【正文】 圖 1 43 1 7 .7 6 1 0 m mA A X ZM M N? ? ? ? 2 2 43 7 4 . 8 1 0 m mB B X Y B X ZM M M N? ? ? ? ? ，圖 1 2 2 45 5 6 . 3 1 0 m mA V AM T M N? ? ? ? ? 2 2 45 9 0 . 5 1 0 m mB V BM T M N? ? ? ? ? 44 5 6 .4 1 0 m mCVM T N? ? ? ? 44 5 6 .4 1 0 m mTN? ? ? 六、彎曲強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度校核 1.《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 245， 4 2 2131 0 ( ) [ ] 9 0d bMT MP??? ??? ? ? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力， ?? 合金鋼許用彎曲應(yīng)力 ， 1[ ] 90b MPa?? ? 4 2 231 0 5 9 9 5 1 3 6 9 6 1 . 5 p a 9 0 p a100 MM? ?? ? ? 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 符合要求 2.《機(jī)械設(shè)計(jì)》 式 250， 4p5 .7 3 1 0 [ ]TGI??? ? ? T— 軸所受轉(zhuǎn)矩， 10 mTN? ? ? G— 軸材料切變模量，對于鋼 10 paGM?? pI — 軸截面極慣性矩，對于圓軸 4p d32I ??， d 100mm? []? — 一般傳動(dòng)， o[ ] 0. 5 m? ? — 1（ ） / o0. 43 m [ ]????（ ） / 符合要求 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 （ h ）當(dāng)量彎 矩圖（ g ）轉(zhuǎn)矩 T 圖（ f ）合成彎 矩 M 圖（ e ）垂直面 彎矩 M XZ 圖（ d ）垂直面 受力圖（ c ）水平面 彎矩 M XY 圖（ b ）水平面 受力圖（ a ）軸受 力簡圖F CZF BZF rF aTM BX YCBAF CYF BYF tTF CZF CY F BZF BYF rF tF aM BXZM CXZM BM CM BVM CVM A X ZM AM AV 圖Ⅰ 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 第五節(jié) 軸Ⅱ的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、選擇材料 由于用于傳遞的載荷較大，耐磨，要求強(qiáng)度級韌性均較高所以選 40Cr 鋼， 調(diào)質(zhì) 處理 硬度： 241HBS— 286HBS 抗拉強(qiáng)度： MPaB 700?? 屈服強(qiáng)度： MPaS 500?? 彎曲疲勞極限： MPa3351??? 扭轉(zhuǎn)疲勞極限： 1 185 paM?? ? 許用靜 應(yīng)力： +1 280 paM? ? 許用疲勞應(yīng)力： 1 200 paM? ? 二、初步估算軸 徑 333 5 5 1 3 0 1 6 . 3 1 0d 1 1 3 m m45T? ??? ? ?[] 疲考慮 5%備用系數(shù)， d==120mm 三、軸承選擇 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表 — 17， 選取軸承代號： 22224 基本參數(shù)： d=120mm D=215mm 。 li mm i n1 .2 1 1HHHHSS??? ? ? ? 安全 （二）、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說明及過程 計(jì)算結(jié)果 彎曲應(yīng)力 F? tF A V F F a F SnF K K K K Y Ybm ? ??? ?? 載荷分布系數(shù)FK? FK? = HK? ? FK? ? 載荷分配系數(shù)FaK FaK = HK? = FK? = 復(fù)合齒形系數(shù)1FSY 《新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 圖 1 ? 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 復(fù)合齒形系數(shù)2FSY 《新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 圖 2 ? 重合度與螺旋角系數(shù) Y?? 《新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 圖 ??? 彎曲應(yīng)力 1F? 1 22 4 6 /tF A V F F a F SnF K K K K Y YbmN m m? ??? ??? 21 246 /F N mm? ? 彎曲應(yīng)力 2F? 2121 2 2 7 1 /FSFF FSY N m mY???? 2F? 2271 /N mm? 壽命系數(shù) NTY 《新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 圖 1?NTY 相對齒根圓角 敏感系數(shù) relTY? 《新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 圖 1 ? ， 2 ? 查 ， 表 121relT relTYY???? 相對齒根表面狀況系數(shù) RrelTY 《新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 表 ，齒面粗糙度 R m??? 按式 1relTY? ? 尺寸系數(shù) xY 《新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 圖 得 xY1? xY1? 彎曲強(qiáng)度最 小安全系數(shù) minFS 《新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 表 minFS= 安全系數(shù) 1FS 1 m i n= 2 . 6 5 F E N T re lT R re lT XFFFY Y Y YSS?? ?? 安全 安全系數(shù) 2FS 2 m i n2 . 5 7 F E N T r e lT R r e lT XFFFY Y Y YSS?? ??? 安全 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 第三節(jié) 直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì) 一 、 選擇 材料 大 小齒輪： 40Cr調(diào)質(zhì)鋼 , 調(diào)質(zhì)處理， 硬度： 241HBS 286HBS B? =686 MPa， S? ＝ 490Mpa 8級精度 二、按齒面接觸疲勞 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算過程和說明 計(jì)算結(jié)果 分度圓直徑 計(jì)算公式 教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》 吳宗澤主編 213 14 1 . 6 ( )[]EHdHZ Z ZKT ud u ????? 1 372d mm? 2 1162d mm? 齒數(shù) Z 21Z uZ? 1 27Z? 2 83Z? 齒輪模數(shù) m 11dm z? 14m? 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 122dda ?? 767a mm? 計(jì)算載荷系 數(shù) K 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 式 6— 4 ? 齒寬系數(shù) d? 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 表 6— 10， 硬齒面齒輪，非對稱安裝 d? = 彈性系數(shù) EZ 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 表 6— 9 EZ=1 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 圖 6— 14 HZ= 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 重合度系數(shù) Z? 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 圖 6— 12， 6— 13 Z?=1 齒面 接觸許用應(yīng)力[]H? lim[] H N WHHzzS?? ? []H? ? 齒輪寬度 b dbd?? 1 245mmb ? 2 235b mm? 實(shí)際接觸應(yīng)力 H? 2 12 6 8 .4H E H K T uZ Z Z b d u?? ?? H?? 應(yīng)力比較 []HH??? 符合要求 三 、 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 計(jì)算公式 12 []F F a Sa FKT Y Y Ybdm ????? 齒形系數(shù) FaY 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 圖 6— 18 1 ? 2 ? 應(yīng)力修正系數(shù) SaY 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 圖 6— 19 1 ? 2 ? 重合度系數(shù) Y? 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 圖 6— 20 1Y?? 彎曲疲勞極限應(yīng)力 limF? 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 圖 6— 24 lim 1 400F Mpa? ? lim 2 350F Mpa? ? 彎曲疲勞壽命系數(shù) NY 6 10()NY N?? 1 ? 2 ? 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 尺寸系數(shù) XY 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 圖 6— 25 1XY? 應(yīng)力修正系數(shù) STY 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 圖 6— 25 2STY ? 彎曲疲勞強(qiáng)度 FS 《機(jī)械設(shè)計(jì)》吳宗澤主編 表 6— 12 ? 彎曲疲勞許用應(yīng)力 lim[] F N X STF FY Y YS?? ? 1[ ] 578F Mpa? ? 2[ ] 517F Mpa? ? 參數(shù)比較 111 []Fa SaFYY? ? —— A 222 []Fa SaFYY? ? —— B AB 根據(jù)大齒輪校核彎曲疲勞強(qiáng)度 12 2 202F F a S aKT Y Y Y M p abdm ?? ?? 22[]FF??? 符合要求 第四 節(jié) 軸 Ⅰ 的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、選擇材料 由于傳遞的載荷較大，耐磨，要求強(qiáng)度級韌性均較高所以選 40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)處理 硬度： 241HBS— 286HBS 抗拉強(qiáng)度： MPaB 700?? 屈服強(qiáng)度： MPaS 500?? 彎曲疲勞極限： MPa3351??? 扭轉(zhuǎn)疲勞極限： 1 185 paM?? ? 許用靜應(yīng)力： +1 280 paM? ? 許用疲勞應(yīng)力： 1 200 paM? ? 二、 估算軸最小直徑 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 由 轉(zhuǎn)矩估算軸頸 33 5 5 4 5 4 6 2 0 0d 8 045T mm? ?? ? ?[] ?[]—— 軸的許用轉(zhuǎn)應(yīng)力， N/ 2mm ，查 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》 表 考慮 5%備用系數(shù) 以及鍵的削弱作用，取 d==96mm 三、軸承選取 及校核 查表 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》 — 17，選用 調(diào)心滾子軸承 22220 基本尺寸： d=100mm D=180mm B=45mm 深溝球軸承 6220 基本尺寸： d=100mm D=180mm B=34mm 四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖所示，為便于裝配軸承，取裝軸承處直徑 d=100mm，長度 b=300mm 軸伸 L=200mm 五．軸的受力分析 1. 圓弧齒錐齒輪受力 切向力 4t m2020 3 .9 1 0d TFN? ? ? 徑向力 r n mm t a n c o s s i n s i nc o s tF ? ? ? ???? 4（ + ） = 2 . 4 1 0 軸向力 a n mm t a n s i n s i n c o sc o s tFFN? ? ? ?? 4（ + ） = 2 . 9 1 0 T— 轉(zhuǎn)矩， T= lim m in 640H N WHaHZZ MPS?? ?? 39。 總傳動(dòng)比 i=，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中表 2111， 取 1 3i? ； ? ； 1 2 3 i ? 計(jì)算得： 1 3i? ； 2 ? ； 3 ? 二、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 計(jì)算 ； 軸Ⅰ： m in/1 4 5 01 rnn m ?? 軸Ⅱ： m in/3145 0112 rinn ??? 軸Ⅲ： m in/ 2 3223 rinn ??? 軸Ⅳ： m in/ 2334 rinn ??? 滾筒軸： m in/ rnn ??滾 ： 液力偶合器 效率： ?聯(lián)? 滾子軸承的效率 ?軸承? 各級齒輪傳動(dòng)的效率 ?齒? 滾筒軸的效率 ?滾? 軸Ⅰ :1P = kwP 6 9 0 00 ???聯(lián)? 軸Ⅱ : 2P = 1P 軸承? 齒? = 軸Ⅲ : 3P = 2P 軸承? 齒? = 軸Ⅳ : 4P = 3P 軸承? 齒? = 滾筒軸： 聯(lián)軸承滾 ??6PP ? = 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 T0 =9550nP0 = mN? ： 軸Ⅰ :T1 =955011nP = mN? 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 軸Ⅱ : T2 =955022nP = mN? 軸Ⅲ : T3 =955033nP = mN? 軸Ⅳ : T4 =955044nP = mN? 滾筒軸： T 滾筒 =9550滾滾nP = mN? 第四章 齒輪及軸的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、選擇材料 由吳宗澤主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 6表 66選擇 大 小齒輪： 40Cr調(diào)質(zhì)鋼 ,調(diào)質(zhì)處理，硬度： 241HBS 286HBS B? =686 MPa， S? ＝ 490Mpa 8級精度 二、按齒面接觸 疲勞 強(qiáng)度設(shè)計(jì)