设计用于螺旋输送机一级圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计
计算说明书
设计题目螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器
机械设计制造及其自动化专业（2）班设计者鲍贵洲学号 *********** 指导教师陈刚
2014 年 12 月 24 日三明学院机电工程学院
目录
一、电动机的选择 (3)
二、确定传动装置的总传动比和分配级传动比及运动
和动力参数计算 (5)
三、圆柱齿轮的设计计算 (6)
四、圆锥齿轮的设计计算 (11)
五、低速轴设计 (14)
六、高速轴设计 (16)
七、键的连接设计 (19)
八、箱体结构设计 (20)
九、密封和润滑的设计 (21)
十、设计小结以及参考文献 (22)
机械设计课程设计任务书
一、设计题目：设计用于螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器
运动简图:
1—电动机2—联轴器3—级圆柱齿轮减速器4—开式圆锥齿轮传动5—输送螺旋已知条件：
1.工作参数：运输机工作轴转矩T/(N.m)=820; 运输机工作轴转轴n/(r.min)=130;
2.工作条件：连续单项运转，工作时有轻微振动，使用期限8年，生产10台，两班制工作，运输机工作转速允许误差±5%.
设计工作量：
一．编写设计计算说明书１份(附:内容顺序如下)
1．目录（标题及页次）
2．设计任务书
3．电动机选择．传动比分配及运动和动力参数计算
4．带的选择及计算、齿轮的设计计算
5．轴的设计计算及校核（并简要说明轴的结构设计）
6．润滑．密封及拆装等简要说明
8．参考资料
二．绘制减速器装配图1张；
三．绘制减速器零件图2张。

根据指导书，取i0 =3（圆柱齿轮传动i=3～5）
因为：i a＝i0 ×i
所以：i＝i a／i0 ＝11.23/3≈3.74
2.2将传动装置各轴由高速至低速依次定为：
电机轴、Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴i
0,i
1
，......为相邻两轴间的传动比
η
01，η
12
，......为相邻两轴的传动效率
PⅠ，P
Ⅱ
，......为各轴的输入功率（KW）
T
Ⅰ，T
Ⅱ
，......为各轴的输入转矩（N·m）
n
Ⅰ,n
Ⅱ
,......为各轴的输入转矩（r/min）
可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数
（1）计算各轴的转速：
Ⅰ轴（高速轴）：n
Ⅰ
=nm=1460（r/min）
Ⅱ轴（低速轴）：n
Ⅱ= n
Ⅰ
/ i=1460/3=486.67 r/min
III轴：n
Ⅲ= n
Ⅱ
=486.67r/min
IV轴：n
IV = n
Ⅲ
/i
=486.67/3.74=130.12 r/min
（2）计算各轴的输入功率：
Ⅰ轴： P
Ⅰ=P
d
×η
01
=P
d
×η
1
=13.13×0.99=13（KW）
Ⅱ轴： P
Ⅱ= P
Ⅰ
×η
12
= P
Ⅰ
×η
2
×η
3
=13×0.99×0.97=12.48（KW）
III轴： P
Ⅲ= P
Ⅱ
·η
23
= P
Ⅱ
·η
2
·η
4
=12.48×0.99×0.99
=12.23（KW）
Ⅳ轴：P
IV = P
Ⅲ
·η
2
·η
5
=12.23×0.93×0.99=11.26（KW）
（3）计算各轴的输入转矩：
I
n=1460 r/min II
n=486.67 r/min III
n=486.67r/min IV
n=130.12r/min I
P=13 kW
II
P =12.48 kW III
P=12.23 kW
IV
P=11.26 kW
五.低速轴设计
(1)确定轴上零件的定位和固定方式 （如图）
1，5—滚动轴承 2—轴 3—齿轮 4—套筒 6—密封盖 7—键 8—轴承端盖 9—轴端挡圈 10—半联轴器 （2）轴的结构设计
选45号钢材料进行正火处理，正火处理可以提高强度和硬度，操作简便，产生周期短，成本也低。

选取毛胚直径d ≤100mm ， 已算得2P =12.48KW,2n =486.67r/min ，2T =225000 N ·m 根据机械设计课本表15-3取得Ao =112
dmin Ao 3
p
n
=33mm
1) 联轴器的选择
计算转矩 Tca=A K ×2T =292000N ·m
查附录J ，选用LX2型弹性套柱销联轴器，半联轴器孔径d Ⅰ=35mm ，半联轴长度L=82mm ，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm 。

（3）确定轴各段直径和长度 直径部分：
d Ⅰ=35mm ；
d Ⅱ=38mm ； d Ⅲ=40mm ； d Ⅳ=45mm ； d Ⅴ=50mm ； d Ⅵ=40mm 。

Ⅱ 因为半联轴器的轴向定位要求，Ⅱ轴右端需要制出一个轴肩，所以d Ⅱ=d Ⅰ+2（0.07~0.1）·d Ⅰ=38mm.
Ⅲ 该段有滚动轴承，选用深沟球轴承6308，尺寸为d ×D ×T=40×90×23，所以该段d=40mm.
Ⅳ 该段为齿轮轴段，取其d=45mm.
Ⅴ 该段有轴环，轴肩高度h=（2~3）R ，查表得R=1.6，取h=4 则d=50mm.
Ⅵ
此段为轴承段，与Ⅲ段直径一样，所以d=40mm.
长度部分
L Ⅰ=58mm ； L Ⅱ=50mm ；
L Ⅲ=49mm ； L Ⅳ=62mm ； L Ⅴ=10mm ；
L Ⅵ=47mm ；
Ⅰ
为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，所以L ＜L1，取
L=58mm
Ⅱ
轴承端盖的总宽度为20mm 。

根据轴承端盖的拆装以及便于对轴承添加润滑脂
的要求，取端盖的外断面与半联轴器间的距离l=30mm ，所以L=50mm 、
Ⅲ
取齿轮距箱体内壁之距离
=16mm ，锥齿轮与圆柱齿轮之间的距离c=20mm ，
考虑箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s ，去
s=8mm ，已知滚动轴承T=23.75，L=49mm
Ⅳ 已知齿轮轮毂的宽度为64，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，所以L ＜64mm ，
取L=62mm
Ⅴ 轴环宽度b ≥1.4h ，h=（2~3）R ，h=（4~6），取L=10mm
Ⅵ 由轴承型号可得L=47mm
（4）轴的受力分析
已知T2=225N ·m 齿轮上作用力大小的受力分析
圆周力Ft=2T 2/d 2= 2206N 径向力Fr=Ft ·tan α=803N 轴向力Fa=0N
轴的跨距：左右轴承的支反力作用点到齿轮作用力作用点的距离为54+80+10+57+23.75=224.75mm 。

做轴的受力简图，如图A
做水平面受力图和弯矩图 ，如图A Fbh2=Fah2=Ft/2=1855.5N
Mch=Fah2×224.75=4.17×10^5N ·mm 做垂直面的受力图和弯矩图,如图A
Fav2=Fr*94/224.75=565N Fbv2=Fr-Fav2=786N Mcv=Fav2×95+Fbv2×130.75=1.56×10^5N ·mm M=√（Mch ）^2+(Mcv)^2=2.52×10^5N ·mm σ=√(M^2+(αT) ^2)/W=19.98Mpa
查机械设计书本表15-1得到（σ-1）=55Mpa ，所以安全
六.高速轴设计
1、高速轴的计算
(1)轴上的功率kW P 131=，转速m
in /14601r n =，转矩m N T ⋅=851， (2)求作用在齿轮上的力
圆周力N d
T F t 25.265621==，径向力N F F n
t r 796.966cos tan =⨯
=βα (3)初估轴的最小直径
做垂直面的受力图和弯矩图
Fav2=Fr×75/213=609N ，Fbv2=Fr-Fav2=1121N
Mcv=Fav×224.75=1.526×10^5N·mm
M=√（Mch）^2+(Mcr)^2=4.466×10^5N·mm
σ=√(M^2+(αT) ^2)/W=25.34Mpa
查机械设计书本表15-1得到（σ-1）=55Mpa，所以安全。