传动零件的设计计算

1、第3章 传动零件的设计计算进行减速器装配图设计时，必须首先确定出各级传动件的材料、热处理方法、参数、尺寸和主要结构。而传动装置的运动及动力参数设计计算所得的数据及设计任务书所给的工作条件，则为传动零件设计计算的原始数据。传动件的设计计算顺序应由高速级向低速级依次计算，同时应选择连接两轴之间的联轴器，各传动件的设计计算按教材或参看设计参考资料进行。需要注意的是：传动装置的实际传动比因受齿轮齿数、带轮标准直径等因素的影响，它们与初分配时要求的传动比常有一定的误差，一般情况下，应使工作机的实际转速与要求的转速的相对误差在±(35)%的范围之内。下面仅就传动件设计计算的要求和应注意的问题作些

2、简单提示。3.1 联轴器的选择联轴器除联接两轴并传递转矩外，有些还具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，以及具有缓冲、吸振、安全保护等功能。因此要根据传动装置工作要求来选定联轴器类型。电动机轴与减速器高速轴联接用的联轴器，由于轴的转速较高，为减小启动载荷，缓和冲击，应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器，一般选用弹性可移式联轴器，例如弹性套柱销联轴器。中小型减速器低速轴与工作机轴联接用的联轴器，可采用弹性柱销联轴器，它的加工制造容易，装拆方便，成本低廉，可用于频繁启动或正反转，并有一定轴向位移和角位移的场合，也可用于高速代替弹性套柱销联轴器。对于安装对中困难，经常频繁启动和正反

3、转的低速重载轴的联接，可选用齿轮联轴器。但它的制造困难，加工成本较高。 对高温、潮湿或多尘的单向传动，且有一定角位移时，可选用滚子链联轴器。联轴器的型号应根据计算转距Tc进行选择，要求所选型号的联轴器所允许的最大转距大于计算转距Tc，并且该型号的最大最小孔径应满足所联接两轴径的尺寸要求。例题：设减速器的输出轴与工作机的输入轴用联轴器相连。已知减速器的输出功率Pw3.19kW，转速nw31.56 r/min，试选择联轴器。解：（1）初估减速器输出轴的直径选取轴的材料为45号钢，调质处理。取A0112，于是得： (mm)（2）选择联轴器的类型和型号由于减速器所传递的功率不太大，故可采用弹性柱销联轴

4、器。联轴器的计算转矩TcaKATW。考虑到转矩很小，故取KA1.5,则：TcaKATW1.5×9.55×106×(3.19/31.56)1448000 N·mm1448N·m按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，由表17-5(GB5014-85)查得，选用HL5联轴器(GB5014-85)，其公称转矩为2000N·m。主动端：J型轴孔，C型键槽，d155mm，L142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1107mm，从动端：Y型轴孔，C型键槽，d255mm，L142mm。3.2 减速器外的传动零件设计要点减速器外常用的传动零件有

5、普通V带传动、链传动、开式齿轮传动联轴器等。由于学时的限制，减速器以外的传动零件只须确定主要参数和尺寸，而不进行详细的结构设计。装配图只画减速器部分，一般不画外部传动零件。 普通V带传动普通V带传动的设计内容主要包括：确定V带型号、长度和根数；带轮材料和结构；传动中心距及带传动的张紧装置；带工作时对轴的作用力等。在带轮尺寸确定后，应检查带轮的尺寸与传动装置外廓尺寸是否匹配，例如直接装在电动机轴上的小带轮，其外圆半径是否小于电动机的中心高；其轮毂孔径是否与电动机的轴直径相等；大带轮外圆是否与其他零部件相碰等。如有不合适的情况，应考虑改选带轮直径dd1及dd2，重新设计计算。在带轮直径确定后，应验

6、算带传动的实际传动比。在确定带轮毂孔直径时，应根据带轮的安装情况确定。当带轮直接装在电动机轴或减速器轴上时，则应取毂孔直径等于电动机或减速器的轴伸直径；当带轮装在其他轴（例如开式齿轮轴端或卷筒轴端等）上时，则应根据轴端直径来确定。无论按哪种情况确定的毂孔直径，一般均应符合标准规定，见表9-10(GB2822-81)。带轮轮毂宽度与带轮轮缘宽度不一定相同，一般轮毂宽度l和轴孔直径d的大小可按键联接的强度常数，常取l(1.52)d。安装在电动机上的带轮轮毂宽度，应按照电动机输出轴长度确定，而轮缘宽度，则取决于带的型号和根数，其结构设计见19.1节。 链传动链传动设计的主要内容包括：确定链条的节距、

7、排数和链节数；传动中心距；链轮的材料和结构尺寸；张紧装置和润滑方式，以及作用在轴上的力的大小和方向。与前述带传动设计中应注意的问题类似，设计时应检查链轮直径尺寸、轴孔尺寸、轮毂尺寸是否与减速器或工作机相适应。大、小链轮齿数最好选取奇数或不能整除链节数的数，一般限定：Zmin17，Zmax120；为了避免使用过渡链节，链节数最好取为偶数；采用单排链传动而设计出的链节距过大时，应改选为双排链或多排链。 开式齿轮传动开式齿轮传动设计的内容主要包括：选择材料；确定齿轮传动的齿数、模数、中心距、螺旋角、变位系数、齿宽等参数；齿轮的其他几何结构尺寸，以及作用在轴上力的大小和方向等。由于开式一般不发生点蚀，

8、只需按齿根弯曲强度进行设计计算，考虑到齿面磨损对弯曲疲劳强度的影响，应将计算所得的模数加大(1015)%，并圆整为标准值。一般开式齿轮用于低速级，通常采用直齿。由于工作环境一般较差，灰尘大、润滑不良，故应注意材料的配对选择，使之具有较好的减摩和耐磨性。开式齿轮轴的支承刚度较小，为减轻齿轮轮齿偏载的程度，齿宽系数宜取小些，一般取，常取。尺寸参数确定之后，应检查传动的外廓尺寸，如与其他零件发生干涉或碰撞，则应修改参数重新计算。3.3 减速器内的传动零件设计要点 齿轮传动设计计算齿轮的设计计算可参考教材进行。设计中应注意以下几点：1齿轮材料及热处理方法的选择齿轮材料的选择要考虑齿轮毛坯的制造方法。当

9、齿轮的顶圆直径da(400600)mm时，一般采用锻造毛坯；当da(400600)mm或结构形状复杂不宜锻制时，因受锻造设备能力的限制，才采用铸铁或铸钢制造。同一减速器中各级的小齿轮（或大齿轮）的材料，没有特殊情况应选相同牌号，以减少材料品种和工艺要求。用热处理的方法可以提高材料的性能，尤其是提高硬度，从而提高材料的承载能力。按齿面硬度可以把钢制齿轮分为两类，即软齿面齿轮（齿面硬度350HBS）和硬齿面齿轮（齿面硬度>350HBS）。应该按照工作条件和尺寸要求来选择齿面硬度，大小齿轮的齿面硬度差一般为：软齿面齿轮 HBS1HBS23050硬齿面齿轮 HRC1HRC22齿轮的结构如图3-1

10、 a)和3-1 b)所示，当齿轮直径和轴的直径相差不大(da<2d)或齿轮齿根至键槽的距离小于两倍齿轮模数(x<2m) 时，齿轮和轴可制成一体，称为齿轮轴。当设计齿轮时，有时齿恨圆直径会小于两端相邻轴径，如图3-1 a)所示，此时过渡圆弧根据齿轮滚刀外径尺寸画出，结构设计应以保证齿根圆的计算齿宽为原则。锻造齿轮的结构及各部分尺寸可参考表19-1表19-4设计。3齿轮传动的参数与几何尺寸齿轮传动的几何参数和尺寸应分别进行标准化、圆整或计算，并保留其精确值。例如模数必须标准化；中心距和齿宽应该圆整；分度圆、齿顶圆和齿根圆直径、螺旋角、变位系数 a) b)图3-1 齿轮轴的结构等啮合尺寸

11、必须保留其精确值。长度尺寸要求精确到小数点后三位（单位为mm），角度精确到角度秒。为便于制造和测量，中心距应尽量圆整成尾数为0或5；对直齿圆柱齿轮传动，可以通过调整模数和齿数，或采用角变位的方法来实现；对斜齿圆柱齿轮传动，还可以通过调整螺旋角来实现参数圆整的要求。设计齿轮结构时，轮毂直径和宽度，轮辐的厚度和孔径，轮缘宽度和内径等与正确啮合条件无关的参数，应按给定的公式计算后合理圆整。计算齿宽b是指该对齿轮的工作宽度，为补偿齿轮轴向位置加工和装配误差，小齿轮设计宽度一般大于大齿轮宽度58mm。 锥齿轮传动锥齿轮传动同样应满足齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度要求。在几何计算中，直齿锥齿轮的锥距R

12、、分度圆直径d（大端）等几何尺寸，应按大端模数和齿数精确计算，保留至小数点后三位数值。两轴交角为90°时，分度圆锥角1和2可以由齿数比uz2/zl计算，其中小锥齿轮齿数z1可取1725。u值的计算应达到小数点后第四位，分度圆锥角值的计算应精确到角度秒。大、小锥齿轮的齿宽应相等，齿宽b的数值应圆整。 蜗杆传动由于蜗杆传动工作时，齿面相对滑动速度较大，效率较低，又因蜗杆轴跨度较大，设计时常需做热平衡计算和刚度计算。蜗杆副材料要求有较好的减摩性、耐磨性和跑合性能，其选择与滑动速度有关，可按输入转速和蜗杆估计直径初步估算；待蜗杆传动几何尺寸确定后，应校核滑动速度和传动效率，如与初估值有较大出入，则应修正计算，包括检查材料选择是否恰当。为了便于加工，蜗杆和蜗轮的螺旋线方向多采用右旋。模数m和蜗杆分度圆直径d1按标准选用，中心距应尽