3.4.2 中间传动轴的转速
对于中间传动轴的转速的考虑原则是:妥善解决结构尺寸大小与噪音、振动等性能要求之间的矛盾。
中间传动轴的转速较高时,中间传动轴和齿轮承受扭矩小,可以使轴径和齿轮模数小些,从而可以使结构紧凑。但是,这将引起空载功率和噪音加大。从经验知:主轴转速和中间传动轴的转速时,应结合实际情况作相应修正:1、对于功率较大的重切削机床,一般主轴转速较低,中间轴的转速适当取高一些对减小结构尺寸的效果较明显。2、对高速轻载或精密机床,中间轴转速宜取低一些。3、控制齿轮圆周速度,在此条件下,可适当选用较高的中间轴转速。
3.5 转速图拟定
运动参数确定以后,主轴各级转速就已经知道了,而且根据设计出来的各级齿轮的传动比,这样就可以拟定主运动的转速图,使主运动逐渐具体化。
电动机150010000.534:1Ⅰ轴Ⅱ轴54:4153:3135:47主轴180012008155433543402362301541034520:6217:66 此车床集中传动:公比为,级数Z=12,变速范围R=180045=40。
4 动力计算
4.1 齿轮的计算
4.1 .1 确定齿轮齿数和模数(查表法)
可以用计算法或查表法确定齿轮齿数,后者更为简便。根据上面计算的传动比和初步定出的小齿轮齿数,查表即可求出齿轮副齿数之和,再减得大齿轮的齿数。
用查表法求Ⅰ轴和Ⅱ轴上的齿轮的齿数和模数
常用传动比的适用齿数(小齿轮)(见参考书1第20页)。 选取时应注意:
不产生根切。一般取Zmin≥18~20;
保证强度和防止热变形过大,齿轮齿根圆到键槽的壁厚δ≥2m,一般取δ>5mm则 Zmin≥6.5+2Tm。
同一传动组的各对齿轮副的中心距应当相等。若模数相同,则齿数和亦应相等。但由于传动比的要求,尤其是在传动中使用了公用齿轮后,常常满足不了上述要求。机床上可用修正齿轮,在一定范围内调整中心距使其相等。但修正量不能太大,一般齿数差不能超过3~4个齿。
防止各种碰撞和干涉。
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三联滑移齿轮的相邻两齿轮的齿数差应大于4。
所以,可以假设其中最小的齿轮2齿数为20,而且由上可知,齿轮2和齿轮5之间的传动比为3.1,查常用传动比的适用齿数(小齿轮)表,可找到最接近的传动比为3.15,当时的齿数之和为82。可得大齿轮齿数为62。
齿轮模数的估算
按接触疲劳和弯曲疲劳强度计算齿轮模数比较复杂,而且有些系数只有在齿轮各参数都已经知道后方可确定,所以只在草图画完之后校核用。在画草图之前,先估算,再选用标准齿轮模数。
齿轮弯曲疲劳的估算:
≥32mm [1]
齿轮点蚀的估算:
A≥370mm[1]
其中为大齿轮的计算转速,A为齿轮中心距。 由中心距A及齿数z1、z2求出模数:
[1]
根据估算所得和中较大得值,选取相近的标准模数 以齿轮2和齿轮5为例 =×n=1500×0.534=801 rmin N=5.5×0.95=5.225kw ≥32≈1.509 A≥370≈69.133mm ≈1.686
所以,根据选取,为了保证模数一定满足要求,假设齿轮2和齿轮5的模数为3 由此可知,输入轴1和传动轴2之间的中心距为 A===123mm
同理且根据1轴和2轴之间的距离始终为123mm,可得出1轴和2轴之间其余的齿轮的齿数和模数
分别为 z1=35 m1=3
z4=47 m4=3
z3=51 m3=3 z6=31 m6=3
4.1. 2 确定齿轮的齿数和模数(计算法)并校核
以齿轮8和9为例,
设计时采用最高转速,即齿轮10的转速为1800rmin,已知该组齿轮传递的功率为5.5KW,已知传动比为≈0.2576,假设齿轮对称布置,使用寿命为8年,每年以300工作日计,两班制,中等冲击,齿轮单向回转。
1、齿轮的材料、精度和齿数选择 因传递功率不大、转速不高、材料按 表7-1选取,都采用55钢,锻造毛坯,大齿轮正火处理,小齿轮调质,均用软齿面。
齿轮精度用6级,软齿表面粗糙度为1.6。
软齿面闭式传动,失效形式为点蚀,考虑传动平稳性,,取齿轮8的齿数为17,则齿轮9为170.2576=66
2、设计计算
(1)、设计准则 按齿面接触疲劳强度设计,再按齿根弯曲疲劳强度校核。 (2)、按齿面接触疲劳强度设计 [2]
p9.55?106?5.5?66N.mm?113290N.mm =9.5510??n1800?176由图7-6选取材料的接触疲劳极限应力为: ,
由图7-7选取材料的弯曲疲劳极限应力为: ,
应力循环次数N由式(7-3)计算
N1?60?1800?17?16?300?8/66=
由图7-8查得接触疲劳强度寿命系数,1.02 由图7-9查得弯曲疲劳寿命系数,1,
由表7-2查得接触疲劳安全系数1,弯曲疲劳安全系数1.4,又=2.0,试选1.3
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由前面的式子求得许用接触应力和许用弯曲应力
[2]
[??H1linH2]?SZN2?571MPaHlim [2]
??230?2F1???F1limYSTSYN1??1?328MPaFlim1.4 [2]
??F2???F2limYSTSYN2?300MPaFlim [2]
将有关值代入式子 得
?2.5?189.8?0.90?2=3?2?1.3?113290?83??66=59.17 [2] 571?则1.44 查图
7-10
得;由表
7-3
查得;由表
7-4
查得;取;KH?KAKVK?K??1.25?1.09?1.05?1?1.431 修正d.4311?d1t311.3?59.17?1.03?60.95mm[2]
m?d1/z1?60.95/17?3.58mm 由表7-6取标准模数 3.校核齿根弯曲疲劳强度 由图7-18查得 取
由式(7-12)校核大小齿轮的弯曲强度
?KTI2?1.43?113290F1?2FS1?
?2dZ1m3YY?1?1723.534.2?0.7?76.87MPa???F1?[2]
?F2??YFS2 [
Y?76.87?4.0F12?73.20MPa?[?F2]FS14. [2]
所以,初选的齿轮齿数和计算出的模数符合要求。 求得齿轮8和9的齿数和模数分别为z8=17 m8=3.5
则
z9=66 m9=3.5
其中齿轮8的齿数为17,有可能会发生根切现象,所以要修正齿轮,用变位修正法求得8齿轮的变位系数为+0.218。用同样的方法可以求得其他齿轮的变位系数。
列出各齿轮的齿数、模数、和变位系数 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 模数 3 3 3 3 3 3 3 3.5 3.5 3 齿数 35 20 51 47 62 31 56 17 66 41 齿形角 变位系数 +0.5 +0.8 0 -0.5 0 0 0 +0.218 0 +0.169 齿轮材料为55钢,热处理为齿部G58±0.2,深0.5