【正文】 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)上面的計算得出 齒輪尺寸值 ，見 表 42： 表 42 圓柱齒輪幾何尺寸 名稱 代號 公式 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 3m? 壓力角 ? =20? ? 分度圓直徑 d 11 3 2 8 m m 8 4m md m z? ? ? ? 22 3 2 2 4 m m 6 7 2 m md z? ? ? ? 齒頂高 ah 12 1 .0 3 m m 3 m maahh? ? ? ? 齒根高 fh
。 中心距 12 8 4 6 7 2 m m 3 7 8 m m22dda ? ?? ? ?，齒輪寬度 1 1 8 4 m 8 4 m mdbd?? ? ? ?。 這樣設(shè)計的齒輪滿足強(qiáng)度要求和結(jié)構(gòu)緊湊的要求，使用壽命也較長。 51 332212 2 2 . 6 9 3 1 . 1 1 1 0( ( ) 0 . 0 1 6 2 7 m m 2 . 8 1[ ] 1 2 1F a S adF YYKTm z?? ? ? ?? ? ? ?? 根據(jù)計算所得的模數(shù) ，取近似圓整值 3mmm? ，由此可以算出小齒輪齒數(shù)。 1112 .7 6 1 .5 6 0 .0 1 3 7 0[ ] 3 1 4 .2 9F a S aFYY? ??? 2222 .1 3 3 1 .8 4 3 0 .0 1 6 2 7[ ] 2 4 1 .5 7F a S aFYY? ??? 大齒輪的數(shù)值大。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》第八版圖 105查校正 1 ? ； 2 ? 。 由《機(jī)械設(shè)計》第八版圖 105查取齒形系數(shù) 1 ? ； 2 ? 。 取安全系數(shù) ? ， 計算公式如下： [] FN FEF K S?? ? (426) 把 1 500MPaFE? ? ， 2 380MPaFE? ? ， 1 ? ， 2 ? 代入式 (426)，得 111 0 . 8 8 5 0 0[ ] M P a 3 1 4 . 2 9 M P a1 . 4F N F EF K S?? ?? ? ? 222 0 . 8 9 3 8 0[ ] M P a 2 4 1 . 5 7 M P a1 . 4F N F EF K S?? ?? ? ? (4)載荷系數(shù) K 。 (2)彎曲疲勞壽命系數(shù)可根據(jù) 《機(jī)械設(shè)計》第八版圖 1018 查得 1 ? ， 2 ? 。 把 1 ? ， 1 21z? 代入式 (422)，得 1182 m m 3 .9 0 m m21dm Z? ? ? 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式： 13 212( ( )[]Fa SadFYYKTm z??? (425) 1． 確定公式內(nèi)的計算參數(shù)。由? ， ? ? 查 《機(jī)械設(shè)計》第八版圖 1013得 ? ? ；故載荷系數(shù) A V F FK K K K K??? (423) 把 ? ， ? ， ? ? ， ?? 代入式 (423)，得 1 . 5 1 . 1 1 . 2 1 . 4 5 2 . 8 7 1A V H HK K K K K??? ? ? ? ? ? (6)根據(jù) 《機(jī)械設(shè)計》第八版式 (1010a) 校正分度圓的直徑。 由《機(jī)械設(shè)計》第八版表 102得使用系數(shù) ? 。 根據(jù) ? ， 8級精度， 由《機(jī)械設(shè)計》第八版圖 108查 得動載系數(shù)為 ? 。 dbd??? (421) 1 1 6 2 .6m m 6 2 .6m mdtbd?? ? ? ? ? (4)齒寬與齒高之比。 2131 12 .3 2 ( )[]EtdHK T Zud u????? (420) 所以 5 231 10 9 ( ) m m m m1 8 ??? ? ? (2)計算圓周速度 v 。 (8)計算齒面接觸疲勞的許用應(yīng)力。 (6)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 (4)由《機(jī)械設(shè)計》第八版表 106得材料的彈性影響系數(shù) ? 。 5 11 10 PT n?? (417) 已知 1 ? ， 1 240r/minn ? ，代入式 (417)， 51 10 N m mT ? ? ?。 齒面接觸強(qiáng)度計算 按以下公式進(jìn)行計算 2131 12 .3 2 ( )[]EtdHK T Zud u????? (416) 1．首先 確定公式內(nèi)變量的值 (1)選擇載荷系數(shù) ? 。大齒輪選用 45鋼 (調(diào)質(zhì) )，查質(zhì)料取 大齒輪硬度 240HBS，兩者材料硬度差為 40HBS。 齒輪設(shè)計 齒輪類型、材料、精度等級及齒數(shù)的選擇 根據(jù)傳動方案和其他因素選擇的齒輪為直齒圓柱齒輪。 帶輪的寬度： ( 1 ) 2 ( 3 1 ) 1 5 2 9 m m 4 8 m mB z e f? ? ? ? ? ? ? ? ? 帶輪的外徑 長度： 22 2 4 4 8 2 4 m m 4 5 6 m ma d ad d h? ? ? ? ? ? 輪緣的長度： 2 ( 1 . 8 2 ) ( 1 . 8 2 ) 4 6 m m ( 8 2 . 8 9 2 ) m mdd? ? ? ?，取 1 86mmd ? 輪轂的長度： 48mm ?? 又 2 ( 2)Ld? ，取 2 48mmL ? 。 (3)大帶輪 輪槽的尺寸與小帶輪相同。 (2)確定帶輪的形式。 如圖 41為一般 V帶輪槽的結(jié)構(gòu)簡圖。 表 41 V 帶輪輪槽截面尺寸 項目 符號 結(jié)果 槽型 — — A 型 基準(zhǔn)寬度 (節(jié)寬 )(mm) pb 基準(zhǔn)線上槽深 (mm) minah 基準(zhǔn)線下槽深 (mm) minfh 槽間距 (mm) e ? 第一槽對稱面至端面的距離 (mm) f 9 輪槽角 ? —— 38 (4)確定小帶輪的外形尺寸。它的直徑為 1 112mmdd ? 。 查 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計手冊》第 3版知 電動機(jī)的軸直徑 38mmd? ， 電動 機(jī)的軸伸出長度 80mmE? ，又 知小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1 112mmdd ? ， 2 .5 2 .5 3 8 m m 9 5 m md ? ? ?。 (1)材料 ： HT200。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為 ? (其中 d為安裝帶輪的那根軸的直徑 )，可采用實心式；當(dāng) 300mmdd ? 時，可采用腹板式；當(dāng) 300mmdd ? ，同時 11300mmDd?? 時，可采用孔板式；當(dāng) 300mmd? 時，可采用輪輻式。 實心式帶輪、腹板式帶輪、孔板式帶輪、橢圓輪輻式帶輪為 V帶輪中典型的，它是根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)來分的。 102 sin 2PF zF ?? (413) 式中： 1? 為小帶輪的包角； z —— 帶的根數(shù)； 0F —— 單根 V帶預(yù)緊力。 由《機(jī)械設(shè)計》第八版表 83得 ? ，所以 20 m i n ( 2 . 5 0 . 9 0 6 ) 3 . 3( ) [ 5 0 0 0 . 1 5 . 6 3 ] N 1 7 5 N0 . 9 0 6 3 5 . 6 3F ??? ? ? ? ??? 由于新帶在使用一段是時間后容易松弛 ， 所以對沒有安裝自動張緊裝置的帶傳動 ，在 安裝新帶后，為了保證其能正常工作，預(yù)緊力要設(shè)置為上述預(yù)緊力的 ；對于 V帶運轉(zhuǎn)后的初拉力也有規(guī)定，一般為上述預(yù)緊力的 。 根據(jù) 1 960r/minn ? ， 4i? 和 V型帶，查 《機(jī)械設(shè)計》第八版 表 84b，得 0 ?? 。否則應(yīng)選擇其他帶型的帶傳動。 3． 計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù) 《機(jī)械設(shè)計》第八版 式 (815a),計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2d 21ddd i d?? (43) 把 4i? 和 1 112mmdd ? 代入式 (43)，得 2 448mmdd ? 。 一般情況下，為避免應(yīng)力過大，應(yīng)保證 min()dd? 。 確定計算功率 由于帶輪運轉(zhuǎn)時有較大的載荷變動，還有每天的工作時間應(yīng)小于 10小時，查 《機(jī)械設(shè)計》第八版 表 87，取 ? ， 計算功率公式： ca AP K P?? (41) 其中 ? ， 3kwP? 1 .1 3 3 .3 k wc a AP K P? ? ? ? ? 式中： P —— 帶 傳動的額定功率 (kw) AK —— 工作情況系數(shù) 選擇 V帶的帶型 根據(jù) ? 和主動帶輪 (小帶輪 )轉(zhuǎn)速 1 960r/minwnn?? ，查 《機(jī)械設(shè)計》第八版 圖810選用 A型 V帶 。此外還具有傳動比較大，傳 動平穩(wěn)，成本低等優(yōu)點，故在近代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。 帶傳動中有中間撓性件，所以其具有以下優(yōu)點： 1．在傳動中存在沖擊載荷，帶傳動能減弱沖擊； 2． 運行比較平穩(wěn)，且運轉(zhuǎn)時沒有噪聲； 3．嚙合傳動的制造和安裝是非常嚴(yán)格，而帶傳動則沒那么嚴(yán)格； 4．帶輪如果在傳動時承受過大的載荷，就會發(fā)生打滑現(xiàn)象，這樣能防止其他零部件的損壞； 5．帶傳動可以滿足工作場合中需要較大的中心距的要求，即通過增加帶長來調(diào)節(jié)適應(yīng)。工作時是通過皮帶和帶輪之間的摩擦來完成動力的傳遞。 本次設(shè)計采用凸輪帶式制動器，結(jié)構(gòu)簡圖如圖 32 所示，其中制動彈簧 5 是用來控制制動帶 6 的張緊，而凸輪 l、杠桿 4 和 滾輪用來控制其松開的，因此，在非制動行 程時，剪板機(jī)的制動帶是松開的，而且這樣能量損耗也會比較小。 制動器的選擇 制動器都是通過摩擦作用來實現(xiàn)制動的，常用的制動器有圓盤式制動器、帶式制動器和閘瓦式制動器三種。踩下踏板后，離合器的工作鍵轉(zhuǎn)過一個角度，使得中套上的半圓形槽和傳動軸上的半圓形槽對正，此時離合器就 嚙合了，這樣從動軸會被大齒輪經(jīng)中套和工作鍵帶動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。內(nèi)、外套的內(nèi)孔上各加工出兩個缺月形的槽，而曲軸的右端加工出兩個半月形的槽，兩者組成兩個圓孔，主鍵和副鍵便裝在這兩個圓孔中，并可在圓孔中轉(zhuǎn)動。 離合器的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)鍵式 離合器的一般結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 31 離合器結(jié)構(gòu)簡圖 離合器操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)鍵離合器工作部分的構(gòu)成關(guān)系如圖 31 所示，中套 2 裝在大齒輪內(nèi)孔中部 ，用平鍵與大齒輪連接，跟隨大齒輪轉(zhuǎn)動。剛性離合器通過鍵連接把主動部分和從動部分連接起來。 1．計算各軸轉(zhuǎn)速 軸轉(zhuǎn)速的計算公式： mnni? 1 0 960 2 4 0 r/m in4mnn i? ? ? 2 01 960 3 0 r/m in48mnn ii? ? ??? 2． 計算各軸的功率 查資料 [14]得各部件傳動效率： 帶傳動效率： 取 1 ?? 圓柱齒輪傳動效率： 取 2 ?? 軸承 (每對 )傳動 效率： 取 3 ?? 所以總傳動效率為： 21 2 3? ????總 (35) 把 1 ?? ， 2 ?? ， 3 ?? 代入式 (35)，得 221 2 3 0. 95 0. 96 0. 98 0. 87 6? ? ? ?? ? ? ? ?總 i d iPP??? (36) 把 1 ?? ， 2 ?? ， 3 ?? 代入式 (36)，得 0 1 1 3 3 0 . 9 5 0 . 9 8 2 . 7 9 k wddP P P? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?1 220 1 0 2 1 2 3 3 0 . 9 5 0 . 9 6 0 . 9 8 2 . 6 3 k wddP P P? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 3．計算軸的轉(zhuǎn)矩 9550 dd wPT n? (37) 式中： dT —— 電動機(jī)轉(zhuǎn)矩； dP —— 電動機(jī)功率； wn —— 滿載轉(zhuǎn)速[15]。 總傳動比 = md ni n主 (32) 把 960r/minmn ? ， 30r/minn ?主 代入式 (32)的，得 32di ? 。 3．設(shè)計的傳動裝置的外形輪廓尺寸要緊湊。 計算傳動裝置的參數(shù) 在對傳動比進(jìn)行分配時，要應(yīng)考慮以下原則： 1．為了延長裝置的使用壽命和承載能力，選擇的各級傳 動的傳動比應(yīng)保證在一定合理范圍內(nèi)。