中板圆盘剪传动机构设计说明书

第 1 页 共 47 页摘要圆盘剪通常设置在精整作业线上，用来将运动的钢板纵向边缘切齐或切成窄带钢剪切带钢边部缺陷，并保证整个带钢的宽度一致，是提高带钢质量的重要设备。据用途可分为两种类型：剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。圆盘剪切机的上下剪刃是圆盘形状的。剪切时，圆盘刀以相等于轧件的运动速度作圆周运动，形成了一对无端点的剪刀。圆盘剪通常设置在板材或带材的剪切线上，用来纵向剪切运动的板材或带材。中板圆盘剪切机据板厚可以确定理论转速，由于中板剪切需要很大的切入力，要求圆盘刀片的转速较低以满足要求。而电机的转速一般较高，此时应选取将电机的高速转变为剪刃的低速的适当的减速机构。为了提高工作效率和安全性能采用两套传动和减速机构对称配置，两台电机用一根刚性连接轴连接以保证转速的同步。关键字：圆盘剪 带钢 减速机 齿轮 第 2 页 共 47 页AbstractCircular shears are usually set in finishing production line, to be used for movement of the plate longitudinal edges trimmed or cut into narrow strip shearing edge defect of steel strip, and the strip width, is the important equipment for improving quality of strip steel. According to the uses can be divided into two types: cutting edge of circular shear and shear band of disc shear.Disk shearing machine of the upper and lower shear blade is a circular disk shape. Shear disc cutter, equivalent to rolling motion velocity of circular motion, forming a pair of scissors at. Disc shear is usually arranged in sheets or strips, shear line, used for longitudinal shear movement of the sheet or strip.In the plate disk shearing machine according to the theory of plate thickness can be determined because of medium plate shearing speed, requires a lot of cutting force, requirements of disc blade low speed to meet the requirements. And the speed of the motor is high in general, you should select the motor speed change cutting edge speed appropriate reduction mechanism. In order to improve the work efficiency and safety performance using two sets of driving and deceleration mechanism with symmetrical configuration, two motors with a rigid connecting shaft connected to ensure speed synchronization.Keyword: Circular shears Strip steel Speed reducer Gear第 3 页 共 47 页摘要 .1Abstract.2第一章 绪论 .41.1 课题背景 .41.2 中板圆盘剪切机的发展及现状 .41.2.1 圆盘剪切机介绍 .41.2.2 国内外圆盘剪发展现状 .51.2.3 国内外中板生产的发展及现状 .51.2.4 中板生产工艺与主要设备介绍 .61.2.5 中板生产线圆盘剪切机的作用 .61.3 圆盘剪切机研究的内容和方法 .71.3.1 圆盘剪切机的类型和特点 .71.3.2 圆盘剪切机设计内容 .8第二章 电机容量的计算 .92.1 电机定性 .92.2 剪切力与剪切力矩的计算 .92.3 选择电动机的容量 .122.4 确定转速 .132.5 电动机的校核 .13第三章 传动方案设计 .153.1 设计方案 .153.2 零件参数 .16第四章 主要零件设计与强度校核 .184.1 第一级齿轮的设计与校核 .184.1.1 齿轮的设计计算 .184.1.2 校核齿根弯曲疲劳强度： .214.1.3 校核齿面疲劳强度 .224.1.4 轴的设计与校核 .234.1.5 轴承的寿命校核 .284.1.6 键的选择 .294.2 第二级齿轮的设计与校核 .304.2.1 齿轮的设计计算 .304.2.2 校核齿根弯曲疲劳强度： .334.2.3 校核齿面疲劳强度 .344.2.4 轴的设计计算 .354.2.5 轴承的寿命校核 .404.2.6 键的选择 .41第五章 联轴器的选择 .42第六章系统的润滑 .44结论 .45致谢 .46参考文献 .47第 4 页 共 47 页第一章 绪论1.1 课题背景板带钢品种很多、成本低廉。目前我国板带钢市场仍有较大缺口，年进口量大。而且板带钢消费比例逐年上升，应用广泛，尤其在汽车，仪器仪表、无线电，国防及航空航天工业并且对带钢的品种、规格，性能和质量不断提出更高的要求。反观我国的板带钢却不能适应国民经济发展的需要。产品质量能达到国际先进水平的不到总产量的三分之一。因此，加快发展板带钢，特别是发展高附加值、高技术含量的板带材是我国轧钢工业的一项十分艰巨的任务。可以预见我国板带钢的发展前景是广阔和美好的。在这里对轧钢机械的重要设备-圆盘式剪切机的讨论，其对于提高板带产品的质量控制起到尤为重要的作用以及对轧钢机械的自动化发展有一定实践意义。1.2 中板圆盘剪切机的发展及现状1.2.1 圆盘剪切机介绍剪切机是一种机械设备用于切断金属材料。轧制生产过程中，大断面的钢锭和钢坯经过轧制后，会出现断面变小，长度增加情况。为了满足后续工序和产品尺寸规格的要求，各种钢材生产工艺过程中都必须有剪切工序。剪切机的用途就是用来剪切定尺、切头、切尾、切边、切试样及切除轧件的局部缺陷等。剪切机是轧钢机械中重要的辅助设备之一，因为剪切机的能力大小，直接影响轧机产能力能否充分发挥以及轧制生产线金属流程的平衡问题。圆盘剪切机的上下剪刃是圆盘形状的。剪切时，圆盘刀以相等于轧件的运动速度作圆周运动，形成了一对无端点的剪刀。圆盘剪通常设置在板材或带材的剪切线上，用来纵向剪切运动的板材或带材。圆盘剪在不同的机组上有不同的使用要求，故在结构上略有区别，但基本结构是相同的。他们都有左右机架、上下刀轴组件；固定底座、机架移动机构、刀盘重叠量调整机构、侧线间隙调整机构、动力传动装置等组成。第 5 页 共 47 页1.2.2 国内外圆盘剪发展现状近年发展起来的用于剪切钢板的剪机，通常设置在精整作业线上，主要用于将成品金属板带边部缺陷切除，达到修剪边缘、符合宽度尺寸要求、符合带钢切口质量与毛刺要求的目的，而后经过横切工序切成单张板材供应用户，或者经过卷取机卷成卷材，以满足不同用户的需要。在特种材料生产中，切边质量是关键指标之一。以前我国大型钢铁生产企业中精整作业线多以进口国外设备为主，随着近几年国家鼓励国产化的政策的实施和国内相关企业相关技术的进步，目前国内厂商已经可以提供成套精整作业线设备。但是在工程实践中圆盘剪由于在设计、配套件质量、设备制造质量等与国外圆盘剪仍然存在一定差距，因此当前用户仍然选择以进口圆盘剪为主。随着我国向钢铁生产强国迈进的步伐，装备制造业的自主创新能力的提升、国家产业结构政策的调整以及我国钢铁生产中板管比例的逐步提高，国产切边圆盘剪必将在未来的精整作业线上占据越来越大的份额。对于未来剪切技术的发展主要表现在高速、高效、高精度、高自动化上。目前我国重型机械研究所在圆盘剪的设计、制造与剪切工艺上已经掌握了高速度高精度全自动控制的切边圆盘剪的核心技术。但是目前竞争作业机组速度的进一步提高受到诸多因素的制约，如提高机组的工作速度与生产工艺的矛盾、整条机组装备的提高等。对于圆盘剪的制造，需要在机床行业进行跨行业、跨地区的产业合作，形成一个稳定的制造、装配、测试及售后服务链条，保证产品质量的一致性与稳定性。1.2.3 国内外中板生产的发展及现状中厚板的开发趋势总的来看，对产品的使用条件、用户的需求、提高竞争力、环境保护方面的要求反映越来越充分，体现出了新产品的开发要符合高强度、高韧性长寿命、高形状尺寸精度和表面质量、低合金含量和工艺操作成本、易于回收和利用、可持续发展。概括地可以从规格、性能、组织强化方式、化学成分和生产工艺、经济效益等几个方面讨论。发展趋势主要有：第 6 页 共 47 页（1）产品规格多样化，规格主要指中厚板的宽度、厚度，其是中厚板发展趋势之一。（2）力学性能方面，追求更高强度是钢铁产品的永恒趋势，其中包括对强度、塑性和韧性、焊接性能、抗疲劳性、耐腐蚀性等的提高。（3）化学成分与生产工艺的发展。中厚板生产主要特点有：轧钢车间主作业线长，品种繁多，性能各异，质量要求高，交货要求严格；需要展宽轧制、往返轧制；工厂内临时库区多，物流瓶颈变化频繁，难以预测；精整区域工艺及工序多，往复物流、交叉物流多；铸坯及钢板都是逐块、逐张堆垛的，库位及库区管理与行车作业复杂；潜在瓶颈多，且瓶颈常随品种、规格的变化而变化。1.2.4 中板生产工艺与主要设备介绍加热炉、除鳞箱、粗轧机、精轧机、ACC、热矫直机、冷床、切头剪、双边剪、定尺剪、冷矫直机、热处理炉、火切机、堆垛机等。1.2.5 中板生产线圆盘剪切机的作用带钢在轧制过程中，有时边部会产生细小的裂缝等缺陷，如不及时切掉，极可能在后续加工过程中产生断带事故。剪切板边的圆盘剪，每个圆盘刀片均以悬臂的形式固定在单独传动的轴上，刀片的数目为两对。这种圆盘剪用于厚板精整加工线。板卷的横切机组和连续酸洗机组等作业线。剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组，连续退火和渡锌机组等作业线上。将板卷切成窄带钢，作为焊管坯料和车圈的坯料等。这种圆盘剪的刀片数目是多对的，一般刀片都固定在两根公用的运动轴上，也有少数的圆盘刀片是固定在独立的传动轴上的。第 7 页 共 47 页1.3 圆盘剪切机研究的内容和方法1.3.1 圆盘剪切机的类型和特点剪切机的种类很多。对剪切机的种类从不同的角度出发，有不同的分类方法。按剪切的方式可分为横剪和纵剪；按剪切的轧件温度分为热剪和冷剪；按剪切机的驱动方式可分为机械剪 液压剪和气动剪；按机架的形式分为开式剪和闭式剪等。通常，按剪切机的剪刃形状与配置等特点可分为平行刃剪切机 斜刃剪切机和圆盘式剪切机它靠圆弧形上剪刃在平直的下剪刃上滚动来完成剪切。由于上剪刃相对钢板切面的滑动量小，上下剪刃重叠量在全剪刃长度上相同，因此钢板切口断面光滑、平直。圆弧滚切式剪切机与斜刃剪相比，有设备重量轻、剪切频率高、操作事故少的优点。 根据不同的板带厚度，依次调整上下圆盘剪的侧向间隙和重叠量的大小，用上压环把板带压紧在压环上。由此可见，圆盘剪切边的工作精度要求很高，运行很平稳，才能保证切边的切口质量和微小的毛刺，尤其是现代工业个行业对薄板需求量很大，切口质量要求很高，生产线运行速度高、自动化控制高的情况下，对圆盘剪的制造精度提出了更高的要求。我国应用最广的圆盘剪具有以下特点：(1)圆盘剪两侧的机架在导轨上相对移动，用于剪切不同目标宽度的带钢时调节机架的开口度。(2)两机架上各有一个旋转台，其上各载有两套完全相同的剪切装置，每套装置包含切边剪和碎断剪，当工作侧的剪切装置发生故障或需要更换剪刃时，可以快速将机架移出，使旋转台旋转 180。，将备用侧剪切装置切换到工作侧，再将机架移人继续生产，在生产时即可安全地对备用侧剪切装置进行维护。旋转台下方装有电动锁紧装置，当旋转台旋转到位后，该装置可将旋转台固定在机架上。(3)切边剪的侧间隙一重叠量调整电机，在调节切边剪侧向剪缝的同时，其上下剪刃的重叠量将按一定的关系曲线随侧间隙而变化，在调节时以侧间隙为控制目标。(4)图中重叠量调整电机，用于精确调节切边剪上下剪刃的重叠量。另外，当圆盘剪两侧的机架需要向外移出时，先通过此电机将切边剪的上下剪刃快速打开，以防切边剪咬住带钢移动机架，将带钢撕裂。第 8 页 共 47 页(5)切边剪切下的废边经溜槽送人碎边剪，碎边剪的上下刀盘上均匀分布着六对剪刃，电机驱动刀盘快速旋转(其线速度略大于生产线速度)，将带边切成约 183ram长的碎片。碎边剪的剪缝通过剪缝调整电机根据带钢厚度和材质进行自动设定和调整。(6)带钢运行时，压辊及其下的支撑辊夹住带钢，起导向作用，加上大带钢张力以及切边剪下剪盘固定的结构，保证了带钢在高速运行时完全水平且稳定地进入切边剪。圆盘剪在使用中存在的问题在使用过程中，我们发现圆盘剪存在以下几个方面的问题：1.侧间隙设定值不合理：侧间隙过大，剪切时会产生撕裂现象；侧间隙小，会导致设备超负荷，加速刀刃磨损，边部发亮、毛刺等；2.重叠量设定值不合理：重叠量过小，在剪切时会引起带材的局部弯曲；重叠量太大，会导致带材变形；3.切边剪剪下的废钢过窄或过宽形成边丝或堆钢，导致设备停机；4. 生产运行时圆盘剪旋转台震动大影响剪切精度和设备运行稳定性。1.3.2 圆盘剪切机设计内容（1）设备总装图 1 张，CAD 图。（2）减速器装配图 1 张，手绘 A0 图。（3）零件工作图 2 张。（4）设计计算说明书。第 9 页 共 47 页第二章 电机容量的计算2.1 电机 定性圆盘剪电机的选择，主要依据负载的功率大小。功率过大，则电机效率低，电机容量不能充分利用造成浪费；容量过小，则电机过热，电机寿命会降低。冶金行业电机主要为交流异步大功率电机。中板圆盘剪切机已知原始数据：剪切速度 V=0.8 m/s； 带钢强度 取 400 MPa；带钢厚度 h=25 mm； 上下剪刀的侧间隙 0.05 mm；重叠度 S=00.3 mm。2.2 剪切力与剪切力矩的计算1.剪切力的计算圆盘刀片尺寸 圆盘刀片尺寸包括圆盘刀片直径 及其厚度 。D圆盘刀片直径主 要决定于钢板厚度其 计算公式为：Dh1cos上式中的最大咬入角 ，一般取为 ，105:值也可以根据剪切速度 V 来选取，同时当咬入角 = 时，1 105:我们可以引用一个经验公式，圆盘刀盘直径通常由下式得： D40125h带入数值计算得：第 10 页 共 47 页D1253 m圆盘刀片厚度 一般取为).06.(带入数值计算得： .1.3251.Dm同时根据一般圆盘刀片直径、厚度与被剪切带材厚度的关系，可取：，D120m;为了保证剪切力及刀片的强度和使用寿命，取 。10 剪切力与剪切功率 图 1 剪刃受力图作用在一个刀片上的总的剪切力是由两个分力所组成的，即21P式中 纯剪切力；1p钢板被剪掉部分的弯曲力；2PhdxqdPx1式中 作用在接触弧 AB 水平投影单位长度上的剪切力。xq第 11 页 共 47 页由相对切入深度知hxtan2微分后得 dxtan2所以纯剪切力为hp1dtan2ht式中的 值可利用平行剪单位功数据。a在圆盘剪上冷剪时， 值可按下面公式计算abbK21405%=式中取系数 ， 为金属材料延伸率，查手册取 ；121K2所以 ahPtn21510t5.72N总剪切力的计算公式为)tan1(Zp5t01.720(2%第 12 页 共 47 页53.021N考虑到刀刃磨钝的影响，增大 ，这里取增大 。15%20%55.()3.61PN2.剪切力矩的计算圆盘剪上的剪切力可根据作用在刀片上的力矩来确定。在上下刀片直径，速度相等而且都驱动时，则与简单轧制情况相似，合力 垂直作用在刀片上，这时转动P一对刀盘所需之力矩为sin1DM53.6201.sin47Nm:而驱动圆盘剪的总力矩为 )(21Mn式中 刀片对数n一对刀片轴上的摩擦力矩， ，其中 为刀片轴轴颈的直径，2MPd2这里取 ， 为刀片轴承处的摩擦系数，查手册取 0.004。d30m所以总的力矩为 )(21Mn4537.5603.120.4)= .8Nm:2.3 选择电动机的容量查圆盘剪电动机功率可按下式确定120MvND式中 考虑刀片与钢板间摩擦系数， ；11.第 13 页 共 47 页钢板运动速度， ；v=0.8m/s传动系统效率， ；93.5代入数据后 DMvN1025.8.2941.KW2.4 确定转速根据以上计算所得数据，查找专业手册，选取合适电机。容量相同的同的电动机，有几种不同的转速系列，此种情况下我们综合考虑，分析比较电动传动装置的性能、尺寸、重量和价格等因素，再考虑到机械在实际中的运转，靠性与电机相连接的减速机，以及以后的发展，适当的增加电机功率，最后选 745r/min的电动机。综上，选取电机型号为：，其主要性能见表电机主要性能参数表表 1堵转转矩堵转电流最大转矩噪声1级2级型号额定功率KW额定电流A转速r/min效率功率因数cos额定转矩额定电流额定转矩 ()dBA振动速度m/358sYPLM重量kg358YPLM160 319 745 94.0 0.8 1.3 6.3 2.0 99 4.5 1730第 14 页 共 47 页2.5 电动机的校核电机的校核主要是针对电机的过载能力校核。过载能力是指电动机负荷运行时，可以在短时间内出现的电流或转矩的允许倍数，对不同类型的电动机不完全一样，对异步电动机来说，校核其过载能力时即最大转矩倍数 时，要考虑到交流电网电压可能向下波动 10%15%，因此，最大转矩按（0.810.72） 来考虑，他应该比负载最可能出现的最大转矩大。NT刀片转速： =ndv30.8612.7/minr其中： d刀片的直径，单位： 负载最大转矩： 2WT541.80=7.9Nm:传动比 nid745=12.38粗略计算电动机的最大转矩 iTmax437.5901=82.N:由电动机的参数可知 2.0最 大 扭 矩额 定 扭 矩第 15 页 共 47 页dNnPT095316=742.05m其中 电动机额定转速，单位：dn/inr所以 33 max0.72.19512970NTmNT:故安全第 16 页 共 47 页第三章 传动方案设计3.1 设计方案中板圆盘剪切机据板厚可以确定理论转速，由于中板剪切需要很大的切入力，要求圆盘刀片的转速较低以满足要求。而电机的转速一般较高，此时应选取将电机的高速转变为剪刃的低速的适当的减速机构。为了提高工作效率和安全性能采用两套传动和减速机构对称配置，两台电机用一根刚性连接轴连接以保证转速的同步。图 2 圆盘剪单侧主传动简图第 17 页 共 47 页图 3 斜齿轮减速器传动简图3.2 零件参数传动比计算与分配剪切速度为： =0.8m/s刀片转速： m16.0n2.73/min3475=8.2.awrdi总传动比分配： 012345123=.9.iiii:总其 中查表选取：联轴器传动效率： 1=0.94齿轮副传动效率： 2第 18 页 共 47 页滚动球轴承传动效率： 3=0.9计算各轴转速： 102132745/min.4./innrinri得各轴转矩： 3311302269552.0174.8ddPTNmni:第 19 页 共 47 页第四章 主要零件设计与强度校核4.1 第一级齿轮的设计与校核小齿轮的材料选择 20 ，大齿轮的材料选择 20 。CrMnTi 3CrNi齿面硬度是 240HBS， ，930bPas735Pa取精度等级 6 级。传动比为 4.293。4.1.1 齿轮的设计计算此对齿轮先按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面疲劳强度校核。齿轮先按齿根弯曲疲劳强度设计由公式 312mFaSndYKTz由10表 7-12 非对称布置，全为硬齿面齿轮，取齿宽系数 =0.8。d由10表 7-6 查得使用系数 =1.75A参照10图 7-7 取动载系数 =1.1VK由10图 7-8b 齿轮在轴承之间非对称布置取 =1.24K由10表 7-9 非齿面硬化，斜齿轮，6 级精度 100，取 =1.1tAFbaK得 =AVaK1.75.241.63两齿轮当量齿数为： =33.3313cosVZ=143.3323由10图 7-16 得 =2.49， =2.15；1FaY2FaY由10图 7-17 查得小齿轮修正系数为 =1.681S大齿轮修正系数为 =1.832a第 20 页 共 47 页由10表 7-11 得断面重合度：a1.832cos2086。=1.42由10图 7-18，按 = 查得两齿轮重合度系数 =0.7512。 Y由10图 7-29 查得两齿轮的螺旋角系数为 =0.90计算两齿轮许用弯曲应力：limFNXSTY小齿轮应力循环系数：=1160nrt9745201=2.680821.iN由10图 7-24 得两齿轮寿命系数为： =0.90； =0.921NY2N由10图 7-25 的两齿轮尺寸系数为： =1X取实验齿轮应力修正系数 =2ST由10表 7-13 取弯曲疲劳强度计算安全系数 =1.25FS由10图 7-23 查得两齿轮弯曲疲劳极限：= =320lim1Fli2MPa得：小齿轮许用弯曲应力：460li30.91=25FNXSTY大齿轮许用弯曲应力：471lim30.91=25FNXSTMPa比较两齿轮 值：FaSY第 21 页 共 47 页12.4968=0.9FaSY2.53.57FaS可得 ；所以按小齿轮弯曲疲劳强度计算模数：2FaSY1FaS312632m.608.49180.75=5.8FaSndYKTz取标准法向模数为 6；计算齿轮中心距：12608coscos135.nmz。圆整取中心距 325 mm 求得实际 值： 6208cos351.9。与原值相近求得齿轮传动的主要尺寸：小齿轮分度圆直径： 1620d1.64cos.93nmzm。大齿轮分度圆直径：2268d527.6cos1.93nz。第 22 页 共 47 页齿轮宽度系数：1b0.82.6498.1d m取大齿轮宽度：100 小齿轮宽度：1054.1.2 校核齿根弯曲疲劳强度：由于螺旋角与假设值相近，所以相关值不必重取，只需计算变化较大值齿轮节圆速度： 13.412.6750604.78m/sdnV由10表 7-7 中公式：.5ln1.4l2.85ln3.2ptCzmf由10表 7-8 查得大小齿轮的齿距极限偏差 ；19ptfu1tum10.8l.l6.l. =6242.5ln1.l2.85ln13.280C取 C=6，查10图 7-7 取 =0.8，查10图 7-8 取 =1.24VKK由于 6t/=1.752.1/2.410/mAKFb N由10表 7-9 取 =1.0 其他值相同a得 =AVaK1.7508.241.736校核公式为：第 23 页 共 47 页162.73.082.49180.7594526.FFaSFKTYbdmMppa弯曲疲劳强度足够4.1.3 校核齿面疲劳强度齿面接触疲劳应力:12HEKTuZbd由10表 7-10 查得弹性系数 89.Mpa由10表 7-12 得节点区域系数 =2.43H由10表 7-11 10.38tan0.38.20tan1.9375dz。可求得： a413.2.075.420.96aZ 齿面接触疲劳应力12 62.73.0184.93+1189.430.65=72Mpa ，可得该轴截面是安全的S4.1.5 轴承的寿命校核轴承型号选择为： d=110mm D=200mm B=69.8mm；23/CW基本动载荷 r50CKN可知轴承在 A 端受力最大，轴向力为： 2rAVHAF876.5VA360.47N249rN径向力 0aAF得当量动载荷 rAPXX-径向动载荷系数 由9表 14.3-6 查得 X=1得 P=24857.97N据公式：6h10CLnP第 29 页 共 47 页滚子轴承 103C-基本额定动载荷，查表向心轴承取 65201C轴承的寿命为： 1063h5102748.97.L年4.1.6 键的选择普通平键，据公称直径查表得： b281640hL第 30 页 共 47 页4.2 第二级齿轮的设计与校核小齿轮的材料选择 20 ，大齿轮的材料选择 20 。CrMnTi 3CrNi齿面硬度是 240HBS， ，930bPas735Pa取精度等级 6 级。传动比为 4.102。=144.2.1 齿轮的设计计算此对齿轮先按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面疲劳强度校核。1.齿轮先按齿根弯曲疲劳强度设计由公式 312mFaSndYKTz由10表 7-12 非对称布置，全为软齿面齿轮，取齿宽系数 =0.8。d由10表 7-6 查得使用系数 =1.75A参照10图 7-7 取动载系数 =1.1VK由10图 7-8b 齿轮在轴承之间非对称布置取 =1.24K由10表 7-9 非齿面硬化，斜齿轮，6 级精度 100，取 =1.1tAFbaK得 =AVaK1.75.241.63两齿轮当量齿数为： =20.8013cosZ=85.392V3由10图 7-16 得 =2.80， =2.23；1FaY2FaY由10图 7-17 查得小齿轮修正系数为 =1.551S大齿轮修正系数为 =1.782a由10表 7-11 得断面重合度：第 31 页 共 47 页a1.832cos4078。=1.63由10图 7-18，按 = 查得两齿轮重合度系数 =0.6914。 Y由10图 7-29 查得两齿轮的螺旋角系数为 =0.89计算两齿轮许用弯曲应力：limFNXSTY两齿轮应力循环系数：=1160nrt873.54201=6.25021.iN由10图 7-24 得两齿轮寿命系数为： =0.92； =0.961NY2N由10图 7-25 的两齿轮尺寸系数为： =1X取实验齿轮应力修正系数 =2ST由10表 7-13 取弯曲疲劳强度计算安全系数 =1.25FS由10图 7-23 查得两齿轮弯曲疲劳极限：= =320lim1Fli2MPa得：小齿轮许用弯曲应力：471.04li30.91=25FNXSTY Pa大齿轮许用弯曲应力：491.52lim30.961=25FNXSTMa比较两齿轮 值：FaSY第 32 页 共 47 页12.805=.92147FaSY2.3.80FaS可得 ；所以按小齿轮弯曲疲劳强度计算模数：2FaSY1FaS312632m.68570.8150.698=9479.0FaSndYKTz取标准法向模数为 10；计算齿轮中心距：1201978coscos449.85nmz。圆整取中心距 500mm 求得实际 值： 10978cos254.。与原值相近求得齿轮传动的主要尺寸：小齿轮分度圆直径： 109d15.8cos4.7nmzm。大齿轮分度圆直径：220d8.12cos14.7nz。第 33 页 共 47 页齿轮宽度系数：1b0.895.16.70d m取大齿轮宽度：160 小齿轮宽度：1654.2.2 校核齿根弯曲疲劳强度：由于螺旋角与假设值相近，所以相关值不必重取，只需计算变化较大值齿轮节圆速度： 13.4195.873.4060.78m/sdnV由10表 7-7 中公式：.54ln1.l2.85ln3.2ptCzmf由10表 7-8 查得大小齿轮的齿距极限偏差 ；1ptfu14tum10.8l9.4l0.l. =672.54ln1.l2.85ln143.208C取 C=6，查10图 7-7 取 =0.8，查10图 7-8 取 =1.24VKK由于 6t/=1.752.810/95.810/mAFb N由10表 7-9 取 =1.0 其他值相同a得 =AVaK1.7508.241.90校核公式为：162.908.572.8015.9062.14FFaSFTYbdmMppa第 34 页 共 47 页弯曲疲劳强度足够4.2.3 校核齿面疲劳强度齿面接触疲劳应力:12HEKTuZbd由10表 7-10 查得弹性系数 89.Mpa由10表 7-10 得节点区域系数 =2.42H由10表 7-11 10.38tan0.38.19tan4.072dz。可求得： a413.6.21.630.759aZ 齿面接触疲劳应力12 62.908.5714.0+189.40.756=Mpa=3.paHEFKTuZbd由10式 7-15 齿面许用接触应力 limHNWFZS由10图 7-20 查取齿轮材料接触疲劳极限应力 =860lim1Hli2Mpa小齿轮应力循环次数 816.250由10图 7-22 查得接触疲劳强度计算的寿命系数 （不允许有点蚀） ，NZ1=0.95NZ第 35 页 共 47 页由10图 7-21 查取工作硬化系数 1=.5WZlim93.paHNFMS可知设计结果可用小齿轮的材料选择 20 ，大齿轮的材料选择 20 ；调质处理，法向模数CrMnTi 3CrNi为 10，圆整中心距 a=500 mm，齿数 =19， =78， =14.07，大齿宽 =165 1z2 2bmm，大齿宽 =160 mm。1b4.2.4 轴的设计计算图 5 轴 2 结构图轴的材料 20CrMnTi轴上小齿轮受力为： 61t28.5710854.29FNdt2an3.cosr2t21950.8aFN轴上大齿轮受力为：第 36 页 共 47 页61t28.5710325.8TFNdt1an.cosr1t16873.aFN按弯曲许用应力计算：轴的受力简图为：第 37 页 共 47 页第 38 页 共 47 页轴在轴承处所受支反力垂直面内：由 0AM1 2r121 12656505478.9araVBVBddFLLFLN2r16.94VAVBF弯矩为： 124110.50.2539.VAraadMLFFNm:水平面内：由 0A213657.8HAttHBFN弯矩： 210.650.40HtMLm:总弯矩为： 24=+8.VH:总轴的强度校核由图可知截面 D 处弯矩最大，为危险截面，现对截面 D 进行校核应力幅： a1580.2.1pa34MMW总W-抗弯截面系数，由9表 12.3-20 查得 , 3W04cm0据公式：1mSK-对称循环