【正文】 業(yè)設(shè)計(jì) 13 (5)計(jì)算圓周速度 v =100060 11?dn? =100060 ? ??= 6 m/s，故取 8級精度合適。 109 N2= iN1 = 9? =179。 300179。 1179。 7505 = (3) 接觸疲勞許用應(yīng)力 [σ H]= HHSlim?ZN 按齒面硬度中間值查圖 210 查得 1limH? =600MPa， 2limH? =550 MPa 按一年工作 300 天計(jì)算，應(yīng)力循環(huán)次數(shù) hnjLN 601 ? =60179。 11nP = 179。 設(shè)計(jì)公式為： d1≥ ? ?321 12uuZZKT H HEd ????????? ?? (1) 載荷系數(shù) k ，按表 23 取 k = (2) 轉(zhuǎn)矩 T1=179。 小齒輪 45 鋼調(diào)質(zhì)處理、大齒輪正火處理 。運(yùn)輸機(jī)是一般工作機(jī)械，速度不高，故用 8 級精度 8 級精度 。 例 21設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)減速器的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知 i=4, n1=750r/min,傳遞功率 P=5KW，工作平穩(wěn)，單向傳動(dòng)，單班工作制，每班 8h，工作期限 10年。 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 29 齒輪材料的 σ Flim 圖 210 齒輪材料的 σ Hlim 1 — 碳鋼經(jīng) 正火 、 調(diào)質(zhì) ， 球 墨 鑄鐵 2 — 碳鋼經(jīng) 表面淬火 、 滲碳 3 — 滲氮 鋼 氣 體滲氮， 灰鑄鐵 4 — 碳鋼 調(diào)質(zhì) 后 液 體滲氮 圖 211 彎曲疲勞壽命系數(shù) YN 1 — 碳鋼經(jīng) 正火 、 調(diào)質(zhì) 、 表面淬火 及滲碳， 球 墨 鑄鐵 （ 允許 一定的點(diǎn) 蝕 ） 2 — 碳鋼經(jīng) 正火 、 調(diào)質(zhì) 、 表面淬火 及滲碳， 球 墨 鑄鐵 （ 不 允許 出 現(xiàn) 點(diǎn) 蝕 ） 3 — 碳鋼 調(diào)質(zhì) 后 氣 體滲氮， 灰鑄鐵 4 — 碳鋼 調(diào)質(zhì) 后 氣 體滲氮 4 — 碳鋼 調(diào)質(zhì) 后 液 體滲氮 圖 212 接觸疲勞壽命系數(shù) ZN XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 要完成參數(shù)化首先要拿一個(gè)實(shí)例設(shè)計(jì)出一套直齒圓柱齒輪的數(shù)據(jù)， 并將這個(gè)過程編輯到程序中，將初始條件改變之后，通過已經(jīng)編輯好的程序就能重新計(jì)算出另外的齒輪數(shù)據(jù)，這樣就能完成齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù) 化。為便于裝配和調(diào)整，常將小齒輪齒寬加大 5~10mm，但設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)按大齒輪齒寬計(jì)算。齒寬系數(shù)是大齒輪齒寬 b 和小齒輪分度圓直徑 d1 之比，增大齒寬系數(shù)，可減小齒輪傳動(dòng)裝置的徑向尺寸，降低齒輪的圓周速度。模數(shù)影響輪齒的抗彎強(qiáng)度，一般在滿足輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度條件下，宜取較小模數(shù)，以增大齒數(shù)，減少切齒量。對于硬齒面的閉式傳動(dòng)，首先應(yīng)具有足夠大的模數(shù)以保證齒根彎曲強(qiáng)度，為減小傳動(dòng)尺寸，宜取較少齒數(shù)，但要避免發(fā)生根切，一般取z1=17~20。 對于軟齒面的閉式傳動(dòng)，在滿足彎 曲疲勞強(qiáng)度的條件下，宜采用較多齒數(shù)，一般取 z1=20~40?！狈謩e用于外嚙合、內(nèi)嚙合齒輪； ZE為齒輪材料彈性系數(shù)，見表25； ZH為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝時(shí) ZH =； [σ H]為兩齒輪中較小的許用接觸應(yīng)力 ，由式 29 計(jì)算； u為齒數(shù)比，即大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比。運(yùn)用材料力學(xué)的方法，可得輪齒彎曲強(qiáng)度校核的公式為 F? = 112bmdKT FSY ≤ ? ?F? 或 σ F =321 12 mZKTd? FSY ≤ ? ?F? (24) 或由上式得計(jì)算模數(shù) m 的設(shè)計(jì)公式 m ≥3 211 ][2FdFSZ YKT ?? ?? (25) 式中 : d? =b/d1稱齒寬系數(shù)（ b為大齒輪寬度），由表 24 查??； FSY 稱為齒形系數(shù)，由圖 28查??； [ F? ]為彎曲許用應(yīng)力，由式 28 計(jì)算。 表 23 載荷系數(shù) k 原動(dòng)機(jī) 工作機(jī)的載荷特性 均勻、輕微沖擊 中等沖擊 大沖擊 電動(dòng)機(jī) 多缸內(nèi)燃機(jī) 單缸內(nèi)燃機(jī) 1~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 三、 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒根處的彎曲強(qiáng)度最弱。由于各種因素的影響，齒輪工作時(shí)實(shí)際所承受的載荷通常大于名義載荷，因此，在強(qiáng)度計(jì)算中，用載荷系數(shù) K 考慮各種影響載荷的因素，以計(jì)算載荷 Fnc 代替名義載荷 Fn。 同理， Fr1=Fr2，其方向指向各自的輪心。 106179。 圓周力 Ft=112dT N 徑向力 Fr= Ft tg? N (21) 法向力 Fn= ?costF N 式中 :d1 為主動(dòng)輪分度圓直徑 ,mm； ? 為分度圓壓力角，標(biāo)準(zhǔn)齒輪 ? =20176。 精度等級 齒面硬度 HBS 圓周速度 v() 應(yīng)用舉例 直齒圓柱齒輪 斜齒圓柱齒輪 直齒圓錐齒輪 6 ≤ 350 ≤ 18 ≤ 36 ≤ 9 高速重載的齒輪傳動(dòng)，如機(jī)床、汽車中的重要齒輪，分度機(jī)構(gòu)的齒輪，高速減速器的齒輪等 ＞ 350 ≤ 15 ≤ 30 7 ≤ 350 ≤ 12 ≤ 25 ≤ 6 高速中載或中速重載的齒輪傳動(dòng)，如標(biāo)準(zhǔn)系列減速器的齒輪，機(jī)床和汽車變速箱中的齒輪等 ＞ 350 ≤ 10 ≤ 20 8 ≤ 350 ≤ 6 ≤ 12 ≤ 3 一般機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，如機(jī)床、汽車和拖拉機(jī)中的一般齒輪，起重機(jī)械中的齒輪，農(nóng)業(yè)機(jī)械中的重要齒輪等 ＞ 350 ≤ 5 ≤ 9 9 ≤ 350 ≤ 4 ≤ 8 ≤ 低速重載的齒輪，低精度機(jī)械中的齒輪等 ＞ 350 ≤ 3 ≤ 6 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 直齒圓柱 齒輪傳動(dòng)的 設(shè)計(jì) 一、輪齒的受力分析 圖 26 所示為齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)主動(dòng)齒輪的受力情況，不考慮摩擦力時(shí)，輪齒所受總作 用 力 Fn 將沿著嚙合線方向， Fn 稱為法向力。在齒輪工作圖上用代號(hào)表示精度等級和齒厚極限偏差。合適的側(cè)隙可通過適當(dāng)?shù)凝X厚極限偏差和中心距極根偏差來保證，齒輪 副的實(shí)際中心距越大、齒厚越小，則側(cè)隙越大。 表 22 齒輪傳動(dòng)精度等級（第 II 公差組及其應(yīng)用） 注：第 I、 III 公差組的精度等級參閱有關(guān)手冊，一般第 III 公差級不低于第 II 公差組的精度等級。一般情況下，可選三個(gè)公差組為同一精度等級，也可以根據(jù)使用要求的不同，選擇不同精度等級的公差組組合。高速、分度等要求高的齒輪傳動(dòng)用 6 級，對精度要求不高的低速齒輪可用 9 級。如機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)的齒輪 HT300 187~255 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 齒輪傳動(dòng)精度簡介 一、精度等級 漸開線圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T10095— 88）中，規(guī)定了 12 個(gè)精度等級，第 1級精度最高，第 12 級最低。如機(jī)床變速箱中的齒輪 45 217~255 40~50 合 金 鋼 40Cr 241~286 48~55 20Cr 滲碳淬火 56~62 高速中載、承受沖擊載荷的齒輪。常用的齒輪材料，熱處理方法、硬度、應(yīng)用舉例見表 21。常用材料有 HT250、 HT300 等。對于高速、重載或重要的齒輪傳動(dòng)，可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同。因此，若兩齒輪的材料和齒面硬度都相同時(shí)，則一般小齒輪的壽命較短。因齒面硬度不高，易制造，成本低，故 應(yīng)用廣，常用于對尺寸和重量無嚴(yán)格限制的場合。 圖 24 齒面膠合 圖 25 齒面塑性變形 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 一、鋼 鋼材可分為鍛鋼和鑄鋼兩類，只有尺寸較大（ d ＞ 400~600mm） , 結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的齒輪宜用鑄鋼外，一般都用鍛鋼制造齒輪。即齒面要硬，齒芯要韌，并具有良好的加工性和熱處理性。故只能按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，用增大模數(shù)10%~20%的辦法來考慮磨損的影響 。 開式齒輪傳動(dòng)，主要失效形式是齒面磨損。 對于軟齒面（硬度≤ 350HBS）的閉式齒輪傳動(dòng)，潤滑條件良好，齒面點(diǎn)蝕將是主要的失效形式，在設(shè)計(jì)時(shí)，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。在一定條件下，由于上述第 2 種失效形式是主要的。 二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 齒輪傳動(dòng)的失效形式不大可能同時(shí)發(fā)生，但卻是互相影響的。 采用粘度較大或抗膠合性能好的潤滑油，降低表面粗糙度以形成良 好的潤滑條件；提高齒面硬度等均可增強(qiáng)齒面的抗膠合能力。 為了減少磨損，重要的齒輪傳動(dòng)應(yīng)采用閉式傳動(dòng)，并注意潤滑。 輪齒嚙合時(shí)，由于相對滑動(dòng)，特別是外界硬質(zhì)微粒進(jìn)入嚙合工作面之間時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輪齒表面磨損。開式齒輪傳動(dòng)，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。齒面點(diǎn)蝕的繼續(xù)擴(kuò)展會(huì)影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，導(dǎo)致齒輪不能正常工作。 輪齒工作時(shí)，齒面嚙合處在 交變接觸應(yīng)力的多次反復(fù)作用下，在靠近節(jié)線的齒面上會(huì)產(chǎn)生若干小裂紋。兩種折斷均起始于輪齒受拉應(yīng)力的一側(cè)，如圖 21 所示。 輪齒折斷通常有兩種情況：一種是由于多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中造成的疲勞折斷；另一種是由于突然產(chǎn)生嚴(yán)重過載或沖擊載荷作用引起的過載折斷。 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 齒輪 傳動(dòng) 設(shè)計(jì) 理論 齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 一、齒輪傳動(dòng)的失效形式 [6] 齒輪傳動(dòng)是靠齒與齒的嚙合進(jìn)行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。鞏固了我的編程思路，通過對軟件的開發(fā)， 使 我更好的了解參數(shù)化的過程。 ，包括計(jì)算、繪圖和使用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等 能力。 本論文研究的背景、意義 ，隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，齒輪的各個(gè)方面的性能都要求能滿足個(gè)方面生產(chǎn)的需求。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直齒圓柱齒輪，斜齒圓柱齒輪，直齒斜齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等。參數(shù) 化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，最大的特點(diǎn)是它儲(chǔ)存了整個(gè)設(shè)計(jì)過程，使工程技術(shù)人員可以通過更改某些約束參數(shù)的數(shù)值即可快速獲得不同的零件。 在齒輪的設(shè)計(jì)中，計(jì)算一個(gè)齒輪的各幾何尺寸時(shí)，直接用公式就可以計(jì)算出結(jié)果，但是當(dāng)我們要計(jì)算多個(gè)甚至更多個(gè)齒輪的幾何尺寸時(shí)，就變得十分繁瑣，這里使用 VB 編寫了一個(gè)程序，解決了這一問題。但實(shí)現(xiàn)一系列化的從改變初始條件到自動(dòng)生成XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 齒輪模型及最終選擇齒輪類型的參數(shù)化設(shè)計(jì)還很少，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系 列化，模型化有實(shí)際應(yīng)用意義。姜美榮、黃愷、韓玉等人以 PRO／ E 為環(huán)境實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)線嚙合齒輪參數(shù)化的建模 [4]。張文麗用 VB 二次開發(fā) Pro/ENGINEER 建 立 齒 輪 參 數(shù) 化模 型 系統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) [2] 。提高齒輪的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率已經(jīng)成為提高機(jī)械產(chǎn)品的效率和關(guān)鍵。 參數(shù)化技術(shù)研究現(xiàn)狀 齒輪機(jī)構(gòu)用于傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大和效率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、機(jī)床、礦山冶金等領(lǐng)域，它幾乎適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法儲(chǔ)存了設(shè)計(jì)的全過程，能設(shè)計(jì)出一些列而不是單一的產(chǎn)品模型；對已有的設(shè)計(jì)的修改，只需變動(dòng)相應(yīng)的參數(shù)，而無需運(yùn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程。參數(shù)化設(shè)計(jì)是以約束造型為核心、以尺寸驅(qū)動(dòng)為特征。在這種情況下，參數(shù)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生。在參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)出現(xiàn)以前，傳統(tǒng)的 CAD 使用方法是先繪制精確的圖形，再從中抽象幾何關(guān)系，設(shè)計(jì)只存儲(chǔ)最后的結(jié)果 ，而不關(guān)心設(shè)計(jì)的過程。同時(shí)，對很多企業(yè)，設(shè)計(jì)工作往往是變型或系列化設(shè)計(jì)，新的設(shè)計(jì)經(jīng)常用到已有的設(shè)計(jì)成果。 參數(shù)化設(shè)計(jì) 是 CAD 技術(shù)在實(shí)際應(yīng) 用中提出的課題。 關(guān)鍵詞： VB；齒輪；設(shè)計(jì) ； CATIA；參數(shù)化；齒輪 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) II Parametric design of the gear mechanism Abstract The gear transmission is most widely used in mechanical transmission with large carrying capacity， high efficiency， precise gear ratio， pact structure， reliable operation and long life． However， the gear transmission design process needs a large number of plex charts and calculations， which causes great difficulty for designers． This article fi