螺旋输送机一级斜齿圆柱齿轮减速器设计

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：𝜂1=0.96

一对角接触球轴承效率：𝜂2=0.98

斜齿圆柱齿轮传动效率：𝜂3=0.99

𝜂𝑎=𝜂1×𝜂22×𝜂3=0.96×0.982×0.99=0.913

（3）电动机功率

𝑝𝑤=𝑇.𝑛9550=1.5kw 𝑝𝑑=𝑝𝑤𝜂𝑎=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1-8的传动比范围，

单级圆柱齿轮减速器传动的传动比为3~5,平带传动的传动比为2~4,

总传动比范围为𝑖𝑎=6~20,转速可选范围

𝑛𝑑=𝑖𝑎×𝑛𝑤=(6~20)×150≤900~3000𝑟𝑚𝑖𝑛⁄

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kg

1 Y100L1-4 2.2 1500 1430 34

2 Y112M-6 2.2 1000 940 45

3 Y132S-8 2.2 750 710 63

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）

Y100L1-4 2.2 1500 2.2 2.3 34

4、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=𝑖1∙𝑖2

圆柱齿轮传动比𝑖1∙=4，带传动比𝑖2=2.38

5、计算传动装置的运动和动力参数

Ⅰ轴：电动机轴

𝑃1=𝑃𝑚=2.2𝑘𝑤 𝑛𝑤=1430

T=9549×𝑃1𝑛𝑤=9549×2.21430=14.70𝑁∙𝑚

Ⅱ轴：减速器输入轴

𝑃2=𝑃1×𝜂1=2.20×0.96=2.11𝐾𝑊 𝑛2=𝑛𝑚𝑖2=14302.38=600.84r/min

𝑇2=9549×𝑃2𝑛2=9549×2.11600.48=33.53𝑁∙𝑚

Ⅲ轴：减速器输出轴

𝑃3=𝑃2×𝜂2×𝜂3=2.11×0.99×0.98×0.98=2.01𝑘𝑤

𝑛3=𝑛2𝑖1=600.844=150.21r/min

𝑇3=9549×𝑃3𝑛3=9549×2.01150.21=127.78𝑁∙𝑚

Ⅳ轴：螺旋输送机

𝑃4=𝑃3×𝜂4=2.01×0.99=1.99𝑘𝑤

𝑛4=𝑛3=150.21𝑟/𝑚𝑖𝑛

𝑇4=𝑇3=127.78𝑁∙𝑚

计算项目及内容

电机轴Ⅰ 轴Ⅱ 轴Ⅲ 螺旋输送机

功率P/KW 2.2 2.11 2.01 1.99

转矩T/(N∙𝐦) 14.70 33.53 127.78 127.78

转速n(r/min) 1430 600.84 150.21 150.21

传送比i 2.38 4 1

效率𝛈 0.96 0.9507 0.99

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，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0.1d。

（3）、 初选螺旋角15，法向压力角20n。

（4）、计算几何参数

"49'38206469.203768.015cos20tancostantantnt，

"34'4140761.14,2432.020cos15sincossinsinbnb

22222121coscos2coscos2cos21tttzzzz

−（𝑍1+𝑍2)𝑠𝑖𝑛𝛼𝑡]=1.647

𝜀𝛽=0.318𝜑𝑑𝑍1𝑡𝑎𝑛𝛽=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2.1K。

b）计算转矩 TⅡ=T2=33.53N*m=3.353*104N*mm。

c）区域系数 4247.2cossincos2ttbHZ。

d）对于钢对钢齿轮，弹性影响系数MPaZE8.189。

e）计算limH 大齿轮为碳钢调质，由表可得所列公式， σHlim大=HBS大+350=240+350=590。

f）计算寿命系数

N3=60n3jlh=60×150.21×10×365×16=5.26×108

N0=30(HBS大)2.4=30*（240）2.4=1.5*107

N3>N0，取12HNK。

g）计算H 由表8.5，选安全系数1HS。

[σH]大=σHlim大*KHN2/SH=590MPa

（2）、计算齿轮参数

a）计算1d

𝑑1≥√2𝐾𝑇𝜓𝑑×𝑢+1𝑢3(𝑍𝐸𝑍𝐻[𝜎𝐻])2=√2×1.2×33.53×103×(4+1)1×4×(189.8×2.5590)23=40.22mm b）计算法面模数nm

mn=d1*cosβ/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 ＞1，取1。

875.012015111201Y

b）计算limF

σFlim小=0.44*HBS小+186=0.44*280+186=309.2MPa

σFlim大=0.23*HBS大+160=0.23*240+160=215.2 MPa

c）确定齿形系数FSY

计算当量齿数：

ZV1=Z1/cos3β=27.74,ZV2=Z2/cos3β=110.96

由查表取相关数据，可得YFa1=2.56,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

60104＞NN,取121FNFNKK。

e）计算F 选取安全系数3.1FS。

[σFlim小]小=KFN1*σFlim小/SF=237.8MPa

[σFlim大]大=KFN2*σFlim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/ [σFlim小]小=0.017与YFS2/ [σFlim大]大=0.510,由于1122＞FFSFFSYY,故按大齿轮计算弯曲疲劳强度。

b）计算齿轮的法面模数

mn3≥2KT2YβCOS2βYFS2/(φdZ12εa [σFlim大]大)

mn≥1.74 5、确定模数

按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算由mn≥1.74查表得到mn=2

6、齿轮传动的中心距

a=mn(Z1+Z2)/2COSβ=2*(25+100)/2COS15。=129.41mm

取a=130mm。

7、实际螺旋角为

COSβ=mn(Z1+Z2)/2a

β=15.94°

8、计算齿轮的几何尺寸

mt=mnCOSβ=1.93mm

d1=mtZ1=48.25mm≈49mm

d2=mtZ2=193mm

da1=d1+2mn=52.25mm≈53mm

da2=d2+2mn=197mm

b2=φdd1=1.0*48.25=48.25mm

选用b2=48.25mm≈49mm,b1=b2+(2∽3)=52mm

9、计算节圆速度

ν=πd1n1/60/1000=π*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d1≥A0*(P2/n2)1/3≥110*(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Ⅰ：计算出最小轴径d1min=17mm，增加12%，d1min=19.04mm则取