【正文】 0 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)題目： 圓錐 —— 斜齒 圓柱 齒輪減速器 寧波大學(xué) 機(jī)械工程與力學(xué)學(xué) 院 機(jī)械 國貿(mào) 107 班 設(shè)計(jì)者： 朱立力 指導(dǎo)教師： 柳麗 2021 年 1 月 14 日 1 目 錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 2 二、傳動(dòng)方案的擬定及說明 3 三、電動(dòng)機(jī)的選擇 3 四 、傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配 4 五 、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 4 六 、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 七、鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15 八、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 聯(lián)軸器的選擇 軸承的選擇 九、滾動(dòng)軸承的校核 26 十、鍵的選擇及強(qiáng)度校核 30 十一、箱體設(shè)計(jì)及附屬部件設(shè)計(jì) 33 十二、潤滑與密封 34 十三、端蓋設(shè)計(jì) 34 十四、心得體會(huì) 36 2 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)： 設(shè)計(jì)一用于 鏈板式 運(yùn)輸機(jī)上的圓錐 — 斜齒 圓柱齒輪減速器 。 傳動(dòng)簡圖如下： 總體布置簡圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 減速器 4— 鏈傳動(dòng) 5— 鏈板式輸送機(jī) 已知條件： 組數(shù) 輸送鏈的牽引力 F（ KG） 輸送鏈的速度v(m/s) 輸送鏈鏈輪節(jié)圓直徑 d(mm) 第 2組 6 399 注： ，運(yùn)轉(zhuǎn)方向不變，工作載荷穩(wěn)定。 15 年，每年 300 個(gè)工作日，每日工作 16 小時(shí)。 計(jì)算工作壽命： hht ????? ht ?? v 3 二 、 傳動(dòng)方案的擬定及說明 如任務(wù)說明書上布置簡圖所示，傳動(dòng)方案采用圓錐圓柱齒輪減速箱： 圓錐齒輪置于高速極，以免使圓錐齒輪尺寸過大加工困難 ；鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低適合遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，但只適用在平行軸間低速重載傳動(dòng)，故用在低速級(jí)。 三、 電動(dòng)機(jī)的選擇 工作機(jī)輸出功率 WP kWkWFvP W 31000 ???? 輸送鏈 小鏈輪轉(zhuǎn)速 n 輸送鏈 鏈輪節(jié)圓 周長 c=π d=㎜ ?轉(zhuǎn)速 ??? r/min= r/min 傳動(dòng)效率 ? ：查《設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P:5表 17 ⑴錐齒輪傳動(dòng)： 8級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng) (油潤滑 ) 1?? ⑵斜齒輪傳動(dòng)： 8級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng) (油潤滑 ) 2?? ⑶鏈傳動(dòng)：滾子鏈 3?? ⑷ 聯(lián)軸器：彈性聯(lián)軸器 4?? ⑸ 滾動(dòng)軸承：滾子軸承（稀油潤滑） 5??（一對(duì)） 總 傳動(dòng)效率 ? =?1 ?2 ?3 ?4 ?35= 電動(dòng)機(jī) 輸入 功率 dP KWKWPP wd 3 ??? ? 由《設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P:167表 121 選 Y132M16型號(hào)電動(dòng)機(jī)， 主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下： 型號(hào) 額定功率 （ kW） 滿載轉(zhuǎn)速（ r/min） 額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 Y132M16 ４ 960 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量（ kg） D E G 73 42 80 37 kWPw 3? n = ?? ?? ?? ?? ?? ? = dP = Y132M16 型號(hào) ： 額定功率 4kw 滿載轉(zhuǎn)速960r/min 4 四 、 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配 系統(tǒng)總傳動(dòng)比 i i =960/= 參考《設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P:5表 18： 對(duì)于鏈傳動(dòng)，傳動(dòng)比范圍為 25，所以取為鏈傳動(dòng)比 ?i ， 對(duì)于圓錐－圓柱齒輪減速器，為使大圓錐齒輪直徑不致過大，傳動(dòng)比應(yīng)取小值，但考慮到使用浸油潤滑，大錐齒輪和大圓柱齒輪直徑相差不易太大，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)取圓錐齒輪傳動(dòng)比 31?i 。 圓柱齒輪傳動(dòng)比 42?i 五 、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 各軸轉(zhuǎn)速 n（ r/min） 減速器高速軸為１軸，中速軸為２軸，低 速軸為３軸， 各軸轉(zhuǎn)速為 ： m in/9601 rn ? m in/3203960112 rinn ??? m in/804320223 rinn ??? 各軸輸入功率 P（ kW） kWPP d ?? ?? kWPP ?? ?? KWPP ?? ?? 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 T（ N?ｍ） mNnPT ??? 0111 mNnPT ??? 095 50222 mNnPT ??? 995 50333 六 、 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)對(duì)象：（一）高速級(jí)錐齒輪傳動(dòng) （二）低速級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng) 電動(dòng)機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，選擇 7級(jí)精度； i = 31 ?i 42 ?i ?i min/9601 rn ? min/3202 rn ? min/803 rn ? kWP ?kWP ?KWP ? mNT ?? mNT ?? mNT ?? 5 材料選擇：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表１０－１，選擇小錐齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS；大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，二者硬度差為 40HBS； (一 )高速級(jí)錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 選擇直齒圓錐齒輪： 軸交角 ??? 90 壓力角 ??20?n 齒數(shù)比 ??211 ta nc o t3 ???? iu 計(jì)算分錐角 21,?? ??? rc ta n1 ?? 2190 ???? ? ? ? ??? ? 2 ? ?? 小齒輪 1 的轉(zhuǎn)矩 mNT ?? 1 初定小齒輪齒數(shù) 211?z 633 12 ????? uu zz? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由《機(jī)械 設(shè)計(jì)》 227:P 設(shè)計(jì)計(jì)算公式（ 1026）進(jìn)行試算，即 3 2121 )()][( ????RRtHEt TKZd ??? 1)確定公式的各計(jì)算數(shù)值 （ 1）試選載荷系數(shù) ?tK （ 2）已知小錐齒輪轉(zhuǎn)矩 mmNT ?? 386001 （ 3）圓錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù) :取常用值 3/1?R? （ 4）齒數(shù)比 3121 ??? zzi? （ 5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 201:P 表 106查得材料的彈性影響 系數(shù) ??20?n ?? ? 2 ? ?? 6 9 M PaZ E ? （ 6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10－ 21d)按齒面硬度查小錐齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ,6001lim M PaH ?? 大錐齒輪的接觸疲勞極限 M PaH 5502lim ?? （７）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9112911)15300161(9606060 ??? ????????? iNN jLnN h （ 8 ） 由 《 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 》 圖 10 － 19 查 得 接 觸 疲 勞 壽 命 系 數(shù), 21 ?? HNHN KK （９）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S＝ 1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（ 1012）得 M P aM P aSKM P aM P aSKHHNHHHNH5761 ][5581 ][2lim221lim11?????????????? 可見大錐齒輪的許用接觸應(yīng)力小。 2）計(jì)算 （ 1）試算小錐齒輪的 td1 ，由計(jì)算公式，得 mmmmd t 3)(3/1)495(2231 ???????? （ 2）錐距 mmudR ??? 齒寬 mmRbR ???? ? mmzdm tt ??? 齒高 ??? mth ??hb （ 2）計(jì)算平均分度圓直徑 mmdd Rm )6/11()(11 ?????? ? （ 3）計(jì)算齒寬中點(diǎn)處的圓周速度 smndv mm / 111 ?? ????? ?? （ 4）計(jì)算載荷系數(shù) ①由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 102查得使用系數(shù) ?AK MP aMP aHH 576][ 558][ 21 ???? mmd t ? 7 ②根據(jù) smvm / ? ，由于錐齒輪，需降低一級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 108查得動(dòng)載系數(shù) ?vK ③直齒圓錐齒輪的齒間載荷分配系數(shù) 1?? ?? FH KK ④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 109用差值法查得軸承系數(shù) ??HK ， 又由 ??HK 和 ?hb查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1013得 ?KF? 故載荷系數(shù) ?????? ?? HHVA KKKKK （ 5）按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的 1d mmKKdd tt ?? （ 6）計(jì)算大端模數(shù) mmzdm ?? 。 校核齒根彎曲強(qiáng)度 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 266:P 式（ 1024） ? ? ? ?3 222 1 4 1 F SaFaRR YYuzKTm ??? ??? 1）確定公式中各計(jì)算數(shù)值 （ 1）計(jì)算載荷系數(shù) ?? ?? FFVA KKKKK （ 2 ）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1020c查得 小齒輪的彎曲疲勞極 限MPaFE 5001 ?? ，大齒輪的彎曲疲勞極限 MPaFE 3802 ?? ； （ 3）由圖 1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù) , 21 ?? FNFN KK （ 4）計(jì)算彎曲疲 勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) S＝ ,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（ 1012） ，得 M P aM P aSKM P aM P aSKFEFNFFEFNF ][ ][222111?????????????? （ 6）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) os/63c os/ os/21c os/ 222 111 ???? ???? ??zz zz vv （ 7）查取齒形系數(shù) FaY ?K MP aMP aFF ][ ][ 21 ???? 8 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105查得 , 21 ?? FaFa YY （ 8）應(yīng)力校正系數(shù) SaY 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105查得 , 21 ?? SaSa YY （ 9）計(jì)算大小齒輪的 ? ?FSaFaYY? 值，加以比較： ? ? 11 ???F SaFa YY ? ? ? 22 ???F SaFa YY ? 大齒輪的數(shù)值較大。 2）代入數(shù)值計(jì)算 ? ? mmmmm 2223 ???????? ??? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載