【正文】 載荷 P0 = 3XF ，則 遼寧科技大學 第 35 頁 M0 =iLFX ?? ?6 1200 ）（ ? = 2??? ???? ）（ = (Ncm) Mt =iLFX??2 0 = ??? ?? = (Ncm2) 快速啟動時所需力矩 M=M maxa +Mf +M0 =++ = (Ncm) 切削時所需力矩 M=Mat +Mf +M0+Mt =0+0++ = (Ncm) 由上分析計算可知 所需最大力矩 Mmax 發(fā)生切削啟動時 M=Mmax = Ncm Mq = = = (Ncm) 為滿足最小步進距要求，電動機選用三相三拍工作方式 查表 72 知jMqMM = 遼寧科技大學 第 36 頁 MjM = qM =( Ncm) 步進電動機的最高頻率 fmax =pv?60max = ? = (HZ) 選用 110BF003 型直流步進電機，能滿足使用要求 齒輪的驗算 1)材料的選擇 由 [5] 機械設計表 101 選擇小齒輪材料為 40Cr（調質），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調質），硬度為 240HBS 2)第一對齒輪 按齒面接觸強度設計 由 [5]設計計算公式（ 109a） dt121211])([ ))(1( Hd Et i ZiTK ?? ?? (1)確定公式內的各計算值 ① 試選擇載荷系數(shù) Kt = ② 小齒輪傳遞的轉矩 T=8000(Nm) ③ 由 [5]表 107 選出齒寬系數(shù) d? = ④ 由 [5]表 106 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE =189MPa21 ⑤由 [5]圖 1021d（ 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度） 1limH? =600MPa 大齒輪的接觸疲勞強度極限 2limH? =550MPa 小齒輪的接觸疲勞強度極限 ⑥由 [5]1013 計算應力循環(huán)次數(shù) 遼寧科技大學 第 37 頁 N1 =60n1 j h =60? 833? 1? （ 2? 8? 300? 15） =? 109 N2 =11iN =60? 833? 1? （ 2? 8? 300? 15） =? 109 ⑦ 由 [5]圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) K 1HN = K 2HN = ⑧計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%安全系數(shù) S=1 由式（ 1012），得 [ H? ]1 = SK HHN 1lim1? = ? =552(MPa) [ H? ]2 = SK HHN 2lim2? = ? =528( MPa) (2)計算 ① 試算小齒輪分度園直徑 dt 帶入 [ H? ] 中較小的值 dt121211])([ ))(1( Hd Et i ZiTK ?? ?? =?22)528( )()( ?? ???? =(mm) ② 計算圓周速度 v 遼寧科技大學 第 38 頁 v=100060 11? ndt? =100060 ? ??? =(m/s) ③計算齒寬 b= td 1? =? =(mm) ④計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) mt =11Zdt =(mm) 齒高 h= =? =(mm) hb = ? 6 ⑤計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=[5]圖 108 得 動載系數(shù) Kv = 直齒輪 假設 bFK tA 〈 100 N/mm 由表 103得 K ?H = K ?F = 由表 102 得，使用系數(shù) KA =1 由表 104得 7 級精度小齒輪相對支承懸臂布置時 K ?H =+? （ 1+ 2d? ） ? 2d? +? 10 3? ? b = 遼寧科技大學 第 39 頁 由hb= ， K ?H = 查圖 1013得 K ?F = 故 載荷系數(shù) K=KA K ?H K ?H =1? ? ? = ⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度園直徑，由式（ 1010a），得 d1 =dt1 3tKK =? 3 =(mm) ⑦計算模數(shù) m m=11Zd = =(mm) 3)第一對齒輪 按齒根彎曲強度設計 由式（ 105）得彎曲強度的設計公式 m 311 ][2FdSaFaZ YYKT ??? (1)確定公式內的各計算值 ①由圖 1020C 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限1FZ?=500MPa,大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2FZ?=380MPa ②由圖 1018 查得彎曲疲勞 壽命系數(shù) K1FN= K2FN= ③計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞完全系數(shù) .S= 遼寧科技大學 第 40 頁 [1F?]=SK FZFN 11? = ? =(MPa) [2F?]= SK FZFN 22? = ? =(MPa) ④計算載荷系數(shù) K=KA KV K ?F KFR =1? ? ? = ⑤查取齒形系數(shù) 由表 105查得 Y1Fa= Y2Fa= ⑥查取應力校正系數(shù) 由表 105查得 Y1Sa= Y2Sa= ⑦計算大，小齒輪的][ FSaFaYY?并加以比較 1][11FFaFaYY? = ? = 2][22FSaFaYY? = ? = 大齒輪數(shù)值大 (2)設計計算 遼寧科技大學 第 41 頁 m 311 ][2FdSaFaZ YYKT ??? = 32)27( 016 0689 ? ??? = 對比計算結果，由齒面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，而齒面接觸疲勞強度多決定的承 載能力，而齒面接觸強度多決定的承載能力，僅與只論直徑歸類，可取由彎曲強度算得的模數(shù) 〈 m m= 故 齒輪強度適合。 4）第二對齒輪 按齒面接觸強度設計 由 [5]設計計算公式（ 109a） dt121211])([ ))(1( Hd Et i ZiTK ?? ?? (1)確定公式內的各計算值 ①試選擇載荷系數(shù) Kt = ②小齒輪傳遞的轉矩 T1 =i2 1T =13120(Nm) ③由 [5]表 107 選出齒寬系數(shù) d? = ④由 [5]表 106 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE =189MPa21 ⑤由 [5]圖 1021d（按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度） 1limH? =600MPa 大齒輪的接觸疲勞強度極限 2limH? =550MPa ⑥由 [5]1013 計算應力循環(huán)次數(shù) N3 =60n1 jh =60? ? 1? （ 2? 8? 300? 15） =? 109 遼寧科技大學 第 42 頁 N4 =23iN = 9? =? 109 ⑦由 [5]圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) K 3HN = K 4KN = ⑧計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%安全系數(shù) S=1 由式（ 1012），得 [ H? ]3 = SK HHN 3lim3? = ? =570(MPa) [ H? ]4 = SK HHN 4lim4? = ? =( MPa) (2)計算 ①試算小齒輪分度園直徑 dt 帶入 [ H? ] 中較小的值 d t323231])([ ))(1( Hd Et i ZiTK ?? ?? =?22)( )()(1312 ?? ???? =(mm) ②計算圓周速度 v v= 100060 21? ndt? = 100060 ? ??? 遼寧科技大學 第 43 頁 =(m/s) ③計算齒寬 b= td 1? =? =(mm) ④計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) mt =33Zdt = =(mm) 齒高 h= =? =(mm) hb = ? ⑤ 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=[5]圖 108得 動載系數(shù) Kv = 直齒輪 假設 bFK tA 〈 100 N/mm 由表 103得 K ?H = K ?F = 由表 102得，使用系數(shù) KA =1 由表 104得 7級精度小齒輪相對支承懸臂布置時 K ?H =+? （ 1+ 2d? ） ? 2d? +? 10 3? ? b =+?（ 1+? ） ? +? 103? ? = 遼寧科技大學 第 44 頁 由hb= ， K ?H = 查圖 1013 得 K ?F = 故 載荷系數(shù) K=KA Kv K ?H K ?H =1? ? ? = ⑦按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度園直徑，由式（ 1010a），得 d3 =d t3 3tKK =? 3 =(mm) ⑧計算模數(shù) m m=33Zd = =(mm) 5)按齒根彎曲強度設計 由式（ 105）得彎曲強度的設計公式 m 332 ][2FdSaFaZ YYKT ??? (1)確定公式內的各計算值 ①由圖 1020C 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限3FZ?=500MPa,大齒輪的彎曲疲勞強度極限 4FZ?=380MPa ②由圖 1018 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) K3FH= K4FN= ③計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞完全系數(shù) .S= 遼寧科技大學 第 45 頁 [ F? ]3 =SK FZFN 33? = ? =300(MPa) [ F? ]4 = SK FZFN 44? = ? =(MPa) ④計算載荷系數(shù) K=KA KV K ?F K ?F =1? ? ? = ⑤查取齒形系數(shù) 由表 105查得 Y1Fa= Y2Fa= ⑥查取應力校正系數(shù) 由表 105查 得 Y3Sa= Y4S