摘要 齒輪模擬故障實驗臺，能夠方便地模擬齒輪設(shè)備的典型故障，方便了科研人員進行故障診斷方法的研究驗證過程，也為齒輪的故障診斷提供依據(jù)，節(jié)省了科研人員花費在布置實驗的時間和精力。該實驗臺還可用于教學(xué)實踐中，提高學(xué)習(xí)認知水平。設(shè)計齒輪模擬故障實驗臺就顯得非常有必要。 本文通過了解國內(nèi)外齒輪模擬故障實驗臺的模擬器結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，設(shè)計了一種能模擬 6 種典型故障的齒輪模擬實驗臺，操作者能在運行中能連續(xù)觀察齒輪從正常到發(fā)生故障的信號變化過程和故障齒輪嚙合的合成信號。本文完成了模擬器的總體方案分析和設(shè)計；重點計算 了減速箱的結(jié)構(gòu)尺寸、齒輪的幾何參數(shù)和精度等級；設(shè)計了輸入花鍵軸、輸出花鍵軸、中間軸的結(jié)構(gòu)尺寸，并進行了強度校核和精確校核；估算了各軸承的工作壽命，并校核了花鍵、平鍵強度。 關(guān)鍵詞 ： 齒輪；減速箱；設(shè)計；故障；模擬 目 錄 第一章 緒 論 . 錯誤 !未定義書簽。 （一） 齒輪模擬故障實驗臺的設(shè)計意義 . 1 （二） 國內(nèi)外齒輪故障模擬實驗臺的發(fā)展概況 . 1 （三） 工作內(nèi)容與設(shè)計方法 . 2 第二章 減速器設(shè)計 . 4 （一） 總體方案設(shè)計 . 4 （二） 初步確定減速器結(jié)構(gòu)和零部件類型 . 5 （三） 定傳動方案 . 6 1 選擇電機 . 6 2 確定傳動比和分配傳動比 . 6 3 計算運動和動力參數(shù) . 6 （四） 減速器結(jié)構(gòu) . 8 1 高速級齒輪設(shè)計計算級結(jié)構(gòu)說明 . 9 2 低速級齒輪設(shè)計計算級結(jié)構(gòu)說明 . 11 3 減速器附件的名稱、位置和作用 . 14 （五） 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及精度選擇 . 15 1 小花鍵齒輪 . 15 2 雙聯(lián)齒輪 . 19 3 三聯(lián)齒輪 . 21 4 大花鍵齒輪 . 22 5 齒輪傳動系統(tǒng)的傳動特性 . 27 （六） 鑄鐵減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸 . 29 第三章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 . 31 （一） 材料選擇 . 31 （二） 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 . 31 （三） 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 . 36 （四） 輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 . 43 第四章 滾動軸承的校核 . 47 （一） 輸入軸上滾動軸承校核 . 47 （二） 中間軸上滾動軸承校核 . 48 （三） 輸出軸上滾動軸承校核 . 48 第五章 鍵的選擇與校核 . 51 1 輸入軸上鍵的選擇與校核 . 51 2 中間軸上鍵的選擇與校核 . 51 3 輸出軸上鍵的選擇與校核 . 52 （二） 花鍵的選擇與校核 . 52 1 輸入軸上花鍵的強度計算 . 52 2 輸出軸上花鍵的強度計算 . 53 （三） 注意事項 . 54 結(jié) 論 . 54 參考文獻 . 55 1 第一章 緒 論 1.1 齒輪模擬故障實驗臺的設(shè)計意義 齒輪裝置廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟各部門，齒輪裝置的運行狀態(tài)直接影響著企業(yè)設(shè)備及人身安全和生產(chǎn)效益。使用科學(xué)的方法對齒輪裝置的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和判斷，從而了解運行質(zhì)量，防止故障發(fā)生，對企業(yè)的設(shè)備管理和經(jīng)濟效益都有重要價值 【 1】 。 齒輪故障診斷方法的研究是設(shè)備故障的熱點問題。各種故障診斷方法的使用范圍、優(yōu)缺點等問題都要實踐的檢驗。通過實驗裝置模擬齒輪的各種故障，進而方便地在實驗裝置上進行各種有針對性的實驗以對診斷方法進行檢驗是很有意義的。 作為機器的重要零件的齒輪的故障實驗研 究日益受到人們的重視。一方面，如果只有理論研究而沒有實驗研究，那么齒輪各種診斷方法的有效性、準確性、優(yōu)缺點等問題的研究就不能建立在科學(xué)的基礎(chǔ)之上 【 2】 。另一方面，國內(nèi)在齒輪箱故障診斷上做的工作較多，但主要是根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備，對測得的振動時域或頻域波形進行事后分析。因此，試制齒輪傳動故障模擬試驗臺，以為齒輪的故障診斷提供依據(jù)，就顯得非常有必要。 齒輪模擬故障試驗臺的是一種用來模擬齒輪故障振動的實驗裝置，通過對故障的模擬、故障振動信號的采集、傳輸、分析，達到實驗、分析、建立診斷數(shù)據(jù)庫與頻譜圖像的目的，為齒輪箱的故 障診斷提供有效地依據(jù)?？梢詼y試不同轉(zhuǎn)速（ 03000r/min）、不同載荷、不同故障齒輪的振動、噪聲、聲發(fā)射等動態(tài)信號。 1.2 國內(nèi)外齒輪故障模擬實驗臺的發(fā)展概況 齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機械傳動裝置。 目前科研單位所用的齒輪箱實驗臺絕大多數(shù)是機械功率封閉性型或電功率封閉性運轉(zhuǎn)式齒輪實驗臺，主要用于觀測單個或單對齒輪某一項故障的發(fā)展過程。雖然成本低、便于安裝、便于觀察測量，但是觀察不同的故障必須更換齒輪試件，且一次實驗只能同時觀察一種故障，不便于齒輪故障方法的研究。 如國外 FZG的 CL-100 齒輪試驗機能完成下列實驗： 通過西德潤滑實驗標準方法，即 FZG齒輪油實驗來確定有齒輪油引起的齒輪擦傷負荷和重量變化。 2 確定有不同材質(zhì)制成的齒輪，其齒面承載能力的強度曲線。 確定有不同材質(zhì)制成的齒輪，其齒跟承載能力曲線。 齒面疲勞強度實驗。 輪滑油剪切安定性測定法實驗。 國內(nèi)設(shè)計的一種機械設(shè)備故障診斷綜合實驗臺，包括動力源部分、故障模擬器部分、檢測部分。動力源部分，有交流電機和調(diào)速器組成；故障模擬器部分，有各類齒輪、軸承、聯(lián)軸器、動不平衡模擬器、載荷設(shè)備組成；檢測部分，有各類傳 感器組成，電機與故障模擬部分靠軸計齒輪嚙合連接，該實驗臺可以給學(xué)員提供設(shè)備的各種故障來進行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，實驗臺診斷功能全面，可以真實的模擬工程中，機械設(shè)備中十多種常見的設(shè)備故障現(xiàn)象。該設(shè)備也是進行各種機械設(shè)備故障診斷研究實驗的可靠工具。其特征在于實驗包括：動力源部分，由交流電機和調(diào)速器組成；故障模擬器部分，由可更換的各類無損壞、損壞和有缺陷的直齒輪、斜齒、人字齒輪、滾動軸承、滑動軸承、靜壓軸承及各類聯(lián)軸器、動不平衡模擬器、載荷設(shè)備組成；檢測部分，由加速度、速度、位移、溫度、力、壓力傳感器組成，其中調(diào)速器裝在點 電機上電機通過聯(lián)軸器與故障模擬部分的輸入軸連接。載荷設(shè)備通過聯(lián)軸器與輸出軸連接，檢測部分的加速度、速度、位移、溫度傳感器裝在載荷設(shè)備的軸承座上。 1.3 工作內(nèi)容與設(shè)計方法 本文 齒輪故障模擬實驗臺由直流發(fā)電機、加載電機、直流調(diào)速加載系統(tǒng)、齒輪減速箱構(gòu)成。 本文是對該試驗臺的故障模擬器部分齒輪箱進行設(shè)計，以實現(xiàn) 6 種故障模擬，全部集中在中間軸上，一根安裝在齒輪箱內(nèi)（三種故障），一根備用軸（三種故障），更換時整根軸系（包括：軸承、軸、齒輪）一起換，使用比較方便。 本齒輪模擬故障實驗臺可通過齒輪換擋或更換齒輪箱 中間軸組件實現(xiàn)不同故障齒輪的嚙合。實驗臺配置的故障齒輪有：輪齒疲勞裂紋、斷齒、齒面點蝕、單齒齒面剝落、一對對稱齒齒面疲勞剝落、齒面磨損、齒輪偏心。 齒輪箱上設(shè)有油標，內(nèi)設(shè)有輸入花鍵軸、輸出花鍵軸，輸出花鍵軸和輸入花鍵軸之間有過渡軸，輸出花鍵軸、輸入花鍵軸、中間軸不再同一平面上。輸入花鍵軸上安裝有第一花鍵齒輪，輸出花鍵軸上安裝有第二花鍵齒輪，中間軸上安裝有兩個齒輪構(gòu)成的二聯(lián)齒輪以及一個三聯(lián)齒輪或多聯(lián)齒輪。第一花鍵齒輪與二聯(lián)齒輪嚙合，第二花鍵齒輪與三聯(lián)齒輪嚙合。在第一花鍵齒輪和第二花鍵齒輪旁邊分別裝有第一撥叉換 位裝置和第二撥叉換位裝置，在運行中由第一、第二撥叉換位裝置撥動二聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪或多聯(lián)齒輪，即可連續(xù)模擬多種齒輪故障。 3 拆開齒輪箱箱蓋后，只暴露給實驗者中間軸的齒輪、檔油盤、軸承。 更換中間軸時，其他兩根軸固定裝態(tài)不變化，更換中間軸后不需要調(diào)整兩根軸的軸向位置，更換過程較為簡單。 當(dāng)拆卸箱蓋更換中間軸的故障齒輪時，只需要卸下中間軸軸承旁螺栓和中間軸上端蓋，拆卸過程較短。反之，當(dāng)合上箱蓋時，也只需較短的裝配時間，齒輪箱的上述三根軸的空間裝置，橫向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。 二聯(lián)三聯(lián)或多聯(lián)齒輪經(jīng)由撥叉換位裝置，在運行中 連續(xù)模擬多種故障，通過撥叉裝置撥動齒輪的組合結(jié)果，可方便觀察齒輪的各種故障信號。 手柄經(jīng)手柄軸、擺桿，通過銷軸使滑塊撥動被操縱件，這種操縱方式結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用普遍。操縱機構(gòu)靠手柄座上的鋼球來定位，鋼球在彈簧作用下壓入定位坑中實現(xiàn)定位。鋼球定位的結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、制造容易。 4 第二章 減速器設(shè)計 2.1 總體方案設(shè)計 通過了解國內(nèi)外齒輪模擬故障實驗臺的模擬器結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，設(shè)計了一種能模擬 6 種典型故障的齒輪模擬實驗臺，操作者能在運行中能連續(xù)觀察齒輪從正常到發(fā)生故障的信號變化過程和故障 齒輪嚙合的合成信號。 齒輪故障模擬實驗臺由直流發(fā)電機、加載電機、直流調(diào)速加載系統(tǒng)、齒輪減速箱構(gòu)成。減速器總體方案如圖 2-1 所示。 圖 2-1 減速器總體設(shè)計方案 本齒輪模擬故障試驗臺可通過齒輪換擋或更換齒輪箱中間軸組件實現(xiàn)不同故障齒輪的嚙合。試驗臺配置的故障齒輪有：斷齒、齒面點蝕、單齒齒面剝落、一對對稱齒面疲勞剝落、齒面磨損、齒輪偏心。如圖 2-2、圖 2-3 所示。 本試驗臺為齒輪模擬故障試驗臺，故選用圓柱齒輪減速器。其中部分傳動齒輪有故障齒。 齒面均勻磨損 正常 偏心 正常 點蝕 剝落 正常 正常 對稱剝落 斷齒 5 圖 2-2 中間軸組件故障設(shè)置 圖 2-3 中間軸組件故障設(shè)置 2.2 初步確定減速器結(jié)構(gòu)和零部件類型 2.2.1.1 減速器的傳動級數(shù) 減速器的 傳動級數(shù)為兩級傳動。 2.2.1.2 確定傳動件布置形式 減速器傳動件 采用展開式。主要考慮齒輪模擬故障和實現(xiàn)兩級傳動的需要，以及滿足浸油潤滑的要求。 2.2.1.3 初選軸承類型 軸承主要承受徑向載荷，且轉(zhuǎn)速較高，故采用深溝球軸承。 （ 1） 調(diào)整：實現(xiàn)雙支點各單向固定的支撐，這種軸承在安裝是，通過調(diào)整端蓋斷面與外殼之間墊片的厚度，使軸承外圈與端蓋之間留有很小的軸向間隙，以適當(dāng)補償軸受熱伸長。 （ 2） 固定：由擋油板和軸承端蓋實現(xiàn)軸向固定，軸承端蓋結(jié)構(gòu)如圖 4所示。 （ 3） 潤滑：軸承中的潤滑劑不僅可 以降低摩擦阻力，還可以起到散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動、防止銹蝕等作用。初選脂潤滑。 （ 4） 密封：軸承的密封裝置是為了阻止灰塵、水、酸氣和其他雜物進入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。初選接觸式的氈圈油封 1 。 2.2.1.4 決定減速器機體結(jié)構(gòu) 由于在試驗過程中需要更換中間軸，故將中間軸布置在水平剖分面上，為了減小減 6 速器的總體尺寸，故將相嚙合的兩齒輪中心線旋轉(zhuǎn)一定的角度。 選擇聯(lián)軸器類型 初選膜片聯(lián)軸器。膜片聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡單，彈性元件的連接沒有間隙，不需 潤滑，維護方便，平衡容易，質(zhì)量小，對環(huán)境適應(yīng)性強，主要用于載荷比較平穩(wěn)的高速轉(zhuǎn)動。 2.3 定傳動方案 2.3.1 選擇電機 1.驅(qū)動與加載電機 (1)驅(qū)動電機為直流電動機： 型 號： Z2-12， 額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min， 額定功率： 1.1kw， 額定電壓： 220V， 額定電流： 6.41A。 (2)加載電機為直流電動機： 型 號： Z2-42， 額定轉(zhuǎn)速： 750r/min， 額定功率： 1.5kw， 額定電壓： 230V， 額定電流： 9.16A。 2.3.2 確定傳動比和 分配傳動比 （ 1） 齒輪減速箱的變速級數(shù)：兩級變速，采用展開式齒輪減速器。 （ 2） 分配傳動比： 1i =2.5， 2i =1.6。 2.3.3 計算運動和動力參數(shù) 將傳動裝置各軸由高速值低速以此定為 1 軸、 2 軸、 3 軸、 4 軸，以及 0i， 1i ，為相鄰兩軸間的傳動比； 01， 12 ，為相鄰兩軸間的傳動效率； 1 ， 2 ，為各軸的輸入功率（ kw）； 1n , 2n ,為各軸的轉(zhuǎn)速（ r/min）。 各軸轉(zhuǎn)速 7 由文獻 3,(9) (11)可知， 1 軸 30001300001 inn m r/min （ 2-1） 2軸： 12005.23000112 inn r/min （ 2-2） 3軸： 7506.11200223 innr/min （ 2-3） 4軸： 7 5017 50334 inn r/min （ 2-4） 2.3.3.2 各軸輸入功率 齒輪聯(lián)軸器的效率取 0.99，齒輪傳動副效率 0.972 。 由文獻 3,(12) (15)可知， 1 軸： 09.199.01.1011 dkw （ 2-5） 2 軸： 06.197.009.11212 kw （ 2-6） 3 軸： 03.197.006.12323 kw （ 2-7） 4 軸： 02.199.003.13434 kw （ 2-8） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 由文獻 3,(16) (21)可知， 電機軸： 50.330001.195509550 mdd nN m （ 2-9） 1 軸： 47.399.015.30101 idN m （ 2-10） 2 軸： 41.897.05.247.312112 i N m （ 2-11） 3 軸： 06.1397.06.141.823223 i N m （ 2-12） 4 軸： 93.1299.016.1334334 i N m （ 2-13） 8 齒輪傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)如表 2-1所示。 表 2-1 齒輪傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù) 軸號 電動機 兩級圓柱齒輪減速器 加載電機 0軸 1軸 2軸 3軸 4軸 轉(zhuǎn)速n (r/min) 3000 3000 1200 750 750 功率 （ kw） 1.10 1.09 1.06 1.03 1.02 轉(zhuǎn)矩 （ N.m） 3.50 3.47 8.41 13.06 12.93 2.4 減速器結(jié)構(gòu) 2.4.1 高速級齒輪設(shè)計計算級結(jié)構(gòu)說明 2.4.1.1 選定齒輪類型 、精度等級、材料級齒數(shù) （ 1） 按圖 3-1 的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 （ 2） 實驗臺減速器齒輪轉(zhuǎn)速較高，故選用 7級精度 2210,1 圖 。 （ 3） 材料選擇 110,1 表 。 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45鋼（?；捕葹?240HBS，二者材料硬度差為 40 HBS。 （ 4） 計算小齒輪傳遞的扭矩 mNnPT 3115 1047.3105.95 （ 5） 取齒寬系數(shù) 4.0d 。 （ 6） 取彈性影響系數(shù) aE MPZ 8.189 （ 7） 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ,6001lim aH MP 大齒輪的接觸疲勞強度極限 MPaH 5502lim 。 （ 8） 預(yù)期壽命為 20年，兩班制，一年按 300天計 ,9 6 0 0 01630020 hL h 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù)1011 1073.196 000130 006060 hjLnN , 102 107.0 N 2.4.1.2 按齒根彎曲強度設(shè)計 9 3 21 12 F saFad YYzKTm 510,1 （ 2-14） （ 1） 確定各計算數(shù)值 a. 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE 5001 ；大齒輪的彎曲強度極限MPaFE 3802 )2110,1 c（圖 。 b. 取 彎曲疲勞壽命系數(shù) 8.01 FNK， 84.02 FNK )1310,1 圖； c. 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù) 4.1S ，由式（ 10-12）1 得： ;7.2854.1 50080.0111 M P aSK FEFNF (2-15) ;2284.1 38084.0222 M P aSK FEFNF (2-16) d. 由文獻 1查得： ,1AK 17.1VK， 1FK， 14.1FK， 計 算 載 荷 系 數(shù) K ： ;334.114.1117.11 FFVA KKKKK(2-17) e. 查取齒形系數(shù)：由表 10-51 查得 60.21 FaY， 26.22 FaY。 f. 查取應(yīng)力校正系數(shù)：由表 10-51 查得 595.11 saY， 74.12 saY。 g. 計算大小齒輪的 F saFa YY并加以比較。 ;0 1 45 2.07.285 595.160.21 11 F saFa YY （ 2-18） ;0 1 7 25.0228 74.126.22 22 F saFa YY （ 2-19） 大齒輪的數(shù)值大。 (2） 設(shè)計計算：由公式（ 4-1）得， ;84.001725.0264.01047.3334.122 3233 211 mmYYzKTmFsaFad （ 2-20） 10 取 mmm 2 。 按齒輪的接觸疲勞強度計算。 1） .試算小齒輪的分度圓直徑 32.2td 3 21 )(1 HEdt ZuuTk =31.5mm，取501 td mm。 2).計算圓周速度 v。 100060 11 tndv =7.86m/s。 3） .計算齒寬 b。 b=td d1=0.4 50mm=25mm。 4） .計算齒寬齒高之比 b/h。 模數(shù) 923.1265011 zdm tt 。齒高： h=2.25 tm =4.327,b/h=5.778。 5） .根據(jù) smv /86.7 ， 7 級精度，查得動載系數(shù) 17.1vK ，直齒輪，1 FH KK ，查得使用系數(shù) 1AK ，查得 7 級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時， 157.1HK，由 b/h=5.778， 157.1HK，得 14.1FK，故載荷系數(shù) HHVA KKKKK =1.354 6） . 311tt KKdd =50.68mm。 7） .計算模數(shù) m。 m=11zd =1.949 .幾何尺寸的計算。 取模數(shù) m=2，考慮到各軸的配置，齒輪的分度圓直徑不宜過小，取 301 z ，mmmzd 6030211 ， 755.2302 mmz ， mmmzd 15075222 。mmdda 1052 21 。取 mmBmmB 28,24 12 。 高速級圓柱齒輪傳動參數(shù)如表 2-2。 11 名稱 代號 單位 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m mm 2m mm 20 1 0 522 2121 zzmdda mm 5.2i 20a4.0d壓力角 中心距 a mm 傳動比 i 嚙合角 a 齒寬系數(shù) d齒數(shù) z 301 z 752 z 分度圓直徑 d mm 6011 mzdmm 15022 mzdmm 基圓直徑 bdmm 4.561 bd mm 4.1202 bd mm 齒頂圓直徑 admm 641 admm 1542 admm 齒根圓直徑 fdmm 551 fdmm 1452 fd mm 齒寬 b mm 281 b mm 242 b mm 材料及齒面硬度 HBS Cr40 調(diào) 質(zhì) HBS280 45 鋼?；?HBS240 齒頂高 ahmm 21 ah mm 22 ah mm 齒根高 fhmm 5.21 fh mm 5.22 fh mm 12 全齒高 h mm 5.4h mm 5.4h mm 表 2-2 高速級圓柱齒輪傳動參數(shù) 2.4.2 低速級齒輪設(shè)計計算級結(jié)構(gòu)說明 2.4.2.1 選 定齒輪類型、精度等級、材料級齒數(shù) （ 1） 按圖 3-1的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 （ 2） 實驗臺減速器齒輪轉(zhuǎn)速較高，故選用 7級精度 2210,1 圖 。 （ 3） 材料選擇。 由表 10-13 選擇小齒輪 材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45鋼（?；?，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40 HBS。 （ 4） 選小齒輪齒數(shù) 401 z ,大齒輪齒數(shù) 646.1402 z 。 2.4.2.2 按齒根彎曲強度設(shè)計 3 21 12 F saFad YYzKTm 510,1 （ 2-21） (1) 確定各計算數(shù)值 a. 由圖 10-20c1 查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE 5001 ；大齒輪的彎曲強度極限 MPaFE 3802 。 b. 由圖 10-181 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 83.01 FNK， 85.02 FNK； c. 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù) 4.1S ，由式（ 10-12） 1得： ;43.2964.1 50083.0111 M P aSK FEFNF (2-22) ;7.2 3 04.1 3 8 085.0222 M P aSK FEFNF （ 2-23） d. 由文獻 1查得： ,1AK 15.1VK， 1FK， 13.1FK， 計算載荷系數(shù) K ： ;3.113.1115.11 FFVA KKKKK（ 2-24） e. 查取齒形系數(shù)：由表 10-5查得 40.21 FaY， 26.22 FaY。 f. 查取應(yīng)力校正系數(shù)：由表 10-5查得 67.11 saY， 74.12 saY。 13 g. 計算大小齒輪的 F saFa YY并加以比較。 ;01352.043.296 67.140.21 11 F saFa YY （ 2-25） ;0 1 7 04.07.230 74.126.22 22 F saFa YY （ 2-26） 大齒輪的數(shù)值大。 (2） 設(shè)計計算：由公式（ 4-21）得， ;835.001704.040 1041.82995.122 3 233 211 mmYYzKTmFsaFad （ 2-27） 取 mmm 2 。 2.4.2.3 按接觸疲勞強度計算。 確定各參數(shù)值。 （ 1） 試選載荷系數(shù) 3.1tK 。 （ 2） 計算小齒輪的傳遞的扭矩。 mmNT 101 1041.8 。 （ 3） 取齒寬系數(shù) 4.0d 。 （ 4） 取彈性影響系數(shù) 218.189 MPaZ E 。 （ 5） 按齒面硬度差得小齒輪 的接觸疲勞強度極限 MPaH 601lim ，大齒輪的接觸疲勞強度極限 MPaH 5502lim 。 （ 6） 預(yù)期壽命 20 年， 2班制，一年按 300 天計， hLh 9 6 0 0 01630020 力循環(huán)次數(shù) 912911 1032.46.1/;109.69 6 0 011 2 0 06060 NNjLnN h。 （ 7） 接觸疲勞壽命系數(shù) 。90.0;87.021 HNKK HN（ 8） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 14 取 失 效 概 率 為 1% ， 安 全 系 數(shù) s=1 ， 由 式 （ 10-12 ）得： 4952lim;522 221l i m11 SKSK HNHHNH 。 2.設(shè)計計算。 （ 1） 試算小齒輪分度圓直徑 ,1td代入 H 中較小的值 3233 211)495 8.189(6.1 6.24.0 1041.83.132.2)(132.2 HEdttZuuTKd =46. 取801 td 。 （ 2） 計算圓周速度 v。 smndv t /5100060 11 。 計算齒寬 b. td db 1=0.4 80=32mm。 計算齒寬齒高比 b/h。 模數(shù) 。；齒高 11.7b / h5.425.2;211 mmmhzdm ttt（ 3） 根據(jù) v=5m/s， 7 級精度 ,查得動載系數(shù) VK =1.15；直齒輪，,1,1 AHH KKK 查得使用系數(shù) 由 7級精度，小齒輪相對支承為非對稱布置， 13.1,158.1,11.7/,158.1 FKKhbK HH 得由， 故 載 荷 系 數(shù)332.1158.1115.11 HHVA KKKKK 。 （ 4） .65.80311 mmKKddtt （ 5） 計算模數(shù)。 016.240 65.8011 zdm。 2.4.2.4 確定幾何尺寸。 取模數(shù) m=2 ， 齒 輪 直 徑 要 取 大 一 些 ， 令 mzd 11 =50 2mm=100mm ， 15 1606.112 dd mm；中心距 mmdda 1302 21 ; mmBmmB 26,3021 。 低速級圓柱齒輪傳動參數(shù)如表 2-3 所示。 表 2-3 低速級圓柱齒輪傳動參數(shù) 名稱 代號 單位 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m mm 2m mm 20 1 3 022 2121 zzmdda mm 6.1i 20a25.0d壓力角 中心距 a mm 傳動比 i 嚙合角 a 齒寬系數(shù) d齒數(shù) z 501 z 802 z 分度圓直徑 d mm 10011 mzdmm 16022 mzdmm 基圓直徑 bdmm 941 bd mm 5.1502 bd mm 齒頂圓直徑 admm 1041 admm 1642 ad mm 齒根圓直徑 fdmm 911 fdmm 1512 fd mm 齒寬 b mm 301b mm 262 b mm 材料及齒面硬度 HBS Cr40 調(diào) 質(zhì) HBS280 45 鋼常化 HBS240 16 齒頂高 ahmm 21 ah mm 22 ah mm 齒根高 fhmm 5.21 fh mm 5.22 fh mm 全齒高 h mm 5.4h mm 5.4h mm 2.4.3 減速器附件的名稱、位置和作用 （ 1） 窺視孔和窺視孔蓋：在減 速器上不開窺視孔，檢查齒面接觸斑點和齒側(cè)間隙，了解嚙合情況； （ 2） 放油螺塞：在減速器底部設(shè)有放油孔，用于排除污油，注油前用螺塞堵 上； （ 3） 油標：油標用來檢查油面高度，保證正常油量； （ 4） 通氣器：在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機體內(nèi)熱漲氣體自由逸出，達到機體內(nèi)外氣壓相等，提高機體由縫隙處的密封性能； （ 5） 啟蓋螺釘：機蓋與機座接合面上涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后不易分開。故在機蓋凸緣上裝有一到兩個啟蓋螺釘，在啟蓋時，先擰動次螺釘頂起機蓋； （ 6） 定位銷：為保證軸承座孔的安裝精度 ，在機蓋和機座用螺栓聯(lián)接后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，銷孔位置不對陳； （ 7） 調(diào)整墊片：調(diào)整墊片有多片很薄的軟金屬制成，用以調(diào)整軸承間隙，有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用； （ 8） 吊環(huán)：機蓋上裝有吊環(huán)，用以搬運或拆卸機蓋，在基座上鑄出吊鉤，用以搬運機座或整個減速器， （ 9） 密封裝置：在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油或污物進入機體內(nèi)。 2.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及精度選擇 2.5.1 小花鍵齒輪 2.5.1.1 齒輪結(jié)構(gòu) 齒輪有關(guān)尺寸如下： 17 花鍵孔內(nèi)徑 28d mm，花鍵孔外徑 32D mm，輪轂長度 48L mm。 齒輪精度等級選擇 確定齒輪的精度等級 小齒輪的分度圓直徑： 603021 mzd mm, 大齒輪的分度圓直徑： 1 5 07522 mzd mm, 公稱中心距： 1 0 52 1 5 0602 21 ddamm, 齒輪的圓周速度： 42.9100060 30006014.311 ndv m/s, 參考表 10-54 所列通用減速器的齒輪和表 10-64 所列某些機器中的普通齒輪所采用的精度等級，按齒輪圓周速度，綜合考慮三項精度要求，確定齒輪傳遞運動的準確性、傳動平穩(wěn)性、輪齒載荷分布均勻性的精度等級分別為 8 級、 7級、 7 級。 確定齒輪的應(yīng)檢精度指標的公差或極限偏差 由附表 10-14 查得小齒輪的四項應(yīng)檢精度指標的公差或極限偏差為： 齒距累積總公差： 38pFm， 單個齒距極限偏差： 12ptfm， 齒廓總公差： 16Fm， 螺