第Ⅱ代風(fēng)力空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)Design of two generation air compressor學(xué)生姓名所在學(xué)院所在專業(yè)申請(qǐng)學(xué)位指導(dǎo)教師副 指 導(dǎo) 教 師答辯時(shí)間目 錄目 錄設(shè)計(jì)總說(shuō)明 I1 設(shè)計(jì)背景及意義 .I2 作品的介紹： .I3 作品的亮點(diǎn)： II4 對(duì)作品未來(lái)的展望 IIINTRODUCTION .II1 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)原理： .11.1 設(shè)計(jì)原理圖： 11.2 系統(tǒng)工作原理： 11.3 作品整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖： 22 葉片設(shè)計(jì)： .23 傳動(dòng)參數(shù)的擬定及相關(guān)參數(shù)的確定： .43.1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖： 43.2 傳動(dòng)比的確定： 43.3 各軸的轉(zhuǎn)速： 53.4 各軸的輸入功率： 53.5 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 53.6 傳動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)表： 64 設(shè)計(jì)兩對(duì)傳動(dòng)齒輪： .64.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，齒型 64.1.1 確定齒輪類(lèi)型． .6目 錄4.1.2 材料選擇． .64.1.3 精度選擇： .64.1.4 參數(shù)選擇： .64.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 74.2.1 設(shè)計(jì)公式 .74.2.2 調(diào)整齒輪的分度圓直徑 .84.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 104.3.1 試算模數(shù) .104.3.2 調(diào)整模數(shù) .124.4 幾何尺寸計(jì)算 134.4.1 計(jì)算兩對(duì)齒輪分度圓直徑 .134.4.2 計(jì)算分錐角 .134.5 計(jì)算齒輪寬度 144.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制兩對(duì)齒輪的零件圖（從略） 144.7 主要涉及結(jié)論 145 軸的設(shè)計(jì) .145.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì) 145.1.1 初算軸徑 .145.1.2 按扭矩估算最小軸徑 .145.1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .155.1.4 軸的疲勞強(qiáng)度校核 .165.2 Ⅱ、Ⅲ軸的設(shè)計(jì) 166 聯(lián)軸器的選擇 .16目 錄7 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算 .177.1 選型 177.2 基本參數(shù) 177.3 軸承的計(jì)算 187.3.1 求比值 187.3.2 計(jì)算軸承壽命 .197.4 Ⅱ、Ⅲ軸上的軸承設(shè)計(jì) 208 Ⅰ軸安全剎車(chē)設(shè)計(jì) .209 鍵的選擇與校核 .219.1 鍵的設(shè)計(jì) 219.1.1 選型 .219.1.2 鍵連接強(qiáng)度計(jì)算 .229.2 設(shè)計(jì)結(jié)論 2210 對(duì)風(fēng)裝置（及尾舵）和尾桿 .2211 技術(shù)參數(shù)匯總 .2312 軸Ⅰ的重心計(jì)算： .2513 整個(gè)風(fēng)能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的重心計(jì)算 .2514 底板的設(shè)計(jì) .2615 豎直支架的設(shè)計(jì) .2616 浮筒選擇 .2817 技術(shù)參數(shù)匯總 .2818 整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析 .2819 設(shè)計(jì)總結(jié) .29目 錄鳴 謝 31參考文獻(xiàn) 32設(shè)計(jì)總說(shuō)明I設(shè)計(jì)總說(shuō)明1 設(shè)計(jì)背景及意義風(fēng)機(jī)，已經(jīng)是許多國(guó)家新能源開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)之一項(xiàng)目。我國(guó)當(dāng)然也不例外，并且在我國(guó)風(fēng)機(jī)研究和發(fā)展還不成熟，再加上其他優(yōu)越的條件，使得風(fēng)機(jī)在我國(guó)還有很大的研究和發(fā)展價(jià)值。天時(shí)：我國(guó)沿海海面多為季風(fēng)性氣候,風(fēng)力穩(wěn)定，每天海面上的風(fēng)力都在 4 級(jí)及以上，約為 8m/s 以上，風(fēng)力資源豐富。地利：中國(guó)擁有綿長(zhǎng)的海岸線，大小島嶼多，海洋能資源儲(chǔ)備量巨大，環(huán)境條件好。可用于漁業(yè)養(yǎng)殖，節(jié)約電能，從而減少對(duì)環(huán)境的污染。人和：目前我國(guó)現(xiàn)在正處于社會(huì)主義建設(shè)的新階段，人民對(duì)于建設(shè)偉大祖國(guó)的熱情高漲，國(guó)家對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)利用的支持力度也日益加大。在新世紀(jì)召開(kāi)的第一次全國(guó)科學(xué)技術(shù)大會(huì)上，總書(shū)記胡錦濤提出這樣一個(gè)擲地有聲的口號(hào)：堅(jiān)持走中國(guó)特色自主創(chuàng)新道路，為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家而努力奮斗。在 2012 年上海召開(kāi)的國(guó)際風(fēng)能展覽會(huì)上，中國(guó)科技部正在力推 10 兆瓦（MW，1 兆瓦=1000 千瓦）級(jí)海上風(fēng)電機(jī)組整機(jī)和零部件設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，以期在“十二五”末實(shí)現(xiàn)海上超大型風(fēng)電機(jī)組的樣機(jī)運(yùn)行。近些年來(lái)，國(guó)家對(duì)綠色能源的研制和開(kāi)發(fā)已經(jīng)提到工作日程上來(lái)。這就說(shuō)明國(guó)家對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠色能源開(kāi)發(fā)的大力支持和高度重視。對(duì)于國(guó)外的最新情況，歐洲目前是世界風(fēng)電發(fā)展的先行和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定者，丹麥、德國(guó)、西班牙的實(shí)力尤其強(qiáng)大。所以借助我國(guó)良好的外交環(huán)境，我們可以以他們?yōu)閹煟M(jìn)技術(shù)，加快步伐縮小與他們的差距，服務(wù)于本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)需求。意義：我們的經(jīng)濟(jì)在不斷快速增長(zhǎng)，步伐不斷邁向海洋。與此同時(shí)，由于海上能源輸送不方便等問(wèn)題，制約海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的諸多因素也凸顯出來(lái)。我們的項(xiàng)目就是在這樣的背景下開(kāi)展的，嘗試致力于解決海上能源問(wèn)題?？偠灾瑢?duì)于才剛剛起步的中國(guó)海上風(fēng)電，我們有廣闊的發(fā)展空間；對(duì)于清潔無(wú)污染的海上風(fēng)能資源，我們有光明的發(fā)展前景。設(shè)計(jì)總說(shuō)明II2 作品的介紹：我的項(xiàng)目稱作《多用途浮式風(fēng)機(jī)》 ，動(dòng)力源為風(fēng)能，傳動(dòng)裝置為葉輪，聯(lián)軸器、增速箱及氣泵，執(zhí)行件為儲(chǔ)氣罐（儲(chǔ)能裝置） ，目的是將海上豐富的風(fēng)能資源進(jìn)行有效收集并利用。面向?qū)ο鬄楹Ｉ橡B(yǎng)殖戶與鉆井平臺(tái)等相對(duì)孤立與大陸物料傳送不便的地方，可以為他們的日常作業(yè)提供必要的動(dòng)力。通過(guò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)海上自動(dòng)垂直對(duì)風(fēng)，同時(shí)對(duì)于抗擊風(fēng)浪也有很好的平穩(wěn)性。3 作品的亮點(diǎn)：（1） 、先進(jìn)性：通過(guò)獨(dú)特且簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使風(fēng)機(jī)能夠適應(yīng)海上平臺(tái)不平穩(wěn)的的情況，一定海況范圍內(nèi)（5 級(jí)海況以內(nèi)）葉輪能在任何一個(gè)方向始終保持垂直對(duì)風(fēng)。 （2） 、科學(xué)性：a.相比較于海上其它能量：海流能、潮汐能、太陽(yáng)能等，風(fēng)能利用是一門(mén)研究比較成熟的技術(shù)，工程投資成本相對(duì)較少，回報(bào)率高； b.整體結(jié)構(gòu)傳動(dòng)鏈短，能源利用率高；c.整個(gè)結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性及零件的強(qiáng)度剛度條件都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的力學(xué)校核，科學(xué)合理；（3） 、實(shí)用性：a.采用可移動(dòng)平臺(tái)，使用靈活，可根據(jù)工作需求多臺(tái)聯(lián)機(jī)工作；b.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且組裝、維修、操作方便；c.零部件材料普通，投入成本低,一般海上養(yǎng)殖戶能夠承受；（4） 、可靠性：采用機(jī)械裝置，工作穩(wěn)固可靠；（5） 、技術(shù)性：利用 PROE 進(jìn)行三維仿真,真實(shí)逼真。4 對(duì)作品未來(lái)的展望 由于時(shí)間和所學(xué)知識(shí)有限，我們的作品就做到現(xiàn)在這個(gè)程度。對(duì)于這個(gè)作品的未來(lái)，我們有以下幾個(gè)想法：設(shè)計(jì)總說(shuō)明III（1） 、進(jìn)一步對(duì)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，朝著更平穩(wěn)的方向發(fā)展，增強(qiáng)其抗擊風(fēng)浪的能力；（2） 、朝著大功率的方向發(fā)展；（3） 、通過(guò)用戶對(duì)產(chǎn)品的反饋進(jìn)行改進(jìn)，務(wù)求物近其用；（4） 、進(jìn)一步改善對(duì)風(fēng)裝置關(guān)鍵詞：（關(guān)鍵詞 3 到 5 個(gè)，關(guān)鍵詞之間用“；”隔開(kāi)）風(fēng)輪機(jī)；增速器；氣泵ABSTRACTIVINTRODUCTIONMy project called the multipurpose floating wind machine “, the power supply is the wind, driving device for impeller, coupling, a gear box and an air pump, executive a gas tank (energy storage device) to the sea of the rich wind energy resources to effectively collect and use. The object is the relative isolation and transportation inconvenience of the offshore marine breeding household and the drilling platform, and can provide the necessary power for their daily operations Through the structure of the design, we can achieve the offshore automatic vertical to the wind, at the same time for the fight against wind and waves also have a good stationary.By unique and simple structural design of the fan can adapt non stationarity of offshore platform, within a certain range of sea conditions within 5 sea) impeller can in any direction always keep vertical to the wind.Compared with other energy: ocean current energy, tidal energy, solar energy, and so on, wind energy utilization is a relatively mature technology, the investment of wind energy projects is relatively small, the return rate is high.Overall structure of the transmission chain is short, energy utilization is high. The stability of the whole structure and the strength of the parts of the rigidity of the rigidity of the conditions are strictly mechanical check, scientific and reasonable.KEYWORDS: Wind turbine；Speed-increasing gear; Air pump－ 1 －設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)原理：風(fēng)機(jī)是依靠輸入的風(fēng)能，推動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整臺(tái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，最后把高壓氣體儲(chǔ)存起來(lái)或直接運(yùn)用。氣體壓縮和氣體輸送機(jī)械是把旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)換為氣體壓力能和動(dòng)能。風(fēng)機(jī)主要由風(fēng)葉、增速器、氣泵、儲(chǔ)氣罐、浮筒、支撐架等部件組成。1.1 設(shè)計(jì)原理圖：－ 2 －1.2 系統(tǒng)工作原理：葉輪在海風(fēng)的作用下，通過(guò)圓周轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生功率（設(shè)計(jì)值為 1kw） ，經(jīng)過(guò)軸承、聯(lián)軸器及增速器，將轉(zhuǎn)速變化到氣泵的滿載轉(zhuǎn)速（選用值為 1600r/min） ，然后氣泵將壓縮的空氣經(jīng)過(guò)空氣軟管儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐里，隨時(shí)等待取用。1.3 作品整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖：2 葉片設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)一臺(tái)功率為 1kw 的三葉片風(fēng)輪機(jī)，設(shè)計(jì)風(fēng)速為 10.8m/s(即五級(jí)風(fēng)) ，空氣的密度為 1.224kg/m2（氣溫為 15℃，氣壓為 1lata。 ） 。由參考文獻(xiàn)《風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》圖（4——7）查得：λ opt=4.6 ,Cp=0.36其中，λ——速比，是葉尖速度與風(fēng)速之比;Cp——風(fēng)能利用系數(shù)，最大值是 59.3%。由風(fēng)機(jī)的理論設(shè)計(jì)公式得：功率： ??=12??????2??3??????葉尖速比： λ =????????=2??????60????=??????30????其中， ——空氣密度， ;P——風(fēng)輪的吸收功率，w;w——風(fēng)輪角速度，rad/s， ;r——風(fēng)輪半徑，m。－ 3 －風(fēng)輪半徑： m轉(zhuǎn)速: min整個(gè)葉片漿的受風(fēng)面積:由以上的計(jì)算可選定風(fēng)機(jī)的葉片半徑 r 為 1.35 m ，材料為玻璃纖維其特點(diǎn)是質(zhì)量輕，耐腐蝕，易在海面使用。葉片圖（包括輪轂和導(dǎo)流罩）如下：－ 4 －－ 5 －3 傳動(dòng)參數(shù)的擬定及相關(guān)參數(shù)的確定：3.1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖：同原理圖。3.2 傳動(dòng)比的確定：由前面的計(jì)算結(jié)果得：n =424r/min 增速箱的輸出轉(zhuǎn)速為 n=1600r/min故總傳動(dòng)比為：i 總 =1600/424=3.8 整合得 i 總 =4。對(duì)于增速箱的傳動(dòng)比：i 增 =1/i 總 =1/4=0.25。3.3 各軸的轉(zhuǎn)速：低速軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速：n Ⅰ =n=424r/min中間軸Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的轉(zhuǎn)速：n Ⅱ =nⅢ =nⅣ =nⅠ =424r/min 高速軸Ⅴ、Ⅵ的轉(zhuǎn)速：n Ⅴ =nⅥ = =1690r/min－ 6 －3.4 各軸的輸入功率：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表（3——1） ，取聯(lián)軸器的效率 η 聯(lián) =0.99，球軸承的效率 η 軸承 =0.99，錐齒輪的效率 η 錐 =0.96，增速器的效率 η 增 =0.92。則：低速軸Ⅰ：PⅠ =P=1000W中間軸Ⅱ：PⅡ =PⅠ η 軸承 η 錐 =1000×0.99×0.96=950.40W中間軸Ⅲ: PⅢ =PⅡ η 軸承 η 聯(lián) =980.1×0.99×0.99=931.49W中間軸Ⅳ: PⅣ = PⅢ η 錐 =931.49×0.96=894.23W高速軸Ⅴ：PⅤ = PⅣ η 增 =894.23×0.92=822.69W高速軸Ⅵ：PⅥ = PⅤ η 聯(lián) =822.69×0.99=814.46W3.5 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：低速軸Ⅰ：TⅠ =9.55×106PⅠ /nⅠ =9.55×106×1/424=2.252×104N·mm中間軸Ⅱ：TⅡ =9.55×106PⅡ /nⅡ =9.55×106×0.950/424=2.140×104N·mm中間軸Ⅲ: TⅢ =9.55×106PⅢ /nⅢ =9.55×106×0.931/424=2.097×104N·mm中間軸Ⅳ: － 7 －TⅣ =9.55×106PⅣ /nⅣ =9.55×106×0.894/424=2.014×104N·mm高速軸Ⅴ：TⅤ =9.55×106PⅤ /nⅤ =9.55×106×0.867/1696=4.837×103N·mm高速軸Ⅴ：TⅥ =9.55×106PⅥ /nⅥ =9.55×106×0.859/1696=4.786×103N·mm3.6 傳動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)表：軸Ⅰ 軸Ⅱ 軸Ⅲ 軸Ⅳ 軸Ⅴ 軸Ⅴ功率 P/KW 1 0.950 0.931 0.894 0.867 0.859轉(zhuǎn)矩T/(N·mm)2.252×1042.140×1042.097×1042.014×1044.837×1034.786×103轉(zhuǎn)速n/(r/min) 424 424 424 424 1696 1696傳動(dòng)比 1 1 1 0.25 1效率 0.950 0.980 0.960 0.960 0.9904 設(shè)計(jì)兩對(duì)傳動(dòng)齒輪：4.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，齒型4.1.1 確定齒輪類(lèi)型．因?yàn)轱L(fēng)機(jī)傳動(dòng)的力矩不大，速度較低，所以兩對(duì)齒輪均為直齒錐齒輪4.1.2 材料選擇．因?yàn)楹?Si 量在 15%~20%的鋼抗腐蝕性能最強(qiáng)，所以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-1（注：在齒輪的設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)均來(lái)自《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ，以下在齒輪的設(shè)計(jì)中省略。 ） ，齒輪材料為,35SiMn（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 250HBS。－ 8 －4.1.3 精度選擇：風(fēng)機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度4.1.4 參數(shù)選擇：初選齒輪齒數(shù) Z1＝24，壓力角 ?20??4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)4.2.1 設(shè)計(jì)公式按式（10－29）試算，即 3 21 )][()5.0(4HERRtt ZTkd???????4.2.1.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1) 試選 KHt=1.3。2) 由圖 10-20 查得區(qū)域系數(shù) ZH=2.5。3) 選取齒寬系數(shù) 。3.0?R?4) 由表 10-5 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE=189.8MP1/2。5) 由圖 10－25d 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。MPaH6201lim??6) 由式 10－13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)91 10374.)10365(14260????hjLnN91237.?－ 9 －7) 由圖 10－22 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：92.011?HNK8) 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為１％，安全系數(shù)為 S=1，由式 10－14 得MPaSKHNH 4.5701/6209.][1lim1 ??????MPa4.57][124.2.1.2 試算齒輪分度圓直徑 、 ，由計(jì)算公式得td1t23 21 )][()5.0(4HERRtt ZuTkd?????m04.724.5708192/4)3.1(3.1. 2???????????31 )][()5.0(4HERRtt ZTkd??????? m35.704.5708192/4)3.1(3.10972. 2???????????－ 10 －4.2.2 調(diào)整齒輪的分度圓直徑4.2.2.1 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的準(zhǔn)備。1) 圓周速度 v。=72.04×（1-0.5×0.3）=61.23mm=70.35×（1-0.5×0.3）=59.80mmsmndmt /36.10642.1061 ?????sdmt /.18.593222) 當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù) 。mm=15.28mmmm=14.92mm4.2.2.2 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 。HK由表 10——2 查得 KA=1。由速度 v1=1.36m/s,v2=1.33,7 級(jí)精度，由圖 10——8 查－ 11 －得 Kv1=1.07,Kv2=1.06。直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù) 。由表10——4 用插值法得 ， 。所以，實(shí)際載荷系數(shù)4.2.2.3 計(jì)算分度圓直徑及相應(yīng)的齒輪模數(shù)： mKdHtt 346.89.1024.73311 ???Htt 70.3.5.2032 mzd.4/6.89/m11??53.2/70./224.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)4.3.1 試算模數(shù)模數(shù)公式即， 321t ][)5.0( FSRRFt YuZTKm???????－ 12 －4.3.1.1 確定計(jì)算參數(shù)1) 試選 3.1?FtK2) 計(jì)算分錐角3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)94.35cos211????Zv94.312v4) 查取齒形系數(shù)由表 10－17 查得 47.21?FaY47.2??F5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10－18 查得 65.1?SaY65.12?S6) 由圖 10－24c 查得，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限， MPaF4201lim??MPaF420lim??7) 由圖 10－22 查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)83.01?FNK83.02?FN－ 13 －8) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝1.7，由式（10－12）得.2054.1830][11 MPaKFENF ????PaF25][129) 計(jì)算齒輪的 ][SY???019.256.471??FSaY.12FSaFSaY?4.3.1.2 計(jì)算模數(shù)3 121t1 ][)5.0( FSRRFt YuZTKm???????==1.489mm3 22409.1)()3.051(.0??3 2213t2 ][)5.0( FSRRFt YuZTKm???????= m45.109.)24()3.05(3.09724????－ 14 －4.3.2 調(diào)整模數(shù)4.3.2.1 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。1) 圓周速度 v2) 齒寬 bmudR 581.72/)4(376.502/11 ???????bR 403./)2(89./22－ 15 －4.3.2.2 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) KFmKmKK KKFtttFtVAFF HFHHvv856.03.1274265.0.10.749226.0,.2606.0410 1,1.2.183223311222111 11?????? ????算 得 的 模 數(shù) 為所 以 ， 按 實(shí) 際 載 荷 系 數(shù)所 以 ， 載 荷 系 數(shù) 為由 于 是 直 齒 錐 齒 輪 ， 取 ，插 值 法 得由 表 。所 以 取 齒 間 載 荷 系 數(shù)低由 于 直 齒 錐 齒 輪 精 度 較。查 得由 圖 ?? ??? ?對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度121算得的分度圓直徑 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有mdd670.8,346.8921??，取1mz 91z，取670.8.2??dz 82?z4.4 幾何尺寸計(jì)算4.4.1 計(jì)算兩對(duì)齒輪分度圓直徑－ 16 －4.4.2 計(jì)算分錐角4.5 計(jì)算齒輪寬度,圓整后取 ,4.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制兩對(duì)齒輪的零件圖（從略）4.7 主要涉及結(jié)論齒數(shù) ， ，模數(shù) ，壓力角 ，變位系數(shù) ，，分錐角 ， ，齒寬 ， 。兩對(duì)齒輪均采用 (調(diào)質(zhì))。兩對(duì)齒輪均按照 7 級(jí)精度設(shè)計(jì)。5 軸的設(shè)計(jì)5.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì)5.1.1 初算軸徑 選材 45 號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 15——1（注：在軸的設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)均來(lái)自《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ，以下在軸的設(shè)計(jì)中省略。 ） ，許用彎曲應(yīng)力 =60MPa，查表 15——3 取 Ao=110，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 =40MPa。－ 17 －5.1.2 按扭矩估算最小軸徑由于軸多了一個(gè)鍵槽，軸徑將增大 7%即： 初選為:dmin=20mm5.1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已知 FA=[8kg(葉片)+1.5kg（輪轂）]×9.8=93.10N由平衡條件：∑M B=0 FA×lAB=FC×lBC∑F=0 F B-FA-FC=0得 FC=FA×lAB/lBC=93.10×144/84=159.60N 得 FB=FA+FC=93.10+159.60=252.70N故最大彎矩：M=F A×lAB=93.10×144N·mm=13406.40N·mm最大扭矩： mNnpTa /2541062????－ 18 －葉片受到的軸向力為 Fa,， 則作用葉輪的空氣質(zhì)量:kgvrm06.583.124.2??????由動(dòng)能定理： , 已知 v1=10.8m/s得：由沖量定理： ,得：5.1.4 軸的疲勞強(qiáng)度校核軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件：代入數(shù)據(jù)： 軸的彎扭合成強(qiáng)度條件：其中 M=13406.40N·mm, T= 。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取折合系數(shù)為 α=0.3。軸的抗彎截面系數(shù) W=0.1d3 。則， ????13227.801.5436????????ca故符合條件。－ 19 －5.2 Ⅱ、Ⅲ軸的設(shè)計(jì)同Ⅰ軸的設(shè)計(jì)過(guò)程基本相同，主要是在軸的另一端增加一個(gè)相同的鍵槽，故軸的強(qiáng)度也是夠用的，不再重復(fù)設(shè)計(jì)。6 聯(lián)軸器的選擇為了能緩沖減振且質(zhì)量輕，選用梅花形彈性聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ,查表 14-1，考慮轉(zhuǎn)矩變化小，故取 KA=1.5，則按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T5014-2003 或手冊(cè)，選用的聯(lián)軸器型號(hào)分別為Ⅱ軸聯(lián)軸器型號(hào)：LM2-bGB/T 5272-2002，允許公稱轉(zhuǎn)矩為 100N·m對(duì)于高速軸Ⅴ軸，其軸徑為 15mm，所以其聯(lián)軸器型號(hào)：LM1-bGB/T 5272-2002，許公稱轉(zhuǎn)矩 45N·m相應(yīng)的參數(shù)為：LM1：d 1=20mm d2=22mm dZ=24mm L=35mm L0=86mm D=50mm m=0.66kg－ 20 －LM2：d 1=20mm d2=22mm dZ=24mm L=38mm L0=95mm D=60mm m=0.93kg7 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算外球面軸承優(yōu)先適用于要求設(shè)備及零部件簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。例如用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、運(yùn)輸系統(tǒng)或建筑機(jī)械上。它具有很好的調(diào)心性能，允許調(diào)心角度最大為±10°。對(duì)主機(jī)相關(guān)件的加工精度要求較低。軸承內(nèi)孔與軸之間可為間隙配合，且安裝、拆卸方便，特別適合有多支軸承、長(zhǎng)軸、剛度小易變形的軸。帶頂絲軸承適用于旋轉(zhuǎn)方向不變的場(chǎng)合。軸承具有可靠的密封裝置，可以有效防止污物侵入軸承，防止軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂外溢。軸承內(nèi)的潤(rùn)滑脂可保證軸承在一定期間內(nèi)正常工作，必要時(shí)還可通過(guò)油孔定期添加潤(rùn)滑油脂，使軸承保持良好潤(rùn)滑，達(dá)到長(zhǎng)期使用的效果。7.1 選型類(lèi)型代號(hào)：UCP207。軸承材質(zhì)為 GCr15 (GB/T18254-2002)，軸承座為鑄鐵。其特點(diǎn)是大部分外球面軸承都是將外徑做成球面，與帶有球狀內(nèi)孔的軸承座安裝在一起，結(jié)構(gòu)形式多樣，通用性和互換性鉸好。同時(shí)，此類(lèi)軸承在設(shè)計(jì)上還具有一定調(diào)心性，易于安裝，具有雙重結(jié)構(gòu)的密封裝置，可以在惡劣的環(huán)境下工作。軸承座一般是采用鑄造成型。 7.2 基本參數(shù)基本額定動(dòng)載荷為 19.8KN 靜載荷為 15.2KN。如下圖所示，