湘潭大学专业课程设计 题 目 铸造车间混砂机的传动装置 学 院 兴湘学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 11级机械1班 学 号 2011963840 姓 名 姚 林 兴 指导教师 姜 胜 强 完成日期 2015 年 1 月 20 日 课程设计任务书设计题目：设计混砂机传动装置 机构简图： 一 原始数据： 立轴输出轴功率：3.0 立轴转速：48设备工作条件：室内工作，连续单向运转，载荷平稳，每日一班，工作十年，允许立轴转速误差小于。车间有三相交流电源。设计任务及要求：1、确定电动机的功率与转速，分配一级行星齿轮传动与锥齿轮传动的传动比，并进行运动及动力参数计算。 2、确定行星齿轮传动的各轮齿数，并进行传动零部件的强度计算，确定其主要参数（如模数等）。 3、对一级行星齿轮减速器进行结构设计。4、编写设计计算说明书。5、采用三维软件（UG，PRO/E等）建立其三维模型，并进行运动仿真，录制运动仿真视频。6、由三维模型导出二维CAD装配图（dwg格式），输出装配图一张，零件图两张（齿轮和轴）。7、说明书和图纸需要提交纸质版和电子版，三维模型及运动视频提供电子版，所有电子版文件刻录在一个光盘内。二 电动机的选择2.1 电动机类型选择和结构形式 根据电动机的工作条件以及环境等因素，选用一般用途的Y系列三相异步交流电动机，且为卧式封闭结构。2.2 电动机功率的选择 已知的原始数据有：立轴输出功率Pw=3.0kw，立轴转速n=48r/min。（1）电动机输出功率由电动机至立轴输出轴之间的传动总效率为：式中：分别是联轴器，轴承，圆锥齿轮，单级圆柱齿轮减速器的传动效率。由机械设计课程设计手则，查得：=0.99，=0.98，=0.98（7级精度），。则：传动总效率 电动机输出功率 选取电动机额定功率，查机械设计课程设计手册第一篇第十二章表12-1中，Y系列（IP44）三相异步电动机技术数据得：，从表12-1中，可选额定功率为4.0的电动机。（2）确定电动机的转速 由原始数据立轴转速：，由机械设计课程设计手册第一篇一章表1-8中得，圆柱齿轮传动的单级减速器，传动比的合理范围是，圆锥齿轮传动比不超过3.5，则总的传动比的范围是：。 故电动机转速范围为：，符合上述条件且电机转速不超过1000rpm。故所选电动机如下表1所示： 表1电动机型号额定功率（Kw)满载转速（r/min)额定转矩(Nm)总传动比Y132M1-64.09602.020（3）传动装置的传动比分配。 根据上述条件可分配的传动比为： （4）计算传动装置的运动参数和动力参数。 4.1 各轴转速 轴I 轴II 轴III 4.2 各轴功率 轴I 轴II 轴III 4.3 各轴转矩轴I 轴II 轴III 将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表2： 表2 参数轴名电动机轴 I轴II轴III轴 转速n960960 160.0 48.05 功率P 3.463.4253.357 3.0 转矩T34.0734.07200.37 596.25三 拟定传动方案及相关参数NGW型行星齿轮传动机构的传动原理:当输入轴由电动机驱动时，带动太阳轮回转，再带动行星轮转动，由于内齿圈固定不动，便驱动行星架作输出运动，行星轮在行星架上既作自转又作公转，以此同样的结构组成二级、三级或多级传动。NGW型行星齿轮传动机构主要由太阳轮、行星轮、内齿圈及行星架所组成，以基本构件命名，又称为ZK-H型行星齿轮传动机构。本次设计的主要内容是单级NGW型行星减速机。3.1机构简图的确定传动比：，单级NGW型行星传动系统。 在传递动力时，行星轮数目越多越容易发挥行星传动齿轮的优点，但行星轮数目的增加，不仅使传动机构复杂化、制造难度增加、提高成本，而且会使其载荷均衡困难，而且由于邻接条件限制又会减小传动比的范围，取行星轮的数目：=3。计算系统自由度W，符合要求。3.2 齿形与精度因属于低速传动，以及方便加工，初步确定采用齿形角为20，直齿传动，精度定位6级。3.3 齿轮材料及其性能太阳轮和行星轮采用硬齿面，内齿轮采用软齿面，以提高承载能力，减小尺寸，其材料和热处理方式见表3.表3齿轮材料热处理 (N/mm) (N/mm)加工精度太阳轮20CrMnTi渗碳淬火58-62HRC14003506级行星轮245内齿轮40Cr调制HB262-2936502207级四 设计计算 1.配齿数 采用比例法： = 按齿面硬度HRC=60，查渐开线行星齿轮传动设计可知：，。取。由传动比条件知： 计算内齿轮和行星齿轮齿数： 2.初步计算齿轮主要参数 （1）按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径 输入转矩： 则太阳轮传递的扭矩为： 按式进行计算，相关系数取值如表4。其中，齿数比u=则太阳轮分度圆直径为： =23.69mm表4 齿面接触强度有关系数代号名 称说 明取 值 算式系数 直齿轮768 使用系数 表6-5，中等冲击1.25 行星轮间载荷分配系数表7-2，太阳轮浮动，6级精度。1.05 综合系数表6-4，高精度，硬齿面。1.8 小齿轮齿宽系数表6-30.7 实验齿轮的接触疲劳极限 图6-161400 注：以上参数均为在书渐开线行星齿轮传动设计上查得(2) 按弯曲强度初算模数 用式进行计算。式中相关系数同表4， 其余系数取值如表5。 因为，所以应按行星轮计算模数： = =1.29表5 弯曲强度有关系数代号名 称说 明取 值 算式系数 直齿轮12.1行星轮间载荷分配系数1.075综合系数表6-4，高精度，1.6齿形系数图6-25，按x=0查值3.18齿形系数图6-25，按x=0查值2.45 注：以上参数均为在书渐开线行星齿轮传动设计上查得 ，则太阳轮直径：。 接触强度初算结果相近，故初定按进行接触和弯曲疲劳强度校核计算。3.13几何尺寸计算将分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径的计算值列于表6。表6 齿轮几何尺寸齿轮分度圆直径节圆直径齿顶圆直径太阳轮 行星轮外啮合内啮合内齿轮3.2 重合度计算外啮合： =内啮合： = =3.2 齿轮啮合效率计算按公式进行计算。式中为转化机构的效率，可用Kyp计算法确定。查渐开线行星齿轮传动设计中图3-3a、b（取=0.06，因齿轮精度高）得各啮合副的效率为，转化机构效率为：转化机构传动比： 则： .3.4 疲劳强度校核外啮合（1）齿面接触疲劳强度用式，计算接触应力，用式计算其许用应力。三式中的参数和系数取值如表7。表7 外啮合接触强度有关参数和系数代号名 称说 明取值使用系数按中等冲击查表6-51.250动载荷系数，6级精度，查图6-5b1.011齿向载荷分布系数查图6-6得，取，由式（6-25）得1.235齿间载荷分配系数按，6级精度，硬齿面，查图6-91.000行星轮间载荷不均衡系数太阳轮浮动，查表7-21.150节点区域系数查图6-102.185弹性系数查表6-7189.800重合度系数，查图6-110.952螺旋角系数直齿，1.000分度圆上的切向力878.370Nb工作齿宽21.00mmu齿比数2寿命系数按工作10年每年365天,每日一班计算应力循环次数1.072润滑油系数HRC=HV713,v=0.445m/s,查表8-10用中型极压油，1.000速度系数查图6-200.951粗造度系数按，查图6-210.994工作硬化系数两齿轮均为硬齿面，图6-221.000尺寸系数m61.000最小安全系数按可靠度查表6-81.000接触疲劳极限查图6-161400 注：以上参数均为在书渐开线行星齿轮传动设计上查得： 接触应力：