[机械仪表]微型曲柄压力机设计

1、微型曲柄压力机设计 微型曲柄压力机设计design of micro-crank press摘 要本设计就目前市场上多样化的压力机的特点、使用范围和应用领域等情况，分析了它们的优缺点，并在不适宜教学，让学生在实验室内就可以体验其结构等问题上加以阐述。本设计通过拟定微型曲柄压力机总体设计的方案，对各个重要组成构件进行分析和设计。分析曲柄压力机所产生冲击力的原理、冲击力与曲柄结构之间的关系，设计和计算传动零件的结构和动力参数，设计压力机主体结构、控制系统和保护系统的结构。最后写出详尽曲柄压力机机构设计说明书， 绘制主要的零件图和工程装配图。通过本次的设计不仅可以满足曲柄压力机在现代化教学中的应用，

2、启发学生的思维，传授知识，培养能力，降低学校教学成本，而且形象直观、简单明了、结构清晰，示教性好，保留了相当部分的手动操作，使学生能得到基本技能的训练，为学生增长实际操作经验有很大帮助。关键词：压力机；曲柄机构；传动系统；滑块机构- i -微型曲柄压力机设计design of micro-crank pressabstractthe presss strengths and weaknesses is analyzed in this design about the variety of features of presses, using scope and application are

3、as on the market.this design elaborates many presses not suitable for teaching and the issues students should experience its structure in the laboratory ,etc.through design the development program of micro-crank press,make an analysis and design of each integral component. analysis the impact force

4、principle generated by crank press and the relationship between the impact force and the crank structure.it is devised and calculated the structure and parameters of power parts transmission. the main structure of the design, control system and protection system structure of the press which is desig

5、ned. finally write a detailed design manual crank of press agency.draw the main parts drawing and engineering assembly drawings, through this design not only meet the crank press in modern teaching .inspire studentsthink, impart knowledge, capacity-building.reduce the cost of school education and vi

6、sually.simple, clear structure, teach good,retained a considerable part of the manual operation.enable students to receive training in basic skills, practical experience for students to grow is very helpful.key words：press;crank; transmission; slider- v -目 录摘 要iabstractii一、 绪论1（一） 锻压设备在国民经济建设中的作用1（二

7、）曲柄压力机的发展历史和趋势1二、 曲柄压力机的工作原理4三、 传动系统的配置5（一） 传动系统的布置51 上传动及下传动的比较52 曲轴纵放和横放的比较53 开式及闭式的比较54 单边和双边传动的比较5（二） 传动级数及数比的分配5（三） 离合器和制动器的安装位置7（四） 曲轴的形式和特点7四、 传动装置总体设计的分析与计算8（一） 主要参数的确定81 公称力82 公称力行程83 滑块的行程s84 滑块行程次数n85 最大装模高度h96 工作台尺寸b*l97 滑块尺寸、9（二） 电动机的选择91 电动机的类型选择92 电动机的功率和扭矩10（三） 带传动的主要参数121 确定计算功率122

8、选择v带的带型133 确定带轮直径144 确定v带的根数z175 带轮结构的设计19（四） 齿轮传动的主要参数191 主要参数的选择计算192 按齿面接触强度设计203 按齿根弯曲强度计算244 主要尺寸计算26五、 传动轴的设计计算27（一） 轴的设计计算及校核271 轴上的功率、转速和转矩272 求作用在齿轮上的力273 轴直径的设计274 轴的机构设计275 选择轴的材料，确定许用应力296 计算支反力，画轴受力简图297 画弯曲扭矩图30（二） 曲轴的设计计算321 曲轴主要尺寸的确定322 曲轴强度计算33六、 连杆和滑块的设计37（一）曲线的绘制37（二） 连杆381 连杆的形式3

9、82 连杆的计算39（三） 滑块与导轨40七、 离合器和制动器的选择43（一） 离合器的选择43（二） 制动器的选择45（三） 离合器和制动器工作过程46八、 铸造机身的设计47结论49参考文献50英文资料51致 谢59微型曲柄压力机设计一、 绪论（一） 锻压设备在国民经济建设中的作用锻压生产在国防工业和民用工业中占有极其重要的地位。采用锻压工艺生产零件具有很多特点：塑性成形时，移动材料单位体积的速度比切削加工，生产效率高；不光能改善结构和缺陷，而且还能充分利用纤维组织的方向性，尤其是精密锻压后不加工的零件，大大提高零件的机械性能；零件重量轻，材料利用率高，精密锻压件显得更为突出，这在航天和航

10、空工业中具有及其重要的意义。因此，锻压加工的零件数量在各行各业中所占的比重很大。锻压设备和切削机床是机械工业中两大类基本的工作母机。目前先进工业国家锻压设备所占的比重，均在全部机床拥有量的30%以上。锻压设备的发展水平、拥有量和构成比，不仅对锻压生产起着关键性的作用，而且在一定程度上代表着国家机械制造工业的技术水平。例如需要量很大汽车发动机进排气阀，过去在空气锤上用胎模锻造，现在采用六工位电热镦机和专用机械压力组成的电镦自动线进行生产，使材料利用率由原来的4050%提高到8085%,生产效率提高到40倍以上，劳动强度大大降低，工作条件得到改善，零件质量也有所提高。很多工业国家锻压设备的增长都比

11、较快，苏联在5年内增长了20.05%，日本在5年内增长了65.41%，我国在28年内增长了140多倍。这说明工业进步和锻压工艺的革新，必须依靠锻压设备的发展。（二）曲柄压力机的发展历史和趋势锻压生产已有了很悠久的历史。在我国古代，人们就知道了金属经锻压制造出来的器械会更经久耐用。但是，采用锻压机械生产却只有一百多年历史。19世纪三十年代，世界上出现了第一台简易的平锻机。六十年代生产了冲压用的液压机。直到十九世纪末才出现相当规模的曲柄压力机。前期二十世纪末，由于汽车工业的兴起，曲柄压力机以及其他锻压设备得到了迅速的发展。近年来，电子、通讯、计算机、家电及汽车工业的迅猛发展，对冲压零件的需求量迅猛

12、增长。冲压零件可分为功能性和外观性零件。尺寸与形状均趋于标准化和系列化的功能性冲压件，生产批量越来越大（如中小型电机的定转子硅钢片、高压器硅钢片、刮脸刀、(it芯片等)），为降低成本和提高劳动生产率，这类零件很适合在高速压力机上进行大批量生产；而外观性冲压零件，它的品种、外形与产量多变，为了适应市场，如果组织投资大批量生产，经济效益极不合算，因此，它们适宜于在行程次数较低高效率低的一般通用机械压力机上进行冲压。通用机械压力机的滑块每分钟的行程次数n 一般不超过200s.p.m，因此，可简单地将n200s.p.m 称为高速压力机。国内外有一些公司通常将高速压力机分为下述3 个速度等级：超高速n1

13、000s.p.m，高速n400-1000s.p.m，次高速250-400s.p.m。但根据现目前最高已达4000s.p.m，我们认为：按超高速1500s.p.m，真高速n800-1500s.p.m，准高速n250-800s.p.m 来分更科学。机械压力机电动机功率pg 除与n 有关外，还和公称力p及滑块行程长度有关，划分是否为高速压力机不能简单用n 来测量，因此，还有待于提出更科学的定义。1910 年，美国亨利拉特公司首创四柱底传动结构的压力机，迄今已有近100 年的历史，直到今天才是压力机发展的最为兴旺的时期。压力机的速度不断被刷新， 如日本电产京利的mach-100 型超高速精密压力机。中

14、国加入wto之后，市场全球化的步伐加快，竞争越来越严酷，因此，各行业对冲压件提出了精度高、质量好、成本低等更高的要求。到如今，制造业是一个国家经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家的经济实力、科技水平和国防实力。压力机是机械制造业的基础设备。随着社会需求和科学技术的发展，对机床设计要求越来越高。尤其是模具制造的飞速出现，使机床向高速、精确，智能化的方向发展。因此，对压力机的精度和生产率等各方面的要求也就越来越高。现如今市面上的曲柄压力机以大型和中型为主，主要用于制造业。其体积大，功率大，耗能高，投资大，携带不方便，所以，不适宜学校作为常规实验器材使用。做为学校基本支柱之一的教学仪器，在实施

15、素质教育、培养学生创新精神和科学素养的今天，越来越发挥着重要作用。随着新课程的全面深入实施，新的教育理念逐步得到认同，教学仪器的意义和作用得到提升，高校普遍认识到教学仪器是加强实验教学，全面提高教学质量的重要保障。虽然国家对高校教育加大了投入，但依然有部分教学仪器不能满足现代化教学的要求，为满足教学需要，有条件的学校购买示教模型，没条件的学校带领学生下车间参观。这样一来，教学安排和安全问题格外突出，学生想更加透彻地了解压力机的功能及结构就非常困难。通过借鉴和参考了很多相似产品的设计规范和设计方法，本次设计的微型曲柄压力机与通用压力机、专用压力机比较，具有以下特点：(1) 微型曲柄压力机上的通用

16、部件和标准零件约占全部机床零、部件问题的70%80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。(2) 微型曲柄压力机的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。(3) 微型曲柄压力机加工工件，由于采用专用夹具、组合夹具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高更适合应用于学生实践(4) 微型曲柄压力机可以满足曲柄压力机在现代化教学中的应用，启发学生的思维，传授知识，培养能力，降低学校教学成本。（5）微型曲柄压力机形象直观、简单明了、结构清晰，安全实用使学生更直观更全面的了解压力机；示教性好，保留了相当部分的手动

17、操作，使学生能得到基本技能的训练，为学生增长实际操作经验有很大帮助。二、 曲柄压力机的工作原理曲柄压力机是采用机械传动得材料成形（塑性成形）设备，通过曲柄连杆机构获得材料成形所需的力和直线位移，从而使坯料获得确定的变形，制成所需的工件，可进行冲压，挤压和锻造等工艺，广泛应用于汽车工业，航空工业，电子仪表工业和五金轻工等领域。如图2.1所示是曲柄压力机的工作原理图。其工作原理如下：电动机通过三角皮带将运动传给大皮带轮，再经过齿轮把运动传给曲柄，通过连杆转换为滑块的往复直线运动，因此，将齿轮的旋转运动变成了滑块的往复运动。上模装在滑块上，下模装在工作台上。当材料放在上，下模之间时，即能进行冲裁或其

18、他变形工艺，制成工件。由于工艺操作的需要，滑块时而运动，时而停止，因此装有离合器和制动器。压力机在整个工作周期内进行工艺操作的时间很短，即有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程。为了使电动机的负载均匀，有效地利用能量，因而装有飞轮，大皮带轮即起飞轮作用。图2.1 曲柄压力机的工作原理图三、 传动系统的配置（一） 传动系统的布置传动系统的作用是把电动机的能量传递给曲柄滑块机构。并对电动机的转速进行减速，使其获得所需要的滑块行程次数传动系统的布置方式：1 上传动及下传动的比较现有的通用压力机大多采用上传动机构。由于下传动压力机平面尺寸大，机器总重量比上传动大1020%，传动系统在抵抗中，基

19、础造价高，维修不便。所以采用上传动方式。2 曲轴纵放和横放的比较旧式通用压力机多采用横放的安装形式。这种布置，曲轴和传动轴比较长，受力点与支撑的距离比较大，外形不够美观。现代压力机越来越多的采用纵放的安装方式。传动系统的刚性好、外观美观。所以采用纵放的安装形式。3 开式及闭式的比较开式传动齿轮工作条件差、外形不美观，但安装维修方便。由于微型曲柄压力机用作教学示范，工作条件要求不高，且开式传动便于观察工作原理。故采用开式传动4 单边和双边传动的比较一般均采用单边传动。对大规格的开式压力机，且曲轴采用平行于压力机正面的有采用双边传动的结构形式。故采用单边传动。（二） 传动级数及数比的分配压力机的传

20、动级数与电动机的转速和滑块的每分钟行程次数有关，行程次数越低，则总速比大，传动级数就多些，否则每级的传动比过大，结构不紧凑。反之行程次数高，总速比小，传动级数可小些。现有开式压力机的传动级数一般不超过三级。行程次数80次/分用二级传动。4010次/分的用三级传动。在选用电动机转速时，电动机转速越低，可以减少总速比和传动级数。但电动机的尺寸越大，价格越贵，电机效率也低，不一定合适。通常采用二、三级传动系统，电动机转速为1000r/min、1500r/min。在各级传动速比要分配恰当。通常三角皮带传动速比不超过68，齿轮传动速比不超过79。减速比分配时，要保证分轮有适当的转速，对通用压力的分轮转速

21、一般取用380450r/min因转速太快会削弱飞轮的作用力。转速太快会使飞轮轴上的离合器发热严重，造成离合器和轴承的损坏。表3.1齿轮传动可参照下表定中心距及模数传动形式齿轮副位置中心距模数小齿轮铸铁齿轮钢铸铁齿轮钢齿轮齿数单边传动低速副14-21高速副16-24双边传动低速副14-22高速副14-24表中：d0曲轴支承直径，mm；大齿轮初定后还要校核圆周速度v （3.1）式中：大齿轮分度圆直径，mm。n压力机每分钟的行程次数。表3.2允许的圆周速度传动形式齿轮副位置圆周速度单边传动低速副0.9-3.52.4高速副4.6-5.75.3双边传动低速副0.7-3.31.6高速副对铸铁齿轮：3.1-

22、4.4对铸铁齿轮：4.1对钢齿轮：5.6-6.2对钢齿轮：5.7（三） 离合器和制动器的安装位置采用摩擦离合器，从压力机能量消耗来看当离合器装在低速轴上，加速压力机从动部分所需功和离合器接合时消耗的摩擦功都较小，能量消耗也小。从离合器工作条件看，低速轴上的离合器摩损系数小，故离合器工作条件好，但低速轴上离合器需要传递较大的扭矩。离合器结构尺寸大。此外，从传动系统来看现代压力机传动系统大多采用封闭在机身内，离合器不便装在曲轴上。另外亦为了缩小离合器尺寸，降低制造成本，将离合器置于转速较高的飞轮轴上，制动器位置随离合器位置而定，因高速轴上制动力矩小，亦可缩小制动器结构尺寸。（四） 曲轴的形式和特点

23、曲柄轴。也称为曲轴，如图3.1所示，在支撑颈d0与曲柄颈da之间为曲柄臂。图3.1曲轴结构简图四、 传动装置总体设计的分析与计算（一） 主要参数的确定1 公称力冲裁力由下式计算： p=0.8lt/1000 kn （4.1）式中：l-工件剪切长度t-工件厚度-材料拉伸强度对ht200：=220n/mm现拟定板厚0.4mm,则 根据工件形状用公式可算出所需冲压力p,选用压力机公称力 （4.2） =2.35kn2 公称力行程按jic规定，值与滑块行程无关。开式齿轮传动公称力小于320kn的曲柄压力机公称力=3.2mm。3 滑块的行程s对小于2000kn的压力机： （4.3）=2.35kn带入公式得，

24、s= 19mm4 滑块行程次数n对于一般用途的开式压力机，二级传动小于2000kn的压力机，行程次数可按下式计算： （4.4） =2.35kn带入公式得，n=25r/min5 最大装模高度h对一般用途的，小于2000kn的压力机，最大装模高度由下式决定： （4.5）由=2.35kn带入公式得，h=116.2mm6 工作台尺寸b*l对于小于2000kn的压力机，工作台前后尺寸b、l用下式决定： （4.6） （4.7） 由=2.35kn带入公式得: b=178mm，l=387mm。7 滑块尺寸、对一般用途的，小于2000kn的压力机，滑块前后尺寸、左右尺寸用下式决定： （4.8） （4.9）由=2

25、.35kn带入公式得，=67mm，=78mm。（二） 电动机的选择1 电动机的类型选择电动机的容量选择的是否合适对于电动机的工作和经济都有影响，容量选择过小不能保证工作机正常工作或使电动机因超载而过早损坏，而容量选择过大，则电动机的价格高，能力不能充分利用，而且由于电动机经常不能满载运行，其效率和功率都较低，增加电能消耗而造成能源浪费，电动机的容量主要根据电动机运行时发热条件来决定的，对于载荷比较稳定，长期连续运行的机械，只要所选电动机的额定功率即可。这样选择的电动机就能安全工作，不会发热。因此通常不必校验电动机的发热和起动转矩。2 电动机的功率和扭矩（1）工作机所需功率 （4.10）式中：工

26、作装置齿轮传动和带传动效率分别查表得:,滑块传动效率、滑动轴承传动效率、滚动轴承效率分别取而代入上式可得： （4.11）（2）电动机的输出功率 （4.12） 式中：电动机至曲轴的传动装置总功率。 （3）选择电动机的型号因载荷平稳电动机额定功率只需略大于即可，查机械零件设计手册资料中电动机技术数据表选电动机的额定功率为0.14kw 。曲轴的工作转速；v带的传动比范围；单级齿轮传动比范围；则总传动比范围为:取带传动比为： =3齿轮传动比为： =4总传动比为： =12电动机的同步转速为：300r/mi最后查表选得电动机型号为：57zw直流无锡电动机（4）计算传动装置各级的运动和动力参数各轴的转速:轴

27、 ii轴 r/min iii轴 =25 r/min各轴的输入功率 i轴 ii轴 iii轴 各轴的输入转矩i轴 ii轴 iii轴 如表4.1所示：表4.1传动轴的动力参数电动机轴1轴2轴3轴转速n(r/min)30030010025功率pkw0.140.1370.120.11扭矩t（n.m）4.464.411.4642.02传动比341效率0.980.8930.893（三） 带传动的主要参数设计v带传动的原始数据：传动的功率p： 主从动轮的转速、和传动比i：=300r/min， =100r/min ， i=31 确定计算功率是根据传递的名义功率p，并考虑载荷性质、原动机种类和每天运转的时间等因素

28、确定的 （4.13）由表4.2可查得工作情况系数。表4.2工作情况系数表载荷性质工作机原动机电动机（交流启动、三角启动、直流并励），四缸以上内燃机电动机（联机交流启动、直流复励或串励），四缸以下的内燃机每天工作小时数/h1616载荷变动很小液体搅拌机、通风机和鼓风机（7.5kw）、离心式水泵和压塞机、轻负载荷输送机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式输送机（不均匀载荷）、通风机、螺旋式水泵和压缩机（非离心式）、发动机、金属切削机床、印刷机、螺旋筛、锯木机和木工机械1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶

29、机械、振动筛、纺织机械、重载输送机1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、鹗式等）、磨碎机、（球墨、棒墨、管墨）1.31.41.51.51.61.8查的工作情况系数 2 选择v带的带型根据计算功率和小带轮的转速由机械设计图8-11： 图4.1普通v带选型图初选带型为y型3 确定带轮直径（1）初选小轮直径带轮直径小时，传动尺寸紧凑，但弯曲应力大，使带的疲劳强度降低；传递同样的功率时，所需有效圆周力也大，使带的根数增多。因此一般取,并取标准值。查表4.3、4.4可知：表4.3v带轮的最小基准直径槽型yzabcde（dd）min/mm205075125200355500表4.

30、4普通v带轮的基准直径系列带型基准直径ddy20,22.4,25,28,31,5,40,45,50,63,71,80,90,100,112,125z50,56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,500,630a75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,630,710,800b125,132,140,150,160,180,200,22

31、4,250,280,315,355,400,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120c200,212,224,236,250,265,280,300,315,335,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120,1250,1400,1600,2000d355,375,400,425,450,475,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1060,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000e500,530,560,600,630,6

32、70,710,800,900,1000,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000,2240,2500查表取。（2）验算带速v带速过高则离心力大，使带与轮间的压力减小，易打滑。因此，必须限制带速。对z型v带， 。当时，应减小，带速太低时，所需有效拉力过大，要求带的根数过多。一般应使，最佳带速为10-20m/s。 即： （4.14）（3）计算大带轮直径 根据表4.4圆整带长。（4）确定中心距a和带长一般初定中心距为： （4.15） 初定中心距。 初算带长和确定带长。初选中心距后，根据带传动的几何关系，按下式初算带长： （4.16）算出后，查表4.5：表4.5 z型v带的

33、基准长度系列及长度系数kl基准长度ld/mm带长修正系数kl4000.874500.895000.915600.946300.967100.998001.009001.0310001.0611201.0812501.1114001.1416001.1618001.18取相近的基准长度=400mm。计算中心距a及其变动范围因选取基准长度不同于计算长度，实际中心距a需要重新确定，可用下式近似计算： （4.17）考虑安装、更换v带和调整、初偿初拉力（例如带伸长而松弛后的张紧），v带传动通常设计成中心距可调的，中心距变化范围为 （4.18） （4.19）4 确定v带的根数z由，查表4.6得：表4.6

34、单根普通v带（y型）的基本额定功率小带轮的基准直径dd1/mm小带轮转速n1/(r/min)400700800950120014501600200024002800500.060.090.100.120.140.160.170.200.220.26560.060.110.120.140.170.190.200.250.300.33630.080.130.150.180.220.250.270.320.370.41710.090.170.200.230.270.300.330.390.460.50800.140.200.220.260.300.350.390.440.500.56900.140.

35、220.240.280.330.360.400.480.540.60查得kw根据，i=3和y带型，查表4.7得：表4.7 单根普通v带（y型）额定功率的增量传动比i小带轮转速n1/(r/min)4007008009501200145016002000240028001.00-1.010.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001.02-1.040.000.000.000.000.000.000.010.010.010.011.05-1.080.000.000.000.000.010.010.010.010.020.021.09-1.120.000.000.0

36、00.010.010.010.010.020.020.021.13-1.180.000.000.010.010.010.010.010.020.020.031.19-1.240.000.000.010.010.010.020.020.020.030.031.25-1.340.000.010.010.010.020.020.020.020.030.031.35-1.500.000.010.010.020.020.020.020.030.030.041.51-1.990.010.010.020.020.020.020.030.030.040.042.000.010.020.020.020.020.

37、030.030.040.040.04查得由表4.8得：表4.8 包角修正系数小带轮包角()180175170165160155150145140135130125120k1.000.990.980.960.950.930.920.910.890.880.860.840.82查得包角系数由表4.5查得长度系数计算v带根数z ： （4.20）=5.4取z=65 带轮结构的设计带轮宽度：b=(1.52)d=12mm。小带轮基准直径：,采用实心式结构。（小带轮如下图所示）大带轮基准直径：，采用实心式结构。图4.2带轮结构（四） 齿轮传动的主要参数1 主要参数的选择计算（1）选定齿轮类型、精度等级、材料

38、及齿数根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动考虑到该齿轮传动机构传动功率大，且有较大的冲击，齿轮均选用40钢，表面淬火，平均齿面硬度为52hrc选用6级传动精度。选择材料。因载荷平稳，传递功率小，可采用软齿面齿轮。小齿轮选用45钢调制处理，大齿轮选用45钢正火处理。取小齿轮硬度为217-225hbs，大齿轮硬度为162-217hbs。计算时小齿轮硬度为240hbs，大齿轮硬度为190hbs。选小齿轮齿数，大齿轮齿数为： ，取。 2 按齿面接触强度设计对于齿面硬度小于350hbs的开式齿轮传动，应按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲强度校核。齿面接触强度设计公式为； （4.21）（1）确定公式内的各

39、计算数值选载荷系数（t表示试选）小齿轮传递的转矩为： （4.22）据表4.9知，因为单级传动，齿轮为悬臂布置，取齿款系数0.4。表4.9 圆柱齿轮的齿宽系数装置状况两支撑相对与小齿轮做对称布置两支撑相对与小齿轮做不对称布置小齿轮做悬挂布置0.9-1.4（1.2-1.9）0.7-1.15（1.1-1.65）0.4-0.6查表4.10可知，弹性影响系数：表4.10 弹性影响系数弹性模量e/mpa齿轮材料配对齿轮材料灰铸铁球墨铸铁铸钢锻钢夹布塑胶11.817.320.220.60.785锻钢162.0181.4188.9189.856.4铸钢161.4180.5188球墨铸铁156.6173.9灰铸

40、铁143.7查得弹性系数 由图4.2可知：图4.2 齿轮的弯曲疲劳强度极限按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限：；大齿轮的接触疲劳强度极限: 。由式4.23： （4.23）可算应力循环次数： 由图4.3查接触疲劳寿命系数图4.3接触疲劳寿命系数可得，。计算接触疲劳许用接触力： （4.24）（2）计算计算小齿轮分度圆直径，取小值代入计算；计算圆周速度v 计算齿宽b与齿高之比 （4.25） （4.26） （4.27）计算载荷系数根据v=2.53m/s和6级精度,知动载荷系数直齿轮， 查表4.11表4.11使用系数载荷状态工作机器原动机电动机、均匀运转的蒸汽机、燃气轮机蒸汽机、燃气轮机液压装置多缸

41、内燃机单缸内燃机均匀平稳发电机、均匀传送的带式输送机或板式输送机、螺旋输送机、轻型升降机、包装机、机床进给机构、通风机、均匀密布材料搅拌机等1.001.101.251.50轻微冲击不均匀传送的带式输送机或板式输送机、机床的主传动机构、重型升降机、工业与矿用风机、重型离心机、变密度材料搅拌机等1.251.351.501.75中等冲击橡胶挤压机、橡胶和塑料做间断工作的搅拌机、轻型球磨机、木工机械、钢初轧机、提升装置、单缸活塞泵等1.501.601.752.00严重冲击挖掘机、重型球磨机、橡胶揉合机、破碎机、重型给水泵、旋转式钻探装置、压砖机、带材冷轧机、压培机等1.751.852.002.25查得

42、使用系数根据v=2.53m/s和6级精度，悬臂支撑,根据线性插值法：得由，得。故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式4.28 （4.28）得：3 按齿根弯曲强度计算弯曲强度的计算公式由式4.29 （4.29）（1）确定公式内的各计算数值已知小齿轮的弯曲疲劳强度；大齿轮的弯曲疲劳强度弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数s=1.4，由式4.30 （4.30） 计算载荷系数k查取齿形系数由表4.12知查取应力校正系数由表4.12查得表4.12 齿形系数及应力校正系数z171819202122232425262728292.972.912.852.802.762.72

43、2.692.652.622.602.572.552.531.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.62z3035404550607080901001502002.522.452.402.352.322.282.242.222.202.182.142.122.061.6251.651.671.681.701.731.751.771.781791.831.861.97计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大（2）设计计算 对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强

44、度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数3.69并就近圆整为标准值m=2，按接触强度算得的分度圆直径。算出小齿轮齿数大齿轮齿数： 取这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4 主要尺寸计算（1)模数 : 取标准m=2mm（2)分度圆直径: （3）中心矩 ： （4）齿宽： 为补偿两轮轴向尺寸误差,取 (b=15mm)。五、 传动轴的设计计算（一） 轴的设计计算及校核1 轴上的功率、转速和转矩 2 求作用在齿轮上的力3 轴直径的设计先按式5.1初步估算轴的最小直径，选取轴的材料45

45、号钢，调质处理。根据表5.1表5.1轴常用几种材料的值轴的材料q235-a、20q275、35（1gr18ni9ti）4540gr、35simn38simnmo、3cr1315-2520-4525-4535-55149-126126-103126-103112-97根据上表取=105按公式5.1 （5.1）代入数值得： 输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径。为了使所选轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算扭矩，查表141，考虑到扭矩变化很小，故取，则 选用凸缘联轴器yld1，其公称扭矩为10n.m。半联轴器的孔径=10mm，故取=10mm，半联轴器长度l=25mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度=22mm。4 轴的机构设计（1）拟订轴上零件的装配方案：轴上部分零件包括轴