机械设计制造及其自动化专业毕业论文范文(3)

H 2 KHN2 Hlim2S 0.95 460MPa 437MPa

（3）计算

① 试算小齿轮分度圆直径d1t，代入 H 中较小的值：

d1t 2.KtT1

d31.3 9.55 104.2 189.8 u 1 ZE 2.32 = 39.99mm 0.63.2437u H 22

② 计算圆周速度v

v d1tn1

60 1000 39.99 750

60 1000m/s 1.57m/s

③ 计算齿宽b

b d d1t 0.6 39.99mm 23.99mm

④ 计算齿宽与齿高之比b/h

模数 mt d1t/z1 39.99/20 1.99mm

齿高 h 2.25mt 2.25 1.99mm 4.5mm

b/h 23.99/4.5 5.33

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根据v 1.57m/s，8级精度，查机械设计手册得动载荷系数KV 1.12；

直齿轮，假设KAFt/b 100N/mm。查机械设计手册得KH KF 1.2； 由机械设计手册查得使用系数KA 1.25；

由机械设计手册查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时

KH 1.12 0.181 0.6 d d 0.23 10 3b

将数据代入后得

KH 1.12 0.181 0.6 0.62 0.62 0.23 10 3 23.99 1.20

由b/h 5.33，KH 1.20，查机械设计手册得KF 1.16；故载荷系数

K KAKVKH KH 1.25 1.12 1.2 1.2 2.016

⑥ 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，查机械设计手册得 d1 d1tK 39.99 2..3mm 46.29mm

t

⑦ 计算模数m

m d1/z1 46.29/20mm 2.31mm 2 2

1.2.2 按齿根弯曲强度校核

查机械设计手册得弯曲强度的设计公式为：

m （1）确定公式内的各计算数值

① 查机械设计手册得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1 500MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE2 400MPa；

② 查机械设计手册得弯曲疲劳强度寿命系数KFN1 0.85，KFN2 0.88；

③ 计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S 1.4，查机械设计手册得 2KT1 YFaYSa 2 dz1 F （1.5）

F 1 KFN1 FE1

S

F 2 KFN2 FE2S0.85 500MPa 303.57MPa1.4 0.88 400 MPa 251.43MPa1.4

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K KAKVKF KF 1.25 1.12 1.2 1.16 1.949

⑤ 查取齿形系数

查机械设计手册得 YFa1 2.80；YFa2 2.60

⑥ 查取应力校正系数

查机械设计手册得 YSa1 1.55；YSa2 1.595 ⑦ 计算大小齿轮的YFaYSa F并加以比较 YFa1YSa1

F1

YFa2YSa2 F2 2.6 1.595 0.01649251.432.8 1.55 0.01429303.57

大齿轮的数值大[14]。

（2）设计计算 32 1.949 9.55 10 m 3 0.01649mm 1.37mm 0.6 202

对比计算结果，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

按接触强度算得的分度圆直径d1 46.29mm，算出小m≥1.37mm确定m=2mm ，

齿轮齿数

z1 d146.29 24 m2

大齿轮齿数 z2 uz1 3.2 24 77

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，并做到了结构紧凑，避免浪费[15]。

（3）计算分度圆直径：

（4）计算中心距：

a d1 d2 /2 48.0 154.0 /2mm 101mm

d1 z1m 24 2mm 48.0mmd2 z2m 77 2mm 154.0mm

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（5）计算齿轮宽度：

b dd1 0.6 48mm 29mm

取B2 29mm，B1 34mm。

（6） 2T12 9.55 103Ft N 397.9Nd148

KAFt1.25 397.9 N/mm 17.15N/mm 100N/mmb29

所以此齿轮传动的设计合适。

1.3 传动轴的结构设计

该马铃薯擦皮机的轴为转轴，轴的结构设计包括顶出轴的合理外形和全部结构的尺寸。轴的结构尺寸和形状主要取决于下列因素，轴上零件的类型，布置和固定方式，载荷的性质、大小、方向及分布情况，轴承的类型和尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺要求等。轴上结构应便于轴上零件的定位、固定和装拆，尽量减小应力集中，应使轴受力合理分布，有良好的工艺性。对于刚度要求大的轴，还应从结构上考虑减少轴的变形。

1.3.1 初步估计轴径

该土豆剥皮机中使用的轴为中等大小功率，转速不高，且属一般用途的轴，无特殊要求，轴材料选择应用广泛且较经济的45钢。

抗拉强度 b 600MPa， 屈服点 s 300MPa，

弯曲疲劳极限 1 240MPa， 扭转疲劳极限： 1140MPa，

许用静应力 [ 1] 240MPa， 许用疲劳应力[ 1] 180MPa，

查机械设计手册的45钢的 p及A值： p/MPa 30～40

A 118～107

由于此土豆剥皮机的传动轴承受的转矩大于弯矩，所以取 40，A 107。 另外，此轴为实心轴，所以，传动轴的轴径计算公式为： 3

d A

P—轴传动的额定功率（kW） p （1.6） n

n—轴的转速（r/min）

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A—按 p定的因数

3

代入计算得： d 107 0.75 15.9mm 229.5

由于此轴上设置一个键槽，所以轴径应增大4%～5%，故d 16.70mm，所以考虑轴的安全性，下面所设计轴的最小直径为18mm。

1.3.2 轴的结构尺寸设计

（1）拟订轴上零件的装配方案

轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着至关重要的作用。此轴作为电动机的传动轴，由于该马铃薯擦皮机上的轴是垂直布置，设计的轴上的零件从上往下依次是轴端挡圈、圆盘、轴承端盖、一对角接触球轴承、轴承之间的套筒、轴承端盖、弹性挡圈、齿轮、轴端挡圈。根据实际情况进行对比，得出轴的结构如图1-4所示，相比之下，此种结构的轴比较简单合理。

（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

为了满足圆盘的定位要求，轴右端第一轴段的直径小于第二的轴的直径，右侧第一轴段设其为最小轴径 d1 18mm，由于右端用轴端定位挡圈点定位，按轴端直径取挡圈直径D 25mm，轴端挡圈由螺栓固定在轴端上可以固定圆盘，使圆盘可以平稳转动从而达到土豆去皮加工的效果。圆盘与轴配合的长度为27mm。

（3）初步选择滚动轴承

考虑到圆盘的轴向定位及滚动轴承的装卸，轴径（与轴承相配的轴段）直径应比轴径端直径大6mm左右，故确定轴右侧第二轴段直径为25mm，再根据该土豆擦皮机的轴是垂直布置，由受力情况选取角接触球轴承—7205C型滚动轴承，其内径为25mm，外径为52mm，宽度为12mm。左端轴承和右端轴承采用套筒进行轴向定位，两轴承的定位靠两端的轴承盖和支架进行定位。故根据实际需要，取右二段轴段长度为110mm。

（4）取安装齿轮处的轴段直径为30mm，已知齿轮的宽度为29mm，根据实际需要，取左面第一段轴段的长度为56mm。

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图 1-4 轴结构图

1.3.3 轴的强度校核

1）计算齿轮受力

齿轮的分度圆直径：d z2m 77 2 154mm

轴传递的转矩： T 9.55 106

齿轮的圆周力： Ft P0.75 9.55 106 30560N·mm n229.52T12 30560 396.9N d2154

齿轮的径向力： Fr Fttan 396.9 tan20 144.5N

齿轮的轴向力： Fa Fttg 0

2）绘制轴的受力简图

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