毕业设计（论文）-三辊卷板机设计.doc

毕业设计（论文） 题 目 三辊卷板机设计 学 院 名 称 航空制造工程学院 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 二O一五 年 六 月 三辊卷板机设计全套图纸加扣3012250582 摘要：卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、弧形或其他形体的通用成型设备。本设计旨在设计出可以卷制最大厚度为30mm、最大宽度为3000mm钢板的卷板机。本文开始简介了卷板机的分类、工作原理及在我国国内的发展。根据任务书的要求，对常用机构类型的论证，选择了本课题的对称式三辊卷板机。分析整个卷板运动，可以分为主运动和辅运动。通过论证确定了主运动和辅运动的传动系统方案，计算出工作机构的工作功率和运动参数，选择电动机的型号，再对传动系统中各传动装置分别进行类型选择、材料及热处理选择、设计计算和校核。通过设计和校核可以确定工作机构的材料和尺寸，然后对轴、轴承、联轴器和键进行设计计算，最后简述机架的设计。关键词：三辊卷板机 参数化设计 校核 指导老师签名：The Design of The Three Roller Coiling Machine Abstract: Bending is a flexible sheet metal rolled into a cylinder, cone, or other form of generic curved molding equipment. This design is intended to design a can roll a maximum thickness of 30mm, maximum width of 3000mm Bending steel. Introduction to the coiling of the beginning of this classification, the working principle and the countrys development in our country. According to the mission statement of claim, the arguments commonly used type of institution, selected this topic symmetric three roller coiling machine. Analysis of the entire coil movement, can be divided into the main motion and secondary motion. Determining the transmission scheme by demonstrating the main motion and secondary motion to calculate the operating power and motion parameters of working bodies and choose the motor size, and then the transmission of each transmission type separately choice of materials and heat treatment selection, design calculations and check. Through the material and size of the design and check can determine the working mechanism, and then to the shaft, bearings, couplings and key design calculations, the final design brief rack.Key words：The three roller coiling machine Parameter design Check Signature of Supervisor:目录1 绪论11.1 概述11.2 卷板机的工作原理21.3 卷板机的发展32 机构方案的论证及确定42.1 方案的论证42.1.1 方案1三辊卷板机42.1.2 方案2四辊卷板机52.2 方案的确定53 传动设计63.1传动方案的分析63.1.1 方案1带传动63.1.2 方案2齿轮传动63.1.3 方案3链传动73.1.4 方案4蜗杆传动73.2 传动系统的确定73.2.1 主传动系统的确定73.2.2副传动系统的确定74 动力设计84.1主电动机的选择和计算84.1.1 上下辊的参数选择计算84.1.2 转速的确定114.2辅电动机的选择和计算114.2.1 类型和结构形式的选择114.2.2 功率的计算124.2.3 转速的选择125 减速器的设计计算1251 传动方案的分析和拟定1252 减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配135.2.1 总的传动比135.2.2 传动比的分配1353传动装置各轴的参数计算135.3.1 各轴转速135.3.2 各轴功率135.3.3 各轴转矩1454 齿轮传动设计145.4.1第一级传动设计145.4.2第二级传动设计175.4.3第三级传动设计205.5 辅减速器的选择235.5.1 类型的选择235.5.2 型号的选用计算2356 减速器箱体的结构设计和齿轮、轴承的润滑245.6.1 箱体参数245.6.2 减速器齿轮、轴承的润滑246 蜗轮蜗杆的设计246.1 蜗杆传动的设计246.1.1 类型的选择246.1.2 材料及热处理256.1.3 设计计算256.1.4 主要参数与几何尺寸计算287 上下辊的校核297.1 上辊的校核297.1.1 强度校核计算307.1.2 刚度校核317.2 上辊轴承的设计317.2.1 类型的选择317.2.2 设计计算327.3 下辊的校核327.3.1 强度校核327.3.2 刚度校核337.4 下辊轴承的设计347.4.1 类型的选择347.4.2 设计计算358 键与联轴器的选择358.1类型的选择358.1.1 尺寸的选择358.1.2 连接强度计算368.2 辅电动机与减速器联轴器的选择368.2.1 类型的选择368.2.2 型号的选择计算378.3 减速器与蜗杆轴联轴器的选择378.3.1 类型的选择378.3.2 型号的选择计算379 蜗杆轴的设计389.1 轴的结构设计389.2 蜗杆轴轴承的选择399.2.1 类型选择399.2.2 型号的选择计算399.3 寿命校核4110 上、卸料机构的设计4210.1 机构设计4210.2 设计校核4310.2.1 支撑杆的设计4310.2.2 滑动螺旋的设计44结论45参考文献46南昌航空大学学士学位论文1 绪论1.1 概述机械加工行业是国民经济的重要支柱，在我国的经济实力中有着不可替代的作用与地位。机械制造业所能够提供的装备层次直接影响国家经济各部门的技术水平。机械加工行业的规模水平直接显示一个国家的经济实力和科学技术水平，世界上很多的国家都在机械制造业划上着重号。机械加工行业的生产能力和制造水平，是由机械制造设备的层次决定的。别的国家如此，我国亦然，我国更应该加大力度对机械设备的投资与研究。卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、弧形或其他形体的通用成型设备，在基础加工中有着不可替代的地位。卷板机在木工、金属结构、锅炉、石油、造船还有很多的机械相关的产业都得到了很好的运用。可想而知，大部分工业中都需要用到钢材成型为各种形体，然而，卷板机便成为一种主流机器。其在车企行业、军用设备等各个领域都会涉及。它能够辊制出各种形体的零件，为基础工业带来巨大的便利。卷板机的分类方式在不同的国家也不一样，很多国家是根据上下辊的配置形式来确定，但是我国的话，是看辊的数量还有辊是怎么调节的，最后会做出判断是哪一种类型。如下表：表1.1 卷板机种类分类方法卷板机类别按辊筒方位立式卧式按上辊受力类型闭式（上辊有中部托辊）开式（上辊无中部托辊）有反压装置无反压装置按辊筒数目及布置方式四辊三辊对称式不对称式按辊位调节方式上调式垂直上调式横竖上调式下调式不对称下调式对称下调式水平下调式1.2 卷板机的工作原理卷板是指板材在外力的作用下，使板材的外层纤维拉长，内层纤维缩短而产生弯曲变形。卷板机的工作能力是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时最小卷筒直径的能力。 选择对称上调式三辊卷板机说明卷板的工作原理，如图1.1。三辊卷板机的工作原理可以参照下图，它是有三根工作辊，两根下辊和一根上辊，两根下辊是主动辊，它是靠主电动机通过减速器提供扭矩，带动下辊转动，两根下辊可以同时做顺时针或逆时针转动，然后上辊作为从动辊，它可以通过压板材然后板材在下辊的带动下会给上辊提供一个摩擦力，从而上辊也会转动，上辊还可以作上升和下降的运动，这由辅电动机通过减速器然后通过蜗轮蜗杆传递一个纵向的运动，从而完成上辊的上升和下降，然后在上料和卸料的时候上辊会有一个翘起的运动，这可以动过旋转手轮然后压紧上辊的一端，从而使得上辊会向上翘起，提供一个纵向的可用空间，最后能够满足上料和卸料的要求。图1.1 三辊卷板机工作原理图由图1.1：主运动指上辊绕O1，下辊分别绕O2、O3作顺时针或逆时针旋转。辅运动指上辊的上升或下降运动，以及上辊在O1垂直平面的上翘、翻边运动等。卷制时，板料被送入上下辊之间，板材的下表面与两个下辊的最高点相接触，当上辊下压并超过材料的屈服极限时，板材便产生塑性变形，形成一段弧线。两根下辊在主电动机的带动下，会同时转动，这时，板材和两下辊的接触点处会给板材提供一个反向的切向摩擦力，由于上辊会往下压板材，板材会有三个接触点，根据三点成圆的原理，最后可以把板材卷制成圆筒状。如图1.2所示。图1.2 卷板过程1.3 卷板机的发展近年来，随着各领域对板材的要求，卷板机的应用越来越广泛，在多个领域还起着主导的作用，为我国的经济发展有着很大的促进作用，人们有了卷板机的带动，在很多产业块享受到了非常大的便利，所以卷板机的发展不仅拉动了我国的经济，而且还提高了人们的生活水平。我国的卷板机给人们带来了巨大的便利，因此我国肯定会加大力度对卷板机的投资与发展，很多的人们都把眼光投向卷板机市场，所以，市场会有很大的竞争力，因此，由于竞争力的淘汰，符合弱入强食的社会规则，那人们必然会加大对卷板机的思考与研究，所以卷板机会做的越来越高端与精尖，这些表现在如下几方面：1.从国家计委立项的情况看，卷板机工业1000万以上投入的项目达近百项；2.卷板机工业已建项目的二期改造也将会产生一个很大的用户群；3.由于卷板机的高利润，促使各地政府都纷纷投资（国家投资、外资和民间资本）卷板机制造。然后，很多外国的企业纷纷把把目光投向中国，比如汽车行业，很多的外国企业家都想在中国占有自己的一席地，从而会加大对在中国的投资。民营企业的崛起以及机制的敏锐使其成为卷板机工业的新宠，民营企业已开始成为卷板机装备市场一个新的亮点。经过三十多年的发展，在国家的大力扶持下，企业通过多次技术改造，引进了美英等国家先进卷板技术。现在中国研制的卷板机与卷板机技术可以说进步了几个大的台阶，在亚洲的排名可以说是数一数二，虽然在全世界的排名不能说是第一，但是与第一也不相伯仲，所以说，现在的中国的卷板机行业真的做的是很好。卷板机不光光是一个光秃秃的行业，它和很多行业均是有着密不可分的关系，在很多行业里均扮演真不可或缺的角色，卷板机不仅自己能得到快速发展，还带领着其它多方面的行业发展。卷板机制造业的技术革命，将引起装备市场的结构变化，最终将促进我国机械加工工业的发展。近些年，随着原子能、石油化工、宇航、海洋开发、军工等部门的迅速发展，卷板机作业的范围正在不断的扩大，要求也在不断的提高。作为一种不可或缺的高效机械，卷板机在今后的工业生产中一定会得到更好的利用。在这个生活节奏比知识进步更快的时代，很多产品的更新速度我们根本无法想象，就说在机械行业，卷板机的发展速度是大家都赶不上的，无论是市场上的需求还是竞争力，都很大程度上促进了卷板机的设计和发展。2 机构方案的论证及确定 通常情况下，一台卷板机的能力，完全考证卷板机的质量，质量的好坏是由卷板机的的性能来衡量的，我们所说的能力，就是所能够卷制的板材厚度越厚、宽度越宽然后卷制的圆筒的直径越小，这就是一台卷板机的卷板能力。 结合上章卷板机的类型，拟订了以下几种方案，并进行了分析论证。2.1 方案的论证2.1.1 方案1三辊卷板机 三辊卷板机是目前最普遍使用的一种卷板机，制造技术成熟，结构简单，维修方便，经济适用。1.对称三辊卷板机特点 结构简单、紧凑，质量轻、易于制造、维修、投资小、两侧辊可以做的很近。形成较；准确，但剩余直边大。一般对称三辊卷板机减小剩余直边比较麻烦。2.不对称三辊卷板机特点不对称的三辊卷板机裁出来的板材剩下的材料会很少，这种机构结构没有对称式的复杂，但是如果要把板材掉个头来卷制的话会很不方便，因为是不对称的，所谓理论剩余直边，就是指平板开始弯曲时最小力臂。其大小与设备及弯曲形式有关。如图2.1所示：图2.1 三辊卷板机工作原理图对称式三辊卷板机剩余直边为两下辊中心距的一半。但为避免板料从滚筒间滑落，实际剩余直边常比理论值大。一般对称弯曲时为板厚620倍。为了使那个直边更接近我们预算出来的值，那个板材的直边还有部分的剩料，我们大家会先对板材实行预弯。不对称三辊卷板机，剩余直边小于两下辊中心的一半，如图2.1所示，它主要卷制薄筒（一般在323000以下）。2.1.2 方案2四辊卷板机四辊卷板机一共分为四根辊，一根上辊和一根下辊，还有两根侧辊，上辊一般不会上下移动，一般板材的压紧是靠下辊的上下升降来完成，然后两根侧辊会在固定的一根斜线上来回移动，这样的话，可以实现板材的预弯，再利用侧辊的移动使钢板端部发生弯曲变形，达到所需要。它的特点是：板料对中方便，工艺通用性广，可以校正扭斜，错边缺陷，可以既位装配点焊。但滚筒多。质量体积大，结构复杂。上下辊夹持力使工件受氧化皮压伤严重。因为四根辊，两根侧辊距离的比较远，这样的话就会操作不是很方便，很多的技术不容易掌握，所以要非常的细心。如图2.2。图2.2 四辊卷板机2.2 方案的确定我们要做好一个毕业设计，不光光是为了满足卷制板材的要求设计而设计，所以我们要综合考虑，不管是机器的大小还是机器设计时有没有考虑机器维修的时候是否方便，然而，虽然四辊卷板机可以达到预弯的效果，但是考虑到机器的重量大小还有机器的价格方面，很显然，四辊卷板机不符合我们的选择范围之内，我们会更倾向比较小型的三辊卷板机。而不对称式相比对称式结构较复杂，操作不方便。结合了实际需要和现实局限，最后确定了我的设计方案：对称式三辊卷板机。3 传动设计对称式三辊卷板机如图3.1所示： 图 3.1 对称式三辊卷板机两个下辊为主动轮 ，由主动机、联轴器、减速器及开式齿轮副驱动。上辊作为从动轴，起调整挤压的作用。由单独的传动系统控制，主要组成是：上辊升降电动机、减速器、蜗轮副、螺母。工作时，由蜗轮副转动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座作升降运动。三辊卷板机的两个下辊为主动辊，两根主动辊可以同时同向的旋转，上辊会往下压板材，所以板材会形成一段弧线，然后下滚会往复的旋转，这样就可以预卷出我们所期待的曲率，最后就可以卷制成我们想要的圆筒效果。3.1传动方案的分析3.1.1 方案1带传动特点：结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震3.1.2 方案2齿轮传动特点：1. 效率高2. 结构紧凑 3. 工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动4. 传动比稳定 3.1.3 方案3链传动链传动是一种挠性传动，它由链条和链轮（小链轮和大链轮）组成。1. 与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象。2. 作用于轴上的径向压力较小；整体尺寸较小，结构较为紧凑；能在高温和潮湿的环境中工作。3. 只能实现平行轴间链轮的同向传动；磨损后易跳齿，工作时噪声大；不宜用于载荷变化很大、高速和急速反向的传动中。3.1.4 方案4蜗杆传动主要特点有：1. 能实现大的传动比。2. 结构紧凑。3. 冲击载荷小，传动平稳，噪声低。4. 具有自锁性。3.2 传动系统的确定3.2.1 主传动系统的确定通过上节我们可以了解到，我们设计的卷板机为三辊，然后要求结构简单，两根下辊同时同向转动，传动要精准，所以选用了圆柱齿轮减速器，减速器通过联轴器和齿轮副带动两个下辊工作。3.2.2副传动系统的确定副传动系统如图3.2所示。需要卷制锥筒时，把离和器上的定位螺钉松开，然后使蜗轮空转达到只升降左机架中升降丝杆的目的。 1上辊 2电动机 3联轴器 4齿轮减速器 5丝杠螺母传动 6蜗杆传动图 3.2 副传动系统简图4 动力设计4.1主电动机的选择和计算4.1.1 上下辊的参数选择计算 1. 已知设计参数工作辊材料为，最大卷板厚度，最大卷板宽度，板材屈服极限，卷板速度，上辊升降速度。2. 确定卷板机基本参数下辊中心距： （4-1） 上辊直径： （4-2） 下辊直径： （4-3） 上辊轴直径： （4-4） 下辊轴直径： （4-5） 最小卷圆直径： （4-6） 下辊转速： （4-7）3.下辊受力分析主电动机为两个下辊提供驱动力矩，我们需要通过对下辊来求得电动机的功率。在加工时, 卷制板材并不是一次成型的，而是需要经过多次滚弯的。因此在确定最大弯曲力矩时，应按照纯塑性变形来考虑，即板材所受的应力已全部达到屈服极限，获得了沿全长的塑性变形。卷管截面上受力情况和弯曲应力分布如图4.1。图4.1 卷管的受力情况和弯曲应力分布图则最大弯曲应力为： （4-8） 因为板材的滚弯属于冷塑性变形，材料会发生强化现象，引入材料硬化的修正系数（可取,较大时取大值）对式（4-8）进行修正： （4-9） 卷制时，钢板受力情况如图4.2，通过受力分析，得到下辊作用于卷板上的支持力： （4-10） 式中：连心线与的夹角 （4-11） 图4.2 卷板的受力分析由于板厚远小于卷板的最小直径，中性层半径可简算为。则： （4-12） 上辊对板材的下压力： （4-13） 作用在下辊上的驱动力矩包括克服卷板变形扭矩和摩擦扭矩。钢板在卷制过程中,存贮于钢板AB段(图4.2)的变形能为,卷制时间为,有等式，简化为： （4-14） 摩擦扭矩包括上、下辊与钢板间的滚动摩擦力矩和辊子轴颈与轴套间的滑动摩擦力矩,可用下式计算： （4-15） 式中：滚动摩擦系数，取；滑动摩擦系数，取。因此，下辊驱动力矩为： （4-16） 主传动系统的总传动效率，其中、分别为带传动、减速器传动、齿轮传动和轴承的传动效率。查表1-17得，则。所以下辊驱动功率，即主电动机功率为： （4-17）4.1.2 转速的确定根据三级圆柱齿轮减速器传动比范围，输出齿轮传动比范围。则总传动比范围为。则电动机转速的可选范围为： （4-18）对于三相交流异步电动机，同一功率有4种同步转速。按电动机的极数分为2极、4极、6极、8极，其同步转速分别为、共4种。当电动机功率和工作机转速一定时，极数多而转速低的电动机尺寸大、重量重、价格高，但能使传动系统的总传动比减小。通过以上分析计算，根据电动机类型、功率和转速，选择同步转速为，参照表16-4最后选择主电动机型号为。其技术数据如下表4.3。表4.3 型电动机技术数据型号额定功率(kW)转速(r/min)定子电流(A)效率(%)功率因数cos最大转矩额定转矩堵转转矩额定转矩堵转电流额定电流噪声（声功率级）(dB)重量（kg)Y315M2-890740179930.822.01.66.58711604.2辅电动机的选择和计算4.2.1 类型和结构形式的选择 与主电动机的类型和结构形式相同，但其功率比主电动机降低一个等级，查表16-1，选择为Y系列（IP44）封闭式笼型三相异步电动机。4.2.2 功率的计算上辊的有效功率为 （4-19） 从电动机到上辊间的总效率为： 其中，、分别为联轴器、轴承、蜗杆传动、丝杠螺母传动和圆柱齿轮减速器的传动效率，查表1-17有、，所以电动机所需工作功率为 （4-20） 4.2.3 转速的选择在综合考虑了电动机和传动系统的性能、尺寸、重量和价格等因素后，选择同步转速为。最后选定主电动机型号为。其技术数据如下表4.4。表4.4 型电动机技术数据型号额定功率(kW)转速(r/min)电流(A)效率(%)功率因数cos最大转矩额定转矩堵转转矩额定转矩堵转电流额定电流转子转动惯量重量（kg)Y132M1-649609.40840.772.02.06.50.375755 减速器的设计计算51 传动方案的分析和拟定 本设计的卷板机卷板时所需的大功率是由一个主电机通过减速器传递给个下辊来获得的，为了避免两下辊发生干涉，故减速器采用对称式结构。又因减速器转速较高，而减速器输也轴转速较低，故总传动比较大。考虑到经济性，故采用结构简单、展开式的减速器。传动方案如图5.1：图5.1 减速器结构图52 减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配5.2.1 总的传动比=7.9r/min =740r/min （5-1） 5.2.2 传动比的分配 考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取： 故： =6.2 =4.8 （5-2） 53传动装置各轴的参数计算5.3.1 各轴转速 （5-3） （5-4） （5-5） （5-6） 5.3.2 各轴功率各轴输入效率：1=0.97 联轴器效率：2=0.99 轴承：3=0.98轴： P=P0P01=900.9989.1kw （5-7） 轴： P=PP12=89.10.980.97=84.698kw （5-8） 轴： P=PP23=84.6980.980.9780.514kw （5-9） 轴： P=PP34=80.5140.980.9776.537kw （5-10） 5.3.3 各轴转矩电动机轴： （5-11） 轴： （5-12） 轴： （5-13） 轴： （5-14） 轴： （5-15） 54 齿轮传动设计 因合金结构钢比碳素调质钢具有较好塑性和韧性，即有较好的综合机械性能，再综合卷板机的工作特性：低速、大功率、交变负荷，所以选择较为适合的合金结构钢40Cr。对于大型减速器，为了提高箱体的强度，选用箱体材料为铸铁或铸钢。5.4.1第一级传动设计1.齿轮参数选择 1）选用圆柱直齿传动。2）材料热处理：因此级传递功率校大，磨损严重，考虑磨损对齿轮强度的削弱，齿轮材料为40Cr，表面需调质处理，齿面硬度为4855HRC。 3）选取精度等级：选7级精度(GB10095-88)。 4）选小齿轮数：Z1=24, Z2=UZ1=148.8，Z2取149齿数比：u= 6.2 由于u5所以采用斜齿=152.按齿面接触强度计算和确定齿轮尺寸15 （5-16） (1)确定公式内各参数a)试选载荷系数：Kt=1.3 b)小齿轮传递扭矩：c)齿宽系数15：材料的弹性影响系数15： 取=20 （2）计算a)试算小齿轮分度直径d1t 由5.1得： = （5-17）b)计算圆周速度V： （5-18）c)齿宽b： （5-19）d)齿宽与齿高之比b/h：模数： （5-20）齿高： （5-21）齿高之比 ： （5-22）e)计算载荷系数：根据v=2.621m/s，7级精度动载荷系数15：Kv=1.11 KH=KF=1.4 使用系数：KA=1 KH=1.41KF=1.46故载荷系数： K=KHKVKHKH=11.111.411.4=2.191 （5-23）f)按实际载荷系数校正分度圆直径： 取：g)计算模数m： （5-24）3.按齿根弯曲强度设计15 （5-25） (1)确定公式内的各计算数值a)查大小齿轮的弯曲疲劳强度极限15： MPab)查得弯曲疲劳寿命系数15： c)计算弯曲疲劳许用应力： 取安全系数S1.4MPa （5-26） MPa （5-27） d)计算载荷系数K： （5-28） e)查取齿形系数15： f)查取应力校正系数15： g)计算大小齿轮的并加以比较： （5-29） 故小齿轮数值较大。(2)模数设计算 （5-30） 因为齿轮模数m的大小是由齿根弯曲疲劳强度计算所得的承载能力决定的，而齿面接触疲劳强度计算所得的承载能力仅与齿轮直径有关，又因齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳的计算模数，故取弯曲强度算得模数m3.68mm，圆整后m4mm。校正后的分度圆直径d1=128mm。齿数Z1、Z2： Z1=d1/m=128/4=32 取Z1=32 Z2=Z1=200确定： 取=481mm （5-31） 4.几何尺寸计算a)两齿轮的分度圆直径： （5-32） mm （5-33） b)中心距： （5-34） c)齿宽： （5-35） 所以：5.4.2第二级传动设计1.齿轮参数选择 1）选用圆柱直齿传动。2）材料热处理：因此级传递功率校大，磨损严重，考虑磨损对齿轮强度的削弱，齿轮材料为40Cr，表面需调质处理，齿面硬度为4855HRC。 3）选取精度等级：选7级精度(GB10095-88)。 4）选小齿轮数：Z1=24, Z2=UZ1=148.8，Z2取149齿数比：u= 6.2 由于u5所以采用斜齿=152.按齿面接触强度计算和确定齿轮尺寸15 （5-36） (1)确定公式内各参数a)试选载荷系数：Kt=1.3 b)小齿轮传递扭矩：c)齿宽系数15：材料的弹性影响系数15： 取=20 （2）计算a)试算小齿轮分度直径d1t 由5.1得： = （5-37） b)计算圆周速度V： （5-38） c)齿宽b： （5-39） d)齿宽与齿高之比b/h：模数： （5-40） 齿高： （5-41）齿高之比 ： （5-42）e)计算载荷系数：根据v=2.621m/s，7级精度动载荷系数15：Kv=1.03 KH=KF=1.1 使用系数：KA=1 KH=1.323KF=1.39故载荷系数： K=KHKVKHKH=11.031.11.323=1.499 （5-43）f)按实际载荷系数校正分度圆直径： 取：g)计算模数m： （5-44）3.按齿根弯曲强度设计15 （5-45） (1)确定公式内的各计算数值a)查大小齿轮的弯曲疲劳强度极限15： MPab)查得弯曲疲劳寿命系数15： c)计算弯曲疲劳许用应力： 取安全系数S1.4MPa （5-46） MPa （5-47） d)计算载荷系数K： e)查取齿形系数15： f)查取应力校正系数15： g)计算大小齿轮的并加以比较： （5-48）故小齿轮数值较大。(2)模数设计算 （5-49）因为齿轮模数m的大小是由齿根弯曲疲劳强度计算所得的承载能力决定的，而齿面接触疲劳强度计算所得的承载能力仅与齿轮直径有关，又因齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳的计算模数，故取弯曲强度算得模数m2.76mm，圆整后m3mm。校正后的分度圆直径d1=62.84mm。齿数Z1、Z2： Z1=d1/m=62.84/3=20.95 取Z1=25 Z2=Z1=1204.几何尺寸计算a)两齿轮的分度圆直径： （5-50）b)中心距： （5-51）c)齿宽： 所以：5.4.3第三级传动设计1.齿轮参数选择 1）选用圆柱直齿传动。2） 材料热处理：因此级传递功率校大，磨损严重，考虑磨损对齿轮强度的削弱， 3）选取精度等级：选7级精度(GB10095-88)。 4）选小齿轮数：Z1=28, Z2=UZ1=，Z2取89齿数比：u=3.148 2.按齿面接触强度计算和确定齿轮尺寸15 mm （5-52） (1)确定公式内各参数a)试选载荷系数：Kt=1.3 b)小齿轮传递扭矩： c)齿宽系数15：材料的弹性影响系数15： 取=20 （2）计算a)试算小齿轮分度直径d1t 由5.1得： = （5-53）b)计算圆周速度V： （5-54）c)齿宽b： （5-55）d)齿宽与齿高之比b/h：模数： （5-56） 齿高： （5-57）齿高之比 ： （5-58）e)计算载荷系数动载荷系数15：Kv=1.02 KH=KF=1.1 使用系数：KA=1 KH=1.329KF=1.39故载荷系数：K=KHKVKHKH=11.021.11.329=1.491 f)按实际载荷系数校正分度圆直径： （5-59）g)计算模数m： （5-60）3.按齿根弯曲强度设计15 （5-61）(1)确定公式内的各计算数值a)查大小齿轮的弯曲疲劳强度极限15： MPab)查得弯曲疲劳寿命系数15： c)计算弯曲疲劳许用应力： 取安全系数S1.4MPa （5-62）MPa （5-63） d)计算载荷系数K： e)查取齿形系数15： f)查取应力校正系数15： g)计算大小齿轮的并加以比较： （5-64）故小齿轮数值较大。(2)模数设计算 （5-65）因为齿轮模数m的大小是由齿根弯曲疲劳强度计算所得的承载能力决定的，而齿面接触疲劳强度计算所得的承载能力仅与齿轮直径有关，又因齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳的计算模数，故取弯曲强度算得模数m9.187mm，圆整后m10mm。校正后的分度圆直径d1=278mm。齿数Z1、Z2： Z1=d1/m=278/10=28 取Z1=28 Z2=Z1=8904.几何尺寸计算a)两齿轮的分度圆直径： （5-66） （5-67）b)中心距： （5-69）c)齿宽： （5-70）所以：5.5 辅减速器的选择5.5.1 类型的选择 由于下一级减速传动为蜗杆传动，其传动比范围较大，因此可以适当减小此减速器的传动比，以达到降低成本的目的。为此我们选择单级展开式中硬齿面圆柱齿轮减速器。5.5.2 型号的选用计算（1）机械强度的校核计算减速器的实际输入功率 （5-71）查表14-2和表14-3，得工况系数，计算输入功率： （5-72）根据和与实际输入转速接近的公称转速，由表14-9初选型，其额定输入功率，相对转速误差： （5-73）需要进行额定功率的折算，由式知， （5-74）因为，所以型减速器满足机械强度要求。（2）校核热功率功率利用率，查图14-1，得额定功率利用系数；由图得负荷率系数；由图，自然通风下环境温度系数；由表知，许用热功率。则计算热功率为： （5-75）热平衡校核通过。结论：选用公称传动比为6.3减速器型号为56 减速器箱体的结构设计和齿轮、轴承的润滑5.6.1 箱体参数箱体是减速器结构和受力最为复杂的零件，目前尚无完整的设计理论，因此在满足刚度、强度的前提下，同时考虑结构紧凑，制造方便，重量轻而做经验设计。5.6.2 减速器齿轮、轴承的润滑1.齿轮的润滑：因低速级的速度V12m/s，故采用浸油润滑。高速级采用带油轮润滑。2.轴承的润滑：因轴承的速度V1.5-2m/s，故采用飞溅润滑。6 蜗轮蜗杆的设计6.1 蜗杆传动的设计6.1.1 类型的选择 根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。其中，圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类，并以普通圆柱蜗杆最为常用。由工作环境等综合考虑，选择普通圆柱蜗杆传动中的渐开线蜗杆（ZI型）。无特殊要求，选用右旋蜗轮蜗杆。6.1.2 材料及热处理 由于蜗杆传动功率不大，中等速度，故蜗杆采用45钢，其螺旋齿面要求淬火，硬度为。蜗轮材料采用，金属膜铸造。为了节约成本，齿圈用青铜制造，轮芯用制造。6.1.3 设计计算（1）按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由式（11-12），传动中心距： 确定作用在蜗轮上的转矩蜗杆输入功率： （6-1） 蜗轮上的功率： （6-2）蜗杆转速： （6-3）蜗杆传动的传动比： （6-4） （6-5）确定载荷系数因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数；由表11-5选取使用系数 ；由于转速不高，冲击不大，取动载系数；则： （6-6） 确定弹性影响系数由于铸锡磷青铜蜗轮和钢杆相配，故。确定接触系数假