机械设计流程及注意问题

第一步总体设计Step1：拟定传动方案——1)比较各方案，选择最合适的。★高速级易采用斜齿轮，低速级可采用直齿轮；2）电动机的选择【类型】一般为Y系列三相交流异步电动机【容量（功率）】额定功率（1000wwFvP）输出功率（ddaPP），不需校核。工作机效率P11页，其他传动副效率P86页表12-8。3）电动机转速的选择一般为1500r/min或1000r/min（若传动比过大，可选更低转速的电动机）。以上三条确定后即可选择电动机，一般按照转速分类选择传动比i低的，目的在于合理分配传动比，使传动装置结构紧凑。查P193页表，并将电动机数据列表。Step2：传动比分配——【两级展开式圆柱齿轮减速器】11.31.5ii，21/iii★各级传动比的值要在2-5之间，最大不超过10。★尽量保证两个大齿轮的直径接近，低速级大齿轮直径略大。★总传动比允许有3%5%的误差。★带传动传动比2-4，要求小于减速器齿轮传动的传动比。Step3：传动装置运动和动力参数计算——列表计算各轴的转速、功率、转矩。第二步传动件的设计计算、联轴器的选择Step1：齿轮传动的计算——【选材】课本P188。一般要求时，选用软齿面齿轮，小齿轮40Cr调质，大齿轮45钢调质；若传递功率较大，结构要求紧凑，选用硬齿面齿轮，热处理方式为淬火。40Cr调制后硬度查表P96表13-5。★小齿轮齿面硬度要高于大齿轮齿面硬度，热处理方法也高。★高速级软齿面齿轮采用调质，低速级软齿面齿轮采用正火即可。★同一减速器中的各级小齿轮的材料尽可能相同，以减少材料牌号和简化工艺。【齿轮生产方式】齿顶圆400500admm时，采用锻造毛坯；否则采用铸造毛坯。【初选齿数】Z。★软齿面齿轮（调质）：小齿轮齿数初选27-29，大齿轮齿数是小齿轮齿数*传动比（转速比）。★硬齿面齿轮（淬火）：小齿轮齿数初选22。【计算小齿轮分度圆直径、齿宽、模数】★软齿面齿轮传动，应按齿面接触疲劳强度计算齿轮直径或中心距，验算齿根弯曲疲劳强度（即按弯曲疲劳强度计算模数）；硬齿面齿轮传动，应按齿根弯曲疲劳强度计算模数，验算齿面接触疲劳强度（即按接触疲劳强度计算齿轮直径或中心距）。★公式中，下标为t的表示端面系数或者试算值。★在校核通过前，模数均不圆整。软齿面：①按课本P216页公式10-21或P200页公式10-9a计算分度圆直径213121tHEtdHKTZZudu（斜齿轮）或213112.32tEtdHKTZudu（直齿轮）其中：Kt-试选载荷系数（若后面会进行计算，应重选），直齿轮可选1.3，斜齿轮选1.6。T1-转矩，第一部分已计算出来。d-齿宽系数，查课本P201页表10-7。-斜齿轮传动的端面重合度，查课本P214页图10-26。u-大、小齿数比，1212//uZZnn，转速n前面已计算出来。HZ-区域系数，查课本P215页图10-30。EZ-材料的弹性影响系数，查课本P198页表10-6。H接触疲劳许用应力，直齿轮计算方法见查课本P209页例题；斜齿轮计算方法见P217页例题。②计算圆周速度11601000tdnv③计算齿宽：1dtbd★计算出的是大齿轮的齿宽，小齿轮的齿宽=大齿轮齿宽+5-10mm。★齿宽要圆整。④计算模数及齿宽和齿高比：1111/cos/ttttmdZmdZ或，2.25thm⑤计算重合度：10.318tandZ⑥计算载荷系数K：AVKKKKK，AK-使用系数，查课本P190页表10-2；VK-动载荷系数，查课本P192页图10-8；K-齿间载荷分配系数，查课本P193页表10-3；K-齿向载荷分布系数，查课本P194页表10-4的公式。⑦按实际K值计算分度圆直径⑧计算模数m：11/mdz。硬齿面：①按课本P198页公式10-5或P213页公式10-17计算模数。②按该模数和初选齿数计算分度圆直径d。【强度校核】软齿面：①按课本P198页公式10-5计算弯曲强度下的最小模数。★模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，只要满足最小直径的要求，校核就可以通过。②若校核通过，将弯曲强度校核得到的模数向标准值进行圆整。系列（1）渐开线圆柱齿轮模数（GB/T1357-1987）第一系列0.10.120.150.20.250.30.40.50.60.811.251.522.5345681012162025324050第二系列0.350.70.90.752.252.75（3.25）3.5（3.75）4.55.5（6.5）79（11）14182228（30）3645★一般情况下，模数不小于2。③依据该模数，以及用接触疲劳强度校核出的齿轮最小分度圆直径，重新计算齿数。★保证软齿面齿轮齿数23，硬齿面齿轮17就算通过校核。硬齿面：①按11dmz计算分度圆直径。②按软齿面齿轮采用接触疲劳强度的方法计算分度圆直径，比较两值，如果合理，则说明按照弯曲强度校核得到的模数合理。否则，重新选择齿数。【齿轮几何尺寸计算】名称及代号计算公式及说明直齿轮斜齿及人字齿轮分度圆螺旋角一般取在820之间分度圆压力角=20°n=20°，tant=tann/cos分度圆直径dd=mzd=mtz标准中心距aa=(d1+d2)/2=(z1+z2)m/2a=(d1+d2)/2=(z1+z2)mn/(2cos)齿根圆直径dfdf=da-4.5mdf=d-2(han+cn-xnmn)齿顶圆直径dada=（z+2）mda1=2a＇-df2-2cnda2=2a＇-df1-2cn齿顶高haha=(da-d)/2齿根高hfhf=(d-df)/2齿高hh=ha+hf基圆直径dbdb=dcosdb=dcost端面重合度=[z1(tana1-tan＇)+z2(tana2-tan＇)]/(2)=[z1(tanat1-tant＇)+z2(tanat2-tant＇)]/(2)纵向重合度=0=bsin/(mn)，b为齿轮宽度总重合度==+注：角标n为法面，t为端面；1为小齿轮，2为大齿轮。★大批量生产的减速器，中心距要参考标准减速器中心距；小批量生产，中心距圆整为0或5结尾的整数。★齿数取整数，齿宽要圆整。★与直径有关的数都保留小数点后三位小数。★齿轮直径与轴径相差不大时，对于圆柱齿轮，若齿轮的齿根至键槽的距离2.5nxm时，对锥齿轮1.6txm，则齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴。【齿轮外形结构设计】见课程设计P41页图5-28附带公式。Step2：轴颈出算和联轴器的选择——【选材】课本P188。一般要求时，轴可选用45钢。如果做成齿轮轴，需与齿轮材料相同。【轴颈初算】PdCn（C值查课程设计P18页表3-1）★上述计算出的轴颈，一般为输入、输出轴外伸端最小直径；对于中间轴，可作为最小直径，即轴承处的轴颈。如果有键槽，则要将轴颈加大5%。★高速轴计算时，C取大值；低速周转矩小，C取小值；中间轴取中间值。★将轴颈圆整为课程设计P88页表12-11中的标准值。★方案4中，高速级外伸端用联轴器与电动机相连，则外伸端轴颈应考虑电动机轴及联轴器毂孔的直径尺寸，外伸端轴颈和电动机轴直径相差不大，它们的直径在所选联轴器毂孔最大、最小直径的允许范围内。若超出，则推荐减速器高速轴外伸端轴颈用电动机轴直径D估算：0.81.2dD★低速轴轴颈中间轴轴颈高速级轴颈。【联轴器的选择】查课程设计P146页表17-2，高速级根据电动机轴颈和高速轴伸出段轴颈选择；低速级根据低速轴伸出端轴颈选择。★中小减速器，输入轴、输出轴均采用弹性柱销联轴器。★联轴器允许的最大转矩不小于计算转矩、转速，并要与被连接两周直径相匹配。Step3：减速器的结构与润滑——①箱体【箱体选材】课程设计P22页，大批量生产时，灰铸铁铸造；小批量时，可用钢板焊接。【箱体尺寸】课程设计P22页，表4-1。具体字母含义对照P18页图4-1看。②附件【窥视孔】盖板底部垫有纸质封油垫片，防止污物进入及润滑油渗漏。【通气孔】窥视盖上。是工作时热膨胀气体及时排除，保证内外气压平衡。【轴承端盖】用于固定轴承外圈及调整轴承间隙。凸缘式用螺钉固定在箱体上，调整方便，密封性好，用的多；内嵌型结构简单，无需螺钉，质量轻，但调整麻烦，需打开箱盖。透盖中央有空，用于轴有外伸端的位置；闷盖中央无孔，用在轴的非外伸端。【定位销】保证合箱精度。【油面指示装置】保证箱内正常的油量。【油塞】箱体底部油池的最低处设置的排油孔除。为了更换减速器箱体内的污油。需加封油圈以加强密封。【启盖螺钉】能够顶起箱盖。【起吊装置】用于吊装。