机械设计第4章传动零件的设计计算.ppt

第4章 传动零件的设计计算 一般先设计计算减速器外的传动零件，这些传动零件的参数确定以后，减速器外部传动的实际传动比即可确定；然后应检查开始计算的运动及动力参数有无变化，如有变动，应作相应的修改；再进行减速器内各轴转速、扭矩及传动零件的设计计算，这样计算所得的传动比误差较少，各轴扭矩的数值也较准确；最后进行减速器内传动零件的设计计算。 例如：例2.1带式运输机传动装置，减速器以外传动零件是V带传动，减速器内传动零件是圆柱齿轮传动。因此首先设计计算V带传动，然后进行圆柱齿轮传动的设计计算。 4.1 减速器以外传动零件的设计要点 通常，由于设计学时数的限制，减速器以外的零件只需确定其主要参数和尺寸，不进行详细的结构设计。装配图上一般不画外部传动零件。 4.1.1 普通V带传动 (1)设计普通V带传动所需的已知条件主要有：原动机的种类和所需传动的功率，主动轮和从动轮的转速(或传动比)，工作要求及 外廓尺寸要求。 设计内容包括：确定V带型号、长度和根数；带轮的材料和结构，传动中心距以及轴上压力的大小和方向，并计算带传动的实际传动比和传动的张紧装置等。 (2)在V带传动的主要尺寸确定后，应检查其尺寸在传动装置中是否合适。例如图2.2所示的传动装置中，小带轮直接装在电动机轴上，应检查小带轮顶圆半径是否小于电动机中心高H；大带轮装在减速器输入轴上，应检查大带轮直径是否过大而与机架相碰；还应检查带传动中心距是否合适，电动机与减速器是否会发生干涉现象等。在确定带轮宽度和轮毂宽度时，应参考带轮结构。带轮轮毂孔径，应根据带轮安装情况分别考虑，例如图4.1所示，小带轮直接装在电动机轴上，其轮毂孔径应等于电动机轴伸直径，大带轮装在减速器输入轴上，其轮毂孔径应等于减速器输入轴端直径。 (3)最后应画出与减速器输入轴相配合的带轮的结构草图，标明主要尺寸(如带轮宽、轮毂宽等)，以备用。 4.1.2 链传动 除与带传动各点类似外，还注意： (1)当用单列链尺寸过大时，应改选双列或多列链，以尽量减小节距； (2)应选定润滑方式和润滑剂牌号； (3)画链轮结构草图，但链轮齿形可不画。 4.1.3 开式齿轮传动 (1)开式齿轮一般只需计算轮齿弯曲强度，为考虑磨损，应将求得的模数加大10%～20%，而在进行轮齿弯曲强度核验计算时，则应将模数减小10%～20%； (2)开式齿轮用于低速时，采用直齿。由于润滑和密封条件差，灰尘大，要注意材料配对，使其有较好的减摩和耐磨性能；大齿轮材料的选择应考虑毛坯的制造方法； (3)开式齿轮支承刚度较小，齿宽系数应取小些，以减轻轮齿载荷集中； (4)画出齿轮结构图，标明与减速器输出轴轴伸相配合的轮毂尺寸备用； (5)检查齿轮尺寸与传动装置和工作机是否相称，并由齿数计算实际传动比，考虑是否需要修改减速器的传动比要求。 4.2 减速器以内传动零件的设计要点 减速器外部的传动零件设计计算完成后，应检查开始计算的运动及动力参数有无变化，如有变动，应作相应的修改，再进行减速器内传动零件的设计计算。 4.2.1 圆柱齿轮传动 软齿面闭式齿轮传动齿面接触疲劳强度较低，可先按齿面接触疲劳强度条件进行设计，确定中心距或小齿轮分度圆直径后，选择齿数和模数，然后校核轮齿弯曲疲劳强度。硬齿面闭式齿轮传动的承载能力主要取决于轮齿弯曲疲劳强度，常按轮齿的弯曲疲劳强度条件进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。设计时应注意以下几点： (1)选择齿轮材料时，要注意毛坯制造方法， 当齿轮齿顶圆直径da≤500 mm时，可以采用锻造或铸造毛坯；当da500 mm时，多用铸造毛坯，制作成轮辐式结构。小齿轮齿根圆直径与轴径接近，或齿根圆到键槽底部的径向距离x＜2.5mn时，齿轮和轴可制成一体，材料应兼顾轴的要求。同一减速器的各级小齿轮（或大齿轮）的材料应尽可能一致，以减少材料号和工艺要求。 (2)应用齿轮强度计算公式时，载荷和几何参数一般使用小齿轮输出转矩T1和直径d1表示，因此不论强度计算是针对小齿轮还是大齿轮的，公式中的转矩均应为小齿轮输出转矩，齿轮直径应为小齿轮直径，齿数为小齿轮齿数； (3)对齿轮齿数的选取应注意不能产生根切，在满足强度要求的条件下尽可能取多一些，以增大重合度，提高齿轮传动的平稳性。小齿轮齿数和大齿轮齿数最好互为质数，以防止磨损和失效集中发生在某几个轮齿上； (4)在齿宽系数ψd=b/d1中，b为一对齿轮的齿宽，为了易于补偿齿轮轴向位置误差，使装配便利，常取小齿轮宽度b1=b+(5～10) mm，齿宽数值应进行圆整； (5)圆柱齿轮传动的中心距a、模数m、齿数z、传动比i、齿宽系数ψd及螺旋角β等主要参数互相影响并保持一定的几何关系，设计时要不断调整，以便得到合理的最后数值。 各级齿轮几何尺寸、参数的