螺旋输送机一级直齿轮减速器设计说明书

1、机械基础课程设计 一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计说 明 书 设计题目： 一级直齿圆柱齿轮减速器 班级学号： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 设计任务书1、题目设计用于螺旋输送机的机械传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器。2、参考方案（1）联轴器传动和一级闭式齿轮传动（2）一级闭式齿轮传动和链传动（3）两级齿轮传动3、工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期8年，小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差为±5。4、 原始数据：输送机工作轴转矩：T=280输送机工作轴转速：n120r/min5、设计任务：（1）设计图：1、减速器装配草图：A0号图纸，M 1：1 2、

2、减速器总装图一张：A0号 图纸 M 1：13、低速轴图一张：A3号 图纸 M 1：1 4、低速齿轮图一张：A3号图纸 M 1：1 （2）设计计算说明书一份（16开论文纸，约20页，8000字）。目录一 传动装置的总体设计1、传动方案的确定32、电动机的选择43、传动装置的总传动比的计算和分配64、传动装置的运动和动力参数的确定6二 传动零件的设计1、联轴器的择82、齿轮传动设计83、轴的设计134、滚动轴承的选择与校核计算155、键联接的选择及其校核计算176、联轴器的扭矩校核187、减速器基本结构的设计与选择19三 箱体尺寸及附件的设计1、箱体的尺寸设计212、附件的设计23四 主要设计一览

3、表 24设计内容：一、 传动装置的总体设计1、 确定传动方案本次设计选用的螺旋输送机传动装置的机械传动装置方案为联轴器连接、一级闭式齿轮传动和锥齿轮传动，其传动装置见下图。2、 选择电动机（1） 选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V，Y系列。（2） 选择电动机的额定功率 从电动机到工作机的传动总效率为：其中、分别为圆柱齿传动、锥齿轮轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器的效率，查取课程设计P86的表12-8选取=0.97（8级精度）、=0.97（8级精度）、=0.99（球轴承）、=0.99；单级圆柱齿轮减速器效率0.97故89.4% 电动机所需功率

4、为=3.59 kw=3.99 kw又因为电动机的额定功率查机械设计 课程设计P193的表19-1，选取电动机的额定功率为4kW，满足电动机的额定功率 。3. 确定电动机转速 按课程设计表2-1推荐的传动比范围，单级减速器圆柱齿轮传动的传动比，开式锥齿轮传动的传动比，则总传动比为范围之间，转速可选范围： (6 15)×120=720 1800故 电动机的转速可选择范围相应为符合这一范围的同步转速有1000r/min和1500r/min两种。（4） 确定电动机的型号选上述不同转速的电动机进行比较，查机械设计 课程设计P499附录50及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比，列于下表：方案

5、电机型号额定功率kW电机转速r/min同步转速满载转速1Y112M-44.0150014402Y132M1-64.01000960选取同步转速为1500r/min的Y系列电动机，型号为Y112M-4。查机械设计 课程设计P194附录51，得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸(mm)，见以下两表：电动机的技术数据电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）Y112M-44.0150014402.22.2电动机的安装及有关尺寸(mm)中心高H(mm)外形尺寸底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E键公称尺寸F×H132216

6、5;1781210×1323、 传动装置的总传动比的计算和分配（1） 总传动比 （2） 分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。根据圆柱齿轮传动比范围i1=3 5 ，初选i14，则锥齿轮的传动比为3，符合锥齿轮传动比范围i2=23（8级精度）。4、计算传动装置的运动和动力参数（1） 计算各轴输入功率 0轴（电动机轴）的输出功率为： P0=Pad=4.0kw 1轴（减速器高速轴）的输入功率：从0轴到1轴，经过一个联轴器，所以： 4.0×0.99 kw= 3.96 kw 2轴（减速器低速轴）的输入功率：从1轴到2轴，经过一对轴承，一对齿轮传动，一对齿轮啮合传动，

7、所以： 3.96×0.99×0.97=3.801 kw 3轴（锥齿轮轴）的输入功率：从2轴到3轴，经过一对轴承，一个联轴器，所以： 3.801×0.99×0.97 = 3.65kw 4轴（螺旋轴）的输入功率：从3轴到4轴，经过一个联轴器，一对锥齿轮啮合传动，所以： 3.65×0.99×0.97 = 3.45 kw（2） 计算各轴转速 0轴（电动机轴）的转速： 1轴（减速器高速轴）的转速： 2轴（减速器低速轴）的转速： 由于2轴与3轴以联轴器连接，则： 4轴（螺旋轴）的转速： （3） 计算各轴转矩0轴（电动机轴）的转矩： 1轴（减速器高

8、速轴）的转矩： 2轴（减速器低速轴）的转矩： 3轴（锥齿轮轴）的转矩： 4轴（螺旋轴）的转矩： 把上述计算结果列于下表：参数轴名输入功率 （kW）转速(r/min)输入转矩（N.m）传动比传动效率轴0（电动机轴）4.0144026.510.99轴1（高速轴）3.96144026.2640.97轴2（低速轴）3.801360100.8410.99轴3（锥齿轮轴）3.6536096.8230.97轴4(螺旋轴)3.45120274.81二、 传动零件的设计1、 箱外传动件设计（联轴器的选择）查机械设计 课程设计P145的表17-1，选取TL4联轴器（用于0轴与1轴的连接）及TL5联轴器（用于2轴与

9、3轴的连接）2、 减速器内传动件的设计（齿轮传动设计）（一）、工况分析  直齿圆柱齿轮传动采用软齿面闭式传动，初选齿轮精度为8级，轮齿表面精糙度为6.1aR，其主要失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1 = 20，则Z2 =Z1·i1=20×4 = 80=，压力角为20°。精度等级初选减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，初选8级精度（二）、设计原则。 1、设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 2、按齿面接触疲劳强度设计 （三）、设计计算 1、选择齿轮材料并确定许用应力，小齿

10、轮用45调质，齿面硬度为250HBS ；大齿轮用45常化调制，齿面硬度为210HBS 安全系数取1.1H=S，安全系数取4.1F=S 。 （2）按齿面接触疲劳强度设计齿轮 确定公式各值 试选Kt=1.6 ，区域系数ZH=2.45 ； 查得0.78 ，0.87 ，则1.65 ； 许用应力： 安全系数S=1，失效概率为1%，选齿宽系数 1， 弹性影响系数ZE =189.8 MPa 查表得， ，；则 617.5 MPa ，应力循环次数：N1=60×960×1×2×8×365×8=2.91×N2=N1 / 3 =

11、 将以上各数值代入齿面接触疲劳设计公式得 = 45.982 计算圆周速度v 34.63 m/s（3） 主要参数选择和几何尺寸计算 齿宽b 45.93 模数mn2.29标准模数应大于或等于上式计算出的模数，查表，选取标准模数m=2.5mm。 分度圆直径d 2.5×20=50 mm 2.5×80=200 mm 齿轮宽度b大齿轮宽度 50 mm 小齿轮宽度 55 mm 其他几何尺寸的计算（，）齿顶高 由于正常齿轮， 所以 1×2.5 = 2.5 mm齿根高 由于正常齿 所以2.5+0.626 = 3.125 mm全齿高 2.5+3.125 = 5.125 mm齿顶圆直径

12、 55 mm105 mm基圆直径 47.0 mm 187.9 mm齿根圆直径 43.75 mm 193.75 mm（4） 齿根校核齿根弯曲疲劳强度的校核公式为根据Z1、Z2,查P166表1-1得，560MPa，410MPa 弯曲疲劳许用应力计算公式 , 安全系数 FS = 1.25 将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得 448 MPa 328 MPa 齿根弯曲疲劳强度校核 147.88 MPa 137.84 MPa 因此，齿轮齿根的抗弯强度是安全的。二、直齿圆锥齿轮减速设计 （1） 、工况分析 （2） 直齿圆锥齿轮传动采用硬齿面开式传动，初选齿轮精度为8级，轮齿表面精糙度为 1.6，其主要失

13、效形式为磨损和齿轮折断，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，选取Z3 = 18，则Z4 = Z3×i2 = 54,取Z4 = 60 ，压力角为20°。=a。 （3） 、设计原则 1、设计准则，按齿根弯曲疲劳强度计算，再按齿面接触疲劳强度校核。 2、按齿面弯曲疲劳劳强度设计 （四）、设计计算 1、选择齿轮材料并确定许用应力 小齿轮用45调制，齿面硬度为250HBS 大齿轮用45调制，齿面硬度为210HBS 由，安全系数取SF = 1.4得  184.6 MPa= 157.1 MPa =ss 2、按齿根弯曲疲劳强度计算    

14、;确定弯曲强度载荷系数   T3 = 9.68× MPa ´´2.25´=3、确定分度圆锥角  = 3 由于两圆锥齿轮的轴夹角=+=ådd 由上述两个式子可计算得：d   当量齿数： 18.98 170.34 查图可得齿形系数= 齿宽系数取 0.4  因此，平均模数：  2.17 由于是开式齿轮传动，因此将模数增大1020%，因此 2.495=´= 取标准值，me = 2.5 因此外锥距=71.1

15、5 mm+= +=4、计算齿轮其他参数  分度圆直径     mm 135mm齿顶高       mm  齿根高       mm ´=  全齿高         mm+=+= 顶隙       mm= 

16、60;  齿顶圆直径    mm mm齿根圆直径    mm=´´-= mm=d                  -=-=d 齿宽           mm mm 取b = 25齿根角&#

17、160;     =q 齿顶角         =qq 根锥角        -=-=q d 顶锥角 3、 轴的设计（1） 高速轴的设计 选择轴的材料及热处理 由于减速器的传递功率不大，对其重要和尺寸也无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理。 初步计算轴的直径 按扭矩初估轴的直径,查表6-3,得c=107至118,考虑到安装联轴器的轴段仅受扭矩作用.取c=110 则: 初选

18、轴承 I轴选轴承为6006II轴选轴承为6008 根据轴承确定各轴安装轴承的直径为: D1=30mm D2=40mm 联轴器的选择 联轴器选择为TL型弹性联轴器 轴的结构设计高速轴初步确定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求，初步确定轴的结构。设有6个轴段。(1)各轴直径的确定 初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径。 1） 该轴轴段1安装轴承6006,故该段直径为30mm。 2） 轴段2为齿轮右边的轴承的轴向定位轴肩，取直径为 40mm。 3） 轴段3加工齿轮，取轴段3直径为 55mm。 4） 轴段4用于安装用于轴承的轴向定位的长套筒。取轴段4直径为

19、32mm。 5） 轴段5安装轴承6006,故该段直径为30mm。 6） 轴段6装联轴器，取为24mm、 （2）各轴段长度的确定 1） 轴段1的长度为轴承6006的宽度和轴承到箱体内壁的距离加上箱 体内壁到齿轮端面的距离加上2mm，取轴段1长度42mm。 2） 轴段2为轴肩，取10mm、 3） 轴段3齿轮咬合，应比齿轮宽大小5mm，取长度55mm。4） 轴段4安装套筒，长度为50mm。5） 轴段5安装轴承，长度为40mm。6） 轴段6长度为联轴器孔的长度加上20mm，取60mm。= （2）低速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查表得，其许用弯曲应力，。 初步计算轴的直径计算

20、过程同高速轴 轴的结构设计根据轴上零件的安装和固定要求，初步确定轴的结构。设有6个轴段。(1)各轴直径的确定 初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从右端开始确定直径。 1） 该轴轴段1安装轴承6008,故该段直径为40mm。 2） 轴段2为齿轮左边的轴承的轴向定位轴肩，取直径为 50mm。 3） 轴段3安装齿轮，取轴段3直径为 44mm。 4） 轴段4安装轴承6006,故该段直径为40mm。 5） 轴段5用于安装用于轴承的轴向定位的长套筒。取轴段4直径为36mm。 6） 轴段6装联轴器，取为32mm （2）各轴段长度的确定 1） 轴段1的长度为轴承6008的宽度和轴承到箱体内壁的距离加上箱 体

21、内壁到齿轮端面的距离加上2mm，取轴段1长度38mm。 2） 轴段2为轴肩，取10mm。 3） 轴段3用于安装齿轮，应与齿轮同宽，取长度50mm。4） 轴段4安装套筒，长度为42mm。5） 轴段5安装轴承，长度为50mm。6） 轴段6长度为联轴器孔的长度加上20mm，取60mm。=（3）确定滚动轴承的润滑和密封由于轴承周向速度为1m/s <2m/s，宜用轴承内充填油脂来润滑。滚动轴承外侧的密封采用凸缘式轴承盖和毡圈来密封。（4）回油沟 由于轴承采用脂润滑，因此在箱座凸缘的上表面开设回油沟，以提高箱体剖分面处的密封性能。（5）确定滚动轴承在箱体座孔中的安装位置因为轴承采用脂润滑，那么可取轴

22、承内侧端面到箱体的距离为10mm，并设置封油盘，以免润滑脂被齿轮啮合时挤出的或飞溅出来的热油冲刷而流失。 ( 6 ) 确定轴承座孔的宽度L ，为箱座壁厚，为箱座、箱盖连接螺栓所需的扳手空间，查机械基础表19-1得，取10mm，C120mm，C220mm，L170mm。（7）确定轴伸出箱体外的位置采用凸缘式轴承盖，LT3型弹性柱销联轴器，高速轴轴承盖所用螺栓采用规格为GB/T5782 M630，低速轴采用螺栓采用规格为GB/T5782 GB/T5782M635为了方便在不拆卸外接零件的情况下，能方便拆下轴承盖，由前设定高速轴的L=60mm，低速轴的可知，满足要求。 ( 8 ) 确定轴的轴向尺寸

23、高速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6243032554030各轴段长度L1L2L3L4L5L6604050551042低速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6323640445040各轴段长度L1L2L3L4L5L6605042501038 4、滚动轴承的选择与校核计算根据机械设计 课程设计P437推荐的轴承寿命最好与减速器寿命相同，取10年，一年按300天计算， T h=(300×10×8)=24000h（1）高速轴承的校核选用的轴承是6006深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为 由机械设计 课程设计查得，fd1.21.8，取fd=1.2。

24、因为Fa1=0N，Fr1= 518.8N，则 查机械设计 课程设计查得，X= 1，Y= 0 。 查机械设计 课程设计查得：ft=1 ，查机械设计 课程设计查得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，Cr= 20.8KN；则 所以预期寿命足够，轴承符合要求。（2）低速轴承的校核选用6008型深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为由机械设计 课程设计查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为Fa2=0N，Fr2=492N，则 查机械设计 课程设计查得，X=1 ，Y=0 。查机械设计 课程设计查得：ft=1 ，查机械设计 课程设计查得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，Cr=22.8KN；则所以预期寿命足够,轴承符合要

25、求。5、键联接的选择及其校核计算（1）选择键的类型和规格 轴上零件的周向固定选用A形普通平键，联轴器选用B形普通平键。 高速轴（参考机械设计 课程设计：根据0轴与1轴连接处的轴径24mm，轴长为60mm，查得键的截面尺寸b8mm ，h7mm 根据轮毂宽取键长L40mm 高速齿轮是与轴共同制造，属于齿轮轴。 低速轴：根据安装齿轮处轴径44 mm，查得键的截面尺寸，根据轮毂宽取键长为40mm。根据安装联轴器处轴径，查得键的截面尺寸，取键长L=40mm。（2）校核键的强度 高速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力： ）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 < 键联接的挤压强度足够。

26、 低速轴两键的校核A、 低速轴装齿轮轴段的键的校核：键上所受作用力：）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。B、低速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力 ：）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。6、联轴器的扭矩校核低速轴：选用LT4弹性套柱销联轴器，查机械设计 课程设计，得许用转速n3800r/min则 n2117.56r/min<n所以符合要求。7、减速器基本结构的设计与选择（1）齿轮的结构设计 小齿轮：根据机械设计 课程设计前面设计的齿轮尺寸，可知小齿轮齿根圆直径为55mm，根据轴选择键的尺寸h为7 ，则可以算出

27、齿根圆与轴孔键槽底部的距离x=48mm，而2.5，则有x<2.5，因此应采用齿轮轴结构。（2）滚动轴承的组合设计 高速轴的跨距LL1+L2+L3+L4+L5=60+40+50+55+10+42=257mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。 低速轴的跨距LL1+L2+L3+L4+L5=60+50+42+50+10+38=250mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。（3）滚动轴承的配合高速轴的轴公差带选用j 6 ，孔公差带选用H 7 ；低速轴的轴公差带选用k 6 ，孔公差带选用H 7 。高速轴：轴颈圆柱度公差/ P 6 = 2.5，外壳孔/ P 6 = 4.0； 端面圆跳动轴肩/ P 6

28、 = 6，外壳孔/ P 6 = 10。低速轴：轴颈圆柱度公差/ P 6 = 4.0，外壳孔/ P 6 = 6； 端面圆跳动轴肩/ P 6 = 10，外壳孔/ P 6 = 15。轴配合面Ra选用IT6磨0.8，端面选用IT6磨3.2；外壳配合面Ra选用IT7车3.2，端面选用IT7车6.3。（4）滚动轴承的拆卸安装时，用手锤敲击装配套筒安装；为了方便拆卸，轴肩处露出足够的高度h，还要留有足够的轴向空间L，以便放置拆卸器的钩头。（5）轴承盖的选择与尺寸计算轴承盖的选择：选用凸缘式轴承盖，用灰铸铁HT150制造，用螺钉固定在箱体上。其中，轴伸端使用透盖，非轴伸端使用闷盖。尺寸计算 ）轴伸端处的轴承盖

29、（透盖）尺寸计算 A、高速轴：选用的轴承是6008深沟型球轴承，其外径D76mm，采用的轴承盖结构为凸缘式轴承盖中a图结构。查机械设计 课程设计计算公式可得：螺钉直径d38，螺钉数 n4 B、低速轴：选用的轴承是6208型深沟型球轴承，其外径D80mm。尺寸为：螺钉直径8，螺钉数4 图示如下：）非轴段处的轴承盖（闷盖）尺寸计算：高速轴与低速轴的闷盖尺寸分别与它们的透盖尺寸相同。（6）润滑与密封 齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油深度为一个齿高，但不小于10mm。 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为1m/s <2m/s，所以选用轴承内充填油脂来润滑。 润滑油的选择齿轮选用普通工业齿轮润滑油，轴承选

30、用钙基润滑脂。 密封方法的选取箱内密封采用挡油盘。箱外密封选用凸缘式轴承盖，在非轴伸端采用闷盖，在轴伸端采用透盖，两者均采用垫片加以密封；此外，对于透盖还需要在轴伸处设置毡圈加以密封。三、箱体尺寸及附件的设计1、箱体尺寸采用HT250铸造而成，其主要结构和尺寸如下：中心距a=151.5mm，取整160mm 总长度L：总宽度B： 总高度H： 箱座壁厚：，未满足要求，直接取10 mm箱盖壁厚：，未满足要求，直接取10 mm 箱座凸缘厚度b： =1.5*8=12 mm箱盖凸缘厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸缘厚度b2：=2.5*8=20 mm箱座肋厚m：= 20 mm箱盖肋厚m1：=20mm箱体外壁至轴承座端面距离： 地脚螺钉直径： 地脚螺钉数量n：因为a=160mm<250mm，所以n=4 轴承旁螺栓直径： 轴承盖螺钉直径与数量n：高速轴上的轴承：d3=6, n4 低速轴上的轴承： d3=6，n4检查孔盖螺钉直径：,取d46mm检查孔盖螺钉数量n：因为a=160mm<250mm,所以n=4启盖螺钉直径d5（数量）：（4个）定位销直径d6（数量）： （2个）齿轮圆至箱体内壁距离： ，取 10mm小齿轮端