螺旋输送机一级斜齿圆柱齿轮减速器设计

1、机械设计课程设计计算说明书螺旋输送机一级斜齿圆柱齿轮减速器设计电动机的选择（1）、选择电动机系列：按工作要求及工作条件，选用Y系列三相交流异步电动机，封闭式结构，电压 为380V。（2）、选电动机功率按文献表1-7确定各部分效率如下：平带传动效率：1=0.96一对角接触球轴承效率：2=0.98斜齿圆柱齿轮传动效率：3=0.99a=1×22×3=0.96×0.982×0.99=0.913（3）电动机功率pw=T.n9550=1.5kw pd=pwa=1.50.913=1.6kw从设计手册表12-1可采用额定功率为2.2kw的电动机3、确定电动机转速按表1-

2、8的传动比范围，单级圆柱齿轮减速器传动的传动比为35,平带传动的传动比为24,总传动比范围为ia=620,转速可选范围 nd=ia×nw=(620)×1509003000rmin可见电动机同步转速可选750r/min,1000r/min,1500r/min三种，根据相同功率的四种转速，从表12-1可查出型号方案电动机型号额定功率pd kw同步转速r/min满载转速r/min质量kg1Y100L1-42.215001430342Y112M-62.21000940453Y132S-82.275071063综合考虑选择第一种较好,因此选用电动机型号为Y100L1-4。型号额定功率

3、kw转速r/min启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩质量（kg）Y100L1-42.215002.22.3344、传动比分配根据电动机满转转速nm及工作转速n，可得传动装置传动比。总传动比ia=nmn=1430150=9.53,综合分配传动比，ia=i1i2圆柱齿轮传动比i1=4，带传动比i2=2.385、计算传动装置的运动和动力参数轴：电动机轴P1=Pm=2.2kw nw=1430T=9549×P1nw=9549×2.21430=14.70Nm轴：减速器输入轴P2=P1×1=2.20×0.96=2.11KWn2=nmi2=14302.38=600.8

4、4r/minT2=9549×P2n2=9549×2.11600.48=33.53Nm轴：减速器输出轴P3=P2×2×3=2.11×0.99×0.98×0.98=2.01kwn3=n2i1=600.844=150.21r/minT3=9549×P3n3=9549×2.01150.21=127.78Nm轴：螺旋输送机P4=P3×4=2.01×0.99=1.99kwn4=n3=150.21r/minT4=T3=127.78Nm计算项目及内容电机轴轴轴螺旋输送机功率P/KW2.22.112.0

5、11.99转矩T/(Nm)14.7033.53127.78127.78转速n(r/min)1430600.84150.21150.21传送比i2.3841效率0.960.95070.99四、传动零件的设计（一）、齿轮传动的设计 由机械设计斜齿圆柱齿轮的设计可得设计步骤如下： 1、选择齿轮材料及精度等级（1） 、运输机为一般工作机，转速不高，故选用7级精度（GB10095-88）。（2） 、查表得选择小齿轮40Cr（调质热处理）硬度位280HBS，大齿轮（45钢调质热处理）硬度为240HBS，二者的硬度差值为40HBS。 2、参数选择及计算 （1）、选择齿数 由于采用软齿面闭式传动，故Z1=25

6、，Z2=i1Z1=100,取Z1=25 Z2=100。实际齿数比：u=100/25=4；传动比误差为0。 （2）、选择齿宽系数 由于是单级齿轮传动，两支承相对齿轮为对称布置，且两轮均为软面，查表得到。（3）、初选螺旋角，法向压力角。 （4）、计算几何参数 -（Z1+Z2)sint=1.647=0.318dZ1tan=0.318×1.0×25×tan15°=2.130 3、按齿面接触疲劳强度设计 （1）、确定计算参数 a）载荷比较平稳，齿轮为软面，齿轮在两轴承间对称布置故取载荷系数。 b）计算转矩 T=T2=33.53N*m=3.353*104N*mm。

7、c）区域系数 。 d）对于钢对钢齿轮，弹性影响系数。 e）计算 大齿轮为碳钢调质，由表可得所列公式， Hlim大=HBS大+350=240+350=590。 f）计算寿命系数 N3=60n3jlh=60×150.21×10×365×16=5.26×108N0=30(HBS大)2.4=30*（240）2.4=1.5*107N3>N0，取。 g）计算 由表8.5，选安全系数。H大=Hlim大*KHN2/SH=590MPa （2）、计算齿轮参数 a）计算d132KTd×u+1uZEZHH2=32×1.2×33.53

8、×103×4+11×4×189.8×2.55902=40.22mm b）计算法面模数mn=d1*cos/Z1=40.22*cos15。/25=1.56 4、按齿根弯曲疲劳强度设计（1）、确定计算参数 a）计算螺旋角系数 ，取。 b）计算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）确定齿形系数 计算当量齿数：ZV1=Z1/cos3=27.74,ZV2=Z2/cos3=110.96由查表取相关数据，可得YFa1=2.56,

9、YFa2=2.17, YFS1=4.14,YFS2=84.33 d)计算寿命系数N3=7.01*108,N2=iN3=4*7.01*108=2.8*109,取。 e）计算 选取安全系数。 Flim小小=KFN1*Flim小/SF=237.8MPa Flim大大=KFN2*Flim大/SF=165.5MPa （2）、计算齿根弯曲疲劳强度 a）判断大小轮的弯曲疲劳强度 比较YFS1/ Flim小小=0.017与YFS2/ Flim大大=0.510,由于,故按大齿轮计算弯曲疲劳强度。 b）计算齿轮的法面模数mn32KT2YCOS2YFS2/(dZ12a Flim大大)mn1.74 5、确定模数 按齿

10、面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算由mn1.74查表得到mn=2 6、齿轮传动的中心距a=mn(Z1+Z2)/2COS=2*(25+100)/2COS15。=129.41mm取a=130mm。 7、实际螺旋角为COS=mn(Z1+Z2)/2a=15.94° 8、计算齿轮的几何尺寸mt=mnCOS=1.93mmd1=mtZ1=48.25mm49mmd2=mtZ2=193mmda1=d1+2mn=52.25mm53mmda2=d2+2mn=197mmb2=dd1=1.0*48.25=48.25mm选用b2=48.25mm49mm,b1=b2+(23)=52mm9、计算节圆速度=d1n1

11、/60/1000=*49*600.48/6000=1.54m/s五、轴的设计计算（一）、输入轴及其装置的设计 1、按照扭转强度初定直径 选用45号钢为轴的材料,调质处理，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。同时考虑到键槽的大小，将轴的直径增大12%，则d1min=19.04mm。2、输入轴的结构设计（1）、轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮轴的齿轮部分安排在箱体中央，由于轴径太小而采用齿轮轴式固定齿轮。因为轴的转速高，轴承宜采用油润滑的方式。轴承都用套筒来定位，而轴承靠轴

12、承端盖来固定，输入轴的伸出段与大带轮通过键连接，并用轴端挡圈来实现轴向定位。（2）、确定轴各段直径和长度a）轴：计算出最小轴径d1min=17mm，增加12%，d1min=19.04mm则取d1min=22mm第1轴段结构参数d1=22mm,L1=60mm长度由实际设计得出。主要是与带轮连接。b）轴：轴段结构参数初定 定位轴肩h=0.1d1=2.2mm轴径d2=22+4.8=26.8mm,则取d2=28mm。密封圈选型：(摘自GB/T13871-1992) 摘自书P168页表16-11型号: 旋转轴唇型密封圈材质：橡胶内径d1=30mm外径D=42mm宽度b=7mm所以，轴段结构参数L2=70

13、mm，长度由实际设计得出。这段用来和轴承端盖连接。c)轴：轴段结构参数 非定位轴肩自由确定， 即可。同时，因为要与轴承配合，故取。轴承选型：(摘自GB/T292-1994)P152表15-3型号:7207C内径/mm|d: 35外径/mm|D: 72厚度/mm|B: 17安装尺寸/mm|da min: 42安装尺寸/mm|Da max: 65 所以， 轴段长度根据设计得到：。则第3轴段结构参数。这段用来和轴承连接。 d）轴：轴段为齿轮轴上的齿轮结构 齿轮的齿顶圆直径da1=46mm，又小齿轮宽度b1=44mm,故此段轴的的长度则L4=44mm。这段用来和齿轮连接。e）轴：轴结构参数 考虑到轴承

14、距箱体内壁的距离为35mm取5mm,在根据实际设计得出L5=30mm。由轴承内径可得出d5=35mm。所以L5=30mm，d5=35mm。这段用来和轴承连接。轴全长为L总=L1+L2+L3+L4+L5=60+70+32+44+30=236mm （3）、轴上零件的周向定位 大带轮与轴的周向定位采用平键连接，轴与大带轮之间的平键，按d1=24mm, 查得平键截面b*h=8*7=56mm2L=40mm。键槽用键槽铣刀加工。 为保证大带轮与轴配合有良好的对中性，故选择大带轮与轴的周向定位是由过渡配合来为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为k6。3、 轴的强度校核（1）、计

15、算轴上的载荷Ft=2*T2/d1=4174NFr=Ft*tanan/COS=1573NFa=Ft*tan=1118N列出力的平衡方程组，解出:课程设计基础 黄平 朱文坚 主编 科学出版社 2009RH1=RH2=2087NRV1=1118NMa=111.8NRV1=1882.6N,RV2=309.6N （2）、校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理。由表查得，则为，即58.565MPa，取=60MPa。轴的计算应力为因此该轴满足强度要求。（二）、输出轴及其装置的设计1、按照扭转强度初定直径 选用45号钢为轴的材料,调质处理，查表粗取A0=110mm2。由于d1A0*(P3/n3)1/311

16、0*(2.01/150.21)1/3=28.82mm，所以d1min=30mm。同时考虑到键槽的大小，将轴的直径增大12%，则d1min=33.6mm，则取d1=34mm。 2、输出轴的结构设计（1）、轴上零件的定位，固定和装配联轴器通过设计阶梯轴定位，并与轴通过键连接，大齿轮通过套筒和轴肩定位配合，轴承采用油润滑、套筒加轴肩来进行定位，并用轴承端盖固定。（2）、确定轴各段直径和长度 a）轴:计算出最小轴径d1min=28.82mm，增加12%则取d1=34mm连接联轴器选型：LT型弹性套柱销联轴器(摘自GB/T 4323-2002)型号: LT5公称转矩Tn/(N·m): 125许

17、用转速n|钢(r/min):4600轴孔直径d1、d2、dz|钢(mm): 30、32、35轴孔长度|L(mm)推荐: 65轴结构参数d1=34mm,L1=65mm。主要用于轴与联轴器的连接。 b）轴：轴结构参数初定 定位轴肩h=2.4mm，轴径d2=48.8mm。 密封圈选型：(摘自GB/T13871-1992) 型号: 旋转轴唇形密封圈材质：橡胶内径d=50mm外径D=72mm宽度轴结构参数d2=48.8mm，长度由实际设计得出。这段用来和轴承端盖连接。 c)轴：轴结构参数, 非定位轴肩自由确定即可，根据轴承选型来确定：(摘自GB/T2761994)型号:6210基本尺寸/mm|d: 55

18、基本尺寸/mm|D: 90基本尺寸/mm|B:18安装尺寸/mm|da (min): 62安装尺寸/mm|Da (max): 83 轴段长度根据实际设计给出：d3=55mm。这段用来和轴承连接。 d）轴结构参数, 非定位轴肩自由确定， 即可，为配合尺寸，由(GB/T2822-2005)取标准尺寸d4=60mm，为了保证轴向定位轴段长度应小于齿轮宽度则取L4=40mm。这段用来和齿轮连接。 e）轴:轴结构参数, 定位轴肩轴径d5=60+8=68mm并取。 f）轴：轴结构参数 考虑到轴承距箱体内壁的距离为35mm取5mm,在根据实际设计得出L6=28mm。由轴承内径可得出d6=55mm。所以L6=

19、28mm，d6=55mm。这段用来和轴承连接。轴全长为L总=L1+L2+L3+L4+L5+L6=65+49+38+40+9+28=229mm（3）、轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位和联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。轴与联轴器之间的平键，按轴径d1=34mm，选与联轴器连接的键为b*h=10*8=80mm2L=40mm, 轴与齿轮之间的平键按轴径d4=60mm，选与大齿轮连接的键为b*h=18*11=198mm2L=35mm，键槽均用键槽铣刀加工。为保证齿轮、联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器与轴配合为，齿轮轮毂与轴的配合为；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

20、的尺寸公差为k6。3、 轴的强度校核（1） 、求轴上的载荷 （2）、校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理。由表查得，则为，即58.565MPa，取=60MPa。轴的计算应力为。因此该轴满足强度要求。6、 键连接的选择和计算（一）、输入轴和大带轮的连接 键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。轴径d1=24mm，选取与带轮连接的平键为b*h=8*7=56mm2L=40mm，键的工作长度l=Lb=408=32mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=3.5mm。则：p=2T2*103/(kld1)=2*50.09*103/(3.5*32*24)=37.27Mpap键的强度足够。

21、（二）、输出轴和联轴器的连接 键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。轴径d1=34mm，选与联轴器连接的键为b*h=10*8=80mm2L=40mm，键的工作长度l=Lb=30mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=4mm。则：p=2T3*103/(kld1)=2*174.75*103/(4*30*34)=85.66Mpap键的强度足够。（三）、输出轴和大齿轮的连接 键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。轴径d4=60mm，选与大齿轮连接的键为b*h=18*11=198mm2L=35mm，键的工作长度l=Lb=17mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=5.

22、5mm。则：p=2T3*103/(kld1)=2*174.75*103/(5.5*17*60)=62.30Mpap键的强度足够。7、 滚动轴承的选择和设计（1） 、输入轴上的轴承设计（2） 、输出轴上的轴承设计八、联轴器的选择在输出轴的计算中已选定联轴器型号，选LT7型弹性套柱销联轴器。其公称转矩为，许用转速为。考虑到载荷波动，由表11.1取工作情况系数。则计算转矩为： 则联轴器满足要求。9、 箱体结构尺寸（一）、箱体的基本结构设计 箱体是减速器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的啮合精度，使箱体有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的一半，所以

23、箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗，重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，各部分尺寸一般按经验公式在减速器装配草图的设计和绘制过程中确定。（二）、箱体的材料及制造方法10、 润滑和密封设计（一）、润滑齿轮圆周速度v<5m/s所以采用浸油润滑，轴承采用脂润滑。浸油润滑不但起到润滑的作用，同时有助箱体散热。为了避免浸油的搅动功耗太大及保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深，保持一定的深度和存油量。齿轮传动的润滑采用油润滑，箱底的油高为50mm，比大齿轮下方的齿顶圆高10mm，使齿轮可以充分浸油，保证润滑。换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、被污染的程度。查手册选择L-AN 68号全损耗系统用油（GB443-1989）。轴承