螺旋輸送機一級斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計

1、機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明li；螺旋輸送機一級斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計電動機的選擇(2)、選擇電動機系列：按工作要求及工作條件，選用y系列三和交流界步電動機，封閉式 結(jié)構(gòu),電壓為380vo(2) 、選電動機功率按文獻(xiàn)表1-7確定各部分效率如下：平帶傳動效率： = 0.96一對角接觸球軸承效率：耳2二0.98斜齒圓柱齒輪傳動效率：巾=0.99%二rji x 於 x 7/3=0.96 x 0.982 x 0.99=0.913(3) 電動機功率pvv=-=1.5kw pd = 1-5 = 1.6 k wfw 95503 tla 0.913從設(shè)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

2、機轉(zhuǎn)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35,平帶傳動的傳動比為24,總傳動比范圍為ia二620,轉(zhuǎn)速可選范圍nd = x nw = (620) x 150 < 900-3000 r/mn可見電動機同步轉(zhuǎn)速可選750i7min,：1000r/rnin,：l500r/rnin三種，根據(jù)相同功率的四種轉(zhuǎn)速, 從表121可査出型號方案電動機型號額定功率pdkw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min質(zhì)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y10

3、0l1-40型號額定功率kw轉(zhuǎn)速r/min啟動轉(zhuǎn)矩/額 定轉(zhuǎn)矩最人轉(zhuǎn)矩/額 定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量(kg)y100l1-42.215002.22.3344、傳動比分配根據(jù)電動機滿轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速作轉(zhuǎn)速n,可得傳動裝置傳動比?？倐鲃颖?#176; =匹=探=9.53,綜合分配傳動比，la = 圓柱齒輪傳動比ix.=4,帶傳動比2.385、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)i軸：電動機軸= pm = 2.2/cw71=1430t=9549x 冬=9549 x = 14.70/v mnw1430ii軸：減速器輸入軸p2 = p1xr1 = 2.20 x 0.96 = 2.11kw兀2 =嚴(yán)=y=600.84r/min=9549

4、 x = 9549 x2.11600.48=33.53/v-miii軸：減速器輸岀軸卩3 =卩2 x “2 x 巾=2.11 x 0.99 x 0.98 x 0.98 = 2.01/cwn2 600.84 十小 “/h3 = g=15021r/m，nt3 = 9549 x9549x1= 127.78/v.miv軸：螺旋輸送機p4 = p3 x 耳4 = 2.01 x 0.99 = 1.99/cw n4 = n3 = 150.21r/mmt4 = t3 = 127.78nm計算項目及內(nèi)容電機軸i軸ii軸iii螺旋輸送機功率p/kw2.22.112.011.99轉(zhuǎn)矩t/(nm)14.7033.53

5、127.78127.78轉(zhuǎn)速 n(r/min)1430600.84150.21150.21傳送比i2.3841效率110.960.95070.99四、傳動零件的設(shè)計(一)、齒輪傳動的設(shè)計由機械設(shè)計斜齒圓柱齒輪的設(shè)計可得設(shè)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(zhuǎn)速不高，故選用7級精度(gb1009588)。(2) 、查表得選擇小齒輪40cr (調(diào)質(zhì)熱處理)碩度位280hbs,大齒輪(45 鋼調(diào)質(zhì)熱處理)硬度為240hbs,二者的硬度差值為40hbso2參數(shù)選擇及計算(1) 、選擇齒數(shù)由于采用軟齒而閉式傳動，故z1=25, z2=i1z1=100,取zi二25z2=1

6、00。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(pd = 1.0 o、初選螺旋角0 = 15。，法向壓力角= 20° o(4)、計算兒何參數(shù)tan % =現(xiàn)魚=tan2° = 0.3768, ® = 20.6469° = 20°38,49h cos /?cosl5sin 風(fēng)=sin 0 cos % 二 sin 15° cos 20 =0.2432,炕=14.0761° = 14°434”+j匕+2 cos 0)2

7、 - (z2 cos a, f j(z)+2 cos /?)2 -(2j cos at )22 cosl（zt + z 2） sinat=l.647% = 0.318（p= 0.318 x 1.0 x 25 xtanl5° = 2.1303、按齒面接觸疲勞強度設(shè)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)k = l2°b）計算轉(zhuǎn)矩 th=t2=33.53n*m=3.353*104n*mmoc）區(qū)域系數(shù)zh二'cos心 = 2.4247。n sine cosafd）對于鋼對鋼齒輪，彈性影響系數(shù)zf = 189.8vw oe）計

8、算6小“大齒輪為碳鋼調(diào)質(zhì)，由表可得所列公式，oh怙人二hbs+350二240+350二590。f）計算壽命系數(shù)n3=60n3jlh=60x 150.21 xl0x365xl6=5.26x 108no=3o（hbs 大嚴(yán)二30* （240） 2 4=1.5*107n3>n0,取 khn2='。g）計算巧由表8.5,選安全系數(shù)sh=.0 h大二 ° hiim ><* khn2/sh=590mpa（2）、計算齒輪參數(shù)a）計算di >32x12x3353x103x(4+1)/189.8x2.52590)1x4=40.22mmb）計算法面模數(shù)叫mn=di*cos

9、 b /zi=40.22*cosl5w /25=1.564、按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計（1）>確定計算參數(shù)a）計算螺旋角系數(shù)引1，取切=1。y-l_£-_ = l_lx = 0.875" "120 120b）計算slimo flim 小=0.44*hbs，h+186=0.44*280+186=309.2mpao fhm>=0.23*hbs 人+160=0.23*240+160二215.2 mpac）確定齒形系數(shù)5s計算當(dāng)量齒數(shù)：zvi=zi/cos3 b =27.74,zv2=z2/cos3 b =110.96由查表取相關(guān)數(shù)據(jù),可得 yfal=2.56/y

10、fa2=2.17/yfsi=4.14,yfs2=84.33d）計算壽命系數(shù)n3=7.01*108/n2=in3=4*7.01*108=2.8*109n>n（）=4x10°,取 g嚴(yán) s = 1 oe）計算（7選取安全系數(shù)s卩=1.3。0 flim 小小二kfni* ° flim 小/sf二237.8mpa0 flim 大大二kfn2*。flim se65.5mpa（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yfsi/ 0 flim小小=0.017與yfs2/ ° flim大大=0510,由:殆彳尸片，故按大齒輪計算彎曲疲勞強度。b）計算齒輪的

11、法面模數(shù)mn32kt2ypcos2 b yfs2/（ <1）dz? £ a。flim 大大）mn1.745、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mq6、齒輪傳動的屮心距a=mn(z1+z2)/2cosp =2*(25+100)/2cos15 =129.41mm取 a=130mmo7、實際螺旋角為cos b =mn(zi+z2)/2a6=15.94°8、計算齒輪的幾何尺寸mt=mncos b =1.93mmdi=mtzi=48.25mm49mmd2=mtz2=193mmdai=di+2mn=52.25mm53mmda2=d2+2mn=1

12、97mmb2= <1)d* 二 1.0*48.25二48.25mm選用 b2=48.25mm49mm,bi=b2+(2s3)=52mm9、計算節(jié)圓速度v = ji dini/60/1000= ji *49*600.48/6000=1.54m/s五、軸的設(shè)計計算（一）、輸入軸及其裝置的設(shè)計1按照扭轉(zhuǎn)強度初定直徑選用45號鋼為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理，查表粗取a0=110mm2o由于 di$ao*（p2/n2）1/3110*（2.11/600.84）1/3=16.72mm,所以 dlmin=17rnmo同時考慮到鍵榊的大小，將軸的直徑增大12%,則dlmin=19.04mmo2、輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（

13、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(zhuǎn)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i ：計算出最小軸徑dimin=17mm,增加12%, dimin=19.04mm則取 dlmin=22mm第1軸段結(jié)構(gòu)參數(shù)di=22mm,li=60mm長度由實際設(shè)計得出。主要是與帶輪連接。b ）軸ii ：軸ii段結(jié)構(gòu)參數(shù)初定定位軸肩h=o.ldi=2.2mm軸徑 d2=22+4.8=26.8mm

14、,則取 d2=28mmo密封圈選型：（摘自gb/t13871-1992）摘自書p168頁表16-11型號：旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈材質(zhì)：橡膠內(nèi)徑 di=30mm外徑d=42mm寬度b=7mm所以，軸ii段結(jié)構(gòu)參數(shù)d2=3qmm l2=70mm,長度由實際設(shè)計得出。這段用 來和軸承端蓋連接。c）軸iii：軸iii段結(jié)構(gòu)參數(shù)ds非定位軸肩自由確定，d.>d2即可。同時，因 為要與軸承配合,故取心=35mm。軸承選型：（摘自 gb/t292-1994）p152 表 15-3型號:7207c內(nèi)徑/mm|d: 35 外徑/mm | d: 72 厚度/mm|b: 17安裝尺寸/mm|damin: 42安裝尺

15、寸/mm i damax： 65所以，軸m段長度根據(jù)設(shè)計得到：厶=31加加。則第3軸段結(jié)構(gòu)參數(shù)d3 = 35mm厶=32mm。這段用來和軸承連接。d）軸iv：軸iv段為齒輪軸上的齒輪結(jié)構(gòu)齒輪的齒頂圓直徑dal=46mm,又 小齒輪寬度bi二44mm,故此段軸的的長度則l4=44mmo這段用來和齒輪連接。e）軸v：軸v結(jié)構(gòu)參數(shù)考慮到軸承距箱體內(nèi)壁的距離為35mm取在 根據(jù)實際設(shè)計得出l5=30mmo由軸承內(nèi)徑可得出d5=35mmo所以l5=30mm, d5=35mmo這段用來和軸承連接。軸全長為 l 總二l1+l2+l3+l4+l5二60+70+32+44+30二236mm(3) 、軸上零件的周

16、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di=24mm,查 得平鍵截面b*h=8*7=56mm2l=40mmo鍵榊用鍵槽銃刀加工。為保證大帶輪與軸配合冇良好的對屮性，故選擇大帶輪與軸的周向定位是由過渡配合來為邑，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/di=4174nfr=ft*tanan/cos b =1573nfa=ft*tan p =1118n列岀力的平衡方程組，解岀:課程設(shè)計基礎(chǔ)黃平朱文堅主編科學(xué)出版社2009rhi=rh2=2087nrvf=1118nma=111.8nr

17、vl=1882.6n,rv2=309.6nfrrdftrhirll2(2) 、校核軸的強度軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得巧=650mpa,貝u6 為(0.09 0.1)巧，即 58565mpa,取a =60mpao軸的計算應(yīng)力為因此該軸滿足強度要求。(二) 、輸出軸及其裝置的設(shè)計1、按照扭轉(zhuǎn)強度初定直徑選用45號鋼為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理，杳表粗取a0=110mm2o由于ao*(p3/n3)1/3ho*(2.ol/15o.21)1/3=28.82mm,所以 dimin=30mmo 同時考慮到鍵槽 的大小，將軸的直徑增大12%,則dlmin=33.6mm,則取di=34mm02、輸出軸的結(jié)構(gòu)

18、設(shè)計(1) 、軸上零件的定位，固定和裝配聯(lián)軸器通過設(shè)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(jìn)行定位，并用軸承端蓋固定。(2) 、確定軸各段直徑和長度a)軸i :計算出最小軸徑dimin=28.82mm,增加12%則取di=34mm連接聯(lián)軸器選型：lt型彈性套柱銷聯(lián)軸器(摘自gb/t 4323-2002)型號:lt5公稱轉(zhuǎn)矩tn/(n-m): 125許用轉(zhuǎn)速n| 鋼(r/min):4600軸孔直徑 dl、d2、dz|鋼(mm): 30、32、35軸孔長度| l（mm）推薦:65軸i結(jié)構(gòu)參數(shù)di=34mm,li=65mmo主要用于軸與聯(lián)軸器的連

19、接。b）軸ii：軸ii結(jié)構(gòu)參數(shù)初定定位軸肩h=2.4mm,軸徑d2=48.8mmo密封圈選型；（摘自 gb/t13871-1992）型號：旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈材質(zhì)：橡膠內(nèi)徑d=50mm外徑d=72mm寬度b = 8mm軸ii結(jié)構(gòu)參數(shù)d2=48.8mm l. = 49nvn，長度由實際設(shè)計得出。這段用來和軸承端蓋連接。c）軸iil軸iii結(jié)構(gòu)參數(shù)禺丄3非定位軸肩自由確定d3>d2即可,%根據(jù)軸 承選型來確定：（摘口 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 |

20、da （max）: 83軸iii段長度根據(jù)實際設(shè)計給出：d3=55mm £,=380這段用來和軸承連接。d）軸iv結(jié)構(gòu)參數(shù)心厶4非定位軸肩自由確定，d. > d3即可，d4為配合尺寸，由 （gb/t2822-2005）取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d4=60mm,為了保證軸向定位軸段長度應(yīng)小于齒輪 寬度則取s二40mm。這段用來和齒輪連接。e）軸vv結(jié)構(gòu)參數(shù)£厶定位軸肩h = 4mm軸徑 d5=60+8=68mm 并取厶f）軸vih軸vii結(jié)構(gòu)參數(shù)考慮到軸承距箱體內(nèi)壁的距離為3-5mm取5mm,在根據(jù)實際設(shè)計得出l6=28mmo由軸承內(nèi)徑可得出d6=55mmo所以l6=28mm, d6=

21、55mmo這段用來和軸承連接。軸全長為 l 總二l1+l2+l3+l4+l5+l6二65+49+38+40+9+28二229mm(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z間 的平鍵，按軸徑di=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*ll=198mm2l=35mm,鍵槽均用鍵槽銃刀加工。為保證齒輪、聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器與軸配合為 電,齒輪輪轂與軸的配合為邑；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保 % %證的，

22、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ft7krillrh2rv2(2)、校核軸的強度軸的材料是45號鋼,調(diào)質(zhì)處理。由表查得ob= 650mpa ,貝u匕為(0.090.10 , 即 58.565mpa,取a =60mpao軸的計算應(yīng)力為。因此該軸滿足強度要求。六、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(yīng)力為 1訂=100120mpa,取o訂= 110mpa。軸徑di=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=0.5

23、h=3.5mmo貝i：o p=2t2*103/(kldi)=2*50.09*103/(3.5*32*24)=37.27mpa< o p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(yīng)力為 1訂=100120mpa,取aj = 110mpao軸徑di=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=4mmo 貝lj：o p=2t3*103/(kldi)=2*174.75*103/(4*30*34)=85.66mpa<o p鍵的強度足夠。(三)

24、、輸出軸和大齒輪的連接鍵與輪轂的材料均為45鋼，在輕微沖擊吋許用擠壓應(yīng)力為 1二100120mpa,取q, = 110mpa。軸徑d4=60mm,選與大齒輪連接的鍵 為b*h=18*ll=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=5.5mmo 貝u：o p=2t3*103/(kld1)=2*174.75*107(5.5*17*60)=62.30mpa<o p鍵的強度足夠。七、滾動軸承的選擇和設(shè)計（一）、輸入軸上的軸承設(shè)計（二）、輸出軸上的軸承設(shè)計八、聯(lián)軸器的選擇在輸出軸的計算屮已選定聯(lián)軸器型號，選lt7型彈性套柱銷聯(lián)軸器。英公稱 轉(zhuǎn)

25、矩為? = 500/v許用傳速為36007min。考慮到載荷波動，由表1"取工作情況系數(shù)島=13。則計算轉(zhuǎn)矩為：:=kat = 1.3x279.82 = 363.77tv m < t則聯(lián)軸器滿足要求。九、箱體結(jié)構(gòu)尺寸（一）、箱體的基本結(jié)構(gòu)設(shè)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(fù)雜，其重量 約占減速器的一半，所以箱體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜，各部分尺寸一般按經(jīng)驗 公式在減速器裝配草圖的設(shè)計和繪制過程屮確定。（二）、箱體的材料及制造方法十、潤滑和密封設(shè)計（一）、潤滑齒輪圓周速度v<5m/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，同吋有助箱體散熱。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(shè)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,比大齒輪卜方的齒頂i員i高10mm