卷曲传动机构在设计毕业设计

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1、 摘 要 钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志，钢铁发展直接影响着与其相关的国防工业及建筑、机械、造船、汽车、家电等行业。轧钢机械的设计是钢铁生产中的一个最重要的环节，近年来，热轧和冷轧技术日趋完善，特别是冷轧技术，代表着钢铁行业的前沿技术，在世界各地迅速发展，我国虽取得一定得成绩，但与世界先进水平相比差距还很大。推进我国钢铁行业的发展，是当代大学生特别是我们机械专业的大学生义不容辞的责任。传动机构的设计主要包括传动方案分析选择，电动机的设计选择，二级斜齿传动齿轮的计算和校核，轴的设计校核，轴承的选择和校核，轴上键的选择校核，以及减速箱箱体的结构设计等，在设计过

2、程中要综合运用以前所学的机械设计、机械原理、材料力学等专业知识，进行经验估算和数据处理，把所学的专业理论知识和实践结合起来。传动系统设计要首先考虑开卷机的综合性能，传动的合理性是开卷机正常工作的前提，也是轧钢产品的质量保障。毕业设计是对所学知识的综合应用，可以达到具备对各种常用的通用机械零部件的设计和选用的能力，进而达到独立设计简单机械的能力。关键词: 齿轮； 轴； 轴承； 键 AbstractIron and steel industry is an important foundation for national industries，is the level of the nation

3、al economy and an important indicator of overall national strength，iron and steel development associated with a direct impact on the defense industry and construction, machinery, shipbuilding, automobiles, home appliances, etc。The design of rolling mill machinery is one of the most important aspect

4、of steel production 。In recent years，hot-rolled and cold-rolling technology are maturing，cold-rolling technology in particular, represents the cutting-edge technology of iron and steel industry，The rapid development around the world，although China's achievements must be made，however, compared wi

5、th the gap between the world's advanced level is still very great。Promote the development of China's steel industry is the contemporary college students, especially college students, we machinery duty-bound to professional responsibility.The design of transmission include transmission analys

6、is of choice，motor selection, helical Gear II calculation and check, check-axis design, bearing selection and verification, the choice of key axis calibration, as well as the slowdown in the structural design of cabinet boxes, etc。The design process to study the integrated use of the previous mechan

7、ical design, mechanical principles of mechanics of materials, such as expertise,empirical estimation and data processing,to study the theoretical knowledge and professional practice。Drive system design would be the first to consider the comprehensive performance uncoiler，drive uncoiler rationality i

8、s a prerequisite for normal work,rolling is to protect the quality of the product。Graduation Project is the comprehensive application of knowledge,can be achieved with the various commonly used general-purpose machinery design and selection of parts and components of capability,to achieve an indepen

9、dent capacity of simple machinery。Keywords: Gear; shaft; Bearing; Bond目 录1 绪论51.1 选题背景51.2 选题的意义和目的72 传动方案分析设计92.1传动方案分析92.1.1 传动方案的要求92.1.2 传动方案的分析92.2 传动方案设计103 选择电动机，计算运动参数113.1 卷取张力的选择113.2 卷取机卷筒传动功率计算123.3 选择电动机的功率153.4 确定卷筒传动比和电机额定转速153.5 传动比分配163.5.1 传动比分配163.5.2 核验工作机驱动卷筒的转速误差163.6 减速器各轴转速，功

10、率，转矩的计算173.6.1 传动装置的传动效率173.6.2 各轴功率计算173.6.3 各轴转速计算173.6.4 各轴转矩的转矩173.6.5 与电机联接的联轴器的选择184 齿轮的设计计算184.1 高速级齿轮传动设计计算184.1.1 选定齿轮类型、精度等级材料及齿数184.1.2 按齿面接触强度设计194.1.3 按齿根弯曲强度设计204.1.4 几何尺寸计算224.1.5 高速级齿轮传动的几何尺寸224.1.6 齿轮的结构设计234.2 低速级齿轮传动设计计算244.2.1 选定齿轮类型、精度等级材料及齿数244.2.2 按齿面接触强度设计254.2.3 按齿根弯曲强度设计274

11、.2.4 几何尺寸计算284.2.5 低速级齿轮传动的几何尺寸284.2.6 齿轮的结构设计295 轴的设计315.1 中间轴的设计315.1.1 选择轴的材料315.1.2 轴的结构尺确定315.1.3 按许用弯曲应力校核轴315.1.4 轴的细部结构设计355.2 高速轴的设计355.2.1 选择轴的材料355.2.2 轴的结构尺寸确定355.2.3 按许用弯曲应力校核轴355.2.4 轴的细部结构设计385.3 低速轴的设计385.3.1 选择轴的材料395.3.2 轴的结构尺寸确定395.3.3 按许用弯曲应力校核轴395.3.4 轴的细部结构设计426 轴承的校核计算426.1 高速

12、轴轴承的校核计算426.1.1 作用在轴承上的负荷426.1.2 计算当量动负荷426.1.3 验算轴承寿寿命436.2 中间轴轴承的校核计算436.2.1 作用在轴承上的负荷436.2.2 计算当量动负荷436.2.3 验算轴承寿寿命446.3 低速轴轴承的校核计算446.3.1 作用在轴承上的负荷446.3.2 计算当量动负荷446.3.3 验算轴承寿寿命457 键的校核457.1 高速轴键的校核457.2 中间轴键的校核467.3 低速轴键的校核468 减速器箱体结构设计469 毕业设计小结48参考文献49致谢501 绪论1.1 选题背景现代冷轧薄板生产通常的生产工艺是：酸洗、冷轧、电解

13、清洗、罩式炉退火、平整、精整（横切、纵剪、重卷）、成品（板、卷）包装。20世纪70年代初出现了一种新的生产工艺，它把冷轧后的电解清洗、罩式退火、钢卷冷却、调制轧制（平整）和精整检查等5个单独的生产工序联结成一条生产机组，用立式的连续炉代替间歇式的罩式炉，实现了连续化生产。这种连续生产线称作连续退火机组，简称CAPL。图1.1为一种冷轧连续机组示意图。其主要性能是：生产能力83000t/月；带厚0.21.6mm;带宽6001600mm；作业线速度：入口段540m/min、中心段400m/min、传送段560m/min；作业线长度：合计276m、炉子120m. 图 1.1这种“五合一”的连续退火新

14、工艺于分批退火（罩式炉退火）相比，具有如下优点：（1） 以带钢状态进行连续热处理课得到性能均匀、表面光洁的产品。（2） 控制炉内张力，可改善带钢板形，带钢平直度好。（3） 没有粘结和砂粒压入缺陷，钢板收得率高，且平整效率高、质量好。（4） 作业线将清洗、退火、平整、表面自动检查、涂油、重卷或剪切一次完成，减少了多次钢卷处理，减少许多因此而产生的废品，提高了收得率。（5） 生产过程简单合理、管理方便、生产出成品的时间由成批退火的10天缩短为10min。交货迅速，生产过程贮备料也可大大减少。（6） 车间布置紧凑、占地面积小，省掉许多辅助设备，建设费用降低，劳动定员大幅度减少，而且节省能源。具体比较

15、见表 1-1表1-1 连续退火与罩式退火工艺比较序 号 项 目 名 称连续退火/%罩式退火/%1投资（不包括软件费）设备费占地面积7435100100 2固定成本 人工费 维修费27351001003 生产时间 1 1004 切损等耗费 35 1005可变资本能耗轧辊（平整机）费其他生产材料费793877100100100正是由于上述这些优点，自从20世纪70年代初日本新日铁公司成功地开发出CAPL以来，全世界钢铁界对连续退火工艺给予了极大的关注，并迅速开发了适应各种产品要求的新工艺技术设备。全世界目前已建设50多条连续退火线。日本用连续退火生产的冷轧板产量已达全部冷轧板产量的20%左右，其中

16、川崎达60%，新日铁达50%。用连续退火炉既可以生产普通级别的冲压成形冷轧薄板，也可以生产深冲压成形的汽车用冷轧板和烤漆硬化钢板；既能生产硬纸的镀锡原板，也能生产软质的镀锡原板；既能生产一般强度级别的冷轧板，又能生产微合金化合金钢、双向钢等高强和超强度冷轧板。可以这样说，到现在为止凡是罩式退火炉能生产的产品，连续退火机组都可以生产，故连续退火发展很快。钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志，钢铁发展直接影响着与其相关的国防工业及建筑、机械、造船、汽车、家电等行业。随着国际产业的转移和中国国民经济的快速发展，中国钢铁工业取得了巨大成就。 中国钢产量由1978年的37

17、17万吨增长到2007年的4.89亿吨。2007年中国生产粗钢48924.08万吨，比上年增加6625.22万吨，增长15.66%；生产生铁46944.63万吨，比上年增加6189.22万吨，增长15.19%；生产钢材56460.81万吨（含重复材），比上年增加10442.84万吨，增长22.69%，行业总体呈较快增长态势。2008年我国钢产量突破了5亿吨，达到50048.8万吨，占全球钢产量37.6%，国内市场占有率超过97%。中国钢铁工业不仅在数量上快速增长，而且在品种质量、装备水平、技术经济、节能环保等诸多方面都取得了很大的进步，形成了一大批具有较强竞争力的钢铁企业。中国钢铁工业不仅为中

18、国国民经济的快速发展做出了重大贡献，也为世界经济的繁荣和世界钢铁工业的发展起到积极的促进作用。中国经济快速的发展，拉动了中国钢材消费的持续增长，缓解了全球钢铁产能过剩，改变了世界钢铁市场和原料市场的供求关系，由过去的供大于求转为供不应求，钢铁市场由低迷转为兴旺，钢材价格由长期的低价位运行转为高价位运行。2001年至2007年，全球钢铁业重新恢复了活力，国际钢铁市场需求兴旺，钢铁企业利润丰厚。2008年，随着世界经济危机的蔓延，全球钢铁行业发展面临巨大压力，中国钢铁行业下游市场需求减缓，在应对经济危机方面，中国政府频频出台政策措施，对钢铁行业产生积极作用。截止2008年11月，国务院批复的铁路投

19、资额已经达到2万亿元，其中在建项目的投资规模超过了1.2万亿；此外交通运输部门正在酝酿一个未来3至5年内投资5万亿元的计划，包括在建项目、已经规划的项目和追加投资，将涉及公路、水路、港口和码头建设等。政府加大基础设施建设将拉动钢材需求。另外，随着中国产业结构的升级，中国对高品质钢铁产品的需求量也越来越大。中国工业化和城镇化建设步伐的加快，也将扩大钢材产品的消费。因此，中国钢铁行业仍有很大的发展空间。轧钢机械是钢铁生产中的一个最重要的环节，近年来轧钢机械的发展已取得了长足的进步，热轧和冷轧技术日趋完善，特别是冷轧技术，代表着钢铁行业的前沿技术，在世界各地迅速发展，我国虽取得一定得成绩，但与世界先

20、进水平相比差距还很大。薄板的产量在工业发达国家中一般占钢材产量的50%（美国>60%，日本约45%），而我国则尚在20%以下，按2000年规划目标也只有26%。冷轧薄板在发达国家一般占钢材产量的25-30%，而我国在宝钢两套新机组建成以后也只占有4%左右。其中汽车板，硅钢片和镀锡板更是短中之短。这三项产品的发展，对推进我国经济建设具有深远影响。推进我国钢铁行业的发展，是当代大学生特别是我们机械专业的大学生义不容辞的责任，对于即将进入钢铁行业的我们，学习热轧，冷轧技术，了解轧钢机械的原理，工作性能，是我们的必备基础知识。1.2 选题的意义和目的卷曲传动机构在设计过程中要综合综合运用机械设计

21、课程和其他有关课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。进行机械设计技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。 卷曲机传动机构的主体结构是减速箱，主要设计的是齿轮传动，在设计过程中在达到设计要求的同时还要考虑卷曲机的运行，卷曲机是冷轧带钢生产中对工作平稳性和精度要求非常高的设备，在传动设计中应考虑下述几个问题。 （1）卷取机的速度控制 卷取机速度控制要同时考虑一下两个因素：为

22、适应机组速度变化而调整卷取速度时，不应影响电机的驱动力矩；为适应卷径变化而调整卷筒转速时，不应引起张力的波动。一般卷取机都同时采用调压（恒力矩）和调磁（恒功率）两种调速方法，分别适应上述两种情况，以充分利用电机的容量。 （2）卷筒电机的额定转速必须与计算转速相适应。如果卷曲取带材的厚度范围大，工艺上又要求多种速度制度，卷筒传动可考虑多级速比切换，满足工艺要求。 式中 - 最大卷取线速度，； - 最大带卷半径，m。没有减速机时，。需要减速机时，其速比为 （3）为实现在卷取过程中张力不发生波动，卷筒的电机的弱磁调速范围应满足下列要求 故 (4) 卷取带材所需要的传动功率应由带材的张力、塑性弯曲变形

23、、卷取的速度和加速度及摩擦阻力等因素确定。由于塑性变形弯曲和摩擦的影响远小于张力，故初选电机时额定功率可用下式近似计算 - 塑性弯曲及摩擦影响系数，取1.1-1.2； T - 卷取张力，N； V - 线速度； - 传动效率 ，取0.85-09之间。毕业设计是本专业最重要的实践性教育环节，是学生在完成全部的基础课和专业课的学习之后，毕业离校之前的最后一个环节，它包括毕业实习和毕业设计两个阶段。毕业设计是在教师的指导下，通过调查研究，方案分析，结构设计计算，完成机电设备或某个装也课题的部分的技术设计、图形绘制以及计算机编程等全套技术文件，其目的是培养学生独立分析与解决实际问题的能力，使学生接受工程

24、师的基本训练，并且使学生在计算机绘图及编程，资料检索及外文资料翻译等方面的到锻炼与提高，同时也是对学生大学所学知识的综合运用与考察，因此这对我们来说是一次很好的锻炼机会。 当今世界，科学技术突飞猛，知识经济已见端倪，综合国力的竞争，归根结底是科技与人才的竞争。邓小平同志早已明确指出:科技是现代化的关键而教育是基础。科技、生产、生活等各领域中广泛应用的各种机械是怎样设计、制造出来的，这是一个系统工程问题。从大的方面分析，一是设计，二是制造。通过本设计对所学知识的综合应用，可以达到具对各种常用的通用机械零部件的设计和选用的能力，进而达到独立设计简单机械的能力。这也是我们毕业设计的最终目的。2 传动

25、方案分析设计2.1传动方案分析卷取机传动机构位于电动机和卷曲机之间，用以传递运动和动力或者改变运动形式，传动方案设计的是否合理，对整个机械的工作性能、尺寸、 重量和成本更影响很大， 因此传动方案设计是整个机械设计中最关键的环节。2.1.1 传动方案的要求合理的传动的方案，首先应满足工作机的功能要求，其次还应满足工作可靠、传动效率高 、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低廉、工艺性好、使用和维护方便等要求，设计时要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。2.1.2 传动方案的分析对主要的传动形式进行分析比较 <1> 蜗杆传动 蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，

26、适用于中、小功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑动速度，可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可以提高承载能力和传动效率. <2> 斜齿轮传动 齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。 <3> 圆锥齿轮传动 圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径、模数大的圆锥齿轮，只有在需要改变轴的布置方向时采用，并尽量放在高速级和限制传动比，以减小圆锥齿轮的直径和摸

27、数。 <4> 链式传动 链式传动运转不均匀，有冲击，不适于高速传动，应布置在低速级。综合以上几种方案，考虑到开卷机工作环境，工作性能以及布置形式，采用闭式斜齿传动。2.2 传动方案设计 原始数据：带钢重量10000kg，带钢厚度：1.02.5mm，带钢宽度：6501250mm，机组速度：360m/min，带钢材质：Q235。 传动系统布置形式如下图所示：附图2.1 传动装置布置图 1 - 电动机 2 - 联轴器 3 - 二级展开式齿轮减速箱 4 - 联轴器 5 - 驱动卷筒3 选择电动机，计算运动参数3.1 卷取张力的选择卷取机在卷绕带钢时，必须具有一定的卷曲张力。卷曲张力值大小取

28、决于卷曲机工作状态和产品规格。不合适的张力数值会直接影响产品质量。过大的卷取张力数值会影响产品内部金相组织，以及使设备电机容量增大；反之，过小的卷取张力数值亦会影响产品质量以及出现带钢跑偏。可见，卷曲张力数值过大或过小，均会直接影响到卷取机正常工作。因此，张力数值应该慎重。卷曲张力T由公式，（,公式2-1）确定其中单位张力，；带钢厚度，1.0；带钢宽度，1000；（1） 对于连续机组，可按下表选取（，表2-3）表中为带钢屈服极限，表3-1 连续机组采用的单位张力值机组名称，酸洗机组0.030.05退火机组0.030.06准备机组0.030.05张力矫直机组0.0610.5（2）对于连续机组的单

29、位张力值还可按下列经验公式计算：（,公式2-2）式中带钢厚度，； 带钢的屈服极限，； 系数，由卷取机工作情况来决定，即不同机组有不同数值，按下表选取。（资料（1），表2-4）表3-2 由卷取机工作情况决定的系数值机组名称值机组名称值重卷机组0.5电解清洗机组0.2电镀机组0.5纵切机组0.6连续退火机组0.5张力矫直机组0.8由（1）选取的单位张力=0.06，=235 =0.06×235=14.1 由（2）选取的单位张力=0.5×（0.14×1.00.02×）×235 =18.8 或者 =0.5×（0.33×1.00.02&

30、#215;）×235 =41.1 故选择=18.8 卷取张力=18.8×1.0×1000=18.8 3.2 卷取机卷筒传动功率计算按卷筒上静力矩来决定电动机功率卷筒上静力矩为 （,2-145）其中（1）形成带钢张力所需的力矩，设为式中：带钢卷取张力，18800 钢卷半径（在始卷时等于卷筒半径，终卷时等于钢卷半径）；始卷时：=0.25 m, =18800 ,=18800×0.25=4700 ·终卷时：=0.616 m, =18800 ，=18800×0.616=11580.8 ·（2）弯曲被卷取带钢所需的弹塑性力矩，设为。其值

31、可按公式= （式1-26）决定。其中，为带钢弹性模量； 式中：=235 ，=210 。始卷时：=0.56 ， =451.3 ·，终卷时：=1.38 ， =412.5 ·（3）卷筒轴承中的摩擦力矩，设为 式中包括卷筒自重，带卷重及卷取张力在卷筒轴承处所引起的反力， 卷筒轴承的摩擦系数，0.0025； 卷筒轴承直径，340；卷筒自重=20000 ,带卷重=100000 ，卷筒受力如下图： 图3-1 卷筒受力图始卷时：因则=20000 终卷时：=由图3-1，得 = = =159344 始卷时：=20000×0.0025×=8.5 ·终卷时：=1593

32、44×0.0025×=67.721 ·（4）驱动卷取机卷筒的功率P由 (，式2-146)决定式中 卷取机带材的线速度，6 ；始卷时的功率P： () 终卷时的功率P： 3.3 选择电动机的功率根据前面的传动卷筒的功率可知，始卷时的传动功率大，应按始卷时选择电动机的额定功率。因卷取机交替工作，所以=0.7×137.6=96.32据此选择=90因此查资料（4）选择Y系列三相异步电机Y280M-23.4 确定卷筒传动比和电机额定转速卷筒电机的额定转速必须与卷取计算转速相适应，计算转速由（，式12-10）决定式中 最大卷取速度，6 ； 最大带卷半径，0.616 。

33、9.306 。所选电动机的额定转矩=4700+451.3+8.5=5159.8 ·额定转速由公式得 ，因此需要减速机，其转速比（，式12-11）=3.5 传动比分配3.5.1 传动比分配 总传动比=18，由得 高速级传动比 低速级传动比3.5.2 核验工作机驱动卷筒的转速误差 运输机驱动卷筒的转度： 卷筒的实际速度 转速误差合乎要求3.6 减速器各轴转速，功率，转矩的计算3.6.1 传动装置的传动效率 弹性联轴器的效率 ，轴承效率，7级精度齿轮传动效率。3.6.2 各轴功率计算 高速轴输入功率 中间轴输入功率 低速轴输入功率 3.6.3 各轴转速计算 高速轴的转速 中间轴的转速 低速

34、轴的转速3.6.4 各轴转矩的转矩 高速轴转矩 中间轴转矩 低速轴转矩各轴运动动力参数列入下表表3.3各轴名称转速r/min功率P KW转矩T 高速轴1348.14.6532960中间轴278.534.468153200低速轴74.894.295470003.6.5 与电机联接的联轴器的选择 高速级的转速较高，选用有缓冲功能的带有制动轮弹性柱销联轴器。由资表6.5查出载荷系数K=1.5，则计算转矩： 由工作转速 n=1348.1r/min。轴径，电动机 d=42mm，由资查表6.9选用联轴器为： TLL2 4324-84合乎上述工作要求。4 齿轮的设计计算4.1 高速级齿轮传动设计计算4.1.

35、1 选定齿轮类型、精度等级材料及齿数 1) 按图所示的传动方案，选定斜齿圆柱齿轮传动 2) 选用7级精度 3) 材料选择：由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS. 4) 选小齿轮齿数Z1=24，大齿轮齿数Z2=24×4.82=116 5) 选取螺旋角4.1.2 按齿面接触强度设计 由资式（10-21） 1） 确定公式内的各计算数值 <1> 试选载荷系数Kt=1.6 <2> 由资图10-30选取区域系数=2.433 <3> 由资图10-26查得 &l

36、t;4> 许用接触应力 <5> 由表10-7选取齿宽系数 <6> 由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8 2) 计算 <1> 计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 <2> 计算圆周速度 <3> 计算齿宽b和模数 b=39.179mm =1.58mm h=2.25=3.555mm <4> 计算纵向重合度 <5> 计算载荷系数K 已知使用系数=1，根据v=0.277m/s,七级精度，由图10-8查得动载荷系数Kv=1.01；由表104用插值法查得。查图1013得，由表10-3查的。故载荷系数 =1

37、15;1.01×1.4×1.388 =1.963 <6> 按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（10-10a）得 <7> 计算模数 圆整为=2.0mm4.1.3 按齿根弯曲强度设计 1） 确定公式内的各计算数值 <1> 计算载荷系数 =1×1.01×1.4×1.33 =1.88 <2> 根据纵向重合度，从图10-28查的螺旋角影响系数 <3> 计算当量齿数 <4> 查取齿形系数 由表1015查得 =2.592， <5> 查取应力校正系数 由表105查得 Y

38、sa1=1.596 Ysa2=1.812 <6> 计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大 2） 设计计算 对此计算结果，由齿面接触就疲劳强度计算的模数小于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力；而齿面接触强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿轮的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数并圆整为标准值=4.0mm，并按接触强度所取得齿数.这样设计的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲强度，并做到结构紧奏，避免了浪费。4.1.4 几何尺寸计算 <1> 计算中心距 将中心距圆整为290mm <2>

39、 按圆整后的中心距修正螺旋角 因为值改变不多，故参数等不必修正 <3> 计算大，小齿轮的分度圆直径 =99.43mm =480.57mm <4> 计算齿轮宽度 取B2=100mm;B1=405mm4.1.5 高速级齿轮传动的几何尺寸 高速级齿轮传动的几何尺寸归于下表 表4.1名称计算公式结果/mm法面模数4.0法面压力角螺旋角分度圆直径99.43480.57齿顶圆直径107.43488.57齿根圆直径89.43470.57中心距a290齿宽105,100 4.1.6 齿轮的结构设计 小齿轮由于直径较小，采用齿轮轴结构，大齿轮结构尺寸如下所示表4.2代号结构尺寸计算公式结

40、果/mm轮毂处直径224轮毂轴向长LL=100倒角尺寸nn2腹板最大直径432板孔分布圆直径328板孔直径52腹板厚CC=0.3B30 结构草图如下： 图4.14.2 低速级齿轮传动设计计算4.2.1 选定齿轮类型、精度等级材料及齿数 1) 按图所示的传动方案，选定斜齿圆柱齿轮传动 2) 选用7级精度 3） 材料选择：由表101选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS. 4） 选小齿轮齿数=70，大齿轮齿数=70×3.72=260 5） 选取螺旋角4.2.2 按齿面接触强度设计 由式（10-21）

41、 1） 确定公式内的各计算数值 <1> 试选载荷系数Kt=1.6 <2> 由图10-30选取区域系数=2.433 <3> 由图10-26查得 <4> 许用接触应力 <5> 由表10-7选取齿宽系数 <6> 由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8 2) 计算 <1> 计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 <2> 计算圆周速 <3> 计算齿宽b和模数 h=2.25=1.9675mm 32.052 <4> 计算纵向重合度 <5> 计算载荷系数K 已知使用系数=1，

42、根据v=0.927m/s,七级精度，由图108查得动载荷系数Kv=1.05；由表10-4用插值法查得。查图10-13得=1.38，由表10-3查的。故载荷系数 =1×1.05×1.4×1.422 =2.09 <6> 按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（10-10a）得 <7> 计算模数 圆整为=1.0mm 4.2.3 按齿根弯曲强度设计 1） 确定公式内的各计算数值 <1> 计算载荷系数 <2> 根据纵向重合度从图10-28查的螺旋角影响系数 <3> 计算当量齿数 <4> 查取齿形系数

43、 由表1015查得 YFa1=2.227 YFa2=2.10 <5> 查取应力校正系数 由表105查得 Ysa1=1.763 Ysa2=1.90 <6> 计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大 2） 设计计算 对此计算结果，由齿面接触就疲劳强度计算的模数小于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力；而齿面接触强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿轮的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数并圆整为标准值=3.0mm，并按接触强度所取得齿数.这样设计的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲强度，并做到结构紧奏

44、，避免了浪费。4.2.4 几何尺寸计算 <1> 计算中心距 将中心距圆整为520mm <2> 按圆整后的中心距修正螺旋角 因为值改变不多，故参数等不必修正 <3> 计算大，小齿轮的分度圆直径 =216.67 =804.76mm <4> 计算齿轮宽度 取B2=220mm;B1=225mm4.2.5 低速级齿轮传动的几何尺寸 低速级齿轮传动的几何尺寸归于下表表4.3名称计算公式结果/mm法面模数3.0法面压力角螺旋角分度圆直径216.67804.76齿顶圆直径222.67810.76齿根圆直径209.17797.26中心距a520齿宽225,220

45、4.2.6 齿轮的结构设计 小齿轮由于直径较小，采用齿轮轴结构，大齿轮结构尺寸如下所示表4.4代号结构尺寸计算公式结果/mm轮毂处直径576轮毂轴向长LL=220倒角尺寸nn3腹板最大直径768.1板孔分布圆直径672.1板孔直径48腹板厚CC=0.3B66 齿轮的结构草图如下：图4.2 5 轴的设计5.1 中间轴的设计5.1.1 选择轴的材料 因为中间轴是齿轮轴，应与齿轮的材料一致，故材料为40Cr（调质），由表查出 5.1.2 轴的结构尺确定 如下图所示：图5.1 中间轴的结构草图5.1.3 按许用弯曲应力校核轴 1） 轴上的作用力见附图5.2（a）所示 2） 计算轴上的作用力 齿轮1：

46、齿轮2： 3） 计算支反力 垂直面支反力（XZ平面），参考附图5.1、附图5.2 绕支点B力矩和,得 同理，,得 校核得，计算无误 水平平面（XY平面），参考附图5.2（c） 同样绕支点B力矩和,得 同理，,得 校核的,计算无误 4） 转矩，绘弯矩图 垂直面内的弯矩图：附图5.2（b)所示 C处弯矩: D处弯矩： 水平面弯矩图：附图5.2（c） C处弯矩 D处弯矩 5) 合成弯矩：附图5.2（d）所示 C处： D处： 6) 转矩及转矩图：附图5.2（e） 7） 计算当量弯矩、绘弯矩图，附图5.2（f）应力校正系数 C处： D处： 8） 校核轴径 C刨面： 小于轴上任一段轴径，强度足够 D刨面：

47、 小于轴上任一段轴径，强度足够 图5.2 轴的受力及其弯矩图5.1.4 轴的细部结构设计 由表8.4查出键槽尺寸bh=3218； 取键长L=88mm（t=11，） 由表4.5查出导向锥面尺寸a=3，=； 由表4.3得砂轮越程槽尺寸； 由表4.6查的各过渡角尺寸如附图纸所示： 由资料表9.2得出各表面粗糙度值5.2 高速轴的设计5.2.1 选择轴的材料 因为高速轴是齿轮轴，应与齿轮的材料一致，故材料为40Cr（调质），由表查出 5.2.2 轴的结构尺寸确定 如下图所示：图5.3 高速轴的结构草图5.2.3 按许用弯曲应力校核轴 1） 轴上的作用力见附图5.4（a）所示 2） 计算轴上的作用力 齿

48、轮1： 3） 计算支反力 垂直面支反力（XZ平面），参考附图5.3、附图5.4 绕支点B力矩和,得 同理，,得 校核得，计算无误 水平平面（XY平面），参考附图5.4（c） 同样绕支点B力矩和,得 同理，,得 校核得,计算无误 4） 转矩，绘弯矩图 垂直面内的弯矩图：附图5.4（b)所示 C处弯矩: 水平面弯矩图：附图5.4（c） C处弯矩 5) 合成弯矩：附图5.4（d）所示 C处： 6) 转矩及转矩图：附图5.4（e） 7） 计算当量弯矩、绘弯矩图，附图5.4（f） 应力校正系数 C处： 8） 校核轴径 C刨面：小于轴上任一段直径，满足强度要求图5.4 轴的受力及其弯矩图5.2.4 轴的细

49、部结构设计 由表8.4查出键槽尺寸bh=128； 取键长L=100mm（t=5.0，） 由表4.5查出导向锥面尺寸a=3，=； 由表4.3得砂轮越程槽尺寸； 由表4.6查的各过渡角尺寸如附图纸所示： 由表9.2得出各表面粗糙度值。5.3 低速轴的设计5.3.1 选择轴的材料 选择低速轴材料为40Cr（调质），由表查出 5.3.2 轴的结构尺寸确定 如下图所示：图5.5 低速轴的结构草图5.3.3 按许用弯曲应力校核轴 1） 轴上的作用力见附图5.6（a）所示 2） 计算轴上的作用力 齿轮： 3） 计算支反力 垂直面支反力（XZ平面），参考附图5.5、附图5.6 绕支点B力矩和,得 同理，,得

50、校核得，计算无误 水平平面（XY平面），参考附图5.6（c） 同样绕支点B力矩和,得 同理，,得 校核得,计算无误 4） 转矩，绘弯矩图 垂直面内的弯矩图：附图5.6（b)所示 C处弯矩: 水平面弯矩图：附图5.6（c） C处弯矩 5) 合成弯矩：附图5.6（d）所示 C处： 6) 转矩及转矩图：附图5.6（e） 7） 计算当量弯矩、绘弯矩图，附图5.6（f） 应力校正系数 C处： 8) 校核轴径 C刨面： 该轴为空心轴，经转化为实心轴后，每一段轴径均大于39.5238mm，故所设计轴满度强度要求 图5.6 轴的受力及其弯矩图5.3.4 轴的细部结构设计 由表8.4查出键槽尺寸bh=8040；

51、 取键 L=200mm（t=25，） 由表4.5查出导向锥面尺寸a=4，=； 由表4.3得砂轮越程槽尺寸； 由表4.6查的各过渡角尺寸如附图纸所示：由表9.2得出各表面粗糙度值6 轴承的校核计算6.1 高速轴轴承的校核计算 选用的轴承型号为调心滚子轴承22209/w33,由机械设计手册表20.6-17查的C=82.0KN，=97.5KN。6.1.1 作用在轴承上的负荷 1） 径向负荷 A处轴承， B处轴承， 2） 轴向负荷 6.1.2 计算当量动负荷 查表5.12得e=0.27 轴承：，=3.8 当量动载荷 轴承：， =3.8 当量动载荷6.1.3 验算轴承寿寿命 因为，故只需验算轴承 轴承预期寿命为：1（年）300（天）16（小时）=4800h 轴承实际寿命： 具有足够的使用寿命 6.2 中间轴轴承的校核计算 选用的轴承型号为调心滚子轴承22324，由机械设计手册表20.6-17查的C=645KN，=992KN。6.2.1 作用在轴承上的负荷 1） 径向负荷 A处轴承， B处轴承， 2) 轴向负荷 6.2.2 计算当量动负荷 查表5.12得e=0.37 轴承： ，=1.9 当量动载荷 轴承： ，=1.9 当量动载荷6.2.3 验算轴承寿寿命 因为，故只需验算轴承 轴承预期寿命为：1（年）300（天）16（小时）=4800h 轴承实际寿命：