机械设计课程设计说书
计 算 及 说 明 5)查应力校正系数 由表10-3查得，YSa1?1.596,YSa2?1.739 6)由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限?EN1?500MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限?EN2?380MPa 7）由图10-18取弯曲疲劳系数KFN1?0.85,KFN2?0.90 8）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 结 果 [?F]1?KFN1?FE1SKFN2?FE2S?0.88?500?314.28MPa 1.40.9?380?244.286MPa 1.4[?F]2?? 9）计算大小齿轮的YFaYSa,并加以比较 [?F]1YFa1YSa[?F]1?2.592?1.596?0.01316 314.2862.262?1.739?0.01610 244.286YFa2YSa2[?F]2（2） 设计计算 ? 大齿轮的数值较大 522?1.507?2.9535?10?0.88?cos14?mn?3?2.311 21?24?1.67 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算法面模数mn大于齿面弯曲疲劳强度计算带模数，去mn?2.5mm，以满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度算得分度圆直径d1?84.933，来计算齿数。于是有， z1? d1cos?84.933?cos14???32.964 mn2.521
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计 算 及 说 明 取z1?33，则z2?z1?2.64?82 4.几何尺寸计算 1）计算中心距 结 果 z1?33 z2?82 a?148mm (z?z2)?mn(33?82)?2.5 a?1??148.151mm 2cos?2cos14? 修正后的中心距为148mm. 2)按圆整后的中心距修整螺旋角 ??arccos(z1?z2)mn(33?82)?2.5?arccos?13.764?13?45'50'' 2a2?148??13.764 ?13?45'55'' 因?改变不多，故参数?a,K?ZH等不必修正。 3）计算大小齿轮分度圆直径 d1?z1mn33?2.5??84.939mm cos?cos13?45'50''d1?84.933mm zm82?2.5d2?2n??211.061mm '''cos?cos13?45504）计算齿轮宽度 d2?211.061mm b??d1?1?84.933?84.933mm 圆整后取B1?85mm,B2?90mm 22
B1?85mm B2?90mm 机械设计课程设计说书
计 算 及 说 明 结 果 7.轴的计算 按照如下原则进行轴的的结构设计： 1） 初步确定计算轴径。 其计算公式 P d?A3mm A轴的计算公式 式中：P-轴所传递的功率，kw; 及有关数据和 n-轴的转速，r/min; 图表皆引自【2】 A-由轴的许用切应力所确定的系数，其值可查相关教材。 第360~385页 对外伸轴，初算轴径长作为轴的最小直径（轴端直径），这时应取较小的A 值；对非外伸轴，初算轴径长作为轴的最大直径，应取较大A值 当外伸轴通过联轴器与电机连接时，则初算直径d必须与电动机轴和联轴器 孔相匹配，必要时改变轴径（或增或减）。 2） 确定轴的径向尺寸。 当直径变化处的端面要固定轴上零件或承受轴向力是，直径变化取6~8mm/ 当轴径变化仅为了装配方便或区分加工表面，不承受轴向力也不固定轴上零 件是，则相邻直径变化取1~3mm. 轴表面需要精加工、精磨或切螺纹时，轴径变化处应留退刀槽，退刀槽尺寸 可查手册。 3） 确定轴的轴向尺寸。 通过初选轴承，机体尺寸，连接键，齿轮等传动件确定轴的轴向尺寸。 设计 7.1高速轴的计算 根据轴的结构图图7.1f做出轴的计算简图，如图7.1a。在确定支点时，应 从手册中查取a值。对于7009C型角接触球轴承，由手册查得a=16。由此可得到 高速轴的计算轴的跨度和齿轮在轴上的位置及轴的受力，如图7.1a 。 1. 计算轴上载荷的大小。 1） 轴端处的载荷 力：在轴端处将受到来自带轮的压轴力，其大小为： FP?1455N 其方向可以通过最大齿轮确定的箱体高和电机的高度近似的认为在Z轴方向上， 如。 扭矩：在轴端处受到的扭矩等于轴I的输入扭矩，其大小为： T1?95.5N.m?9.55?104N.m 其方向假定为绕X轴逆时针旋转，如图7.1a所示。 23
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计 算 及 说 明 结 果 公式（10-14）引自【2】第213页 图7.1 2） 齿轮处的受力情况 由于使用了斜齿轮，轴在齿轮处受到来自齿轮传动的轴向力、径向力和周向力，由于轴向力并不作为校核要求，只需要确定此处的径向力和周向力。根据公式（10-14） Ft?2T1 d1 24
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计 算 及 说 明 Fr?Ettan?n cos?结 果 式中：T`1——小齿轮传递的转矩，N.mm; d1——小齿轮的节圆直径，对标准齿轮即为分度圆直径，mm; ?n——法相压力角，对标准齿轮，?n?20?； ?——节圆螺旋角，对标准斜齿轮即分度圆螺旋角。 此处的齿轮即为低速级小齿轮，由于尺寸较小，将其做成齿轮轴，其中d1?59.856mm，T1?T?9.55?104N.mm,?n?20?,??14.3054，从而得， 2T12?9.55?104Ft???3190.992N d159.856Fr?Ettan?n3190.992?tan20???1198.592N cos?cos14.3054 3)轴承处支反力 同样对角接触球轴承产生的附加轴向力不作为轴校核要求，只计算水平方向和竖直方向的受力，A,B支撑处的受力情况如图7.1a。 在XOZ平面中，由 ?FZ?FP?RAZ?Fr?RBZ?0 ?MA?FP?85?Fr?167?RBZ?240?0 得 RBZ??1349.332N RAZ?1605.74N 在XOY平面中，由 ?MA?Ft?167?RBY?240?0 ?MB?RAY?240?Ft?73?0 得RBY?2220.399N RAY?970.594N 25