零件的设计计算及校核

第五章零部件的设计计算及校核5.1齿轮箱传动部件的设计在设计齿轮箱时，合理的分配各级传动比是很重要的，因为它将影响齿轮箱的的轮廓尺寸和重量以及润滑的条件。传动比分配的基本原则是：1）使各级传动的承载能力近于相等；2）使各级传动中的大齿轮浸入油中的深度大致相近，从而使润滑最为简便；3）使齿轮箱或得最小的外形尺寸或重量。在这里，只需一个单级的圆柱齿轮减速器即可达到传动的要求。根据齿轮箱前后传递的转速和功率，设定小齿轮轴的转速为1550r/min，大齿轮轴的转速为620r/min，因此，齿轮箱的传动比为1:2.5。传动功率P=6kW。下面进行齿轮传动的设计：齿数和精度等级取z1=20,z2=2.520=50z1=20,z2=50选8级精度使用寿命KA查手册得KA=1.25动载系数Kv查手册得Kv=1.08齿间载荷分布系数KH查手册得估计AtbKF100N/mm齿向载荷分布系数KK=1.8812cos0.951uu221cos0.321u1111717.89cos0.95vzz22251159.38cos0.32vzz12111.883.2cos1.68vvvzz240.89311.25HZKZ1.25HK载荷系数KAVHKKKKKK=3.17转矩1T1T=36.96387Nmm弹性系数EZ查手册得EZ=189.8MPa节点区域系数HZ查手册得HZ=2.5接触疲劳极限limH查手册得lim1H=1186MPalim2H=1186MPa接触最小安全系数minHS查手册得minHS=1.1总工作时间ht1023010htht=6000h应力循环次数LN估计7910510LN，侧指数m=8.781LN=75.3010原估计应力循环次数正确721/5.3010/3LLNNi2LN=717.6510接触寿命系数NZ查手册得1NZ=1.02NZ=1.15许用接触应力H1H1078MPa2H1240MPa小轮大端分度圆直径1d取0.3R0.3R6119.5510pTnlim111min11861.01.1HNHHZS213124.710.5EHHRRZZZKTdu2324.73.1736963.9189.82.50.8910780.310.50.3357.65mm111max60mniLVihiiTNNntT8.7811max8.788.788.7860601727.3600010.20.50.50.20.3nihihihTtntTtlim112min11861.151.1HNHHZS验算圆周速度及10.50.357.6549.00mm（与原估计相符）确定传动主要尺寸大端模数m查表取m=3.0m=3.0实际大端分度圆直径d1d=60.0mm2d=150.0mm锥距RR=80.78mm齿宽b0.480.7832.3RbRmm取b1=30mmb2=25mm齿根弯曲疲劳强度计算齿形系数FaY查手册得1FaY=3.022FaY=2.18应力修正系数SaY查手册得1SaY=1.572SaY=1.95重合度系数YY=0.70AtKFb1110.5mRdd114915503.975/601000601000mmdnvms111212236963.91282.057.6521costRRTFNddbR20.357.6588.69210.95mm1.251282.018.0/100/88.69AtKFNmmNmmb1157.652.8820dmz11223.020603.050150dmzdmz2222123.0205022mRzz0.750.750.250.251.68vYAtbKF齿间载荷分布系数FK由于100N/mmFK=1.43载荷系数KK=3.63弯曲疲劳极限limF查手册得lim1F=720MPalim2F=720MPa弯曲最小安全系数limFS查手册得limFS=1.4弯曲寿命系数NY查手册得1NY=0.952NY=0.97尺寸系数XY查手册得XY=1.04许用弯曲应力F1F=508.11MPa2F=518.81MPa演算1F=262.62F=235.45F2结论所设计的直齿轮满足齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度。5.2链传动的设计由于本装置使用链传动较多，首先将传动链标上序号如图5-1所示110.70FKY1.251.081.431.88AVFKKKKKlim111min7200.951.041.4FNXFFYYSlim222min7200.971.041.4FNXFFYYS1111223214.710.51FaSaFRRKTYYYzmu22324.73.3636963.93.021.570.700.310.50.3203.0312221112.181.95262.63.021.57FaSaFFFaSaYYYYF1图5-1传动链①的设计传动功率P=4kW，主动轮转速为480r/min，从动轮转速为240r/min，中心距≈740mm，小链轮轴孔直径dk=30mm。1.链轮齿数小链轮齿数取1=19大链轮齿数z2=iz1=2*19=382.实际传动比ii=12zz38/19=23.计算功率PcPc=zAKPK=（1*4）/1=4kW查表KA=1；齿轮系数Kz=08.1119z=14.节距p按Pc=4kW，n1=480r/min，查手册得链的型号为12A，即p=19.05mm。5.检验小链轮轴孔直径查手册得dKmax=62mmdK=30mm，合适6.初定中心距a0按要求a0p≈pa0=740/19.05=38.845在30—50之间，合适7.链节数Lp0212210pap)2zz(2zzp2aL带入数据计算得Lp=104.63取Lp=104节8.链条长度LL=p*Lp=19.05*104=1981.2mm9.理论中心距aa21p'k)zz2L(pa=19.05（2*104-19-38）*0.249=736.26mm按121pzzzL=（104-19）/(38-19)=4.47，查手册得Ka≈0.24910.实际中心距aa=a-a=736.26-0.003*736.26=734.05mm11.链速=100060Pnz11=2.896m/s12.有效圆周力Ftv1000PFt=（1000*4）/2.896=1381.2N13.作用在轴上的力FtAFK)2.1~15.1(F=1.15*1*1381.2=1588.4N传动链②的设计传动功率P=6kW，主动轮转速为480r/min，从动轮转速为620r/min，中心距≈290mm，小链轮轴孔直径dk=38mm。1.实际传动比ii=12zz620/480=1.2922.链轮齿数小链轮齿数取z1=24大链轮齿数z2=iz1=1.292*24=313.计算功率PcPc=zAKPK=（1*6）/1.287=4.66kW查表KA=1；齿轮系数Kz=08.1119z=1.2874.节距p按Pc=4.66kW，n1=620r/min，查手册得链的型号为12A，即p=19.05mm。5.检验小链轮轴孔直径查手册得dKmax=62mmdK=38mm，合适6.初定中心距a0a0p≈pa0=290/19.05=15.22a0min合适7.链节数Lp0212210pap)2zz(2zzp2aL带入数据计算得Lp=57.9取Lp=58节8.链条长度LL=p*Lp=19.05*58=1104.9mm9.理论中心距aa21p'k)zz2L(pa=19.05（2*58-24-31）*0.249=289.35mm按121pzzzL=（58-24）/(31-24)=4.86，查手册得Ka≈0.24910.实际中心距aa=a-a=289.35-0.003*289.35=288.48mm11.链速=100060Pnz11=1.488m/s12.有效圆周力Ftv1000PFt=（1000*6）/1.488=4032.3N13.作用在轴上的力FtAFK)2.1~15.1(F=1.15*1*4032.3=4637.1N传动链③的设计传动功率P=3kW，主动轮转速为480r/min，从动轮转速为720r/min，中心距≈380mm，小链轮轴孔直径dk=38mm。1.实际传动比ii=12zz720/480=1.52.链轮齿数小链轮齿数取z1=18大链轮齿数z2=iz1=1.5*18=273.计算功率PcPc=zAKPK=（1*3）/0.943=3.18kW查表KA=1；齿轮系数Kz=08.1119z=0.9434.节距p按Pc=3.18kW，n1=720r/min，查手册得链的型号为12A，即p=19.05mm。5.检验小链轮轴孔直径查手册得dKmax=62mmdK=38mm，合适6.初定中心距a0a0p≈pa0=380/19.05=20.01a0min合适7.链节数Lp0212210pap)2zz(2zzp2aL带入数据计算得Lp=62.6取Lp=62节8.链条长度LL=p*Lp=19.05*62=1181.1mm9.理论中心距aa21p'k)zz2L(pa=19.05（2*62-18-27）*0.249=374.73mm按121pzzzL=（62-18）/(27-18)=4.89，查手册得Ka≈0.24910.实际中心距aa=a-a=374.73-0.003*374.73=373.6mm11.链速=100060Pnz11=0.648m/s12.有效圆周力Ftv1000PFt=（1000*3）/0.648=4629.6N13.作用在轴上的力FtAFK)2.1~15.1(F=1.15*1*4629.6=5324.1N传动链④的设计略5.3轴的设计及校核