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1、機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書及傳動(dòng)方案的擬訂一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書（ 1）：工作條件：?jiǎn)伟嘀?，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載啟動(dòng)，室內(nèi)工作，有灰塵，環(huán)境最高溫度 35；（ 2）：使用折舊期： 15 年；（ 3）：檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；（ 4）：動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流電，電壓380/220V ；（ 5）：運(yùn)輸帶速度容許誤差： 5%；（ 6）：制造條件及生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)。二、設(shè)計(jì)題目 : 二級(jí)展開式斜齒圓柱齒輪減速器工作條件及生產(chǎn)條件 : 用于傳送清洗零件， 單班制工作， 工作時(shí)有輕微振動(dòng)。 每年按 300 天計(jì)，軸承壽命為齒輪壽命的三分之一以上。機(jī)械第 1 組

2、減速器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)卷筒直徑D/mm300運(yùn)輸帶速度v(m/s)0.63運(yùn)輸帶所需轉(zhuǎn)矩M(N m)400二、傳動(dòng)方案的分析與擬定圖 1-1 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)方案帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)通過連軸器將動(dòng)力傳入減速器, 再經(jīng)連軸器將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒 , 帶動(dòng)輸送帶工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)軸承位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級(jí)和低速級(jí)都采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。一、電動(dòng)機(jī)的選擇1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇1.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)動(dòng)力源和工作條件, 選用 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。1.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇根據(jù)已知條件計(jì)算出工作機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速為：n

3、w601000V /D =60000 0.63 /（ 3.14 300）=40.127 r/min工作機(jī)所需要的有效功率為:2.07kw為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)的所需功率Pd ，先要確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總效率。設(shè)1 為彈 性聯(lián) 軸器 效率 為 0.99 ， 2 為 滾動(dòng) 軸承 傳動(dòng) 效率 為 0.99 ，3 為齒 輪傳動(dòng)（ 7 級(jí) ）的 效率 為 0.97 ，4 為滾 筒的 效率 為 0.96 。 則傳動(dòng)裝 置的 總效 率為 :242120.9940.9720.9610.85012340.99電動(dòng)機(jī)所需的功率為 :Pd Pw 2.156 kW在機(jī)械傳動(dòng)中常用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min 和 100

4、0r/min的兩種電動(dòng)機(jī)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和同步轉(zhuǎn)速，由 2P178表 17-7查得電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)及計(jì)算總傳動(dòng)比如表 11 所示。表 11 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)及計(jì)算總傳動(dòng)比額定功轉(zhuǎn)速質(zhì)量方 案型 號(hào)率(r/min)總傳動(dòng)比N(kW)同步滿載1Y112M-62.21000940452Y100L1-42.21500143034對(duì)以上兩種方案進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，選擇方案 2 較合適且方案 2 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量最小，選用方案 1 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y801-4 ，根據(jù) 2P149 表 16-2 查得電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)如表 1 2 所示。表 12 Y 801-4 M-4 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)型號(hào)中心高 H mm軸伸 mm總長(zhǎng) L

5、mmY100L1-4100603801.2 裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1.2.1 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比根 據(jù)電 動(dòng)機(jī) 的滿 載轉(zhuǎn) 速 nm 和 滾筒 轉(zhuǎn)速 nw 可 算出 傳動(dòng) 裝置 總 傳 動(dòng)比為：nmi1430/40.127=35.637nw雙級(jí)圓 柱齒 輪減 速器 分配到各級(jí)傳動(dòng)比為： 高速 級(jí)的 傳動(dòng) 比為 ： i1 =1.35i =6.884 低速 級(jí)的 傳動(dòng) 比為 ： i 2 = i / i1 =5.1761.2.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算：a) 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算：n1 = nm =1430r/minn2 =n1 / i1 =1430/6.938=207.728 r/m

6、inn3 = n2 / i2 =206.111/5.139=40.132 r/minn4 =n3 =40.132 r/minb) 各軸的輸入功率計(jì)算：P1 = Pd12 =2.2 0.99 0.99=2.156 kWP2= P123 =2.1560.970.99=2.07 kWP3 = P223 =2.070.970.99=1.987 kW4= P312 =1.9880.99 0.99=1.947 kWPc) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算：T d=9550Pdnm9550 2.2/1430=14.353N mT1 =T d 1 2 =14.692 0.99 0.99=14.067 N mT 2 =T1

7、i1 2 3 =14.400 6.938 0.99 0.97=92.992 N mT 3=T2 i 2 2 3 =95.9415.1390.990.97=462.217N mT 4 =T 3 1 2 =473.467 0.99 0.99=453.018 N m由以上數(shù)據(jù)得各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)見表1 3。13 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)軸號(hào)轉(zhuǎn)速功率 P/kW轉(zhuǎn)矩 T/N.mm傳動(dòng)比n/(r/min)114302.15614.0676.8842207.7282.0792.9925.1763440.1321.987462.2171.0040.1321.947453.018二 、 傳 動(dòng) 零 件 的 設(shè) 計(jì) 計(jì)

8、 算斜 齒 圓 柱 齒 輪 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 選 用 標(biāo) 準(zhǔn) 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) 。 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)參數(shù)壓力角n20o ，齒頂高系數(shù) an*1 ，頂隙系數(shù) cn*。h0.252.1 高速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1) 選擇齒輪材料及熱處理方式：齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪。軟齒面齒輪用于齒輪尺寸緊湊性和精度要求不高，載荷不大的中低速場(chǎng)合。由于用于傳送清洗零件的運(yùn)輸機(jī)為一般的工作機(jī)器，速度不高，故選用7 級(jí)精度（ GB10095-88 ）。選擇小齒輪材料為45 鋼( 調(diào)制 ) ，選硬度為 280HBS,大齒輪材料為 4

9、5 鋼（調(diào)制），選硬度為 240HBS，二者材料硬度差為40HBS。比希望值略小些，可以初步試算。齒根噴丸強(qiáng)化。2) 齒數(shù)的選擇：現(xiàn)為軟齒面齒輪，齒數(shù)以比根切齒數(shù)較多為宜，初選z1 =19z2 =i1 z 1 =6.88419=130.796取 大 齒 輪 齒 數(shù)z2 =131 ， 則 齒 數(shù) 比 （ 即 實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 ） 為= z2 / z1 =131/19=6.895 。與原要求僅差 (6.895-6.884)/6.884=0.01%，故可以滿足要求。3) 選擇螺旋角：按經(jīng)驗(yàn)，820, 現(xiàn)初選=144) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)，查齒形系數(shù)：z v1 =z 1 /cos 3 =19/ cos 3

10、 14=20.80z v2 = z 2 /cos 3 =131/ cos 3 14 =143.405) 選擇齒寬系數(shù)：由于減速器為展開式雙級(jí)齒輪傳動(dòng)，所以齒輪相對(duì)支承只能為非對(duì)稱簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，故齒寬系數(shù)不宜選得過大，參考1 表 8-5 ，選擇d 為 0.7 1.15 ，現(xiàn)選d =16）選擇載荷系數(shù)：參考 1P106 表 8-3 ，由齒輪承受中等沖擊載荷， 選載荷系數(shù) K為 1.2 1.6 。取 K=1.6。7）計(jì)算 I 號(hào)齒輪軸上的扭矩TI :TI9.55010 6 PI 2.156/1430=14398.461 N mmnI8）初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)3d1t2K t T1u

11、 1( Z H ZE ) 2du H 確定各參數(shù)的值 :試選K t =1.6查課本 P215圖 10-30選取區(qū)域系數(shù) Z H =2.433由課本 P214圖 10-2610.782 0.87則0.780.871.65由課本 P202 公式 10-13 計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù)工作壽命單班制， 15 年，每年工作 300 天N1 =60n1 j Lh =60 14301（ 18300 15）=3.089 109hN2 = =0.449 109h查課本 P203 10-19 圖 得： K1 =0.97 K2 =0.98齒輪的疲勞強(qiáng)度極限取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應(yīng)用 P202 公式 10-12

12、 得 :KSH 2= K HN 2H lim 2 =0.98550=539 MPaS許用接觸應(yīng)力H ( H 1 H 2 ) / 2 (582 539) / 2 560.5MPa查課本由 P198 表 10-6 得： Z E =189.8MP a由 P201 表 10-7 得: d =19）設(shè)計(jì) 計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d1t3ZH Z E 2d1t2K t T1u 1u(H )d3( 2.433 189.8 ) 2=2 1.614398.467.88427.90mm11.656.884560.5計(jì)算圓周速度d1t n13.1427.901430601000602.09m / s1000計(jì)算齒寬

13、b 和模數(shù) mnt計(jì)算齒寬 bb=d d1t =27.90mm計(jì)算摸數(shù) mn初選螺旋角=14d1tcos27.90cos14mnt =Z11.42mm19計(jì)算齒寬與高之比bh齒高 h=2.25mnt =2.25 1.42=3.195 mmb =27.90=8.73h3.195計(jì)算縱向重合度=0.318 d1 tan0.318 1 19 tan14 =1.51計(jì)算載荷系數(shù) K使用系數(shù) K A =1根據(jù) v2.09m/ s , 7 級(jí)精度 ,查課本由 192 表10-8得P動(dòng)載系數(shù) KV =1.10,查課本由 P194 表 10-4得 K H的計(jì)算公式 :得 KH =1.42查課本由 P195 表

14、 10-13 得 : K查課本由 P193 表 10-3 得: KF =1.35H= K F =1.2故載荷系數(shù) :K K K K H K H =11.101.21.42=1.874 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑331.874 =29.41mmd1 =d1tK / K t =27.901.6計(jì)算模數(shù) mnmn =d1 cos29.41cos141.501mmZ11910） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式32KT1Y cos2YF YS)mn ( F d Z 21 a確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 TI 9.550 106PI2.156/1430=14398.461n I

15、N mm確定齒數(shù) z因?yàn)槭怯昌X面，故取z 19，z iz2 6.88419130.796取 z2 131傳動(dòng)比誤差i uz / z 131/19 6.895i1.65，允許計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z z /cos19/ cos3 14 20.799z z /cos 131/ cos3 14 143.404 初選齒寬系數(shù)按對(duì)稱布置，由表查得1初選螺旋角初定螺旋角14載荷系數(shù) KK KKKK=11.10 1.2 1.351.782查取齒形系數(shù) Y和應(yīng)力校正系數(shù) Y查課本由 P197 表 10-5 得:齒形系數(shù) Y2.768Y2.145應(yīng)力校正系數(shù) Y1.558 Y 1.825重合度系數(shù) Y端面重合度近似為 1

16、.88-6.884（ 11 ） cosZ1Z 2 1.883.2（ 1/191/131） cos14 1.637arctg（tg/cos） arctg（ tg20/cos14 ） 20.56311 13.1387因?yàn)?cos，則重合度系數(shù)為 Y 0.25+0.75 cos/ 0.684螺旋角系數(shù) Y軸向重合度 27.90sin14o1.4321.501Y 10.895計(jì)算大小齒輪的YF FS F 安全系數(shù)由表查得 S1.4查課本由 P204表 10-20c 得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限小齒輪FF 1500MPa大齒輪 FF 2380MPa查課本由 P197圖 10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù) :KFN 1

17、 =0.86KFN 2 =0.93取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4K FN 1FF 10.86 500307.14F 1 =S1.4F 2 = K FN 2 FF 20.93380252.43S1.4YF 1 FS 12.768 1.5580.0140F 1307.14YF2 FS 22.145 1.8250.0155F 2252.43大齒輪的數(shù)值大 . 選用 .齒形系數(shù) Y2.768 Y2.145應(yīng)力校正系數(shù)Y 1.558Y 1.825設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算模數(shù)30.87 cos2 14 0.01552 1.782 14398.461.03mmmn192mm11.65對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

18、的法面模數(shù)mn 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按 GB/T1357-1987 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 mn =1.5mm但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度， 需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d 1 =31.68 mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) . 于是由 :z = 27.9cos14=18.05取 z=191mn1那么 z 2 =6.884 19=130.796取 z 2 =131幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距a=( z1z2 )mn=(19131) 1.5=115.01mm2cos2cos14將中心距圓整為 171 mm按圓整后的中心距修正螺旋角( 12 )mnarccos(19131)1.5=arccos

19、2211511.97因值改變不多 ,故參數(shù), k, Zh 等不必修正 .計(jì)算大 .小齒輪的分度圓直徑z1mn191.5mmd 1 = coscos11.97 =29.13d 2= z2 mn131 1.5 =200.86 mmcoscos11.97計(jì)算齒輪寬度B=d11 29.13mm 29.13mm圓整的B230B1 35（二）低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制， 故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪。軟齒面齒輪用于齒輪尺寸緊湊性和精度要求不高，載荷不大的中低速場(chǎng)合。由于用于傳送清洗零件的運(yùn)輸機(jī)為一般的工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB10095-88 ）。

20、選擇小齒輪材料為 45 鋼 ( 調(diào)制 ) ，選硬度為 280HBS, 大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)制），選硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。比希望值略小些， 可以初步試算。 齒根噴丸強(qiáng)化。 取小齒齒數(shù) Z1 =27。 z 2 =5.176 23=1.9.75 圓整取 z 2 =140齒輪精度按 GB/T10095 1998，選擇 7 級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選 Kt =1.6查課本由 P215 圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù)ZH =2.433試選12o ,查課本由 P214 圖 10-26 查得1 =0.82 =0.83=0.8+0.8

21、3=1.63應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 =60n 2 j L n =60 207.728 1(1 830015)=4.487 109N2 = N12.89 1088.669 108i2.28由課本 P203 圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)K HN 1 =0.97K HN 2 = 0.975查課本由 P207 圖 10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim 1大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim 1600MPa ,550MPa取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,則接觸疲勞許用應(yīng)力K HN 1H lim 1=0.97 600H 1 =582 MPaS1H 2= K HN 2H lim

22、 2 =0.975 550/1=536.25MPaSH ( H lim 1H lim 2 )2559.125MPa查課本由 P198 表 10-6查材料的彈性影響系數(shù) Z E =189.8MP a選取齒寬系數(shù)d155T=95.5 10 P2 / n2 =95.5 10 2.07/207.7284=9.52 10N.m3u 1Z H ZE3 2 1.69.5210 46.1762.433 189.82K t T1)22d1t( H 11.63()du5.176559.125=53.38 mm2. 計(jì)算圓周速度d1t n253.83207.728601000600.585m/ s10003. 計(jì)算

23、齒寬b= d d1t =153.83=53.83mm4. 計(jì)算齒寬與齒高之比bh模數(shù) mnt= d1t cos53.83 cos121.95mmZ127齒高h(yuǎn)=2.25 mnt =2.25 1.95=4.39 mmb h =53.83/4.39=12.265. 計(jì)算縱向重合度0.318 d z1 tan0.318 27 tan12 1.825arctg（tg/cos） arctg（ tg20/cos12 ） 20.41 13.1387因?yàn)?cos，則重合度系數(shù)為Y0.25+0.75 cos/0.6846. 由表 10-3 查的K H =1.464使用系數(shù) K A =1同高速齒輪的設(shè)計(jì) ,查表選

24、取各數(shù)值K v =1.04KF=1.33K H=KF=1.4故載荷系數(shù)K K A K v K HK H=11.041.41.464=2.1327. 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑33K K t =53.832.132d1 =d1t59.235mm1.6計(jì)算模數(shù)mnd1 cos53.83cos12mmz1271.953. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)3YY2KT1Y cos2mFSd Z 21F 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值（ 1）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9.52 104N m（ 2）確定齒數(shù) z因?yàn)槭怯昌X面，故取z 27，z i z 5.17627139.75取 z 140傳動(dòng)比誤差i u z / z 140/

25、275.185i 1.75，允許（ 3）初選齒寬系數(shù)按對(duì)稱布置，由表查得1（ 4）初選螺旋角初定螺旋角12（ 5）載荷系數(shù) KK K K K K =11.041.4 1.331.936（ 6） 當(dāng)量齒數(shù)z z /cos27/ cos3 12 28.849zz /cos 140/ cos3 12 149.589由課本 P197 表 10-5 查得齒形系數(shù)Y和應(yīng)力修正系數(shù)YYF 12.533,YF 22.14YS 11.619, YS 21.83（ 7）計(jì)算大小齒輪的YF FSF 查課本由 P204 圖 10-20c 得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE 1 500MPaFE 2 380MPa查課本由 P2

26、02 圖 10-18 得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 1 =0.90KFN 2 =0.93S=1.4F 1 = K FN 1FE 10.90 500303.57 MPaS1.4K FN 2 FF 20.93 380F 2 =S1.4238.86 MPa計(jì)算大小齒輪的YFa FSa ,并加以比較F YFa 1 FSa12.533 1.6190.01351F 1303.57YFa 2 FSa22.14 1.83F 20.01640238.86大齒輪的數(shù)值大 , 選用大齒輪的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 . 計(jì)算模數(shù)31.936 9.52 10 40.88 cos2 12 0.01640 mm 1.624mmmn2127

27、 21.63對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 mn =2mm但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d 1 =59.235 mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) .z 1= 59.235cos12=28.97取 z 1 =29mnz 2 =5.176 29=150.1取 z 2 =150初算主要尺寸計(jì)算中心距(z1 z2 )mn=(29150) 2=182.99mma=2 cos2cos12將中心距圓整為 183mm修正螺旋角( 12 )mnarccos(29150) 2=ar

28、ccos218312.00152因值改變不多 ,故參數(shù) ,k , Zh 等不必修正分度圓直徑d1= z1mn292 =59.29 mmcoscos12d 2z2 mn 1502=306.69 mmcoscos12計(jì)算齒輪寬度bd d1159.2959.29mm為了縮小箱體圓整后取B260mmB165mm18）齒輪圖：齒數(shù) z中心距 a法面模數(shù) mn螺旋角法面壓力角n端面壓力角t齒寬 b齒根高系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值han*齒頂高系數(shù)h* athan * cos齒頂系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值c*當(dāng)量齒數(shù) zv分度圓直徑 d齒頂高 ha齒根高 h f齒全高 h齒頂圓直徑 da齒根圓直徑 d f齒輪的主要參數(shù)高速級(jí)低速級(jí)19131291501151831.5211.97 12.0015 202020.5631120.4135306560110.9780.9780.250.2520.80143.4022.7116.7429.13200.8659.29306.691.521.8752.53.3754.531.5199.56230424.75192.7553295