传动零件的设计计算.docVIP

第1篇机械设计课程设计指导

第4章传动零件的设计计算

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第4章传动零件的设计计算

传动零件是传动系统中最主要的零件，它关系到传动系统的工作性能、结构布置和尺寸大小。此外，支承零件和联接零件也要根据传动零件来设计或选取。因此，一般应先设计计算传动零件，确定其材料、主要参数、结构和尺寸。

各传动零件的设计计算方法，均按《机械设计》或《机械设计基础》课程所述方法进行，本书不再重复。下面仅就传动零件设计计算的内容和应注意的问题作简要说明。

第一节减速器外部传动零件的设计计算

传动系统除减速器外，还有其他传动零件，如带传动、链传动和开式齿轮传动等。通常先设计计算这些零件，在这些传动零件的参数确定后，外部传动的实际传动比便可确定。然后修改减速器内部的传动比，再进行减速器内部传动零件的设计计算。这样，会使整个传动系统的传动比累积误差更小。

在课程设计时，对减速器外部传动零件只须确定其主要参数和尺寸，而不必进行详细的结构设计。

一、普通V带传动

设计普通V带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径，中心距，初拉力及作用在轴上之力的大小和方向以及V带轮的主要结构尺寸等。

设计计算时应注意以下几个方面的问题：

（1）设计带传动时，应注意检查带轮尺寸与传动系统外廓尺寸的相互协调关系。例如，小带轮外圆半径是否小于电动机的中心高，大带轮半径是否过大而造成带轮与机器底座相干涉等。此外，还要注意带轮轴孔尺寸与电动机轴或减速器输入轴尺寸是否相适应。

（2）设计带传动时，一般应使带速v控制在5～25m/s的范围內。若v过大，则离心力大，降低带的使用寿命；反之，若v过小，传递功率不变时，则所需的V带的根数增多。

（3）为了使每根V带所受的载荷比较均匀，V带的根数Z不能过多，一般取Z=3～6根为宜，最多不超过8根。

（4）一般情况下，带传动的最大有效拉力与主动带轮上的包角成正比，为了保证V带具有一定的传递能力，在设计中一般要求主动带轮上的包角≥120°。

（5）为了延长带的使用寿命，带轮的最小直径应大于或等于该型号带轮所规定的最小直径，且为直径系列值。带轮直径确定后，应根据该直径和滑动率计算带传动的实际传动比和从动轮的转速，并以此修正减速器所要求的传动比和输入转矩。

二、链传动

设计链传动须确定的内容是：链的型号、节距、链节数和排数，链轮齿数、直径、轮毂宽度，中心距及作用在轴上之力的大小和方向以及链轮的主要结构尺寸等。

设计计算时应注意以下几个方面的问题：

（1）为了使链轮轮齿磨损均匀，链轮齿数最好选为奇数或不能整除链节数的数。

（2）为了防止链条因磨损而易脱链，大链轮齿数不宜过多。为了使传动平稳，小链轮齿数又不宜太少。

（3）为了避免使用过度链节，链节数应取偶数。

（4）当选用单排链使链的尺寸太大时，应改选为双排链或多排链，以尽量减小链节距。

三、开式齿轮传动

设计开式齿轮传动须确定的内容是：齿轮材料和热处理方式，齿轮的齿数、模数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿宽，中心距及作用在轴上之力的大小和方向以及开式齿轮的主要结构尺寸等。

设计计算时应注意以下几个方面的问题：

（1）在计算和选择开式齿轮传动的参数时，应考虑开式齿轮传动的工作特点。由于开式齿轮的失效形式主要是过度磨损和轮齿弯曲折断，故设计时应按轮齿弯曲疲劳强度计算模数，再考虑齿面磨损的影响，将求出的模数加大10％～15％，并取标准值；然后计算其他几何尺寸，而不必验算齿面接触疲劳强度。

（2）由于开式齿轮常用于低速传动，一般采用直齿。由于工作环境较差，灰尘较多，润滑不良，为了减轻磨损，选择齿轮材料时应注意材料的配对，使其具有减摩和耐磨性能。当大齿轮的齿顶圆直径大于400～500mm时，应选用铸钢或铸铁来制造。

（3）由于开式齿轮的支承刚性较差，齿宽系数应选小一些，以减小载荷沿齿宽分布不均的现象。

（4）齿轮尺寸确定后，应检查传动中心距是否合适。例如，带式运输机的滚筒是否与开式小齿轮轴相干涉，若有干涉，则应将齿轮参数进行修改并重新计算。

第二节减速器内部传动零件的设计计算

在减速器外部传动零件完成设计计算之后，应检查传动比及有关运动和动力参数是否需要调整。若需要，则应进行修改。待修改好后，再设计减速器内部的传动零件。

一、圆柱齿轮传动

设计圆柱齿轮传动须确定的内容是：齿轮材料和热处理方式，齿轮的齿数、模数、变位系数、中心距、齿宽、分度圆螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等几何尺寸以及圆柱齿轮的结构尺寸。

设计计算时应注意以下几个方面的问题：

（1）齿轮材料及热处理方式的选择，应考虑齿轮的工作条件、传动尺寸的要求、制造设备条件等。若传递功率大，且要求结构尺寸紧凑，可选用合金钢或合金铸钢，并采用表面淬火或渗