第一章设计任务设计题目：螺旋输送机传动装置用同轴式二级圆柱直齿轮减速器的设 计设计要求：1、 螺旋输送机转速：14r/min2、 输送螺旋所受阻力矩：1400Nm3、 使用寿命：10年，每年300个工作日4、 工作情况：三班制，连续单向运转，载荷较平稳5、 动力来源：三相交流电，电压380/220V6、 检修间隔期：四年一大修，两年一中修，半年一小修7、 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产第二章设计过程一、选择电动机1） 电动机功率计算PTn工作机功率：Pw= 9550 =23 kw电动机需要功率：Pd= P /nd w总效率:n=nnn…小12 3 7其中，n 1 联轴器，为0.99n 2 III轴轴承效率，为0.99n 3 低速级齿轮啮合效率，为0.97n 4 II轴轴承效率，为0.99n 5 高速级齿轮啮合效率，为0.96n 6 I轴轴承效率，为0.99H 7 皮带效率，为0.96故，n =0.86P =2.5/0.86=2.9 kwd2） 电动机转速计算工作机转速n =14r/minw电动机转速:n = n *i *id w 总 V带其中：i =8〜40 i为减速器总传动比总 总iv带取5 iv带为皮带传动比故 nd=560〜2800 r/min3）选定电动机根据求出的P、n查手册。
选定电动机：型号：Y100L2—4、同步转速 n=1500r/min、满载转速 nm=1430r/min、 额定功率P额=3kw二、 传动比的分配i *i =n /n =1430/14=102.1总 V带 m w其中，i =i *i，且 i =i总 高 低 高 低故，i = i 2=20.4总 低故， i =4.5， i =4.5低 高三、 计算各轴的n，P，T1）各轴转速电动机轴:n为1430 r/minmI 轴： n =n /5=286 r/minI mII 轴： nIII 轴： n=n/i =63.6 r/minII I高=n /i =14.1r/miniii II 低2）各轴输入功率电动机轴：P =P /n =2.9kw d w ■总I轴：P = P *n =2.8kwI d bII轴：P = P * n =2.7k\I I I -78III 轴：P =P *n =2.6kwIII II J563）各轴扭矩T电动机轴:T =9550*P /n =19.4 N*md d mI 轴:Ti= Td*q=18.6 N*mII 轴:Tii= T[*q8*i ^=79.6N*mIII 轴：T =T *n *i =344 N*mIII II J56 低四、齿轮的设计计算（一）、高速级齿轮的设计计算1、 选定尺寸类型、精度等级、材料及齿数1） 、选定圆柱直齿轮传动2） 、螺旋输送机机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3） 、选定材料：由表10-1选择小齿轮材料为40Cr调制，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢调制，硬度为240HBS4） 、选定小齿轮齿数Z]=24，大齿轮齿数z2 -i x z1 - 1082、 按齿面接触强度计算d1t由设计公式进行试算，即(Z 丫• e« ]丿' H y（1）、确定公式内各计算数值1） 、试选载荷系数叫=1.3。
2） 、计算小齿轮传递的扭矩PT = 9.55 x106 — = 9.35 x104 N • mm1 n3） 、由表10-7选取宽度系数①d=ld4） 、由表10-6查得材料的弹性影响系数Z = 189.8MPa2e5 ）、由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为6 Hlimi=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限为° Hiim2=550MPa6） 、由式10-13计算应力循环次数N = 60njL = 1.24 x 1091 1 hNN = — = 2.47 x1082 i7） 、由图10-19取接触疲劳系数Khn1=0.9,Khn2=0.98HN1 HN28） 、计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1，由式10-12得K oQ ] N1 liml =540MPa 1 SK o[& ]= _^N2_Hlim2 .=539MPa H 2 S（2）、计算1）、计算小齿轮分度圆直径dit，代入［&h］中较小者的值d = 2.32.』KT i +1 it 卞¥=62.5544mm2）、计算圆周速度vv = ditni = 0.9367m/s 60 x 10003） 、计算齿宽bb 二① d = 62.5544mmd it4） 、计算齿宽与齿高之比b/hd模数m = 1t = 2.6 0 6 4 t z1齿高h = 2.25m = 5.8645mmt齿轮宽高比为：-二10.6667h5）、计算载荷系数根据圆周速度v, 7级精度，由图10-8查得动载荷系数K=1.11V直齿轮，K = K = 1 ；Ha Fa由表10-2查得使用系数k =1A由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时,k =1.35由 b/h、KHB 查图 10-13 得K = 1.3故载荷系数K二K K K K二1.4985A v Ha HP6）、按实际载荷系数矫正所算得的分度圆直径，由式10-10a得d1=65.785mm7）、计算模数mm = 2 = 2.741z13、按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度设计公式为KT Y Ym =」2 1 • —Fa_Sa3；①[-]d F（1）、确定公式内的各计算数值1）、由图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限、大齿轮的弯曲强 度极限 c = 500MPaQ = 400MPaFE1 FE22)、由图10-18取弯曲疲劳寿命系数K = 0.9,K = 0.85FN1 FN23） 、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-12得K c[c ] = fn1 fe1 = 321.4286MPaF 1 S[c ] = Kfn2Cff,2 = 242.8571MPaF 2 S4） 、计算载荷系数KK = K K K K = 1.4430A v Fa F 卩5） 、查取齿形系数由表10-5得齿形系数Y = 2.65,Y = 2.19Fa1 Fa 26） 、查取应力校正系数由表 10-5 查得 Y 二 1.58,Y 二 1.785Sal Sa27） 、计算大、小齿轮的YFa*YSa/[aF]，并加以比较Y YFa 1 Sa1 = 0.0130c ]F 1Y YFa2 Sa2 =0.0161 c ]F 2(2) 、设计计算；_ KT Y Y；2 云•匸『=2.0007' d F取两次计算较小的模数m =2.0007将模数就近圆整为标准值得m=2.5按另一种方法计算出来的分度圆直径d =65.785mm计算小齿轮齿数z二—二26.3141 m取 zi 为 zi=27大齿轮齿数戸严1224、几何尺寸计算(1) 、计算分度圆直径d严i*m=67・54mmd2=z2*m=305mm(2) 、计算中心距a=(d]+d2)/2=186.25mm(3) 、计算齿轮宽度b"d*d1=67・5mm取 B2 =68mm，B1 =72mm(二) 、低速级齿轮的设计计算设计步骤同高速级齿轮设计，设计计算结果如下：模数m=4齿数：z1=27, z2=122分度圆直径：d1=108mm， d2=488mm中心距：a=298mm齿宽： B1=116mm， B2=112mm因减速器为同轴式，故高速级齿轮中心距与低速级齿轮中心距应 相等，为满足齿轮强度要求，故高速级齿轮应按照低速级齿轮设计。
因此，高速级与低速级齿轮参数均如下所示：模数m=4齿数：zl=27, z2=122分度圆直径：dl=108mm, d2=488mm中心距：a=298mm齿宽：Bl=112mm, B2=108mm五、轴的设计计算与强度校核(一)、高速轴的设计计算1、已知条件：轴的输入功率P、转速n、转矩T分别为:P=2.8kW, n=286r/min, T=18.6Nm 2、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处 理dm i二n 查表取A0=112，则最小直径 d = A 3：P = 112X3_d = 23.95mmmin 0 n 286取安全系数S=1.3，最小直径为d . =31mmmin3、轴的结构设计(1) 、最小直径处显然是安装皮带轮，取皮带轮宽度为50，为保证其与轴端挡圈充分接触，应取轴的长度略小于其宽度，故，取第1段 轴的长度和轴径分别为ll=49mm, dl=31mm,(2) 联轴器采用轴肩定位，取轴肩高度为4mm,故第2段轴径和长度 分别为 l2=50mm， d2 =39mm，(3) 、初步确定滚动轴承型号查设计手册，确定滚动轴承为6209，其尺寸为d x D x B = 45 x 85 x 19故，第3段轴的轴径和长度分别为d3=45mm， l3=40mm，(4) 、第4段轴安装高速级齿轮，考虑到齿轮应与定位块充分接触， 故应取轴的长度略短于齿轮宽度，现已知齿轮宽度为B=112mm，贝U， 取第四段轴的轴径和长度分别为d4=50mm， 14 =111mm，(5) 、齿轮采用轴肩进行定位，取轴肩高度为h=7mm,宽度为10mm， 则第5段轴的轴径和长度分别为d5 =64mm， 15 =10mm。
6) 、第6段轴应考虑到轴承的安装尺寸，故其轴径和长度分别为 d6=56mm， 16=10mm7)、第7段轴安装轴承，故d7=d3,则其轴径和长度分别为d7 =45mm， 17=19mm二)、中间轴的设计计算1、 已知条件：轴的输入功率P、转速n分别为：P=2.7kW，n=63.6r/min2、 初步确定轴的最小直径先按式15-2初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处 理dm i r Ao3： 查表取A0=112，则最小直径d r A 3 ：P r 112 X3l：三 r 39.07mmmin 0 n 63.6取安全系数S=1.2，故最小直径为d . =48mmmin3、轴的结构设计(1) 、最小直径处显然是安装滚动轴承，查设计手册，初步确定滚动 轴承的型号为6210，基本尺寸为d X D X B r 50X90X 20，取轴承距箱体 内壁距离为10，高速级小齿轮距箱体内壁距离为10，则第1段轴的 轴径及长度分别为d1=50mm， l1=41mm(2) 、第2段轴安装中间轴大齿轮，由前面设计可知大齿轮宽度B=108，为保证齿轮与固定块的充分接触，应取轴的长度略小于齿轮 宽度，故第2段轴的长度和轴径分别取l2=107mm，d2=65mm(3) 、齿轮采用轴肩定位，为保证两对齿轮能够正确啮。