【正文】 0 機(jī)械零件設(shè)計(jì) （ 設(shè)計(jì)說明書 ） MACHINED COMPONENT DESIGN (Design specifications ) 題 目 : 用于螺旋輸送機(jī)的一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 冶金 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 起訖日期 ～ 1 目 錄 0． 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 …………………………………………………………… 3 1． 電動(dòng)機(jī)的選擇 ……………………………………………………………… 4 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇……………………………………………… 4 電動(dòng)機(jī)容量選擇………………………………………………………… 4 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速………………………………………………………… 4 電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇………………………………………………………… 5 2. 傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 ……………………………………………………………… 5 確定傳動(dòng)比……………………………………………………… ……… 5 齒輪傳動(dòng)比……………………………………………………………… 6 計(jì)算傳動(dòng)參數(shù)…………………………………………………………… 6 3． 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………………… 6 閉式圓柱斜齒輪傳動(dòng)…………………………………………………… 7 開式圓錐齒輪傳動(dòng)……………………………………………………… 12 4． 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 ………………………………………………… 15 高速軸（小齒輪軸）設(shè)計(jì) ……………………………………………… 15 低速軸（大齒輪軸）設(shè)計(jì)……………………………………………… 20 5． 軸承的壽命計(jì)算 …………………………………………………………… 27 高速軸軸承壽命計(jì)算…………………………………………………… 27 低速軸軸承壽命計(jì)算…………………………………………………… 29 6． 其它零部件選擇及鍵的強(qiáng)度校核 ………………………………………… 31 鍵的選擇與校核 ………………………………………………………… 31 6. 2 聯(lián)軸器的選用 …………………………………………………………… 32 6. 3 鑄鐵減速箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 ………………………………………… 32 7． 技術(shù)要求 …………………………………………………………………… 34 8． 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………… 34 9． 設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………………………………………………… 35 10．課程設(shè)計(jì)任務(wù)書原件 ……………………………………………………… 37 2 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)》 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 班級(jí) 冶金 姓名 學(xué)號(hào) 一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)： 用于螺旋輸送機(jī)的一級(jí)圓柱齒輪減速器 二、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ； ； ； ； 。 三、原始數(shù)據(jù) （ B2 斜） 輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)矩 T 850 N m 輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速 n 125 r/min 輸送機(jī)工作轉(zhuǎn)速 允許誤差 177。5% 工作年限 8 年 2 班制 。 四、設(shè)計(jì) 任務(wù) 減速器裝配圖 （ A1 號(hào)圖紙） 1 張； 零件工作圖（ A3 號(hào)圖紙） 1 張； 1. 大齒輪工作圖 1 張； 2. 減速器輸入軸 工作圖 1 張； 設(shè)計(jì)說明書 1 份。 五、設(shè)計(jì)期限 2021 年 6 月 17 日 至 2021 年 6 月 28 日 指導(dǎo)教師 ： 發(fā)題日期 ： 3 計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果 1. 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 按工作要求和工作條件，選擇 Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)容量選擇 輸送機(jī)所需功率 Pw=T n / 9550 = 850 150/9550 = kw 傳動(dòng)裝置總效率 η 總 =η １ 4η ２ 2η ３ η ４ 式中：η η η η 4分別為滾動(dòng)軸承（ 4 對(duì)）、聯(lián)軸器（ 2 個(gè)）、圓錐直齒輪和圓柱斜齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 P9 表 23 查得 ： η １ =，η ２ ＝ ，η ３ ＝ ，η ４ =。 則： η 總 = = 輸送機(jī)所需電動(dòng)機(jī)的功率 Pd =PＷ /η 總 =由表 101 選取 電動(dòng)機(jī)額定功率 Ped=15 kw。 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速為： nw＝ [（ 15%）～（ 1+5%） ] 125r/min ＝ ～ r/min 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課 程設(shè)計(jì)》 P5 表 21 推薦的傳動(dòng)比合理范圍：取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍 I1=3~5。 取開式圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 I2=2~4。 總傳動(dòng)比理論范圍為： I 總 = I1 I2 =（ 3~5）（ 2~4） = 6~20 因此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍： Nd= I 總 nＷ = (6～ 20) (～ ) = ～ 3150 r/min 根據(jù)表 101 可以確定：符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有：1000、 1500 和 3000r/min。查表 101 得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算出總傳動(dòng)比列于附表 11 中。 ?? Pd= Ped=15kW 4 計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果 電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊(cè)查出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)： 附表 11 電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及傳動(dòng)比 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 kw 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 (r/min) 質(zhì)量/kg 總傳動(dòng)比 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 1 Y160M22 15 3000 2930 125 2 Y160L4 15 1500 1460 144 3 Y180L6 15 1000 970 195 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，價(jià)格越低，而傳動(dòng)裝置的輪廓尺寸較大。表中所列方案 1 與方案 2 電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速高， 質(zhì)量輕，價(jià)格便宜，但 方案 1 總傳動(dòng)比最大，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置外廓尺寸大，制造成本大 ；方案 3 質(zhì)量大，轉(zhuǎn)速低，價(jià)格高， 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置外廓尺寸 小 。綜合考慮電動(dòng)機(jī)的價(jià)格和傳動(dòng)裝置尺寸條件，為了合理地分配各級(jí)傳動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定 選用方案 2， 即選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為： Y160L4。 其滿載轉(zhuǎn)速 n 滿 =1460r/min， Ped=15KW。 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 P106 頁表 103 得： 電動(dòng)機(jī)軸中心高 H (mm) 電動(dòng)機(jī)軸伸出端長(zhǎng)E (mm) 電動(dòng)機(jī)軸直徑 D (mm) 160 110 42 2． 傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 原始數(shù)據(jù)： 輸送機(jī)工作軸上轉(zhuǎn)矩 T (N m) 輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速 N (r/min) 工作年限 850 125 8 年 2 班制 確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比： 60總總 ??? wnni 電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y160L4 mmH 160? mmE 110? mmD 42? 總傳動(dòng)比： ?i 5 計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果 齒輪 傳動(dòng)比 取減速箱內(nèi)閉式圓柱 齒輪的傳動(dòng)比為 i 柱 =，則 開式圓錐齒輪傳動(dòng)比 ： 柱總錐 ??? iii 計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 各軸轉(zhuǎn)速 1 軸 (高速軸 )： m in14601 rnn ?? 滿 2 軸 (低速軸 )： rinn ??? 柱 3 軸 (外傳動(dòng) 軸 )： rn ?? 4 軸 (輸送機(jī) 軸 )： rinn ??? 錐 各軸輸入功率 聯(lián)軸器效率： ?聯(lián)? 球軸承效率： ?? 閉式圓柱 齒輪傳動(dòng)效率： ?柱? 開式圓錐齒輪 傳動(dòng)效率： ?? 1 軸： 1 2 . 9 6 K 3 . 0 9 聯(lián)1 ???? ?dPP 2 軸： 1 2 . 4 4 5 K 柱軸承12 ?????? ??PP 3 軸： ??????? ??PP 4 軸： ??????? ??PP ?柱i ?i min14601 rn ? r? .3 rn ? ?P ?P ?P 6 計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 1 軸： 1460 111 ???? nPT 2 軸： 222 ???? nPT 3 軸： 333 ???? nPT 4 軸： 5095 50 444 ???? nPT 附表 12 各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸名 功率P/kW 轉(zhuǎn)矩 T(Nm) 轉(zhuǎn)速 n (r/min) 傳動(dòng)比ai 效率? 高速軸 1460 低 速軸 4 外傳 動(dòng) 軸 1 輸送 機(jī) 軸 3． 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 減速器內(nèi)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì) 選擇 傳動(dòng)類型、 齒輪材料 及確定許用應(yīng)力 閉式圓柱斜齒輪傳動(dòng)。 小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì) ， 齒面 硬度為 241~286HBW， M p aM p a FEH 500,600 11lim ?? ?? ； 大齒輪選用 45 調(diào)質(zhì) ， 齒面 硬度為 217~255HBW。 M p aM p a FEH 3 6 0,5 5 0 22lim ?? ?? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)齒輪按 8 級(jí)精度制造（ 要求軟齒面粗糙度umRa ~? ， smv 10? ）。 ??T ??T ??T ??T 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì) 大齒輪 45 調(diào)質(zhì) 8 級(jí)精度 7 計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果 （ 1） 確認(rèn)公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）由表 113 與表 115，查表得取載荷系數(shù) ?tK , 查表 1326 得齒寬系數(shù) ?d? 2） 轉(zhuǎn)矩 1T 與螺旋角 ? 因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用【 2】 P171 頁公式 113 求 出 1d 值。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：