螺旋輸送機一級斜齒圓柱齒輪減速器設計

1、機械設計課程設計計算說明書螺旋輸送機一級斜齒圓柱齒輪減速器設計電動機的選擇（1）、選擇電動機系列：按工作要求及工作條件，選用Y系列三相交流異步電動機，封閉式結構，電壓 為380V。（2）、選電動機功率按文獻表1-7確定各部分效率如下：平帶傳動效率：1=0.96一對角接觸球軸承效率：2=0.98斜齒圓柱齒輪傳動效率：3=0.99a=1223=0.960.9820.99=0.913（3）電動機功率pw=T.n9550=1.5kw pd=pwa=1.50.913=1.6kw從設計手冊表12-1可采用額定功率為2.2kw的電動機3、確定電動機轉速按表1-8的傳動比范圍，單級圓柱齒輪減速器傳動的傳動比為

2、35,平帶傳動的傳動比為24,總傳動比范圍為ia=620,轉速可選范圍 nd=ianw=(620)1509003000rmin可見電動機同步轉速可選750r/min,1000r/min,1500r/min三種，根據(jù)相同功率的四種轉速，從表12-1可查出型號方案電動機型號額定功率pd kw同步轉速r/min滿載轉速r/min質量kg1Y100L1-42.215001430342Y112M-62.21000940453Y132S-82.275071063綜合考慮選擇第一種較好,因此選用電動機型號為Y100L1-4。型號額定功率kw轉速r/min啟動轉矩/額定轉矩最大轉矩/額定轉矩質量（kg）Y10

3、0L1-42.215002.22.3344、傳動比分配根據(jù)電動機滿轉轉速nm及工作轉速n，可得傳動裝置傳動比?？倐鲃颖萯a=nmn=1430150=9.53,綜合分配傳動比，ia=i1i2圓柱齒輪傳動比i1=4，帶傳動比i2=2.385、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)軸：電動機軸P1=Pm=2.2kw nw=1430T=9549P1nw=95492.21430=14.70Nm軸：減速器輸入軸P2=P11=2.200.96=2.11KWn2=nmi2=14302.38=600.84r/minT2=9549P2n2=95492.11600.48=33.53Nm軸：減速器輸出軸P3=P223=2.11

4、0.990.980.98=2.01kwn3=n2i1=600.844=150.21r/minT3=9549P3n3=95492.01150.21=127.78Nm軸：螺旋輸送機P4=P34=2.010.99=1.99kwn4=n3=150.21r/minT4=T3=127.78Nm計算項目及內容電機軸軸軸螺旋輸送機功率P/KW2.22.112.011.99轉矩T/(Nm)14.7033.53127.78127.78轉速n(r/min)1430600.84150.21150.21傳送比i2.3841效率0.960.95070.99四、傳動零件的設計（一）、齒輪傳動的設計 由機械設計斜齒圓柱齒輪的

5、設計可得設計步驟如下： 1、選擇齒輪材料及精度等級（1） 、運輸機為一般工作機，轉速不高，故選用7級精度（GB10095-88）。（2） 、查表得選擇小齒輪40Cr（調質熱處理）硬度位280HBS，大齒輪（45鋼調質熱處理）硬度為240HBS，二者的硬度差值為40HBS。 2、參數(shù)選擇及計算 （1）、選擇齒數(shù) 由于采用軟齒面閉式傳動，故Z1=25，Z2=i1Z1=100,取Z1=25 Z2=100。實際齒數(shù)比：u=100/25=4；傳動比誤差為0。 （2）、選擇齒寬系數(shù) 由于是單級齒輪傳動，兩支承相對齒輪為對稱布置，且兩輪均為軟面，查表得到。（3）、初選螺旋角，法向壓力角。 （4）、計算幾何參

6、數(shù) -（Z1+Z2)sint=1.647=0.318dZ1tan=0.3181.025tan15=2.130 3、按齒面接觸疲勞強度設計 （1）、確定計算參數(shù) a）載荷比較平穩(wěn)，齒輪為軟面，齒輪在兩軸承間對稱布置故取載荷系數(shù)。 b）計算轉矩 T=T2=33.53N*m=3.353*104N*mm。 c）區(qū)域系數(shù) 。 d）對于鋼對鋼齒輪，彈性影響系數(shù)。 e）計算 大齒輪為碳鋼調質，由表可得所列公式， Hlim大=HBS大+350=240+350=590。 f）計算壽命系數(shù) N3=60n3jlh=60150.211036516=5.26108N0=30(HBS大)2.4=30*（240）2.4=1

7、.5*107N3N0，取。 g）計算 由表8.5，選安全系數(shù)。H大=Hlim大*KHN2/SH=590MPa （2）、計算齒輪參數(shù) a）計算d132KTdu+1uZEZHH2=321.233.531034+114189.82.55902=40.22mm b）計算法面模數(shù)mn=d1*cos/Z1=40.22*cos15。/25=1.56 4、按齒根彎曲疲勞強度設計（1）、確定計算參數(shù) a）計算螺旋角系數(shù) ，取。 b）計算Flim小=0.44*HBS小+186=0.44*280+186=309.2MPaFlim大=0.23*HBS大+160=0.23*240+160=215.2 MPa c）確定齒

8、形系數(shù) 計算當量齒數(shù)：ZV1=Z1/cos3=27.74,ZV2=Z2/cos3=110.96由查表取相關數(shù)據(jù)，可得YFa1=2.56,YFa2=2.17, YFS1=4.14,YFS2=84.33 d)計算壽命系數(shù)N3=7.01*108,N2=iN3=4*7.01*108=2.8*109,取。 e）計算 選取安全系數(shù)。 Flim小小=KFN1*Flim小/SF=237.8MPa Flim大大=KFN2*Flim大/SF=165.5MPa （2）、計算齒根彎曲疲勞強度 a）判斷大小輪的彎曲疲勞強度 比較YFS1/ Flim小小=0.017與YFS2/ Flim大大=0.510,由于,故按大齒輪

9、計算彎曲疲勞強度。 b）計算齒輪的法面模數(shù)mn32KT2YCOS2YFS2/(dZ12a Flim大大)mn1.74 5、確定模數(shù) 按齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度計算由mn1.74查表得到mn=2 6、齒輪傳動的中心距a=mn(Z1+Z2)/2COS=2*(25+100)/2COS15。=129.41mm取a=130mm。 7、實際螺旋角為COS=mn(Z1+Z2)/2a=15.94 8、計算齒輪的幾何尺寸mt=mnCOS=1.93mmd1=mtZ1=48.25mm49mmd2=mtZ2=193mmda1=d1+2mn=52.25mm53mmda2=d2+2mn=197mmb2=dd1=

10、1.0*48.25=48.25mm選用b2=48.25mm49mm,b1=b2+(23)=52mm9、計算節(jié)圓速度=d1n1/60/1000=*49*600.48/6000=1.54m/s五、軸的設計計算（一）、輸入軸及其裝置的設計 1、按照扭轉強度初定直徑 選用45號鋼為軸的材料,調質處理，查表粗取A0=110mm2。由于d1A0*(P2/n2)1/3110*(2.11/600.84)1/3=16.72mm，所以d1min=17mm。同時考慮到鍵槽的大小，將軸的直徑增大12%，則d1min=19.04mm。2、輸入軸的結構設計（1）、軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪軸的齒輪部

11、分安排在箱體中央，由于軸徑太小而采用齒輪軸式固定齒輪。因為軸的轉速高，軸承宜采用油潤滑的方式。軸承都用套筒來定位，而軸承靠軸承端蓋來固定，輸入軸的伸出段與大帶輪通過鍵連接，并用軸端擋圈來實現(xiàn)軸向定位。（2）、確定軸各段直徑和長度a）軸：計算出最小軸徑d1min=17mm，增加12%，d1min=19.04mm則取d1min=22mm第1軸段結構參數(shù)d1=22mm,L1=60mm長度由實際設計得出。主要是與帶輪連接。b）軸：軸段結構參數(shù)初定 定位軸肩h=0.1d1=2.2mm軸徑d2=22+4.8=26.8mm,則取d2=28mm。密封圈選型：(摘自GB/T13871-1992) 摘自書P168

12、頁表16-11型號: 旋轉軸唇型密封圈材質：橡膠內徑d1=30mm外徑D=42mm寬度b=7mm所以，軸段結構參數(shù)L2=70mm，長度由實際設計得出。這段用來和軸承端蓋連接。c)軸：軸段結構參數(shù) 非定位軸肩自由確定， 即可。同時，因為要與軸承配合，故取。軸承選型：(摘自GB/T292-1994)P152表15-3型號:7207C內徑/mm|d: 35外徑/mm|D: 72厚度/mm|B: 17安裝尺寸/mm|da min: 42安裝尺寸/mm|Da max: 65 所以， 軸段長度根據(jù)設計得到：。則第3軸段結構參數(shù)。這段用來和軸承連接。 d）軸：軸段為齒輪軸上的齒輪結構 齒輪的齒頂圓直徑da1

13、=46mm，又小齒輪寬度b1=44mm,故此段軸的的長度則L4=44mm。這段用來和齒輪連接。e）軸：軸結構參數(shù) 考慮到軸承距箱體內壁的距離為35mm取5mm,在根據(jù)實際設計得出L5=30mm。由軸承內徑可得出d5=35mm。所以L5=30mm，d5=35mm。這段用來和軸承連接。軸全長為L總=L1+L2+L3+L4+L5=60+70+32+44+30=236mm （3）、軸上零件的周向定位 大帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接，軸與大帶輪之間的平鍵，按d1=24mm, 查得平鍵截面b*h=8*7=56mm2L=40mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工。 為保證大帶輪與軸配合有良好的對中性，故選擇大帶輪與軸的

14、周向定位是由過渡配合來為，滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的,此處選軸的尺寸公差為k6。3、 軸的強度校核（1）、計算軸上的載荷Ft=2*T2/d1=4174NFr=Ft*tanan/COS=1573NFa=Ft*tan=1118N列出力的平衡方程組，解出:課程設計基礎 黃平 朱文堅 主編 科學出版社 2009RH1=RH2=2087NRV1=1118NMa=111.8NRV1=1882.6N,RV2=309.6N （2）、校核軸的強度 軸的材料是45號鋼，調質處理。由表查得，則為，即58.565MPa，取=60MPa。軸的計算應力為因此該軸滿足強度要求。（二）、輸出軸及其裝置的設計1

15、、按照扭轉強度初定直徑 選用45號鋼為軸的材料,調質處理，查表粗取A0=110mm2。由于d1A0*(P3/n3)1/3110*(2.01/150.21)1/3=28.82mm，所以d1min=30mm。同時考慮到鍵槽的大小，將軸的直徑增大12%，則d1min=33.6mm，則取d1=34mm。 2、輸出軸的結構設計（1）、軸上零件的定位，固定和裝配聯(lián)軸器通過設計階梯軸定位，并與軸通過鍵連接，大齒輪通過套筒和軸肩定位配合，軸承采用油潤滑、套筒加軸肩來進行定位，并用軸承端蓋固定。（2）、確定軸各段直徑和長度 a）軸:計算出最小軸徑d1min=28.82mm，增加12%則取d1=34mm連接聯(lián)軸器

16、選型：LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器(摘自GB/T 4323-2002)型號: LT5公稱轉矩Tn/(Nm): 125許用轉速n|鋼(r/min):4600軸孔直徑d1、d2、dz|鋼(mm): 30、32、35軸孔長度|L(mm)推薦: 65軸結構參數(shù)d1=34mm,L1=65mm。主要用于軸與聯(lián)軸器的連接。 b）軸：軸結構參數(shù)初定 定位軸肩h=2.4mm，軸徑d2=48.8mm。 密封圈選型：(摘自GB/T13871-1992) 型號: 旋轉軸唇形密封圈材質：橡膠內徑d=50mm外徑D=72mm寬度軸結構參數(shù)d2=48.8mm，長度由實際設計得出。這段用來和軸承端蓋連接。 c)軸：軸結構參數(shù), 非

17、定位軸肩自由確定即可，根據(jù)軸承選型來確定：(摘自GB/T2761994)型號:6210基本尺寸/mm|d: 55基本尺寸/mm|D: 90基本尺寸/mm|B:18安裝尺寸/mm|da (min): 62安裝尺寸/mm|Da (max): 83 軸段長度根據(jù)實際設計給出：d3=55mm。這段用來和軸承連接。 d）軸結構參數(shù), 非定位軸肩自由確定， 即可，為配合尺寸，由(GB/T2822-2005)取標準尺寸d4=60mm，為了保證軸向定位軸段長度應小于齒輪寬度則取L4=40mm。這段用來和齒輪連接。 e）軸:軸結構參數(shù), 定位軸肩軸徑d5=60+8=68mm并取。 f）軸：軸結構參數(shù) 考慮到軸承

18、距箱體內壁的距離為35mm取5mm,在根據(jù)實際設計得出L6=28mm。由軸承內徑可得出d6=55mm。所以L6=28mm，d6=55mm。這段用來和軸承連接。軸全長為L總=L1+L2+L3+L4+L5+L6=65+49+38+40+9+28=229mm（3）、軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位和聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。軸與聯(lián)軸器之間的平鍵，按軸徑d1=34mm，選與聯(lián)軸器連接的鍵為b*h=10*8=80mm2L=40mm, 軸與齒輪之間的平鍵按軸徑d4=60mm，選與大齒輪連接的鍵為b*h=18*11=198mm2L=35mm，鍵槽均用鍵槽銑刀加工。為保證齒輪、聯(lián)軸器與軸配合有

19、良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器與軸配合為，齒輪輪轂與軸的配合為；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。3、 軸的強度校核（1） 、求軸上的載荷 （2）、校核軸的強度 軸的材料是45號鋼，調質處理。由表查得，則為，即58.565MPa，取=60MPa。軸的計算應力為。因此該軸滿足強度要求。6、 鍵連接的選擇和計算（一）、輸入軸和大帶輪的連接 鍵與輪轂的材料均為45鋼，在輕微沖擊時許用擠壓應力為。軸徑d1=24mm，選取與帶輪連接的平鍵為b*h=8*7=56mm2L=40mm，鍵的工作長度l=Lb=408=32mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=3.5mm。則：p

20、=2T2*103/(kld1)=2*50.09*103/(3.5*32*24)=37.27Mpap鍵的強度足夠。（二）、輸出軸和聯(lián)軸器的連接 鍵與輪轂的材料均為45鋼，在輕微沖擊時許用擠壓應力為。軸徑d1=34mm，選與聯(lián)軸器連接的鍵為b*h=10*8=80mm2L=40mm，鍵的工作長度l=Lb=30mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=4mm。則：p=2T3*103/(kld1)=2*174.75*103/(4*30*34)=85.66Mpap鍵的強度足夠。（三）、輸出軸和大齒輪的連接 鍵與輪轂的材料均為45鋼，在輕微沖擊時許用擠壓應力為。軸徑d4=60mm，選與大齒輪連接的鍵為b*h

21、=18*11=198mm2L=35mm，鍵的工作長度l=Lb=17mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=5.5mm。則：p=2T3*103/(kld1)=2*174.75*103/(5.5*17*60)=62.30Mpap鍵的強度足夠。7、 滾動軸承的選擇和設計（1） 、輸入軸上的軸承設計（2） 、輸出軸上的軸承設計八、聯(lián)軸器的選擇在輸出軸的計算中已選定聯(lián)軸器型號，選LT7型彈性套柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉矩為，許用轉速為?？紤]到載荷波動，由表11.1取工作情況系數(shù)。則計算轉矩為： 則聯(lián)軸器滿足要求。9、 箱體結構尺寸（一）、箱體的基本結構設計 箱體是減速器的一個重要零件，它用于支持和固定減速器

22、中的各種零件，并保證傳動件的嚙合精度，使箱體有良好的潤滑和密封。箱體的形狀較為復雜，其重量約占減速器的一半，所以箱體結構對減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗，重量及成本等有很大的影響。箱體結構與受力均較復雜，各部分尺寸一般按經(jīng)驗公式在減速器裝配草圖的設計和繪制過程中確定。（二）、箱體的材料及制造方法10、 潤滑和密封設計（一）、潤滑齒輪圓周速度v5m/s所以采用浸油潤滑，軸承采用脂潤滑。浸油潤滑不但起到潤滑的作用，同時有助箱體散熱。為了避免浸油的攪動功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設計的減速器的合適浸油深，保持一定的深度和存油量。齒輪傳動的潤滑采用油潤滑，箱底的油高為50mm，比大齒輪下方的齒頂圓高10mm，使齒輪可以充分浸油，保證潤滑。換油時間為半年，主要取決于油中雜質多少及被氧化、被污染的程度。查手冊選擇L-AN 68號全損耗系統(tǒng)用油（GB443-1989）。軸承采用油潤滑，并在箱體分型面上開設油溝。（2） 、密