行星运动螺旋式混合机设计.pdf

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1、 word 文档 可自由复制编辑 本科学生毕业设计 行星运动螺旋式混合机设计 院系名称：机电工程系 专业班级：学生姓名：指导教师：职 称：黑 龙 江 工 程 学 院 二一二年六月 word 文档 可自由复制编辑 The Graduation Design for Bachelors Degree Design of a Planetary Motion Helicism Mixer Candidate:Deng Peng Specialty:Mechanical design and manufacturing and automation Class：08-2 Supervisor：Asso

2、ciate Prof.Liu Yajuan Heilongjiang Institute of Technology 2012-06 Harbin word 文档 可自由复制编辑 摘 要 混合单元操作广泛应用于化工、医药、食品、粉末冶金、涂料、电子、军工、材料等领域及新材料技术领域,为保证固体粉末特别是对于有一定潮湿度和团聚粘结倾向的半干粉料之间的均匀混合，混合机械设备的选择至关重要。国产优质混合机基本上以采用上世纪 80 年代由合肥轻机（合肥中辰前身）引进的日本三菱技术为主。但这一技术在大量产和自动化控制上已经显出不足。随着饮料工业的持续、健康发展，国内企业对高端设备的需求也在不断增加，且一

3、直依赖进口。为了改变这一局面，我国凭借多年的研究、制作混合机的经验，组织技术力量在广泛学习国外最新技术的基础上。从 1990 年至今，混合机从无到有，并逐渐形成规模生产，已广泛应用于生产实践中并且已有少量出口。在设计过程中，努力实现混合机的混合速度快、混合效果好。本次设计的行星运动螺旋式混合机主要用于粉体混合。它的执行机构有两部分；一是通过三对锥齿轮传动的自转部分，二是由一对直齿轮和一对蜗轮蜗杆传动的公转部分。该机的机构设计，其主要设计内容是传动装置的设计，电动机的选择，减速器的设计，搅拌器的设计以及箱体的简单设计。最后进行总体的装配，达到设计的要求，本设计说明书对其进行了详细的阐述。关键词：

4、混合机；行星运动；自转；公转；减速器；螺旋 word 文档 可自由复制编辑 ABSTRACT Mixers are widely used in high-tech fields of chemicals,medication,food industry,powder and metallurgy,paints,electronics,military and materials.In order to warrantee the mild blend between powder of humidity and half-dried with tendency of aggregative

5、cohersion,it is critical to choose the right blending machine.Domestic quality mixers are basically to use the last century 80 s the Hefei light machine(predecessor of the Hefei zhongchen)introduced by Japan Mitsubishi technology.But this technique has shown less than in a lot of production and Auto

6、mation control.With the sustained and healthy development of the beverage industry,domestic enterprises increasing demand for high-end devices,and has relied on imports.In order to change this situation,with many years of experience in research,production mixer,organizational technology in a wide ra

7、nge of study abroad on the basis of the latest technologies.From 1990 to the present,mixing machine from scratch,and gradually achieve scale production,has been widely applied in practice and has a limited number of exports.During the design process to achieve mixer mixing speed,blend well.In this d

8、esign the blending machine 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 by a pair of straight and worm gear transmission.And the

9、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 the requirement of design are elaborated.Key words:Blender；Planetary motion；Autorotation；Revolution；Decelerator;Helicism word 文档 可自由复制编辑 目 录 摘要

10、 Abstract 第 1 章 绪论1 1.1 选题的背景及意义 2 1.2 国内外研究状况 2 第 2 章 机械传动装置的总体设计3 2.1 分析和拟定传动装置的运动 3 2.2 电动机的选择 4 2.3 分配各级传动比 4 2.3.1 自转部分 4 2.3.2 计算自转部分传动装置的运动和动力参数 5 2.3.3 公转部分 6 2.3.4 计算公转部分传动装置的运动和动力参数 7 2.4 本章小结 7 第 3 章 机械传动件的设计8 3.1 带轮的设计和校核 8 3.2齿轮的设计和强度校核 10 3.2.1 自转部分高速级齿轮传动的设计计算 10 3.2.2 高速级齿轮的校核 13 3.2

11、.3 自转部分低速级齿轮传动的设计计算 13 3.2.4 低速级齿轮的校核 16 3.2.5 公转部分直齿轮设计与计算 17 3.2.6 直齿轮的校核 20 3.3公转部分蜗杆传动设计与计算 21 3.3.1蜗杆的校核 21 3.4轴的设计和校核 23 3.4.1 轴的结构设计 23 3.4.2 轴的最小直径估算 24 3.4.3 各轴段直径和长度的确定 25 3.4.4 轴承的选择 27 word 文档 可自由复制编辑 3.4.5 键的选择 28 3.4.6 轴的受力分析和刚度校核 28 3.4.7 轴承寿命核算 30 3.4.8 键校核 31 3.4.9 转臂的校核 31 3.5本章小结

12、32 第 4 章 尺寸公差与配合的选用33 4.1 配合制的选择 33 4.2 公差等级的选择 33 4.3 配合的选择 33 4.4 本章小结 34 第 5 章 箱体的设计35 5.1 零件的位置尺寸 35 5.2 轴承端盖 35 5.3 铸铁减速箱的结构尺寸 36 5.4 本章小结 37 第 6 章 设计结果38 6.1 各零件参数表 38 6.2 本章小结 40 结论41 参考文献 42 致谢44 如有需要请加 QQ303015173 我们将至诚为您服务 word 文档 可自由复制编辑 第 1章 绪 论 1.1 选题背景及意义 混合单元操作广泛应用于化工、医药、食品、粉末冶金、涂料、电子

13、、军工、材料等领域及新材料技术领域，为保证固体粉末特别是对于有一定潮湿度和团聚粘结倾向的半干粉料之间的均匀混合，混合机械设备的选择至关重要。随着纳米技术的发展,粉体混合更显示出它的重要性。本次设计的行星运动螺旋式混合机，它的容器呈圆锥形，有利于粉料下滑。容器内螺旋搅拌器轴平行于容器壁母线，上端通过转臂与螺旋驱动轴连接。当驱动轴转动时，搅拌除自转外，还被转臂带着公转，这样就使被混合物料既能产生垂直方向的流动，又能产生水平方向的位移，而且搅拌器还能消除靠近容器内壁附近的滞留层。因此这种混合机的混合速度快、混合效果好。很有研究的意义。1.2 国内外研究状况 国产优质混合机基本上以采用上世纪 80 年

14、代由合肥轻机（合肥中辰前身）引进的日本三菱技术为主，但这一技术在大产量和自动化控制上已经显出不足1。随着饮料工业的持续、健康发展，国内企业对高端设备的需求也在不断增加，且一直依赖进口。为了改变这一局面，我国凭借多年研究、制作混合机的经验，组织技术力量在广泛学习国外最新技术的基础上，从 1990 年至今，混合机从无到有,并逐渐形成规模生产，已广泛应用于生产实践中并且已有少量出口2。螺旋锥形混合机是我国设计制造的固体粉粒混合的新机种，经过数十年发展，已形成系列产品3。随着应用范围的扩大，1995 年兰化公司化工机械厂借兰化合成橡胶厂 ABS 装置改扩建之际，自行开发、研制出具有目前先进技术水平的

15、LHSY-11.5N 双螺旋锥形混合机。1997 年初，该机正式投入使用。截止目前，该混合机运转正常、性能稳定，整机各项指标均达到设计要求。我国混合机正向着更好更接近世界在发展3。间歇、连续进料混合机械以及单螺杆和双螺杆挤出器是十九世纪末发展起来的混合器，主要用于食品工业和润滑油的抽提，随着橡胶工业和汽车轮胎工业的发展，二十世纪初逐渐发展起密封系统的挤出机，错流双螺杆混合器也随之产生，直到 1980年对于间歇和连续混合器的机理研究才逐渐发展起来。工程师们面对许多问题，如具有分离功能回旋轴混合器、含有绞合回旋杆分离器等的设计。众多的连续式混合器的设计越来越复杂，这些系统可以实现单螺旋挤出、错流双

16、螺旋杆挤出的效能，并且可 word 文档 可自由复制编辑 以混合非常多的物种，这些混合器各有特点和优缺点，适用于不同的场合4。德国 Respecta 公司推出的 Vacu Cast 多组件混合机可进行低压排空且混合均匀，可将准确测量的混合物从一混合喷嘴喷射到模腔里，还可以直接将混合物注射到模腔内，该机与其他混合机相比其优点是，混合固体和液体物质以及排空工序均在单一组件内进行。Vacu Cast 混合机生产的混合物、填充剂和粘合剂的表面湿润度极佳特别是对粉状颗粒不但能提高成品的拉伸力而且能提高抗腐蚀性4。在美国静止型混合机已经成为现在的主流。该机结果简单、无死角很适合食品加工，它再现性良好、可准

17、确的实现均匀混合，而且省维修费用、省能源、省空间机体具有丰富的多样性4。混合机的专业厂家关东混合机工业公司，开始出售一种升降型立式混合机，该机大大改善了作业条件，符合卫生、安全标准。KTM-200 处于上升位置时的全高是 2,1 SOmm,运行时 1.500mm，宽为 1.230mm，全长 1.700mmo 搅拌用电机容量是 7.SKW，升降用 1.SkW、采用 4 级调速，各种转速均在 30300rpm 内设定，机体为不锈钢，易于冲洗，为防灰尘，制成密封型，改善了安全、卫生、作业环境。当然，成本有所提高，该公司正在努力降低成本，抑制价格上升5。另外，该公司还开始经营使用冷却介质、在搅拌物料过

18、程进行冷却的世界第一台“强制冷却螺旋混合机”。至今冷却是通过喷射冷风式 CO:进行的，该机通过冷却介质的流动，达到所希望的溢度，它还带有表示物料温度的温度显示装置。包括全部规格的混合机、与搅拌容器、升降装置等结合可实现自动化3。粉研公司正在经营一种连续式喷射混合机。该机与供料器结合，在数秒内可进行粉状物料的连续加沮、混炼、溶解、乳化，称其为连续喷射混合装置。该连续喷射混合装置，采用了独特的专利结构，使气液粉三相物料通过喷射混合，比率、混合精度高，品质均匀一致，依靠物料的通过使其自洁，因在密闭环境中作业，无粉尘，无噪音。与卜机连动容易实现无人化，可大幅度地提高品质，降低成本5。连续式喷射混合装置

19、，采用独特的连续加沮方式，实现了超过手排面的味道，在食品制造过程中，加湿、混炼、溶解是必要的过程，面团等的制作左右着产品的质量、成本。面团制作的秘诀，首要的是优质的水，在不需施加力的数秒内，使一粒粒均匀湿润，使其释放出天然的芳香，这样即可作出超过手辫面的面。正确计量，均匀混是对所有坯料的要求，该机最先实现了这一理想4。word 文档 可自由复制编辑 第 2 章 机械传动装置的总体设计 2.1 总体方案 传动方案要满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率、使用维护便利、工艺和经济性好等要求。经过分析与比较,决定采用如图 2.1的运动方式：（a）（b）1-主轴 2、3-圆柱齿轮 4-蜗杆 5-蜗

20、轮 6-转臂 7-转臂体 8、9、11、12、13、14-圆锥齿轮 10-转臂轴 15-搅拌器 图 2.1 行星运动螺旋式混合机 电动机通过 V 带带动轮将动力输入水平传递轴，使轴转动，再由此分成两路传动，一路经 1 对圆柱齿轮 2、3，一对蜗轮蜗杆 4、5 减速，带动与蜗轮连成一体的转臂 6旋转，装在转臂上的螺旋搅拌器 15 随着沿容器内壁公转。另一路是经过三对圆锥齿轮8、9、11、12、13、14 变换两次方向及减速，使螺旋搅拌器绕本身的轴自转。这样就实现了螺旋搅拌的行星运动。整个机构的运动路线如下：齿轮 2/齿轮 3 蜗杆 4/蜗轮 5 转臂 6 螺旋搅拌器公转 轴 1 圆锥齿轮 8/圆

21、锥齿轮 9 圆锥齿轮 11/圆锥齿轮 12 圆锥齿轮 13/圆锥 齿轮 14 螺旋搅拌器自转 word 文档 可自由复制编辑(2.1)(2.2)(2.3)2.2 电动机的选择 电动机的容量（功率）选得是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或电动机因长期过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满载下运动，其效率和功率因数都较低，造成浪费。取工作机的有效功率为 Pw=5.5kW 从电动机到工作机之间的总效率 总=4 31 2 6=0.808 1 为 V 带的效率；2 为轴承的效率；6 为齿轮的效率 0p=w

22、p=6.8 kW 由此选择 Y1322S 2 型 Y 系列鼠笼三相异步电动机。P额=7.5 kW。其主要技术数据、外形和安装尺寸见表 2.1 表 2.1 电动机主要技术数据、外形和安装尺寸表 型号 额定功率/kW 满载转速 r/min 最大转矩（额定转矩）Y1322S-2 7.5 2920 2.2 外形尺寸/mm mm mm L(AB/2+AD)+HD 中心高/mm H 安装尺寸/mm A B 轴伸尺寸/mm mm mm D E 475 350 315 132 216 140 38 80 2.3 分配各级传动比 2.3.1 自转部分 电动机选定后，根据电动机的满载转速 n m及工作轴的转速 n

23、 w即可确定传动装置的总传动比 i=n m/n w=2930/70=41.8 具体分配传动比时，应注意以下几点：word 文档 可自由复制编辑(2.4)(2.5)(2.6)（1）各级传动的传动比最好在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过允许的最大值。（2）应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以提高和减少精度的降低。（3）应使各级传动的结构尺寸协调匀称利于安装，绝不能造成互相干涉。（4）应使传动装置的外轮廓尺寸尽可能紧凑。为了使主轴箱结构紧凑，齿轮传动的外轮廓尺寸不宜过大，因而取传动比 i带=3则 i减=i/i带=41.8/3=13.95 按展开式布置，取 i1齿=1.4i2齿 计算得

24、 1i齿=4.42 2i齿=3.16 2.3.2 计算自转部分传动装置的运动和动力参数 I轴 1n=2930976.7r3mni 带/min P1=Po 带=7.5 0.96=7.2 kW T1=117.29550 9550 70.4976.7pn N m II轴 由公式（2.4）n2=11976.7221r4.42ni 齿/min 由公式（2.5）P2=1P 轴 承 齿 轮=7.20.97 0.98=6.84 kW 由公式（2.6）T2=226.849550 9550 295.8221pn N m word 文档 可自由复制编辑 轴 n3=n2=221r/min 由公式（2.5）P3=P2

25、轴 承 齿 轮=16.84 0.97 0.98=6.5 kW 由公式（2.6）T3=336.59550 9550221pn=280.97N m 轴 由公式（2.4）n4=3222170r3.16ni 齿/min 由公式（2.5）P4=P3 轴 承 轴 承 齿 轮=18.460.97 0.98=6.2 kW 由公式（2.6）T4=446.29550 9550 842.970pn N m 2.3.3 公转部分 根据 I轴转速 n 1及公转轴的转速 n 6即可确定传动装置的总传动比 i=n 1/n 6=976.7/3=325.57 iii直蜗=325.57 单级圆柱齿轮传动比 i直 8 取 i=5.

26、3 单级蜗杆传动比 i蜗=10-80 所以 i蜗=iii直蜗=325.57 5.3=61.4 计算得 i直=5.3 i蜗=61.4 2.3.4 计算公转部分传动装置的运动和动力参数 I轴 word 文档 可自由复制编辑 n1=976.7r/min P1=7.2 kW T1=70.4N m 蜗杆轴 由公式（2.4）n蜗=1976.7195.3r5.3ni 直/min 由公式（2.5）P蜗=1P 轴 承 齿 轮=7.20.97 0.98=6.84 Kw 由公式（2.6）T蜗=P6.849550 9550 334.5195.3 n 蜗蜗 N m 公转轴 由公式（2.4）n蜗=ni蜗蜗=3r/min

27、由公式（2.5）P公=P蜗 轴 承 蜗 杆=6.84 0.72 0.98=4.83 kW 由公式（2.6）T公=4.839550 95503pn 公公=15375.5N m 2.4 本章小结 分析并拟定了混合机传动装置的运动过程，根据设计要求计算并选择了电动机的类型与型号，合理的分配了各级传动比，通过计算得出了公转部分和自转部分各传动轴的传递扭矩、功率和转速。word 文档 可自由复制编辑(3.1)(3.2)(3.3)(3.4)第 3 章 机械传动件的设计 3.1 带轮的设计和校核 1、选择 V 带的型号 取工作系数 Ka=1.3 Pca=K aP=1.3 7.2=9.36 kW 查参考文献

28、6 得按 Pca=9.36 kW，1n=2920r/min 选 B 型 V 带 2、确定带轮的直径 选取小带轮的直径1 dd=132mm 验算带速 V=d1 1d60000N=132 2920 3.1460000=20.25m/s 1 dd 为小带轮直径 1N 为电动机转速 V 在 5 25m/s内，合适。dd2=i(1-)dd1=3(1-0.001)=392.4mm 为带的滑动率，通常取（1%-2%）dd2=375mm 3、确定中心距 a 和带长 Ld0 初选中心距 a0 0.7(dd1+dd2)a0 2(dd1+dd2)a0=700mm 求 D 带轮的计算长度 L0 L0=2a+1 21

29、2 03.14()2()2 4d dd dd dd d a word 文档 可自由复制编辑(3.5)(3.6)(3.7)(3.8)(3.9)(3.10)=2217.5mm 取 L0=2240mm 4、计算中心距 a a=002d dL La=2217.5 22407002=689mm 5、确定中心距的调整范围 maxa=a+0.03ld=689+0.03 2217.5=755mm mina=a-0.015 ld=700-0.0152217.5=667mm 6、验算小带轮的包角1 1=180-(dd2-dd1)57.3/a=160.4 120 符合要求 7、确定 V 带的根数 Z dd1=132

30、mm 带速 V=20.25m/s 传动比 i=3 查表得 P0=3.83kW 功率增量 p=1.04kW=4.63 符合 取 Z=5 8、计算 V 带的初拉力 Q=0.10/m=cao o lpZp p K K20500 1 dvPF mvz 2.5（）K22.5 21.29500(1)0.17 20.250.95 5 20.25 word 文档 可自由复制编辑(3.11)=2232.71N=2 5 232.71=2293.1N Fmax=1.5Fq=3439.65N 9、带轮采用孔板式结构 3.2 齿轮的设计和强度校核 3.2.1 自转部分高速级齿轮传动的设计计算 1、选择齿轮的材料、热处理

31、、精度(1)齿轮材料及热处理 大小齿轮材料均为 20CrMnTi。齿面渗碳淬火，齿面硬度为 5862HRC，有效硬化深度 0.50.9mm。经参考文献 9 查得 lim1 lim21500h h MPa lim1 lim2 F F=900MPa(2)齿轮精度 按 GB/T10095-1998，选择 8级精度，齿跟喷丸强化。2、初步设计齿轮传动的主要尺寸 因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿跟弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。(1)计算小齿轮传递的扭矩 T=1T=0.704510 N mm(2)确定齿数 因为是硬齿面，故取1Z=20，2Z=1i1Z=20 4.41=88

32、 传动比误差 i=21ZZ=4.4 4.41 4.40.0034.4i=0.3%5%允许。(3)初选齿宽系数R 02 sin2qF zF 160.4sin2 word 文档 可自由复制编辑(3.12)(3.13)(3.14)R=b/R 设计时通常取R=13 又取1 2b b b 为锥齿轮工作宽度 R 为锥距(4)确定分锥角1 2 小齿轮分锥角 1=12arctanZZ（）=12.93 大齿轮分锥角 2=90 13=77.07(5)载荷系数tK 试选载荷系数tK=1.44(6)齿形系数FY和应力修正系数SY 当量齿数 111cosVZZ=17.5 222cosVZZ=335 查参考文献 9 得

33、1 FY=2.97 1 SY=1.52 2 FY=2.06 2 SY=1.97(7)许用弯曲应力 安全系数FS=1.6 一般FS=1.41.8 工作寿命为 1班制，三年，每年工作 300天。则小齿轮应力循环次数 1N=60hnkt=60 1 976.7(300 1 3 8)=8.439810 则大齿轮应力循环次数 word 文档 可自由复制编辑(3.15)(3.16)(3.17)(3.18)(3.19)12NNu=88.439 104.41=1.194810 查参考文献 9 得 寿命系数 10.89NY 20.92NY 许用弯曲应力 lim F F N FY S lim1 lim2900F F

34、 MPa 所以 1 lim1 1 F F N FY S=900 0.891.6=505.625MPa 2 lim2 2 F F N FY S=900 0.921.6=517.5MPa(8)计算模数 nm 132 214()(1 0.5)1F SFR RY Y KTZ u 式中：载荷系数 K=1.44 齿数比 u=4.41 扭矩1T=1.998510 N mm 齿形系数FY=2.97 齿宽系数R=1/3 应力修正系数SY=1.52 3.21nm 查参考文献 9 得，圆整标准模数取 m=4.5。(9)初算主要尺寸 初算中心距 a=1 2()2nm Z Z=4.5(20+88)2=205mm 分度圆

35、直径 1 1 nd m Z=4.5 20=90mm 2 2 nd m Z=4.5 88=391mm 齿宽 word 文档 可自由复制编辑(3.20)(3.21)(3.22)13b(取整)2 21 22nR m Z Z=203 1 2b b=65mm R=b R=0.32(10)验算载荷系数 K 圆周速度 1 160 1000d nV=3.48m/s 查参考文献 9 得 动载系数VK=1.25 R=0.32 1b 65mm 查参考文献 9 得 HK=1.074 又 b/h=2.2nbm=6.57 查参考文献 9 得 齿向载荷分布系数FK 1.095 使用系数AK 工作机轻微冲击，原动机均匀平稳，

36、所以查参考文献 9 得AK=1.25。齿间载荷分布系数FK 1.0 载荷系数 1.78A V F HK K K K K 则 引用公式（3.17）m 132 214()(1 0.5)1F SFR RY Y KTZ u=4.0nm 所以满足齿跟弯曲疲劳强度。3.2.2 齿轮的校核 设计的齿轮传动在具体工作情况下，必须有足够的工作能力，以保证在整个寿命期间不致失效，所以要对齿轮进行校核。校核大齿轮 word 文档 可自由复制编辑(3.23)H=314H ER RKTZ Zd u 2（1-0.5）由参考文献 9 确定式中各系数：节点区域系数HZ=2.5 弹性系数EZ=189.8 Mpa 载荷系数 K=

37、1.44 转矩 T=0.704510 N mm 齿宽系数R=0.33 分度圆直径1d=391mm 齿数比 u=4.41 计算得H=538.5MPa H=lim hNHZS=1500 1.15 1.24=1391.1 MPa H H 所以齿轮完全达到要求。3.2.3 自转部分低速级齿轮传动的设计计算 1、选择齿轮的材料、热处理、精度(1)齿轮材料及热处理 大小齿轮材料均为 20CrMnTi。齿面渗碳淬火，齿面硬度为 5862HRC，有效硬化深度 0.50.9mm。经参考文献 9 查得 lim1 lim21500h h MPa lim1 lim2 F F=900MPa(2)齿轮精度 按 GB/T1

38、0095-1998，选择 8级精度，齿跟喷丸强化。2、初步设计齿轮传动的主要尺寸 因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿跟弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。(1)计算小齿轮传递的扭矩 4T=8.43510 N mm(2)确定齿数 因为是硬齿面，故取1Z=17，2Z=1i1Z=17 3.16=54 word 文档 可自由复制编辑 传动比误差 i=215717ZZ=3.176 由公式（3.11）3.16 3.1760.0053.176i=0.5%5%允许。(3)初选齿宽系数R R=b/R 设计时通常取R=13 又取1 2b b b 为锥齿轮工作宽度 R 为锥距(4)确定分锥

39、角1 2 小齿轮分锥角 由公式（3.12）1=12arctanZZ（）=17.47 大齿轮分锥角 2=70 17.47=52.53(5)载荷系数tK 试选载荷系数tK=1.4(6)齿形系数FY和应力修正系数SY 当量齿数 由公式（3.13）111co sVZZ=17.82 222cosVZZ=179.876 查参考文献 9 得 1 FY=2.97 1 SY=1.52 2 FY=2.12 2 SY=1.97(7)许用弯曲应力 word 文档 可自由复制编辑 安全系数FS=1.6 一般FS=1.41.8 工作寿命为 1班制，三年，每年工作 300天。则小齿轮应力循环次数 由公式（3.14）1N=6

40、0hnkt=60 1 70(300 1 3 8)=4.032710 则大齿轮应力循环次数 由公式（3.15）12NNu=88.439 104.41=1.28710 查参考文献 9 得 寿命系数1 21N NY Y 许用弯曲应力 lim F F N FY S lim1 lim2900F F MPa 所以 由公式（3.16）1 l i m 1 1 F F N FY S=900 0.891.6=562.5MPa 2 lim2 2 F F N FY S=900 0.921.6=562.5MPa(8)计算模数 由公式（3.17）nm 132 214()(1 0.5)1F SFR RY Y KTZ u 式

41、中：载荷系数 K=1.4 齿数比 u=3.16 扭矩1T=2.393610 N mm 齿形系数FY=2.97 齿宽系数R=1/3 应力修正系数SY=1.52 5.43nm 查参考文献 9 得 圆整标准模数 取 m=6(9)初算主要尺寸 初算中心距 由公式（3.18）a=1 2()2nm Z Z=6(17+54)2=213mm 分度圆直径 word 文档 可自由复制编辑 由公式（3.19）1 1 nd m Z=6 17=102mm 2 2 nd m Z=6 54=324mm 齿宽 13b(取整)由公式（3.20）2 21 22nR m Z Z=169.83 1 2b b=55mm R=b R=0

42、.333(10)验算载荷系数 K 圆周速度 由公式（3.21）1 160 1000d nV=0.376m/s 查参考文献 9 得 动载系数VK=1.02 R=0.333 1b 55mm 查参考文献 9 得 HK=1.074 又 b/h=2.2nbm=9.5 查参考文献 9 得 齿向载荷分布系数FK 1.081 使用系数AK 工作机轻微冲击，原动机均匀平稳，所以查参考文献 9 得AK=1.25。齿间载荷分布系数FK 1.0 载荷系数 由公式（3.22）1.31A V F HK K K K K 则 由公式（3.17）m 132 214()(1 0.5)1F SFR RY Y KTZ u=5.41n

43、m word 文档 可自由复制编辑 所以满足齿跟弯曲疲劳强度。3.2.4 齿轮的校核 设计的齿轮传动在具体工作情况下，必须有足够的工作能力，以保证在整个寿命期间不致失效，所以要对齿轮进行校核。大齿轮的数值大，取大齿轮校核。大齿轮的弯曲强度 由公式（3.23）H=314H ER RKTZ Zd u 2（1-0.5）由参考文献 9 确定式中各系数 节点区域系数HZ=2.5 弹性系数EZ=189.8 MPa 载荷系数 K=1.4 转矩 T=8.43510 N mm 齿宽系数R=0.333 分度圆直径1d=324mm 齿数比 u=3.16 计算得H=435.5Mpa H=lim hNHZS=1500

44、1.13 1.24=1366.9 MPa H H 所以齿轮完全达到要求。3.2.5 公转部分直齿轮设计与计算 1、选择齿轮的材料、热处理、精度(1)齿轮材料及热处理 大小齿轮材料均为 20CrMnTi。齿面渗碳淬火，齿面硬度为 5862HRC，有效硬化深度 0.50.9mm。经参考文献 10图 lim1 lim21500h h MPa lim1 lim2 F F=900MPa(2)齿轮精度 按 GB/T10095-1998，选择 8级精度，齿跟喷丸强化。2、初步设计齿轮传动的主要尺寸 因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿跟弯曲疲劳强度设 word 文档 可自由复制编辑 计，再

45、校核齿面接触疲劳强度。(1)计算小齿轮传递的扭矩 T=1T=0.704510 N mm(2)确定齿数 因为是硬齿面，故取1Z=20，2Z=i1Z=20 5.3=106。传动比误差 i=219020ZZ=5.29 由公式（3.11）5.3 5.290.0025.29i=0.2%5%允许。(3)初选齿宽系数R R=0.9(4)载荷系数tK 试选载荷系数tK=1.3(5)齿形系数FY和应力修正系数SY 查参考文献 10 得 1 FY=2.97 1 SY=1.52 2 FY=2.20 2 SY=1.78(6)许用弯曲应力 安全系数FS=1.6 一般FS=1.41.8 工作寿命为 1班制，三年，每年工作

46、 300天。则小齿轮应力循环次数 由公式（3.14）1N=60hnkt=60 1 976.7(300 1 3 8)=8.439810 则大齿轮应力循环次数 12NNu=88.439 105.3=1.592810 查参考文献 10 得 寿命系数10.89NY 20.92NY 11NZ SH=1.0 word 文档 可自由复制编辑(3.24)(3.25)许用弯曲应力 lim F F N FY S li m 1 li m 2900F F MPa 所以 由公式（3.16）1 l i m 1 1 F F N FY S=900 0.891.6=500.625MPa 2 lim 2 2 F F N FY S

47、=900 0.921.6=517.5MPa(7)计算模数 nm 13212()F Sd FY Y KTZ 式中：载荷系数 K=1.3 扭矩1T=2.393610 N mm 齿形系数FY=2.97 齿宽系数d=0.9 应力修正系数SY=1.52 1Z=20 2.51nm 查参考文献 10 得 圆整标准模数 取 m=3(8)初算主要尺寸 初算中心距 由公式（3.18）a=1 2()2nm Z Z=3(20+90)2=160.5mm 分度圆直径 由公式（3.19）1 1 nd m Z=3 20=60mm 2 2 nd m Z=3 106=318mm 齿宽 1 1b d d=0.9 60=54mm(9

48、)验算载荷系数 K 圆周速度 由公式（3.21）1 160 1000d nV=2.60m/s word 文档 可自由复制编辑(3.26)(3.27)查参考文献 10 得 动载系数VK=1.17 R=0.9 1b 54mm 查参考文献 10 得 HK=1.074 又 b/h=2.2nbm=8.5 查参考文献 10 得 齿向载荷分布系数FK 1.09 使用系数AK 工作机轻微冲击，原动机均匀平稳，所以查参考文献 10 得AK=1.25。齿间载荷分布系数FK 1.0 载荷系数 由公式（3.22）1.59A V F HK K K K K 则 m3ntKmk=2.68nm 所以满足齿跟弯曲疲劳强度。3.

49、2.6 齿轮的校核 设计的齿轮传动在具体工作情况下，必须有足够的工作能力，以保证在整个寿命期间不致失效，所以要对齿轮进行校核。大齿轮的数值大，取大齿轮校核。大齿轮的弯曲强度 H=11tH EKF uZ Zbd u 由参考文献 10 确定式中各系数 节点区域系数HZ=2.5 弹性系数EZ=189.8 MPa 载荷系数 K=1.3 圆周力tF=3330N 分度圆直径1d=318mm 齿数比 u=5.3 齿宽 b=54 word 文档 可自由复制编辑(3.28)计算得H=260.5MPa H=lim hNHZS=1500 1.2 1.24=1451.7 MPa H H 所以齿轮完全达到要求。3.3

50、公转部分蜗杆传动设计与计算 1、选择齿轮的材料、热处理、精度(1)齿轮材料及热处理 考虑到传递的功率不大转速较抵，选用 ZA 蜗杆。蜗杆选用 45 钢，芯部调质，表面渗碳淬火，硬度大于 45HRC。蜗轮选用 ZCuZn10P1，金属模铸造。(2)齿轮精度 按 GB/T10095-1998，选择 8级精度。2、初步设计齿轮传动的主要尺寸 因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿跟弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。(1)计算小齿轮传递的扭矩 T=1.53610 N mm(2)确定齿数 因为是硬齿面，故取1Z=1，2Z=i1Z=1 61.5=62(3)载荷系数tK 查参考文献