斜齒輪錐齒輪減速電機(jī)反求設(shè)計(jì),斜齒輪錐齒輪減速電機(jī)反求設(shè)計(jì),齒輪,齒輪減速電機(jī),設(shè)計(jì) 第1章 緒論 1 1.1研究背景 2 1.2 研究?jī)?nèi)容 3 第2章 K67減速器的測(cè)繪及初步設(shè)計(jì) 4 2.1 K67減速器的測(cè)繪數(shù)據(jù) 4 2.2 齒輪參數(shù)系數(shù)確定 4 2.3 格里森弧齒錐齒輪幾何尺寸 6 第3章 K67減速器測(cè)繪數(shù)據(jù)校核計(jì)算 7 3.1 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 7 3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 7 3.2.1分配各級(jí)傳動(dòng)比 7 3.2.2 總傳動(dòng)比和各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 8 3.2.3各軸的輸入功率計(jì)算 8 3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算 9 3.3 齒輪的校核 9 3.3.1第Ⅲ級(jí)齒輪校核計(jì)算 9 3.3.2 格里森弧齒錐齒輪設(shè)計(jì) 12 3.3.3第Ⅰ級(jí)齒輪校核計(jì)算 16 3.4 K67減速器軸承校核 19 3.4.1 第Ⅲ級(jí)軸軸承校核計(jì)算 19 3.4.2格里森弧齒錐軸承校核計(jì)算 21 3.4.3第Ⅱ級(jí)軸上軸承計(jì)算 23 3.5 鍵的校核 24 第4章 K47齒輪減速機(jī)設(shè)計(jì) 26 4.1初步設(shè)計(jì)K47減速器參數(shù) 26 4.1.1 傳動(dòng)比的分配和各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 26 4.1.2各軸的輸入功率計(jì)算 26 4.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算 27 4.2 齒輪的校核 27 4.2.1第Ⅲ級(jí)齒輪校核計(jì)算 27 4.2.2第Ⅱ級(jí)齒輪校核計(jì)算 30 4.2.3第Ⅰ級(jí)齒輪校核計(jì)算 34 4.3 K47減速器軸承校核 36 4.3.1 第Ⅲ級(jí)軸軸承校核計(jì)算 36 4.3.2第Ⅱ級(jí)軸軸承校核計(jì)算 38 4.3.3第Ⅰ級(jí)軸上軸承計(jì)算 40 4.4 鍵的校核 41 第5章 總結(jié) 43 致　　謝 44 參考文獻(xiàn) 45 46 第1章 緒論 1.1研究背景 減速機(jī)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。在目前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見(jiàn)到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見(jiàn)的家電，鐘表等等.其應(yīng)用從大動(dòng)力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見(jiàn)到減速機(jī)的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。本文將采用反求設(shè)計(jì)方法方法對(duì)斜齒輪錐齒輪減速電機(jī)進(jìn)行分析研究，旨在掌握斜齒輪-錐齒輪減速器電機(jī)的原理，以及鞏固大學(xué)四年所學(xué)的機(jī)械相關(guān)知識(shí)。 反求設(shè)計(jì)（也稱逆向設(shè)計(jì)）是設(shè)計(jì)人員以先進(jìn)設(shè)備的軟件（圖樣、程序、技術(shù)文件）、影像（圖片、照片等）和實(shí)物作為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法、人機(jī)工程學(xué)等有關(guān)專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)的分析和研究，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出同類的先進(jìn)產(chǎn)品的過(guò)程。 反求設(shè)計(jì)和反求工藝是相互聯(lián)系的，缺一不可。在缺乏制造原型產(chǎn)品的先進(jìn)設(shè)備與先進(jìn)工藝方法和未掌握某些技術(shù)技巧的情況下，對(duì)反求對(duì)象進(jìn)行工藝分析通常采用以下幾種常用的方法。 （1）采用反判法編制工藝規(guī)程。以零件的技術(shù)要求如尺寸精度、形位公差、表面質(zhì)量等為依據(jù)，查明設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，分析關(guān)鍵工藝，優(yōu)選加工工藝方案，并依次由后向前遞推加工工序，編制工藝規(guī)程。 （2）改進(jìn)工藝方案，保證引進(jìn)技術(shù)的原設(shè)計(jì)要求。在保證引進(jìn)技術(shù)的設(shè)計(jì)要求和功能的前提條件下，局部地改進(jìn)某些實(shí)現(xiàn)較為困難的工藝方案。 （3）用曲線對(duì)應(yīng)法反求工藝參數(shù)。先將需分析的產(chǎn)品的性能指標(biāo)或工藝參數(shù)建立第一參照系，以實(shí)際條件建立第二參照系，根據(jù)已知點(diǎn)或某些特殊點(diǎn)把工 藝參數(shù)及其有關(guān)的量與性能的關(guān)系擬合出一條曲線，并按曲線的規(guī)律適當(dāng)拓寬，從曲線中找出相對(duì)于第一參照系性能指標(biāo)的工藝參數(shù)，即是需求的工藝參數(shù)。 （4）材料國(guó)產(chǎn)化，局部改進(jìn)原型結(jié)構(gòu)以適應(yīng)工藝水平。由于材料以及工藝對(duì)加工方法的選擇起決定性作用，所以，在無(wú)法保證使用原產(chǎn)品的制造材料時(shí)，或在使用原產(chǎn)品的制造材料后，工藝水平不能滿足要求的情況下，可以使用國(guó)產(chǎn)化材料，以適應(yīng)當(dāng)前的工藝水平。對(duì)反求對(duì)象進(jìn)行裝配分析，應(yīng)主要考慮：用什么裝配工藝來(lái)保證產(chǎn)品的性能要求，能否將原產(chǎn)品的若干個(gè)零件組合成一個(gè)部件，如何提高裝配速度等。 實(shí)物反求設(shè)計(jì)法的研究對(duì)象為引進(jìn)的比較先進(jìn)的設(shè)備或產(chǎn)品實(shí)物，其目的是通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)、材料、工藝裝配等進(jìn)行分析研究，研制開(kāi)發(fā)出與被分析產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)等方面相似的產(chǎn)品。實(shí)物反求設(shè)計(jì)是一個(gè)認(rèn)識(shí)產(chǎn)品—再現(xiàn)產(chǎn)品—超越原產(chǎn)品的過(guò)程。實(shí)物反求可分為對(duì)整個(gè)設(shè)備的反求（即整機(jī)反求）、對(duì)組成機(jī)器的部件的反求（即部件反求）和對(duì)機(jī)器零件的反求（即零件反求）三個(gè)組成部分。實(shí)物反求設(shè)計(jì)的過(guò)程如圖 1.1所示。 圖1.1 實(shí)物反求設(shè)計(jì)過(guò)程 1.2 研究?jī)?nèi)容 本文的研究?jī)?nèi)容如下： 1、依據(jù)K67減速機(jī)實(shí)際測(cè)繪數(shù)據(jù)，分析了其基本原理，并對(duì)它的主要零部件（斜齒輪、錐齒輪、軸承、鍵）進(jìn)行了參數(shù)反求設(shè)計(jì)；運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)方法，對(duì)它們的進(jìn)行了驗(yàn)證校核。 2、對(duì)K47減速機(jī)進(jìn)行了總裝配反求設(shè)計(jì)，確定了其主要零部件（斜齒輪、錐齒輪、軸承、鍵）的基本參數(shù)，然后依次對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算等。 第2章 K67減速器的測(cè)繪及初步設(shè)計(jì) 2.1 K67減速器的測(cè)繪數(shù)據(jù) K67減速器的測(cè)繪數(shù)據(jù)如下： (1）第一級(jí)：Z1= 27 (右旋)，b1= 20 mm，Z2= 78 (左旋)，b2= 13 mm， ba= 29°，da2= 90.5mm，df2= 86 mm ，an = 20° Z2的公法線長(zhǎng)度W13= 42 mm，W14= 45 mm (2）第二級(jí)： Z1= 19(左旋)，Z2= 31(右旋)，da2= 101 mm (3）第三級(jí)： Z1= 14 (左旋)，b1= 50 mm，Z2= 81(右旋)，b2= 38 mm， ba = 11°，da2= 145 mm，df2= 139 mm，an = 20°Z1的公法線長(zhǎng)度W2 = 8.7 mm，W3 = 14 mm 2.2 齒輪參數(shù)系數(shù)確定 確定測(cè)繪數(shù)據(jù)后，我們可以計(jì)算得出基本參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)，如表2.1所示。 表2.1 基本參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的確定 基本參數(shù) 第一級(jí) 1.模數(shù)的確定 （1）W14- W13 = mnπcosαn 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 mn= 1.017 mm （2）h2=( da2- df2)/2=2.25mn 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 mn = 1 mm 由模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)得：實(shí)際mn = 1 mm 2.螺旋角的確定 sinβ= mn Z2tanβa/da2 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 β=28.435° 第二級(jí) 大端模數(shù)me的確定 δ2=arctan Z2/Z1= arctan31/19 = 58.496° da2= de2+2ha2 cosδ2= 31me+2(ha+x2) mecos58.496° =31me+2(0.85-0.24) mecos58.496°= 101 me= 3.19mm 由模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)得：實(shí)際me= 3 mm 第三級(jí) 1.模數(shù)的確定 （1）W3-W2 = mnπcosαn 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 mn=1.796 mm （2）h2=( da2- df2)/2=2.25mn 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 mn = 1.33 mm 由模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)得：實(shí)際mn = 1.75 mm 2.螺旋角的確定 sinβ= mn Z2tanβa / da2 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 β=10.85° 2.3 格里森弧齒錐齒輪幾何尺寸 參照設(shè)計(jì)手冊(cè)【】，我們可以計(jì)算出格里森弧齒輪幾何尺寸，其幾何關(guān)系圖表2.2所示。 表2.2格里森弧齒錐齒輪幾何尺寸 小錐齒輪齒數(shù)Z1 Z1=19 大錐齒輪齒數(shù)Z2 Z2=31 中點(diǎn)螺旋角βm βm=35° 壓力角αn αn=20° 齒頂高系數(shù)ha* ha*=0.85 頂隙系數(shù)c* c*=0.188 齒數(shù)比u u= Z2/Z1=31/19=1.63 大端模數(shù)me me = 3 mm 第3章 K67減速器測(cè)繪數(shù)據(jù)校核計(jì)算 3.1 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 本傳動(dòng)裝置工作參數(shù)：傳動(dòng)效率，在室內(nèi)工作（環(huán)境最高溫度為35攝氏度），載荷平穩(wěn)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，使用壽命24000小時(shí)。本設(shè)計(jì)擬采用圓錐圓柱齒輪減速器，錐齒輪直徑不宜過(guò)大，便于加工。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3-1所示。 圖3.1 傳動(dòng)鏈?zhǔn)疽鈭D 3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3.2.1分配各級(jí)傳動(dòng)比 已知第一級(jí)齒輪，，第一級(jí)齒輪傳動(dòng)比取 （3.1） 已知第二級(jí)齒輪，，第二級(jí)齒輪傳動(dòng)比取 （3.2） 已知第三級(jí)齒輪，，第三級(jí)齒輪傳動(dòng)比取 （3.3） 3.2.2 總傳動(dòng)比和各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 （3.4） 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： （3.5） （3.6） （3.7） （3.8） （3.9） 3.2.3各軸的輸入功率計(jì)算 已知，，，從而可知： （3.10） （3.11） （3.12） 3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算 （3.13） （3.14） （3.15） （3.16） 綜上，我們可以統(tǒng)計(jì)出各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，如表3.1 表3.1各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 項(xiàng)目 電動(dòng)機(jī)軸 第一級(jí)軸 第二級(jí)軸 第三級(jí)軸 轉(zhuǎn)速（） 1410 488.06 299.06 51.69 功率（kW） 1.5 1.455 1.397 1.342 轉(zhuǎn)矩（） 10.160 28.470 44.611 247.942 傳動(dòng)比 2.889 1.632 5.786 3.3 齒輪的校核 3.3.1第Ⅲ級(jí)齒輪校核計(jì)算 已知第三級(jí)齒輪材料為16MnCrS5，其力學(xué)性能與20CrMnTi相近，故查表10-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P191） 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬度 齒芯部 齒面 20CrMnTi 滲碳后淬火 1100 850 300HBS 58~ 62HRC 已知，，，，，，，確定b (3.17) 查圖10-26（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P215），， (3.18) 查圖10-30（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P217）， 由公式10-13（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P206）計(jì)算齒輪工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (3.19) (3.20) 查圖10-19（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P207），， 安全系數(shù)S=SF =1.25，應(yīng)用公式10-12（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P205） (3.21) (3.22) 許用接觸應(yīng)力 (3.23) 查表10-6（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P201）， 查表10-7（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P205）， 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 (3.24) 試算小齒輪分度圓直徑 (3.25) 計(jì)算圓周速度 (3.26) 計(jì)算齒寬 (3.27) 計(jì)算齒寬與齒高之比 (3.28) (3.29) 計(jì)算中心距 (3.30) 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 (3.31) 已知使用系數(shù)，查圖10-8（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P194）， 查表10-4（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P197）， 查圖10-13（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P198）， 查表10-3（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P195）， (3.32) 計(jì)算縱向重合度 (3.33) 查圖10-28（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P217）， 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) (3.34) (3.35) 查表10-5（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P200），，，， 查圖10-20（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P208），， 查圖10-18（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P206），， 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，安全系數(shù) (3.36) (3.37) 計(jì)算大小齒輪的 (3.38) (3.39) 設(shè)計(jì)計(jì)算 (3.40) ，所以齒輪模數(shù)符合要求。 3.3.2第Ⅱ級(jí)齒輪校核計(jì)算 已知小錐齒輪齒數(shù)，大錐齒輪齒數(shù)，中點(diǎn)螺旋角，壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，大端模數(shù)。 齒數(shù)比 (3.41) 大端分度圓直徑 (3.42) (3.43) 分錐角 (3.44) (3.45) 外錐距 (3.46) 齒寬系數(shù) (3.47) 齒寬 (3.48) 中點(diǎn)模數(shù) (3.49) 切向變位系數(shù) (3.50) (3.51) 徑向變位系數(shù) (3.52) (3.53) 齒頂高 (3.54) (3.55) 齒根高 (3.56) (3.57) 全齒高 (3.58) (3.59) 齒根角 (3.60) (3.67) 齒頂角 (3.68) (3.69) 頂錐角 (3.70) (3.71) 根錐角 (3.72) (3.73) 冠頂距 (3.74) (3.75) 中點(diǎn)法向弧齒厚 (3.76) (3.77) 中點(diǎn)法向弦齒厚 (3.78) (3.79) (3.80) (3.81) 當(dāng)量齒數(shù) (3.82) (3.83) 端面重合度 (3.84) (3.85) (3.86) (3.87) (3.88) (3.89) (3.90) (3.91) 縱向重合度 (3.92) (3.93) (3.94) 總重合度 (3.95) 3.3.3第Ⅰ級(jí)齒輪校核計(jì)算 已知第一級(jí)齒輪材料為16MnCrS5，其力學(xué)性能與20CrMnTi相近，故查表10-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P191） 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬度 齒芯部 齒面 20CrMnTi 滲碳后淬火 1100 850 300HBS 58~ 62HRC 已知，，，，，，，可以確定b： （3.96） 查圖10-26（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P215），，，故： （3.97） 查圖10-30（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P217）， 由公式10-13（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P206）可計(jì)算出齒輪工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： （3.98） （3.99） 查圖10-19（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P207），， 安全系數(shù)，應(yīng)用公式10-12（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P205） (3.21) (3.22) 許用接觸應(yīng)力 查表10-6（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P201）， 查表10-7（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P205）， 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3.103） 試算小齒輪分度圓直徑 （3.104） 計(jì)算圓周速度 （3.105） 計(jì)算齒寬 （3.106） 計(jì)算齒寬與齒高之比 （3.107） （3.108） 計(jì)算中心距 （3.109） 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （3.110） 已知使用系數(shù)，查圖10-8（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P194）， 查表10-4（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P197）， 查圖10-13（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P198）， 查表10-3（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P195）， （3.111） 計(jì)算縱向重合度 （3.112） 查圖10-28（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P217）， 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) （3.113） （3.114） 查表10-5（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P200），，，， 查圖10-20（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P208），， 查圖10-18（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P206），， 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，安全系數(shù) （3.115） （3.116） 計(jì)算大小齒輪的 （3.117） （3.118） 設(shè)計(jì)計(jì)算 （3.119） 因?yàn)?，所以齒輪模數(shù)符合要求。 3.4 K67減速器軸承校核 3.4.1 第Ⅲ級(jí)軸軸承校核計(jì)算 已知 ，，，， n=51.96r/min 軸承型號(hào)為GB/T297 30212x2 查表22-24（《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版下冊(cè)P171）得 C=97.8KN e=0.4 Y=1.5 (3.120) 軸承1所受徑向力 (3.121) 軸承2所受徑向力 (3.122) 派生軸向力 (3.123) (3.124) ==678.941N (3.125) ==519.493N (3.126) 對(duì)軸承1 (3.127) 故由表13-5 13-6（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版下冊(cè)P321）查得X=0.4 Y=2 fp=1.2 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =(X+Y) （3.128） 對(duì)軸承2 (3.129) 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =(X+Y) （3.130） 因?yàn)镻1>P2 所以按軸承1的受力大小來(lái)算 軸承2壽命為 = =h>25000h (3.131) 所以軸承適用 3.4.2第Ⅱ級(jí)軸軸承校核計(jì)算 已知 ，，，， n=488.06r/min 軸承1型號(hào)為GB/T297 30305 查表22-24（《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版下冊(cè)P171）得 Cr1=44.8KN e1=0.3 Y1=2 (3.132) 軸承2型號(hào)為GB/T297 32205 查表22-24（《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版下冊(cè)P171）得 Cr2=40KN e2=0.36 Y2=1.67 (3.132) 軸承1所受徑向力 (3.133) 軸承2所受徑向力 (3.134) 派生軸向力 (3.135) (3.136) 因?yàn)? +=457.177+428.8=885.977N>Fd1 (3.137) 所以 =+=547.177+ 428.8=885.977N (3.138) ==457.177N (3.139) 對(duì)軸承1 (3.140) 故由表13-5 13-6（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版下冊(cè)P321）查得X=0.4 Y=Y1=2 fp=1.2當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =(X+Y) = =2498.104N (3.141) 軸承1壽命為 = =515545h>25000h (3.142) 所以軸承1適用 對(duì)軸承2 (3.143) 故由表13-5 13-6（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版下冊(cè)P321）查得X=1 Y=0 fp=1.2 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =(X+Y) = =1828.764N (3.144) 軸承2壽命為 = =999347h>25000h (3.145) 所以軸承2適用 3.4.3第Ⅱ級(jí)軸上軸承計(jì)算 已知 ，，，， n=299.6r/min 軸承型號(hào)為GB/T297 30305x2 查表22-24（《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版下冊(cè)P171）得 C=44.8KN e=0.3 Y=2 軸承1所受徑向力 (3.146) 軸承2所受徑向力 (3.147) 派生軸向力 (3.148) (3.149) 因?yàn)? +=289.635+14.7=304.335NP1 所以按軸承2的受力大小來(lái)算 軸承2壽命為 = =h>25000h (3.157) 所軸承適用 3.5 鍵的校核 （1）格里森弧齒錐軸上鍵的計(jì)算 選用的鍵為GB1096-79 鍵所在軸徑d=20mm查表6-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得b=6mm，h=6mm，L=20mm，T=28.470 普通平鍵連接強(qiáng)度條件為 (3.158) 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查表6-2（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得需用擠壓應(yīng)力[]=100-120MPa。 鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b=20-6=14mm (3.159) 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5x6=3mm (3.160) 由式（5-1）得 (3.161) 所以鍵的強(qiáng)度足夠 （2）第二級(jí)軸上鍵的計(jì)算 選用的鍵為GB1096-79 鍵所在軸徑d=25mm查表6-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得b=8mm，h=7mm，L=20mm，T=44.611 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查表6-2（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得需用擠壓應(yīng)力[]=100-120MPa。 鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b=20-8=12mm (3.162) 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5x7=3.5mm (3.162) 由式（5-1）得 (3.163) 所以鍵的強(qiáng)度足夠 （3）第三級(jí)軸上鍵的計(jì)算 選用的鍵為GB1096-79 鍵所在軸徑d=20mm查表6-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得b=12mm，h=8mm，L=36mm，T=247.942 (3.164) 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查表6-2（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得需用擠壓應(yīng)力[]=100-120MPa 鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b=36-12=24mm (3.165) 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5x8=4mm() 由式（5-1）得 (3.166) 所以鍵的強(qiáng)度足夠 第4章 K47齒輪減速機(jī)設(shè)計(jì) 4.1初步設(shè)計(jì)K47減速器參數(shù) 根據(jù)獲取的K47齒輪減速機(jī)銘牌數(shù)據(jù)，減速機(jī)的傳動(dòng)比為25.91，輸入轉(zhuǎn)速1410，輸出轉(zhuǎn)矩54，輸出扭矩265，功率1.5KW,查詢K系列螺旋錐齒輪減速電機(jī)參數(shù)表可知：使用系數(shù)，電動(dòng)機(jī)座號(hào)為,長(zhǎng)度，寬度G=195。 4.1.1 傳動(dòng)比的分配和各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可知高速級(jí)可以大些，傳動(dòng)比，因?yàn)殄F齒輪的傳動(dòng)比不能大于3，故取，從而，初步設(shè)計(jì)各齒輪的齒數(shù)如下：，，，，，。 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： （4.1） （4.2） （4.3） （4.4） （4.5） 4.1.2各軸的輸入功率計(jì)算 已知，，，從而可知： （4.6） （4.7） （4.8） 4.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算 （4.9） （4.10） （4.11） （4.12） 綜上，我們可以統(tǒng)計(jì)出各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，如表4.1 表4.1各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 項(xiàng)目 電動(dòng)機(jī)軸 第一級(jí)軸 第二級(jí)軸 第三級(jí)軸 轉(zhuǎn)速（） 1410 217.66 134.37 54.44 功率（kW） 1.5 1.455 1.397 1.342 轉(zhuǎn)矩（） 10.160 65.513 104.22 235.42 傳動(dòng)比 6.478 1.632 2.45 4.2 齒輪的校核 4.2.1第Ⅲ級(jí)齒輪校核計(jì)算 已知第三級(jí)齒輪材料為16MnCrS5，其力學(xué)性能與20CrMnTi相近，故查表10-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P191） 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬度 齒芯部 齒面 20CrMnTi 滲碳后淬火 1100 850 300HBS 58~ 62HRC 1、初步計(jì)算傳動(dòng)的尺寸 因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，其設(shè)計(jì)公式為： （1） （2） 試選 （3） 查得彈性系數(shù) （4） 初選螺旋角，查得區(qū)域系數(shù)為 （5） 齒數(shù)比 （6） 齒寬系數(shù) （7） 初選，，取,則查得端面重合度為：； （8） 1.93；查得重合度系數(shù)為 （9） 查得螺旋角系數(shù) （10） 許用接觸應(yīng)力可用下式計(jì)算：，由圖查得接觸疲勞極限應(yīng)力為； 由公式10-13（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P206）計(jì)算齒輪工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (4.13) (4.14) 查圖10-19（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P207），， 安全系數(shù)S=SF =1.25，應(yīng)用公式10-12（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P205） (4.15) (4.16) 許用接觸應(yīng)力 (4.17) 初算小斜齒輪的分度圓直徑 =24.6mm 2、確定傳動(dòng)尺寸 （1） 計(jì)算載荷系數(shù)：，查得載荷系數(shù)；；；； (4.18) （2） 對(duì)進(jìn)行修正: (4.19) （3） 確定模數(shù)，查表取標(biāo)準(zhǔn)值=2.5 （4） 中心距 (4.20) 取整數(shù) 螺旋角為，與初選的螺旋角相差不大，所以 所以 (4.21 （5），由于裝配或者安裝的誤差，小斜齒輪應(yīng)該比大斜齒輪的寬度大5~10，故大斜齒輪的寬度 3、計(jì)算齒輪傳動(dòng)其他幾何尺寸 端面模數(shù) 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑為： (4.22) (4.23) 齒根圓直徑為： (4.24) (4.25) 4.2.2第Ⅱ級(jí)齒輪校核計(jì)算 已知小錐齒輪齒數(shù)，大錐齒輪齒數(shù)，中點(diǎn)螺旋角，壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，大端模數(shù)。 齒數(shù)比 (4.26) 大端分度圓直徑 (4.27) (4.28) 分錐角 (4.29) (4.30) 外錐距 (4.34) 齒寬系數(shù) (4.32) 齒寬 (4.33) 中點(diǎn)模數(shù) (4.34) 切向變位系數(shù) (4.34) (4.36) 徑向變位系數(shù) (4.37) (4.38) 齒頂高 (4.39) (4.40) 齒根高 (4.41) (4.42) 全齒高 (4.43) (4.44) 齒根角 (4.45) (4.46) 齒頂角 (4.47) (4.48) 頂錐角 (4.49) (4.50) 根錐角 (4.51) (4.52) 冠頂距 (4.74) (4.53) 中點(diǎn)法向弧齒厚 (4.584) (4.55) 中點(diǎn)法向弦齒厚 (4.56) (4.57) (4.58) (4.59) 當(dāng)量齒數(shù) (4.60) (4.61) 端面重合度 (4.62) (4.63) (4.64) (4.65) (4.66) (4.67) (4.68) (4.69) 縱向重合度 (4.70) (4.71) (4.72) 總重合度 (4.73) 4.2.3第Ⅰ級(jí)齒輪校核計(jì)算 已知第三級(jí)齒輪材料為16MnCrS5，其力學(xué)性能與20CrMnTi相近，故查表10-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P191） 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬度 齒芯部 齒面 20CrMnTi 滲碳后淬火 1100 850 300HBS 58~ 62HRC 1、初步計(jì)算傳動(dòng)的尺寸 因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，其設(shè)計(jì)公式為： （11） （12） 試選 （13） 查得彈性系數(shù) （14） 初選螺旋角，查得區(qū)域系數(shù)為 （15） 齒數(shù)比 （16） 齒寬系數(shù) （17） 初選，，取,則查得端面重合度為：； （18） 1.18；查得重合度系數(shù)為 （19） 查得螺旋角系數(shù) （20） 許用接觸應(yīng)力可用下式計(jì)算： (4.74) (4.75) 查圖10-19（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P207），， 安全系數(shù)，應(yīng)用公式10-12（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P205） (4.76) (4.77) 許用接觸應(yīng)力 (4.78) 初算小斜齒輪的分度圓直徑 =57.42 (4.79) （5） 計(jì)算載荷系數(shù)：，查得載荷系數(shù)；；；； (4.80) （6） 對(duì)進(jìn)行修正: (4.81) （7） 確定模數(shù)，查表取標(biāo)準(zhǔn)值=3.5 （8） 中心距 (4.82) 取整數(shù) 螺旋角為，與初選的螺旋角相差不大，所以 所以 （5），由于裝配或者安裝的誤差，小斜齒輪應(yīng)該比大斜齒輪的寬度大5~10，故大斜齒輪的寬度 端面模數(shù) 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑為： (4.83) (4.84) 齒根圓直徑為： (4.85) (4.86) 4.3 K47減速器軸承校核 4.3.1 第Ⅲ級(jí)軸軸承校核計(jì)算 已知 ，，，， n=54.44r/min 軸承型號(hào)為GB/T297 30305x2 查表22-24（《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版下冊(cè)P171）得 C=44.8KN e=0.3 Y=2 軸承1所受徑向力 (4.87) 軸承2所受徑向力 (4.88) 派生軸向力 (4.89) (4.90) 因?yàn)? +=289.635+14.7=304.335NP1 所以按軸承2的受力大小來(lái)算 軸承2壽命為 = =h>25000h (4.98) 所軸承適用 4.3.2第Ⅱ級(jí)軸軸承校核計(jì)算 已知 ，，，， n=299.06r/min 軸承1型號(hào)為GB/T297 30305 查表22-24（《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版下冊(cè)P171）得 Cr1=44.8KN e1=0.3 Y1=2 (4.99) 軸承2型號(hào)為GB/T297 32205 查表22-24（《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版下冊(cè)P171）得 Cr2=40KN e2=0.36 Y2=1.67 (4.100) 軸承1所受徑向力 (4.101) 軸承2所受徑向力 (4.102) 派生軸向力 (4.103) (4.104) 因?yàn)? +=457.177+428.8=885.977N>Fd1 (4.105) 所以 =+=547.177+ 428.8=885.977N (4.106) ==457.177N (4.107) 對(duì)軸承1 (4.108) 故由表13-5 13-6（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版下冊(cè)P321）查得X=0.4 Y=Y1=2 fp=1.2當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =(X+Y) = =2498.104N (4.109) 軸承1壽命為 = =315901h>25000h (4.111) 所以軸承1適用 對(duì)軸承2 (4.112) 故由表13-5 13-6（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版下冊(cè)P321）查得X=1 Y=0 fp=1.2 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =(X+Y) = =1828.764N (4.113) 軸承2壽命為 = =61234h>25000h (4.114) 所以軸承2適用 4.3.3第Ⅰ級(jí)軸上軸承計(jì)算 已知 ，，，， n=488.06r/min 軸承型號(hào)為GB/T297 30212x2 查表22-24（《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版下冊(cè)P171）得 C=97.8KN e=0.4 Y=1.5 (4.115) 軸承1所受徑向力 (4.116) 軸承2所受徑向力 (4.117) 派生軸向力 (4.118) (4.119) ==678.941N (4.120) ==519.493N (4.121) 對(duì)軸承1 (4.122) 故由表13-5 13-6（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版下冊(cè)P321）查得X=0.4 Y=2 fp=1.2 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =(X+Y) （4.123） 對(duì)軸承2 (4.124) 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =(X+Y) （4.125） 因?yàn)镻1>P2 所以按軸承1的受力大小來(lái)算 軸承2壽命為 (4.126) h>25000h，所以軸承適用 4.4 鍵的校核 （1）第Ⅲ級(jí)軸上鍵的計(jì)算 選用的鍵為GB1096-79 鍵所在軸徑d=20mm查表6-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得b=12mm，h=8mm，L=36mm，T=247.942 (4.127) 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查表6-2（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得需用擠壓應(yīng)力[]=100-120MPa 鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b=36-12=24mm (4.128) 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5x8=4mm() 由式（5-1）得 (4.129) 所以鍵的強(qiáng)度足夠 （2）第Ⅱ級(jí)軸上鍵的計(jì)算 選用的鍵為GB1096-79 鍵所在軸徑d=20mm查表6-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得b=6mm，h=6mm，L=20mm，T=28.470 普通平鍵連接強(qiáng)度條件為 (4.130) 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查表6-2（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得需用擠壓應(yīng)力[]=100-120MPa。 鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b=20-6=14mm (4.131) 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5x6=3mm (4.132) 由式（5-1）得 (4.133) 所以鍵的強(qiáng)度足夠 （3）第Ⅰ級(jí)軸上鍵的計(jì)算 選用的鍵為GB1096-79 鍵所在軸徑d=25mm查表6-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得b=8mm，h=7mm，L=20mm，T=44.611 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查表6-2（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版P106）得需用擠壓應(yīng)力[]=100-120MPa。 鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b=20-8=12mm (4.134) 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5x7=4.5mm (4.135) 由式（4-1）得 (4.136) 所以鍵的強(qiáng)度足夠 第5章 總結(jié) 本文依據(jù)K67減速機(jī)實(shí)際測(cè)繪數(shù)據(jù)，分析了其基本原理，并對(duì)它的主要零部件（斜齒輪、錐齒輪、軸承、鍵）進(jìn)行了參數(shù)反求設(shè)計(jì)；運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)方法，對(duì)它們的進(jìn)行了驗(yàn)證校核。對(duì)K47減速機(jī)進(jìn)行了總裝配反求設(shè)計(jì)，確定了其主要零部件（斜齒輪、錐齒輪、軸承、鍵）的基本參數(shù)，然后依次對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算等。通過(guò)可靠性驗(yàn)證表明，反求工程技術(shù)為快