z535立式钻床的总体布局及主轴箱设计.doc

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1、哈尔滨石油学院本科毕业设计 哈尔滨远东理工学院 学士学位论文 题 目：Z535立式钻床的总体布局及主轴箱设计 姓 名： 张传宝 分院： 机电工程学院 专业： 机械电子工程 学 号： 10150439 指导教师： 张荣沂 二一四 年 五 月 二十二 日目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1机床的发展趋势11.2 我国机床的发展现状21.3 本章小结3第 2 章 总体设计方案42.1 535立式钻床的总体布局42.1.1 钻床的传动形式42.1.2 钻床的支承形式42.2 535立式钻床主要技术参数的确定42.2.1 主轴转速的确定52.2.2 主运动电动机功率的确定62.3 本

2、章小结8第 3 章 主轴箱传动设计93.1 Z535立式钻床主传动系统的运动设计93.1.1 结构网及转速图的拟定93.1.2 各变速组齿轮齿数的确定123.1.3 齿轮的结构设计及校核133.1.4 皮带传动的设计及选定403.2 Z535立式钻床主传动系统的结构设计433.2.1 主传动系统的布局433.2.2 齿轮的布置443.2.3 计算齿轮转速443.2.4 主传动系统的变速及开停装置453.2.5 主传动系统的止动装置453.3 本章小结45第4章 主轴组件和主轴箱内其它各轴的设计464.1 Z535立式钻床主轴组件464.1.1 主轴的结构设计与验算464.2 Z535立式钻床主

3、轴箱内各传动轴484.2.1 II轴的设计与计算484.2.2 III轴的设计与计算504.2.3 IV轴的设计与计算514.3 本章小结52第5章 升降工作台的设计535.1 直齿圆锥齿轮的设计535.2 升降丝杠的设计535.3 本章小结53结 论54致 谢55参考文献56I摘 要钻井机主要用于机床加工中钻孔。通常钻头的主要运动的旋转，移动钻头的轴向进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔，盲孔，更换专用工具，可扩展的，扩孔，铰孔和攻丝。在工件不动，让刀具移动，将中心的工具的中心孔，和刀具的旋转运动（主运动）。钻床的特点是固定刀，旋转运动。 根据市场对垂直钻井的速度范围内，产量大

4、钻孔直径范围大的要求设计。对机床的总体布局设计，主轴驱动系统和主轴箱升降台。最大钻孔直径35mm这个钻孔机，可以实现9级速度。作为主要的加工时主轴旋转，和轴向进给运动。导表以及在不同高度的工件钻孔的位置以适应调整立柱进给箱。为了实现对各种材料和各种加工方法的加工。但操作不方便，不适合大型零件的加工，生产率不高，一般用于单件小批量生产，加工，小型工件。 【关键词】：立式钻床；主轴箱；升降工作台；进给箱 ；生产率AbstractDrilling machine is mainly used to process holes. It is mainly used to process the ho

5、le which has complex contour and no symmetric revolving on work piece, such as the hole of box body, rack and so on. Drilling machine can make fanning boring, threading, the works drilling hole, reaming, and so on.According to the marketon thevertical drillingspeed range,large output,drillinglarge d

6、iameter rangerequirementsdesign.The main design of theoverall layout of the machine,the spindle drivesystem and a liftingtable spindlebox.The maximumhole diameter35mm thisdrilling machine,can achieve9 level speed.Asthe mainprocessingwhen the spindlerotating,andtheaxialfeed motion.The guidetable and

7、thefeed boxalong thecolumn on theadjustment ofits location,fordrilling in theworkpieceof different heightto adapt to.In order to achieve theprocessing of various materialsandvarious processing methods.Butthe operation is not convenient,not suitable forlarge parts processing,productivityis not high,c

8、ommonly used insingle piece,small batch production,processing,small workpiece.Key words：Upright Drilling Machine; Main Axle; Elevated Bench; Feedbox；ProductivitII第1章 绪 论1.1机床的发展趋势随着电子技术的发展，全球技术和机床工业计算机技术，信息技术，激光技术的发展，在机床领域的机器人技术的发展和应用，计算机的发展进入了一个新的时代，人们不需要提供电源，而不是大量人工机器人，在一个模机。人们只需要设置计算机的工作秩序，由计算机来操

9、作机器。繁琐的，重复的操作可以由电脑完成的，不犯错误。自动化，精密，高效的多元化成为机床发展的一个特征，满足社会多样化生产，各种越来越高的要求，促进社会生产力的发展和电力。机床广泛用于汽车，航空，航天等工业制造轻合金材料，加工已成为制造技术的重要发展趋势。高速切削加工是缩短加工时间，提高加工精度和表面质量的优势来促进企业的生产效率，在模具制造等领域的应用也越来越大。高速数控机床需要新的，高速主轴、高速伺服驱动，优化机床结构轻量化。高速加工不仅是设备本身，机床，刀具，夹具和处理，数控编程技术，以及人员的组织整合。高速的终极目标是高，本机是唯一的关键，不是所有的“锋利的刀，在生产效率和效益”。不断

10、提高劳动生产率和自动化程度是机床发展的基本方向。数控机床已成为机床发展的主流。无需手动操作数控机床，加工周期是由数控程序完成。它调整方便，适应灵活的产品，如小批量生产的自动化成为可能。同时，在封闭的条件下自动加工数控机床防护罩，不要怕切屑飞出伤人，不要害怕在算子切削液飞溅。可流动的切削液喷淋冷却，并充分发挥实现高速切削，切削性能。快速移动速度大大提高，不必担心手工操作过度紧张的问题，从而缩短辅助加工时间。过程中，夹具来完成尽可能多的程序，检验合格后处理。这样可以避免编程错误。该程序是没有错的，不会出现错误处理，偶尔从手工操作误差，如废品率大大降低。这表明，数控机床不仅实现了柔性自动化，而且还提

11、高了生产率，降低废品率。它由小批量生产已进入大规模生产领域。当然，修改方便，易于实现产品的升级换代，也就是进入大规模生产在数控机床领域的一个重要原因。加工中心70出现在开放中融合的先例，已演变成“加工”，在机床完成加工复杂零件。通过综合处理的过程，一个卡把一个完整的加工工艺。由于较少的设置，提高了加工精度和可靠性高，易于保证零缺陷的生产过程。此外，缩短加工时间和辅助链完整加工，减少刀具数量，简化了材料的流动，提高生产设备的柔性，生产占地面积小，使投资更有效。机床高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化，以减少机床部件运动惯量对加工精度的负面影响，大幅度提高机床的动态性能。例如，借助有限元分析对

12、机床构件进行拓扑优化，设计箱中箱结构，以及采用空心焊接结构或铅合金材料已经开始从实验室走向实用。数控系统的开放是大势所趋。目前开放式数控系统有三种形式：1. 全开放系统，即基于微机的数控系统，以微机作为平台，采用实时操作系统，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。2. 嵌入系统，即CNC+PC，CNC控制坐标轴电动机的运动，PC作为人机界面和网络通信。3. 融合系统，在CNC的基础上增加PC主板，提供键盘操作，提高人机界面功能。1.2 我国机床的发展现状在创新和发展中国的工具机产业，但与世界先进水平还有一定的差距，主要表现在，大多数机床的高精度的副本也不能满足要求

13、精度保持性差，特别是高性能数控机床自动化不能满足要求，保持误差在特定的精度，高自动化和数控机床的产量，技术水平和质量有明显不同。目前，世界机床的技术水平，是提高数控机床生产是主流，未来20年的发展，所以它会。的基础上，进一步提高精度，效率，自动化，智能化，网络化，逐步过渡到处理单元和柔性制造系统的提示。中国机床工具行业在发展过程中学习经验，模仿，创新，效率，精度，电流之间的自动化，智能化，环保等方面与国外先进水平仍有很大差距。高速度，高精度，缺乏特色，复合智能高端数控机床，共性和关键技术，国内机床行业的高端低端混战，情况没有得到根本扭转的秋天。目前，进口产品占据国内高端机的市场份额高达85%

14、而国内数控机床的附加值较低的简单经济型数控机床占近70%。来自市场和国家没有看到，中国机床进口市场结构仍在欧洲，进口占近95%。整个市场的格局从以前的亚洲主导的60%以上，成为欧亚大陆上一五零五零的基础上减半。现代机床的发展趋势是机床部件，每个功能单元是独立的机床制造商的存在，根据市场需要和各功能部件的设计制造。数控车床为例，典型的特征是各种类型，尾架主轴和刀架转位机制等等，都可以作为数控机床的用户命令。该机已成市场的今天，机床厂生产什么样的机器工具，用户可以购买什么样的机器工具，但用户需要什么样的机床，机床制造厂是什么样的机器。1.3 本章小结我国是制造业大国，必须快速提高数控机床产品自主

15、研发和自主制造能力。对共性和关键的数控机床及零部件技术研究必须功能有机结合的建设，以发展高精度高质量数控机床为主要目标，提高可靠性和产业化水平一体化水平，提高国产数控机床的科技含量，以及配套能力的关键技术，尤其是加强国内高档数控机床的配套生产能力，加强对主要技术研究，掌握核心科技基础；数控机床应用软件技术的研究和开发，提高行业标准和专利工作，为数控机床产业发展的坚实基础。第 2 章 总体设计方案 按照钻孔原理有两种实现的方案：一种是工件固定，钻头在回转工程中向工件方向运动；另一种是工件回转，钻头向工件方向运动。由于使钻头回转的结构比起工件回转的结构要小得多，因此在专门用于钻空的装置中均采用钻头

16、回转，工件固定的方案来达到钻空的目的。所以选用方案一来进行Z535立式钻床的设计。方案一中：钻头做回转运动，以便通过切削刀来加工出所需的孔径。另一方面，钻头要往钻空方向做直线运动才能加工出空的深度，因此钻头的回转运动是钻空的主体运动，钻头的直线运动是钻头的辅助运动。只有这两种运动相结合才能钻出一定长度的孔径来。2.1 535立式钻床的总体布局本钻床按照以下要求进行总体布局：（1） 经济性好，如节约材料，减少机床的占地面积。（2） 要求可以加工各种零件，工作台要设计成可升降式；（3） 保证工艺的前提下，要求的工件和刀具的相对位置和相对运动达到最高精度；（4） 要求机床具加工出的成品具有良好的精度

17、和刚性；（5） 便于观察加工过程和操作过程、调整和维护机床；便于运输、装卸工件和排除切削，并保证工作人员安全；2.1.1 钻床的传动形式机床通过皮带传动把电机的动力传到主轴箱。然后经过主轴变速箱变速传到主轴。采用皮带传动可以使传动平稳，采用齿轮变速可以实现多级变速，能对各种工件进行加工。2.1.2 钻床的支承形式机床采用立柱形支承，并是立柱与底座的组合形式支承。2.2 535立式钻床主要技术参数的确定机床的主要技术参数包括主参数和基本参数。基本参数包括尺寸参数、运动参数、动力参数。主参数，或称主要规格，表示机床的加工范围。没有第二参数。确定主参数（最大钻孔直径）为35mm。钻床的其它参数：跨距

18、L（mm）: 300主轴行程（mm）: 225主轴圆锥孔莫氏圆锥号 4工作台面面积(mm): 450X500工作台升降的行程（mm）:325主轴端面至工作台面的距离（mm）: 07502.2.1 主轴转速的确定因为通用机床的加工范围较广，不同被加工孔径以及不同的被加工材料，所要求的主轴转速是不同的。钻孔要求转速高，而攻螺纹则要求转速低。加工直径大的孔时所要求的主轴转速，较钻小孔时低。加工铸铁时用的主轴转速，较加工钢时为低。所以要求主轴应有多种转速。一、主轴极限转速 (2-1) (2-2)其中：、分别为主轴最高、最低转速； 、 分别为最高、最低切削速度； 、 分别为最大、最小计算直径。通用机床的

19、并不是机床上可能加工的最大和最小直径，而是指常用的经济加工的最大和最小直径，对于通用机床，一般取： =D (2-3) = (2-4)式中：D可能加工的最大直径（mm）；K系数，根据对现有的同类型机床使用情况的调查确定（台式钻床K=1, 普通车床k=0.5)；计算直径范围（=0.200.25）。则 =D=1x35mm =x=0.2x35=7mm按切削用量资料作为参考，取：=24m/min=7.5m/min则 =1000X24/3.14X7=1100r/min=1000x7.5/3.14x35=68r/min二、主轴转速的合理排列公比的选择：值小，则相对转速损失小，使用机床时转速有利，但转速级数

20、多，结构复杂；值大，相对转速损失大，选择不利，但传动结构简单。机床转速可查机床设计手册表2.2-2 ,取 =1.41。变速范围,公比和转速级数Z之间的关系： Z=+1 (2-5)式中， 则 Z=+19即级数为9级分别为：； ; ； ； ； ； ； 。2.2.2 主运动电动机功率的确定电动机功率是计算机床零件和决定结构尺寸的主要依据。电动机功率取得太大，则机床零部件的尺寸也随之不必要地增大，不仅浪费材料，而且使电动机经常处于低负荷情况下工作，功率因数太小，则机床的技术性能达不到设计要求，且电动机将经常处于超负荷情况下工作，容易烧坏电气元件。 下面用计算法确定机床主运动电动机的功率。当主传动的结构

21、参数尚未确定时，其电动机功率可按下式估算： (2-6)式中： 主电动机功率,kw； 切削率,kw； 主传动链的总效率，一般通用机床可取=0.700.85。选择原则：结构简单，转速较低时取大值，反之取小值。切削功率的确定，应在工艺分析的基础上进行。通用机床应选择对切削功率有决定性影响的若干种加工情况钻，扩等工序的切削功率 (kw) (2-7)式中： T切削转矩，Nmm； N主轴的计算转速，r/min；计算转速的确定，依据金属切削机床设计表3-2，立式钻床： (2-8)则 n=式中：n为主轴第一个（低的）四分之一转速范围内的最高一级转速取 T=36Nmm则 =36x105/955=4kw选择标准型

22、号为Y系列IP44三相异步电动机 380v 、50HZ ，如下表：表2-1 电机主参数型号额定功率效率质量转速Y132S-34kw85%33kg1440r/min 表2-2 电机外形参数机座号安装尺寸外形尺寸100ABCDEFGHKBADACHDL216140894级4级4级4级4级3880103313212280210275315(a) (b)图2-1 电动机外形尺寸图2.3 本章小结本章主要是钻床的总体设计，对Z535立式钻床的总体布局和一些的主要的参数进行的确定，例如主轴的转速和电机的型号。第 3 章 主轴箱传动设计设计主传动系统时，一般应满足下列要求。（1） 机床的主轴需有足够的转速范

23、围和转速级数（对于主传动系统为直线运动的机床，则为直线速度的变速范围和变速级），以便满足实际使用的要求；（2） 主电动机和全部机构需能传递足够的功率和扭矩，并具有较高的传动功率；（3） 执行件（如主轴组件）需有足够的精度、刚度、抗振性和小于许可限度的热变形；（4） 操纵要轻便灵巧、迅速、安全可靠，并须便于调整和维修；（5） 结构简单、润滑与密封良好，便于加工和装配，成本低。3.1 Z535立式钻床主传动系统的运动设计3.1.1 结构网及转速图的拟定一、拟定转速图的一般原则它对整个机床设计质量，如结构的繁简、尺寸的大小、效率的高低、使用与维修方便等有较大影响。1. 变速组及其传动副数的确定 主轴

24、为9级转速的传动系统，采用由二个变速组所组成的方案即：9=33由于机床的传动系统通常是采用双联或三联滑移齿轮进行变速，所以每个变速组的转动副数最好取为P=2或3。若一个变速组的转动副取得大时，不仅使变速箱的轴向尺寸增加，而且使操纵机构较为复杂。根据机床性能的要求，一般主轴的最低转速，要比电动机的转速低得多，须进行降速，才能满足主轴最低转速的要求。 如果采用P=2或3时，达到同样的变速级数 ，变速组的数量相应增加。这样，可利用变速组的转动副兼起降速作用，以减少专门用于降速的定转动副。电动机的转速一般比主轴大部分的转速为高，总电动机到主轴之间，总的趋势是降速传动。也就是说，以电动机轴起愈靠近主轴的

25、最低转速就愈低。根据扭矩公式 （公斤力米） (3-1)式中：N传动件传递的功率(kw)；n传动件的转速(r/min)。 当转速功率一定时，转速较高的轴所传递的扭矩较小，在其它条件功率相同的情况下，传动件的尺寸就可以小一些，这对于节省材料，减少机床重量及尺寸都是有利的。同样，在设计传动系统时，应使较多的传动件在较高的转速下进行工作，应尽可能地使靠近电动机的变速组中的传动副数多一些，而靠近主轴组中传动副数少一些，即所谓前多后少的原则。例如(1) 18=332 (2)18=233应该用(1)2. 基本组和扩大组的确定只要扩大顺序与转动顺序一致，就能使中间传动轴的变速范围缩小。这时，中间传动轴的最高转

26、速与最低转速的差值也较小，这样便可缩小该轴的传动尺寸。3. 变速组中的极限传动比及变速范围设计机床传动系统时要考虑两种情况，降速传动应避免被动齿轮尺寸过大而增加变速箱径向尺寸，一般限制降速传动比的最小值1/4，升速传动应避免扩大误差和减少振动，一般限制直齿轮升速传动比的最大值2;斜齿轮传动比较平稳，可取2.5，对于进给传动系统，由于传动功率小转速低，尺寸较小，上述传动比限制可适当放宽，即1/5, 2.8.所以主传动各变速组的最大变速范围为.注意:由于最后扩大组的变速范围大,一般只要检查最后扩大组的变速范围是否合乎要求,其他变速组也就不会超出上述允许值验算最后的扩大组的变速范围，所以合乎要求。4

27、 合理分配传动比的数值,一般尽量注意以下几点:(1)各传动副的传动比应尽可能不超过极限传动比、；(2)各中间传动轴应有适当的转速；(3)为了便于设计使用，传动比最好取标准公比的整数幂次，即，其中为整数。二、拟定转速图的步骤 机床的主轴转速范围为68 r/min 1100r/min;转速级数z=9，公比=1.41，电动机的转速。1. 确定变速组数目 对于采用滑移齿轮的变速方式，为满足结构设计和操纵方便的要求，通常都采用双联或三联齿轮，因此9级转速需要二个变速组，即9=33。2. 确定变速组的排列方案z=9=333. 确定基本组和扩大组根据前紧后松的原则选择 9=33的方案，其中，第一变速组为基

28、本组，其级比指数（即基本组的传动比在转速图上相距一格）；第二变速组为第一扩大组，其级比指数（即第一扩大组传动比在转速图上相距三格）。4. 分配降速比已确定共需二个边速组，依次转速图上有四根，画四根距离相等的竖直线 （、 ）代表四根轴，画9根距离相等的水平线代表9级转速。 图3-1 Z535主传动转速图（1）在主轴上标出9级转速。（2）决定轴之间的最小降速传动比一般钻床的工作特点是间断切削，为了提高主轴的水平稳定性，最后一个变速组的降速传动比取1/4，按公比=1.41查表可知 ，即从D点向上数四格4lg在轴上找到C点，CD线即为-轴间变速组的降速传动。（3） 决定其余变速组的最小传动比，根据降速

29、前慢后快的原则，-轴间变速组，取 即从C点向上数二格2lg，在轴上找到B点用BC连线表示；- 轴间取，用AB连线表示。（4）画出各变速组其他传动线-轴间只有带传动，转速图上为一条AB连线。 - 轴间为基本组有三对齿轮传动，级比=1，故三条传动线在转速图上各相距一格。从C点向上每隔一格取、点，和基本组的三条传动线，它们的传动比分别为、，-轴间为第一扩大组也有三对齿轮传动，级比=3，三条传动线在转速图上过相距三格，即、它们的传动比分别为、。(5) 画出全部转速线，即该钻床的主传动转速图。如前所述，转速图两轴的平行线同一对齿轮传动，所以画出相应的平行线、即可。3.1.2 各变速组齿轮齿数的确定拟定转

30、速图后，可根据各传动副的传动比确定齿轮齿数，皮带轮直径等1. 确定齿轮齿数时应注意的问题(1)齿轮的齿数和不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的结构庞大。一般推荐齿数和100120。(2)齿数和尽可能要小，但应考虑。1. 最小齿轮不产生根切现象。机床变速箱中，对于标准直齿圆柱齿轮，一般取最小齿数1820。2. 受结构限制的最小齿数的各齿轮，应能可靠地装到轴上或进给套装，齿轮的齿槽到孔壁或键槽的壁厚a2m(m为模数），以保证有足够的强度，避免出现断裂现象。对于标准直齿圆柱齿轮，式中：齿轮的最小齿数；m齿轮的模数；T键槽到齿轮轴线的高度。3. 两轴上最小中心距应取的适当。若齿数和太小，则中心

31、距过小，将导致两轴上轴承及其他结构之间的距离过近或相碰。注意：实际传动比（齿轮齿数之比）与理论传动比（转速图上要求的传动比）之间允许有误差，但不能过大，分配齿数所造成的转速误差，一般不超过4. 变速组内模数相同时齿轮齿数的确定因为各齿轮副上速度变化不大，受力情况相差也不大，故允许采用同一模数，为了便于设计和制造主传动系统所采用齿轮模数的种类尽可能少一些。 计算法：在同一变速组内，各对齿轮的齿数之比，必须满足转速图上已经确定的传动比。当各对齿轮的模数相同，且不采用变位齿轮时，则各对齿轮的齿数和必然相等。 确定变速组的齿数和时，应使其尽可能地小，一般地说主要是受最小齿轮的限制。虽然最小齿轮在变速组

32、内降速比或升速比最大的一对齿轮中，因此可先假定小齿轮的齿数，根据传动比求出齿数和然后按各齿轮副的传动比，再分配其他齿轮副的齿数。基本组中三对齿轮传动比为： 按2.82查表 按2查表 按1.41查表.通过查金属切削机床设计手册表3-1续表，可得：=19, =71; =25,=65;=32,=58第一扩大组中三对齿轮传动比为: 按3.89查表 按1.41查表 按2查表查金属切削机床设计手册表3-1续表，可得：=17,=68;=35,=50;=65,=343. 三联滑移齿轮之间的齿数注意：在确定其齿数之后，应检查相邻齿数的关系，以确保其左右移动时能顺利通过，不致相碰。通过试算要保证三联滑移齿轮中，最

33、大和次大齿轮之间齿数差应大于4。3.1.3 齿轮的结构设计及校核一、=19和=71齿轮（一）、齿轮材料的选择大齿轮: 材料选用45钢（调质），强度极限为，屈服极限为，齿心部和齿面硬度250（）。小齿轮：材料选用40Cr（调质），强度极限为，屈服极限为，齿心部和齿面硬度300() 。 （二）、齿轮传动的设计计算1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选用直齿圆柱齿轮。（2）可选用七级精度。（3）材料选择如上。（4）选小齿轮齿数=19，大齿轮齿数=712. 按齿面接触强度设计由设计计算公式 (3-2)进行计算 （1）确定公式内的各计算数值1. 试选载荷系数2. 计算小齿轮传递的转矩 =1.0

34、6/1021=9914.83. 由机械设计表10-7选取齿宽系数 4. 由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数 5. 由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限; 6. 由式N=60计算应力循环次数 60=60x1021x1x(2x8x300x10)=5.881=5.881x19/71=1.5737. 由机械设计图10-19查得接触疲劳寿命系数；0.948. 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数s=1，由式 (3-3)=0.89600=534=0.94550=517（2）计算1. 计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 =mm=55mm

35、2. 计算圆周速度v3. 计算齿宽b=0.2x54=10.84. 计算齿宽于齿高之比b/h模数 齿高 =5. 计算载荷系数根据V=2.88m/s,7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数=1.2;直齿轮，假设100N/mm.查机械设计表10-3得；由表10-2查得=1.2;使用系数=1;由机械设计表10-4查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时， =1.12+0.0074+0.0024=1.135由1.7 ,查机械设计图10-13得1.058；故载荷系数1x1.11x1.135x1.2=1.5126. 按实际的载荷系数校正算得的分度圆直径，由式 (3-4)=7. 计算模数mm=56/19=

36、2.92mm3. 按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 (3-5)（1）确定公式内的各计算数值1. 由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲强度极限大齿轮的弯曲强度极限为2. 由机械设计图10-18查得，弯曲疲劳寿命系数0.84;0.873. 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数s=1.4，由式 (3-6)=0.84x500/1.4=300 =0.87x380/1.4=236.144. 计算载荷系数k 1x1.11x1.2x1.058=1.415. 查取齿型系数由机械设计表10-5查得2.69；2.2646. 查得应力校正系数由机械设计表10-5可查得1.575；1.7387. 计算大、小

37、齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。为满足要求取大者m=2.92mm，就近圆整为标准值m=3mm，按接触强度算得的分度圆直径=56，算出小齿轮齿数=56/319大齿轮齿数 =19x71/19=71这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，也满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4. 几何尺寸计算(1)计算分度圆直径 =m=19x3=57mm =m=71X3=213mm根据滑移齿轮组相互配合的需要适当调整小齿轮的分度圆直径，则(2)计算中心距 a=()=(57+213)/2mm=135mm

38、3)计算齿轮宽度 b=0.2x57=11.5mm取=14mm，=16mm (a) (b)图 3-2 齿轮5. 验算=N=357.3N32.2N/mm100N/mm，合适.（三）、齿轮与花键轴的配合部分设计与计算1. 选择齿轮内花键齿轮内花键选取中系列的，精度等级为H7，规格NxDxBxd= 6x36x6x20；c=0.4； r=0.3；a=2.9(最小）。2. 对选定的花键进行强度较核计算.=。二、=32和=58齿轮（一）、齿轮材料的选择大齿轮: 材料选用45钢（调质），强度极限为，屈服极限为，齿心部和齿面硬度250（）。小齿轮：材料选用40Cr（调质），强度极限为，屈服极限为，齿心部和齿面

39、硬度300() 。 （二）、齿轮传动的设计计算1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选用直齿圆柱齿轮。（2）可选用七级精度。（3）材料选择如上。（4）选小齿轮齿数=32，大齿轮齿数=58。2. 按齿面接触强度设计由设计计算公式 (3-7)（1）确定公式内的各计算数值1. 试选载荷系数2. 计算小齿轮传递的转矩 =1.06/1021=9914.83. 由机械设计表10-7选取齿宽系数4. 由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数5. 由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ； 大齿轮的接触疲劳强度极限 ； 6. 由式N=60计算应力循环次数 60=60x1021

40、x1x(2x8x300x10)=5.881=5.881x32/58=3.2457. 由机械设计图10-19查得接触疲劳寿命系数 ； 0.92。8. 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数s=1由式 (3-8)=0.89600=534=0.92550=506（2）计算1. 计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 =mm=58mm2. 计算圆周速度v3. 计算齿宽b=0.2 58=11.64. 计算齿宽于齿高之比b/h模数 齿高 =5. 计算载荷系数根据V=3.1m/s,7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数=1.13;直齿轮，假设100N/mm.查表10-3得；由机械设计表10-2查得=1.2;使用系数=1;由机械设计表10-4查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时， =1.12+0.0074+0.0027=1.13由2.9,查机械设计图10-13得1.059；故载荷系数 =1.536. 按实际的载荷