机械设计课程设计计算说明书-传动装置的选择及参数计算
四. 传动装置的选择及参数计算
计算过程 4.1传动装置总传动比及分配各级传动比 总传动比： i?nm1440??8.48 nw169.77计算结果 i=8.48 i1=2.12 i2=3.36 n1=679.25 (r/min) n2=169.81 (r/min) P1=4.12 (kW) P2=3.91 (kW) P3=3.76 (kW) P4=3.64 (kW) T0=27.85 (N·m) T1=27.32 (N·m) T2=54.97 (N·m) T3=211.46 (N·m) Tw=204.71 (N·m) 各级传动比： i1=0.25i=2.12（圆锥齿轮） i2=0.75i=3.36（圆柱齿轮） 4.2传动装置的运动和动力参数 各轴转速n： n1?nm1440??679.25 (r/min) i12.12nm1440??169.81 (r/min) i1i28.48n2?各轴功率P： P1=Pdη1=Pdηc=4.20×0.98=4.12 (kW) P2=P1η2=Pdηcηrηg=4.20×0.98×0.99×0.96=3.91 (kW) P3=P2η3=Pdηcηr2ηg2=4.20×0.98×0.992×0.96×0.97=3.76 (kW) P4=P3η4= Pdηcηr3ηg2ηc’=4.20×0.98×0.993×0.96×0.97×0.98=3.64 (kW) 各轴转矩T： T0?9550Pd4.20?9550?27.85 (N?m) nm1440P4.121?9550?27.32 (N?m) n11440P23.91?9550?54.97 (N?m) n2679.25P33.76?9550?211.46 (N?m) n3169.81Pw3.64?9550?204.71 (N?m) nw169.81T1?9550T2?9550T3?9550Tw?9550- 4 - 机械设计课程设计计算说明书-传动装置的选择及参数计算
计算过程 传动装置运动和动力参数计算结果 参数 转速 功率 转矩 传动比 效率 电动机轴 1440 4.20 27.85 1 0.98 Ⅰ轴 1440 4.12 27.32 2.12 0.9504 Ⅱ轴 679.25 3.91 54.97 3.36 0.9603 Ⅲ轴 169.81 3.76 211.46 工作机轴 169.81 3.64 204.71 1 0.9702 计算结果 z1=25 z2=53 K=1.52 φL=0.3 ZE=189.8 N1=4.147×109 N2=1.956×109 4.3 圆锥齿轮设计计算 (1) 选择材料、热处理、齿轮精度和齿数 小齿轮 大齿轮 材料 40Cr 45 热处理 调质 调质 硬度 250~280HB 220~250HB 精度等级 8 8 齿数 25 53 齿数选择： 取z1=25，则z2=z1·i=25×2.12=53 实际从动轴转速、传动比等于理论值，无转速误差。 (2) 按齿面接触疲劳强度设计 接触疲劳设计计算公式为： ?ZEKT13d1?2.93??L(1?0.5?L)2u?????H? ???2其中： 转矩T1=27.32 (N·m)； 机器载荷平稳，故使用系数KA=1.0； 试取动态载荷系数KV=1.27； 齿向载荷分布系数取Kβ=1.09； 齿间载荷分布系数，按齿面未硬化，直齿轮8级精度，KAFt/b>100N/mm，Kα=1.1； 所以有K=KAKVKβKα=1.0×1.27×1.09×1.1=1.52； 取齿宽系数φL=0.3； 大小齿轮均为锻钢，故弹性系数ZE=189.8； 齿面接触许用应力??H???HlimSHmimZNZW； 查图表得，小齿轮ζHlim1=750MPa，大齿轮ζHlim2=550MPa； 小齿轮应力循环次数： N1=60jnLh=60×1×1440×16×300×10=4.147×109； 大齿轮应力循环次数： N2=60jnLh=60×1×679.25×16×300×10=1.956×109； 取ZN1=ZN2=1，软齿面ZW=1，安全系数SH=1； 所以 - 5 - 机械设计课程设计计算说明书-传动装置的选择及参数计算
计算过程 计算结果 [ζ]H1=750 (MPa) [ζ]H2=550 (MPa) d1=64.69 (mm) m=2.588 ζH=548.31 (MPa) [ζ]F1=285.71 (MPa) [ζ]F2=271.43 (MPa) ???H1????H2那么 750?1?1?750 (MPa) 1550?1?1??550 (MPa) 12?189.8?d1?2.933?(mm) ???64.69 2550?0.3?1?0.5?0.3??2.12?即小齿轮分度圆直径d1=64.69 mm。 模数m?d164.69??2.588(mm) z1251.52?27.32?103齿面接触疲劳强度校核公式： ?H=5ZE则有 KT1?L?1-0.5?L?d1u32????H ?H?5?189.8?1.52?27.32?1030.3??1?0.5?0.3??64.693?2.12 2?548.31?550 (MPa)所以齿面接触疲劳强度满足要求。 (3) 按齿根弯曲疲劳强度设计 弯曲疲劳设计计算公式为： m?34KT1?L?1?0.5?L?z221u?1???F2YFaYSa 其中： 小齿轮齿形系数YFa1=2.62，应力校正系数YSa1=1.59； 大齿轮齿形系数YFa2=2.31，应力校正系数YSa2=1.71； 小齿轮弯曲疲劳极限ζFlim1=200 MPa； 大齿轮弯曲疲劳极限ζFlim2=190 Mpa； 取弯曲强度安全系数S=1.4； 则许用弯曲应力 ???F1????F2?所以 ?Flim1YSTSFminYNYX?200?2?1?1?285.71(MPa) 1.4190?2?1?1?271.43(MPa) 1.4?Flim2YSTSFminYNYX?- 6 - 机械设计课程设计计算说明书-传动装置的选择及参数计算
计算过程 YFa1YSa12.62?1.59??0.01458 285.71?2.31?1.71?0.01455 271.43计算结果 Yε1=0.01458 Yε2=0.01455 m=1.968 (mm) d1=68.75 (mm) d2=145.75 (mm) R=80.575 (mm) '\δ1=25?1511 δ2=64?44'49\ da1=73.724 (mm) da2=150.724 (mm) B1=54 (mm) B2=49 (mm) z1=25 z2=84 - 7 - ???F1YFa2YSa2???F2取用较大者。 那么 m?34?1.52?27.32?1030.3??1?0.5?0.3??25?2.12?1222?0.01458?1.968(mm) 最终取模数m=2.75 mm，z1=25，则d1=25×2.75=68.75 mm。 (4) 几何尺寸计算 ①分度圆直径： d1=68.75 (mm) d2=z2·m=53×2.75=145.75 (mm) ②锥距： d68.75R?u2?1??2.122?1?80.575(mm) 22③分锥角： ?1?arctan??z1??25??'\?arctan????251511 ?53??z2??2?90?-?1?64?44'49\ ④齿顶圆直径： '''da2?d2?2hacos?1?145.75?2?2.75?cos25?1511?150.724(mm) ⑤齿宽： R145.75B???48.58?mm?，取B1=54 (mm)，B2=49 (mm) 334.4 圆柱齿轮设计计算 (1) 选择材料、热处理、齿轮精度和齿数 小齿轮 大齿轮 材料 40Cr 45 热处理 调质 调质 硬度 250~280HB 220~250HB 精度等级 8 8 齿数 25 84 齿数选择： 取z1=25，则z2=z1·i=25×3.36=84 实际从动轴转速、传动比等于理论值，无转速误差。 机械设计课程设计计算说明书-传动装置的选择及参数计算
计算过程 (2) 按齿面接触疲劳强度设计 接触疲劳设计计算公式为： 2000KT1u?1?ZHZEZ?3d1?????du?????H? ???2计算结果 K=1.518 ψd=1.0 ZH=2.5 Zε=0.9 ZE=189.8 N1=1.956×109 N2=4.891×108 其中： 转矩T1=54.97 (N·m)； 机器荷载平稳，故取使用系数KA=1.0； 试取动态载荷系数KV=1.15； 齿向载荷分布系数取Kβ=1.2； 齿间载荷分布系数，按齿面未硬化，直齿轮8级精度，KAFt/b>100N/mm，Kα=1.1； 所以有K=KAKVKβKα=1.0×1.15×1.2×1.1=1.518 查齿宽系数表，软面齿轮非对称安装，取ψd=1.0； 标准齿轮，??20?，ZH=2.5，齿数不算少，取Zε=0.9； 材料为锻钢对锻钢，故弹性系数ZE=189.8； 齿面接触许用应力??H???HlimSHmimZNZW； 查图表得，小齿轮ζHlim1=750MPa，大齿轮ζHlim2=550MPa； 小齿轮应力循环次数： N1=60jnLh=60×1×679.25×16×300×10=1.956×109； 大齿轮应力循环次数： N2=60jnLh=60×1×169.81×16×300×10=4.891×108； 取ZN1=ZN2=1，软齿面ZW=1，安全系数SH=1； 所以 750?1?1?750 (MPa) ???H1?1550?1?1?550 (MPa) ???H2?1那么 d1?32000?1.518?54.973.36?1?2.5?189.8?0.9??????50.73(mm) 1.03.36?550?2即小齿轮分度圆直径d1=50.73 mm。 b??d?d1?1.0?50.73?50.73(mm) 所以，可以取小齿轮宽度b1=53mm，大齿轮宽度b2=51mm； 模数m?d150.73??2.029(mm) z125 [ζ]H1=750 (MPa) [ζ]H2=550 (MPa) d1=50.73 (mm) b=50.73 (mm) b1=53 (mm) b2=51 (mm) m=2.029 (mm) (3) 按齿根弯曲疲劳强度设计 - 8 -