【正文】 學(xué)生姓名：林 樂 學(xué) 號(hào)： 20228902 設(shè)計(jì)名稱：二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器 起止日期： 指導(dǎo)老師：岳大鑫 設(shè)計(jì)要求及基礎(chǔ)資料： 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 已知條件： 1） 工作條件： 兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度 35℃； 2）壽 命要求： 檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；使用折舊期： 8年； 3）動(dòng)力來(lái)源： 電力，三相交流，電壓 380/220V； 4） 工作要求： 運(yùn)輸帶允許速度誤差： ? 5%； 5）制造條件及生產(chǎn)批量： 一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。 原始數(shù)據(jù)： 根據(jù)老師布置的 題目，本次設(shè)計(jì) 選用 C10傳動(dòng)的方案，具體數(shù)據(jù)如下： 參數(shù) 數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶工作拉力 F/N 4800 運(yùn)輸帶工作速度 v/（ m/s) 卷筒直徑 D/（ mm) 500 每日工作時(shí)數(shù)（ h） 16 使用期限（年） 8 設(shè)計(jì) 工作量： （ 1） 減速器裝配圖 1張（ A0 或 A1)； （ 2） 零件工作圖 2張； （ 3） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩的輸入端，這樣，軸載轉(zhuǎn)矩的作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分相互抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn) 象，用于載荷比較平穩(wěn)的場(chǎng)合，高速級(jí)一般做成斜齒，低速級(jí)可做成直齒。 ： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 、工作機(jī)需要的輸入功率 工作機(jī)需要的輸入功率的計(jì)算公式： 1000W WFvP kW?? 1）由已知有運(yùn)輸帶工作拉力 : 4800FN? 運(yùn)輸帶工作速度 : /v m s? 2）運(yùn)輸帶與卷筒之間及卷筒軸承的摩擦影響已經(jīng)在 F 中考慮，則工作機(jī)效率 1w?? 由 1） 2）得： 4 8 0 0 1 .2 5 61 0 0 0 1WP kW kW???? 6WP kW? 圖 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 總效率的計(jì)算 由電動(dòng)機(jī)到運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總功 率為 : 1a ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 1? — — 帶傳動(dòng)效率： ?? — — 每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率： ?? — — 圓柱齒輪的傳動(dòng)效率： ?? — — 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率： 則： 421 0 .9 6 0 .9 9 0 .9 6 0 .9 9 0 .8 4a ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率計(jì)算 6 7 .1 40 .8 4wdaPP k W k W? ? ?? kW? 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速 wn及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍的確定 工作機(jī)轉(zhuǎn)速： 60 10 0060 10 00 1. 25 / m in 47 .7 7 / m in500wvndrr?????????? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 P7 表 1 得： 取二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為 8~40i? 故電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為 ~ / m i ni n r?? 依據(jù)工作及實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率 dP 和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍39。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 1 32d mm? 來(lái) 計(jì) 算 應(yīng) 有 的 齒 數(shù) 。由于同一減速器各級(jí)小齒輪（大齒輪）的材料，在沒有特殊情況下應(yīng)選用 相同牌號(hào)，以減少材料品種和工藝要求；另 外在齒輪工作過程中，小齒輪的輪齒接觸次數(shù)比大齒輪多，為了使大小齒輪壽命接近，通常取小齒輪的硬度值比大齒輪的高2040HBS。 （ 4）選小齒輪齒數(shù) 3 20Z ? ,大齒輪齒數(shù) 4 20 ? ? ?,取 754?Z 直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 7級(jí)精度 40Cr（表面淬火 ） 45鋼（ 表面淬火 ） 3 20Z ? 754 ?Z 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 23332 1 EHd H PKT Z Z Zudu???????? ???? （ 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 確定載荷系數(shù) K： AVK K K K K??? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P133 中表 得： AK ? （原動(dòng)機(jī)均勻工作，工作機(jī)輕微沖擊） 由于斜齒輪為 7 級(jí)精度，速度較高，選用 VK ? （斜齒輪可選值 VK 2 ~ ? ） 由于斜齒輪為 7 級(jí)精度，速度較高，選用 K ? ? （斜齒輪可選值 K 1 ~ ? ? ） 由于齒輪非對(duì)稱布置，切兩輪之一為軟齒面，選用 ? ? （可選 1 ? ? ） K 1 .25 1 .1 0 1 .2 1 .12 1 .84 8? ? ? ? ? 2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 52 36 2. 62 5 3. 62 62 5 10T N m N m m? ? ? ? ? 3）兩支承相對(duì)于小齒輪做不對(duì)稱布置，齒寬系數(shù) 1d? ? 4）材料的彈性影響系數(shù) 9 MPaZ E ? 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查《機(jī)械設(shè)計(jì)》中 P135 圖 ：取 ? 重合度系數(shù) : ? ? （重合度系數(shù) 5 8Z? ? ～ ） 5）齒數(shù)比 ?? 6 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPaH 6003lim ?? ， 大 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 極 限MPaH 5504lim ?? 7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N（齒輪工作壽命為 8年，設(shè)每天工作 300天） ? ?32 8606 0 1 7 3 . 2 1 1 2 8 3 0 0 8 3 . 9 9 1 1 0hN n jL?? ? ? ? ? ? ? ? ? 8 84 3 .9 9 1 1 0 1 .0 8 5 1 03 .6 8N ?? ? ? 8）選取接觸疲勞壽命系數(shù) , ?? 9)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P140 中表 得： min ?（接觸疲勞強(qiáng)度的最小安全系 數(shù)取值： ~） 1 lim 33m in 3 60 0 665NHPHZSM P a M P a?? ???? 2 lim 44m in1 .2 5 5 0 5501 .2NHHPHZSM P a M P a?? ???? 取小者，即 4 550H P H P M Pa???? （ 2）計(jì)算 ? 52 10TN mm??? 1d?? 9 MPaZ E ? ? ? ? 2 ? MPaH 6003lim ??lim 4 550H MPa? ? 83 10N ?? 84 10N ?? ??HNHNKK 550HP MPa? ? 1)試算小齒輪分度圓直徑 3d 2533 2 1. 84 8 3. 62 62 5 10 4. 68 2. 5 0. 8 18 9. 81 3. 68 55 0td m mmm? ? ? ? ???? ? ? ????? 2)計(jì)算圓周速度 v 32 7 173 .21 /60 100 0 60 100 0 /dnv m sms? ? ??????? 3）計(jì)算齒寬 b 3 1 9 6 .2 1 7 9 6 .2 1 7db d m m m m?? ? ? ? 4）計(jì)算齒寬與齒高之比 hb 模數(shù) 339 6 .2 1 7 4 .8 1 120tt dm m m m mZ? ? ? 齒高 5th m m m m m? ? ? ? 3 mm? /v m s? mm? mm? mm? 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式有 : 23 232 F a Sad F PY Y YKTm Z ????? (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 5003 ?? ，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 3804 ?? 2）查《機(jī)械設(shè)計(jì)》中 P139 圖 得 :取彎曲疲勞壽命系數(shù)3 1NY ? , 4 1NY ? 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P140 中表 得： 取彎曲疲勞安全系數(shù) min ? （疲勞強(qiáng)度的取值： ~） 3 l im 33m in1 50 0 2 5002N F S TFPFYYSM P a M P a?? ????? 4 l im 44m in1 38 0 2 3802N F S TFPFYYSM P a M P a?? ????? 4）計(jì)算載荷系數(shù) ? 5）查取齒形系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P137 中表 得： , FaYY?? 6）查取應(yīng)力校正系數(shù) MPaFE 5003 ??MPaFE 3804 ??3 1NY ? , 4 1NY ? 3 500FP MPa? ?4 380FP MPa? ? ? 34FaYY ?? 幾何尺寸的計(jì)算 由表查得 3 ? ， ?SaY 7）計(jì)算大、小齒輪的 34Fa SaFPYY? 并加以比較 3332 . 8 0 1 . 5 5 0 . 0 0 8 6 8500F a S aFPYY? ??? 4442 . 2 3 1 . 7 6 0 . 0 1 0 3 3380F a S aFPYY? ??? 大齒輪的數(shù)值大 SaFPYY? ? 取 ( 2 = )YY????? 時(shí) ， （ 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 43 22 1 .8 4 8 3 6 .2 6 2 5 1 0 0 .0 1 0 3 3 0 .71 2 02 .8 9 4nm m mmm? ? ?? ? ??? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(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)度所決定的承載能力，而齒 面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪的直徑（即模數(shù)與齒輪的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) ，并就近圓整，取 3m mm? ，可滿足彎曲強(qiáng)度。 14176。 20 20 齒數(shù) Z 19 107 32 118 分度圓直徑 d mm 96 354 齒頂圓直徑 h mm 102 360 齒根 圓直徑 df mm 齒寬 b mm 60 55 100 95 旋向 左旋 右旋 材料 40Cr 45 鋼 40Cr 45 鋼 熱處理狀態(tài) 表面淬火 表面淬火 表面淬火 表面淬火 齒面硬度 HBS 480 450 480 45