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購買設計文檔后加 費領取圖紙 開題報告 學生姓名 專 業(yè) 班 級 指導教師姓名 職 稱 工作單位 課題來源 教師自擬課題 課題性質 應用設計 課題名稱 基于 本設計的科學依據(jù) （科學意義和應用前景，國內 外 研 究 概況，目前技術現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等） 早在 2009年我國汽車產(chǎn)銷總量已經(jīng)突破 1000萬臺，而 2013年更是突破 2000萬臺，這一數(shù)字還在逐年增加，由此可見汽車減速器未來的市場之廣。汽車主減速器是汽車傳動系統(tǒng)中最為重要的部件之一。它能夠將萬向傳動裝置所傳來的發(fā) 動機轉矩傳遞給驅動車輪，以實現(xiàn)降速增扭的目的。汽車主減速器及差速器對提高汽車的行駛平穩(wěn)性和汽車通過性有著獨特的作用，是汽車設計制造的重點之一。我國減速器制造規(guī)格和參數(shù)不斷地擴展，產(chǎn)品質量已達到較先進水平，可為我國汽車行業(yè)提供零部件，部分產(chǎn)品還出口至東南亞甚至歐美地區(qū)。由于信息技術和自動化技術領域的廣泛應用，主減速器也將取得更為長足的發(fā)展。與此同時，對汽車主減速器的研究也能極大地促進我國的汽車工業(yè)的發(fā)展。 隨著目前世界汽車領域新理論、新材料、新工藝、新技術的發(fā) 展、汽車零件的結構和形式較傳統(tǒng)形式有了很大的改善．大大地提高了汽車的舒適性、安全性和可靠性，其中汽車主減速器的設計也顯得十分重要。 而我國汽車主減速器的研發(fā)設計主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是市場競爭不夠充分，企業(yè)的規(guī)模效益普遍不高。二是受體系等各種形式的限制，不同地區(qū)的主減速器供應互相的不交叉。三是主減速器供應以外資或合資企業(yè)為主，我國自主研發(fā)設計的汽車主減速器專業(yè)化水平不高，產(chǎn)品科學技術含量不高。這迫切需要我們重新設計研發(fā)更為精確，更加先進的減速器。由于計算機技術、信息技術和自動化技術的廣泛應用，汽車 減速器的發(fā)展將躍上新的臺階，從經(jīng)濟指標、產(chǎn)業(yè)鏈等多個角度刻畫汽車主減速器發(fā)展變化，洞察行業(yè)發(fā)展新動向。 現(xiàn)如今汽車零件產(chǎn)業(yè)逐漸從汽車生產(chǎn)中分離開來，使優(yōu)化設計，專業(yè)化設計更加重要，各企業(yè)合作也更加緊密。精確把握市場發(fā)展規(guī)律，追趕世界的腳步，我國本土汽車主減速器的發(fā)展還有很大的空間，也有更廣闊的的市場。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 設計內容和預期成果 （具體設計內容和重點解決的技術問題、預期成果和提供的形式） 通過理論計算與工程軟件設計分析相結合的方法，根據(jù)設計參數(shù)，完成一輛汽車主減速器的設計任務。本設計的目標是設計一 種大型汽車的主減速器。 本設計主要內容有：主減速器基本參數(shù)的選擇、主減速器的齒輪類型和形式、主減速器主動齒輪、主減速器齒輪的材料選擇及熱處理方式、主減速器的優(yōu)化處理、完成裝配圖和零件圖，對減速器進行仿真處理，最后完成編寫設計說明書。 汽車主減速器設計中，在差速器前面設置一個主減速器，可使主減速器前面的傳動部件所傳遞的扭矩增大，從而可使其尺寸及值量減小，從而使所用的材料大大減少，使汽車造價降低。在滿足使用的前提下，盡量降低其加工精度和工藝復雜性。能在一般加工機床上加工的，就不必在專業(yè)的特殊機床上加 工。本次設計盡量使用標準件，從而提高系統(tǒng)的標準化程度，大大降低產(chǎn)品的造價。 預期成果：該減速器的設計，滿足對應型號汽車的生產(chǎn)使用要求。 擬采取設計方法和技術支持 （設計方案、技術要求、實驗 方 法 和 步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 設計方案和步驟： 確汽車主減速器的設計內容和設計方法，確定設計方案。 據(jù)已知數(shù)據(jù)查閱相關資料，計算主減速器的相關參數(shù)。 制裝配圖、零件圖。 用 件進行減速器仿真。 主減速器進行不同工況下的模擬。 析二者結果，確定主減速器設計的可靠性。 本次設計的課題是汽車的主減速器的設計與仿真，達到優(yōu)化設計的目的， 使其具有一定的通過性。 可能遇到的難題和解決辦法： 我們可以在發(fā)現(xiàn)問題時重新開始設定方案方法，不怕麻煩，爭取做到最優(yōu)。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 我會選擇盡量使用同一本參考資料為主，同時向指導老師求助解決。 材料的選取會受到各方面的因素 的影響，而計算只是選擇其中一些主要因素如強度的計算。 在計算結果的基礎上，通過查閱資料適當增大材料尺寸，以滿足使用要求。 實現(xiàn)本項目預期目標和已具備的條件 （包括過去學習、研究工作基礎，現(xiàn)有主要儀器設備、設計環(huán)境及協(xié)作條件等） 多次參與汽車變速器和減 速器拆裝， 老師請教等途徑，解決汽車傳動系中主減速器設計過程中會遇到的各類問題，通過理論知識的熟悉來解決實際問題。 通過設計，獲得根據(jù)，通過市面上同類車型的性價對比，設計出合理、 經(jīng)濟的 主減速器。 有查閱各種資料的能力，同時掌握與本 設計有關的各種資料。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進度 (以周為單位 ) 閱資料，完成開題報告。 據(jù)設計任務書收集所需資料，閱讀相關文獻。 確設計內容。確定設計方案。 算主減速器設計相關系數(shù)，計算和強度校核。 習并熟悉 用 仿真數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)比對和分析，完成相關零件圖和裝配圖的繪制。 定最終論文，提交論文及相關文件，準備答辯。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 開 題 報 告 審 定 紀 要 時 間 地點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務（職 稱） 姓 名 職 務（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 購買設計文檔后加 費領取圖紙 摘要 汽車主減速器是汽車驅動橋中非常重要的傳力部件，主減速器也是汽車上最關鍵的部件之一。 本次的畢業(yè)設計是為汽車設計一個結構合理、工作性能可靠的主減速 器。該主減速器將設計成單級圓柱齒輪減速器。與多級主減速器相比，可以保證離地間隙較小，但不影響傳動比，此外單級主減速器還具有很多優(yōu)點，比如結構緊湊，噪聲小，以及使用壽命長。本次設計包括了單級主減速器的各零部件的設計以及其相應參數(shù)的設計和校核過程。設計的內容為：主減速器齒輪和軸的設計，主減速器結構的選擇。主減速器在汽車傳動系中的主要作用是減小轉速、增大扭矩，通過齒數(shù)少的圓柱齒輪與齒數(shù)多的圓柱齒輪嚙合傳動。 設計好減速器后通過 件對設計好的準雙曲線圓柱齒輪仿真，對建立好的齒輪模型添加約束使之運動 ，結合實際計算和測試的結果，采用虛擬樣機技術研究準雙曲線齒輪，將實際設計時計算出的結果和動力學仿真得出的結果對比分析，得出主減速器準雙曲面齒輪運動和工作狀況，為本次設計提供相應的理論依據(jù)。 關鍵詞： 主減速器 傳動比 典型工況分析 動力學仿真 購買設計文檔后加 費領取圖紙 is of in a is to to be he is of is of a of of an is of is a so of of in to of to of of is a on to it of of by so of by 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 目 錄 摘要 ....................................................................... 1 .................................................................. 6 第 1 章 引言 ................................................................ 1 題研究的目的及意義 .............................................. 1 車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 .................................... 1 題研究的內容 .................................................... 2 減速器齒輪的類型 ............................................. 2 減速器的減速型式 ........................................... 3 車主減速器的仿真 ............................................. 3 第 2 章 汽車主減速器設計計算 ............................................... 4 減速器齒輪的設計 .................................................. 4 擇齒寬系數(shù) ................................................... 4 力角 α 的選擇 ................................................. 4 擇主、從動圓柱齒輪齒數(shù) ....................................... 4 選螺旋角 ..................................................... 4 他尺寸的選擇 ................................................. 5 面接觸疲勞強度的計算 ......................................... 5 輪相關參數(shù)計算 ............................................... 7 齒根彎曲強度設計 ............................................. 7 輪幾何尺寸計算 ............................................... 9 輪軸的設計 ....................................................... 12 直徑的設計 .................................................. 13 算軸各段長度 ................................................ 14 的強度校核 .................................................. 16 減速器其他零部件的設計 ........................................... 19 減速器概述 .................................................. 19 減速器方案的選擇 .......................................... 20 減速器零部件設計 ............................................ 20 第 3 章 汽車主減速器的仿真 ................................................. 29 真概述 ................................................... 29 減速器齒輪運動仿真 ............................................... 29 論分析 ........................................................... 33 致謝 ...................................................................... 34 參考文獻 .................................................................. 35 附表 1 .................................................................... 36 附表 2 .................................................................... 37 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 1 第 1 章 引言 題研究的目的及意義 自從世界上第一臺汽車研發(fā)問世以來，汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)便隨之誕生，并漸漸地對世界的發(fā)展和人們的生活產(chǎn)生越來越大的影響，同時也為人類的進步作出了巨大的貢獻，可以說汽車與我們的生活越來越密切。我們對汽車的產(chǎn)品也有了更為全面、深入的了解，這也需要我們握住“汽車設計”的發(fā)展方向，從而制造出更多更能適合我們的汽車。 本次畢業(yè)設計是通過對汽車主減速器的設計計算與仿真，使大家對汽車主減速器的設計與原理能有更好的認識。綜合運用我們在大學期間所學的理論、專業(yè) 知識，設計一款滿足使用要求的主減速器。本次設計能更好的鞏固所學知識，培養(yǎng)自主查閱資料的能力，提高自我發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，為畢業(yè)后進入工作崗位工作奠定理論基礎。 汽車主減速器是汽車傳動系統(tǒng)中十分重要的部件之一。是連接發(fā)動機和工作機的最有效裝置，它能夠將來自發(fā)動機的轉矩傳給汽車車輪，實現(xiàn)降低轉速同時增大扭距的目的。汽車主減速器可以提高汽車的行駛平穩(wěn)性和通過性使駕駛汽車時更加舒適。主減速器安裝在發(fā)動機和差速器之間，這可以減小萬向傳動裝置、變速箱等主減速器前面的傳動部件所傳遞的扭矩，同時也可以減小變速箱箱體 的大小，使操控更加靈敏省力，同時也可以節(jié)省汽車百公里的油耗。 在全球石油價格不斷上漲的今天，人們也越來越關心汽車的經(jīng)濟性，這不僅僅只對與小汽車，這對所有類型汽車都有作用，各汽車生產(chǎn)廠家都在致力于提高燃油經(jīng)濟性以此來增強其產(chǎn)品在市場上的競爭力，降低油耗不僅僅是在發(fā)動機的工作上節(jié)油，還需要從傳動系中增加系統(tǒng)傳動的效率，因此本次汽車主減速器的設計顯得十分重要。 車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 現(xiàn)如今汽車領域的發(fā)展可謂日新月異。新的設計理論層出不窮，各種新技術應用在不同汽車上，加工工藝也日益精湛，新 型材料的發(fā)現(xiàn)也對汽車的發(fā)展起了提供了更多的選擇，汽車零件的結構也在傳統(tǒng)形式的基礎上有了很大的改善．這些新型材料的應用，使汽車更具有舒適性，增加了汽車的安全性和可靠性。 我國汽車 主減速器的研發(fā)創(chuàng)新設計還存在很多缺點和不足：一是主減速器設計研發(fā)以外資或合資為主具有自主知識產(chǎn)權的較少。二是不同地區(qū)生產(chǎn)廠家溝通合作較少，產(chǎn)品之間相互合作力的密切程度有待提高。三 是市場競爭不公正，各企業(yè)生產(chǎn)盈利普遍不高，生產(chǎn)的產(chǎn)品技術含量低，但與此同時汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又迎來一個新的機遇。那便是計算機技術在汽車生產(chǎn)設計研發(fā)中的作用 越來越大，汽車減速器的發(fā)展將迎來新的機遇，從經(jīng)濟性北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 2 指標、公司之間的合作，甚至是汽車排放量等多個領域迎來重大改善，這將更好地推動汽車行業(yè)向著更好的方向發(fā)展。 現(xiàn)如今汽車各個的零部件的生產(chǎn)進入單獨化，不在是以往的整個汽車生產(chǎn)相連，這樣做可以使設計達到最優(yōu)效果，設計更加專業(yè)，同時加強了各企業(yè)間的相互合作，要掌握汽車發(fā)展的規(guī)律和方向，努力追趕世界的腳步。我國自主研發(fā)設計的汽車主減速器也將擁有更巨大的發(fā)展空間，具有更美好闊的市場前景。 目前我國的汽車主減速器設計研發(fā)仍存在諸多問題，新產(chǎn)品的研究和開發(fā)較 少創(chuàng)新意識較差、缺乏國外那種更為科學的管理方式，企業(yè)現(xiàn)用的生產(chǎn)設備老化嚴重等等。這導致了我們生產(chǎn)的產(chǎn)品精度較低自動化水平較低，自主品牌較少，無法與世界上大的生產(chǎn)企業(yè)相競爭。這需要我們加快技術創(chuàng)新的步伐、提高生產(chǎn)技術，提高我們的管理水平，早日趕上世界先進生產(chǎn)廠家，早日研發(fā)設計出能夠適應中國國情的汽車主減速器，早日實現(xiàn)由中國制造邁向中國創(chuàng)造。在東方汽車公司實習時我們也見到了許多新產(chǎn)品，新理念。各工廠分工合作，與此同時與沿海較先進的廠家密切合作，生產(chǎn)的產(chǎn)品也一度銷往東南亞甚至西方國家，可以說我國的主減速器得設計研 發(fā)在迅速進步。希望能早日實與世界先進技術的接軌。 在設計研發(fā)上， 計算機應用技術漸漸成熟并應用在汽車研發(fā)設計中，軟件的應用大大方便了我們的設計研發(fā)，使主減速器無論是結構還是性能，包括齒輪的加工，都變得更加方便高效。數(shù)模的建立、設計產(chǎn)品的仿真技術等在汽車設計中的作用越來越大 ;減速器各零部件的設計初步實現(xiàn)了虛擬化，科學化。汽車主減速器設計開發(fā)的產(chǎn)品更加精確，參數(shù)的計算更加快速準確，產(chǎn)品的形狀尺寸設計更加合理，更宜于設計的產(chǎn)品批量生產(chǎn)，更加適應現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的多樣化需要，滿足 不同類型消費者的需求。跟上產(chǎn)品更新?lián)Q代的腳步，滿足這個快速變化的市場需求。 總的來說，現(xiàn)如今汽車主減速器發(fā)展朝著高精度、高效率、低成本、更靈便、更環(huán)保的方向發(fā)展。在相同的條件下，相同的車型對零部件的使用壽命有了更高的要求，相同的車型對汽車的個性能指標也要求更高，一款車也不在局限于一個地區(qū)的使用，這便要求其適應不同環(huán)境的能力更強 ;對主減速器的使用要求更是如此。如何設計出壽命更長、更加高效輕便、噪音更低、強度更大，潤滑和密封性能更高的汽車主減速器，這迫切需要我們去研發(fā)設計。 題研究的內容 減速器齒輪的類型 主減速器種類樣式繁多，將減速器分類若是根據(jù)減速器傳動類型分類有：齒輪減速器、行星齒輪減速器和蝸桿減速器還有就是這些減速器混搭使用的多級減速器。在現(xiàn)代汽車使北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 3 用的減速器中，使用的最多的單級汽車減速器是螺旋錐齒輪減速器還有就是雙曲面齒輪減速器這兩種。在雙級主減速器中，通常還要加一組行星齒輪或者加一對斜齒圓柱齒輪（斜齒強度更高適用范圍更廣）。當減速器作為輪邊減速器時，則通常采用斜齒圓柱齒輪減速器，采用普通的兩平行軸的形式布置，有時也使用行星齒輪的布置形式。在一些公共汽車、大型載貨汽車上，有 時也采用蝸輪傳動的汽車主減速器。 減速器的減速型式 主減速器的減速型式有多種，按照齒輪的級數(shù)可分為：雙級主減速和單級主減速。 這兩種不同類型的主減速器適用不同類型不同需求的汽車，不同類型的主減速器有不同的特點需要我們去根據(jù)不同的需要去選擇。我們本次畢業(yè)設計就是根據(jù)此次題目和數(shù)據(jù)，通過分析計算和研究，尋求滿足本次設計要求的減速器，需要我們計算齒輪的強度、軸的大小和尺寸，主減速器的大小和尺寸，應考慮到減速器制造加工成本，了解不同類型的減速器的優(yōu)缺點。從而選出最優(yōu)方案，設計符合本次要求的汽車主減 速器。 車主減速器的仿真 設計完成后，對減速器在 進行仿真，對所得的數(shù)據(jù)進行分析，得出設計結論。在 可以直接繪制減速器齒輪，然后施加約束，分別給高速軸添加速度，得出低速軸速度，給高速軸施加一個轉矩，得出軸向力、徑向力、轉矩的大小。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 4 第 2 章 汽車主減速器設計計算 減速器齒輪的設計 齒輪傳動是機械傳動中十分重要的傳動形式之一，其應用也十分廣泛，具有傳遞功率大，結構緊湊，傳動比很穩(wěn)定，傳動效率高等優(yōu)點。這是其他機械傳動所無法與之相提并論的。本次設計為 汽車主減速器，齒輪設計成閉式漸開線斜齒圓柱齒輪。設計要保證不會發(fā)生任何形式的齒輪失效，保證齒輪設計符合國家規(guī)定，在閉式齒輪傳動中保證齒面接觸疲勞強度達到需要的標準，由于該功率較大，還要考慮到齒輪的冷卻散熱。 擇齒寬系數(shù)d?由齒輪的計算公式可知，輪齒越寬齒輪的承載能力越大；但齒寬過大會使齒面上的載荷分布不勻稱，所以齒寬系數(shù)應該選取適當。計算公式時，對于標準減速器，根據(jù)《機械設計》表 10定出相應的d?值。由于兩支撐相對于小齒輪對稱分布，所以d?值為 間。由于本次設計齒面均為硬齒面，取值應靠下限。 力角α的選擇 壓力角的選擇對于齒輪設計十分重要，若增大壓力角 α ,輪齒的齒厚會隨之增大，齒輪的齒廓曲率半徑也會隨著壓力角的增大而增大之增加。雖然可以提高齒輪的彎曲強度，使齒輪更加的堅實，增大了接觸強度，但是如果壓力角過大則會導致齒輪太 厚，容易磨齒，產(chǎn)生更大的噪音等缺點，另外加工成本也會增加，所以壓力角應該選擇一個適當值。我國規(guī)定在選擇時一般齒輪的壓力角選取為 α =20° 為最佳。 該壓力角完全滿足本次設計需要，因此本次設計選擇壓力角為 α =20° 。 擇主、從動圓柱齒輪齒數(shù) 1Z 和 2Z 本次設計的主減速器轉速較高，又是在車內的密閉空間內，根據(jù)絕大部分車型的選擇，本次設計選擇閉 式齒輪傳動，為了提高減速器齒輪傳動的平穩(wěn)性，減小齒輪間的沖擊震蕩，所以齒數(shù)應該設計多一些為好。輪齒傳動主要失效形式為磨損失效，為使本次設計的輪齒整體尺寸不至過大，故小齒輪應該在滿足使用要求的情況下，選擇較小的齒數(shù)，對于 α =20° 的標準斜齒圓柱齒輪，國家規(guī)定一般應取 1Z ≥17。 本次設計初步選擇齒數(shù)為 1Z =20。則根據(jù)兩齒輪的傳動比為 輕易求 出 2Z =90。 選螺旋角 本次設計的螺旋角是 圓柱螺旋線 的 切線 與通過切點的圓柱面直母線之間所夾的銳角， 增大北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 5 螺旋角β可以增大軸向重合度，提高傳動的平穩(wěn)性和降低噪聲，使傳動平穩(wěn) 。 但增大螺旋角會增加軸向力，一般斜齒輪螺旋角在 8°～ 20° ，本次設計初選 °15?? 已知數(shù)據(jù)如下表 表 2始數(shù)據(jù) 最大功率 150大轉速 2500r/大轉矩 350N?m 最高檔傳 動比 其他尺寸的選擇 取的小齒輪齒數(shù) 1Z ＝ 20，大齒輪齒數(shù) 2Z ＝ 90。 齒輪加工采用調質淬火的方式熱處理，輪齒幾乎不會有變形，所以不需要磨削，故齒輪直接選取 7 級精度。 由表《常用齒輪材料及其力學特性》選得大齒輪為45 鋼，齒面硬度為 280齒 輪的材料為 40面硬度為 240經(jīng)調質淬火的熱處理方式以增強其表面硬度。 面接觸疲勞強度的計算 ? ?32??????????? ??2 （ 1）試選載荷系數(shù) （ 2）已知小齒輪傳遞的最大轉矩為 1T =350N· m； （ 3）由表《圓柱齒輪的齒寬系數(shù)d?》再根據(jù) 取齒寬系數(shù)值d?= （ 4）由《機械設計》圖 10得區(qū)域系數(shù) ； （ 5）由表《彈性影響系數(shù) 查得材料的彈性影響系 數(shù)值 （ 6）由圖《齒輪的接觸疲勞強度極限 查得小、大齒輪的接觸疲勞強度的極 限值分別為 ? ， ； （ 7）已知兩齒輪傳動比為μ = （ 8）由公式計算重合度系數(shù)?Z。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 6 ? ????? ????? ???? 134Z （ 2 °5 °20t a na r c t a nc a na r c t a ?????? ??????????? ??? n °o s 1 51220 °o r c c o sc o s2 c o sa r c c o t 1 ??????????????????????? ? ???2 3 . 6 3c o s 1 51290 °o r c c o sc o s2 c o sa r c c o t 2 ??????????????????????? ? ???° ? ? ? ?? ? ?????? ? 2/t a nt a nt a nt a 22′11 ???? ? ? ? ?? ? 6 1 a n°a a n°a ?????? ?? ? 5t t ????? ????? ? z ? ? ? ? ???????????? ?????（ 9）由公式可得螺旋角系數(shù) 9 9 0c o sc o ?? ?? 5 年，而每天使用汽車時間一般不會超過 8 小時，為滿足不同人群的使用需求，選擇每天 8 小時的工作時間 ,每年使用 300 天。 911 0812 5 0 060???????? 912 ^???? 取安全系數(shù) S＝ 1，由圖《接觸疲勞壽命系數(shù)》查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ；將結果帶入公式得 ? ? 0 0 l i m 1 ??? ? ? M P Kσ l i m 2 ???? 取兩者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力，即 ? ? ? ? M P 2σσ 2? 可初步計算出小齒輪分度圓直徑為 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 7 ? ?????? ?????????????????????? ??K ????? ?? 使用系數(shù)，取 表《動載系數(shù)得 表《齒間載荷分配系數(shù)得，αK= 表《齒向載荷分配系數(shù)由插值法取得 計算分度圓直徑 311 ????相應齒輪模數(shù) 5co 1 ????? ?輪相關參數(shù)計算 v 100060 1?? 2 00060 6258 3 . 3 1100060 1 ?? ????? ?? b ????? 齒根彎曲強度設計 ? ?3 ???????? ?? ?? z 2 （ 1）試選載荷系數(shù) 。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 （ 2）由圖《彎曲疲勞壽命系數(shù)》查得彎曲疲勞壽 命系數(shù) ， 。 （ 3）由 圖《齒輪的彎曲疲勞強度極限》 齒輪的彎曲疲勞強度極限值分別為 1＝ 600 2＝ 550 （ 4）計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝ ? ? M P ? ?? ? ? 22F ?? ?? （ 5）計算彎曲疲勞強度重合性系數(shù)?Y。 ??? （ 2 ? ? ? ? ?????? o a na r c t a nc o st a na r c t a nb t??? o s 6 1 o s 2?? ??? ?? ????? ?（ 6）計算彎曲疲勞強度的螺旋角系數(shù)?Y。 ???????? ?? ?? （ 7）計算大小齒輪的參數(shù)并加以比較 由《機械設計》圖 10得小齒輪和大齒輪的齒形系數(shù) 12 由表 可查得 1 ? ? 11??F ? 0 1 6 8 7 6 22??F 為大齒輪的值大于小齒輪，所以取值為大齒輪的計算結果為最終結果。 （ 8）齒輪法向模數(shù)為 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 9 ? ?3 ???????? ?? ?? z 25n ??? ?????? 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算出來的的模數(shù) m 大于由齒根疲勞強度計算的模數(shù)，齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于齒輪彎曲強度，取決于齒輪的承載能力。而計算得出的承載能力，只跟齒輪分度圓直徑有關，由彎曲強度算得模數(shù)與實際模數(shù)更為相近，根據(jù)計算結果模數(shù)應大于 初步計算得齒輪模數(shù)為 此根據(jù) 值，取得齒輪模數(shù)的標準值 m＝ 3對應計算出的分度圓直徑 1d ＝ 據(jù)公式可得： 1Z＝ d1/m＝ ＝ 輪的齒數(shù)需取整，則 取 1Z ＝ 34 2Z ＝ u 1Z ＝ 兩齒輪齒數(shù)需要互為質數(shù)，能更好地提高齒輪的壽命和耐磨性，故取 2Z =151 輪幾何尺寸計算 ? ? ? ? n o 15134c o 1 ??????? ? 考慮到模數(shù)取值增大了，在這里將中心距圓整為 287 ? ? ? ? ??? ????? 151342a r c c 1 a n? 齒輪的分度圓直徑 o s 334c o 1 ????? ?o s 3151c o 2 ????? ? 51b 1 ????? 考慮存在安裝誤差，并且為了保證齒輪正常嚙合，節(jié)省齒輪加工所需要的材料，要將小齒輪略微加寬， 在這里根據(jù)計算結果我們 取 1b =108大齒輪的齒寬等于設計計算出北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 10 的齒輪寬度，即取 2b =105 （ 1）齒面接觸疲勞強度校核 按之前計算出來的結果，根據(jù)如下公式計算 ? ??? ?? ???? 1 （ 2 根據(jù)之前設計時的計算結果，已知 ? 1?d?， 01 ? ，u= Z ， ， 到 ? ?? ??????????? ??????? 08 7 51 103 5 3331足要求。 （ 2）齒根彎曲疲勞強度校核 根據(jù)如下公式 ? ?c ??? ?? ??2 應力修正系數(shù) ?Y— 彎曲疲勞強度重合度系數(shù) ?Y— 彎曲疲勞強度螺旋角系數(shù) 根據(jù)設計時的計算結果，已知 ? ， ， ， ， Y ，β = d? =1， 1z =34 計算 2 01Y ??? ?? ??， a t a ???? ??? ? z。 將以上計算結果代入公式得 ? ? 1a 1F a o o ?? ????????????????M P 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 11 ? ? 2a 2F a o o ?? ????????????????M P 本次設計齒輪的齒根彎曲疲勞強度滿足要求。 表 2齒輪參數(shù) 序號 項目 代號 計算公式及計算結果 1 齒數(shù) 齒輪1 1Z 34 齒輪2 2Z 151 2 法向模數(shù) m 3 3 壓力角 ? 20° 4 齒頂高系數(shù) ?1 5 頂隙系數(shù) ?c 螺旋角 β 7 實際中心距 a 齒形角 '? 20° 9 徑向 變位系數(shù) 齒輪1 1X 0 齒輪2 2X 0 10 全齒高 齒輪1 1h 輪2 2h 2 旋向 齒輪1 左旋 齒輪2 右旋 13 重合度系數(shù) ε 華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 12 14 齒寬 齒輪1 1b 108 齒輪2 2b 105 15 分度圓直徑 齒輪1 1d 105 齒輪2 2d 468 16 齒頂高 齒輪1 3 齒輪2 3 齒輪參數(shù)公式見附錄 1。 根據(jù)齒輪參數(shù)，在 繪制出大齒輪，其中大齒輪形狀如下圖。 圖 2輪形狀 輪軸的設計 軸的結構主要取決于軸的安裝位置，軸上零件的類型、尺寸、數(shù)量等。設計時需根據(jù)不同情況進行具體分析。為使齒輪軸承等有配合要求的零件拆裝方便，與此同時減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應采用較小的直徑，為便于安裝與軸做過盈配合的零件，軸在設計時不同軸段的軸肩應設計成不同的尺寸，即設計成階梯軸 。確定每一段軸的軸長時，北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 13 應盡可能使所設計的減速器結構緊湊，保證零件之間的空間滿足安裝要求。與齒輪相配合的軸的段長度一般齒輪要比軸長 2～ 3 圖 2速軸的配合例圖 直徑的設計 d 按公式初步計算出軸的直徑，根據(jù)輸出軸的功率 P 和軸所承受的扭矩 T，計算最小軸的小直徑（查《機械設計基礎》表 15— 3 取 c=104） 3d 2 51 5 01 0 4d 33 ???? 因該軸段上需要設計一個鍵槽，考慮到挖去的鍵槽會減小軸的強度，可將 d 增大 5%，調整直徑取整數(shù)為 70 d 根據(jù)公式計算軸二的直徑，軸二的軸肩高度一 般比軸一要大 可得 0. 702d 112 ??????? 因為 2d 必須符合軸承密封元件的要求，根據(jù)上述說明，經(jīng)查國家標準件尺寸表（密封裝置的國標尺寸）知軸尺寸應為尾數(shù)為 0 或 5 的整數(shù)。取 ? 14 軸三的尺寸由 說明，為方便拆卸和安裝，軸三應比軸二寬 (1～ 5) 則3d= 2d +(1～ 5)81～ 853尺寸為整五或者整十的尺寸。取圓整 ? ， 初選軸承型號為 6217,查表 （ 276可知， B=28D=150 d 4d 為與齒輪配合的軸段，軸直徑應比31～ 5)樣可以使齒輪安裝時不會與其他軸發(fā)生摩擦，從而影響齒輪尺寸，使配合更準確。 4d ’=3d+(1～ 5)86～ 90裝配方便而加大直徑，應取齒輪軸圓整為標準直徑，一般取尾數(shù)為 0 或 5的尺寸作為齒輪軸直徑，根據(jù)計算結果取 ? ； 保護和定位的作用，我國在齒輪設計時規(guī)定，軸肩應比齒輪軸高（ 倍，因此可計算出齒輪軸5～1 0 8 m 290～0 2902????? ）（取圓整直徑，因此可取 536 ??在 同一軸上的軸承可以選擇同一個型號，以便減少軸承類型和軸承尺寸設計，使拆裝更換零件，以及零件的加工更加方便快捷，尺寸設計的也更加緊湊。 齒輪軸各階梯軸段直徑如下表： 表 2各段直徑 名稱 1d 2d 3d 4d 5d 6d 直徑（ 70 80 85 90 100 85 算軸各段長度 L 經(jīng)計算半聯(lián)軸器的長度 l=75保證軸端擋圈準確地與 半聯(lián)軸器相連接，與此同時有不會不壓在軸的端面上，對軸產(chǎn)生過大的負擔，因此設計該軸段軸的長度時，應使該北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 段軸的長度應比 1L =100 L 軸 2L 的長度應與該軸上所連接的零部件的尺寸相對應，因此軸段長度應大于該軸對應的軸承端蓋的長度。 ?? 12 （ 2 本次設計所需要的軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，取 ,2031 ???，其中312，由軸承外徑查《機械設計課程設計》表 143d=12 軸承軸承 ?????????? 3213 )8~3(?（ 2 式中， ? 為箱體壁厚，取 ? =9以 m=30入公式得 420L 12 ??????? 取 ? ，密封裝置長度，擋圈長度的和再多出 2～ 3，3L=28+23+6+3=60 4. 計算 4L 軸 4L 應比齒輪短 2～ 3于3此 的長度可輕易求出 4L =05 該段軸長主要起保護和定位所用，因此其長度不需要太大，我國齒輪軸設計時一般取為齒輪軸直徑的 ，而尺寸有不得小于5此可計算出5445 )～0 (d??? （ 2 2 90～0 ???? ）（ 為計算和設計方便，同時考慮到6草稿紙上計算出6根據(jù)需要取 此其大小主要取決于與之相配合的標準件的尺寸，可計算 022428～21????? ）（軸承北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 16 1l — 擋油環(huán)寬度， 各段軸長度列表如下 : 表 2軸各段長度 名稱 1L 2L 3L 4L 5L 6L 長度 /00 70 60 100 10 50 根據(jù)低速軸尺寸計算依據(jù)及公式，計算高速軸尺寸。 兩軸尺寸計算結果如下： 表 2軸計算尺寸 名稱 軸 1L 2L 35L 6L 7L 長度 /速軸 100 70 60 100 10 50 低速軸 100 70 50 10 110 10 40 直徑 /速軸 70 80 85 90 105 85 低速軸 75 80 85 02 5 的強度校核 在軸的校核計算中，根據(jù)設計要求和實際受載荷情況進行計算。因為本次設計的軸主要承受扭轉力矩，應按照彎曲強度條件計算；其中一些軸還要承受彎矩，因此還要進行彎曲強度的計算。 按照軸的扭矩來計算軸的強度，軸的扭轉強度條件可按照如下公式計算 ? ? ???? 33 5 0 （ 2 其中參數(shù)如下： T? — 扭轉切應力， T— 軸所受的扭矩， N? 軸的抗扭截面系數(shù)， 3 P— 軸所傳遞的功率， KW；