下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 1 頁 目 錄前 言 ………………………………………………………………………… 1第一章 電動機(jī)的選擇 …………………………………………………… 2第二章 傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)的選擇計(jì)算 …………………………… 2第三章 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………… 43.1 滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………… 43.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………… 53.3.1 齒輪 Z1，Z 2 的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 ………………………………… 7 3.3.2 交換齒輪變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ……………………………………… 103.3.3 蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 …………………………………… 143.3.4 行星齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………… 163.3.5 齒輪 Z3，Z 4 的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 ………………………………… 20第四章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 …………………………………………… 244.1 軸Ⅰ的校核 ……………………………………………………… 244.2 軸Ⅱ的校核 ……………………………………………………… 264.3 行星齒輪 A 軸及軸承的設(shè)計(jì) ………………………………… 284.4 行星齒輪 B 軸及軸承的設(shè)計(jì)………………………………………29第五章 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核…………………………………………… 29小結(jié) ………………………………………………………………………… 33致謝 ………………………………………………………………………… 34參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………35附錄 ……………………………………………………………………………36下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 2 頁 機(jī)械傳動動力滑臺摘要：本次設(shè)計(jì)的課題是機(jī)械動力滑臺?；_是組合機(jī)床的通用部件，用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動。 目前國內(nèi)外的組合機(jī)床，大都是以滑臺為基礎(chǔ)，配置各種切削頭，用來完成鉆，擴(kuò)，鉸，鏜孔等各種加工工序。本次設(shè)計(jì)主要是要完成機(jī)械滑臺及其傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?；_的傳動系統(tǒng)由動力滑臺，機(jī)械滑座及雙電機(jī)傳動裝置組成。傳動裝置采用雙電機(jī)差速器的傳動方式。使滑臺能夠完成快進(jìn)，工進(jìn)，停留，快退的工作循環(huán)。機(jī)械滑臺的設(shè)計(jì)任務(wù)書中已給的數(shù)據(jù)有：滑臺面寬 B = 400mm ，行程 S = 400mm滑臺工進(jìn)速度 V =15.4 ~ 600mm/min 滑臺快進(jìn)速度 V = 6.3m/min進(jìn)給力 F = 20000N在分析了已知條件，查閱有關(guān)材料后，可以初步確定設(shè)計(jì)方案。首先，根據(jù)選定的切削用量，確定進(jìn)給力，作為選擇動力滑臺的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及傳動軸，齒輪的尺寸；確定切削功率，用作選擇電動機(jī)的功率。在完成電動機(jī)的選擇計(jì)算后，在進(jìn)行機(jī)械滑臺傳動裝置的動力與運(yùn)動參數(shù)的選擇計(jì)算，傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算等。最后進(jìn)行滑臺的設(shè)計(jì), 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。通過這次對機(jī)械滑臺及其傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我對組合機(jī)床及其通用部件的設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識與了解，鞏固了以前所學(xué)過的理論知識，并與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，提高了自己的專業(yè)技能。關(guān)鍵詞：機(jī)械動力滑臺 差速器 傳動系統(tǒng) 傳動軸指導(dǎo)老師：下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 3 頁 Mechanical power sliding tableStudents： fan lijun Class： 990312Abstract :The title of this design is mechanical power sliding table. The sliding table is a general component of combine machine tool, which can realize the feed movement of machine tool. The combine machine tool which based on sliding table, allocate all kinds of slice, can finish drill, expansion and so on.The project must finish the design of sliding table and drive system. The drive system of sliding table is consist of power slipway and two electric machine drive device. Drive device is the kind of two electric machine differential mechanism drive. Sliding table could finish the motive cycle feed: fast feed, work feed, stay and fast recession.The design dates which given in the duty paper:The broad of the sliding table: B = 400mm The route : S = 400mmThe speed of work feed: V =15.4 ~ 600mm/minThe speed of fast feed: V = 6.3m/minFeeding force : F = 20000NAfter looking- up some material, analyzing given conditions, the scheme could de decided. At first, we can decide feeding force as the warranty of choose power sliding table; Decide the slice as the warranty of decide the dimension of spindle, power drive shaft and gear ; decide capacity as to choose electric machine. After finish the choose and calculation of the electric machine , it must performance the choose and calculation of movement parameter of the sliding table drive device , design and calculation of the drive parts , design and check of the sliding table and so on.Through this design of mechanical drive power sliding table, I have a pointed knowledge of the machine tool and its general component , strengthen the theory knowledge which have learned . at the same time , improve myself professional technology .Key word : Mechanical power sliding table Differential mechanismDrive system Power drive shaftTeacher: 下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 4 頁 前 言畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了大學(xué)四年的所有課程之后的最后一次設(shè)計(jì)。是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識與技能去分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的一個綜合訓(xùn)練。本次設(shè)計(jì)的課題是機(jī)械傳動動力滑臺?；_是用來實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動的通用部件，滑臺可分為液壓滑臺和機(jī)械滑臺兩類。目前，國內(nèi)外組合機(jī)床大都是以滑臺為基礎(chǔ)，配置各種切削頭，用來完成鉆，擴(kuò)，鉸，鏜孔，銑削及攻絲等各種加工工序。此外，動力滑臺還可以作為零件的輸送裝置來使用。機(jī)械傳動動力滑臺的設(shè)計(jì)主要是完成傳動系統(tǒng)（快進(jìn)，工進(jìn)及變速）和滑臺的設(shè)計(jì)。機(jī)械滑臺的傳動系統(tǒng)由動力滑臺，機(jī)械滑座及雙電機(jī)傳動裝置等三部分組成?；_可完成如下的自動循環(huán)：快進(jìn), 工進(jìn), 停留, 快退, 原位停止?；_的傳動裝置是采用雙電機(jī)差速器的傳動方式?？焖匐姍C(jī)的后端裝有電磁制動器，以用來實(shí)現(xiàn)對快速電機(jī)的制動?；_的快進(jìn)和快退由快速電機(jī)直接驅(qū)動，經(jīng)過齒輪 Z1 ~ Z6 使絲杠快速旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)。滑臺快退時的傳動路線不變，依靠快速電機(jī)的反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)?；_在快進(jìn)，快退時，工進(jìn)電機(jī)可以工作也可以不工作。但是，工進(jìn)電機(jī)工作時，滑臺快進(jìn)和快退的速度是不一樣的。如果工進(jìn)電機(jī)工作，則滑臺的快進(jìn)速度要加上一個工進(jìn)速度，而滑臺的快退速度則要減去一個工進(jìn)速度?；_的進(jìn)給量可由交換齒輪A，B， C，D 的配換來調(diào)整。機(jī)械滑臺是組合機(jī)床一個很重要的通用部件，所以機(jī)械傳動動力滑臺的設(shè)計(jì)對提高專業(yè)設(shè)計(jì)能力有很大的幫助。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 5 頁 下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 6 頁 第一章 電動機(jī)的選擇1.1 已知工作要求和條件選用 Y 系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機(jī)。1.2 選擇電動機(jī)容量滑臺所需功率 PWPW = FW ·VW / 1000η W KW式中 FW = 20000N ，V W = 0.01m/s ( 工進(jìn) ) ， V’W = 0.105m/s ( 快進(jìn) ) ，滑臺的效率 η W = 0.94 。代入上式得 PW = FW ·VW / 1000η W = 20000 ×0.01 / 1000 ×0.94 = 0.213 KWP’W = FW ·V’W / 1000η W = 20000 ×0.105 / 1000 ×0.94 = 1.06 KW工進(jìn)電動機(jī)的輸出功率 P0 ，快進(jìn)電機(jī)的輸出功率 P’0P0 = PW /η KW P’0 = P’W /η’ KW 下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 7 頁 式中 η 為工進(jìn)時電動機(jī)至滑臺的傳動裝置總效率。η’為快進(jìn)時傳動裝置總效率。取滾動軸承效率 η 1 = 0.99 ，齒輪傳動效率 η 2 = 0.98 ，蝸桿傳動效率η 3 = 0.45 ，滑動絲杠效率 η 4 = 0.5 , 滑動軸承效率 η 5 = 0.97η=η 51η 42η 3η 4 = 0.99 5× 0.984× 0.45 ×0.5 = 0.39η’=η 41η 32η 4 = 0.99 5× 0.984×0.5 = 0.93故P0 = PW /η= 0.213 / 0.39 = 0.55 KW P’0 = P’W /η’ = 1.06 / 0.93 = 1.1 KW查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐》中 Y 系列電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表選電動機(jī)的額定功率 P 為 0.55KW 和 1.1KW 。1.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速工進(jìn)時，絲杠轉(zhuǎn)速 n w = 2 ~75 r/min快進(jìn)時，絲杠轉(zhuǎn)速 n’ w = 787.5 r/min圓柱齒輪傳動比范圍 i1’ =1 ~ 5 ，外嚙合行星齒輪 i2’ =3 ~ 9 , 總傳動比范圍為 I’ = 3 ~ 45 可見電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為n’ = I’·n w = (2~75) (3 ~ 45 ) = 225 ~ 3375 r/min綜上，選用同步轉(zhuǎn)速為 1400r/min 的 Y 系列電動機(jī) Y801-4 為工進(jìn)電機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min , 選用 Y90S-4 為快進(jìn)電機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為 1400r/min 。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 8 頁 第二章 傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)的選擇計(jì)算2.1 各軸轉(zhuǎn)速1 軸 n 1 = n m / i1 = 1390 / 1.9 = 731 r/min 2 軸 n 2 = n 1 / i2 =731 / 2 = 365.5 r/min3 軸 n 3 = n 2 / i3 = 182.8 r/min4 軸 n 4 = n 3 / i4 = 96.75 r/min絲杠軸 n = n 4 / 1.29 = 75 r/min2.2 各軸功率1 軸 P1 = P0η 2= 0.55× 0.98× 0.54 = 0.54 KW2 軸 P2 = P0η 1η 22 = 0.55× 0.982 ×0.99 = 0.53 KW3 軸 P3 = P0η 12η 23 = 0.55× 0.983 ×0.992 = 0.514 KW4 軸 P4 = P3η 1η 3 = 0.514×0.99 × 0.45 = 0.23 KW絲杠軸 P = P3η 1η 2η 5 = 0.23 ×0.99 ×0.98 ×0.97 = 0.213 KW2.3 各軸扭矩電機(jī)軸 T 0 = 9550 × P0 / n m = 9550× 0.55 / 1390 = 3.78 N·m1 軸 T 1 = 9550 × P1 / n 1 = 9550× 0.54 / 731 = 7.1 N·m2 軸 T 2 = 9550 × P2 / n 2 = 9550× 0.53 / 365.5 = 14.1 N·m3 軸 T 3 = 9550 × P3 / n 3 = 9550× 0.514 / 182.8 = 26.9 N·m4 軸 T 4 = 9550 × P4 / n 4 = 9550× 0.23 / 96.75 = 22.7 N·m絲杠軸 T4 = 9550 × P / n = 9550× 0.213 / 75 = 27.1 N·m將以上算得的運(yùn)動與動力參數(shù)列表如下：電機(jī)軸1 軸 2 軸 3 軸 4 軸 絲杠軸轉(zhuǎn)速 n 1390 731 365.5 182.8 96.75 75下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 9 頁 r/min額定功率 P KW0.550.54 0.53 0.514 0.23 0.213扭矩 T N·m3.78 7.1 14.1 26.9 22.7 27.1傳動比 i 1.9 2 2 1.9 1.29效率 η 0.98 0.98 0.97 0.45 0.93第三章 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 耐磨性計(jì)算螺桿中徑 d2 mm d2 = §( F/φ[p] )1/ 2 = 14mm螺母高度 H mm H = φd2 = 42mm旋合圈數(shù) Z Z = H/P = 42/4 = 10.5 ≤10~12螺紋工作高度 h mm h = 0.5p = 0.5×4 = 2 mm工作壓強(qiáng) P Mpa P =F/πd 2hz ≤[P]（2） 穩(wěn)定性計(jì)算要求滿足 SSC = FCr / F ≥ S S , 對于傳導(dǎo)螺旋，S S = 2.5 ~ 4.0FCr —— 螺桿的臨界載荷 FCr =л 2EI / (ul )2E = 2.06 × 105 Mpa ( 對于鋼 E = 2.07×105 Mpa )I = лd 14 / 64 mm4U = 0.5下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 10 頁 L = 螺桿的最大工作長度，取 L = 400 mmF = 20000N計(jì)算得，F(xiàn) Cr / F =3.142×2.07×105 ×1017.6 / 2000 (0.5×400)2 = 2.6符合要求。（3） 螺紋的主要幾何參數(shù)的計(jì)算按 d2 由標(biāo)準(zhǔn)中選取相應(yīng)的公稱直徑 d 和螺距 p d =16 mm ，p = 4 ， d1 =12 mm ，n = 2計(jì)算得,導(dǎo)程 s = np = 8mm3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算本次設(shè)計(jì)的機(jī)械滑臺傳動系統(tǒng)采用 2K--H 行星差動齒輪機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)代號-D查表選取合適的速比與齒數(shù)：I aHb = 3.65 , IHab = 1.3778 , Za = 20 , Zb = 24 , Zg = 31 , Zf = 27（1）滑臺快進(jìn)時IHab = n a / n b =1400 r/min / n b = 1.3778 , 得 n b = 1203 r/minn b = 787.5*I = 1203 r/min , 得 I = Z 4 / Z 3 = 1.29 （2）滑臺工進(jìn)時已知絲杠工進(jìn)速度 v =15.4 ~ 600 mm/min, 導(dǎo)程 s = 8mm, 計(jì)算可得絲杠轉(zhuǎn)速 n = 2 ~ 75 r/ min因 I = Z 4 / Z 3 = 1.29 ，故中心輪 b 轉(zhuǎn)速 n b = (2 ~ 75)×1.5 = 3 ~ 112.5 r/min因 I aHb = n H / n b = 3.65 , 故行星架 H 轉(zhuǎn)速n H = 3.65 n b =3.65 (3 ~ 112.5) = 9.4 ~353 r/min n H 即等于蝸輪的轉(zhuǎn)速 n 選取 I = n（桿）/ n（輪） = 5，下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 11 頁 可求得蝸桿轉(zhuǎn)速 n = 5×（9.4 ~ 353）= 47 ~ 1765 r/min傳動系統(tǒng)的變速范圍 R= N max / N min = 75 r/min / 2r/min = 39查表，得公比 ￠ =1.58 ， 轉(zhuǎn)速級速 Z = 9該變速系統(tǒng)采用交換齒輪變速機(jī)構(gòu)，因要實(shí)現(xiàn) 9 級變速，一組交換齒輪可實(shí)現(xiàn) 4 級變速，故需三組變速齒輪。轉(zhuǎn)速圖Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ如圖所示，變速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn) n = 47~1825r/min 的變速，I = Z 2 / Z 1= 1390r/min / 731r/min = 1.93.3.1 齒輪 Z1 , Z2 的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核1．選擇齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù) 1）選用直齒圓柱齒輪傳動。 2）滑臺運(yùn)動速度不高，故選用 7 級精度（GB10095 —88） 。3）材料選擇。由表選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 12 頁 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。4) 小齒輪齒數(shù) Z 1 = 20 ，大齒輪齒數(shù) Z 2 = 38 ，u = Z 2 / Z 1 = 1.92．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，d 1t ≥ 2.32 1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 (1) 試選載荷系數(shù) K t = 1.3(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T 1 = 95.5 ×105P/ n = 95.5×105×0.55/1390 = 3779 N·mm(3) 由表 10-7 選取齒寬系數(shù) ?d = 0.5(4) 查得材料的彈性影響系數(shù) Z E =189.8 Mpa1/2(5) 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim1 = 600 Mpa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim2 = 550 Mpa ；(6) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 = 60n1 j Lh = 60 ×1390 ×1 ×35000 = 2.919 ×105N2 = N1 / u = 2.919 ×105 / 1.9 = 1.54×105(7) 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 = 0.90 ；K HN2 = 0.91(8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1% ，安全系數(shù) S =1 , 得[σ H] 1 = KHN1σ Hlim1 / S = 0.9 × 600 Mpa = 540 Mpa[σ H] 2 = KHN2σ Hlim2 / S = 0.91 ×550 Mpa = 500.5 Mpa2）計(jì)算(1) 試算小齒輪分度圓直徑 d 1 t ，代入[σ H] 中較小值下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 13 頁 d 1t ≥ 2.32 = 30.6mm(2) 計(jì)算圓周速度 vv = πd 1t n / 60×1000 m/s = 2.22 m/s(3) 計(jì)算齒寬 bb = ? d ·d 1t = 0.5 × 30.6 mm = 15.3 mm(4) 計(jì)算齒寬與齒高之比 b / h模數(shù) m t = d 1t / Z1 = 30.6 / 20 = 1.53 mm齒高 h = 2.25 m t = 2.25 × 1.53 = 3.44 mmb / h = 15.3 / 3.44 = 4.4(5) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) v =2.22 m/s ，7 級精度，由圖查得動載系數(shù) K v = 1.09直齒輪，假設(shè) KAFt / b <100 N/mm 。由表 10-3 查得 KHα = KFα = 1.2 由表 10-2 查得使用系數(shù) KA = 1 ；由表 10-4 查得 7 級精度、小齒輪懸臂布置時KHβ = 1.12 × 0.18 (1+6.7 ?d2) ?d2 + 0.23×10－3 b將數(shù)據(jù)代入后得，KHβ = 1.12 × 0.18 (1+6.7× 0.52) ×0.52 + 0.23×10－3 ×15.3 =1.79由 b / h = 4.4 ，K Hβ =1.79 查圖 10-13 得 KFβ =1.55 ；故載荷系數(shù)K = KA KV KHα KHβ = 2.341(6) 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，d1 = d1t( K / Kt)1/ 3 = 37.23 mm(7) 計(jì)算模數(shù) m下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 14 頁 m = d1 / z1 = 1.86 mm3．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m ≥ ( 2KT 1(YFα YSα / [σ F] ) / ?d z12 )1/ 31）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE1 = 500MPa ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE2 = 380 MPa（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 = 0.86 ； KFN2 = 0.87（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S = 1.4 ，得[σ F]1 = KFN1σ FE1 / S = 0.86 × 500 / 1.4 = 307.14 MPa[σ F]2 = KFN2σ FE2 / S = 0.87 × 380 / 1.4 = 236.14 MPa（4）計(jì)算載荷系數(shù) KK = KA KV KFα KFβ = 1× 1.09× 1.2 ×1.55 = 2.027（5）查取齒形系數(shù)查得 YFα1 = 2.8 ； YFα2 = 2.56（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)查得 YSα1 =1.55 ； YSα2 = 1.63（7）計(jì)算大小齒輪的 YFαYSα / [σ F]并加以比較YFα1 YSα1 / [σ F]1 = 2.8×1.55/307.14 = 0.014YFα2 YSα2 / [σ F]2 = 2.56×1.63/236.14 = 0.0177大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計(jì)計(jì)算m ≥ ( 2 ×2.07× 3779×0.0177 / 202)1/3 = 0.88mm對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模 m 大于由齒根彎曲疲下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 15 頁 勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù), 由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù) m 并就近圓整得 m=1 ，按接觸疲勞強(qiáng)度算得得分度圓直徑 d1= 37.23 mm ，算出小齒輪齒數(shù)Z1 = d1 / m =37.23/1 = 37大齒輪齒數(shù) Z 2 = uZ1 = 1.9× 37 = 70這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4．幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算分度圓直徑d1 = z1m = 37 mmd2 = z2m = 70 mm2） 計(jì)算中心距 a = (d1 + d2) / 2 = (37+70 ) / 2 = 53.5 mm3） 計(jì)算齒輪寬度 b = ? dd1 = 0.5 × 37 = 18.5 mmB2 = 20 mm , B1 = 25 mm5．驗(yàn)算 Ft = 2T1 / d1 = 2 ×3779 / 37 = 204.3 NKAFt / b = 1× 204.3 / 18.5 = 11 N/mm < 100 N/mm , 合適3.3.2 交換齒輪變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核變速系統(tǒng)需三組交換齒輪，其中兩組備用。因一組交換齒輪由兩對齒輪構(gòu)成，交換齒輪變速組的變速范圍受齒輪傳動的極限升速比的限制。通常，R= 4（ U=1/2~ 2）查表，得兩對齒輪的齒速比均為 U = 1/2下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 16 頁 選擇：Z A / ZB =18/36 ，Z C / ZD =20/401．選擇齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù) 1）選用直齒圓柱齒輪傳動。 2）滑臺運(yùn)動速度不高，故選用 7 級精度（GB10095 —88） 。3）材料選擇。由表選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS4) 小齒輪齒數(shù) Z A = 18 ，大齒輪齒數(shù) Z B = 36，u = Z B/ Z A = 2小齒輪齒數(shù) Z C = 20 ，大齒輪齒數(shù) Z D = 40， u = Z D/ Z C = 22．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，d 1t ≥ 2.32 1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值(1) 試選載荷系數(shù) K t = 1.3(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T 1 = 95.5×105×0.55 / 731 = 7200 N·mm(3) 由表 10-7 選取齒寬系數(shù) ? d = 0.5(4) 查得材料的彈性影響系數(shù) Z E =189.8 Mpa1/2(5) 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim1 = 600 Mpa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim2 = 550 Mpa ；(6) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 = 60n1 j Lh = 60 ×731 ×1 ×35000 = 1.54×109N2 = N1 / u = 0.77 ×109 / 2 = 0.77×109(7) 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 = 0.95 ；K HN2 = 0.97(8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 17 頁 取失效概率為 1% ，安全系數(shù) S =1 , 得[σ H] 1 = KHN1σ Hlim1 / S = 0.95 × 600 Mpa = 570 Mpa[σ H] 2 = KHN2σ Hlim2 / S = 0.97 × 550 Mpa = 534 Mpa2) 計(jì)算(1) 試計(jì)算小齒輪 A 分度圓直徑 d1t ，代入[σ H]中較小值d 1t ≥ 2.32 = 35.4mm(2) 計(jì)算圓周速度 V v = πd 1t n / 60000 m/s = 1.35 m/s(3) 計(jì)算齒寬 bb = ￠d d 1t = 0.5 × 35.4 mm = 17.7 mm(4) 計(jì)算齒寬與齒高之比 b / h模數(shù) m t = d 1 t / Z1 = 35.4 / 18 = 1.96 mm齒高 h = 2.25 m t = 2.25 × 1.96 = 4.43 mmb / h = 17.7 / 4.43 = 4(5) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) v =1.35 m/s ，7 級精度，由圖查得動載系數(shù) K v = 1.06直齒輪，假設(shè) KAFt / b <100 N/mm 。由表 10-3 查得 KHα = KFα = 1.2 由表 10-2 查得使用系數(shù) KA = 1 ；由表 10-4 查得 7 級精度、小齒輪懸臂布置時KHβ = 1.12 +0.18 (1+6.7 ?d2 ) ?d2 + 0.23×10－3 b將數(shù)據(jù)代入后得KHβ =1.12 +0.18（1+6.7×0.5 2）0.5 2 +0.23 ×10-3 ×17.7=1.6由 b / h = 4 ，K Hβ =1.6 ；查圖得 KFβ =1.4 ；故載荷系數(shù)K = KA KV KHα KHβ =1×1.06×1.2×1.6 = 2.0352下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 18 頁 (6) 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1 = d1t (k / k t )1/3 = 35.4 (2.0352/1.3) = 41 mm(7) 計(jì)算模數(shù) m m = d1 / z1 = 41 /18 = 2.233．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為m ≥( 2KT 1(YFα YSα / [σ F] ) / ? d z12 )1/ 31）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 (1) 查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE1 = 500MPa ； 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE2 = 380 Mpa(2) 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 = 0.87 ； KFN2 = 0.89(3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S = 1.4 ，得[σ F]1 = KFN1σ FE1 / S = 0.87 × 500 / 1.4 = 310.7 MPa[σ F]2 = KFN2σ FE2 / S = 0.89 × 380 / 1.4 = 214.57 MPa(4) 計(jì)算載荷系數(shù) KK = KA KV KFα KFβ =1×1.35×1.2×1.4 = 2.268(5) 查取齒形系數(shù)查得 YF a1 = 2.91 ；Y Fa 2 = 2.46(6) 查取應(yīng)力校正系數(shù)可查得 YS a1 = 1.53 ；Y S a 2 = 1.65(7) 計(jì)算大、小齒輪的 YF a YS a / [σ F]并加以比較 YF a1 YS a1 / [σ F]1 =2.91× 1.53 / 310.7 = 0.0143YF a2 YS a2 / [σ F]2 = 2.46 ×1.65 /214.57 = 0.0189大齒輪的數(shù)值大。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 19 頁 2）設(shè)計(jì)計(jì)算m ≥（2× 2.268× 7200 ×0.0189/18 2） 1/ 3 = 1.24由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù) m 并就近圓整 m = 1.5mm ,按接觸疲勞強(qiáng)度算得得分度圓直 d1 = 41 mm ，算出小齒輪齒數(shù)Z1 = d1 / m = 41/1.5 = 27大齒輪齒數(shù) Z2 = u Z1 = 2 × 27 = 544．幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算分度圓直徑d1 = Z1 m = 27 ×1.5 = 40.5 mmd2 = Z2 m = 54 ×1.5 = 81 mm2) 計(jì)算中心距a = (d1 + d2 ) / 2 = (40.5 + 81 ) / 2 = 60.75 mm3) 計(jì)算齒輪寬度b = ? d d1 = 0.5× 40.5 = 20.25 mm取 B2 = 20 mm , B1 = 25 mm5．驗(yàn)算Ft = 2T1 / d1 =2 × 7200 /40.5 = 355.6 NKAFt / b = 1× 355.6 / 20.25 = 17.56 N/mm < 100 N/mm , 合適3.3.3 蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核1. 選擇蝸桿傳動類型根據(jù) GB/T10085_1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI） 。2. 選擇材料考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45 鋼；下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 20 頁 因希望效率高，耐磨性好，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45~55HRC。蝸輪用鑄錫 ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪心用灰鑄鐵 HT100 制造。3．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動中心距a ≥( KT2 (ZEZ ρ/[σ H]))1/ 31）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2按 Z1 =2 ，估算效率 η = 0.8，則 T2 = 9.55×106 Pη /(n1/i12) = 9.55×106 ×0.55×0.8/9.4 = 0.447×106 N·mm2）確定載荷系數(shù) K因工作載荷較穩(wěn)定，故載荷分布不均系數(shù) kβ =1 ; 選用系數(shù) kA =1.15 ；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) KV =1.05 ，則 K = kA k βKV =1.15× 1× 1.05 = 1.213）確定彈性影響系數(shù) ZE因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 ZE =160Mpa1/24）確定接觸系數(shù) Z ρ先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動中心距 a 的比值 d1/a = 0.35 ，從圖 11-18 中查得 Z ρ = 2.95）確定許用接觸應(yīng)力[σ H]根據(jù)蝸輪材料是鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度為 45~55 HRC，查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[σ H] = 268MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N = 60jn 2Lh = 60× 1× 9.4× 1000 = 5.64 ×10 6下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 21 頁 壽命系數(shù) K HN = (107/ 5.64× 106)1/ 8 =1.07則 [σ H] = 1.07 ×268 Mpa = 286.8 MPa6）計(jì)算中心距a ≥ (1.2× 4.47× 105×(160 ×2.72/286.8)2 )1/ 3 = 38mm取中心距 a = 80 mm ,因 I =20 ,故選取模數(shù) m =2.5 ,蝸桿分度圓直徑 d1 =28 。這時 d 1/a =0.35 ，可查得接觸系數(shù) Z ρ′=2.74 ,因?yàn)?Z ρ′< Z ρ ，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。4．蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1）蝸桿軸向齒距 P a=7.85mm ；直徑系數(shù) q = 12.5 ；齒頂圓直徑 d a1 =33mm ；齒根圓直徑 d f1 =22mm ；分度圓導(dǎo)程角 γ =28? ；蝸桿軸向齒厚 Sa= 4mm 。2）蝸輪蝸輪齒數(shù) Z 2 = 53 ；變位系數(shù) x 2 = －0.1驗(yàn)算傳動比 I= Z2 / Z1 = 53/4 =13.25 蝸輪分度圓直徑 d2 = mz2 = 2.5× 53 =132.5 mm蝸輪喉圓直徑 d a2 = d2 +2h a2 = 132.5+2 ×2.25 = 137 mm蝸輪齒根圓直徑 d f 2 = d2－2h f2 =132.5－2 ×2.75 = 129 mm蝸輪咽喉母圓直徑 rg2 = a－1/2 d a2 =11.5 mm5．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度σ F = 1.53KT2YFa2Yβ /d1d2m ≤[σ F]當(dāng)量齒數(shù) Z v2 = Z2 / cos3γ =53 / 0.69 = 76.8根據(jù) x2 = -0.1 , Z v2 = 76.8 ，從圖 11-19 中可以查得齒形系數(shù) YF a2 = 2.27 下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 22 頁 螺旋角系數(shù) Y β =1 - γ/140? = 0.8許用彎曲應(yīng)力 [σ F]= [σ F]′·K FN從表 11-8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[σ F]′= 56壽命系數(shù) K FN = （ 106 / 5.64×106） 1/ 9 = 0.825[σ F]= 56×0.825 = 46.2σ F =1.53×1.21×2.27×0.8×447000/28×132.5×2.5= 40.13MPa彎曲強(qiáng)度是滿足的。6．精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動是動力傳動，從 GB/T10089—1988 圓柱蝸桿，蝸輪精度中選擇 8 級精度，側(cè)隙種類為 f ，標(biāo)注為 8f GB/T10089—1988 。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度。3.3.4 行星齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算本次設(shè)計(jì)的機(jī)械滑臺傳動系統(tǒng)采用 2K—H 行星差動齒輪機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)代號為 D查表選取合適的速比與齒數(shù)：速比： I aHb = 3.65 IHab = 1.3778 齒數(shù)： Za = 20 , Zb = 24 , Zg = 31 , Zf = 27下面將對行星齒輪進(jìn)行校核計(jì)算：1．選擇齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù) 1）選用直齒圓柱齒輪傳動。 2）滑臺運(yùn)動速度不高，故選用 7 級精度（GB10095 —88） 。3）材料選擇。由表選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 23 頁 硬度 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS4）小齒輪齒數(shù) Z a = 18 ，大齒輪齒數(shù) Z g = 31 ，u = Z g/ Z a = 1.55小齒輪齒數(shù) Z b = 24 ，大齒輪齒數(shù) Z f = 27，u = Z f / Z b = 1.132．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，d 1t ≥ 2.32 1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值(1) 試選載荷系數(shù) K t = 1.3(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 = 95.5× 105 P1 / n1 = 95.5× 105×1.1 /1400 =7500N·mm(3) 選取齒寬系數(shù) ? d = 1(4) 查得材料彈性影響系數(shù) Z E =189.8 Mpa1/2(5) 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ Hlim1 = 600 Mpa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim2 = 550 Mpa ；(6) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 = 60n1 j Lh = 60 ×1400 ×1 ×35000= 2.94 ×10 9N2 = N1 / u = 2.94×109 / 1.55 = 1.9×109(7) 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 = 0.9 ；K HN2 = 0.93(8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1% ，安全系數(shù) S =1 , 得[σ H] 1 = KHN1σ Hlim1 / S = 0.9 × 600 Mpa = 540 Mpa[σ H] 2 = KHN2σ Hlim2 / S = 0.93× 550 Mpa = 511.5 Mpa2) 計(jì)算下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 24 頁 (1) 試計(jì)算小齒輪 A 分度圓直徑 d1t ，代入[σ H]中較小值d 1t ≥ 2.32 = 30.2mm(2) 計(jì)算圓周速度 V v = πd 1t n / 60000 m/s = 2.21 m/s(3) 計(jì)算齒寬 bb = ￠d d 1t = 1× 30.2mm = 30.2 mm(4) 計(jì)算齒寬與齒高之比 b / h模數(shù) m t = d 1 t / Z1 = 30.2 / 20 = 1.51 mm齒高 h = 2.25 m t = 2.25 × 1.51 = 3.4 mmb / h = 30.2 / 3.4 = 8.9(5) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) v =2.21 m/s ，7 級精度，由圖查得動載系數(shù) K v = 1.08直齒輪，假設(shè) KAFt / b <100 N/mm 。由表 10-3 查得 KHα = KFα = 1.2 由表 10-2 查得使用系數(shù) KA = 1 ；由表 10-4 查得 7 級精度、小齒輪懸臂布置時KHβ = 1.12 +0.18 (1+0.6 ?d2 ) ?d2 + 0.23×10－3 b將數(shù)據(jù)代入后得KHβ =1.12 +0.18（1+0.6 ×12）1 2 +0.23 ×10-3 ×30.2 =1.415由 b / h = 8.9 ，K Hβ =1.415 查圖得 KFβ =1.6 ；故載荷系數(shù)K = KA KV KHα KHβ =1×1.08×1.2×1.415 = 1.85(6) 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1 = d1t (k / k t )1/3 = 30.2 (1.85/1.3) 1/3= 34 mm(7) 計(jì)算模數(shù) m 下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 25 頁 m = d1 / z1 = 34 /20 = 1.73． 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為m ≥ ( 2KT 1(YFα YSα / [σ F] ) / ? d z12 )1/ 31) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 (1) 查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE1 = 500MPa ； 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE2 = 380 Mpa(2) 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 = 0.86 ； KFN2 = 0.87(3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S = 1.4 ，得[σ F]1 = KFN1σ FE1 / S = 0.86 × 500 / 1.4 = 307.14 MPa[σ F]2 = KFN2σ FE2 / S = 0.87 × 380 / 1.4 = 236.14 MPa(4) 計(jì)算載荷系數(shù) KK = KA KV KFα KFβ =1×1.09×1.2×1.6 = 2.09(5) 查取齒形系數(shù)查得 YF a1 = 2.8 ； YFa 2 = 2.54(6) 查取應(yīng)力校正系數(shù)可查得 YS a1 = 1.55 ；Y S a 2 = 1.63(7) 計(jì)算大、小齒輪的 YF a YS a / [σ F]并加以比較 YF a1 YS a1 / [σ F]1 =2.8 ×1.55 / 307.14 = 0.014YF a2 YS a2 / [σ F]2 = 2.54×1.63 / 236.14 = 0.0175大齒輪的數(shù)值大。2) 設(shè)計(jì)計(jì)算m ≥（2×2.09× 7500 ×0.0175/20 2） 1/ 3 = 1.07 mm下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 26 頁 由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù) m 并就近圓整得 m = 1.5 ,按接觸疲勞強(qiáng)度算得得分度圓直徑 d1 = 34 mm ，算出小齒輪齒數(shù)Z1 = d1 /m = 34/1.5 = 20大齒輪齒數(shù) Z2 = u Z1 = 1.55 × 20 = 314. 幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算分度圓直徑d1 = Z1 m = 20×1.5 =30 mmd2 = Z2 m = 31×1.5 = 46.5 mm2) 計(jì)算中心距a = (d1 + d2 ) / 2 = (30 + 46.5 ) / 2 = 38.25mm3) 計(jì)算齒輪寬度b = ? d d1 = 1× 30 = 30 mm取 B2 = 30 mm , B1 =35mm5. 驗(yàn)算Ft = 2T1 / d1 =2 × 7500 /30 = 500 NKAFt / b = 1× 500 / 30 = 17 N/mm < 100 N/mm , 合適3.3.5 齒輪 Z3 ，Z 4 的設(shè)計(jì)計(jì)算1．選擇齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù) 1）選用直齒圓柱齒輪傳動。