SHANGHAI UNIVERSITY 机械零件设计（设计说明书）MACHINED COMPONENT DESIGN( Design specifications )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、设计项目：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T 780 牛• 米； 运输机工作轴转速n 95 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…………………………………………………………………42．传动零件的设计计算…………………………………………………………6 开式锥齿轮…………………………………………………………………… 6 闭式圆柱齿轮传动……………………………………………………………113．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……………………………………………………174．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……………………………………………………205．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……………………………………………226．技术要求…………………………………………………………………………227．参考文献…………………………………………………………………………228．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1000 r/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（r/min）质量/kgY160L-6119702.02.01471.2 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（kW）转速n(r/min)转矩T(N·m)09.05597089.15010.9918.96597088.2642.91720.9628.610332.511247.28810.9838.439332.511242.3772．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：8.439 kW小轮计算转速：332.511 r/min传动比预期工作寿命：28800 h （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≤2.5 m/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50 HRC 大齿轮：45钢表面淬火，硬度49 HRC （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=3.5⑤ 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/T 1357-87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=1.5③ 圆周力 小齿齿宽中点分度圆直径 齿宽 （外锥距） 取b=39 mm 可得 则④ 齿数比u=3.5⑤ 齿宽b=39 mm⑥ 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=39 mm⑭ 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：8.965 kW小轮计算转速：970 r/min计算传动比：i=2.9172预期工作寿命：28800 h（6年2班制，一年按300天计算）齿轮传动等级：8级（v ≤ 6 m/s）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280 HBS 大齿轮：45钢调质，硬度240 HBS （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=2.8889⑤ 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/T 1351—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=117 mm）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 （查【1】表14-2）②③计算：2) 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=106 mm）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=118②③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=970 r/min② 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=332.511 r/min （查【2】表12-5） （）（Y=1.4 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10×45 GB/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—120 MPa）（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16×50 GB/T1096—2003计算：合格③ 大齿轮轴轴伸处：键12×70 GB/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出的最小轴径和转矩得出按GB/T 4323—2002选用① 高速轴联轴器LT5联轴器 GB/T 4323—2002公称转矩125 N·m；许用转速4600 r/min② 低速轴联轴器： LT7联轴器 GB/T 4323—2002公称转矩500 N·m；许用转速3600 r/min5.3铸铁减速箱体的主要结构尺寸详见装配图6. 技术要求详见装配图7. 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.8. 设计小结本次机械课程设计，充分培养了我们的自学能力，从不懂开始慢慢查资料，一一将需要设计的课题任务了解清楚。
同时，在老师的指导下，逐步对机械设计有了概念，并且能以自己的思路开始课程的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的资源，这样的过程，对于我们今后的学习有着不可小觑的作用这次设计中，依旧有些许不完善的地方，也有一些仍未了解透彻的知识，但相信在今后的学习生活中，会逐一去深入学习电动机选择：Y160L-6设计寿命：28800 h传动等级：9级初选齿数：K=1.5u=3.5b=39 mm齿面接触疲劳强度合格预期工作寿命：28800 h初选齿数：小齿轮18大齿轮52齿数比：u=2.8889m=4 mm圆周速度合格并采用油润滑弯曲疲劳强度合格初步计算：按弯扭合成得：初步计算：按弯扭合成得：高速轴轴承：合格低速轴轴承：合格键强度校核合格联轴器选用高速轴LT5低速轴LT7- 23 -。