剃须刀锥形齿轮设计计算说明书

FS858电动剃须刀传动部设计计算书设计：创建：校对：审计：批准：日期：年月日目录一、设计要求1二、设计方案的制定和确定1三、电动机的选型以下是电动机的选型四、计算总齿轮比3五、传动齿轮参数设计计算3五、动力参数设计计算7六、设计要点的说明7传动系统计算及其说明书一、设计要求设计目的：设计传递角扭矩的传动系统方案和具体参数的计算。设计要求： 1、输入转矩和输出转矩为23度角。在正常的剃须状况下，能够工作是3年到4年。3 .输出转矩Tt=35*10-3N.m转速nt2500rpm。二、传动方案选择2.1方案规划权利要求1，传递角度扭矩可以用伞齿轮实现。图2.1锥齿轮啮合示意图锥齿轮传动特点： 1、锥齿轮传递交叉轴之间的运动和动力，常见=90。2 .齿轮齿分布在圆锥面上。3、设计、制造简单，传动稳定，噪音大。4 .啮合齿轮轴心应定点相交，安装精度高。方案2，圆柱锥齿轮传动，轴交角23。图2.2联动齿轮啮合原理图圆柱锥齿轮传动特点：1 .高速级齿轮为正齿轮，中介齿轮为正齿锥齿联动齿轮，低速级齿轮为位移圆柱正齿轮。2 .锥齿轮是无限位移锥齿轮面集合而成。3 .位移啮合磨损大。2.2方案比较分析方案1 :1 )采用锥齿轮传动，锥齿轮传动结构简单，设计、加工、制造方便2 )齿轮齿厚为标准齿轮，疲劳强度高，耐磨3 )安装精度要求高。方案2 :1 )采用圆柱锥齿轮传动，与该齿轮啮合的齿轮均为正齿轮，加工过程比锥齿轮简单，成本低2 )此外，圆柱锥齿轮的安装精度要求并不高，降低了零件的加工精度3 )换档齿轮有利于降低噪音。4 )采用位移啮合，齿轮强度相对较弱，磨损大，疲劳破坏相对集中。2.3方案选择电动剃须刀齿轮负荷小，转速高，润滑方便，采用耐磨塑料特性。 因此，根据2.2方案分析和实际应用情况，本设计中选择方案2是合理的。三、电机选择1、电机型：带直流电刷的微型电机2 .电机参数的初步估计：(1)传动装置总效率：总量=齿轮2联轴器2=0.9820.972=0.90图3.1传动系统示意图(2)电动机所需的动作功率：p功=Ttnt/9550总510-32500/95500.9=1.7510-3KW=1.75W3 .确定电机转速的估计剃须刀的动作转速： nt2500rpm。根据设计资料推荐的齿轮比的合理范围为圆柱齿轮传动二级减速机齿轮比的范围Ia=2 3。 因此，电动机转速的选择项为n 0Iant=(23) 25005000 rpm根据推定电机的转速和电力以及负载状况，从万宝中选择直流电机。 型号： FF180SH-3729。4 .选择电机的参数无负载转速n0=7500rpm； 负载转速nr=6600rpm； 输出功率P=2W； T=16.6g.cm； TD=90.5克.厘米。四、计算总齿轮比总齿轮比： I总=n电动/nt6600/2500=2.64五、确定各齿轮参数5.1圆柱齿轮参数的计算5.1.1高速级齿轮参数估计(式5-1 )小齿轮的尺寸受到空间和组装结构的限制。 小齿轮的齿顶圆请控制在7mm以下。da=d 2*ha=(z 2)m；da为齿顶圆，ha为齿顶高，m为模块，z为齿数。图5.1齿轮标准模块表齿轮模块m一般由强度检查或结构决定，根据本设计，轻负荷高速，采用耐磨性塑料特性的塑料齿轮由模具注塑成型，不受刀具加工的限制，只需考虑在空间结构中选择适当的模块和齿数即可。当模块m取0.1时，从式4-1、Z=68明显不优选.当模块m取0.8时，从式4-1、Z=6明显不优选.当m=0.4时，按顺序估计Z=15是最合理的。高速档齿轮参数： m=0.4、Z1=15、=20、b1=3.5。5.1.2低速档齿轮参数确定因为在本设计中传动系统属于二级减速传动系统。(式5-2 )齿轮比i=n电机/n输出=Z3/Z1因此，Z3=i总Z1=2.615=395.2确定中介齿轮参数根据设计方案，介动齿轮传递角度扭矩，与正齿轮必须啮合的角度越近，实际中心距离越小的齿形有锥形，实际齿形计算大小端位移系数，用渐开线作图法确定大小端齿形面，用三维曲面放样。介动齿轮是伞齿轮和圆柱直齿轮的双联齿轮。 锥齿轮通过位移啮合改变转矩方向的圆筒正齿轮向低速级齿轮传递转矩。5.2.1锥齿轮设计依据中介齿轮的圆锥齿轮齿数确定如下：1 )空间构造，即从中介齿轮到传动齿轮的中心距离决定大致值的范围。2 )位移系数决定了锥齿轮的齿形。3 )设计加工容易。5.2.2锥齿轮的齿数计算(单位mm )5.2.2.1根据组装结构，估算伞齿轮的齿数。高速级齿轮和介动齿轮的安装示意图如图5.2所示。图5.2高速齿轮和介动齿轮的安装原理图其中，a=7.85、b=8.386、n=7.745、=23；高速级齿轮参数： m=0.4、Z1=15、=20da1=6.8、df1=5、c=0.25；图示的锥齿轮的齿形是根据变位系数生成的齿面，使用三维描绘工具放样生成。中介齿轮锥齿轮的齿数为Z21，正齿的齿数为Z22。在图5.2中，a、b、n是位移的实际中心距离。(式5-3 )从标准中心距离a=1/2*m(Z21 Z1 )代入a、b的值。在a=a情况下，Z21=24.25；a=b时，Z21=26.93。锥齿轮齿顶圆da1=1/2*m(Z21 2)b-(1/2* df1 c； 代入以上数据： Z2127.5。5.2.2.2惰轮锥齿轮参数计算1 )介动齿轮齿数的确定位移齿轮的锥齿形由当量齿轮的齿数和位移系数决定，本设计中锥齿轮的齿由无数位移齿轮面重叠构成。(式5-4 )位移锥齿轮齿数Zv=Z21/cos.当z取20到27的参数时，Zv为21.72、22.81、23.899、24.986、26.072、27.15、28.24和29.33的顺序。相比之下，当Z=23时，齿数当量最接近整数。 取此值不仅能满足设计参数的要求，而且使设计、加工等要求变得容易。由此，设为Z21=23、Zv=24.986、为了使制图变得容易而设为Zv=25 .2 )介动齿轮锥齿轮位移系数的计算从图4.2可知，锥齿轮大端实际中心距离b=8.386、小端实际中心距离a=7.85。惰轮锥齿轮的标准中心距离a=1/2*m(Zv Z1)=8。高速档齿轮X1=0。小端锥齿轮位移系数的计算：(式5-5 )两齿轮啮合过程的啮合角=arccos(a/a)cos=1644 (式5-6 )啮合总位移系数X=(zv z1)(inv- inv)/2tan=(2515 ) (0.0085969-0.0149044 )/20.36397=-0.346(式5-7 )且小于X=X2x2小=-0.346同样，计算大端锥齿轮的位移系数大端实际中心距离b=8.386当代入式4-3、4-4、4-5计算式时X2大小=1.125.2.3介动齿轮正齿轮参数设计1 )介动齿轮正齿轮确定介动齿轮正齿轮与低速级齿轮的啮合如图5.3所示。在此，c=12.3，d=24。低速档齿轮参数： m=0.4，Z3=39，=20。假设标准中心距离a=1/2*m(Z22 Z3)=c。Z22=22.5。另外Z21=23介动齿轮是锥齿轮和正齿轮的联动齿轮，因此加工制造容易设Z22=Z21=Z2=23 .图5.3低速齿轮和介动齿轮的安装仿真图2 )介动齿轮正齿轮参数惰轮正齿轮与惰轮锥齿轮同轴，与相对高速级圆柱正齿轮一样具有位移系数。 为了使模具制造变得容易，正齿轮的齿顶圆比伞齿轮的小端的齿顶圆小。正齿轮的末端距伞齿轮实际中心的距离n=7.745。代入式4-3、4-4、4-5中得到算式，X2=-0.55 .惰轮正齿轮的参数： m=0.4、Z2=23、=20X2=-0.55、b=2。5.2.4低速档齿轮参数计算圆柱锥齿轮圆柱正齿轮参数： m=0.4、z2=23、=20、x2=-0.55。圆柱锥齿轮圆柱正齿轮与低速级圆柱正齿轮的中心距离a=c=12.3。低速级圆筒正齿轮m=0.4、z3=39、=20 .啮合齿轮的标准中心距离a=m(z2 z3)/2=12.4啮合角=arccos(a/a)cosX=(z2 z3)(inv- inv)/2tan因此，低速档齿轮的位移系数为X3=X-X2=0.308。低速级圆柱正齿轮参数： m=0.4、z3=39、=20、X3=0.308、b=1.5。5.2.5各传动齿轮的齿形设计5.2.5.1高速级齿轮齿形设计高速级齿轮为标准圆柱正齿轮，因此只要配合一般的渐开线齿轮进行设计即可。5.2.5.2低速级齿轮齿形设计低速级齿轮属于正位移圆柱正齿轮，位移齿轮的分度圆、基圆、齿距与标准齿轮相同，齿厚、齿槽宽度、齿顶高度、齿根高度与标准齿轮不同。(式5-8 )S=pi*m/2 2Xmtan(式5-9 )e=pi*m/2-2Xmtan(式5-10 )ha=(hax)*m(式5-11 )hf=(hac-x)*m根据上述公式计算齿顶圆、齿根圆直径da3=d 2ha=16.6464，df3=d-2hf=14.8464。根据以上数据，可按渐开线齿轮的设计进行设计。5.2.5.3介动齿轮齿形设计1 )介动齿轮正齿轮齿形设计本设计与5.2.5.2总结的中正齿轮设计过程相同。计算为da22=d 2ha=10.36、df22=d-2hf=8.562 )介动齿轮锥齿轮齿形设计锥齿轮的齿形设计分为两个步骤：首先设计锥齿轮两端面的齿形，用三维软件放样曲面，得到光滑的三维锥齿。大小的端面齿形与上述计算齿形相同，省略说明。大端锥齿轮位移系数X2大小=1.12、大端实际中心距离b=8.386小端锥齿轮位移系数X2小=-0.346，小端实际中心距离a=7.85 .因此，锥齿轮从大端到小端，位移系数和实际中心距离的函数为减少函数，通过X2=0、a=8的点。五、计算各齿轮的转速、动力1 .计算各齿轮的转速(r/min )i1=z2/z1=23/15=1.533i2=z3/z2=39/23=1.7n1=n电机=6600r/minn2=n1/i1=6600/1.533=4305r/minn3=n2/i2=4305/1.7=2532r/min2 .计算各齿轮传递的动力(w )P1=P动作=2WP2=P1齿轮=20.98=1.96WP3=P2齿轮=1.960.98=1.9208Wp刀=P3联轴器2=1.92080.972=1.867W3 .计算各齿轮轴的扭矩(Nmm )t1=9.55103 P1/ni=9.5516210-3/6600=2.89NmmT2=9.55106P2/n2=9.55163539610-3/4305=4.35NmmT3=9.55106 P3/n3=9. 5515361.8670-3/2532=7.04Nmm六、传动部件的设计说明6.1本设计采用位移齿轮传递扭矩。换档齿轮具有以下特点1 .正位移齿轮的齿根变厚，齿顶尖尖的负位移齿轮的齿根变薄，齿顶