【文章內(nèi)容簡介】 強度校核公式 中 得 MPa = MPa ≤ [σ F]1 =307 MPa 查【 1】 P154 式 得 = MPa≤ [σ F]2 =228 MPa 齒根彎曲強度校核合格。 結(jié)構(gòu)設(shè)計（ 略） YFa1 = YFa1 = YSa1 = YSa2 = σ F1≤ [σ F]1 σ F2≤ [σ F]2 1111 12 SaFaF YYbm dKT?? ???? ???F?112212SaFaSaFaFF YY YY?? ? ????F? 16 9 齒輪的精度設(shè)計 ① 確定齒輪的精度 因上述齒輪的幾何尺寸得通用減速器中的傳動齒輪，由表 （由 互換性 課本查得，如下同理）可以大致得出，齒輪精度在 6~9 級之間，再根據(jù)小齒輪的圓周速度確定其精度等級： V=Π d1n1/60179。 1000=179。 179。 360/60000=參考表 可確定該齒輪為 8 級精度 ② 確定檢驗項目及其允許值 分度圓直徑： d1=m179。 Z1=，查表 至 得：單個齒距極限偏差 177。 fpt=177。 ，齒距累積總誤差 Fp=,齒廓總偏差 Fα=，螺旋線總偏差 Fβ =，徑向跳動公差 Fγ =，齒切向綜合偏差 fi/k=。 ③ 確定齒輪副精度 中心距極限偏差 177。 fα ： 中心距： a=，查表 得 177。 fα =177。189。 IT9=177。 ，則 a=（ 177。 ） mm， 軸線平行度公差 fΕδ 和 fΕβ ； 由式（ ）得 fΕβ =（ L/b1） 178。 Fβ =（ 160／ 70） 178。 =， 由式（ ）得 fΕδ =2178。 fΕβ = ④ 確定側(cè)隙和齒厚偏差。 確定 最小側(cè)隙 jbn min；查表 按插入法求得 jbn min=。確定齒厚上偏差 Esns；由式（ ）得 Esns=jbn min／ 2cos20176。 =／ 2cos20176。 = 取負值為 Esns= 確定齒厚下偏差 Esni； 查表 得切齒徑向進刀公差 br=IT10= 按式（ ）計算的； Tsn= 所以 Esni=EsnsTsn== 計算公法線平均長度極限偏差； 通 常用檢查公法線平均長度極限偏差來替代檢查齒厚極限偏差。由式 ()和式 ()得 公法線平均長度上偏差； Ebns=Esns cosα n=179。 cos20176。 = 公法線平均長度下偏差； Ebni=Esni cos20176。 =179。 cos20176。 = 參考機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中有關(guān)公法線長度計算式得； V= 齒輪為 8 級精度 大齒輪的值為（）內(nèi) 177。 fpt=177。 （ 177。 ） Fp= （ ） Fα =（ ） Fβ =（ ） Fγ =（ ） fi/k=（ ） 177。 fα =177。 （ 177。 ） a=（ 177。 ） mm fΕβ =（ ） fΕ δ =（ ） jbn min= Esns= br= Tsn= Esni= Ebns= Ebni= k=3 17 跨齒數(shù) K=Z／ 9＋ =25／ 9＋ =，取 k=3 查公式得公法線公稱長度為； Wk=m [179。﹙ ﹚＋ ] = [179。﹙ 3－ ﹚＋ 179。 25 ]= 則公法線長度及偏差為； Wk= ⑤ 確定齒坯精度 內(nèi)孔尺寸公差；查表 得 IT8，即 Φ 45H7 查表 和 得內(nèi)控圓柱度公差取 （ l/b） Fβ 或 兩者中較小值，即取內(nèi)孔圓柱度公差為 。查表 得端面圓跳動和頂園徑向圓跳動公差為 =179。 = 齒坯表面粗糙度，由表 得齒坯內(nèi)孔表面 Ra 的值為 4181。m，端面 Ra 值為 4181。m，其余加工表面的表面的粗糙度 Ra 的值為 ，由表 查得齒面 Ra 的值為 。 ⑥ 畫出齒輪零件圖（如下圖） 低速級大齒輪如上圖： Wk= Wk= 圓柱度公差為 （ ） 跳動公差 （ ） 18 七 、軸的設(shè)計 結(jié)果 一、輸出軸的設(shè)計計算 選材 軸的常用 材料主要有碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵和高強度鑄鐵。 這里我們選用的是最常用的 45 鋼，正火 處理。查【 課本 】表 111 知，毛坯直徑 200mm，硬度為 190~240HBS，強度極限 σ b 為 600MPa，屈服極限 σ s 為 300MPa，許用彎曲應(yīng)力 [σ ]為 55MPa，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 [τ ]為 30~40MPa。 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 單級齒輪減速器低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相連，從結(jié)構(gòu)考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小。查【 課本 】式 軸徑 d 的計算公式為 式中： P—— 軸傳遞的功率 (KW)。 n—— 軸的轉(zhuǎn)速 (r/min)。 查【 1】表 153 可得 45 鋼 C=118~107。 所以 查【 1】 P230 當軸上開有鍵槽時，軸徑還應(yīng)增大 3%~5%(一個鍵槽 )或7%~10%(兩個鍵槽 )。所以取 d21=~。 取 d21=40mm 齒輪上作用力的計算 齒輪所受轉(zhuǎn)矩： T 齒 2=106P/n=106247。 =178。 m 齒輪作用力： 圓周力： Ft2=2T 齒 2/ d2=2247。 250=3606N 徑向力： Fr2=Ft2tan200= tan200179。 3606=1312N 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1) 聯(lián)軸器的選擇 見設(shè)計說明書 P25。 2) 確定軸上零件的位置和固定方式 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布 。 在齒輪 右 邊 ， 軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠 軸環(huán) 和套筒實現(xiàn)軸向定位和固 定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒 或軸間高度 實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位 。 3) 確定 軸的徑向尺寸 查【 設(shè)計手冊 用 2 表示如 下 】 P67，定位軸肩：當直徑變化時為了固定 45 鋼， 正火 處理 。 硬度為 190~240HBS σ b＝ 600MPa σ b＝ 300MPa [σ ]＝ 55MPa [τ ]= 30~40MPa d21=40mm T 齒 2= Ft2=3606N Fr2=1312N 3 nPCd ??mmnPCd ~ )107~118( 332 ??????? 19 軸上零件或承受軸向力時，其軸肩高度要大些，如圖 71 中的 d1與 d2， d3與 d4， d5與 d6處的軸肩。查【 課本 】 P225，定位軸肩高度 h=(~)d，軸環(huán)寬度 b≥ 。 軸肩高度 h、圓角半徑 R及軸上零件的倒角 C1或圓角 r 要保證如下的關(guān)系：hRr 或 hC1(見圖 71)。 圖 71 安裝滾動軸承處的 R 和 r 可由軸承標準中查取。軸肩高度 h 應(yīng)大于 R外，還要小于軸承內(nèi)圈厚度，以便拆卸軸承。 查【 2】 P68 有配合或安裝標準件的直徑：軸上有軸、孔配合要求的直徑，如圖 72 所示的安裝齒輪和聯(lián)軸器處的直徑 d3 、 d1，一般 應(yīng)取標準值。另外，安裝軸承及密封元件處的軸徑 d d3 和 d8 ，應(yīng)與軸承及密封元件孔徑的標準尺寸一致 (見表 課本 )。 查【 2】 P67，非定位軸肩：軸徑變化僅為裝拆方便時，相鄰直徑要小些，一般為 1~3mm，如圖 71 中的 d2與 d3， d6與 d7 處的直徑變化。這里軸徑變化圓角 r 為自由表面過度圓角， r 大些 (見圖 71(c))。 因此，由初算并考慮鍵影響及聯(lián)軸器孔徑方位等，取 d1=40mm， 考慮前面所述決定徑向尺寸的各種因素，其他各段直徑可確定為 d2=45mm，d3=50mm， d4=55mm， d5=65mm， d6=50mm， 4) 選擇軸承型號 根據(jù)所選定的軸承直徑，初選深溝球軸承，代號為 6210。查【 2】表 132知，軸承寬度 B 出 ＝ 20mm，安裝尺寸 D 出 =90mm。 5) 確定軸的軸向尺寸 ? 由軸上安裝零件確定的軸段長度 如圖 71 中 l l l l1由 齒輪、聯(lián)軸器的輪轂寬度及軸承寬度確定。查【 2】知，一般情況下，輪轂寬度 l’=(~)d，最大寬度 l’max≤(~2)d，輪轂過緊則軸向 尺寸不緊湊，裝拆不便，而且鍵連接不能過 d1=40mm d2=45mm d3=50mm d4=55mm d5=65mm d6=50mm B 出 ＝ 14mm D 出 =62mm 20 長，鍵長一般不大于 (~)d，以免壓力沿鍵長分布不均勻現(xiàn)象嚴重。軸上零件靠套筒或軸端擋圈軸向固定時，軸段長度 l 應(yīng)較輪轂寬 l’短2~3mm，以保證軸上零件定位可靠。因此取 l1 =2d=80mm， l3 =56mm，l5 =12mm， l6=41mm。 ? 由相關(guān)零件確定的軸段長度 軸承 蓋軸段長應(yīng)根據(jù) 軸承 蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定 ，取 l2=35 mm。 ? 根據(jù)畫圖確定其他軸段長度 考慮軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離 ， 取 l4=71mm，其中 套筒長為33mm。 根據(jù)輸出軸的結(jié)構(gòu) (見圖 72)，把軸當作簡支梁，支點取在軸承中點處，可得軸的跨距 L=31+12+71+46=160mm。 軸的強度計算 1) 繪制軸的計算簡圖 圖 72 輸出軸的結(jié)構(gòu) 2) 求作用在軸上的外力和支反力 軸上所受的外力有：作用在齒輪上的兩個分力，圓周力和徑向力，方向如圖 72 所示；作用在齒輪和聯(lián)軸器上的扭矩為 T。 將作用在周上的力向水平面和垂直面分解，然后按水平和垂直面分別計算。 垂直面的支反力 (見圖 74(a)) 查【 1】 P232 知 RAV2=RBV2=Fr2/2=1312247。 2=656N 水平面得支反力 (見圖 74(b)) 查【 1】 P232 知 RAH2=RBH2=Ft2/2=3606247。 2=1803N 3) 做彎矩圖 做垂直彎矩圖 (見圖 74(a)) l1 =80mm l3 =56mm l5 =12mm l6 =41mm l2=35 mm l4=71mm L=160mm RAV2= 656N RBV2=656N RAH2=1803N RBH2=1803N 21 垂直面上截面的 D 處的彎矩 知 MDV2=－ RAV2179。 80= 144240N178。 mm 做水平面彎矩圖 (見圖 74(b)) 水平面上截面 D 處的彎矩 知 MDH2 = RAH2179。 80=52480 N178。 mm 做合成彎矩圖 (見圖 74(c)) 把水平面和垂直面上的彎矩按矢量和合 成起來，查【 1】 P231 知其大小為 ????? 222 22 2 5 2 4 8 01 4 4 2 4 0DHDVD MMM N178。 mm 4) 做扭矩圖 (見圖 74(d)) 扭矩只做用在齒輪和半聯(lián)軸器中間平面之間的一段軸上。 根據(jù) 說明書 P25 知： T 齒 2=79716 N178。 m 圖 73 (a) (b) (c) (d) 圖 74 5) 校核軸的強度 軸在 D 處截面處的彎矩和扭矩最大，故為危險截面。軸單向轉(zhuǎn)動，扭矩可 MDV2=144240N178。 mm MDH2=52480N178。 mm MD=178。 mm 22 認為按脈動循環(huán)變化，故取折合系數(shù)α =。軸的材料為 45 鋼， 正火 處理，由上 知 許用彎曲應(yīng)力 [σ ]為 55MPa。 查【 課本