行星運動螺旋式混合機設計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　Abstract………………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　第1章 緒論……………………………………………………………………………1<

2、/p><p>　　1.1選題的背景及意義…………………………………………………………2</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究狀況……………………………………………………………2</p><p>　　第2章 機械傳動裝置的總體設計…………………………………………………3</p><p>　　2.1分析和擬定傳動裝置的運動……………………………………

3、………………3</p><p>　　2.2電動機的選擇……………………………………………………………………4</p><p>　　2.3分配各級傳動比………………………………………………………………4</p><p>　　2.3.1自轉部分……………………………………………………………4</p><p>　　2.3.2計算自轉部分傳動裝置的運

4、動和動力參數(shù)…………………………5</p><p>　　2.3.3公轉部分……………………………………………………………6</p><p>　　2.3.4計算公轉部分傳動裝置的運動和動力參數(shù)…………………………7</p><p>　　2.4 本章小結………………………………………………………………………7</p><p>　　第3章 機械傳動

5、件的設計……………………………………………………………8</p><p>　　3 .1帶輪的設計和校核 ……………………………………………………………8</p><p>　　3 .2齒輪的設計和強度校核…………………………………………………………10</p><p>　　3.2.1自轉部分高速級齒輪傳動的設計計算…………………………………10</p>

6、<p>　　3.2.2高速級齒輪的校核………………………………………………………13</p><p>　　3.2.3自轉部分低速級齒輪傳動的設計計算…………………………………13</p><p>　　3.2.4低速級齒輪的校核………………………………………………………16</p><p>　　3.2.5公轉部分直齒輪設計與計算………………………………………

7、……17</p><p>　　3.2.6直齒輪的校核……………………………………………………………20</p><p>　　3 .3公轉部分蝸桿傳動設計與計算…………………………………………………21</p><p>　　3.3. 1蝸桿的校核………………………………………………………………21</p><p>　　3 .4軸的設計和校核……

8、……………………………………………………………23</p><p>　　3.4.1軸的結構設計……………………………………………………………23</p><p>　　3.4.2軸的最小直徑估算………………………………………………………24</p><p>　　3.4.3各軸段直徑和長度的確定………………………………………………25</p><p&

9、gt;　　3.4.4軸承的選擇………………………………………………………………27</p><p>　　3.4.5鍵的選擇…………………………………………………………………28</p><p>　　3.4.6軸的受力分析和剛度校核………………………………………………28</p><p>　　3.4.7軸承壽命核算……………………………………………………………30&l

10、t;/p><p>　　3.4.8鍵校核………………………………………………………………31</p><p>　　3.4.9轉臂的校核…………………………………………………………31</p><p>　　3 .5本章小結…………………………………………………………………………32</p><p>　　第4章 尺寸公差與配合的選用…………………………

11、…………………………33</p><p>　　4 .1配合制的選擇……………………………………………………………………33</p><p>　　4 .2公差等級的選擇…………………………………………………………………33</p><p>　　4 .3配合的選擇………………………………………………………………………33</p><p>　　4

12、.4本章小結…………………………………………………………………………34</p><p>　　第5章 箱體的設計……………………………………………………………………35</p><p>　　5 .1零件的位置尺寸…………………………………………………………………35</p><p>　　5 .2軸承端蓋…………………………………………………………………………35&l

13、t;/p><p>　　5 .3鑄鐵減速箱的結構尺寸…………………………………………………………36</p><p>　　5 .4本章小結…………………………………………………………………………37</p><p>　　第6章 設計結果………………………………………………………………………38</p><p>　　6 .1各零件參數(shù)表…………………

14、…………………………………………………38</p><p>　　6 .2本章小結 ………………………………………………………………………40</p><p>　　結論………………………………………………………………………………………41</p><p>　　參考文獻 ………………………………………………………………………………42</p><p

15、>　　致謝………………………………………………………………………………………44</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　混合單元操作廣泛應用于化工、醫(yī)藥、食品、粉末冶金、涂料、電子、軍工、材料等領域及新材料技術領域, 為保證固體粉末特別是對于有一定潮濕度和團聚粘結傾向的半干粉料之間的均勻混合，混合機械設備的選擇至關重要。國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)混

16、合機基本上以采用上世紀80年代由合肥輕機（合肥中辰前身）引進的日本三菱技術為主。但這一技術在大量產(chǎn)和自動化控制上已經(jīng)顯出不足。隨著飲料工業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)對高端設備的需求也在不斷增加，且一直依賴進口。為了改變這一局面，我國憑借多年的研究、制作混合機的經(jīng)驗，組織技術力量在廣泛學習國外最新技術的基礎上。從1990年至今，混合機從無到有，并逐漸形成規(guī)模生產(chǎn)，已廣泛應用于生產(chǎn)實踐中并且已有少量出口。在設計過程中，努力實現(xiàn)混合機的混合速

17、度快、混合效果好。</p><p>　　本次設計的行星運動螺旋式混合機主要用于粉體混合。它的執(zhí)行機構有兩部分；一是通過三對錐齒輪傳動的自轉部分，二是由一對直齒輪和一對蝸輪蝸桿傳動的公轉部分。該機的機構設計，其主要設計內(nèi)容是傳動裝置的設計，電動機的選擇，減速器的設計，攪拌器的設計以及箱體的簡單設計。最后進行總體的裝配，達到設計的要求，本設計說明書對其進行了詳細的闡述。</p><p>　　關

18、鍵詞：混合機；行星運動；自轉；公轉；減速器；螺旋 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Mixers are widely used in high-tech fields of chemicals, medication, food industry, powder and metallurgy, paints, electro

19、nics, military and materials. In order to warrantee the mild blend between powder of humidity and half-dried with tendency of aggregative cohersion, it is critical to choose the right blending machine.Domestic quality mi

20、xers are basically to use the last century 80 's the Hefei light machine (predecessor of the Hefei zhongchen) introduced by Japan Mitsubishi technology . But </p><p>　　In this design the blending machine

21、 of spiral type with planetary motion is mainly used in blending different powders. There are two actuators in this machine, one is the autorotation driven by three pair of bevel gear, the other is the revolution driven

22、by a pair of straight and worm gear transmission. And the main parts of this design are about the design of drive and decelerator, choose of motor, design of blender and box. In the end the assembly of whole parts and th

23、e requirement of design a</p><p>　　Key words: Blender；Planetary motion；Autorotation； Revolution；Decelerator; Helicism</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義</p

24、><p>　　混合單元操作廣泛應用于化工、醫(yī)藥、食品、粉末冶金、涂料、電子、軍工、材料等領域及新材料技術領域，為保證固體粉末特別是對于有一定潮濕度和團聚粘結傾向的半干粉料之間的均勻混合，混合機械設備的選擇至關重要。隨著納米技術的發(fā)展,粉體混合更顯示出它的重要性。本次設計的行星運動螺旋式混合機，它的容器呈圓錐形，有利于粉料下滑。容器內(nèi)螺旋攪拌器軸平行于容器壁母線，上端通過轉臂與螺旋驅(qū)動軸連接。當驅(qū)動軸轉動時，攪拌除自轉

25、外，還被轉臂帶著公轉，這樣就使被混合物料既能產(chǎn)生垂直方向的流動，又能產(chǎn)生水平方向的位移，而且攪拌器還能消除靠近容器內(nèi)壁附近的滯留層。因此這種混合機的混合速度快、混合效果好。很有研究的意義。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究狀況</p><p>　　國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)混合機基本上以采用上世紀80年代由合肥輕機（合肥中辰前身）引進的日本三菱技術為主，但這一技術在大產(chǎn)量和自動化控制上已經(jīng)顯出不足[1

26、]。隨著飲料工業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)對高端設備的需求也在不斷增加，且一直依賴進口。 為了改變這一局面，我國憑借多年研究、制作混合機的經(jīng)驗，組織技術力量在廣泛學習國外最新技術的基礎上，從1990年至今，混合機從無到有,并逐漸形成規(guī)模生產(chǎn)，已廣泛應用于生產(chǎn)實踐中并且已有少量出口[2]。螺旋錐形混合機是我國設計制造的固體粉粒混合的新機種，經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，已形成系列產(chǎn)品[3]。隨著應用范圍的擴大，1995年蘭化公司化工機械廠借蘭化合成橡膠

27、廠ABS裝置改擴建之際，自行開發(fā)、研制出具有目前先進技術水平的LHSY-11.5N雙螺旋錐形混合機。1997年初，該機正式投入使用。截止目前，該混合機運轉正常、性能穩(wěn)定，整機各項指標均達到設計要求。我國混合機正向著更好更接近世界在發(fā)展[3]。</p><p>　　間歇、連續(xù)進料混合機械以及單螺桿和雙螺桿擠出器是十九世紀末發(fā)展起來的混合器，主要用于食品工業(yè)和潤滑油的抽提，隨著橡膠工業(yè)和汽車輪胎工業(yè)的發(fā)展，二十世紀初

28、逐漸發(fā)展起密封系統(tǒng)的擠出機，錯流雙螺桿混合器也隨之產(chǎn)生，直到1980年對于間歇和連續(xù)混合器的機理研究才逐漸發(fā)展起來。工程師們面對許多問題，如具有分離功能回旋軸混合器、含有絞合回旋桿分離器等的設計。眾多的連續(xù)式混合器的設計越來越復雜，這些系統(tǒng)可以實現(xiàn)單螺旋擠出、錯流雙螺旋桿擠出的效能，并且可以混合非常多的物種，這些混合器各有特點和優(yōu)缺點，適用于不同的場合[4]。</p><p>　　德國 Respecta 公司推出

29、的 Vacu Cast 多組件混合機可進行低壓排空且混合均勻，可將準確測量的混合物從一混合噴嘴噴射到模腔里，還可以直接將混合物注射到模腔內(nèi)，該機與其他混合機相比其優(yōu)點是，混合固體和液體物質(zhì)以及排空工序均在單一組件內(nèi)進行。Vacu Cast 混合機生產(chǎn)的混合物、填充劑和粘合劑的表面濕潤度極佳特別是對粉狀顆粒不但能提高成品的拉伸力而且能提高抗腐蝕性[4]。</p><p>　　在美國靜止型混合機已經(jīng)成為現(xiàn)在的主流。該

30、機結果簡單、無死角很適合食品加工，它再現(xiàn)性良好、可準確的實現(xiàn)均勻混合，而且省維修費用、省能源、省空間機體具有豐富的多樣性[4]。</p><p>　　混合機的專業(yè)廠家關東混合機工業(yè)公司，開始出售一種升降型立式混合機，該機大大改善了作業(yè)條件，符合衛(wèi)生、安全標準。KTM-200處于上升位置時的全高是2,1 SOmm,運行時1. 500mm，寬為1.230mm，全長1.700mmo攪拌用電機容量是7.SKW，升降用1.

31、SkW、采用4級調(diào)速，各種轉速均在30~300rpm內(nèi)設定，機體為不銹鋼，易于沖洗，為防灰塵，制成密封型，改善了安全、衛(wèi)生、作業(yè)環(huán)境。當然，成本有所提高，該公司正在努力降低成本，抑制價格上升[5]。</p><p>　　另外，該公司還開始經(jīng)營使用冷卻介質(zhì)、在攪拌物料過程進行冷卻的世界第一臺“強制冷卻螺旋混合機”。至今冷卻是通過噴射冷風式CO:進行的，該機通過冷卻介質(zhì)的流動，達到所希望的溢度，它還帶有表示物料溫度的

32、溫度顯示裝置。包括全部規(guī)格的混合機、與攪拌容器、升降裝置等結合可實現(xiàn)自動化[3]。</p><p>　　粉研公司正在經(jīng)營一種連續(xù)式噴射混合機。該機與供料器結合，在數(shù)秒內(nèi)可進行粉狀物料的連續(xù)加沮、混煉、溶解、乳化，稱其為連續(xù)噴射混合裝置。該連續(xù)噴射混合裝置，采用了獨特的專利結構，使氣液粉三相物料通過噴射混合，比率、混合精度高，品質(zhì)均勻一致，依靠物料的通過使其自潔，因在密閉環(huán)境中作業(yè)，無粉塵，無噪音。與卜機連動容易實

33、現(xiàn)無人化，可大幅度地提高品質(zhì)，降低成本[5]。</p><p>　　連續(xù)式噴射混合裝置，采用獨特的連續(xù)加沮方式，實現(xiàn)了超過手排面的味道，在食品制造過程中，加濕、混煉、溶解是必要的過程，面團等的制作左右著產(chǎn)品的質(zhì)量、成本。面團制作的秘訣，首要的是優(yōu)質(zhì)的水，在不需施加力的數(shù)秒內(nèi)，使一粒粒均勻濕潤，使其釋放出天然的芳香，這樣即可作出超過手辮面的面。正確計量，均勻混是對所有坯料的要求，該機最先實現(xiàn)了這一理想[4]。<

34、;/p><p><b>　　1.3 研究方法</b></p><p>　　本次設計主要工作內(nèi)容如下： </p><p><b>　　1、 進行設計計劃</b></p><p>　　在設計前進行相關知識的系統(tǒng)學習。 </p><p><b>　　2、 準備設計</b

35、></p><p>　　由于缺乏經(jīng)驗和水平欠缺所以在設計以前找出要學習的相關知識從方法到具體技術參考資料依次為設計手冊、規(guī)范、專題借鑒及以前的工程。</p><p><b>　　3、 設計計算</b></p><p>　?。?）擬訂總體設計方案。</p><p>　　（2）關于設計參數(shù)的選擇</p>

36、<p>　　設計參數(shù)的選擇原則以安全為目的。</p><p>　　參考其它工程在其條件下選擇的原則。</p><p>　?。?）關于計算公式的選擇</p><p>　　計算公式必須符合規(guī)范的要求。</p><p>　　在多種公式中選擇更安全、更合理的公式。</p><p><b>　?。?）公式計算

37、</b></p><p>　　計算的步驟可以參照以往的計算書或者其它資料。</p><p>　　計算的每一步結果都要確保正確計算，減少返工時間。</p><p><b>　?。?）自校</b></p><p>　　自校的原則是等同于重新再做一遍。</p><p><b>　　

38、4、 制圖</b></p><p>　　按照機械制圖標準準確繪圖。</p><p>　　5、 編寫設計說明書。</p><p>　　最后基本達到設計要求。</p><p>　　第2章 機械傳動裝置的總體設計</p><p><b>　　2.1 總體方案</b></p>&

39、lt;p>　　傳動方案要滿足工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、傳動效率、使用維護便利、工藝和經(jīng)濟性好等要求。</p><p>　　經(jīng)過分析與比較,決定采用如圖2.1的運動方式：</p><p>　?。╝） （b）</p><p>　　1-主軸 2、3-圓柱齒輪 4-蝸桿 5-蝸輪 6-轉臂 7-轉臂體</p>

40、;<p>　　8、9、11、12、13、14-圓錐齒輪 10-轉臂軸 15-攪拌器</p><p>　　圖2.1 行星運動螺旋式混合機</p><p>　　電動機通過V帶帶動輪將動力輸入水平傳遞軸，使軸轉動，再由此分成兩路傳動，一路經(jīng)1對圓柱齒輪2、3，一對蝸輪蝸桿4、5減速，帶動與蝸輪連成一體的轉臂6旋轉，裝在轉臂上的螺旋攪拌器15隨著沿容器內(nèi)壁公轉。另一路是經(jīng)過三對圓

41、錐齒輪8、9、11、12、13、14變換兩次方向及減速，使螺旋攪拌器繞本身的軸自轉。這樣就實現(xiàn)了螺旋攪拌的行星運動。整個機構的運動路線如下：</p><p>　　齒輪2/齒輪3→蝸桿4/蝸輪5→轉臂6→螺旋攪拌器公轉 </p><p><b>　　軸1→</b></p><p>　　圓錐齒輪8/圓錐齒輪9→圓錐齒輪11/圓錐齒輪12→圓錐齒輪1

42、3/圓錐齒輪14→螺旋攪拌器自轉</p><p>　　2.2 電動機的選擇</p><p>　　電動機的容量（功率）選得是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。</p><p>

43、;　　取工作機的有效功率為 </p><p><b>　　Pw=5.5kW</b></p><p>　　從電動機到工作機之間的總效率</p><p><b>　　==0.808</b></p><p>　　為V帶的效率；為軸承的效率；為齒輪的效率 </p><p><b

44、>　　==6.8 kW</b></p><p>　　由此選擇Y132－2型Y系列鼠籠三相異步電動機。 =7.5 kW。其主要技術數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸見表2.1</p><p>　　表2.1 電動機主要技術數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸表</p><p>　　2.3 分配各級傳動比</p><p>　　2.3.1 自轉部分</p&

45、gt;<p>　　電動機選定后，根據(jù)電動機的滿載轉速n m及工作軸的轉速n w即可確定傳動裝置的總傳動比</p><p>　　i=n m /n w</p><p><b>　　=2930/70</b></p><p><b>　　=41.8</b></p><p>　　具體分配傳動比時

46、，應注意以下幾點：</p><p>　　（1）各級傳動的傳動比最好在推薦范圍內(nèi)選取，對減速傳動盡可能不超過允許的最大值。</p><p>　?。?）應注意使傳動級數(shù)少﹑傳動機構數(shù)少﹑傳動系統(tǒng)簡單，以提高和減少精度的降低。</p><p>　?。?）應使各級傳動的結構尺寸協(xié)調(diào)﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干涉。</p><p>　　（4）應使傳

47、動裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。</p><p>　　為了使主軸箱結構緊湊，齒輪傳動的外輪廓尺寸不宜過大，因而取傳動比i帶 =3則</p><p><b>　　i減 = i/i帶</b></p><p><b>　　=41.8/3</b></p><p><b>　　=13.95</b

48、></p><p>　　按展開式布置，取i1齒 =1.4i2齒</p><p><b>　　計算得</b></p><p><b>　　齒=4.42</b></p><p><b>　　齒=3.16</b></p><p>　　2.3.2 計算自轉

49、部分傳動裝置的運動和動力參數(shù) </p><p><b>　　I軸 </b></p><p><b>　　= /min</b></p><p>　　P1 = Po·η帶= 7.50.96 = 7.2 kW</p><p><b>　　T1 = N·m<

50、/b></p><p>　　II軸 </p><p>　　由公式（2.4） n2= /min</p><p>　　由公式（2.5） P2 =·η軸承 ·η齒輪= 7.2×0.97×0.98 = 6.84 kW</p><p>　　由公式（2.6） T2 = N&

51、#183;m</p><p>　?、筝S </p><p>　　n3=n2=221r/min</p><p>　　由公式（2.5） P3= P2·η軸承·η齒輪=16.84×0.97×0.98=6.5 kW</p><p>　　由公式（2.6） T3==280.97N·

52、m</p><p>　?、糨S </p><p>　　由公式（2.4） n4=/min</p><p>　　由公式（2.5） P4 = P3·η軸承 ·η軸承 ·η齒輪= 18.46×0.97×0.98 = 6.2 kW</p><p>　　由公式（2.6）

53、 T4 = N·m</p><p>　　2.3.3 公轉部分</p><p>　　根據(jù)I軸轉速n 1及公轉軸的轉速n 6即可確定傳動裝置的總傳動比</p><p>　　i=n 1 /n 6</p><p><b>　　=976.7/3</b></p><p><b>　　=32

54、5.57</b></p><p><b>　　=325.57</b></p><p>　　單級圓柱齒輪傳動比8 取i=5.3</p><p>　　單級蝸桿傳動比=10-80</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　==325.575.3=61

55、.4</p><p><b>　　計算得</b></p><p><b>　　=5.3</b></p><p><b>　　=61.4</b></p><p>　　2.3.4 計算公轉部分傳動裝置的運動和動力參數(shù) </p><p><b>　　

56、I軸 </b></p><p><b>　　n1 = /min</b></p><p>　　P1 =7.2 kW</p><p>　　T1 = 70.4N·m</p><p><b>　　蝸桿軸 </b></p><p>　　由公式（2.

57、4） n蝸= /min</p><p>　　由公式（2.5） P蝸 =·η軸承 ·η齒輪= 7.2×0.97×0.98 = 6.84 Kw</p><p>　　由公式（2.6） = N·m</p><p>　　公轉軸 </p><p>　　由公式（2.4）

58、 ==3r/min</p><p>　　由公式（2.5） = ·η軸承·η蝸桿=6.84×0.72×0.98=4.83 kW</p><p>　　由公式（2.6） ==15375.5N·m</p><p><b>　　2.4 本章小結</b></p><

59、;p>　　分析并擬定了混合機傳動裝置的運動過程，根據(jù)設計要求計算并選擇了電動機的類型與型號，合理的分配了各級傳動比，通過計算得出了公轉部分和自轉部分各傳動軸的傳遞扭矩、功率和轉速。</p><p>　　第3章 機械傳動件的設計</p><p>　　3.1 帶輪的設計和校核</p><p>　　1、 選擇V帶的型號</p><p>　　取

60、工作系數(shù)Ka=1.3 </p><p>　　Pca=KaP=1.3×7.2=9.36 kW</p><p>　　查參考文獻[6]得按Pca=9.36 kW，=2920r/min</p><p><b>　　選B型V帶</b></p><p&

61、gt;　　2、 確定帶輪的直徑</p><p>　　選取小帶輪的直徑=132mm</p><p><b>　　驗算帶速</b></p><p><b>　　V=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=20

62、.25m/s</b></p><p>　　為小帶輪直徑 為電動機轉速</p><p>　　V在5～25m/s內(nèi)，合適。</p><p>　　dd2 =i(1-)dd1 =3×(1-0.001)=392.4mm</p><p>　　為帶的滑動率，通常取（1%-2%）</p><p><b&g

63、t;　　dd2=375mm</b></p><p>　　3、 確定中心距a和帶長Ld0</p><p><b>　　初選中心距a0 </b></p><p>　　0.7(dd1+dd2)≤a0 ≤2(dd1+dd2)</p><p><b>　　a0 =700mm</b></p&

64、gt;<p>　　求D帶輪的計算長度L0</p><p><b>　　L0=2a+</b></p><p><b>　　=2217.5mm</b></p><p>　　取L0=2240mm</p><p><b>　　4、 計算中心距a</b></p>

65、<p><b>　　a=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=689mm </p><p>　　5、 確定中心距的調(diào)整范圍</p><p><b

66、>　　=a+0.03ld</b></p><p>　　=689+0.03×2217.5</p><p><b>　　=755mm</b></p><p>　　=a-0.015 ld</p><p>　　=700-0.015×2217.5</p><p>　　=

67、667mm </p><p>　　6、 驗算小帶輪的包角α1</p><p>　　α1=180°- (dd2 -dd1 )×57.3°/a</p><p

68、>　　=160.4°﹥120°</p><p>　　符合要求 </p><p>　　7、 確定V帶的根數(shù)Z</p><p>　　dd1=132mm 帶速V=20.25m/s 傳動比i=3 查表得</p><p>　　P

69、0=3.83kW 功率增量=1.04kW</p><p><b>　　=4.63 符合</b></p><p><b>　　取Z=5 </b></p><p>　　8、 計算V帶的初拉力</p><p><b>　　Q=0.10㎏/m</b></p><

70、p><b>　　=</b></p><p><b>　　=2232.71N</b></p><p>　　=2×5×232.71×</p><p><b>　　=2293.1N</b></p><p>　　Fmax=1.5Fq=3439.65N

71、</p><p>　　9、 帶輪采用孔板式結構</p><p>　　3.2 齒輪的設計和強度校核</p><p>　　3.2.1 自轉部分高速級齒輪傳動的設計計算</p><p>　　1、 選擇齒輪的材料、熱處理、精度</p><p>　　(1) 齒輪材料及熱處理</p><p>　　大小齒輪材

72、料均為20CrMnTi。齒面滲碳淬火，齒面硬度為58~62HRC，有效硬化深度0.5~0.9mm。經(jīng)參考文獻[9]查得</p><p><b>　　MPa</b></p><p><b>　　=900MPa</b></p><p><b>　　(2) 齒輪精度</b></p><p

73、>　　按GB/T10095-1998，選擇8級精度，齒跟噴丸強化。</p><p>　　2、 初步設計齒輪傳動的主要尺寸</p><p>　　因為硬齒面齒輪傳動，具有較強的齒面抗點蝕能力，故先按齒跟彎曲疲勞強度設計，再校核齒面接觸疲勞強度。</p><p>　　(1) 計算小齒輪傳遞的扭矩</p><p>　　==0.704Nmm<

74、;/p><p><b>　　(2) 確定齒數(shù)</b></p><p>　　因為是硬齒面，故取=20，==204.41=88</p><p><b>　　傳動比誤差 </b></p><p><b>　　i==4.4</b></p><p>　　=0.3%5%

75、 允許。</p><p>　　(3) 初選齒寬系數(shù)</p><p>　　=b/R 設計時通常取= 又取</p><p><b>　　b為錐齒輪工作寬度</b></p><p><b>　　R為錐距</b></p><p><b>　　(4) 確定分錐角</b&

76、gt;</p><p><b>　　小齒輪分錐角</b></p><p><b>　　==12.93</b></p><p><b>　　大齒輪分錐角</b></p><p><b>　　=90=77.07</b></p><p>

77、<b>　　(5) 載荷系數(shù)</b></p><p>　　試選載荷系數(shù)=1.44 </p><p>　　(6) 齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)</p><p>　　當量齒數(shù) </p><p><b>　　=17.5</b></p><p><b>

78、　　=335</b></p><p>　　查參考文獻[9]得 </p><p>　　=2.97 =1.52</p><p>　　=2.06 =1.97</p><p>　　(7) 許用彎曲應力</p><p>　　安全系數(shù)=1.6 一般=1.4~1.8</p><p>　　工

79、作壽命為1班制，三年，每年工作300天。</p><p>　　則小齒輪應力循環(huán)次數(shù)</p><p><b>　　===8.439</b></p><p>　　則大齒輪應力循環(huán)次數(shù)</p><p><b>　　==1.194 </b></p><p>　　查參考文獻[9]得 壽

80、命系數(shù)</p><p><b>　　許用彎曲應力</b></p><p><b>　　MPa</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　==505.625MPa</p><p>　　==517.5MPa</p>

81、<p><b>　　(8) 計算模數(shù)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　載荷系數(shù)K=1.44 齒數(shù)比u=4.41 </p><p>　　扭矩=1.998N 齒形系數(shù)=2.97</p><p>

82、　　齒寬系數(shù)=1/3 應力修正系數(shù)=1.52</p><p>　　查參考文獻[9]得，圓整標準模數(shù)取m=4.5。</p><p>　　(9) 初算主要尺寸</p><p><b>　　初算中心距 </b></p><p><b>　　a===205mm</b>&l

83、t;/p><p><b>　　分度圓直徑 </b></p><p>　　=4.520=90mm</p><p>　　=4.588=391mm</p><p><b>　　齒寬 </b></p><p><b>　　(取整)</b></p>&l

84、t;p><b>　　=203</b></p><p><b>　　=65mm</b></p><p><b>　　==0.32</b></p><p>　　(10) 驗算載荷系數(shù)K</p><p><b>　　圓周速度</b></p>

85、<p><b>　　=3.48m/s</b></p><p>　　查參考文獻[9]得 動載系數(shù)=1.25</p><p>　　=0.32 65mm</p><p>　　查參考文獻[9]得 =1.074 </p><p>　　又b/h==6.57</p><p>　　查參考文獻[9

86、]得 齒向載荷分布系數(shù)1.095 </p><p>　　使用系數(shù) 工作機輕微沖擊，原動機均勻平穩(wěn)，所以查參考文獻[9]得=1.25。</p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)1.0</p><p><b>　　載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　則</b></p><

87、p>　　引用公式（3.17）m</p><p><b>　　=4.0</b></p><p>　　所以滿足齒跟彎曲疲勞強度。</p><p>　　3.2.2 齒輪的校核</p><p>　　設計的齒輪傳動在具體工作情況下，必須有足夠的工作能力，以保證在整個壽命期間不致失效，所以要對齒輪進行校核。校核大齒輪</

88、p><p><b>　　=</b></p><p>　　由參考文獻[9]確定式中各系數(shù)：</p><p>　　節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.5 彈性系數(shù)=189.8 </p><p>　　載荷系數(shù)K=1.44 轉矩=0.704N mm</p><p>　　齒寬系數(shù)=0

89、.33 分度圓直徑=391mm </p><p>　　齒數(shù)比=4.41 </p><p>　　計算得=538.5MPa </p><p>　　==15001.151.24=1391.1 MPa</p><p>　　<

90、 </p><p>　　所以齒輪完全達到要求。</p><p>　　3.2.3 自轉部分低速級齒輪傳動的設計計算</p><p>　　1、 選擇齒輪的材料、熱處理、精度</p><p>　　(1) 齒輪材料及熱處理</p><p>　　大小齒輪材料均為20CrMnTi。齒面滲碳淬火，齒面硬度為58~62HRC，有效

91、硬化深度0.5~0.9mm。經(jīng)參考文獻[9]查得</p><p><b>　　MPa</b></p><p><b>　　=900MPa</b></p><p><b>　　(2) 齒輪精度</b></p><p>　　按GB/T10095-1998，選擇8級精度，齒跟噴丸強化

92、。</p><p>　　2、 初步設計齒輪傳動的主要尺寸</p><p>　　因為硬齒面齒輪傳動，具有較強的齒面抗點蝕能力，故先按齒跟彎曲疲勞強度設計，再校核齒面接觸疲勞強度。</p><p>　　(1) 計算小齒輪傳遞的扭矩</p><p><b>　　=8.43Nmm</b></p><p>

93、<b>　　(2) 確定齒數(shù)</b></p><p>　　因為是硬齒面，故取=17，==173.16=54</p><p>　　傳動比誤差 i==3.176</p><p>　　由公式（3.11）=0.5%5% 允許。</p><p>　　(3) 初選齒寬系數(shù)</p><p>　　=b/R 設計

94、時通常取= 又取</p><p><b>　　b為錐齒輪工作寬度</b></p><p><b>　　R為錐距</b></p><p><b>　　(4) 確定分錐角</b></p><p><b>　　小齒輪分錐角</b></p><

95、p>　　由公式（3.12） ==17.47</p><p><b>　　大齒輪分錐角</b></p><p><b>　　=70=52.53</b></p><p><b>　　(5) 載荷系數(shù)</b></p><p>　　試選載荷系數(shù)=1.4 </

96、p><p>　　(6) 齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)</p><p><b>　　當量齒數(shù) </b></p><p>　　由公式（3.13） =17.82</p><p><b>　　=179.876</b></p><p>　　查參考文獻[9]得 </p&

97、gt;<p>　　=2.97 =1.52</p><p>　　=2.12 =1.97</p><p>　　(7) 許用彎曲應力</p><p>　　安全系數(shù)=1.6 一般=1.4~1.8</p><p>　　工作壽命為1班制，三年，每年工作300天。</p><p>　　則小齒輪應力循環(huán)次數(shù)</

98、p><p>　　由公式（3.14） ===4.032</p><p>　　則大齒輪應力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　由公式（3.15） ==1.28</p><p>　　查參考文獻[9]得 壽命系數(shù) </p><p><b>　　許用彎曲應力</b></p><p&g

99、t;<b>　　MPa</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　由公式（3.16） ==562.5MPa</p><p>　　==562.5MPa</p><p><b>　　(8) 計算模數(shù)</b></p><p>

100、　　由公式（3.17） </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　載荷系數(shù)K=1.4 齒數(shù)比u=3.16 </p><p>　　扭矩=2.393 齒形系數(shù)=2.97</p><p>　　齒寬系數(shù)=1/3

101、 應力修正系數(shù)=1.52</p><p>　　查參考文獻[9]得 圓整標準模數(shù) 取m=6</p><p>　　(9) 初算主要尺寸</p><p><b>　　初算中心距 </b></p><p>　　由公式（3.18） a===213mm</p><p><b>　　分度

102、圓直徑 </b></p><p>　　由公式（3.19） =617=102mm</p><p>　　=654=324mm</p><p><b>　　齒寬 </b></p><p><b>　　(取整)</b></p><p>　　由公式（3.20

103、） =169.83</p><p><b>　　=55mm</b></p><p><b>　　==0.333</b></p><p>　　(10) 驗算載荷系數(shù)K</p><p><b>　　圓周速度</b></p><p>　　由公式

104、（3.21） =0.376m/s</p><p>　　查參考文獻[9]得 動載系數(shù)=1.02</p><p>　　=0.333 55mm</p><p>　　查參考文獻[9]得 </p><p><b>　　=1.074</b></p><p><b>　　又b/h

105、==9.5</b></p><p>　　查參考文獻[9]得 齒向載荷分布系數(shù)1.081 </p><p>　　使用系數(shù) 工作機輕微沖擊，原動機均勻平穩(wěn)，所以查參考文獻[9]得=1.25。</p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)1.0</p><p><b>　　載荷系數(shù)</b></p>&l

106、t;p>　　由公式（3.22） </p><p><b>　　則</b></p><p>　　由公式（3.17） m</p><p><b>　　=5.41</b></p><p>　　所以滿足齒跟彎曲疲勞強度。</p><p>　　3

107、.2.4 齒輪的校核</p><p>　　設計的齒輪傳動在具體工作情況下，必須有足夠的工作能力，以保證在整個壽命期間不致失效，所以要對齒輪進行校核。</p><p>　　大齒輪的數(shù)值大，取大齒輪校核。</p><p><b>　　大齒輪的彎曲強度</b></p><p>　　由公式（3.23） =</p

108、><p>　　由參考文獻[9]確定式中各系數(shù)</p><p>　　節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.5 彈性系數(shù)=189.8 </p><p>　　載荷系數(shù)K=1.4 轉矩=8.43N </p><p>　　齒寬系數(shù)=0.333 分度圓直徑=324mm &l

109、t;/p><p><b>　　齒數(shù)比=3.16</b></p><p>　　計算得=435.5Mpa </p><p>　　==15001.131.24=1366.9 MPa</p><p>　　< </p&

110、gt;<p>　　所以齒輪完全達到要求。</p><p>　　3.2.5 公轉部分直齒輪設計與計算</p><p>　　1、 選擇齒輪的材料、熱處理、精度</p><p>　　(1) 齒輪材料及熱處理</p><p>　　大小齒輪材料均為20CrMnTi。齒面滲碳淬火，齒面硬度為58~62HRC，有效硬化深度0.5~0.9mm。

111、經(jīng)參考文獻[10]圖</p><p><b>　　MPa</b></p><p><b>　　=900MPa</b></p><p><b>　　(2) 齒輪精度</b></p><p>　　按GB/T10095-1998，選擇8級精度，齒跟噴丸強化。</p>&

112、lt;p>　　2、 初步設計齒輪傳動的主要尺寸</p><p>　　因為硬齒面齒輪傳動，具有較強的齒面抗點蝕能力，故先按齒跟彎曲疲勞強度設計，再校核齒面接觸疲勞強度。</p><p>　　(1) 計算小齒輪傳遞的扭矩</p><p>　　==0.704Nmm</p><p><b>　　(2) 確定齒數(shù)</b>&l

113、t;/p><p>　　因為是硬齒面，故取=20，==205.3=106。</p><p>　　傳動比誤差 i==5.29</p><p>　　由公式（3.11） =0.2%5% 允許。</p><p>　　(3) 初選齒寬系數(shù)</p><p><b>　　=0.9</b></p>

114、;<p><b>　　(4) 載荷系數(shù)</b></p><p>　　試選載荷系數(shù)=1.3</p><p>　　(5) 齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)</p><p>　　查參考文獻[10]得 </p><p>　　=2.97 =1.52</p><p>　　=2.20 =1.78<

115、;/p><p>　　(6) 許用彎曲應力</p><p>　　安全系數(shù)=1.6 一般=1.4~1.8</p><p>　　工作壽命為1班制，三年，每年工作300天。</p><p>　　則小齒輪應力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　由公式（3.14） ===8.439</p><p>　　則大齒輪

116、應力循環(huán)次數(shù)</p><p><b>　　==1.592</b></p><p>　　查參考文獻[10]得 壽命系數(shù) SH=1.0</p><p><b>　　許用彎曲應力</b></p><p><b>　　MPa</b></p><p><

117、b>　　所以</b></p><p>　　由公式（3.16） ==500.625MPa</p><p>　　==517.5MPa</p><p><b>　　(7) 計算模數(shù)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　載荷系數(shù)

118、K=1.3 扭矩=2.393 </p><p>　　齒形系數(shù)=2.97 齒寬系數(shù)=0.9 </p><p>　　應力修正系數(shù)=1.52 =20 </p><p>　　查參考文獻[10]得 圓整標準模數(shù) 取m=3</p><p>　　(8) 初算主要尺

119、寸</p><p><b>　　初算中心距 </b></p><p>　　由公式（3.18） a===160.5mm</p><p><b>　　分度圓直徑 </b></p><p>　　由公式（3.19） =320=60mm</p><p>

120、　　=3106=318mm</p><p><b>　　齒寬 </b></p><p>　　=0.960=54mm</p><p>　　(9) 驗算載荷系數(shù)K</p><p><b>　　圓周速度</b></p><p>　　由公式（3.21） =2.60m

121、/s</p><p>　　查參考文獻[10]得 動載系數(shù)=1.17</p><p>　　=0.9 54mm</p><p>　　查參考文獻[10]得 =1.074 </p><p><b>　　又b/h==8.5</b></p><p>　　查參考文獻[10]得 齒向載荷分布系數(shù)1.09

122、 </p><p>　　使用系數(shù)工作機輕微沖擊，原動機均勻平穩(wěn)，所以查參考文獻[10]得=1.25。</p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)1.0</p><p><b>　　載荷系數(shù)</b></p><p>　　由公式（3.22） </p><p><b>　　則</b&

123、gt;</p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　=2.68</b></p><p>　　所以滿足齒跟彎曲疲勞強度。</p><p>　　3.2.6 齒輪的校核</p><p>　　設計的齒輪傳動在具體工作情況下，必須有足夠的工作能力，以保證在整個壽

124、命期間不致失效，所以要對齒輪進行校核。</p><p>　　大齒輪的數(shù)值大，取大齒輪校核。</p><p><b>　　大齒輪的彎曲強度</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　由參考文獻[10]確定式中各系數(shù)</p><p>　　節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2

125、.5 彈性系數(shù)=189.8 </p><p>　　載荷系數(shù)K=1.3 圓周力=3330N </p><p>　　分度圓直徑=318mm 齒數(shù)比=5.3 </p><p><b>　　齒寬b=54 </b></p><p>　　計算得=2

126、60.5MPa </p><p>　　==15001.21.24=1451.7 MPa</p><p>　　< </p><p>　　所以齒輪完全達到要求。</p><p>　　3.3 公轉部分蝸桿傳動設計與計算</p>&

127、lt;p>　　1、 選擇齒輪的材料、熱處理、精度</p><p>　　(1) 齒輪材料及熱處理</p><p>　　考慮到傳遞的功率不大轉速較抵，選用ZA蝸桿。</p><p>　　蝸桿選用45鋼，芯部調(diào)質(zhì)，表面滲碳淬火，硬度大于45HRC。</p><p>　　蝸輪選用ZCuZn10P1，金屬模鑄造。 </p><

128、p><b>　　(2) 齒輪精度</b></p><p>　　按GB/T10095-1998，選擇8級精度。 </p><p>　　2、 初步設計齒輪傳動的主要尺寸</p><p>　　因為硬齒面齒輪傳動，具有較強的齒面抗點蝕能力，故先按齒跟彎曲疲勞強度設計，再校核齒面接觸疲勞強度。</p><p>　　(1) 計

129、算小齒輪傳遞的扭矩</p><p><b>　　=1.53Nmm</b></p><p><b>　　(2) 確定齒數(shù)</b></p><p>　　因為是硬齒面，故取=1，</p><p>　　==161.5=62</p><p><b>　　(3) 載荷系數(shù)<

130、;/b></p><p>　　查參考文獻[10]得 =1，</p><p>　　由于載荷平穩(wěn) 取=1，取=1.05。</p><p><b>　　K==10.5</b></p><p>　　(4) 確定彈性系數(shù)</p><p><b>　　=155 </b></p

131、><p>　　(5) 許用彎曲應力</p><p>　　安全系數(shù)=1.6 一般=1.4~1.8</p><p>　　工作壽命為1班制，三年，每年工作300天。</p><p><b>　　===2.59</b></p><p>　　==1.58220=347.3MPa</p><p

132、>　　(6) 計算確定m和、q</p><p><b>　　9k（）</b></p><p><b>　　=561.5</b></p><p>　　查參考文獻[10]得 取m=4 =71 （=1136）</p><p><b>　　(7) 確定中心距</b></p&