四、计算传动装置分配各级传动比 1．传动装置的总传动比： n1440i总?m??28.8 nw502．分配传动装置各级传动比： 由题目可知减速器圆锥齿轮传动比i45?4 i28.8则减速器内的传动比为 i13?i12?i23?总??7.2 i454高速级传动比 i12?1.3?i13?1.3?7.2?3.06 i7.2低速级传动比 i23?13??2.35 i123.06 五、传动装置的运动和动力参数的计算 １．输入功率、转速和转矩 (1)0轴（电机轴）： P0?P?5.5 kW n0?n?1440r/minT0?9550P05.5?9550??36.48N?mn01440 (2)Ⅰ轴 P1?P0??1?5.5?0.99?5.445kW n1?n?1440r/min P5.445T1?95501?9550??36.11N?m n11440(3)Ⅱ轴 P2?P1??2??4?5.445?0.99?0.97?5.229kW n1440n2?1??470.59rmin i123.06p5.229T2?95502?9550??106.12N?m n2470.59(4)Ⅲ轴 P3?P2??2??4?5.229?0.99?0.97?5.021kW n470.59n3?2??200.25rmin i232.35P5.021T3?95503?9550??239.45N?m n3200.25(5)Ⅳ轴 P4?P3??2??1?5.021?0.99?0.99?4.921kW n4?n3?200.25r/min P4.921?234.68N?m T4?95504?9550?n4200.25
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i总?28.8 i45?4 i13?7.2 i12?3.06 i23?2.35 P0?5.5 kW n0?1440r/minT0?36.48N?m P1?5.445kWn1?1440rmin T1?36.11N?m P2?5.229kW n2?470.59rmin T2?106.12N?m P3?5.021kWn3?200.25rmin T3?239.45N?m P4?4.921kWT4?234.68N?m n4?200.25r/min(6)Ⅴ轴 P5?P4??3??5?4.921?0.98?0.93?4.485kW n200.25 n5?4??50.06r/min i454P4.485 T5?95505?9550?855.61N?m n550.06计 算 及 说 明 ２．输出功率、转速和转矩 将上述运动和动力参数的计算结果汇总下 P5?4.485kWn5?50.06r/min T5?855.61N?m 结 果 参数 i 传动比 轴 名 0 轴 Ⅰ 轴 效率? 转速n (r/min) 输入功率P 输入转矩 T (kW) (N?m) 1 3.06 0.99 0.99?0.97 ?0.961440 1440 470.59 200.25 200.25 50.06 5.5 5.445 5.229 5.021 4.921 4.485 36.48 36.11 106.12 239.45 234.68 855.61 Ⅱ 轴 2.35 Ⅲ 轴 1 Ⅳ 轴 Ⅴ 轴 0.99?0.97 ?0.960.99?0.99 ?0.980.98?0.93 ?0.914 1.减速器外直齿锥齿轮传动设计 T4?234.68N?m，由教材P11?3查得载荷系数K?1.2,根据教材P181?R?0.3, 169表取Z1?20,且u?4，Z2?20?4?80。根据教材P11?1选择锥齿轮材料为40Cr， 166表 并进行表面淬火处理。硬度为48~55HRC，接触疲劳极限?Hlim为，取 1150~1210MPa ?Hlim?1180MPa。弯曲疲劳极限?FE为700~740MPa,取?FE?720MPa。根据教材 ?FE720[?]???576MP取最小安全系数。 S?1.25P表11?5FaF171 S1.25六、传动零件的设计计算 F 根据教材P70表4-5可得： tan?2?u?4,??2?arctanu?7557'36\ ? ??1?90???2?90??75?57'36\?14?2'24\ 计 算 及 说 明
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?2?75?57'36\ ?1?14?2'24\ 结 果 ?cos?2?cos75?57'36\?0.24，cos?1?cos14?2'24\?0.97 Z120 根据教材P当量齿数 ：Z???20.62 V1181cos?10.97Z280 ZV2???333.33 cos?20.24 根据教材P11?8和表11?9可查得： 173?174表 外齿轮齿形修正系数： YFa1?2.9，YFa2?2.13 外齿轮齿根修正系数： YSa1?1.56，YSa2?1.92 根据教材P11?17可得： 181公式m?34KT1?RZ12(1?0.5?R)23YFaYSau2?1[?F]?2.9?1.56 25764?1? m?4?1.2?234.68?1030.3?202(1?0.5?0.3)2m?3.2mm实际m?3.2?(1?10%)?3.52mm，取m?3.75mm ?分度圆直径：d1?mZ1?3.75?20?75mm d2?mZ2?3.75?80?300mm； 112??3.75?202?802?154.6mm 锥距：R?mZ12?Z222齿顶高：ha?m?3.75mm 齿根高：hf?1.2m?1.2?3.75?4.5mm 齿顶圆直径：da1?d1?2mcos?1?75?2?3.75?0.97?82.275mm da2?d2?2mcos?2?300?2?3.75?0.24?301.8mm 齿根圆直径：df1?d1?2.4mcos?1?75?2.4?3.75?0.97?66.27mm df2?d2?2.4mcos?2?300?2.4?3.75?0.24?297.84mm 齿宽： b?10m?10?3.75?37.5mm h3.75?1.39? 齿顶角：?a1??a2?arctana?arctanR154.6hf4.5?1.67? 齿根角：?f1??f2?arctan?arctanR154.6 根锥角：?f1??1??f?14?2'24\?1.67??12.37? ?f2??2??f?75?57'36\?1.67??73.29? 顶锥角：?a1??1??a?14?2'24\?1.39??15.43? ?a2??2??a?75?57'36\?1.39??77.35?
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ZV1?20.62 ZV2?333.33 m?3.75mm d1?75mm d2?300mm ha?3.75mm hf?4.75mm da1?82.275mm da2?301.8mm df1?66.27mm b?37.5mm ?a1??a2?1.39? df2?297.84mm ?f1??f2?1.67? ?f1?12.37? ?f2?73.29? ?a1?15.43? ?a2?77.35? ２．减速器内圆柱齿轮传动的设计计算： 一、高速级： （1） 选择齿轮材料 采用软齿面闭式齿轮转动。由教材P166表11-1查得： 小齿轮选用40MnB，调质处理，齿面硬度为241～286HBS。 大齿轮选用ZG35SiMn，调质处理，齿面硬度为241～269HBS。 （2） 确定许用应力 由教材P171表11-5查得： 最小安全系数取SH?1.1,SF?1.25 由教材P表11-1查得： 166 小齿轮接触疲劳极限?Hlim1?730MPa，弯曲疲劳极限?FE1?600MPa 大齿轮接触疲劳极限?Hlim2?620MP a，弯曲疲劳极限?FE2?510MPa ① 许用接触应力： ?730 [?H1]?Hlim1?MPa?664MPa Sh1.1 ?Hlim2620 ???MP?564MP?H2?aa SH1.1 ② 许用弯曲应力： ?FE1600?MPa?480MPa ??F1?? SF1.25 ?FE2510?MPa?408MPa ??F2??SF1.25 依据：当大小齿轮都是软齿面时，考虑到小齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，且受载 次数较多，故在选择材料和热处理时，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高20～50HBS。 硬齿面齿轮的承载能力较高，但需专门设备磨齿，常用于要求结构紧凑或生产批量大 的齿轮。当大小齿轮都时硬齿面时，小齿轮的硬度应略高，也可和大齿轮相等。 （3）按齿面接触疲劳强度设计： 设齿轮按8级精度制造。 ① 选择齿宽系数?d（教材P175表11-6） 由于齿轮为非对称布置，且为软齿面，所以取?d=1.2。 ?d=1.2 ② 选择载荷系数K（教材P169表11-3） 由于中等冲击，原动机为电动机，所以取K=1.2。 ③ 小齿轮上的转矩 5.445?3.61?104N?mm T1?9550?103?1440④ 弹性系数ZE(教材P171表11-4) ZE=188 ⑤ 区域系数ZH(教材P171) 由于标准齿轮，ZH?2.5。 ⑥ 许用接触应力 ??H?应取配对齿轮中较小的许用接触应力
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K=1.2 T1?36100N?mm ZE=188 ZH?2.5。 ??H????H2???Hlim2SH⑦ 小齿轮分度圆直径 3?620MPa?564MPa 1.25??H??564MPa d1?40.52mm Z1?22 Z2?67 m?2mm d1?44mmd1?32KT1u?1?ZE?ZH????du????H?????2 d1?2?1.2?3.61?1043.06?1?188?2.5????? 1.23.06?564?2d1?40.52mm⑧ 齿轮的模数 取Z1?22,则Z2?3.06?22?67 67?3.05 故实际传动比 i实?22d40.52模数 m?1??1.8mm Z122根据教材P取 m?2mm 57表4?1⑨ 齿轮几何尺寸的计算 d1?m?Z1?2?22?44mm d2?m?Z2?2?67?134mm *da1?d1?2?m?ha?44?2?2?1?48mmd2?134mmda1?48mmdf1?40mmda2?138mmdf2?130mmdf1?d1?2?m?h?44?2?2?1?40mm*da2?d2?2?m?ha?134?2?2?1?138mm* df2?d2?2?m?ha?134?2?2?1?130mm*a 根据大齿轮安装的轴的直径可得: b2??d?b?1.2?40?48mm又因为小齿轮一般比大齿轮宽5-10，所以b1?b2?8?48?8?56mmm2 中心距 a??Z1?Z2??(22?67)?89mm 22 b1?56mm(4) 验算轮齿弯曲强度 外齿轮的齿形系数YFa和外齿轮吃根修正系数YSaP11?8和表11?9可查得: 173?174表 YFa1?2.84 ,YSa1?1.57 YFa2?2.28 ,YSa2?1.73 由?F?2?K?T1?YFa?YSa2?K?T1?YFa?YSa????F?得， b?m2?Z1b?m2?Z12?K?T1?YFa1?YSa12?1.2?3.61?104?2.84?1.57?F1??22b?m?Z45?2?22 1?F1?97.55MPa???F1??480MPab2?48mma?89mm ，根据教材 - 10 -