(nèi) 寬 銷軸直徑 銷軸長度 內(nèi)鏈板 高度 鏈板厚 度 極限拉伸載荷 每米長重 P d1max b1min d2max Lmin Lmax h2max Tmax Qmin Q mm inch mm mm mm mm mm mm mm KN KN/m 40B1 63 5/2 15 第 5 章 減速器的設(shè)計 選擇減速器的類型 減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機械的需要。減速器的種類很多，按照傳動形式不同可分為齒輪減速器 、 蝸桿減速器和星 式 減 速器 [12]；按照傳動的不知形式又分為展開式 、 分流式。 常見減速器的 特點： （ 1） 齒輪減速器的特點是效率及可靠性高，工作壽命長，維護簡便，因而應用廣泛。 （ 2） 蝸桿減速器的特點是在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。其中應用最廣的式單級蝸桿減速器，兩級蝸桿減速器應用較少。 （ 3） 行星減速器其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、使用壽命很長 ， 額定輸出扭矩可以做的很大 ，但制造 精度 要求 較高， 結(jié)構(gòu)復雜，且 價格略貴。 綜合冷彎機的設(shè)計使用要求，在確保設(shè)計經(jīng)濟性的 前提下最終選擇單級圓柱齒輪減速器。經(jīng)過計算可確定減速器的傳動比是： i=4，該減速器的基本結(jié)構(gòu)由齒輪、軸及軸承組合，箱體，減大部分組成。 減速器中齒輪傳動的設(shè)計 確定齒輪精度等級、齒輪類型、齒數(shù)和材料精度等級 結(jié)合設(shè)計要求與設(shè)計參數(shù)我準備選用直齒圓柱齒輪減速器，此種減速器為普通減速器，速度不快，所以選用 7級精度即可在保證經(jīng)濟性的條件下滿足需求。 材料的選擇和齒數(shù)的確定 查閱表 (本章以下數(shù)據(jù)出自 機械設(shè)計 )確定： 小齒輪的材料是 20Cr2Ni4（調(diào)質(zhì)）， 硬度是 350HBS 大齒輪的材料是 12 42NiCr 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度是 320HBS 確定：小齒輪齒數(shù)是 z1=19 大齒輪齒是 z2=uz1=6 19=114 依據(jù)齒面接觸的強度進行設(shè)計： 按照設(shè)計計算公式試算： 16 dt1 ? ?3 21 )(HEdt ZuuTK ?? ?? 明 確公式內(nèi)的各字母所表示的數(shù)值 （ 1）載荷系數(shù) Kt= （ 2）確定小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1 = 105 4511 ?????P N mm （ 3）查閱表確定齒寬系數(shù)為 Ф d= （ 4）查閱表確定材料的彈性影響系數(shù) ZE= 21MPa （ 5）查閱圖根據(jù)齒面硬度確定： 小齒輪的接觸疲勞強度極限為 ? Hlim1=1200MPa 大齒輪的接觸疲勞強度極限為 ? Hlim2=1100MPa （ 6）根據(jù)公式計算出（ N齒輪的工作應力循環(huán)次數(shù)， n 轉(zhuǎn)速） N1 =60n hjL =60 240 1 72020= 109 N2 = 109 /6= 108 （ 7）查閱圖確定接觸疲勞壽命系數(shù)為： KHN1=； KHN2= （ 8）確定接觸疲勞許用應力 根據(jù)失效概率是 1%，安全系數(shù)是 S=1（由于點蝕破壞后只會引起噪聲、震動增大 ，并不立刻導致不能繼續(xù)工作的后果，故可取 s=1），依據(jù)公式有： ? ? 1 0 8 01 2 0 i m11 ???? SK HHNH ?? MPa ? ? M P aSK HNHNH ???? ?? 確定具體數(shù)值 （ 1）確定小齒輪分度圓直徑 dt1 ? ?3 21 )(HEdt ZuuTK ?? ?? 17 = 2 21 0 3 8 96 161 24 ?????????????mm （ 2） 確定圓周速度 v= 0 0 0 0 2 0 0 060 11 ????? nd t? m/s （ 3）確定齒寬 b b=Ф d d1t= = (4）確定齒寬與齒高之比 b/h m 模數(shù)是： m 2 2 . 2 7/11 ??? zd ttmm 齒高是： h= = = b/h= ? （ 5）確定載 荷系數(shù) 因為 v=,且減速器是 7 級精度 查閱圖選擇動載系數(shù)為： KV= 如果 KAFt/b100N/mm。查閱表 103 可得 KHα =KFα = 查閱表可得使用系數(shù)為 KA=，查閱表得當 7 級精度、小齒輪相對軸承是非對稱安裝時有 K bddH 322 )( ??????? ??? 把數(shù)據(jù)代入有： K )( 322 ????????? ??H 因為 b/h=9， KHβ = 查閱圖可得 KFβ = 所以載荷系數(shù)為： K =K A K V K ?H K ?H = = （ 6）根據(jù)實際的載荷系數(shù)校核計算出的分度圓直徑，依據(jù)公式有： d ???? tt KKd mm 18 （ 7）確定模數(shù) m m=d 5 4/11 ??zmm 根據(jù)齒根彎曲強度設(shè)計計算 查閱公式可得彎曲強度的設(shè)計計算公式是： ? ?3 211 )(2FSaFadYYzKTm ??? （ 1）查圖可得： 小齒輪的彎曲疲勞強度極限為 ? FE1=920MPa 大齒輪的彎曲疲勞強度極限為 ? FE2=620MPa （ 2）查閱圖可得： 彎曲疲勞壽命系數(shù)為 KFN1=， KFN1= （ 3）確定彎曲疲勞許用應力 選擇彎曲疲勞安全系數(shù)為 S=，依據(jù)可得： ? ? ???? SK FEFNF ??MPa ? ? 6 6 2 ???? SK FEFNF ??MPa （ 4）確定載荷系數(shù) K 6 8 ?????? ?? FFVA KKKKK （ 5）確定齒形系數(shù) 查表可得 YFα 1=， YFα 2= （ 6） 確定應力校核系數(shù) 查表可得 YSα 1=， YSα 2= （ 7）確定大、小齒輪的 ? ?FSaFaYY? 然后進行比較 ? ?? ? 0 0 6 9 6 4 7 3 0 0 5 0 3 2211??????FSaFaFSaFaYYYY?? 經(jīng)過計算可知大齒輪的數(shù)值比小齒輪的大 19 （ 8）設(shè)計計算 24 ??? ????mmm 比較計算結(jié)果，由齒輪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)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力大小，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，所以可選擇由彎曲疲勞強度計算得到的模數(shù) m=4mm,根據(jù)接觸疲勞強度計算得到的分度圓直徑為： d1= 確定小齒輪齒數(shù) 5 811 ???? mdz 確定大齒輪齒數(shù) 1 9 232612 ???? uzz 通過上述計算得出的齒輪傳動方案，即滿足了齒面接觸疲勞強度的要求，又滿足了齒根彎曲疲勞強度的要求，而且結(jié)緊湊，保證了經(jīng)濟性能指標，避免了一些不必要的浪費。 確定幾何尺寸 （ 1）確定分度圓直徑 82143211 ???? mzd mm 687429122 ???? mzd mm （ 2）確定中心距 4 4 82 6871 2 82/)( 21 ????? ddamm （ 3）確定齒輪寬度 4 01 2 ???? db d? mm （ 4）校核計算 41 1 ????? dTF t N 20 4 04 7 6 . ???b FK tA 確定結(jié)構(gòu)尺寸 確定小齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸 模數(shù)： m=5mm 壓力角： α =20? 分度圓直徑： d1=128mm 齒頂高： ha=m=5mm 齒根高： ???? mh f mm 全齒高： ????? fa hhh mm 齒頂圓直徑： 1 3 8521 2 82 ?????? aa hdd mm 齒根圓直徑： . 2 521382 ?????? ff hdd mm 中心距： 448?a mm 齒數(shù)比： u=6 確定大齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸 分度圓直徑： d =640mm 齒頂圓直徑： 065526 4 02 ?????? aa hdd mm 齒根圓直徑： 4 02 ?????? ff hdd mm 其它尺寸同小齒輪的尺寸相同。 齒輪軸的設(shè)計 材料選擇 軸是組成及其的主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。 按照承受載荷的不同軸可分為轉(zhuǎn)軸，心軸和傳動軸三類。工作中只承受彎矩而不承受扭矩的軸成為心軸，既承受彎矩又承受扭矩的是轉(zhuǎn)軸，只承受扭矩而不承受彎矩的是傳動軸。軸的材 料主要是碳鋼和合金鋼 [13]。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，又的直接用圓鋼。 綜合考慮軋制機的設(shè)計使用要求，在確保經(jīng)濟性的前提下，本設(shè)計中選擇最常用 21 的 45 號鋼做為傳動軸的材料，并進行調(diào)質(zhì)處理。因為碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以采用碳素鋼制造傳動軸比較切合本次設(shè)計的實際。 軸的設(shè)計計算和校核 小齒輪軸的設(shè)計計算 根據(jù)參考同系列減速器可知小軸徑依次是 35mm、 40mm、 45mm、 50mm、 45mm 另外，軸承蓋 軸徑等于軸承處軸徑 。 小齒輪軸如圖 所示。 （ 1）確定小齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩 86042 55 09 55 0111 ???? nPT N m （ 2）確定作用在齒輪上的力（圖 ） 小齒輪的分度圓直徑為： 1 6 03251 ???? mzd mm 周向力： 3 5 8 1 ???? dTFtN 徑向力： 1 3 0 5 8 1t a n ???? ?Tr FF N （ 3）對大帶輪軸處進行受力分析（圖 ）