螺旋輸送機(jī)一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書螺旋輸送機(jī)一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的選擇（1）、選擇電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 為380V。（2）、選電動(dòng)機(jī)功率按文獻(xiàn)表1-7確定各部分效率如下：平帶傳動(dòng)效率：1=0.96一對(duì)角接觸球軸承效率：2=0.98斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)效率：3=0.99a=1223=0.960.9820.99=0.913（3）電動(dòng)機(jī)功率pw=T.n9550=1.5kw pd=pwa=1.50.913=1.6kw從設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1可采用額定功率為2.2kw的電動(dòng)機(jī)3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按表1-8的傳動(dòng)比范圍，單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)的傳動(dòng)比為

2、35,平帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為24,總傳動(dòng)比范圍為ia=620,轉(zhuǎn)速可選范圍 nd=ianw=(620)1509003000rmin可見電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速可選750r/min,1000r/min,1500r/min三種，根據(jù)相同功率的四種轉(zhuǎn)速，從表12-1可查出型號(hào)方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率pd kw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(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L1-4。型號(hào)額定功率kw轉(zhuǎn)速r/min啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量（kg）Y10

3、0L1-42.215002.22.3344、傳動(dòng)比分配根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nm及工作轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比。總傳動(dòng)比ia=nmn=1430150=9.53,綜合分配傳動(dòng)比，ia=i1i2圓柱齒輪傳動(dòng)比i1=4，帶傳動(dòng)比i2=2.385、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸：電動(dòng)機(jī)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(jī)P4=P34=2.010.99=1.99kwn4=n3=150.21r/minT4=T3=127.78Nm計(jì)算項(xiàng)目及內(nèi)容電機(jī)軸軸軸螺旋輸送機(jī)功率P/KW2.22.112.011.99轉(zhuǎn)矩T/(Nm)14.7033.53127.78127.78轉(zhuǎn)速n(r/min)1430600.84150.21150.21傳送比i2.3841效率0.960.95070.99四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)（一）、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 由機(jī)械設(shè)計(jì)斜齒圓柱齒輪的

5、設(shè)計(jì)可得設(shè)計(jì)步驟如下： 1、選擇齒輪材料及精度等級(jí)（1） 、運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，轉(zhuǎn)速不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。（2） 、查表得選擇小齒輪40Cr（調(diào)質(zhì)熱處理）硬度位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40HBS。 2、參數(shù)選擇及計(jì)算 （1）、選擇齒數(shù) 由于采用軟齒面閉式傳動(dòng)，故Z1=25，Z2=i1Z1=100,取Z1=25 Z2=100。實(shí)際齒數(shù)比：u=100/25=4；傳動(dòng)比誤差為0。 （2）、選擇齒寬系數(shù) 由于是單級(jí)齒輪傳動(dòng)，兩支承相對(duì)齒輪為對(duì)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(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）、確定計(jì)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(duì)稱布置故取載荷系數(shù)。 b）計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T=T2=33.53N*m=3.353*104N*mm。 c）區(qū)域系數(shù) 。 d）對(duì)于鋼對(duì)鋼齒輪，彈性影響系數(shù)。 e）計(jì)算 大齒輪為碳鋼調(diào)質(zhì)，由表可得所列公式， Hlim大=HBS大+350=240+350=590。 f）計(jì)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(jì)算 由表8.5，選安全系數(shù)。H大=Hlim大*KHN2/SH=590MPa （2）、計(jì)算齒輪參數(shù) a）計(jì)算d132KTdu+1uZEZHH2=321.233.531034+114189.82.55902=40.22mm b）計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）、確定計(jì)算參數(shù) a）計(jì)算螺旋角系數(shù) ，取。 b）計(jì)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(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：ZV1=Z1/cos3=27.74,ZV2=Z2/cos3=110.96由查表取相關(guān)數(shù)據(jù)，可得YFa1=2.56,YFa2=2.17, YFS1=4.14,YFS2=84.33 d)計(jì)算壽命系數(shù)N3=7.01*108,N2=iN3=4*7.01*108=2.8*109,取。 e）計(jì)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(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 a）判斷大小輪的彎曲疲勞強(qiáng)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(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度。 b）計(jì)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(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由mn1.74查表得到mn=2 6、齒輪傳動(dòng)的中心距a=mn(Z1+Z2)/2COS=2*(25+100)/2COS15。=129.41mm取a=130mm。 7、實(shí)際螺旋角為COS=mn(Z1+Z2)/2a=15.94 8、計(jì)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(jì)算節(jié)圓速度=d1n1/60/1000=*49*600.48/6000=1.54m/s五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）、輸入軸及其裝置的設(shè)計(jì) 1、按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初定直徑 選用45號(hào)鋼為軸的材料,調(diào)質(zhì)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(shí)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）、軸上零件的定位，固定和裝配 單級(jí)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?yàn)檩S的轉(zhuǎn)速高，軸承宜采用油潤(rùn)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(shí)現(xiàn)軸向定位。（2）、確定軸各段直徑和長(zhǎng)度a）軸：計(jì)算出最小軸徑d1min=17mm，增加12%，d1min=19.04mm則取d1min=22mm第1軸段結(jié)構(gòu)參數(shù)d1=22mm,L1=60mm長(zhǎng)度由實(shí)際設(shè)計(jì)得出。主要是與帶輪連接。b）軸：軸段結(jié)構(gòu)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(hào): 旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈材質(zhì)：橡膠內(nèi)徑d1=30mm外徑D=42mm寬度b=7mm所以，軸段結(jié)構(gòu)參數(shù)L2=70mm，長(zhǎng)度由實(shí)際設(shè)計(jì)得出。這段用來和軸承端蓋連接。c)軸：軸段結(jié)構(gòu)參數(shù) 非定位軸肩自由確定， 即可。同時(shí)，因?yàn)橐c軸承配合，故取。軸承選型：(摘自GB/T292-1994)P152表15-3型號(hào):7207C內(nèi)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(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)得到：。則第3軸段結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) 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(zhǎng)度則L4=44mm。這段用來和齒輪連接。e）軸：軸結(jié)構(gòu)參數(shù) 考慮到軸承距箱體內(nèi)壁的距離為35mm取5mm,在根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)得出L5=30mm。由軸承內(nèi)徑可得出d5=35mm。所以L5=30mm，d5=35mm。這段用來和軸承連接。軸全長(zhǎng)為L(zhǎng)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(duì)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(dòng)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(qiáng)度校核（1）、計(jì)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(shè)計(jì)基礎(chǔ) 黃平 朱文堅(jiān) 主編 科學(xué)出版社 2009RH1=RH2=2087NRV1=1118NMa=111.8NRV1=1882.6N,RV2=309.6N （2）、校核軸的強(qiáng)度 軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得，則為，即58.565MPa，取=60MPa。軸的計(jì)算應(yīng)力為因此該軸滿足強(qiáng)度要求。（二）、輸出軸及其裝置的設(shè)計(jì)1

15、、按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初定直徑 選用45號(hào)鋼為軸的材料,調(diào)質(zhì)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(shí)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）、軸上零件的定位，固定和裝配聯(lián)軸器通過設(shè)計(jì)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(rùn)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(zhǎng)度 a）軸:計(jì)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(hào): LT5公稱轉(zhuǎn)矩Tn/(Nm): 125許用轉(zhuǎn)速n|鋼(r/min):4600軸孔直徑d1、d2、dz|鋼(mm): 30、32、35軸孔長(zhǎng)度|L(mm)推薦: 65軸結(jié)構(gòu)參數(shù)d1=34mm,L1=65mm。主要用于軸與聯(lián)軸器的連接。 b）軸：軸結(jié)構(gòu)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(hào): 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈材質(zhì)：橡膠內(nèi)徑d=50mm外徑D=72mm寬度軸結(jié)構(gòu)參數(shù)d2=48.8mm，長(zhǎng)度由實(shí)際設(shè)計(jì)得出。這段用來和軸承端蓋連接。 c)軸：軸結(jié)構(gòu)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(hào):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(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)給出：d3=55mm。這段用來和軸承連接。 d）軸結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)尺寸d4=60mm，為了保證軸向定位軸段長(zhǎng)度應(yīng)小于齒輪寬度則取L4=40mm。這段用來和齒輪連接。 e）軸:軸結(jié)構(gòu)參數(shù), 定位軸肩軸徑d5=60+8=68mm并取。 f）軸：軸結(jié)構(gòu)參數(shù) 考慮到軸承

18、距箱體內(nèi)壁的距離為35mm取5mm,在根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)得出L6=28mm。由軸承內(nèi)徑可得出d6=55mm。所以L6=28mm，d6=55mm。這段用來和軸承連接。軸全長(zhǎng)為L(zhǎng)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(duì)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(dòng)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(qiáng)度校核（1） 、求軸上的載荷 （2）、校核軸的強(qiáng)度 軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得，則為，即58.565MPa，取=60MPa。軸的計(jì)算應(yīng)力為。因此該軸滿足強(qiáng)度要求。6、 鍵連接的選擇和計(jì)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(shí)許用擠壓應(yīng)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(zhǎng)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(qiáng)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(shí)許用擠壓應(yīng)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(zhǎng)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(qiáng)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(shí)許用擠壓應(yīng)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(zhǎng)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(qiáng)度足夠。7、 滾動(dòng)軸承的選擇和設(shè)計(jì)（1） 、輸入軸上的軸承設(shè)計(jì)（2） 、輸出軸上的軸承設(shè)計(jì)八、聯(lián)軸器的選擇在輸出軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號(hào)，選LT7型彈性套柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為，許用轉(zhuǎn)速為。考慮到載荷波動(dòng)，由表11.1取工作情況系數(shù)。則計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： 則聯(lián)軸器滿足要求。9、 箱體結(jié)構(gòu)尺寸（一）、箱體的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱體是減速器的一個(gè)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(dòng)件的嚙合精度，使箱體有良好的潤(rùn)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(duì)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(yàn)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過程中確定。（二）、箱體的材料及制造方法10、 潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì)（一）、潤(rùn)滑齒輪圓周速度v5m/s所以采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。浸油潤(rùn)滑不但起到潤(rùn)滑的作用，同時(shí)有助箱體散熱。為了避免浸油的攪動(dòng)功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤(rùn)滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設(shè)計(jì)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(dòng)的潤(rùn)滑采用油潤(rùn)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(rùn)滑。換油時(shí)間為半年，主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、被污染的程度。查手冊(cè)選擇L-AN 68號(hào)全損耗系統(tǒng)用油（GB443-1989）。軸承采用油潤(rùn)滑，并在箱體分型面上開設(shè)油溝。（2） 、密