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 弯曲疲劳设计计算公式为： m?2000KT1YFSY?? ?dZ12???F计算结果 ?430(MPa)； [ζ]F1=427 (MPa) [ζ]F2=301 (MPa) YFS1=4.25 YFS2=3.95 Yε=0.932 m=1.807 (mm) m=2.25 其中： 许用齿根弯曲应力???F?0.7?FE 查图表得基本弯曲疲劳强度?FE1?610(MPa)，?FE2所以???F1?0.7?FE?427(MPa)，???F1?0.7?FE?301(MPa)； 查图表得复合齿形系数YFS1=4.25，YFS2=3.95； Y??0.25?0.75?a，取?a?1.1，则Yε=0.932； YFS1Y?4.25?0.932?9.276?10-3 4273.95?0.932?1.223?10-2 301???F1???F2?YFS2Y??取用较大者。 那么 m?2000?1.518?54.97?1.223?10-2?1.807(mm) 1.0?252最终取模数m=2.25 mm，z1=25，则d1=25×2.25=56.25 mm。 (4) 几何尺寸计算 ①分度圆直径： d1=56.25 (mm) d2= z2·m=84×2.25=189 (mm) ②齿顶圆直径： da1=(z1+2ha*)m=(25+2×1.0)×2.25=60.75 (mm) da2=(z2+2ha*)m=(84+2×1.0)×2.25=193.5 (mm) ③齿根圆直径： df1=(z1-2ha*-2c*)m=(25-2×1.0-2×0.25)×2.25=50.625 (mm) df2=(z2-2ha*-2c*)m=(84-2×1.0-2×0.25)×2.25=183.375 (mm) ④基圆直径： db1=mz1cosα=2.25×25×cos20°=52.858 (mm) °db2=mz2cosα=2.25×84×cos20=177.602 (mm) ⑤标准中心距： a=m(z1+z2)/2=2.25×(25+84)/2=122.625 (mm) d1=56.25 (mm) d2=189 (mm) da1=60.75 (mm) da1=193.5 (mm) df1=50.625 (mm) df2=183.375 (mm) db1=52.858 (mm) db2=177.602 (mm) a=122.625 (mm) - 9 - 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 4.5 圆锥/圆柱齿轮设计结果 材料 热处理工艺 硬度 精度等级 齿数(z) 模数(m) 锥距(R) 分锥角(δ) 分度圆直径(d) 齿顶圆直径(da) 齿宽(B) '\ 25?151168.75mm 计算结果 圆锥齿轮 小齿轮 40Cr 调质 270HB 8 25 2.75mm 80.575mm 大齿轮 45 调质 230HB 8 53 64?44'49\ 145.75mm 73.724mm 54mm 150.724mm 49mm 材料 热处理工艺 硬度 精度等级 齿数(z) 模数(m) 标准中心距(a) 分度圆直径(d) 齿顶圆直径(da) 齿根圆直径(df) 基圆直径(db) 齿宽(B) 圆柱齿轮 小齿轮 40Cr 调质 270HB 8 25 2.25mm 122.625mm 56.25mm 60.75mm 50.625mm 52.858mm 53mm 大齿轮 45 调质 230HB 8 84 189mm 193.5mm 183.375mm 177.602mm 51mm - 10 - 机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
五. 轴的设计和计算
计算过程 5.1 高速轴（Ⅰ轴）的设计计算 (1) 选择材料并按扭转强度条件初算轴径 选用45#调质钢 扭转强度条件设计公式为： 9.55?106d?30.2??T?3计算结果 d=15.33 (mm) d=32 (mm) PP?A3 nn其中： 根据Ⅰ轴工作情况查表，取A=108； P=4.12 (kW)； n=1440 (r/min)； 那么 d?108?34.12?15.33(mm) 1440考虑到轴上有两个键槽，故轴径增大7%，取d=17 (mm)。 选择联轴器： 联轴器传递转矩T=27.85 (N·m)； 电动机外伸轴直径d=38 (mm)； 据此选择LT6型弹性套柱销联轴器，该联轴器可选轴径有： 32、25、38、40 (mm)； 由此确定Ⅰ轴最小轴径d=32 (mm)。 (2) 轴的结构设计 拟定Ⅰ轴装配方案如下： 确定轴各段直径和长度： d1d3d2d4d3d5l1l2l3l4l3l5d6l6 - 11 - 机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 选择滚动轴承： 根据轴尺寸及工作条件，选择6007型深沟球轴承，其尺寸为d×D×B=35mm×62mm×14mm。 为利于固定，一般取l3比b小1mm，故确定d3=35mm，l3=3mm； 由所选联轴器尺寸确定d1=32mm，l1=55mm； 根据圆锥齿轮尺寸，确定d6=32mm，l6=50mm； 由经验公式计算轴肩高度：h4=0.07×35+(1~2)=3.45~4.45 (mm)，取轴肩高为3.5mm，故d4=42mm，取l4=70mm； 根据轴承安装方便的要求，取d2、d5均比d3小1mm，得d2=d5=34mm； 根据安装轴承旁螺栓的要求，取l2=40mm； 根据齿轮与内壁的距离要求，取l5=20mm。 确定的Ⅰ轴尺寸如下： d 1 32mm l 1 55mm d 2 34mm l 2 40mm d 3 35mm l 3 13mm d 4 42mm l 4 70mm d 5 34mm l 5 20mm d 6 32mm l 6 50mm 计算结果 确定轴上圆角和倒角尺寸： 取轴端倒角为2×45°除下图标注外，各轴肩处圆角半径，均为R1。 轴上零件的周向定位： 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，查手册得： 公称尺寸b×h=10×8mm，轴上深度t=5.0mm，毂上深度t=3.3mm，取联轴器端键槽长L=45mm，锥齿轮端键槽长L=40mm。 最终确定Ⅰ轴零件图如下： R0,5R0,5323542353410344540105032554013701320 (3) 按弯扭合成强度条件校核计算 作出轴的受力简图如下： ZFr3MFa3Ft3Fa2Ft2Fr1YFa1Ft1Fr2XABCD作出轴的弯矩图如下（分别为垂直面和水平面）： - 12 - 机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 计算结果 作出轴的合成弯矩图如下： 作出轴的扭矩图如下： 由上图可知，截面C为危险截面。 按弯扭合成强度校核计算公式为： 222M2???T??M???T? ?e????4???? ???1?bW?W??2W? 其中： 22合成弯矩M?MH?MV； 水平面弯矩MH=Ft1·lCD，垂直面弯矩MV=Fr1·lCD； 圆锥齿轮水平分力 2T12T12?27.32Ft1????935.02(N)； dm1d1?1?0.5?L?68.75?10?3??1?0.5?0.3?Ft1=935.02 (N) 圆锥齿轮垂直分力 '??'\Fr1?Fa2?Fcos?1?Ft1tan?cos?1?935.02?tan20cos251511?307.80(N)； Fr1=307.80 (N) 又lCD=52.5 (mm)； 所以 MH=935.02×52.5×10-3=49.09 (N·m)， MH=49.09 (N·m) MV=307.80×52.5×10-3=16.16 (N·m)； MV=16.16 (N·m) 那么 2222M?MH?MV?49.09?16.16?51.68(N?m)； M=51.68 (N·m) 抗弯截面模量 3-3 ?d3??35?10W???4.21?10-6； 3232W=4.21×10-6 ?????1?b受循环转矩，取????0?b?0.6； - 13 -