機械傳動動力滑臺設(shè)計（全套含CAD圖紙）
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 電動機的選擇 2第二章 傳動裝置運動和動力參數(shù)的選擇計算 2第三章 傳動零件的設(shè)計計算 43.1 滑動絲杠螺母機構(gòu)的設(shè)計計算 43.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 53.3.1 齒輪 Z1，Z 2 的設(shè)計計算與校核 7 3.3.2 交換齒輪變速系統(tǒng)的設(shè)計 103.3.3 蝸桿蝸輪的設(shè)計計算與校核 143.3.4 行星齒輪的設(shè)計計算 163.3.5 齒輪 Z3，Z 4 的設(shè)計計算與校核 20第四章 軸的設(shè)計計算與校核 244.1 軸的校核 244.2 軸的校核 264.3 行星齒輪 A 軸及軸承的設(shè)計 284.4 行星齒輪 B 軸及軸承的設(shè)計29第五章 導(dǎo)軌的設(shè)計計算與校核 29小結(jié) 33致謝 34參考文獻 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 機械傳動動力滑臺摘要：本次設(shè)計的課題是機械動力滑臺?；_是組合機床的通用部件，用來實現(xiàn)機床的進給運動。 目前國內(nèi)外的組合機床，大都是以滑臺為基礎(chǔ)，配置各種切削頭，用來完成鉆，擴，鉸，鏜孔等各種加工工序。本次設(shè)計主要是要完成機械滑臺及其傳動系統(tǒng)的設(shè)計。滑臺的傳動系統(tǒng)由動力滑臺，機械滑座及雙電機傳動裝置組成。傳動裝置采用雙電機差速器的傳動方式。使滑臺能夠完成快進，工進，停留，快退的工作循環(huán)。機械滑臺的設(shè)計任務(wù)書中已給的數(shù)據(jù)有：滑臺面寬 B = 400mm ，行程 S = 400mm滑臺工進速度 V =15.4 600mm/min 滑臺快進速度 V = 6.3m/min進給力 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)計方案。首先，根據(jù)選定的切削用量，確定進給力，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，用作選擇電動機的功率。在完成電動機的選擇計算后，在進行機械滑臺傳動裝置的動力與運動參數(shù)的選擇計算，傳動零件的設(shè)計計算等。最后進行滑臺的設(shè)計, 導(dǎo)軌的設(shè)計計算及校核。通過這次對機械滑臺及其傳動系統(tǒng)的設(shè)計，我對組合機床及其通用部件的設(shè)計有了更深刻的認識與了解，鞏固了以前所學(xué)過的理論知識，并與生產(chǎn)實際結(jié)合，提高了自己的專業(yè)技能。關(guān)鍵詞：機械動力滑臺 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。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)實際問題的一個綜合訓(xùn)練。本次設(shè)計的課題是機械傳動動力滑臺?；_是用來實現(xiàn)組合機床進給運動的通用部件，滑臺可分為液壓滑臺和機械滑臺兩類。目前，國內(nèi)外組合機床大都是以滑臺為基礎(chǔ)，配置各種切削頭，用來完成鉆，擴，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。機械傳動動力滑臺的設(shè)計主要是完成傳動系統(tǒng)（快進，工進及變速）和滑臺的設(shè)計。機械滑臺的傳動系統(tǒng)由動力滑臺，機械滑座及雙電機傳動裝置等三部分組成?；_可完成如下的自動循環(huán)：快進, 工進, 停留, 快退, 原位停止?；_的傳動裝置是采用雙電機差速器的傳動方式?？焖匐姍C的后端裝有電磁制動器，以用來實現(xiàn)對快速電機的制動?；_的快進和快退由快速電機直接驅(qū)動，經(jīng)過齒輪 Z1 Z6 使絲杠快速旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)。滑臺快退時的傳動路線不變，依靠快速電機的反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)?；_在快進，快退時，工進電機可以工作也可以不工作。但是，工進電機工作時，滑臺快進和快退的速度是不一樣的。如果工進電機工作，則滑臺的快進速度要加上一個工進速度，而滑臺的快退速度則要減去一個工進速度?；_的進給量可由交換齒輪A，B， C，D 的配換來調(diào)整。機械滑臺是組合機床一個很重要的通用部件，所以機械傳動動力滑臺的設(shè)計對提高專業(yè)設(shè)計能力有很大的幫助。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。1.2 選擇電動機容量滑臺所需功率 PWPW = FW VW / 1000 W KW式中 FW = 20000N ，V W = 0.01m/s ( 工進 ) ， VW = 0.105m/s ( 快進 ) ，滑臺的效率 W = 0.94 。代入上式得 PW = FW VW / 1000 W = 20000 0.01 / 1000 0.94 = 0.213 KWPW = FW VW / 1000 W = 20000 0.105 / 1000 0.94 = 1.06 KW工進電動機的輸出功率 P0 ，快進電機的輸出功率 P0P0 = PW / KW P0 = PW / 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 為工進時電動機至滑臺的傳動裝置總效率。為快進時傳動裝置總效率。取滾動軸承效率 1 = 0.99 ，齒輪傳動效率 2 = 0.98 ，蝸桿傳動效率 3 = 0.45 ，滑動絲杠效率 4 = 0.5 , 滑動軸承效率 5 = 0.97= 51 42 3 4 = 0.99 5 0.984 0.45 0.5 = 0.39= 41 32 4 = 0.99 5 0.9840.5 = 0.93故P0 = PW /= 0.213 / 0.39 = 0.55 KW P0 = PW / = 1.06 / 0.93 = 1.1 KW查機械設(shè)計實踐中 Y 系列電動機技術(shù)數(shù)據(jù)表選電動機的額定功率 P 為 0.55KW 和 1.1KW 。1.3 確定電動機轉(zhuǎn)速工進時，絲杠轉(zhuǎn)速 n w = 2 75 r/min快進時，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 可見電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為n = In w = (275) (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 Y801-4 為工進電機，其滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min , 選用 Y90S-4 為快進電機，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 傳動裝置運動和動力參數(shù)的選擇計算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 = P0 2= 0.55 0.98 0.54 = 0.54 KW2 軸 P2 = P0 1 22 = 0.55 0.982 0.99 = 0.53 KW3 軸 P3 = P0 12 23 = 0.55 0.983 0.992 = 0.514 KW4 軸 P4 = P3 1 3 = 0.5140.99 0.45 = 0.23 KW絲杠軸 P = P3 1 2 5 = 0.23 0.99 0.98 0.97 = 0.213 KW2.3 各軸扭矩電機軸 T 0 = 9550 P0 / n m = 9550 0.55 / 1390 = 3.78 Nm1 軸 T 1 = 9550 P1 / n 1 = 9550 0.54 / 731 = 7.1 Nm2 軸 T 2 = 9550 P2 / n 2 = 9550 0.53 / 365.5 = 14.1 Nm3 軸 T 3 = 9550 P3 / n 3 = 9550 0.514 / 182.8 = 26.9 Nm4 軸 T 4 = 9550 P4 / n 4 = 9550 0.23 / 96.75 = 22.7 Nm絲杠軸 T4 = 9550 P / n = 9550 0.213 / 75 = 27.1 Nm將以上算得的運動與動力參數(shù)列表如下：電機軸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 Nm3.78 7.1 14.1 26.9 22.7 27.1傳動比 i 1.9 2 2 1.9 1.29效率 0.98 0.98 0.97 0.45 0.93第三章 傳動零件的設(shè)計計算3.1 滑動絲杠螺母機構(gòu)的設(shè)計計算（1） 耐磨性計算螺桿中徑 d2 mm d2 = ( F/p )1/ 2 = 14mm螺母高度 H mm H = d2 = 42mm旋合圈數(shù) Z Z = H/P = 42/4 = 10.5 1012螺紋工作高度 h mm h = 0.5p = 0.54 = 2 mm工作壓強 P Mpa P =F/d 2hz P（2） 穩(wěn)定性計算要求滿足 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 = 2EI / (ul )2E = 2.06 105 Mpa ( 對于鋼 E = 2.07105 Mpa )I = d 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計算得，F(xiàn) Cr / F =3.1422.07105 1017.6 / 2000 (0.5400)2 = 2.6符合要求。（3） 螺紋的主要幾何參數(shù)的計算按 d2 由標準中選取相應(yīng)的公稱直徑 d 和螺距 p d =16 mm ，p = 4 ， d1 =12 mm ，n = 2計算得,導(dǎo)程 s = np = 8mm3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算本次設(shè)計的機械滑臺傳動系統(tǒng)采用 2K-H 行星差動齒輪機構(gòu),機構(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）滑臺工進時已知絲杠工進速度 v =15.4 600 mm/min, 導(dǎo)程 s = 8mm, 計算可得絲杠轉(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構(gòu)，因要實現(xiàn) 9 級變速，一組交換齒輪可實現(xiàn) 4 級變速，故需三組變速齒輪。轉(zhuǎn)速圖 如圖所示，變速系統(tǒng)可實現(xiàn) n = 471825r/min 的變速，I = Z 2 / Z 1= 1390r/min / 731r/min = 1.93.3.1 齒輪 Z1 , Z2 的設(shè)計計算及其校核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按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行試算，d 1t 2.32 1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 (1) 試選載荷系數(shù) K t = 1.3(2) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T 1 = 95.5 105P/ n = 95.51050.55/1390 = 3779 Nmm(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度極限 Hlim1 = 600 Mpa ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 Hlim2 = 550 Mpa ；(6) 計算應(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 = 1.54105(7) 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 = 0.90 ；K HN2 = 0.91(8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1% ，安全系數(shù) S =1 , 得 H 1 = KHN1 Hlim1 / S = 0.9 600 Mpa = 540 Mpa H 2 = KHN2 Hlim2 / S = 0.91 550 Mpa = 500.5 Mpa2）計算(1) 試算小齒輪分度圓直徑 d 1 t ，代入 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) 計算圓周速度 vv = d 1t n / 601000 m/s = 2.22 m/s(3) 計算齒寬 bb = d d 1t = 0.5 30.6 mm = 15.3 mm(4) 計算齒寬與齒高之比 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 KH = KF = 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KH = 1.12 0.18 (1+6.7 d2) d2 + 0.23103 b將數(shù)據(jù)代入后得，KH = 1.12 0.18 (1+6.7 0.52) 0.52 + 0.23103 15.3 =1.79由 b / h = 4.4 ，K H =1.79 查圖 10-13 得 KF =1.55 ；故載荷系數(shù)K = KA KV KH KH = 2.341(6) 按實際載荷系數(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按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度的設(shè)計公式為 m ( 2KT 1(YF YS / F ) / d z12 )1/ 31）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 FE1 = 500MPa ；大齒輪的彎曲疲勞強度極限 FE2 = 380 MPa（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 = 0.86 ； KFN2 = 0.87（3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S = 1.4 ，得 F1 = KFN1 FE1 / S = 0.86 500 / 1.4 = 307.14 MPa F2 = KFN2 FE2 / S = 0.87 380 / 1.4 = 236.14 MPa（4）計算載荷系數(shù) KK = KA KV KF KF = 1 1.09 1.2 1.55 = 2.027（5）查取齒形系數(shù)查得 YF1 = 2.8 ； YF2 = 2.56（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)查得 YS1 =1.55 ； YS2 = 1.63（7）計算大小齒輪的 YFYS / F并加以比較YF1 YS1 / F1 = 2.81.55/307.14 = 0.014YF2 YS2 / F2 = 2.561.63/236.14 = 0.0177大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計計算m ( 2 2.07 37790.0177 / 202)1/3 = 0.88mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模 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 勞強度計算的模數(shù), 由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度所算得的模數(shù) m 并就近圓整得 m=1 ，按接觸疲勞強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)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。4幾何尺寸計算1） 計算分度圓直徑d1 = z1m = 37 mmd2 = z2m = 70 mm2） 計算中心距 a = (d1 + d2) / 2 = (37+70 ) / 2 = 53.5 mm3） 計算齒輪寬度 b = dd1 = 0.5 37 = 18.5 mmB2 = 20 mm , B1 = 25 mm5驗算 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)計計算與校核變速系統(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按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行試算，d 1t 2.32 1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值(1) 試選載荷系數(shù) K t = 1.3(2) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T 1 = 95.51050.55 / 731 = 7200 Nmm(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度極限 Hlim1 = 600 Mpa ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 Hlim2 = 550 Mpa ；(6) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 = 60n1 j Lh = 60 731 1 35000 = 1.54109N2 = N1 / u = 0.77 109 / 2 = 0.77109(7) 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 = 0.95 ；K HN2 = 0.97(8) 計算接觸疲勞許用應(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 H 1 = KHN1 Hlim1 / S = 0.95 600 Mpa = 570 Mpa H 2 = KHN2 Hlim2 / S = 0.97 550 Mpa = 534 Mpa2) 計算(1) 試計算小齒輪 A 分度圓直徑 d1t ，代入 H中較小值d 1t 2.32 = 35.4mm(2) 計算圓周速度 V v = d 1t n / 60000 m/s = 1.35 m/s(3) 計算齒寬 bb = d d 1t = 0.5 35.4 mm = 17.7 mm(4) 計算齒寬與齒高之比 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 KH = KF = 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KH = 1.12 +0.18 (1+6.7 d2 ) d2 + 0.23103 b將數(shù)據(jù)代入后得KH =1.12 +0.18（1+6.70.5 2）0.5 2 +0.23 10-3 17.7=1.6由 b / h = 4 ，K H =1.6 ；查圖得 KF =1.4 ；故載荷系數(shù)K = KA KV KH KH =11.061.21.6 = 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) 計算模數(shù) m m = d1 / z1 = 41 /18 = 2.233按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度設(shè)計公式為m ( 2KT 1(YF YS / F ) / d z12 )1/ 31）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 (1) 查得小齒輪彎曲疲勞強度極限 FE1 = 500MPa ； 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 FE2 = 380 Mpa(2) 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 = 0.87 ； KFN2 = 0.89(3) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S = 1.4 ，得 F1 = KFN1 FE1 / S = 0.87 500 / 1.4 = 310.7 MPa F2 = KFN2 FE2 / S = 0.89 380 / 1.4 = 214.57 MPa(4) 計算載荷系數(shù) KK = KA KV KF KF =11.351.21.4 = 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) 計算大、小齒輪的 YF a YS a / F并加以比較 YF a1 YS a1 / F1 =2.91 1.53 / 310.7 = 0.0143YF a2 YS a2 / F2 = 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)計計算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度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度所算得的模數(shù) m 并就近圓整 m = 1.5mm ,按接觸疲勞強度算得得分度圓直 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幾何尺寸計算1）計算分度圓直徑d1 = Z1 m = 27 1.5 = 40.5 mmd2 = Z2 m = 54 1.5 = 81 mm2) 計算中心距a = (d1 + d2 ) / 2 = (40.5 + 81 ) / 2 = 60.75 mm3) 計算齒輪寬度b = d d1 = 0.5 40.5 = 20.25 mm取 B2 = 20 mm , B1 = 25 mm5驗算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)計計算與校核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4555HRC。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按齒面接觸疲勞強度設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距a ( KT2 (ZEZ / H)1/ 31）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2按 Z1 =2 ，估算效率 = 0.8，則 T2 = 9.55106 P /(n1/i12) = 9.55106 0.550.8/9.4 = 0.447106 Nmm2）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) k =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 KV =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 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 = 2.95）確定許用接觸應(yīng)力 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 4555 HRC，查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 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 H = 1.07 268 Mpa = 286.8 MPa6）計算中心距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 =2.74 ,因為 Z Z ，因此以上計算結(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 =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 = d22h f2 =132.52 2.75 = 129 mm蝸輪咽喉母圓直徑 rg2 = a1/2 d a2 =11.5 mm5校核齒根彎曲疲勞強度 F = 1.53KT2YFa2Y /d1d2m F當量齒數(shù) Z v2 = Z2 / cos3 =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 =1 - /140 = 0.8許用彎曲應(yīng)力 F= FK FN從表 11-8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 F= 56壽命系數(shù) K FN = （ 106 / 5.64106） 1/ 9 = 0.825 F= 560.825 = 46.2 F =1.531.212.270.8447000/28132.52.5= 40.13MPa彎曲強度是滿足的。6精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，從 GB/T100891988 圓柱蝸桿，蝸輪精度中選擇 8 級精度，側(cè)隙種類為 f ，標注為 8f GB/T100891988 。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度。3.3.4 行星齒輪的設(shè)計計算本次設(shè)計的機械滑臺傳動系統(tǒng)采用 2KH 行星差動齒輪機構(gòu),機構(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行校核計算：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按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行試算，d 1t 2.32 1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值(1) 試選載荷系數(shù) K t = 1.3(2) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 = 95.5 105 P1 / n1 = 95.5 1051.1 /1400 =7500Nmm(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度極限 Hlim1 = 600 Mpa ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 Hlim2 = 550 Mpa ；(6) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 = 60n1 j Lh = 60 1400 1 35000= 2.94 10 9N2 = N1 / u = 2.94109 / 1.55 = 1.9109(7) 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 = 0.9 ；K HN2 = 0.93(8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1% ，安全系數(shù) S =1 , 得 H 1 = KHN1 Hlim1 / S = 0.9 600 Mpa = 540 Mpa H 2 = KHN2 Hlim2 / S = 0.93 550 Mpa = 511.5 Mpa2) 計算下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第 24 頁 (1) 試計算小齒輪 A 分度圓直徑 d1t ，代入 H中較小值d 1t 2.32 = 30.2mm(2) 計算圓周速度 V v = d 1t n / 60000 m/s = 2.21 m/s(3) 計算齒寬 bb = d d 1t = 1 30.2mm = 30.2 mm(4) 計算齒寬與齒高之比 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 KH = KF = 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KH = 1.12 +0.18 (1+0.6 d2 ) d2 + 0.23103 b將數(shù)據(jù)代入后得KH =1.12 +0.18（1+0.6 12）1 2 +0.23 10-3 30.2 =1.415由 b / h = 8.9 ，K H =1.415 查圖得 KF =1.6 ；故載荷系數(shù)K = KA KV KH KH =11.081.21.415 = 1.85(6) 按實際載荷系數(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 按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度設(shè)計公式為m ( 2KT 1(YF YS / F ) / d z12 )1/ 31) 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 (1) 查得小齒輪彎曲疲勞強度極限 FE1 = 500MPa ； 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 FE2 = 380 Mpa(2) 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 = 0.86 ； KFN2 = 0.87(3) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S = 1.4 ，得 F1 = KFN1 FE1 / S = 0.86 500 / 1.4 = 307.14 MPa F2 = KFN2 FE2 / S = 0.87 380 / 1.4 = 236.14 MPa(4) 計算載荷系數(shù) KK = KA KV KF KF =11.091.21.6 = 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) 計算大、小齒輪的 YF a YS a / F并加以比較 YF a1 YS a1 / F1 =2.8 1.55 / 307.14 = 0.014YF a2 YS a2 / F2 = 2.541.63 / 236.14 = 0.0175大齒輪的數(shù)值大。2) 設(shè)計計算m （22.09 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度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度所算得的模數(shù) m 并就近圓整得 m = 1.5 ,按接觸疲勞強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. 幾何尺寸計算1）計算分度圓直徑d1 = Z1 m = 201.5 =30 mmd2 = Z2 m = 311.5 = 46.5 mm2) 計算中心距a = (d1 + d2 ) / 2 = (30 + 46.5 ) / 2 = 38.25mm3) 計算齒輪寬度b = d d1 = 1 30 = 30 mm取 B2 = 30 mm , B1 =35mm5. 驗算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)計計算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。
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