单圆柱齿轮减速箱实施方案(闭式圆柱齿,开式锥齿)

个人收集整理 仅供参考学习SHANGHAI UNIVERSITY机械零件设计（设计说明书）MACHINEDCOMPONENTDESIGN(Designspecifications)题目:用于螺旋输送机地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1/25个人收集整理 仅供参考学习《机械设计基础》课程设计任务书 NO.2班级姓名学号一、设计项目：螺旋输送机传动装置二、运动简图：电动机；联轴器；减速器；联轴器；圆锥齿轮传动；螺旋输送机.三、原始数据：运输机工作轴上地扭矩T780牛?米；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）2/25个人收集整理 仅供参考学习目 1143.2174204.1204.2205215.1215.2215.3226227228223/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果1．传动参数计算1.1 电动机选择Tnw78095Pw7.76kWPw7.76kW95509550总效率2212341——联轴器*2（0.99）2——轴承*2（0.99）3——8级精度一般齿轮传动*1（0.97）4——开式锥齿轮传动*1（0.92—0.95）（查【2】表2-3）max0.9920.9920.970.950.885min220.970.920.8570.857~0.8850.990.99PdmaxPw7.769.055kWmin0.857Pd7.76PdminPw8.769kW8.769~9.055kWmax0.885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：电动机额定功满载转速堵转转矩最大转矩质量型号率（r/min）额定转矩额定转矩/kg/kW电动机选择：Y160L-119702.02.0147Y160L-661.2确定总传动比和分配各级传动比总传动比ianm97010.2105ia10.2105nw95i锥3.5i锥3.5i减2.91724/25个人收集整理 仅供参考学习计算及说明主要结果ia10.21052.9172i减3.5i锥1.3 计算运动和动力参数轴（电机轴）：P0Pd9.055kWn0nm970r/minT09550P095509.05589.150Nmn0970轴（高速轴）：P1P001P0联9.0550.998.965kWn1n0970r/minT19550P195508.96588.264Nmn1970轴（低速轴）：P2P112P1轴承齿8.9650.990.978.610kWn2n1970i减332.511r/min2.9172T29550P295508.610247.288Nmn2332.511轴（小锥齿轮轴）：P3P223P2轴承联8.6100.990.998.439kWn3n2332.511r/minT39550P395508.439242.377Nmn3332.511上述数据列表如下：轴号功率P转速n转矩Ti（kW）(r/min)(N·m)09.05597089.15010.9918.96597088.2642.91720.9628.610332.511247.28810.9838.439332.511242.3775/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果2．传动零件地设计计算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i锥=3.5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z3 18，大齿齿数z4 63（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：34KT3YFaYSammmez2(10.5)2u21RFR3①载荷系数K=1.5（查【1】表11-3）②转矩T3242.377Nm③齿宽系数R0.3（查【】）1P181④齿数比u=3.5⑤齿形系数YFa、齿根应力修正系数YSa以当量齿数zvz分别按【1】中图11-8、图11-9查取cos其中分度圆锥角4arctanz474.055（74°3′18″）z3390415.945（15°56′42″）经计算得：小齿当量齿数 zv3 18.7查得YFa2.98，YSa1.55

设计寿命：28800h传动等级：9级初选齿数：z3 18z4 63K=1.50.3u=3.574.05515.945zv3 18.7YFa 2.986/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果大齿当量齿数zv4229.3YSa1.55查得YFa2.15，YSa1.85zv4229.3注：公式中以YFaYSa代入YFa2.15FmaxYSa1.85⑥弯曲疲劳许用应力FFEMPaSF取失效概率1%，查【1】得FE3FE4850MPa（表11-1）SFmin1.25（表11-5）则F850680MPa1.25计算：F680MPa341.5242.3771032.981.55mmme0.31182(10.50.3)23.52680得me3.38mm开式齿轮m扩大15%得m3.9mmee取标准值me4mm（查GB/T1357-87取第一系列）me4mm圆周速度校核：vn32d31.252m/s2.5m/sv1.252m/sr260（分度圆直径d3mz372mm）d372mm圆周速度较小，采用脂润滑 .7/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果由于是开式传动，齿面易磨损，故按齿面接触疲劳强度校核 .校核公式：ZEZHKFt3u21Hbd3(10.5R)uH①弹性系数ZE189.8（查【1】表11-4，锻钢—锻钢）区域系数ZH2.5（对于标准齿轮ZH2.5）②载荷系数K=1.5③圆周力Ft32T3dm3小齿齿宽中点分度圆直径dm3d3bsin3齿宽bRRe0.3131.04239.313mm（外锥距Re me2取b=39mm可得dm3 72 39

z32z42Re131.042mm131.042mm）b=39mmsin15.945 61.286mm则Ft32T32242.377103dm361.2867997.063N④齿数比u=3.5⑤齿宽b=39mm⑥小齿轮分度圆直径 d3 72mm⑦许用接触疲劳应力HHlimMPaSH取失效概率1%，查【1】得Hlim1120~1150MPa（表11-1）SHmin1.0（表11-5）得H1120~1150MPa8/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果计算：7997.0633.521MPaH72(10.50.3)3.5108539HH（合格）齿面接触疲劳强度合格主要几何尺寸及数据计算：①大端模数me4mm②实际齿数z318,z463③实际传动比i3.5④分度圆锥角315.945（15°56′42″）474.055（74°3′18″）⑤分度圆直径d3 mez3 418 72 mmd4 mez4 463 252mm⑥齿顶高ha me 4mm⑦齿根高hf 1.2me 4.8mm⑧全齿高h 2.2me 8.8mm⑨顶隙c0.2me0.8mm⑩齿顶圆直径da3d32mecos379.692mmda4d42mecos4254.198mm?齿根圆直径df3d32.4mecos362.769mmdf4d42.4mecos4249.363mm?外锥距Remez32z42131.042mm2?齿宽b=39mm9/25个人收集整理 仅供参考学习计算及说明主要结果?齿根角arctanhf4.82.100（2°6′fRearctan131.0420″）?齿顶角af2.100（2°6′0″）（等顶隙齿）?根锥角f33f13.845（13°50′42″）f44f71.955（71°57′18″）?顶锥角a33a18.045（18°2′42″）a44a76.155（76°9′18″）10/25个人收集整理 仅供参考学习计算及说明主要结果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）预期工作寿齿轮传动等级：8级（v≤6m/s）命：初选齿数：小齿轮z118，大齿轮z252（齿数比u=2.8889）28800h（与实际传动比误差0.97%，小于3—5%）初选齿数：材料选用：小齿轮：45钢调质，硬度280HBS小齿轮18大齿轮：45钢调质，硬度240HBS大齿轮52（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：322KT1u1ZEZH设计公式：d1mmduH①载荷系数K=1.5（查【1】表11-3）②转矩T188.264Nm③齿宽系数d0.8（查【1】表11-6）④齿数比u=2.8889⑤弹性系数ZE189.8（查【】表11-4，锻钢—锻钢）齿数比：1u=2.8889区域系数ZH2.5（标准齿轮）⑥许用接触应力HHlimMPaSH取失效概率1%，由【1】查得lim1Hlim2

600MPa（表11-1）550MPaSHlim1.0（表11-5）H1600MPa则550MPaH2注：公式中以二者中地小值代入11/25个人收集整理 仅供参考学习计算及说明主要结果计算：3103221.588.2642.88891189.82.5d10.82.8889550得d169.218mmd169.218m=4mm则m3.85mm，取标准值m4mmz118（按GB/T1351—87取第一系列）圆周速度校核：vrn2d1970272m/s6026023.6571000d1mz141872mmd2mz2452208mmd172mm2v6m/s，合格，并采用油润滑.d2208mm圆周速度合格并采用油润滑按齿弯曲疲劳强度校核：2KTYFaY校核公式：F1SaFbd1m①载荷系数K=1.5（查【1】表11-3）②转矩T188.264Nm,T2247.288Nm③齿形系数YFa13.03,YFa22.37（查【1】图11-8）应力集中系数YSa11.54,YSa21.69（查【1】图11-9）④齿宽b2dd10.87257.6mm，取b260mmb1b21070mm12/25个人收集整理 仅供参考学习计算及说明⑤许用弯曲应力FFESF取失效概率1%，查【1】得FE1470MPa（表11-1）440MPaFE2SFmin1.0（表11-5）则F1470MPa,F2440MPa分别对大、小齿轮校核：小齿轮：21.588.2641033.031.54MPaF17072461.289大齿轮：21.5247.2881032.371.69MPaF260208459.523F1F1，F2F2，合格.主要几何尺寸计算：①模数m=4，压力角 20（标准齿轮）②实际传动比i=2.8889 （误差0.97%）③实际齿数z1 18,z2 52④分度圆直径d1mz141872mmd2mz2452208mm⑤齿顶高haha*m4mm（正常齿制ha*1.0）⑥齿根高hfha*c*m12.545mm（正常齿制c*0.25）⑦全齿高hhahf9mm⑧顶隙c c*m 1mm

主要结果弯曲疲劳强度合格13/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果⑨齿顶圆直径da1 d1 2ha 72 2 4 80 mmda2d22ha20824216mm⑩齿根圆直径df1d12hf722562mmdf2d22hf20825198mm?中心距ad1d272208140mm22齿宽b170mm,b260mm3．轴地设计及强度计算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地选择定出 .（式中L=117mm）按扭转强度初步计算：3设计公式：d1PmmCn①轴材料与承载确定地常数C=118（查【1】表14-2）②P18.965kW③n1970r/min初步计算：3d124.764mm计算：d11188.96524.764mm9702)按弯扭合成强度计算：Ft2451.778N2T288.264103Fr892.375N圆周力：Ft12451.778Nd172Fa0径向力：FrFttan2451.778tan20892.375N轴向力：Fa014/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果①垂直面支承反力Fr892.375F1VF2V446.188N2水平面支承反力F1HF2HFt2451.7781225.889N22③垂直面弯矩L0.117MaVF1V2446.188227Nm④水平面弯矩MaHF1HL1225.8890.11772Nm22⑤合成弯矩MMaV2MaH227272277Nm⑥轴传递地转矩T188.264Nm⑦危险截面当量弯矩MeM22772294NmT0.688.264（脉动循环应力0.6，查【1】P246）⑧计算危险截面处轴径33d1Me941023mm1b60（对称循环应力状态许用弯曲应力1b60MPa）（查【1】表14-3）有键槽截面（直径小于 30时）增大7%得：

按弯扭合成得：d1 26.775mmd1 26.775mm高速轴受力简图见下页15/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果16/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果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地选择定出 .（式中L=106mm）按扭转强度初步计算：3设计公式：d2CPmmn①轴材料与承载确定地常数C=118②P28.610kW③n2332.511r/min初步计算：38.610d234.910mm计算：d211834.910mm332.511按弯扭合成强度计算：圆周力：Ft2451.778N径向力：Fr892.375N轴向力：Fa0（齿轮给予地轴向力为0）①垂直面支承反力F1VF2VFr892.375446.188N22②水平面支承反力F1HF2HFt2451.7781225.889N22③垂直面弯矩MaVF1VL446.1880.10624Nm22④水平面弯矩MaHF1HL1225.8890.10665Nm22⑤合成弯矩MMaV2MaH224265270Nm17/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果⑥轴传递地转矩T2247.288Nm⑦危险截面当量弯矩MeM2T27022165Nm0.6247.288（脉动循环应力0.6，查【1】P246）⑧计算危险截面处轴径33165103d2Memm851b60（对称循环应力状态许用弯曲应力1b60MPa）（查【1】表14-3）有键槽截面（直径30—100时）增大5%得：按弯扭合成得：d231.695mmd231.695mm低速轴受力简图见下页18/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果19/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果4．轴承地寿命计算4.1高速轴轴承寿命计算寿命计算式：Lh106ftCrh60nfpP①转速n=970r/min②温度系数ft1（查【1】表16-8）③径向基本额定动载荷Cr17103N（查【2】表12-1）④载荷系数fp1.8（查【】表16-9）1⑤当量动载荷PFr892.375N⑥寿命指数3（球轴承）1061171033计算：Lh20368h9701.8892.37560查【1】表16-10得：每天工作8h地机械，Lh12000~20000h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/minCr 73.2103 N （查【2】表12-5）P 0.4Fr YFa 0.4892.3751.4 799.610 1476.404N（FaFt3tan20sin15.945799.610N）Y=1.4查【2】表12-5）10（滚子轴承）3其余参数不变63103计算：Lh6010173.2103.1106h332.5111.81476.404寿命合格.

高速轴轴承：Lh 20368h合格.低速轴轴承：Lh 3.1106 h合格.20/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明5．其它零部件选用及强度校核5.1键地强度校核①小齿轮轴轴伸处：键 10×45GB/T1096—2003校核公式：p4Tpdhl式中：T转矩，Nmmd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：488.264103p3083542.031MPap合格.②大齿轮轴齿轮处：键 16×50GB/T1096—2003计算：4247.288103p551052.896MPap34合格.③大齿轮轴轴伸处：键 12×70GB/T1096—2003计算：4247.288103p40853.295MPap58合格.5.2联轴器地选用联轴器地选用根据计算得出地最小轴径和转矩得出 .按GB/T4323—2002选用.①高速轴联轴器LT5联轴器J138 44 GB/T4323—2002J130 60公称转矩125N·m；许用转速4600r/min②低速轴联轴器：LT7联轴器J14084GB/T4323—2002公称转矩500N·m；许用转速3600r/min

主要结果键强度校核合格联轴器选用高速轴LT5低速轴LT721/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果5.3铸铁减速箱体地主要结构尺寸详见装配图.技术要求详见装配图.参考文献1】杨可桢等编著.《机械设计基础》（第五版）.高等教育出版社.2】王大康等编著.《机械设计课程设计》（第2版）.北京工业大学出版社.3】成大先编著.《机械设计手册》.化学工业出版社.设计小结本次机械课程设计，充分培养了我们地自学能力，从不懂开始慢慢查资料，一一将需要设计地课题任务了解清楚 .同时，在老师地指导下，逐步对机械设计有了概念，并且能以自己地思路开始课程地设计工作.此次设计过程中，查阅了大量资料，包括学校图书馆和互联网 .充分利用可以利用地资源，这样地过程，对于我们今后地学习有着不可小觑地作用.这次设计中，依旧有些许不完善地地方，也有一些仍未了解透彻地知识， 但相信在今后地学习生活中，会逐一去深入学习 .22/25个人收集整理 仅供参考学习计 算 及 说 明 主要结果版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理 .版权为个人所有23/25个人收集整理 仅供参考学习Thisarticle includes someparts, including text, pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership. b5E2RGbCAP用户可将本文地内容或服务用于个人学习、 研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及