蜗轮-斜齿轮二级减速器加热炉装料机_机械设计课程设计——设计说明书(完美版)(编辑修改稿)

蜗轮-斜齿轮二级减速器加热炉装料机_机械设计课程设计——设计说明书(完美版)(编辑修改稿)内容摘要：

有 𝜍HP1≈𝜍Hlim1 = 710MPa = 639MPa 𝜍HP2≈𝜍Hlim2 = 580MPa = 522MPa 由附录 B 中式（ B2）得 d1 ≥ 𝐴𝑑√ 𝐾𝑇𝜑𝑑𝜍HP2∙ 𝜇 +1𝜇3 = (756 √5222 ∙ + 3 )𝑚𝑚 d1 = 132mm 机械设计课程设计计算说明书 15 = 𝑚𝑚 初取 d1 = 107mm， 为 保 证 顺利 润 滑 ，经 分 析 d1 不得小于，故取 d1 = 132mm。 基本参数 v、 m𝑡、 m𝑛 β、 𝑑 𝑑2 b、 a 校核圆周速度 u 和精度等级 已经计算得出 𝑛1 = 96r/min，故 v = 𝜋𝑑1𝑛160 1000= 𝜋 13296601000 𝑚/𝑠 = 𝑚/𝑠 取八级精度合理。 初取齿数 𝑧1 = 32， 𝑧2 = i𝑧1 = 32 =， z2取为 113。 确定模数 m𝑡 = d1 𝑧1⁄ = 132𝑚𝑚 32⁄ = 查表 24 取标准值 m𝑛=4mm。 确定螺旋角 β 为 β = cos−1𝑚𝑛𝑚𝑡= cos−1 =14176。 8′28′′ 小齿轮直径为 𝑑1 = m𝑡𝑧1 = 32 = 132mm； 大齿轮直径为 𝑑2 = m𝑡𝑧2 = 113= 取为 𝑑2 = 468mm。 初步齿宽为 b = 𝜑𝑑𝑑1 = 132= 取为 b = 120mm。 中心距 a = (𝑑1 + 𝑑2)/2= (132+ 468)/2= 300mm 校核传动比误差 ∆= |468132− 100%|= % ≪ 5% 满足要求。 v = 𝑚/𝑠 m𝑡 = m𝑛 = 4𝑚𝑚 β= 14176。 8′28′′ 𝑑1 = 132mm 𝑑2 = 468mm b = 120mm a = 300mm 校核齿面接触疲劳强度 由公式 𝜍𝐻 = 𝑍𝐻𝑍𝐸𝑍𝜀𝑍𝛽√𝐾𝐴𝐾𝑉𝐾𝐻𝛽𝐾𝐻𝛼 𝐹𝑡𝑑1𝑏𝜇 177。 1𝜇 ≤ 𝜍𝐻𝑃 进行齿面接触疲劳强度的校核。 I. 计算齿面接触应力 𝜍𝐻 查图 218，节点区域系数 ZH =。 查表 215，弹性系数 ZE = √N/mm2。 𝜍𝐻= 𝑀𝑃𝑎 𝜍𝐻𝑃1 = 817MPa 𝜍𝐻𝑃2 = 736MPa 𝜍𝐻 𝜍𝐻𝑃 接触强度较为合适，无需对机械设计课程设计计算说明书 16 重合度系数 𝑍𝜀 的计算公式由端面重合度𝜀𝛼和纵向重合度 𝜀𝛽确定，其中： 𝜀𝛼 = 12𝜋[𝑧1(tan𝛼at1 −tan𝛼𝑡′)+ 𝑧2(tan𝛼at2 − tan𝛼𝑡′)] 由表 25 得 𝛼𝑡 = tan−1(tan𝛼𝑛cos𝛽 )= tan−1( tan20176。 cos14176。 8′28′′)= 20176。 34′24′′ 𝛼at1 = cos−1(𝑑b1𝑑𝑎1) = cos−1(𝑑1 cos𝛼𝑡𝑑𝑎1) = cos−1 ( 132132+ 24∙cos(20176。 34′24′′))= 28176。 1′37′′ 𝛼at2 = cos−1(𝑑b2𝑑𝑎2) = cos−1 (𝑑2 cos𝛼𝑡𝑑𝑎2) = cos−1( 468468+2 4∙ cos(20176。 34′24′′))= 23176。 0′9′′ 由于无变位，端面啮合角 𝛼𝑡′ = 𝛼𝑡 =20176。 34′24′′， 则端面重合度 𝜀𝛼 =。 纵向重合度 𝜀𝛽 = 𝑏sin𝛽𝜋𝑚𝑛= 120sin14176。 8′28′′𝜋 4 = 因为 𝜀𝛽 1，故 𝑍𝜀 = √ 1𝜀𝛼= √ = 螺旋角系数 Zβ = √cos𝛽 = √14176。 8′28′′ =。 查表 27，使用系数 KA =。 查图 26，动载荷系数 KV=。 查表 28，得齿间载荷分配系数 KHα = ，其中： 𝐹𝑡 = 2𝑇1 𝑑1⁄ = 2385183 132⁄ = 𝑁 𝐾𝐴𝐹𝑡𝑏 = 120 𝑁/𝑚𝑚= 𝑁/𝑚𝑚 100𝑁/𝑚𝑚 ∴ 𝐾𝐻𝛼 = 𝐾𝐹𝛼 = 𝜀𝛼𝑐𝑜𝑠2𝛽𝑏= = cos𝛽𝑏 = cos𝛽cos𝛼𝑛/cos𝛼𝑡 = cos14176。 8′28′′cos20176。 /cos20176。 34′24′′ = 齿向载荷分布系数 𝐾𝐻𝛽查表 29， 齿轮尺寸调整。 机械设计课程设计计算说明书 17 𝐾𝐻𝛽= A +B*1 + (𝑏𝑑1)2+∙ (𝑏𝑑1)2+ C∙ 10−3𝑏 = +*1+ (120xx2)2+(120xx2)2+ 10−3 120= 齿面接触应力为 𝜍𝐻 = √ 120+ = 𝑁/𝑚𝑚2 II. 计算许用接触应力 𝜍HP。 由公式 𝜍HP = 𝜍𝐻lim𝑍𝑁𝑇𝑍𝐿𝑍𝑉𝑍𝑅𝑍𝑊𝑍𝑋𝑆𝐻𝑙𝑖𝑚 计算许用接触应力 𝜍HP。 查图 227 得， 𝑍𝑁𝑇1 = ， 𝑍𝑁𝑇2 =。 总工作时间为 𝑡ℎ = 1030016 = 48000h 应力循环次数为 𝑁𝐿1 = 60γ𝑛1𝑡ℎ = 6019648000= 108 𝑁𝐿2 = 𝑁𝐿1 i⁄ = 108 ⁄ = 107 齿面工作硬化系数为 𝑍𝑊1 = 𝑍𝑊2 = − 𝐻𝐵2 − 1301700 = − 240− 1301700 = 查表 218， 𝑍𝑋1 = 𝑍𝑋2 =。 润滑油膜影响系数为 𝑍𝐿1 = 𝑍𝐿2 = 𝑍𝑅1 = 𝑍𝑅2 = 𝑍𝑣1 = 𝑍v2 = 查表 217，去取一般可靠度，接触最小安全系数 𝑆𝐻𝑙𝑖𝑚 =。 许用接触力为 𝜍𝐻𝑃1 = 710 MPa = 817MPa 𝜍𝐻𝑃2 = 580 MPa = 736MPa 𝜍𝐻 𝜍𝐻𝑃 接触强度较为合适，无需对齿轮尺寸调整。 校核 齿根弯曲疲劳强度 由公式 𝜍𝐹 = 𝐾𝐴𝐾𝑉𝐾𝐹𝛽𝐾𝐹𝛼 𝐹𝑡𝑏𝑚𝑛𝑌𝐹𝑎𝑌𝑆𝑎𝑌𝜀𝑌𝛽 ≤ 𝜍𝐹𝑃 𝜍𝐹1 = 𝜍𝐹2 = 机械设计课程设计计算说明书 18 验算齿轮弯曲疲劳强度。 I. 计算齿根弯曲应力 使用系数 𝐾𝐴。 动载荷系数 𝐾𝑉同接触疲劳强度，𝐾𝐴 = ， 𝐾𝑉 = ， 𝐾𝐹𝛼 = : 查图 29， 𝐾𝐹𝛽 = ，其中 b h⁄ = 120 (4)⁄ = 查图 220，齿形系数 𝑌𝐹𝑎1 = ， 𝑌𝐹𝑎2 =。 查图 221，应力修正系数 𝑌Sa1 = ， 𝑌Sa2 =。 重合度系数 𝑌𝜀 = +𝜀av= + 𝜀𝛼𝑐𝑜𝑠2𝛽𝑏= +。 由图 222，螺旋角系数 𝑌𝛽 = ， 齿根弯曲应力为 𝜍𝐹1 = 𝐾𝐴𝐾𝑉𝐾𝐹𝛽𝐾𝐹𝛼 𝐹𝑡𝑏𝑚𝑛𝑌𝐹𝑎1𝑌𝑆𝑎1𝑌𝜀𝑌𝛽 = 4 = 𝜍𝐹2 = 𝜍𝐹1 𝑌𝐹𝑎2𝑌𝑆𝑎2𝑌𝐹𝑎1𝑌𝑆𝑎1= ()MPa = II. 计算许用弯曲应力 由公式 𝜍𝐹𝑃 = 𝜍Flim𝑌ST𝑌𝑁𝑇𝑌𝑉𝑟𝑒𝑙𝑇𝑌𝑅𝑟𝑒𝑙𝑇𝑌𝑋𝑆𝐹𝑚𝑖𝑛 计算许用弯曲应力。 查图 230 ， σFlim1 = 360MPa， σFlim2 =340MPa。 查表 217， SFmin =。 查图 233， YX1 = YX2 =。 查图 232， YNT1 = ， YNT2 =。 应力修正系数 YST1 = YST2 = 相对齿根圆角敏感及表面状况系数为 𝑌𝑉𝑟𝑒𝑙𝑇1 = 𝑌𝑉𝑟𝑒𝑙𝑇2 = 𝑌𝑅𝑟𝑒𝑙𝑇1 = 𝑌𝑅𝑟𝑒𝑙𝑇2 = 𝜍FP1 = 𝜍FP2 = 𝜍𝐹1 𝜍FP1 𝜍𝐹2 𝜍FP2 合格。 机械设计课程设计计算说明书 19 许用齿根应力为 𝜍FP1 = 360= 𝜍FP2 = 340= 𝜍𝐹1 𝜍FP1 𝜍𝐹2 𝜍FP2 合格。 静强度校核 传动无严重过载，故不做静强度校核。 —— 最终 设计参数如下表所示 ： 表 6 斜齿圆柱齿轮的设计参数 法向模数 𝐦𝒏 端面模数 𝒎𝒕 齿数 z 分度圆直径 d 齿顶圆直径 𝒅𝒂 齿根圆 直径 𝒅𝒇 中心距a 传动比i 小齿轮 4 32 132 140 122 300 大齿轮 113 468 476 458 蜗杆轴 的设计 与计算 设计 与计算过程列表如下： 表 7 蜗杆轴的设计计算 设计计算项目 设计计算过程及依据 设计计算结果 材料 选择 材料选择 45 钢 ，正火处理，硬度 HB=170~217 —— 材料系数 查表 13， C=118~106 取 C=112 机械设计课程设计计算说明书 20 估算轴径 由 公式 （ 12） d≥ C√P n⁄3 = 112 √3= 参考GB/T58431986，弹性套柱销联轴器，型号 TL6， d =38mm， Y 型，轴孔长度 82 mm 设计 轴 的 结构 详见零件图 蜗杆轴受力分析图 其中， 𝑙𝑂𝐴 = ， 𝑙𝑂𝐵 = 𝑚𝑚 —— 蜗杆 所受转矩 由 表 2， T= ∙m T=∙ m 圆周力 𝑭𝒕 𝐹𝑡 = 20xx𝑇1𝑑1= 20xx 𝑁 = 𝑁 𝐹𝑡 = 𝑁 轴向力 𝑭𝒂 𝐹𝑎 = 20xx𝑇2𝑑2= 20xx 𝑁 = 𝑁 𝐹𝑎 = 𝑁 径向力 𝑭𝒓 𝐹𝑟 =20xx𝑇2𝑑2 tan𝛼𝑥 =20xx300 tan20176。 = 𝑁 𝐹𝑟 = 𝑁 垂直面支反力𝑭𝒓𝑨和 𝑭𝒓𝑩 𝐹𝑟𝐴 = 𝐹𝑟2 +𝐹𝑎𝑑14𝑙𝑂𝐴= 𝑁 𝐹𝑟𝐵 = 𝐹𝑟 − 𝐹𝑟𝐴 = − = 𝑁 𝐹𝑟𝐴 = 𝑁 𝐹𝑟𝐵 = 𝑁 水平面 支反力𝑭𝒉𝑨和 𝑭𝒉𝑩 𝐹ℎ𝐴 = 𝑙𝑂𝐵𝑙𝑂𝐴 + 𝑙𝑂𝐵𝐹𝑡 = 𝑁 𝐹ℎ𝐴 = 𝑙𝑂𝐴𝑙𝑂𝐴 + 𝑙𝑂𝐵𝐹𝑡 = 𝑁 𝐹ℎ𝐴 = 𝑁 𝐹ℎ𝐵 = 𝑁 垂直面 受力图 —— A B O FrA FFrB Fa Ft Fr T FhA FhB B 𝐹𝑟𝐴 机械设计课程设计计算说明书 21 水平面 受力图 —— 垂直面 弯矩图 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑁 ∙𝑚𝑚 水平面 弯矩图 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑁 ∙𝑚𝑚 合成弯矩图 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑁 ∙𝑚𝑚 转矩 图 𝑇 = 𝑁 ∙𝑚𝑚 应力校正系数𝛂 转矩 按脉动循环考虑，取 α = [𝜎−1𝑏][𝜎0𝑏]， 查表 12得 𝜍𝑏 = 600𝑀𝑃𝑎， 查表 14， [𝜍−1𝑏] = 55𝑀𝑃𝑎，[𝜍0𝑏] = 95𝑀𝑃𝑎， 则 α= 5595=。 α = 当量 弯矩图 𝑀𝑒𝑂 = 𝑁 ∙𝑚𝑚 A O −𝐹𝑟𝐵 B A O 𝐹ℎ𝐴 −𝐹ℎ𝐵 A O B 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑁∙ 𝑚𝑚。