单圆柱齿轮减速箱方案闭式圆柱齿开式锥齿.docx
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单圆柱齿轮减速箱方案闭式圆柱齿开式锥齿
SHANGHAIUNIVERSITY
机械零件设计<设计说明书）
MACHINEDCOMPONENTDESIGN
（Designspecifications>
题目:
用于螺旋输送机的单级圆柱齿轮减速箱设计
学院材料科学与工程学院
专业金属材料工程
学号
学生姓名
指导教师
起讫日期
《机械设计基础》课程设计任务书NO.2
班级姓名学号
一、设计工程：
螺旋输送机传动装置
二、运动简图：
1.电动机；
2.联轴器；
3.减速器；
4.联轴器；
5.圆锥齿轮传动；
6.螺旋输送机。
三、原始数据：
运输机工作轴上的扭矩T780牛•M；
运输机工作轴转速n95转/分；
圆锥齿轮传动比i=3.5；
工作年限6年2班制。
四、设计工作量：
减速器装配图<1号图纸）1张；
零件工作图<2号图纸）2张；
设计说明书1份。
五、设计期限：
年月日至年月日
<本任务书须与设计说明书一起装订成册一并交上）
目录
1．传动参数计算…………………………………………………………………4
2．传动零件的设计计算…………………………………………………………6
开式锥齿轮……………………………………………………………………6
闭式圆柱齿轮传动……………………………………………………………11
3．轴的设计及强度计算…………………………………………………………14
3.1高速轴<小齿轮轴）设计……………………………………………………14
3.2低速轴<大齿轮轴）设计……………………………………………………17
4．轴承的寿命计算………………………………………………………………20
4.1高速轴轴承寿命计算……………………………………………………20
4.2低速轴轴承寿命计算……………………………………………………20
5．其它零部件选用及强度校核…………………………………………………21
5.1键的强度校核………………………………………………………………21
5.2联轴器的选用………………………………………………………………21
5.3铸铁减速箱体的主要结构尺寸……………………………………………22
6．技术要求…………………………………………………………………………22
7．参考文献…………………………………………………………………………22
8．设计小结…………………………………………………………………………22
计算及说明
主要结果
1．传动参数计算
1.1电动机选择
总效率
——联轴器*2<0.99）
——轴承*2<0.99）
——8级精度一般齿轮传动*1<0.97）
——开式锥齿轮传动*1<0.92—0.95）
<查【2】表2-3）
选择电机，查【2】表17-1，优先选用同步转速1000r/min
查得电机型号和参数如下表：
电动机型号
额定功率
/kW
满载转速
质量
/kg
Y160L-6
11
970
2.0
2.0
147
1.2确定总传动比和分配各级传动比
总传动比
1.3计算运动和动力参数
0轴<电机轴）：
1轴<高速轴）：
2轴<低速轴）：
3轴<小锥齿轮轴）：
上述数据列表如下：
轴号
功率P
转速n
（r/min>
转矩T
（N·m>
0
9.055
970
89.150
1
0.99
1
8.965
970
88.264
2.9172
0.96
2
8.610
332.511
247.288
1
0.98
3
8.439
332.511
242.377
2．传动零件的设计计算
2.1开式直齿锥齿轮传动
设计传递功率：
8.439kW
小轮计算转速：
332.511r/min
传动比
预期工作寿命：
28800h<6年2班制，一年按300天计算）
齿轮传动等级：
9级<查【1】表11-2得V≤2.5m/s）
初选小齿齿数，大齿齿数<齿数比u=i=3.5）
<下标3为小齿，4为大齿，下同）
材料选用：
小齿轮：
40Cr表面淬火，硬度50HRC
大齿轮：
45钢表面淬火，硬度49HRC
<热处理等级：
MQ）
由于是开式传动，故按齿弯曲疲劳强度计算：
设计公式：
①载荷系数K=1.5<查【1】表11-3）
②转矩
③齿宽系数<查【1】P181）
④齿数比u=3.5
⑤齿形系数、齿根应力修正系数
以当量齿数分别按【1】中图11-8、图11-9查取
其中分度圆锥角<74°3′18″）
<15°56′42″）
经计算得：
小齿当量齿数
查得，
大齿当量齿数
查得，
注：
公式中以代入
⑥弯曲疲劳许用应力
取失效概率1%，查【1】得
<表11-1）
<表11-5）
则
计算：
得
开式齿轮扩大15%得
取标准值<查GB/T1357-87取第一系列）
圆周速度校核：
<分度圆直径）
圆周速度较小，采用脂润滑。
由于是开式传动，齿面易磨损，故按齿面接触疲劳强度校核。
校核公式：
①弹性系数<查【1】表11-4，锻钢—锻钢）
区域系数<对于标准齿轮）
②载荷系数K=1.5
③圆周力
小齿齿宽中点分度圆直径
齿宽
<外锥距）
取b=39mm
可得
则
④齿数比u=3.5
⑤齿宽b=39mm
⑥小齿轮分度圆直径
⑦许用接触疲劳应力
取失效概率1%，查【1】得
<表11-1）
<表11-5）
得
计算：
<合格）
主要几何尺寸及数据计算：
1大端模数
2实际齿数
3实际传动比
4分度圆锥角<15°56′42″）
<74°3′18″）
5分度圆直径
6齿顶高
7齿根高
8全齿高
9顶隙
10齿顶圆直径
11齿根圆直径
12外锥距
13齿宽b=39mm
14齿根角<2°6′0″）
15齿顶角<2°6′0″）<等顶隙齿）
16根锥角<13°50′42″）
<71°57′18″）
17顶锥角<18°2′42″）
<76°9′18″）
2.2闭式直齿圆柱齿轮传动
设计传递功率：
8.965kW
小轮计算转速：
970r/min
计算传动比：
i=2.9172
预期工作寿命：
28800h<6年2班制，一年按300天计算）
齿轮传动等级：
8级初选齿数：
小齿轮，大齿轮<齿数比u=2.8889）
<与实际传动比误差0.97%，小于3—5%）
材料选用：
小齿轮：
45钢调质，硬度280HBS
大齿轮：
45钢调质，硬度240HBS
<热处理等级：
MQ）
由于是闭式齿轮传动，故按齿面接触疲劳强度计算：
设计公式：
①载荷系数K=1.5<查【1】表11-3）
②转矩
③齿宽系数<查【1】表11-6）
④齿数比u=2.8889
⑤弹性系数<查【1】表11-4，锻钢—锻钢）
区域系数<标准齿轮）
⑥许用接触应力
取失效概率1%，由【1】查得
<表11-1）
<表11-5）
则
注：
公式中以二者中的小值代入
计算：
得
则，取标准值
<按GB/T1351—87取第一系列）
圆周速度校核：
，合格，并采用油润滑。
按齿弯曲疲劳强度校核：
校核公式：
①载荷系数K=1.5<查【1】表11-3）
②转矩
③齿形系数<查【1】图11-8）
应力集中系数<查【1】图11-9）
④齿宽，取
⑤许用弯曲应力
取失效概率1%，查【1】得
<表11-1）
<表11-5）
则
分别对大、小齿轮校核：
小齿轮：
大齿轮：
，，合格。
主要几何尺寸计算：
1模数m=4，压力角<标准齿轮）
2实际传动比i=2.8889<误差0.97%）
3实际齿数
4分度圆直径
5齿顶高<正常齿制）
6齿根高
<正常齿制）
7全齿高
8顶隙
9齿顶圆直径
10齿根圆直径
11中心距
12齿宽
3．轴的设计及强度计算
3.1高速轴<小齿轮轴）设计
由于小齿轮直径较小，故做成齿轴一体。
轴尺寸根据以下计算和联轴器的选择定出。
<式中L=117mm）
13按扭转强度初步计算：
设计公式：
a）轴材料与承载确定的常数C=118<查【1】表14-2）
b）
c）
计算：
14按弯扭合成强度计算：
圆周力：
径向力：
轴向力：
1垂直面支承反力
2水平面支承反力
3垂直面弯矩
4水平面弯矩
5合成弯矩
6轴传递的转矩
7危险截面当量弯矩
<脉动循环应力，查【1】P246）
8计算危险截面处轴径
<对称循环应力状态许用弯曲应力）
<查【1】表14-3）
有键槽截面<直径小于30时）增大7%得：
高速轴受力简图见下页
3.2低速轴<大齿轮轴）设计
大齿轮直径较大，故与轴分离。
轴尺寸根据以下计算和联轴器的选择定出。
<式中L=106mm）
1）按扭转强度初步计算：
设计公式：
1轴材料与承载确定的常数C=118
2
3
计算：
2）按弯扭合成强度计算：
圆周力：
径向力：
轴向力：
<齿轮给予的轴向力为0）
1垂直面支承反力
2水平面支承反力
3垂直面弯矩
4水平面弯矩
5合成弯矩
6轴传递的转矩
7危险截面当量弯矩
<脉动循环应力，查【1】P246）
8计算危险截面处轴径
<对称循环应力状态许用弯曲应力）
<查【1】表14-3）
有键槽截面<直径30—100时）增大5%得：
低速轴受力简图见下页
4．轴承的寿命计算
4.1高速轴轴承寿命计算
寿命计算式：
1转速n=970r/min
2温度系数<查【1】表16-8）
3径向基本额定动载荷<查【2】表12-1）
4载荷系数<查【1】表16-9）
5当量动载荷
6寿命指数<球轴承）
计算：
查【1】表16-10得：
每天工作8h的机械，
故寿命合格。
4.2低速轴轴承寿命计算
计算方法同4.1
式中：
n=332.511r/min
<查【2】表12-5）
<）
<滚子轴承）
其余参数不变
计算：
寿命合格。
5．其它零部件选用及强度校核
5.1键的强度校核
1小齿轮轴轴伸处：
键10×45GB/T1096—2003
校核公式：
式中：
T转矩，
d轴径、h键高度、l键工作长度，mm
许用挤压应力<轻微冲击：
100—120MPa）
<相应数据查【1】表10-9、表10-10）
计算：
合格。
2大齿轮轴齿轮处：
键16×50GB/T1096—2003
计算：
合格。
3大齿轮轴轴伸处：
键12×70GB/T1096—2003
计算：
合格。
5.2联轴器的选用
联轴器的选用根据计算得
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