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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目 小型路面掃雪機(jī)的設(shè)計(jì) 系 別 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 職 稱(chēng) 摘 要 雪是冬天的象征 瑞雪兆豐年 大雪紛飛 是世間美好而壯觀(guān)的景象 最快樂(lè)的就 屬孩子們 他們?cè)谘┑乩锎蜓┱?堆雪人 玩的不亦樂(lè)乎 可是雪對(duì)于國(guó)家來(lái)說(shuō) 不僅 僅只是美景而已 還是大自然帶來(lái)的災(zāi)害 雪天路面濕滑 行人走在路面時(shí)常摔倒 也 有很多車(chē)輛因?yàn)橄卵┌l(fā)生交通事故 造成人員傷亡 家庭破裂 因此 掃雪機(jī)的發(fā)明 對(duì)人們的安全起到了至關(guān)重要的作用 本設(shè)計(jì)主題是在分析了國(guó)內(nèi)外各種掃雪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀后提出的 針對(duì)我國(guó)北方大量 降雪的城市 此設(shè)計(jì)的運(yùn)用范圍主要是那些大型路面掃雪車(chē)所不能觸及的街道 所以根 據(jù)街道路面的寬窄 雪的厚度 硬度等因素 設(shè)計(jì)一種小型的路面掃雪機(jī) 此次設(shè)計(jì)方案采用吸塵器的設(shè)計(jì)原理 由柴油機(jī)提供動(dòng)力 風(fēng)機(jī)葉輪在動(dòng)力機(jī)的高 速驅(qū)動(dòng)下 將空氣排出風(fēng)機(jī) 同時(shí) 使吸雪口的空氣不斷補(bǔ)充進(jìn)風(fēng)機(jī) 形成較高的壓強(qiáng) 差 從而將雪吸入箱體 達(dá)到除雪效果 關(guān)鍵詞 掃雪機(jī) 吸塵器 壓力差 Abstract Snow is a symbol of winter snow bumper harvest heavy snow how beautiful is spectacular The most happiness to the children they are in the snow snowball fights a snowman enjoy play But snow for counties also belong to natural disasters Snow road surface is slippery there are a lot of pedestrians on the road trip and so there are a lot of vehicle a accidents causing casualties family apart Therefore the invention of the snow sweeper played a crucial role in the safety of the people This design theme is after analyzing the present development situation of domestic and foreign various snow blowers according to a lot of snow in the north of China city The application range of this design is mainly the large tractor road can t hit the streets So according to the street pavement width factors such as the thickness hardness designing a small road snow blowers The design adopts the design principle of vacuum cleaner powered by diesel engines driven by high speed blower impeller in the engine the air exhaust fan at the same time make the suction fan air is added into the snow form high pressure difference suction box to snow snow removal effect Keywords Snow blower The vacuum cleaner The pressure difference 目 錄 1 緒論 1 1 1 選題的目的與意義 1 1 2 目前主要的除雪方法 1 1 3 目前掃雪機(jī)種類(lèi)及存在問(wèn)題 1 1 4 掃雪機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1 5 小型路面掃雪機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 3 2 總體方案設(shè)計(jì) 4 2 1 雪的物理性質(zhì) 4 2 2 總體方案的設(shè)計(jì) 4 2 3 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 4 3 各系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 3 1 原動(dòng)機(jī)的選擇 6 3 2 車(chē)體的設(shè)計(jì) 6 3 3 掃雪機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 7 4 掃雪機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 8 4 1 帶傳動(dòng)的計(jì)算 8 4 2 減速器的設(shè)計(jì) 9 4 2 1 減速器的動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì) 9 4 2 2 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 10 4 2 3 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 16 4 3 鏈傳動(dòng) 1 的設(shè)計(jì) 21 4 4 變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 22 4 4 1 高檔位的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 22 4 4 2 低速檔齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 28 4 5 鏈傳動(dòng) 2 的設(shè)計(jì) 29 4 6 錐齒輪的設(shè)計(jì) 30 4 7 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 34 4 8 葉片軸的計(jì)算校核 36 5 結(jié) 論 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1 1 選題的目的與意義 在北方的冬天 人們往往是天天盼雪 倘若這個(gè)冬天一場(chǎng)雪都沒(méi)下 就好像這個(gè)冬 天不完整 冬季的早晨 當(dāng)一覺(jué)醒來(lái) 看見(jiàn)一片白茫茫 就像詩(shī)里寫(xiě)的那樣 忽如一夜 春風(fēng)來(lái) 千樹(shù)萬(wàn)樹(shù)梨花開(kāi) 這種景象是人間最美不過(guò)的畫(huà)面 人們通常都喜歡出門(mén)玩耍 在雪地里拍照 然而也正是這種美景 給人們帶來(lái)了無(wú)限的痛苦 大雪過(guò)后 道路濕滑 摩擦阻力變小 車(chē)輛通行時(shí)很容易發(fā)生交通事故 就連行人 也是時(shí)?；?造成骨折 然而城市道路的清掃 大多是環(huán)衛(wèi)工人 他們?cè)谘┩５哪且?瞬間 就扛起鐵鍬 掃帚趕到公路上開(kāi)始工作 辛辛苦苦一整天卻清掃不了幾條街道 因此 雪越下越厚 道路越來(lái)越難通行 導(dǎo)致事故頻繁發(fā)生 人的力量是有限的 且工作效率低 現(xiàn)代社會(huì) 機(jī)械化代替了人工 解放了勞動(dòng)力 因此 為了更加方便快捷的清掃雪路 提高工作效率 設(shè)計(jì)出一種小型路面掃雪機(jī)是很 有必要的 機(jī)器可以代替人工 不僅工作效率高 且可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作 這樣路面清 掃速度快 事故發(fā)生也會(huì)減少 1 2 目前主要的除雪方法 目前除雪采用的方法主要有 傳統(tǒng)的人工除雪 利用融雪劑來(lái)清除 利用各 種除雪機(jī)器來(lái)除雪 人工除雪工作效率低 浪費(fèi)人力 作業(yè)成本高 占用路面的時(shí)間長(zhǎng)且必須在白天工 作 有很多不安全因素 容易發(fā)生交通事故 給來(lái)往的車(chē)輛 行人帶來(lái)不便 融雪劑除雪是一種依靠熱的作用或化學(xué)藥劑 使積雪融化的方法 主要用于機(jī)場(chǎng) 廣場(chǎng) 停車(chē)場(chǎng) 城市道路等 可以起到除雪及防凍的作用 但是 同時(shí)也對(duì)周?chē)h(huán)境造 成危害 融雪劑的費(fèi)用很高 且容易對(duì)道路和城市環(huán)境造成污染 損害人的身體健康 而且 當(dāng)溫度過(guò)低時(shí) 將失去其原有的作用 也不利于保護(hù)車(chē)輛的輪胎 所以 這種除 雪方法的使用范圍有一定的限制 機(jī)械掃雪是通過(guò)機(jī)械直接對(duì)雪進(jìn)行鏟除或清掃 主要分為犁式掃雪機(jī)和螺旋轉(zhuǎn)子掃 雪機(jī)兩大類(lèi) 現(xiàn)如今 傳統(tǒng)人工清雪法和融雪劑清雪法已經(jīng)不能滿(mǎn)足需要 所以需要性 能良好 自動(dòng)化程度高的機(jī)械設(shè)備來(lái)替代 但目前掃雪機(jī)種類(lèi)并不是很多 且設(shè)備還不 完善 存在著許多不足之處 1 3 目前掃雪機(jī)種類(lèi)及存在問(wèn)題 目前市場(chǎng)上的掃雪機(jī)按其工作原理分為以下幾種 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 一是推移式掃雪機(jī) 在大型車(chē)輛上 如推土機(jī) 安裝推雪鏟刀 掃雪犁等裝置 將 雪推走 留出人們行走的通道 然后再利用其它車(chē)輛將雪拉走 這種形式的掃雪機(jī) 清 理效率低 容易劃傷地面 且耗費(fèi)時(shí)間 由于借助大型車(chē)輛 所以在路面的選擇上有一 定的局限性 二是拋雪式掃雪機(jī) 市面上大多數(shù)掃雪機(jī)多為拋雪式 先利用攪龍收集積雪 再利 用拋雪泵將雪拋出 這種掃雪機(jī)清掃效率高 速度快 是使用最廣泛的一種 三是吹雪式掃雪機(jī) 利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)大空氣流 再由噴口吹出來(lái) 從而清 除地面積雪 這種掃雪機(jī)運(yùn)行速度高 生產(chǎn)效率高 但同時(shí)成本也高 只能在機(jī)場(chǎng) 高 速路等寬曠地區(qū)使用 不適合小型產(chǎn)品的生產(chǎn) 這幾種掃雪機(jī)大都是大型的設(shè)備 只適用于空曠無(wú)人的地區(qū)或者較寬的路面 在城 市的交通道路上并不適用 且這幾種掃雪機(jī)采用的是鏟刀或者攪龍 容易劃傷路面 且 對(duì)于凹凸不平的地面 起不到很好地清理效果 1 4 掃雪機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)了解 國(guó)外掃雪機(jī)發(fā)展已有很長(zhǎng)的歷史 近幾十年來(lái) 發(fā)展尤為迅速 種類(lèi)也逐 漸增多 各生產(chǎn)商在采用新技術(shù)的同時(shí) 還不斷提高產(chǎn)品的作業(yè)性能和操作性能 以便 適應(yīng)冬季掃雪的各種要求 最早的掃雪機(jī)是利用推土機(jī) 后來(lái)逐漸發(fā)展為犁式掃雪機(jī) 早在 1943 年 日本就開(kāi)始把 V 型犁式掃雪器裝載在卡車(chē)上 用來(lái)掃雪 經(jīng)過(guò)多年發(fā)展 國(guó)外的犁式掃雪機(jī)已有較高的技術(shù)水平 在國(guó)內(nèi) 掃雪機(jī)的研究較少 據(jù)資料顯示 國(guó)內(nèi)對(duì)掃雪機(jī)的真正研究和開(kāi)發(fā)是在上 世紀(jì) 80 年代以后 隨著改革開(kāi)放的發(fā)展 開(kāi)始不斷新建道路 各種機(jī)動(dòng)車(chē)層出不窮 掃 雪機(jī)也隨著時(shí)代發(fā)展的需求而出現(xiàn) 主要研究工作是在東北地區(qū) 那里下雪量大 需求 高 通過(guò)深入研究 國(guó)內(nèi)也生產(chǎn)出了幾種機(jī)器 在除雪作業(yè)中 起到一定的作用 但是 工作效率低 成本高 對(duì)地面的保護(hù)能力差 90 年代初 我國(guó)的沈大高速公路上引進(jìn)了德國(guó)產(chǎn)的 烏尼莫克道路綜合養(yǎng)護(hù)車(chē) 輔 助機(jī)械備有犁式除雪器 國(guó)內(nèi)犁式除雪機(jī)的研究也取得一定的成績(jī) 先后研制了一些成 功的產(chǎn)品 如西安公路研究所所研制的 L9280 型掃雪機(jī) 吉林交通科學(xué)研究所研制的 CL 3 6 CL 3 5 型系列掃雪機(jī) 以及哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所研制的 CBX 216 綜合破冰機(jī)等 犁式掃雪機(jī)只對(duì)沒(méi)凍的積雪清理效果好 并不能解決積雪久的路面 旋轉(zhuǎn)式掃雪機(jī)的出現(xiàn) 使清理路面積雪變得簡(jiǎn)單 旋轉(zhuǎn)式掃雪機(jī)一般具有切削 集 中 推移和拋投的功能 具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜 功能多的特點(diǎn) 德國(guó)和日本是生產(chǎn)此類(lèi)掃雪機(jī) 的主要國(guó)家 技術(shù)成熟 產(chǎn)品性能居世界領(lǐng)先水平 在除雪工作中 掃雪機(jī)機(jī)身的大小和掃雪速度是影響交通的重要因素 機(jī)體過(guò)大 會(huì)導(dǎo)致占道影響 速度過(guò)低 會(huì)影響車(chē)流量 造成交通堵塞 而適應(yīng)于企業(yè)單位 城市 干道和環(huán)衛(wèi)工人的小型掃雪機(jī)幾乎不常見(jiàn) 且發(fā)展緩慢 所以小型掃雪機(jī)的設(shè)計(jì)對(duì)于國(guó) 內(nèi)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展起到一定作用 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 1 5 小型路面掃雪機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 掃雪機(jī)由車(chē)體和安裝在它上面的柴油機(jī) 動(dòng)力機(jī) 變速箱 傳動(dòng)裝置 吸雪器以及 清雪裝置組成 此次設(shè)計(jì)方案 采用吸塵器的原理 利用動(dòng)力機(jī)的高速旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)風(fēng)機(jī) 葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng) 將葉輪中的空氣高速排出風(fēng)機(jī) 同時(shí)外界空氣從吸雪口不斷地補(bǔ)充進(jìn)風(fēng)機(jī) 這樣箱體內(nèi)部與外界會(huì)形成較高的壓差 從而將雪吸入箱體 收集到箱體后 再由拋雪裝置將雪拋出 拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心率將雪 拋出箱體 這樣在原動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下 掃雪車(chē)不斷前進(jìn) 就能實(shí)現(xiàn)掃雪的功能 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 總體方案設(shè)計(jì) 2 1 雪的物理性質(zhì) 由于溫度的改變 下雪時(shí)間的長(zhǎng)短 雪的密度 硬度均不同 且由于路面有車(chē)輛行 駛 導(dǎo)致積雪的摩擦系數(shù)發(fā)生改變 所以在設(shè)計(jì)掃雪機(jī)之前 要先對(duì)道路上的積雪進(jìn)行 研究了解 經(jīng)過(guò)多次調(diào)查取樣 新下的雪的密度在 0 1 0 15g 不同道路 雪的性質(zhì)不同 3 所以雪的密度 厚度是設(shè)計(jì)計(jì)算的重要參數(shù) 2 2 總體方案的設(shè)計(jì) 方案一 利用摩托車(chē) 在車(chē)體前面安裝滾刀片 通過(guò)刀片軸的高速旋轉(zhuǎn) 碾壓積雪 破除積雪 并在車(chē)體后接掃帚 將破除積雪掃到道路兩旁 由于是利用刀片來(lái)除雪 所 以對(duì)地面會(huì)有一定的損傷性 且遇凹凸不平的地面 不能很好地清理 方案二 利用傳統(tǒng)掃雪裝置 在車(chē)身前面安裝攪龍或鏟刀 將積雪收集到集雪箱內(nèi) 再通過(guò)車(chē)體內(nèi)的毛刷輪將收集的積雪散落到車(chē)體兩旁 從而清除出一條人行走的道路 這種方案只會(huì)清理出一條很窄的道路 且清理的積雪需要環(huán)衛(wèi)工人再進(jìn)行整體清理 工 作效率低 方案三 利用手推車(chē)的方式 采用吸塵器的原理 利用葉片輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力 差 積雪會(huì)隨吸入的空氣一同吸入箱體 并隨排除空氣一同排出機(jī)體 拋到道路兩側(cè)的 綠化帶內(nèi) 這種方案利用的是手推車(chē) 體積小 成本低 行走方便 適用于道路較窄的 地方 大雪過(guò)后 及時(shí)清理積雪 會(huì)減少很多事故 所以本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)新鮮積雪 所以?huà)哐C(jī)要求輕便 快捷 工作效率高 可以在積雪凍住或碾壓結(jié)實(shí)之前清理干凈 根據(jù)對(duì)掃雪機(jī)的要求 還有公路保護(hù)的考慮 選擇第三種方案 2 3 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力 通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)中間軸的旋轉(zhuǎn) 從而帶動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng) 錐齒輪 連接葉片輪 使葉片輪高速旋轉(zhuǎn) 將箱體內(nèi)的空氣高速排出風(fēng)機(jī) 與外界形成壓力差 吸雪口處的雪會(huì)隨空氣一同進(jìn)入箱體 進(jìn)而再隨排出空氣一同排出機(jī)體 行走裝置主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力 通過(guò)帶傳動(dòng)連接減速器減速 從減速器出來(lái) 通過(guò)鏈傳動(dòng)連接變速器 改變行走速度 再通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)車(chē)輪軸 從而實(shí)現(xiàn)行走 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如下 帶傳動(dòng) 錐齒輪 錐齒輪 葉片輪 發(fā)動(dòng)機(jī) 帶傳動(dòng) 減速器 鏈傳動(dòng) 1 變速器 鏈傳動(dòng) 2 車(chē) 輪 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 3 各系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 1 原動(dòng)機(jī)的選擇 由于在戶(hù)外作業(yè) 電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)電量有限 所以選擇汽油機(jī)或柴油機(jī)來(lái)充當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) 但 因?yàn)槠蛢r(jià)格昂貴 考慮到成本問(wèn)題 因此采用柴油機(jī) 其油損少 連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng) 更能適應(yīng)對(duì)掃雪機(jī)性能的要求 經(jīng)考慮機(jī)體的整體性能和使用壽命 這里選用 F 系列常 柴 186F 型單缸柴油機(jī) 其性能尺寸見(jiàn)表 3 1 表 3 1 常柴 186F 型單缸柴油機(jī) 型式 單缸 四沖程 風(fēng)冷 立式 燃燒室型式 直噴 缸徑 mm 86 行程 mm 70 排量 L 0 406 標(biāo)定功率 轉(zhuǎn)速 kw r min 6 3 3600 標(biāo)定點(diǎn)燃油耗 g kw h 280 怠速 r min 1300 壓縮比 19 啟動(dòng)方式 反沖式手拉起動(dòng)或電起動(dòng) 凈重 kg 47 外形尺寸 mm 420 440 495 3 2 車(chē)體的設(shè)計(jì) 車(chē)體是固定連接機(jī)械部件 且具備行走功能 主要采用低碳鋼焊接而成 包括車(chē)架 箱體等 車(chē)體前段為集雪器 中間為傳動(dòng)裝置 后邊是柴油機(jī)座 各部分設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如 何滿(mǎn)足簡(jiǎn)單 實(shí)用 美觀(guān) 操作方便等要求 且車(chē)體的寬度不能超過(guò)集雪器的寬度 此 外 還要考慮實(shí)際生活 應(yīng)注意避免劃傷路面 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 集雪器采用低碳鋼焊接制成 拋雪口與集雪器相連 位于集雪器擋板的中間 風(fēng)機(jī) 葉輪在電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng) 將集雪器內(nèi)空氣從拋雪口排出 因此箱體內(nèi)與外 界形成較高壓差 外界空氣會(huì)從吸雪口進(jìn)入箱體 中和壓強(qiáng) 由于主要清掃新鮮的積雪 雪比較松軟 無(wú)需安裝螺旋滾輪粉碎 積雪進(jìn)入箱體后 會(huì)隨高速排出的空氣一同排出 3 3 掃雪機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)任務(wù)要求 掃雪機(jī)每小時(shí)掃雪量為 1000 積雪密度為 150 積雪厚度為 2 3 0 1m 因此每小時(shí)的掃雪量為 1000 0 1m 150 1 5 kg 2 3 104 利用拋雪葉輪拋雪 拋出的距離為 2m 雪拋出的速度為 3m s 所以?huà)佈┫牡墓β?為 公式 1 1 5 104 10 2 3600 83 成年人行走平均速度為 5 7km h 所以車(chē)輪的轉(zhuǎn)速為 88r min 124r min 變速器的 輸出速度為 264r min 372r min 減速器的輸出速度為 744r min 車(chē)體的大概尺寸為 1402mm 900mm 1317mm 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 4 掃雪機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 4 1 帶傳動(dòng)的計(jì)算 確定計(jì)算功率 由表 3 1 可知 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 P 6 3KW 轉(zhuǎn)速 設(shè)每天工作 8 小時(shí) 那 1 3600 么查得工作情況系數(shù) 故 1 1 公式 2 1 1 6 3 6 93 選擇 V 帶的帶型 根據(jù) 選擇 A 型帶 1 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗(yàn)算帶速 v 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 由表查得 取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1 1 90 驗(yàn)算帶速 v 公式 3 1 160 1000 90 360060 1000 16 96 因?yàn)?5m s v120 計(jì)算帶的根數(shù) z 計(jì)算單根 V 帶的額定功率 由 和 查表得 1 90 1 3600 0 1 64 根據(jù) 和 A 型帶 查表得 1 3600 1 5 0 0 26 查表得 于是 0 98 0 89 公式 7 0 0 1 64 0 26 0 98 0 89 1 66 計(jì)算 V 帶的根數(shù) z 6 931 66 4 2 取 4 根 計(jì)算單根 V 帶的初拉力 0 由表得 Z 型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 q 0 105kg m 所以 0 500 2 5 2 500 2 5 0 98 6 930 98 4 16 96 0 105 16 962 109 計(jì)算壓軸力 公式 8 2 0sin 12 2 4 109 sin86 870 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 選用 A 型普通 V 帶 4 根 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 990mm 帶輪基準(zhǔn)直徑 1 90 中心距控制在 單根帶初拉力 2 132 305 15 349 7 0 109 4 2 減速器的設(shè)計(jì) 4 2 1 減速器的動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì) 采用二級(jí)圓柱直齒輪減速器 減速器的輸入軸速度 輸出軸速度 1 2400 總傳動(dòng)比 3 1116 減 1 3 24001116 2 15 分配各級(jí)傳動(dòng)比 取兩級(jí)齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比 1 1 35 減 1 35 2 15 1 7 則低速級(jí)的傳動(dòng)比 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 2 減 1 2 151 7 1 26 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 皮帶的傳動(dòng)效率 齒輪嚙合效率 滾動(dòng)軸承效 帶 0 95 齒 0 97 齒輪 精度 為 8級(jí) 率 承 0 99 減速器高速軸 1 0 帶 6 3 0 95 5 985 1 0 帶 36001 5 2400 1 9 55 1 1 9 55 5 985 1032400 23 8 減速器中間軸 2 1 齒 承 5 985 0 97 0 99 5 75 2 1 1 24001 7 1412 2 9 55 2 2 9 55 5 75 1031412 38 89 減速器低速軸 3 2 齒 承 5 75 0 97 0 99 5 52 3 2 2 14121 26 1121 3 9 55 3 3 9 55 5 52 1031121 47 4 2 2 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 選定齒輪類(lèi)型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) 按傳動(dòng)方案 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 壓力角取為 20 變速器為一般工作機(jī)器 選用 8 級(jí)精度 材料選擇 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 齒面硬度 280HBS 大齒輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 齒面硬度 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 1 24 2 1 1 7 24 40 8 2 41 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 1 由公式 試算小齒輪分度圓的直徑 1 32 1 1 2 試選 1 3 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1 9 55 106 1 9 55 106 5 9852400 2 38 104 查表選取齒寬系數(shù) 區(qū)域系數(shù) 材料的彈性影響系數(shù) 189 8MPa 1 2 5 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 1 cos 1cos 1 2 cos 24 cos20 24 2 1 29 841 2 cos 2cos 2 2 cos 41 cos20 41 2 1 26 365 公 1 tan 1 tan 2 tan 2 tan 2 式 9 24 tan29 841 tan20 41 tan26 365 tan20 2 1 66 4 3 4 1 663 0 883 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 查圖表得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 1 600 2 550 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 1 60 1 60 2400 1 8 300 15 5 184 109 公式 10 2 1 5 184 10 91 7 3 049 109 查取接觸疲勞壽命系數(shù) 1 0 9 2 0 95 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 由公式得 公式 1 1 1 0 9 6001 540 11 2 2 2 0 95 5501 523 取 中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力 即 1和 2 2 523 試算小齒輪分度圓直徑 1 32 1 1 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 公式 12 32 1 3 2 38 1041 1 7 11 7 2 5 189 8 0 883523 2 39 805 2 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v 1 160 1000 39 805 240060 1000 5 齒寬 b 1 1 39 805 39 805 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 由表查得使用系數(shù) 1 根據(jù) v 5m s 8 級(jí)精度 查得動(dòng)載系數(shù) 1 18 齒輪的圓周力 公式 13 1 2 1 1 2 2 38 10 439 805 1 1958 103 1 1 1 1958 10339 805 30 04 100 查表得齒間載荷分配系數(shù) 1 2 用插值法查得 8 級(jí)精度 小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí) 得齒向載荷分布系數(shù) 由此 得出實(shí)際載荷系數(shù) 1 450 公式 1 1 18 1 2 1 450 2 053 14 按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 公式 1 1 3 39 805 32 0531 3 46 354 15 及相應(yīng)的齒輪模數(shù) 1 1 46 35424 1 931 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1 試算模數(shù) 即 公式 16 32 1 12 確定公式中的各參數(shù)值 試選 1 3 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度數(shù) 0 25 0 75 0 25 0 751 66 0 7 計(jì)算 查圖表得齒形系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 1 2 65 2 2 40 1 1 58 2 1 68 小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 彎曲疲 1 500 2 380 勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 由公式得 1 0 85 2 0 88 公式 17 1 1 1 0 85 5001 4 303 57 2 2 2 0 88 3801 4 238 86 1 1 1 2 65 1 58303 57 0 0138 2 2 2 2 4 1 68238 86 0 0169 因?yàn)榇簖X輪的 大于小齒輪 所以取 2 2 2 0 0169 試算模數(shù) 32 1 12 32 1 3 2 38 104 0 6881 242 0 0169 1 077 2 調(diào)整齒輪模數(shù) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v 1 1 1 077 24 25 848 1 160 1000 25 848 240060 1000 3 25 齒寬 b 1 1 25 848 25 848 寬高比 2 2 1 0 25 1 077 2 423 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 25 8482 423 10 67 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 根據(jù) v 3 25m s 8 級(jí)精度 查得動(dòng)載系數(shù) 1 15 由 1 2 1 1 2 2 38 10425 848 1 842 103 1 1 1 842 10 325 848 71 26 100 查表得齒間載荷分配系數(shù) 1 2 用插值法查得 結(jié)合 查得 1 443 10 67 1 36 則載荷系數(shù)為 公式 18 1 1 15 1 2 1 36 1 88 按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù) 公式 19 3 1 212 31 881 3 1 44 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的 模數(shù) 由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲疲勞強(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)度算得的模數(shù) 1 44mm 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m 1 5mm 按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù) 1 46 354 1 1 46 3541 5 30 9 取 則大齒輪齒數(shù) 取 互為質(zhì)數(shù) 1 31 2 1 1 7 31 52 7 2 53 1與 2 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng) 既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 又滿(mǎn)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) 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 1 1 31 1 5 46 5 2 2 53 1 5 79 5 計(jì)算中心距 1 2 2 46 5 79 5 2 63 計(jì)算齒輪寬度 1 1 46 5 46 5 考慮不可避免的安裝誤差 為了保證設(shè)計(jì)齒寬 b 和節(jié)省材料 一般將小齒輪略微加 寬 5 10 mm 即 1 5 10 46 5 5 10 51 5 56 5 取 而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬 即 1 53 2 46 5 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 上述齒輪副的中心距不便于相關(guān)零件的設(shè)計(jì)制造 為此 可以通過(guò)調(diào)整傳動(dòng)比 改 變齒數(shù)或變位法進(jìn)行圓整 采用變位法將中心距就近圓整至 a 65mm 齒輪變位后 齒輪副幾何尺寸發(fā)生變化 應(yīng)重新校核齒輪強(qiáng)度 以明確齒輪的工作 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 能力 1 計(jì)算變位系數(shù)和 計(jì)算嚙合角 齒數(shù)和 變位系數(shù)和 中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù) 公式 20 cos cos cos 63 cos20 65 24 356 1 2 31 53 84 1 2 2tan 24 356 20 84 2 tan20 0 005 65 63 1 5 1 3 0 005 1 3 1 295 查圖表可知 當(dāng)前的變位系數(shù)和降低了齒輪強(qiáng)度 但重合度有所提高 2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按前面類(lèi)似做法 得出計(jì)算結(jié)果 1 91 1 2 38 10 4 1 1 46 5 1 7 2 36 189 8 12 1 cos 31 cos20 31 2 1 28 025 2 cos 53 cos20 53 2 1 25 107 31 tan28 025 tan20 53 tan25 107 tan20 2 1 713 4 1 7133 0 873 將計(jì)算所得結(jié)果代入公式 得到 2 1 13 1 2 1 91 2 38 1041 46 53 1 7 11 7 2 36 189 8 0 873 468 467 公式 21 齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求 并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降 3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 按前面類(lèi)似的做法 得出計(jì)算結(jié)果 1 85 1 2 38 10 4 1 2 54 1 1 63 2 2 34 2 1 71 0 25 0 75 0 7 1 將它們代入公式得到 1 31 1 5 1 2 1 1 1 3 12 2 1 85 2 38 104 2 54 1 63 0 71 1 53 312 79 1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 2 2 1 2 2 3 12 2 1 85 2 38 104 2 34 1 71 0 71 1 53 312 76 2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求 并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 齒數(shù) 模數(shù) m 1 5mm 壓力角 中心距 a 145mm 齒寬 1 31 2 53 20 小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì) 大齒輪選用 45 鋼 調(diào)質(zhì) 齒輪按 1 75 2 68 8 級(jí)精度設(shè)計(jì) 4 2 3 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 選定齒輪類(lèi)型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) 根據(jù)傳動(dòng)方案 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 壓力角取為 20 選用 7 級(jí)精度 材料選擇 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 齒面硬度 280HBS 大齒輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 齒面硬度 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 1 30 2 1 1 26 30 37 8 2 38 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定計(jì)算分度圓直徑中的參數(shù) 選 齒寬系數(shù) 區(qū)域系數(shù) 材料的彈性影響系數(shù) 1 3 1 2 5 189 8 12 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用的重合度系數(shù) 1 cos 1cos20 1 2 cos 30 cos20 30 2 1 28 242 2 cos 2cos20 2 2 cos 38 cos20 38 2 1 26 785 1 tan 1 tan 2 tan 2 tan 2 30 tan28 242 tan20 36 tan26 785 tan20 2 1 679 4 3 4 1 6793 0 88 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 查資料得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 1 600 2 550 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 公式 22 1 60 1 60 1412 8 300 15 3 05 10 9 2 1 3 05 1091 26 2 42 109 查取接觸疲勞壽命系數(shù) 1 0 90 2 0 95 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 由公式得 1 1 1 0 9 6001 540 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 2 2 2 0 95 5501 523 取 和 中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力 即 1 2 2 523 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1 9 55 106 1 9 55 106 5 751412 3 89 104 試算小齒輪分度圓直徑 公式 23 1 32 1 1 2 32 1 3 3 89 1041 1 26 11 26 2 5 189 8 0 88523 2 48 719 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v 1 160 1000 48 719 141260 1000 3 6 齒寬 b 1 1 48 719 48 719 2 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 使用系數(shù) 根據(jù) v 3 6m s 7 級(jí)精度 查得動(dòng)載系數(shù) 1 5 1 1 齒輪的圓周力 1 2 1 1 2 3 89 10448 719 1 597 103 1 1 5 1 597 10348 719 49 17 100 查表得齒間載荷分配系數(shù) 1 用插值法查得 結(jié)合 查圖得 1 415 13 33 1 4 則載荷系數(shù)為 1 5 1 08 1 1 4 2 268 3 按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù) 3 1 1 32 2681 3 1 32 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的 模數(shù) 由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲疲勞強(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)度算得的模數(shù) 1 32mm 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m 1 5mm 按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù) 1 62 992 1 1 62 9921 5 41 995 取 則大齒輪齒數(shù) 取 互為質(zhì)數(shù) 1 42 2 1 1 26 42 52 92 2 53 1與 2 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng) 既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 又滿(mǎn)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) 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 1 1 42 1 5 63 2 2 53 1 5 79 5 計(jì)算中心距 1 2 2 63 79 5 2 71 25 計(jì)算齒輪寬度 1 1 63 63 考慮不可避免的安裝誤差 為了保證設(shè)計(jì)齒寬 b 和節(jié)省材料 一般將小齒輪略微加 寬 5 10 mm 即 1 5 10 63 5 10 68 73 取 而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬 即 1 70 2 63 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 采用變位法將中心距就近圓整至 a 70mm 計(jì)算變位系數(shù)和 計(jì)算嚙合角 齒數(shù)和 變位系數(shù)和 中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 cos cos cos 71 25 cos20 70 16 968 1 2 42 53 95 1 2 2tan 16 968 20 95 2 tan20 0 7761 70 71 25 1 5 0 83 0 7761 0 83 0 0539 當(dāng)前的變位系數(shù)和提高了齒輪強(qiáng)度 但重合度有所下降 分配變位系數(shù) 1 2 有圖表知 坐標(biāo)點(diǎn) 47 5 0 388 位于 L6 線(xiàn)和 L7 線(xiàn)之間 按這兩條線(xiàn) 2 2 作射線(xiàn) 再?gòu)臋M坐標(biāo)的 處作垂直線(xiàn) 與射線(xiàn)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別是 1 2 1 0 38 2 0 4 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按前述類(lèi)似做法 給出計(jì)算結(jié)果 1 91 1 3 89 104 1 1 63 1 26 2 72 189 8 12 0 867 將它們代入公式 得到 2 1 13 1 2 1 91 3 89 1041 633 1 26 11 26 2 27 189 8 0 867 462 齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求 并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 按前述類(lèi)似做法 計(jì)算出結(jié)果 1 85 1 3 89 104 1 2 4 2 2 33 1 1 68 2 1 72 0 68 1 1 42 1 5 將它們代入公式 得到 1 2 1 1 1 3 12 2 1 85 3 89 104 2 4 1 68 0 681 422 1 53 66 28 1 2 2 1 2 2 3 12 2 1 85 3 89 104 2 33 1 72 0 681 1 53 422 65 88 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求 并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 1 42 2 53 模數(shù) 1 5 壓 力角 20 變 位系數(shù) 1 0 38 2 0 4 中心距 a 70mm 齒寬 小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì) 大齒輪選 1 70 2 63 用 45 鋼 調(diào)質(zhì) 齒輪按 7 級(jí)精度設(shè)計(jì) 4 3 鏈傳動(dòng) 1 的設(shè)計(jì) 因?yàn)殒渹鲃?dòng)連接減速器與變速器 所以減速器會(huì)消耗功率 減速器的輸出功率 P 5 52kw 鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i 2 選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù) 21 大鏈輪的齒數(shù)為 1 2 1 2 21 42 確定計(jì)算功率 由表查得工況系數(shù) 主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù) 單排鏈 則計(jì)算功率為 1 0 1 22 1 0 1 22 5 52 6 73 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù) 和 單排鏈額定功率 查圖表 可選 6 73 1 1121 10A 由此查表得 鏈條節(jié)距為 p 15 875mm 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 取 0 30 50 30 50 15 875 476 25 793 75 相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為 0 650 0 2 0 1 22 2 12 2 0 2 65015 875 21 422 42 212 2 15 875650 113 66 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) 114 采用線(xiàn)性插值查表 計(jì)算得到中心距計(jì)算系數(shù) 則鏈傳動(dòng)的最大中心距 1 0 24917 為 1 2 1 2 0 24917 15 875 2 114 21 42 653 計(jì)算鏈速 v 確定潤(rùn)滑方式 1 1 60 1000 1121 21 15 87560 1000 6 23 由 v 6 23m s 和鏈條型號(hào) 10A 查圖表可知采用油池潤(rùn)滑或油盤(pán)飛濺潤(rùn)滑 計(jì)算壓軸力 有效圓周力為 1000 1000 5 526 23 886 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù) 則壓軸力為 1 15 1 15 886 1018 9 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 鏈條型號(hào)為 10A 鏈輪齒數(shù) 鏈節(jié)數(shù) 中心距 a 650mm 1 21 2 42 114 4 4 變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 通過(guò)鏈傳動(dòng) 變速器的輸入轉(zhuǎn)速 鏈傳動(dòng)的機(jī)械效率 因此變 1 560 5 鏈 0 9 速器的輸入功率為 鏈 鏈 5 52 0 9 4 968 4 4 1 高檔位的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 選定齒輪類(lèi)型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 壓力角取 20 精度等級(jí)為 7 級(jí) 小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 齒面硬度 280HBS 大齒輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 齒 面硬度 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 1 21 2 1 1 2 21 25 2 2 25 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 試選 齒寬系數(shù) 區(qū)域系數(shù) 材料的彈性影響系數(shù) 1 3 1 2 5 189 8 12 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1 9 55 106 1 9 55 106 4 968560 5 8 465 104 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 1 cos 1cos20 1 2 cos 21 cos20 21 2 1 30 91 2 cos 2cos20 2 2 cos 25 cos20 25 2 1 29 532 1 tan 1 tan20 2 tan 2 tan20 2 21 tan30 91 tan20 25 tan29 532 tan20 2 1 591 4 3 4 1 6263 0 896 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 1 600 2 550 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 1 60 1 60 560 5 1 8 300 15 1 21 109 2 1 1 21 1091 2 1 008 109 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 查取接觸疲勞壽命系數(shù) 1 0 9 2 0 95 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 有公式得 1 1 1 0 90 6001 540 2 2 2 0 95 5501 523 取 中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力 即 1和 2 2 523 試算小齒輪分度圓直徑 1 32 1 1 2 32 1 3 8 465 1041 1 2 11 2 2 5 189 8 0 896523 2 64 325 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v 1 160 1000 64 325 560 560 1000 1 888 齒寬 b 1 1 64 325 64 325 2 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 查表得使用系數(shù) 根據(jù) v 1 888m s 7 級(jí)精度 查得動(dòng)載系數(shù) 1 1 02 齒輪的圓周力 1 2 1 1 2 8 465 10464 325 2 632 103 1 1 2 632 10364 325 40 917 100 查得齒間載荷分配系數(shù) 1 0 用插值法查得 結(jié)合 查圖得 1 417 9 34 1 35 則載荷系數(shù)為 1 1 02 1 0 1 35 1 377 3 按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù) 3 1 85 31 3771 3 1 89 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的 模數(shù) 由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲疲勞強(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)度算得的模數(shù) 1 89mm 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m 2mm 按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù) 1 70 876 1 1 70 8762 35 438 取 則大齒輪齒數(shù) 互為質(zhì)數(shù) 1 35 2 1 1 2 35 42 1與 2 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng) 既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 又滿(mǎn)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) 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 1 1 35 2 70 2 2 42 2 84 計(jì)算中心距 1 2 2 70 84 2 77 計(jì)算齒輪寬度 1 1 70 70 考慮不可避免的安裝誤差 為了保證設(shè)計(jì)齒寬 b 和節(jié)省材料 一般將小齒輪略微加 寬 5 10 mm 即 1 5 10 70 5 10 75 80 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 取 而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬 即 1 77 2 70 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 采用變位法將中心距就近圓整至 a 80mm 計(jì)算變位系數(shù)和 計(jì)算嚙合角 齒數(shù)和 變位系數(shù)和 中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù) cos cos cos 77 cos20 80 25 25 1 2 35 42 77 1 2 2tan 25 25 20 77 2 tan20 1 76 80 77 2 1 5 1 76 1 5 0 26 當(dāng)前的變位系數(shù)和提高了齒輪強(qiáng)度 但重合度有所下降 分配變位系數(shù) 1 2 坐標(biāo)點(diǎn) 38 5 0 88 位于 L17 和 L18 之間 按這兩條線(xiàn)作射線(xiàn) 再 2 2 從橫坐標(biāo)的 處作垂直線(xiàn) 與射線(xiàn)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別是 1 2 1 0 82 2 1 0 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按前述類(lèi)似做法 計(jì)算出各參數(shù)結(jié)果 1 91 1 8 465 104 1 1 70 1 2 2 16 189 8 12 0 874 將它們代入公式 得 2 1 13 1 2 1 91 8 465 1041 703 1 2 11 2 2 16 189 8 0 874 471 齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求 并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 按前面類(lèi)似做法 計(jì)算出各參數(shù)值 1 85 1 8 465 104 1 2 46 2 2 4 1 1 65 2 1 68 0 69 1 1 35 2 將它們代入公式得 1 2 1 1 1 3 12 2 1 85 8 465 104 2 46 1 65 0 691 23 352 90 1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 2 2 1 2 2 3 12 2 1 85 8 465 104 2 4 1 68 0 691 23 352 89 2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求 并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 齒數(shù) 模數(shù) m 2mm 壓力角 變位系數(shù) 1 35 2 42 20 1 0 82 2 1 0 中心距 a 80mm 齒寬 小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì) 大齒輪選用 1 77 2 70 45 鋼 調(diào)質(zhì) 齒輪按 7 級(jí)精度設(shè)計(jì) 4 4 2 低速檔齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 因?yàn)榇簖X輪與高速檔的大齒輪為一個(gè)齒輪 即低速擋的大齒輪 則小齒輪齒數(shù) 2 42 取小齒輪齒數(shù)為 互為質(zhì)數(shù) 1 2 421 7 24 7 1 25 1與 2 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 已知大齒輪分度圓直徑 計(jì)算模數(shù) 2 84 2 2 8442 2 小齒輪分度圓直徑 1 1 25 2 50 計(jì)算中心距 1 2 2 50 84 2 67 計(jì)算齒輪寬度 1 1 50 50 考慮不可避免的安裝誤差 為了保證設(shè)計(jì)齒寬 b 和節(jié)省材料 一般將小齒輪略微加 寬 mm 即5 10 1 5 10 50 5 10 55 60 取 1 60 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 采用變位法將中心距就近圓整至 a 70mm 計(jì)算變位系數(shù)和 計(jì)算嚙合角 齒數(shù)和 變位系數(shù)和 中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù) cos cos cos 67 cos20 70 25 918 1 2 25 42 67 1 2 2tan 1 722 70 67 2 1 5 1 722 1 5 0 222 分配變位系數(shù) 1 2 坐標(biāo)點(diǎn) 33 5 0 861 位于 L17 和 L18 線(xiàn)之間 按這兩條線(xiàn)作射線(xiàn) 2 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 再?gòu)臋M坐標(biāo)的 處作垂直線(xiàn) 與射線(xiàn)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別是 1 2 1 0 78 2 1 0 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 齒數(shù) 模數(shù) m 2mm 壓力角 變位系數(shù) 1 25 2 42 20 1 0 78 2 1 0 中心距 a 70mm 齒寬 小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì) 大齒輪選用 1 60 2 70 45 鋼 調(diào)質(zhì) 齒輪按 7 級(jí)精度設(shè)計(jì) 4 5 鏈傳動(dòng) 2 的設(shè)計(jì) 變速器的輸出功率 轉(zhuǎn)速 變 齒 承 4 968 0 97 0 99 4 77 傳動(dòng)比 i 1 2 傳動(dòng)平穩(wěn) 1 330 選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù) 大鏈輪的齒數(shù)為 1 22 2 1 1 2 22 26 4 26 確定計(jì)算功率 工況系數(shù) 主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù) 單排鏈 則計(jì)算功率為 1 0 1 18 1 0 1 18 4 77 5 63 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù) 可選 16A 型帶 鏈條節(jié)距為 5 63 1 330 和 p 25 4mm 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 取 0 30 50 30 50 25 4 762 1270 0 770 相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為 0 2 0 1 22 2 12 2 0 2 77025 4 22 262 26 222 2 25 4770 84 64 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) 85 采用線(xiàn)性插值 計(jì)算得到中心距計(jì)算系數(shù) 則鏈傳動(dòng)的最大中心距為 1 0 25034 1 2 1 2 0 25034 25 4 2 85 22 26 776 計(jì)算鏈速 v 確定潤(rùn)滑方式 1 1 60 1000 330 22 25 460 1000 3 07 由 v 3 07m s 和鏈號(hào) 16A 可知采用油池潤(rùn)滑或油盤(pán)飛濺潤(rùn)滑 計(jì)算壓軸力 有效圓周力為 1000 1000 4 773 07 1554 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù) 則壓軸力為 1 15 1 15 1554 1787 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 鏈條型號(hào) 16A 鏈輪齒數(shù) 鏈節(jié)數(shù) 中心距 a 776mm 1 22 2 26 85 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 4 6 錐齒輪的設(shè)計(jì) 選定齒輪類(lèi)型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) 選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪齒輪傳動(dòng) 壓力角取為 20 選用 7 級(jí)精度 材料與直齒圓柱 齒輪傳動(dòng)材料相同 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 1 24 2 1 1 7 24 40 8 2 41 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定計(jì)算參數(shù) 試選 齒寬系數(shù) 區(qū)域系數(shù) 材料的彈性影響系數(shù) 1 3 0 3 2 5 189 8 12 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1 9 55 106 1 9 55 106 5 9852400 23815 3 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 1 600 2 550 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 1 60 1 60 2400 1 8 300 15 5 184 109 2 1 5 184 1091 7 3 049 109 查取接觸疲勞壽命系數(shù) 1 0 90 2 0 95 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 由公式得 1 1 1 0 9 6001 540 2 2 2 0 95 5501 523 取 中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力 即 1和 2 2 523 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 1 3 4 1 1 0 5 2 2 3 4 1 3 23815 30 3 1 0 5 0 3 2 1 7 2 5 189 8523 2 65 16 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 1 1 1 0 5 65 16 1 0 5 0 3 55 386 1 160 1000 55 386 240060 1000 6 96 當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù) 1 2 12 0 3 65 16 1 72 12 19 277 1 19 27755 386 0 348 2 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 查表得使用系數(shù) 1 根據(jù) 8 級(jí)精度 降低了一級(jí)精度 查得動(dòng)載系數(shù) 6 96 1 2 直齒錐齒輪精度較低 取齒間載荷分配系數(shù) 1 用插值法查得 7 級(jí)精度 小齒輪懸臂時(shí) 得齒向載荷分布系數(shù) 1 157 由此 得到實(shí)際載荷系數(shù) 1 1 2 1 1 157 1 388 3 按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑為 1 1 3 65 16 31 3881 3 66 594 及相應(yīng)的齒輪模數(shù) 1 1 66 59424 2 775 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式中的參數(shù)值 試選 1 3 計(jì)算 由分錐角 1 tan 1 tan 2441 30 328 和 2 90 30 328 59 672 可得當(dāng)量齒數(shù) 1 1cos 1 240 86315 27 81 2 2cos 2 41cos59 672 81 2 查得齒形系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 小 1 2 58 2 2 23 1 1 62 2 1 77 齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 取彎曲疲 1 500 2 380 勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 7 由公式得 1 0 85 2 0 88 1 1 1 0 85 5001 7 250 2 2 2 0 88 3801 7 197 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 1 1 1 2 58 1 62250 0 0167 2 2 2 2 23 1 77197 0 02 因?yàn)榇簖X輪的 大于小齒輪 所以取 2 2 2 0 02 試算模數(shù) 3 1 1 0 5 2 12 2 1 3 1 3 23815 30 3 1 0 5 0 3 2 242 4124 2 1 0 02 2 5 調(diào)整齒輪模數(shù) 1 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的