【文章內(nèi)容簡介】 . mdW???抗扭截面系數(shù)： 1282T截面 2 左側(cè)的彎矩： NM?截面 2 上的扭矩： N??3520陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 18 頁截面上的彎曲應(yīng)力： MPaWMb ???截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： ?軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查得： 。， PaPaPaB 20359011????????截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ，由 ， ??及 ，可查得： ，???36.?軸的材料的敏性系數(shù)為： ，0.?q82.?故可得有效應(yīng)力集中系數(shù)： ).()(1?????????k 30..82.????q尺寸系數(shù) ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)： 。?? ??軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為： 89.???軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，得綜合系數(shù)值為：1?q ?????????kK6...31???合金鋼的特性系數(shù)： .02.???，于是，可計算安全系數(shù) Sca 值如下： ?????maK?? ..1??aS??? ??????SSca??故安全。3） 截面 2 右側(cè)：抗彎截面系數(shù) . mdW???抗扭截面系數(shù) ..T彎矩及彎曲應(yīng)力為 NM???? MPaWb 7..739154?扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 mNT??620 ?過盈配合處的 取為)67rHk值 （?? ???????k，軸按磨削加工，得表面質(zhì)量為： 9.???故可得綜合系數(shù)： ????????kK .????所以軸在截面 2 右側(cè)的安全系數(shù)為： ??????maKS???陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 20 頁 ???????maKS??? ?SSca??故安全。 軸 3軸 3 的結(jié)構(gòu)簡圖見圖 261. 功率 P3=， ，min/?mNT???2. 作用在齒輪上的力已知低速大齒輪的分度圓直徑： 壓力角： 。d084 ?2n?可得： NdTFt ??? ntr ?? N0?3. 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查得 A0=100，得： ???其最小直徑顯為安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 d12。選 KA=，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)距： Tca=KAT3=1476680Nmm=1 919 684Nmm 選用 HTL5，其公稱扭矩為 2 000 000Nmm。孔徑 d1=60mm，取 d12=60mm；長度 L=142mm，與軸配合的轂孔長度 L1=107mm。4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1) 圖 2－6 給該軸分階。2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度(1) 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，12 軸段右端需制出一軸肩，故取 23 段軸徑：d 23=67mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=68mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L1=107mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故 12 端的長度應(yīng)略小于 L1，現(xiàn)取 L12=104mm。(2) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用調(diào)心球軸承 2214，其尺寸為dDT=70mm125mm31mm，故 d34=d78=70mm，軸承與二極大齒輪間的軸向定位通過套筒來實現(xiàn)，且為了齒輪的裝配方便須在 34 軸段右端制出一軸肩且 45 軸段的長度應(yīng)略小于二極大齒輪的厚度（B=115mm ） ，所以取 L34=16mm+8mm+4mm+31mm+=，L 45=115mm。為滿足二極大齒輪的軸向定位要求，同時也為了節(jié)省材料，須在 45 軸段制出一軸肩，取其直徑為 d5685mm，長度 L56=，為了滿足另一軸承的軸向定位要求，須在 67 軸段制出一軸肩，又 d78=70mm，所以取 d67=79mm。長度為 L67=84mm。3) 零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，按 d12 由機(jī)械零件手冊查得平鍵bh=22mm14mm （GB/T 10951979） ，健槽用鍵槽銑刀加工，長為 100mm，同時為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k7，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。4) 確定軸上圓角和倒角尺寸。4． 軸上載荷分布首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖（圖 2－7）陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 22 頁計算該軸的支反力（ ） ，彎矩（M） ，扭矩（T） 。NVHF,兩支點到齒輪的距離： ??? .0).6(2?計算水平面支反力： ??????????76)(12211計算水平面的彎矩： mllFMNHNH ????.84621計算垂直面的支反力： ?????????NFllNVrNV )(212211計算垂直面的彎矩：mNlFlMNVV ????????? 計算總彎矩： mVH?6．按彎矩合成應(yīng)力校核強(qiáng)度： aca )40()( 32222 ????????軸材料 45 鋼， ，故安全。caMP???60][1軸承壽命校核：軸承型號 7208 C ： NYFParr ??????? ).204()(131hnLh?第三章 二級圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計 減速器的數(shù)學(xué)模型二級圓柱齒輪減速器的裝配形式按輸入軸和輸出軸伸出端的不同可分為好幾種類別。現(xiàn)選取其中異端輸出的方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。其裝配簡圖如圖 3－1 所示：陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 24 頁LⅠⅠⅠⅠⅠⅠBⅠBⅠdⅠ1 DⅠ4dⅠ1 DⅠ4Ⅰ3Ⅰ1已知參數(shù)為傳動比 （TransmissionRatio） ，輸入功率 kw（InputEfficiency） ，主動齒輪轉(zhuǎn)i P速 n r/min （InitiativeGearRotationalSpeed）,求在零件的強(qiáng)度和剛度得到保證的條件下使減速器最輕時的各項設(shè)計參數(shù)。大齒輪選用腹板結(jié)構(gòu)的齒輪（如圖 3－2 所示） ）BDD0 D1D2D3 D4Ⅰ3Ⅰ2輪寬度 mm (GearWidth)腹板式結(jié)構(gòu)的齒輪體積為：B?????? BBVDDD??????????小齒輪均采用實心結(jié)構(gòu)（如圖 3－3 所示）齒輪寬度 mm (GearWidth)B分度圓直徑 mm (FdyDiameter)D腹板大圓直徑 mm (FbdyDiameter)0腹板孔分布直徑 mm 1(FbkfbDiameter)腹板圓直徑 mm (FbCircleDiameter)2腹板小圓直徑 mm (FbxyDiameter)3D裝配軸直徑 mm(AxisDiameter)4bdd1Ⅰ3Ⅰ3實心結(jié)構(gòu)齒輪的體積為: ??214xcl bVd????軸一的體積為： 1zhouzhoul軸二的體積為： 224zzd軸三的體積為： 33zhouzhouVl??由于齒輪和軸的尺寸是決定減速器總成大小和質(zhì)量的原始依據(jù)，因此可按它們的體積之和為最小的原則來建立目標(biāo)函數(shù)，而不考慮箱體和軸承的體積或質(zhì)量。根據(jù)以上所述，則齒輪及軸的體積和可近似的表達(dá)為 ????????1231232122 ??????????? ? ??????? ?????????????????????????22 234032123 . DBdlldl? ???? ????公式中：齒輪寬度 b mm (Gearwidth)分度圓直徑 d mm (FdyDiameter)裝配軸直徑 d1 mm（AxisDiameter ）陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 26 頁 ??0312034?????????????? i?? ??0312034??????????????? 14123zhouzhoudDd?????由上式可以看出，若傳動比 已知，則齒輪和軸的體積之和 僅由齒寬 ， ，小齒輪i alVB??齒數(shù) ， ，模數(shù) ， ，齒輪裝配孔直徑 ， ， ， ，齒輪在兩軸承間的支承z??m?? 1d?4D?1?4?距離 ， ， 設(shè)為相等取為 ，和齒輪的各級傳動齒輪的傳動比 ， 所決定。即為這些參數(shù)1l23ll i?的函數(shù)： ? ?44,,VfBzmdli???????，代入各條件得：??????????2 2214 BBVmzdmzizimDDziBBiimdmzzm??? ?? ??? ???? ?????????? ??? ??????????? ????? ????????????? ??22 244 42422221414 ???? ??? ????????????????????????若取它們?yōu)樵O(shè)計變量并表達(dá)為 12345671849102xBzxmXdDxli???????????????????則目標(biāo)函數(shù)可寫為 ??? ?123456789102,fXVfxxx?即為：陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 28 頁????????????2 221 1537531531585312853125822264964646112210440.... 84 4. x xfXxxxxxx xiixx??? ?????????? ????? ??????????????22 2646012...?????????????? 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1） 各軸轉(zhuǎn)速 ????11223minizhouzhouzzhounrir????（2） 各軸輸入功率 ??1212123 12112zhouzzhousczPkWPkW??????（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 ????112212950950zhouzhouzzTNmnnPi i??? ??????AA??31321950zhouzscz nTiNm????A 減速器常規(guī)參數(shù)的設(shè)定（1） 壓力角的選擇由《機(jī)械原理》可知，增大壓力角 ，輪齒的厚度及節(jié)點處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，?有利于提高齒輪傳動的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度。我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20???（2） 齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)我國已標(biāo)準(zhǔn)化，其值齒頂高系數(shù)為 ，頂隙系數(shù)為*1ah?*?（3） 齒輪材料的確定及其各項參數(shù)我們設(shè)計二級圓柱齒輪減速器材料一般定為小齒輪為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS,大齒輪定為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS,二者的硬度差為 40 HBS。（4） 設(shè)計的二級圓柱齒輪減速器為一般工作機(jī)械，故選用 7 級精度。 約束條件的確定（1） 確定設(shè)計變量的上下界限 綜合考慮傳動平穩(wěn)，軸向力不可太大，能滿足短期過載，高速級與低速級大齒輪浸油深度大致相近，軸齒輪的分度圓尺寸不能太小等因素，取 ?????因此建立 10 個不等式約束條件 ????132344550260gXxxgX????? ????????（2） 相對齒寬條件陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 30 頁由齒輪的強(qiáng)度計算公式可知，齒輪愈寬，承載能力愈高，因而齒輪不宜過窄；但 增大齒寬又會使齒面上的載荷更趨不均勻，故齒寬系數(shù)應(yīng)取得適當(dāng)。由《機(jī)械設(shè)計》 表 10－7 知，當(dāng)兩支承相對小齒輪作不對稱布置時，齒寬系數(shù) 取 ～。d? 又 故： ，則有，dBD???????????????（3） 按高速級大齒輪與低速軸不干涉的條件,2mzizimE????????其中 E 為低速軸軸線與高速級大齒輪齒頂圓之間的距離，取 E＝5mm。將式用設(shè)計變量代換得： ??15546123512/0gXxxix??（4） 齒輪的接觸應(yīng)力應(yīng)不大于其許用值 由《機(jī)械設(shè)計》公式 10－8a 知齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為 ???????? 由《機(jī)械設(shè)計》表 10－6 可知，彈性影響系數(shù)為 1/?齒輪強(qiáng)度載荷系數(shù) AV??? 其中 —— 使用系數(shù)AK—— 動載系數(shù) V—— 齒間載荷分配系數(shù)?—— 齒向載荷分配系數(shù)K?使用系數(shù) 是考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加動載荷影響的系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》表A10－2 知道，減速機(jī)均勻平穩(wěn)工作時 ?已知選用 7 級精度齒輪， 動載系數(shù) 見《機(jī)械設(shè)計》圖 10－8，可利用 Matlab 曲線擬合V得到曲線的公式， 其中 ,Matlab 源程序為：??/60dnvms?v=[0,3,6,8,10,20,30,40,50,60,70]。k=[,,,]。p=polyfit(v,k,6)。p(1)p(2)p(3)p(4)p(5)p(6)p(7)x=0::70。y=p(1).*x.^6+p(2).*x.^5+ p(3).*x.^4+p(4).*x.^3+p(5).*x.^2+p(6).*x+p(7)。subplot(2,1,1)。plot(v,k,39。k:diamond39。)。 grid on。subplot(2,1,2)。plot(x,y,39。r:square39。)。grid on。得到系數(shù)值為ans = ans = ans = ans = ans = ans = ans = 效果圖如圖 3－4 所示：陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 32 頁得到 ??? ????????對于精度為 7 級的齒輪而言，經(jīng)表面硬化處理由《機(jī)械設(shè)計》表 10－3 知齒間載荷分布系數(shù)取為 .HF??由《機(jī)械設(shè)計》表 10－4 查得 7 級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，齒高????????????得 故由《機(jī)械設(shè)計》圖 10－13 得齒向