计算项目及内容

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1、 计 算 项 目 及 内 容重要成果一、设计任务书1.1题目：设计一螺旋输送机驱动装置的同轴式二级圆柱齿轮减速器1.2传动示意图图1传动方案示意图1电动机；2联轴器；3齿轮减速器；4带式运送机；5螺旋输送机；6联轴器1.3设计原始数据1、螺旋轴转矩T（N.m）：4402、螺旋轴转速n（r/min）：803、工作条件：两班制工作运送沙石，每班工作把小时，单项运转；螺旋输送机效率为0.92； 计 算 项 目 及 内 容重要成果4、有效期限：十年、检修间隔为2年；5、生产批量：小批量生产8、动力来源：电力、三相交流、电压220/380伏9、运送带速度容许误差：初选载荷系数 2计算小齿轮传递的转矩 N

2、mm3选齿宽系数4选材料的弹性影响系数 Mpa1/25按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限=550 MPa;ZH=2.425;=1+2=0.74+0.745=1.485.6计算应力循环次数=7取接触疲劳寿命系数 计 算 项 目 及 内 容重要成果8计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得2）计算1试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值2计算圆周速度0.26m/s3计算齿宽b mm4计算纵向重叠度5计算载荷系数根据V=0.26m/s，七级精度，查得动载系数斜齿轮，假定，查得查得使用系数 =1用插值法查得7级精度，由纵向重叠度4.7，小齿轮相

3、对支撑对称布置,得： 计 算 项 目 及 内 容重要成果故载荷系数=11.40.730.99750=1.026按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 ，7计算模数m（3）按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为1） 拟定公式内的各计算数值1查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限EE1=500MPa，大齿轮的弯曲疲劳强度极限EE2=380MPa2取弯曲寿命系数 3计算弯曲许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式(10-12)的4计算载荷系数，=11.40.730.99750=1.025查取齿形校正系数，由表10-5查得 计 算 项 目 及 内 容重要成果6查取应力校正系数，查得 7计算大小齿轮的 并加以比

4、较 大齿轮的数值大2）设计计算对比计算成果，取m=2已可满足齿根弯曲强度。但为了同步满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的d1=mm来计算应有的，=3.46=93.4取，则计算中心距将中心距圆整为130mm按圆整后的中心距修正螺旋角因值变化不多，故参数、等不必修正。（4）几何尺寸计算计算大、小齿轮的分度圆直径Z1=27Z2=98m=2 计 算 项 目 及 内 容重要成果计算大、小齿轮的齿根圆直径计算齿轮宽度取；这样计算的齿轮，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到构造紧凑，避免挥霍。（5）构造设计由齿轮分度圆直径选小齿轮为实心构造，大齿轮为腹板式构造（6）验算2、高速级（

5、1）选定齿轮类型、精度级别、材料及齿数1）按所选方案，选用软齿面直齿圆柱齿轮传动2）运送机为一般工作机，速度不高，选7级齿轮（GB 1009588）3）材料选择，由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为d1=56mmd2=203mm 计 算 项 目 及 内 容重要成果45刚（调质），硬度为240HBS，两者材料硬度相差为40HBS.4）取中心距为130mm,选小齿轮齿数为Z1=25，则大齿轮齿数为Z2=243.46=87，取Z2=87，,=15.（2）按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即1）拟定公式内的各计算参数数值1初选载荷系数 2

6、计算小齿轮传递的转矩 Nmm3选齿宽系数4选材料的弹性影响系数 Mpa1/25按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限=550 MPa;ZH=2.425;=1+2=0.74+0.745=1.485.6由式10-13计算应力循环次数=7取接触疲劳寿命系数 8计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得 计 算 项 目 及 内 容重要成果2）计算1试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值2计算圆周速度2.27m/s3计算齿宽b mm4计算纵向重叠度5计算载荷系数根据V=2.27m/s，七级精度，由图查得动载系数斜齿轮，假定，查得查得使用系数 =1用插值

7、法查得7级精度，由纵向重叠度4.7，小齿轮相对支撑对称布置,得： 故载荷系数=11.41.280.99750=1.92 计 算 项 目 及 内 容重要成果6按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 ，7计算模数m（3）按齿根弯曲强度设计得弯曲强度的设计公式为1） 拟定公式内的各计算数值1查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限EE1=500MPa，大齿轮的弯曲疲劳强度极限EE2=380MPa2由图10-18取弯曲寿命系数 3计算弯曲许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式(10-12)的4计算载荷系数，=11.41.280.99750=1.925查取齿形校正系数，查得 6查取应力校正系数，查得 7计算大小

8、齿轮的 并加以比较 计 算 项 目 及 内 容重要成果 大齿轮的数值大2）设计计算对比计算成果，取m=2已可满足齿根弯曲强度。但为了同步满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的d1=48.8mm来计算应有的，取，则计算中心距将中心距圆整为130mm按圆整后的中心距修正螺旋角因值变化不多，故参数、等不必修正。（4）几何尺寸计算计算大、小齿轮的分度圆直径Z1=27mmZ2=98mmm=2d1=56mmd2=203mm计 算 项 目 及 内 容重要成果计算大、小齿轮的齿根圆直径计算齿轮宽度取；这样计算的齿轮，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到构造紧凑，避免挥霍。（5）构造设计

9、由齿轮分度圆直径选小齿轮为实心构造，大齿轮为腹板式构造（6）验算(7)传动误差分析1）高速级I1=d2/d1=203/56=3.6I1=3.46百分误差i= （I1- I1）/ I1100%=4%2)低速级I1=d2/d1=203/56=3.6I1=3.46百分误差i= （I1- I1）/ I1100%=4%2.3 齿轮校核（仅校核低速齿轮）F1=360MPa; F2=612MPa 计 算 项 目 及 内 容重要成果F1=KFtYSYFYbd1=1.025539.92.551.610.8755621。485=119.3MPa H1=ZEZHKFt(u+1)bd1u=463.5MPa 故安全2.

10、3轴的设计计算以及联轴器和轴承的选择表三 齿轮传动重要参数名称高速级低速级Z1Z2Z1Z2材料40Cr调质45钢调质40Cr 调质45钢调质齿数27982798模数2222分度圆直径/mm5620356203齿宽mm62586258压力角/20202020精度级别7777构造形式实心式腹板式实心式腹板式中心距/mm130130传动比3.63.61、轴的构造设计（1）高速轴 1）选材，选45钢，调质2）拟定最小直径初步估算轴的最小直径，取Ao=112，于是有齿轮安全 计 算 项 目 及 内 容重要成果最小直径处与联轴器相连，为使直径与联轴器孔径相适应，需选联轴器。由于转速高，此处选弹性柱销联轴器

11、。联轴器的计算转矩Tca=KAT1，查表，考虑到转矩变化很小，故取KA=1.5，则 Tca= KAT1=1.546675.6=70013.4N.mm按照计算转矩应不不小于联轴器的公称转矩的条件，并考虑到联轴器令一端与电动机相连，查手册选LZ3型联轴器，其重要参数见表四。故最小直径取25mm。表四 JB/ZQ 4384-1986非金属滑块联轴器的重要参数公称转矩/N.m需用转速/r/min轴孔内径/mm孔长度/mm630450025423）拟定各段直径及长度该轴上其他零件为两轴承和齿轮1，由于L1处需与联轴器轴孔相连，有定位规定，故L1应略不不小于联轴器轴孔长度，取L1=36mm，d2应高于d1

12、用于定位，取d2=28mm；L2考虑到箱体的安装，取L2=38mm；L3段与轴承相连，故此时应选轴承。由于配合齿轮为斜齿轮，有轴向力，故选角接触球轴承，查手册选7206C型，其重要参数如表五 表五7206C型轴承重要参数型号dDBdaDaCrCor7206C306216365623.015.0故取d3=30.mm考虑到轴承安装及箱体与齿轮的距离，取L3=33mm；L4段定位齿轮1，此处轴肩无定位规定，故取d4=36mm，由于齿轮1宽为62mm，故取L4=60mm；L5段要定位齿轮，故取d5=46mm，L5=5mm；L6段要定位轴承，故取d6=34mm，考虑到对称问题，取L6=10mm，L7段与

13、轴承配合，故取d7=30mm，L7=B=16mm。（2）低速轴1）选材，选45钢，调质d1=25mmL1=36mmd2=28mmL2=38mmd3=30.mmL3=33mmd4=36mmL4=60mmd5=46mmL5=5mmd6=34mmL6=10mmd7=30mmL7=B=16mm 计 算 项 目 及 内 容重要成果2）拟定最小直径初步估算轴的最小直径，由表，取Ao=112，于是有最小直径处与联轴器相连，为使直径与联轴器孔径相适应，需选联轴器。由于转速底，传递的转矩大，此处选凸缘式联轴器。联轴器的计算转矩Tca=KAT3，查表，考虑到转变化很小，故取KA=1.5，则 Tca= KAT3=1

14、.5520715.4=781073.1N.mm按照计算转矩应不不小于联轴器的公称转矩的条件，并考虑到联轴器令一端与电动机相连，查手册选GY7型联轴器，其重要参数见表六，故最小直径取d1=50mm。表六GY7型联轴器的重要参数型号公称转矩/N.m需用转速/r/min轴孔内径/mm孔长度/mmYL111000530050843）拟定各段直径及长度该轴轴上其他零件为两轴承和齿轮4，由于L1处需与联轴器轴孔相连，有定位规定，故L1应略不不小于联轴器轴孔长度，取L1=80mm，d2应高于d1用于定位，取d2=56mm；L2考虑到箱体的安装，取L2=30mm；L3段与轴承相连，故此时应选轴承。由于配合齿轮

15、为斜齿轮，有轴向力，故选角接触球轴承，查手册选7212B型，其重要参数如表七 表七7212B型轴承重要参数型号dDBdaDaCrCor7212B60110226910156.044.5故取d3=60mm考虑到轴承安装及箱体与齿轮的距离，取L3=43mm；L4段定位齿轮4，此处轴肩无定位规定，故取d4=64mm，由于齿轮4宽为58mm，故取L4=55mm；L5端要定位齿轮，故取d5=70mm，L5=8mm；L6段要定位轴承，故取d6=66mm，考虑到对称问题，取L6=10mm，L7段与轴承配合，故取d7=60mm，L7=B=22mm。（3）中间轴d1=50mmL1=80mmd2=56mmL2=3

16、0mmd3=60mmL3=43mmd4=64mmL4=55mmd5=70mmL5=8mmd6=66mmL6=10mmd7=60mmL7=B=22mm 计 算 项 目 及 内 容重要成果1）选材，选45钢，调质2）拟定最小直径初步估算轴的最小直径，由表，取Ao=112，于是有最小直径处与轴承相连，故此时应选轴承，由于配合齿轮为斜齿轮，有轴向力，故选角接触球轴承，查手册选7207C型，其重要参数如表八 表八7207C型轴承重要参数型号dDBdaDaCrCor7207C357217426530.520.0故取d1=35mm3）拟定各段直径及长度考虑到轴承安装及箱体与齿轮的距离，取L1=60mm；L2

17、段定位齿轮2，此处轴肩无定位规定，故取d2=40mm，由于齿轮2宽为58mm，故取L2=56m；L3段要定位齿轮，故取d3=50mm； L5与轴承配合，故取d5=35mm，考虑到安装及箱体与齿轮的距离，取L5=60mm，L4段无定位规定，故取d4=40mm,L4=57mm；对与L3段，其长度由高速轴和低速轴决定，由传动方案图，取高下速两轴间隙为4mm，故有L3=（5+10+16+8+22+10+4）mm=75mm2、轴的校核（1）高速轴高速轴空间受力图和扭、弯矩图如下选7207C型轴承d1=35mmL1=60mmd2=40mm L2=56mmd3=50mmL3=75mmd4=40mm L4=5

18、7mmd5=35mmL5=60mm 计 算 项 目 及 内 容重要成果易知安装齿轮处为危险截面，其受力各参数如表九 计 算 项 目 及 内 容重要成果表九 高速轴危险截面受力参数载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=FNH2=825.15NFNV1=FNV2=310.9N弯矩MMH=44558.1M.mmMv=16788.5N.mm总弯矩M=47616.0N.mm扭矩TT=46208.9N.mm上表数据，取=0.6，得轴的计算应力为查表知45调质钢的【】-1=60MPa因此轴安全。（2）低速轴底速轴空间受力图和扭、弯矩图如下高速轴安全 计 算 项 目 及 内 容重要成果齿轮处为危险截面，其受力

19、各参数如表十表十低速轴危险截面受力参数载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=FNH2=2565.1NFNV1=FNV2=961.45N弯矩MMH=148775.8M.mmMv=55764.1N.mm总弯矩M=158883.2N.mm扭矩TT=520715.4N.mm由上表数据，取=0.59，得轴的计算应力为 计 算 项 目 及 内 容重要成果查表知45调质钢的【】-1=60MPa因此轴安全。（3）中间轴中间轴轴空间受力图和扭、弯矩图如下低速轴安全 计 算 项 目 及 内 容重要成果可知安装小齿轮3处为危险截面，其受力各参数如表十 表十中间轴危险截面受力参数载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=

20、 2394.4NFNH2=4673.8NFNV1= 570.1NFNV2=1974.0N弯矩MMH=109557N.mmMv=259395.9N.mm总弯矩M=281583.0N.mm扭矩TT=155118.3N.mm由上表数据，取=0.59，得轴的计算应力为查表知45调质钢的【】-1=60MPa因此轴安全。中间轴安全 计 算 项 目 及 内 容重要成果2.4键的选择及计算本减速器总共用到了六个键，现均选45钢作为键的材料，由于此键无特殊规定，综合考虑均初选A型平键，由表查得键的需用挤压力，对各个键的具体尺寸选择和校核如下1、连接高速轴和电机的键（键1）此处长度为36mm，直径为25mm，故键

21、尺寸选为bh=87，L=32mm，故键的有效尺寸为l=L-b=24mm，k=0.5h=3.5mm，得，故选择合理2、连接高速轴和小齿轮1的键（键2）此处长度为60mm，直径为32mm，故键尺寸选为bh=108，L=56mm，故键的有效尺寸为l=L-b=46mm，k=0.5h=4mm，得故选择合理3、连接低速轴和传播机的键（键3）此处长度为80mm，直径为50mm，故键尺寸选为bh=149，L=70mm，键的有效尺寸为l=L-b=56mm，k=0.5h=4.5mm，得故选择合理。4、连接低速轴和齿轮4的键（键4）此处长度为55mm，直径为64mm，故键尺寸选为bh=1811，L=50mm，故键的

22、有效尺寸为l=L-b=32mm，k=0.5h=5.5mm，得故选择合理bh=87，L=32mmbh=108，L=56mmbh=149，L=70mmbh=1811，L=50mm 计 算 项 目 及 内 容重要成果5、连接轴和齿轮2的键（键5）此处长度为55mm，直径为40mm，故键尺寸选为bh=128，L=50mm，故键的有效尺寸为l=L-b=38mm，k=0.5h=4mm，得故选择合理6、连接轴和齿轮4的键（键6）此处长度为58mm，直径为40mm，故键尺寸选为bh=128，L=56mm，故键的有效尺寸为l=L-b=44mm，k=0.5h=4mm，得故选择合理2.5高速级轴承的计算校核高速级轴

23、承为角接触球轴承，有径向力，故有校核轴承寿命型号dDBdaDaCrCor7212B60110226910156.044.5 Fr1=Fr2=7771.85N; Fa=4147.5N ,查表得X=1,Y=0,取,故,查表13-3得预期计算寿命2.6减速器构造设计1、拟定箱体的构造和重要尺寸bh=128，L=50mmbh=128，L=56mm 计 算 项 目 及 内 容重要成果本减速器采用剖分式箱体，分别由箱座和箱盖两部分构成。用螺栓联接起来，构成一种完整箱体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重叠。此方案有助于轴系部件的安装和拆卸。剖分接合面必须有一定的宽度，并且规定仔细加工。为了保证箱体刚度。在

24、轴承座处设有加强肋。表十四 箱体重要构造尺寸名称符号尺寸关系箱座壁厚=10mm箱盖壁厚11=10mm箱体凸缘厚度b，b1，b2箱座b=1.5=15mm箱盖b1=1.5=15mm箱底座b2=2.5=25mm加强肋厚m，m1箱座m=0.85=7mm箱盖m=0.85=7mm地脚螺钉直径df0.036a+12=18.39 （M20）地脚螺钉数目nn=6轴承旁联接螺栓直径d1d1=0.75df=15 取（M16）箱盖、箱座联接螺栓直径d2(0.50.6) df取（M10）轴承盖螺钉直径和数目d3，nd3=8 n=4观测孔盖螺钉直径d4d4=(0.30.4) 取（M6）df、d1、d2至外箱壁距离C1df

25、: C1=26mmd1: C1=22mmd2: C1=16mmdf、d2至凸缘边沿的距离C2df: C2=24mmd1：C2=20mmd2: C2=14mm轴承旁凸台高度半径R1R1= C2=22mm箱体外壁至轴承座端面的距离l1l1=C1+C2+(510)=60mm大齿轮顶圆至箱体内壁的距离1.210齿轮端面至箱体内壁的距离10凸台高度h50轴承端盖外径D2（5+5.5）d3=115120轴承端盖凸缘高度 t（11.2）d3=1012轴承旁连接螺栓距离S120 计 算 项 目 及 内 容重要成果2.7减速器的润滑1、齿轮传动的润滑（1）润滑方式的选择各级齿轮的圆周速度均不不小于12m/s，因

26、此采用浸油润滑。此外，传动件浸入油中的深度规定合适，既要避免搅油损失太大，又要充足的润滑。（2）润滑油牌号的选择得：闭式齿轮传动润滑油运动粘度为81.5mm2/s得：选用220工业齿轮油（3）油量计算以每传递1KW功率所需油量为350-700，各级减速器需油量按级数成比例。该设计为双级减速器，每传递1KW功率所需油量为700-1400。实际储油量：由高速级大齿轮浸油深度约0.7个齿高，但不不不小于10mm；低速大齿轮浸油深度在齿轮半径；大齿轮齿顶距箱底距离为22mm的规定得： 最低油深： 最高油深：箱体内壁总长：L=560mm箱体内壁总宽：b=300mm设计油深度为40mm，箱体有足够的储油量

27、.2、 轴承的润滑由于高速级滚动轴承的dn160000mmm.r/mi，因此轴承采用脂润滑。由于减速器工作场合的场合的需要，选用抗水性较好，耐热性较差的钙基润滑脂（GB491-87） 计 算 项 目 及 内 容重要成果1）窥视孔和窥视孔盖窥视孔应设在箱盖顶部可以看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能伸进箱体进行检查操作为宜，窥视孔处应设计凸台以便于加工。视孔盖可用螺钉紧固在凸台上，并应考虑密封。其结形式如下图： （2）通气器AA1A0BB1B0d4h150180165142.5172.5157.5M622、减速器重要附件的选择通气器设立在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定曲路，并设立金

28、属网。考虑到环境因素选用了防尘性能好的二次过滤通气器。 通气器选M271.5（3）油面批示器用油标尺，其构造简朴、在低速轴中常用。油标尺上有表达最高及最低油面的刻线。油标尺的安装位置不能太低，以避免有溢出油标尺座孔。油标尺选用M12，其构造图如下 计 算 项 目 及 内 容重要成果（4）放油孔和油塞放油孔应设立在油池的最低处，平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时，箱座上装螺塞处应设有凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不净。选M161.5。（5）起吊装置减速器箱体沉重，采用起吊装置起吊，在箱盖上铸有箱盖吊耳，为搬运整个减速箱，在箱座两端凸缘处铸有箱座吊耳。构造简朴，加工以便。其构造图

29、如下： （6）定位销常采用圆锥销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，一般将其设立在箱体联接凸缘的对角处，并做非对称布置。取定位销直径d6mm。（7）起盖螺钉起盖螺钉螺纹有效长度应不小于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉直径相似。3、减速器重要零件配合性质的拟定（1）齿轮与轴齿轮在轴上一有键定位，但为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮毂与轴为过盈配合，配合代号为H7/n62）联轴器与轴 联轴器与轴已有键定位，但为了保证两者有良好的对中性，性质联轴器一轴为过盈配合， 计 算 项 目 及 内 容配合代号为H7/k6(3)轴承与轴滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6参照资料索引【1】机械设计 濮良贵 纪名刚主编，高等教育出版社五月第8版【2】机械设计课程设计指引书 罗圣国 李平林登等主编 高等教育出版社第2版【3】简要机械零件设计手册 朱龙根主编 机械工业出版社【4】机械零件课程设计图册潘沛霖 陈秀等编 高等教育出版社【5】互换性与测量技术基本 李军主编 华中科技的出版社【6】机械原理. 孙恒 陈作模 葛文主编 高等教育出版社第七版【7】材料力学 刘鸿文主编 高等教育出版社【8】机械制图 大连理工大学工程教研室编 高等教育出版社第五版 重要成果