综合课程设计说明书

1、课程设计说明书课程名称：综合课程设计题目：扫地机器人设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：设计成绩：学号：答辩成绩：学生姓名：总成绩：起讫日期：2020年6月1日 至2020年6月25日指导教师：系分管主任：审核日期：综合课程设计说 明1、课程设计任务书由指导教师填写，并经学院审定后下达给学生。2、进度表是课程设计工作检查的主要依据。3、学生根据指导教师下达的任务书，独立完成课程设计。4、本任务书在课程设计完成后，与打印部分（说明书、机械设计图 纸、三维模型、电路原理图和程序清单等）以及电子文档部分（所 有设计的说明书、机械设计图纸、三维模型、电路原理图和程序 清单等）资料一

2、并上交指导教师，作为课程设计的主要档案资料。综合课程设计课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）1、工作要求减速、驱动、传动系统是机器人运动控制的重要组成部分，不仅仅在机器人运 动中起到主要作用，在其他机械设备的运动控制中也起到主要作用。机器人机械设 计课程设计实践教学环节要求同学们针对实际需求，灵活应用所学知识，独立进行 系统综合设计，以达到巩固机器人减速、驱动、传动系统的基础知识、掌握机器人减 速、驱动、传动系统设计、计算过程，并根据样机拆解，提高动手实践能力的目的。2、技术要求每五位学生一组，每组应独立完整地设计一套总体装配图、减速、驱动、传动轮 组系统；微机控制系统接口

3、电路及软件设计。设计参考数据如下：机器人自重4kg,要求负载l-5kg,每1血为一个负载阶梯每组对应不同负载机器人最大运动速度：分别为30, 40, 50cm/s提供轮组样机模型及减速传动模型可供参考设计要求如下：（1）完成扫地机器人整体装配设计。（2）完成直流电机选型、数字码盘设计、各种设计参数计算。（3）完成整个机器人减速、驱动、传动轮组系统的3D建模、2D图纸设计，参 数标注等。（4）完成微机控制系统接口电路设计；（5）完成微机控制系统软件设计；（6）完成并打印设计说明书。（7）提交全部设计电子文档。等效A0图纸1张以上。三、课程设计实物内容及要求1、三维建模及图纸要求使用规范格式打印2

4、D图纸。2、控制系统设计控制电路与控制程序2、课程设计说明书1份四、课程设计进度表（含周六.日、共4周28天）每组根据情况进行分工制定五、主要参考资料（5篇及以上）9课程设计进度表日期工作安排人员了解设计任务要求，根据要求上网查 找资料1、内部讨论，拟定减速、驱动、传动 方案2、初步分工3、开始做基本参数计算控制： 机械：1、完成机械与控制模块初步设计2、在期间和老师讨论并修改1、整理数据、程序，写设计说明书2、打印所需提交的资料，完成答辩目录一、机械结构设计61. 1电动机的选择计算61.2传动比的分配71.2.1驱动轮传动比的分配 71.2.2边刷传动比的分配71.3传动装置的运动及动力参

5、数的选择和计算81.3.1驱动轮减速器传动装置的运动和动力参数81.3.2边刷减速器传动装置的运动和动力参数101.4传动零件的设计计算121.4.1驱动轮齿轮校核计算121.4.2边刷减速器221.5驱动轮轴的设计计算 281.6扫地机器人整体设计29二、硬件电路设计312.1总体电路设计312.1.1电机驱动原理312.1. 2电机驱动程序312.2电路仿真312.2. 1 3. 3V电池电路312.2.2 MCU复位电路312.2.3 WiFi供电电路322.2.4充电电路322.2.5电池电压检测电路332.2.6电源适配器电压检测电路 332.2.7蜂鸣器电路342.2.8机器运行状

6、态指示电路352.2.9充电桩识别电路362.2. 10吸尘风扇电路372.2. 11左右防碰撞检测电路 382.2. 12左右轮电压检测电路 392.2. 13左右码盘输出电路40三、设计总结54参考文献55附件1 56综合课程设计正文内容扫地机器人设计一、机械结构设计机器人自重4kg,负载为1. 5kg,车轮半径R为30mm,最大运动速度v为40cm/s, 设计轮组为右轮组，额定电压为14. 8V,额定功率为30W,与地面的滑动摩擦系数U =0. 361. 1电动机的选择计算1.1. 1驱动轮电机选择己知驱动轮直径60mm,速度v < 0.4m/s 则驱动轮转速应具有的最高转速为60

7、v60 X 0.4nD3.14 X 0.06'己知机器人自重mo = 4kg,负载尬】=1.5kg,设车轮与地面的滑动摩擦系数 “ =0.36,机器人的最大加速度“血=lm/s2,由于路面的摩擦系数会产生变化及 各种原因的影响，设可靠性系数k = 1.2o则单个驱动轮的最大阻力1Ffmax = lX(rna + mg)=1.2 X 扌(5.5 X 1 + 0.36 X 5.5 X 9.8)=14.94N转矩为D0.06T'max = Ff X 耳=14.94 X - = QASNm功率为Pd = Ffmaxv = 14.94 X 0.4 = 5.98W根据功率、转矩以及电源电压

8、，本文选择MS5FN-12210型电机作为驱动轮电 机，其参数及性能如下表所示：表1 MS5FN - 12210型电机参数MS5FN - 12210型直流电机参数额定电压24V负载电流0. 24A负载转速6313rpm输出功率3. 88W输出扭矩5. 88mN-m1.1.2边刷电机选择己知边刷需要的驱动力矩为30Nmm,转速120厂pm。 功率Tn9?55 =3OX1O3X 1209?55=0.38VK本文选择RC -RF -500G4U - 14415型电机作为边刷电机，其参数及性能如下图所示:表 2 RC -RF- 500CAV 一 14415型电机参数型直流电机参数额定电压6V负载电流0

9、. 122A负载转速3090rpm输出功率0. 47W输出扭矩1. 71mN-m1. 2传动比的分配1.2.1驱动轮传动比的分配查询机械设计手册，大约取得第一级传动比为3；第二级传动比为2. 67,因此计 算第三级传动比为2.67,如下图所示：1236Z a15124032nv电机驱动辂图1驱动轮减速器结构1.2.2边刷传动比的分配查询机械设计手册，大约取得第一级传动比为5；第二级传动比为5,如下图所 示：1. 3传动装置的运动及动力参数的选择和计算1. 3. 1驱动轮减速器传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速/轴血=如1 = 6313r/mmli631336 = 2104.33r/mm12

10、"轴驱动轮轴nnnm = yl22104.33乔=789.12r/mm 4U1K789.12nIV = = 2 = 295.92r/min312nv = nIV = 295.92r/mm 电动机满载转速，由图1可得；11/轴至轴的传动比。其余类推。(2)各轴输入功率/轴式中：nmPi = Pd = 3.88W轴Pii = P 7/12 = Pi 耳2 耳3 = 3.88 X 0.98 X 0.97 = 3.69VK/ 轴Pm = P 723 = P【i 耳2 耳3 = 3.69 X 0.98 X 0.97 = 3.51VK W轴Pjy = Pm r/34 = P【ii 耳2 * 耳3

11、 = 3.51 X 0.98 X 0.97 = 3.34W 驱动轮轴Py = Pv 045 = Piv 02 04 = 3.34 X 0.98 X 0.99 = 3.24VK 式中：pd电机额定功率，由图1可得；%2/轴至轴的传动效率；力、。3、分别为轴承、齿轮传动和联轴器的传动效率。 其余类推。I - 的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98。(3)各轴输入转矩电动机轴的输出转矩Pd3.88QTd = 9.55 = 9.55 X - = 5.87 X 10"3/V m7im6313/轴7 = Td = 5.87 X 10"3/V-m轴=乃 g %2 = T/-i1-r

12、j2-rj3la 36=5.87 X 103 X X 0.98 X 0.9712=16.74 X 10"3/V-mTm = Th i? 也=乃厂 °2 02 03a 40=16.74 X 10"3 X 毎 X 0.98 X 0.97=42.43 X 10"3/V-m"轴= Till 3 034 = Till 3 02 "332=42.43 X IO"3 X X 0.98 X 0.9712=107.56 X 10"3/V-m驱动轮轴综合课程设计Tv = TIV %5 = Te rj2 耳4=107.56 X 103

13、X 0.98 X 0.99=104.35 X 103/V-mI-/U的输出转矩则分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.98。运动和动力参数计算结果整理整理于下表：表3运动和动力参数计算结果轴名功率P(W)转矩T(10-3N-m)转 速 n(r/min)传 动比i效率耳输入输 出输入输 岀电动 机轴3.885.87631311/轴3.883.805.875.75631330.95轴3.693.6216.7416.412104.332.670.95/ 轴3.513.4442.4341.58789.122.670.95W轴3.343.27107.56105.41295.9210.97驱动轴3.243.1

14、8104.35102.26295.92电机的输出扭矩能够到达，所以电机的输出扭矩能够达到要求1. 3. 2边刷减速器传动装置的运动和动力参数(1) 各轴转速/轴n; = nm = 3090r/mm轴n； 3090nn = = 45 = 618r/mm1 Vnil618Um = = 123.6 厂/min29"综合课程设计式中：nm一一电动机满载转速，由图2可得； h/轴至轴的传动比。其余类推。(2) 各轴输入功率/轴Pi = Pd = 0.47W轴Ph = P rj 12 = Pi ° 耳2 ° 耳3 = 0.47 X 0.98 X 0.97 = 0.447VK/

15、 轴Pm = Ph 723 =° 02 ° 03 = 0.447 X 0.98 X 0.97 = 0.425VK式中：Pd电机额定功率，由图1可得；%2/轴至轴的传动效率；力、g分别为轴承和齿轮传动传动效率。其余类推。的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98。(2)各轴输入转矩由图2知电动机轴的输出转矩Td = 1.71mN m/轴T1 = Td = 1.71mN-m轴Tn = TI-i1-r12 = TI-i1-r)2-r345=1.71 x x 0.98 X 0.979=8.13mN m/轴Till = Th 匚2 耳23 = Til 2 耳2 345=8.13 X

16、 X 0.98 X 0.979=38.64mN mI-/U的输出转矩则分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.98。运动和动力参数计算结果整理整理于下表：表4运动和动力参数计算结果轴名功率P(w)转11 转 速传效11综合课程设计T(10"3/V m)n(r/min)动比i率耳输入输 出输入输出电动机轴0.471.71309011/轴0.470.461.711.68309050.95轴0.4470.4388.137.9761850.95/ 轴0.4250.41738.6437.87123.6电机的输出扭矩能够到达，所以电机的输出扭矩能够达到要求 L4传动零件的设计计算1. 4. 1驱动轮齿

17、轮校核计算 轮子的转速vOAm/sn° = 2R = 2X7rxO.O3m = 2A2r/S驱动减速系统的总传动比为323239i = X X = 21.3121213所以驱动电机的转速为na = in0 = 21.3 X 2.12r/s = 45.2r/s = 2712r/min(1)高速级齿轮传动选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选择直齿圆柱齿轮传动2）机器人为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3）材料选择，大、小齿轮材料选择40Cr和45钢4）选小齿轮齿数Zx = 12，大齿轮齿数Z2 = 36 按齿面接触疲劳强度设计du> 2.323上皿“ + 1(pd uZH

18、ZEZS选取动载荷系数小齿轮传递的转矩为631395.5 XI。叽95.5 XIOX 3.88 X IO-= 5>87选取齿宽系数Wd = 1弹性影响系数1ZE = 189.8Mpa2Zr = 2.5根据齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限两= 390Mpa,大齿轮Hitm2 = 280Mpa 应力循环次数N = 60心山=6OX 6313 X (300 X 5 X 2) = 1.14 X 109N、 1.14 X 109qN2 = y =0.38 X 109取接触疲劳寿命系数KHN1 = 0.90 Khn2 = 0.95计算接触疲劳许用应力：取失效率为1%,安全系数S= 1两】2 =$

19、S= ° 95 x 280 = 266Mpa两h =力山警曲=0 9 % 390 = 351MpaaH = 0h2 = 266Mpa所以du=2.32 X1.3 X 5.873 + 1丁 X2.5 X 0.85 X 189.82=6.6mm266圆周速度ndltna 3.14 X 6.6 X 6313v = 2.18m/s60 X 100060 X 1000/齿宽模数6.6mi= ZT=T2=0-55齿高h = 2.25m! = 1.24综合课程设计宽高比b/h6.6L24 =5.3载荷系数其中 ka = iKv = 1.05=1陶=14所以K = KAKvKHaKH(iK = 1

20、X 1.05 X 1 X 1.4 = 1.47按实际载荷系数校正所得的分度圆直径为15模数心 6.88m = z = TT0.57按齿根弯曲疲劳强度设计:3 2心厲汗席匕、（Pcl "KFt = 1.3l 0.75= 0.25+ = 0.69查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限帀si = 500Mpa,大齿轮帀皿2 = 380Mpa 弯曲疲劳寿命系数Kfnl = 0.85 Kfn2 = 0.88取失效率为1%,安全系数为S = 1则：FNlFltml 0.85 X 5000Fh = fni"1 = _Mpa = 303.57M"KFN2°Flim2 0.88 X

21、 380aF2 =f4Mpa = 238.86Mpa查取% = 2.47, YFa2 = 2.23Ksal = 1.67,匕2 = 1.83所以YFalYSal2.4/ X 2.23303.57=0.01812.23 X 1.83238.86=0.0171取所以*a2«a20F】2=0.01812KFtT,Y8YFaYSa(Pd "2 X 13 X 5-87X 0 69 X 0.0181 = 0.111 X 122对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数TH大于齿根弯曲疲劳强度计算 的模数，由于齿轮模数m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

22、承载能力，仅与齿轮直径有关，所以可取模数m = 0.5,分度圆直径 d = 6.6mm此时小齿轮d. 6.6Zi = = = 13.2 131 m 0.5大齿轮Z2 = 3ZX = 39分度圆直径心=ZYm = 13 X 0.5 = 6.5mm d2 = Z27n = 39 X 0.5 = 19.5mm中心距di+d? 6.5 +19.5a = - = 13mm2 2齿宽b =0.8 X 6.5 = 5.2mm考虑到装配空间分配，取B2 = 3 mm（2）中速级齿轮传动 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选择直齿圆柱齿轮传动2）机器人为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3）材料选择，大

23、、小齿轮材料选择40Cr和45钢4）选小齿轮齿数Z = 15，大齿轮齿数Z2 = 40 按齿面接触疲劳强度设计综合课程设计3 idlt- 232rr选取动载荷系数knt = 1.3小齿轮传递的转矩为T2 = 16.74N mm选取齿宽系数= 1 弹性影响系数1ZE = 189.8MpQZH = 2.5根据齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600Mpa,大齿轮 Hitm2 = 550Mpa应力循环次数N, = 60?iJ" =6OX 2104.33 X (300 X 5 X 2) = 3.79 X 108N、 3.79 X 108.M = J =1.26 X IO8i3取接触疲劳寿

24、命系数KHN1 = 0.90 Khn2 = 0.95计算接触疲劳许用应力：= Q 9 x 600 = 540Mpa取失效率为1%,安全系数S= 1sKhZh伽2 = 0 95 X 550 = 523Mpa两1 =0h = 0h2 = 523Mpa所以du> 2.3233=2.32 X1.3 X 16.743 + 11 X 3 X2.5 X 0.85 X 189.82=6mm523圆周速度ndltna 3.14 X 6 X 2104.33V = 60 x 1000 =60 x 1000= °&弘齿宽b =(padlt = 6mm模数齿高h = 2.25m! = 0.9宽高

25、比6b/h = = 6.670.9载荷系数K = KAKvKHaKHp其中Ka = 1Kv = 1.05 陥= 陶=1.4dlt 6ZT=15所以0.4K = 1 X 1.05 X 1 X 1.4 = 1.47按实际载荷系数校正所得的分度圆直径为模数0.426.25 m = z； = = 按齿根弯曲疲劳强度设计：3 2心厲汗席匕 、（Pa %KFt = 1.30.75= 0.25+ = 0.69查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限如加1 = 500Mpa,大齿轮帀加2 = 380Mpa 弯曲疲劳寿命系数Kfnl 0 85 Kfn2 = 0 88取失效率为1%,安全系数为S = 1 则：0F】1 =0F

26、】2 =0.85 X 500SMpa = 303.57MpaKFN2°Flim2 088 X 380=-Mpa = 238.86MpaFNlaFliml1.4综合课程设计72查取= 2.47, Yf°2 = 2.23Ksai = 1-67,匕2 = 1-83所以取所以YpaiYsai _ 2.47 X 2.23»h =303.57YFa2YSa2 2.23 X 1.83aF2 =238.86=0.0181=0.0171=0.01812 X 1.3 X 16.74 X 0.69 x0b（）i8i2KFtT,Y8YFaYSa 3=0.13对比计算结果，由齿面接触疲劳强

27、度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算 的模数，由于齿轮模数m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，所以可取模数m = 0.5,分度圆直（Pa1 x 152径心=8mm此时小齿轮Z1 = - = -=16m 0.5大齿轮Z2 = 2.67Z a 43分度圆直径心=Zxm = 16 X 0.5 = 8mmd2 = Z2m = 43 X 0.5 = 21.5mm中心距a = dltd2 = 14.75mm齿宽b =0.8 X 8 = 6.4mm根据配合的需要取= 4mm,B2 = 3 mm（3）低速级齿轮传动选定齿轮类型、精度等级、材料及齿

28、数1）选择直齿圆柱齿轮传动机器人为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度 材料选择，大、小齿轮材料选择40Cr和45钢2)3)4) 选小齿轮齿数Z = 12，大齿轮齿数Z2 = 32 按齿面接触疲劳强度设计dlt > 2.323选取动载荷系数kHt = 13小齿轮传递的转矩为T2 = 42.43N mm选取齿宽系数= 1 弹性影响系数1ZE = 189.8MpQZH = 2.5根据齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600Mpa,大齿轮 = 550Mpa应力循环次数N、= 60 X 789.12 X (300 X 5 X 2) = 1.42 X 108N、 1.42 X 108oN2

29、= -= 047 X 108取接触疲劳寿命系数KHN1 = 0.90 Khn2 = 0.95计算接触疲劳许用应力：取失效率为1%,安全系数S= 1两h = %山;权曲=of x 600 = 540MpaaaH2 =加2严m2 = 0 95 x 550 = S23Mpa轴=初2 = 523M"所以dlt > 2.32cpd u" + 1 fZHZEZs丿=2.32 X1.3 X 42.433 + 11 X 3 X2.5 X 0.85 X 189.82=8.2 mm523圆周速度ndltna 3.14 X 8.2 X 789.12V = 60 x 1000 = 60 X

30、1000 = ° 33m/S齿宽b =(Pait = 8.2mm模数dlt 8.2齿高h = 2.25m】=1.53宽高比o ob/h = 1.53 = 536载荷系数K = KAKvKHaKHp其中Ka = 1Kv = 1.05陥=Khb = 14所以K = 1 X 1.05 X 1 X 1.4 = 1.47K；=8.2 XHt1.47=8.54mm1.3按实际载荷系数校正所得的分度圆直径为3dl = dlt模数d. 8.54m = = =0.71Z 12按齿根弯曲疲劳强度设计：KFt = 1.30.75= 0.25+ = 0.69查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限知= 500Mpa,大

31、齿轮知加2 = 380Mpa 弯曲疲劳寿命系数Kfn = 085 Kfn2 = 088取失效率为1%,安全系数为S = 1则:IFNlFliml 0.85 X 500aF1 =Mpa = 303.57Mpaq丄.r*KFN2OFlim2 0.88 X 380aF2 =Mpa = 23886Mpaq丄.r*查取= 2.47, Yf°2 = 2.23Ksai = 1-67,匕2 = 1-83所以%2.47 X 2.23=0.0181303.572.23 X 1.8338 =0-°171rli帀】2= 0.0181所以2KFtT,Y8YFaYSa 32 X 1.3 X 42.43

32、 X 0.eg%。.。曲 “I1 X 122对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算 的模数，由于齿轮模数m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，所以可取模数m = 0.7,分度圆直 径心=8.2 mm此时小齿轮Z1 = =|:|=11.712大齿轮Z2 = 2.67Z a 32分度圆直径心=Zxm = 12 X 0.7 = 8.4mmd2 = Z2m = 32 X 0.7 = 22.4mm中心距d+d?8.4 + 22.4a =-=15.4mm齿宽b = 0.8 X 8.2 = 6.56mmB2 = 5mm

33、1. 4. 2边刷减速器 边刷所需转速为：n = 120厂pm = 120r/min减速器传动比为：3090i = -= 25.75120分配传动比1 = 2 = 5（1）高速级齿轮传动 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选择直齿圆柱齿轮传动2）机器人为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3）材料选择，大、小齿轮材料选择40Cr和45钢4）选小齿轮齿数Z = 9,大齿轮齿数Z2 = 45 按齿面接触疲劳强度设计cpd u选取动载荷系数kHt = 13小齿轮传递的转矩为= 1.71N mm选取齿宽系数= 1弹性影响系数1ZE = 189.8Mpa2 ZH = 2.5根据齿面硬度查得小齿轮的

34、接触疲劳强度极限如“加=600Mpa,大齿轮 = 550Mpa应力循环次数N、= 60nJ“ = 60 X 3090 X (300 X 5 X 2) = 5.56 X 108=1.85 X 108Nr 5.56 X 108N2 = T= 3取接触疲劳寿命系数Khnl = 0.90 Khn2 = 0.95 计算接触疲劳许用应力：取失效率为1%，安全系数5= 10Hh = hn诃也空=0.9 X 600 = 540MpasaH2 =Khn0/回2 = 0 95 X 550 = 523Mpa所以du3=2.32 X1.3 X 1.713 + 11 X 3 X2.5 X 0.85 X 189.8252

35、3=2.8 mm圆周速度dltnav =60 X 10003.14 X 2.8 X 3090=0.45m/s60 X 1000齿宽模数d±t 2.8zn严石=3=0.31齿高h = 2.25m! = 0.7mm宽高比2.8载荷系数K = KAKvKHaKH(i其中Kv = 1.05 陥=Khb = 14所以K = 1 X 1.05 X 1 X 1.4 = 1.47按实际载荷系数校正所得的分度圆直径为3dl = dlt1.47T3- = 2-92mmK； = 2.8 XHt模数心鼻竽“32Z1 9轴=0h2 = 523Mpa按齿根弯曲疲劳强度设计:T.KptTYpaYsa(Pd %KF

36、t = 1.30.75= 0.25+ = 0.69查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限知ani = 500Mpa,大齿轮帀皿2 = 380Mpa 弯曲疲劳寿命系数Kfn = 085 Kfn2 = 088取失效率为1%,安全系数为S = 1 则：0.85 X 5000討1 = fni fei = _ _Mpa = 303.57Mpa q丄.r*KFN2°Flim2 088 X 380aF2 =Mpa = 23886Mpaq丄.r*查取= 2.47, Yf°2 = 2.23Ysal = 1.67, Ysa2 = 1-83所以YpaiYsai 2.47 X 2.23rli斥】2=0.01

37、81 303.572.23 X 1.83=0.0171238.86沧瓯=0.0181所以2KFtT,Y8YFaYSa 32 X 13 X 171 X0 6 0.0181 = 0.0881 X92对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算 的模数，由于齿轮模数m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，所以可取模数m = 0.7,分度圆直 径心=6mm此时小齿轮Z1 =色=名=8.57 2 91 m 0.7大齿轮Z2 = 5Z1 = 45 分度圆直径di = Zxm = 9 X 0.7 = 6.3mm d2 = Z2

38、m = 45 X 0.7 = 31.5mm 中心距6.3 + 31.5a = - = 18.9 mm2 2 齿宽b = 2.323选取动载荷系数kHt = I-3小齿轮传递的转矩为T2 = 8.13N mm选取齿宽系数©d =

39、1弹性影响系数1ZE = 189.8Mpa2ZH = 2.5根据齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限两nm = 600Mpa,大齿轮= 550Mpa应力循环次数N = 60 X 618 X （300 X 5 X 2） = 1.11 X 108N、 1.11 X IO8.N2 = y =0.37 X IO8取接触疲劳寿命系数Khni = 0.90 Khn2 = 0.95 计算接触疲劳许用应力：取失效率为1%,安全系数S=1= K2E = 0 9 X 600 = 540MpaSaH2 = Khn2%im2 = ° 95 x 550 = 523Mpa s取阪=0h】2 = 523Mpa所以

40、du> 2.323(pd u=2.32 X1.3 X 8.133 + 1/2.5 X 0.85 X 189.821X I- X (523)=4.71mm圆周速度ndltn2v =60 X 10003.14 X 4.71 X 618=0.15m/sb =(Pait = 4.71mm模数dlt 4.71mi = = - = 0.521 Z9齿高h = 2.25mx = 1.17 mm宽高比4.71b/h = 1.17 = 402载荷系数K = KAKvKHaKHp其中Ka = 1Kv = 1.05 陥= 陶=1.4齿宽60 X 1000所以K = 1 X 1.05 X 1 X 1.4 = 1

41、.47按实际载荷系数校正所得的分度圆直径为di = ditK=4.71 X Ht1.47TT = 4-91mm模数心 4.91 m = = - = 0.55 Z 9按齿根弯曲疲劳强度设计：2KFtT2Y£YFaYSa(Pd 帀KFt = 1.3l 0.75= 0.25+ = 0.69查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限帀“mi = 500Mpa,大齿轮帀2渝2 = 380Mpa 弯曲疲劳寿命系数Kfnl = 0.85 Kfn2 = ° 88取失效率为1%,安全系数为S = 1 则：查取所以Kfn 卫Fliml0.85 X 500s1.4FN2aFlim20.88 X 380s1.4

42、Xpal =2.47, % =Sal =1.67,匕2 =yFalYsal2.47 X 2.23rli303.57Fa2Sa22.23 X 1.830F】2238.860F】1 =Mpa = 303.57Mpa0F】2 =Mpa = 238.86Mpa=0.0181=0.01712.231.83YpaYsa YpalYsal = 0.0181所以m>2KFtT2Y£YFaYSa 3