螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器

1、沈阳工程学院课程设计设计题目：螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器系别能源与动力工程学院班级核工本111学生姓名孙帅学号2011103121指导教师郭维城、王炳达职称讲师起止日期：2013年12月23日起-至2014年01月03日止沈阳工程学院机械设计基础课程设计成绩评定表系（部）： 能源与动力学院班级： 核工本111学生姓名：孙帅指导教师评审意见评价 内容具体要求权重评分加权 分调研论证能独立查阅文献，收集资料；能制定课程设计方案 和日程安排。0.15432工作 能力 态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能 够独立完成设计工作，0.25432工作 量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满

2、，难度话宜。0.25432说明 书的 质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字 通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表 完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩 （加权分合计乘以12）分加权分合计指导教师签名：年 月日评阅教师评审意见评价 内容具体要求权重评分加权 分查阅 文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作 量工作量饱满，难度适中。0.55432说明 书的 质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字 通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表 完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩 （加权分合计乘以8）分加权分合计评阅教

3、师签名：年 月日课程设计总评成绩分沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：用于螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器设计系别能源与动力工程学院班级核工本111学生姓名孙帅学号2011103121指导教师郭维城、王炳达职称讲师课程设计进行地点：实训E311任务下达时间：2013年12月23日起止日期：2013年12月23日起至2014年1月3日止教研室主任年 月 日批准用于螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器设计的原始资料及要求（一）设计题目设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器（二）原始数据（以实际数据为准）运输机工作轴转矩T= 800 N.m运输机工作轴转速n = 135 r/mi n（三）工作条件

4、连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为 8年，生产10台，两班制工作，输 送机工作转速允许误差为 5%。（四）应完成的任务1、减速器装配图1张（A0图）2、 零件图2张（齿轮轴零件图一张，大齿轮零件图一张）（A3图）3、设计计算说明书1份（五）时间安排（2.5周）1、三天计算；2、两天画草图；3、三天画装配图及零件图；4、两天修改说明书；5、两天答辩。（六）设计说明书主要内容（1）目录（标题及页次）；（2）课程设计任务书；（3）前言（题目分析，传动方案的拟定等）；（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算；（5） 传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；（6）轴的设计计

5、算及校核；（7）箱体设计及说明（8）键联接的选择和计算；（9）滚动轴承的选择和计算；（10）联轴器的选择；（11）润滑和密封的选择；（12）减速器附件的选择及说明；（13）设计小结；（14）参考资料（资料的编号 及书名、作者、出版单位、出版年月） ；（七）要求和注意事项1）图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；2）必须按学校规定的纸张与格式编写设计计算说明书，要求计算正确，层次分明，论 述清楚，文字精炼，插图简明，排版正确。3）本部分课程设计说明书要求字数约 6千字（或 20-25页），采用学校规定的设计用纸 与格式。沈阳工程学院 机械学院机械原理与设计教学部目录机械设计基础课程设计任务书 (

6、03)一、传动方案的拟定及说明 .(07)二、电动机的选择 .(07)三、计算传动装置的运动和动力参数 . . .(08)四、传动零件的设计计算 .(09)五、轴的设计计算 . (12)六、轴承的选择及计算 .(17)七、键连接的选择及校核 .(19)八、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择 (19)九、 润滑与密圭寸方式的选择、润滑剂的选择 .(21)十、参考文献 .(21)十一、设计总结 (22)设计计算及说明结果一.传动方案的拟定及说明1、传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2、分析传动方案：

7、此传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。电机不会与箱体发生干涉。二.电机的选择1、电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件， 选用一般用途的 Y系列（IP44）二向异步电动机。它为卧式全封闭结构，具有防止灰尘等其他杂物侵入电机内部的特点。2、电动机容量r T rw 800 135 一1）、电机所需功率p w Pw 11.309kWPw 11.309kW955095502）、电动机输出功率Pd巳皿传动装置的总效率总121 4式中，12-为从齿轮至传动滚筒之间的各传动机构的效率。由参考书【1】表2-3查得：圆柱齿轮传动（8级精度的一般齿轮传动（油润滑）的传动效率为

8、 n 0.97 ；锥齿轮传动（8级精度的一般齿轮传动（油润滑）的传动效率为 n 0.95 ；滑动轴承（球轴承）的传动效率为30.99 ；联轴器（弹性连轴器）的传动效率为4 0.99 ；贝 U 总 0.970.95 0.9920.9940.8676总、总 0.8676故 pd 茲 11.30913.035kW总 0.8676Pd 13.035kW3、传动装置的总传动比由【1】表2-2查知：设计计算及说明结果一级圆柱齿轮减速器的传动比为：i1' 05 ；一级锥齿轮减速器的传动比为：i2' 0 3 ；贝毗传动装置的总传动比为：i' 015。4、电动机的转速为了便于选择电动机转

9、速，先推算电动机转速的可选范围。由任务书中推荐减速装置传动比范围i0 15，则电动机转速可选范围为nd nw i 135 （0 15）0 2025r/min根据电动机的输出功率和转速。由【1】表17-1选定电动机的型号为 Y160L-4。主要性能如下表：i' 015id 10.81i。4i12.7025n01460r/mi nn1365r/ min电机型号额定功率Ped满载转速nm堵转转矩最大转矩T2Y160L-415KW1460r/min2.22.3注：电动机的质量为m=144kg5、计算传动装置i'的总传动比并分配各级传动比1） 、总传动比id 仏 丝60 10.81 （符

10、合0<i总<15）nw 1352）、分配传动比假设圆柱齿轮传动分配的传动比i0 4，则圆锥齿轮的传动比 i11081 2.7025i04二、计算传动装置的运动和动力参数1 各轴转速减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：i轴、n轴各轴的转速为（r/mi n ）高速轴I的转速n0 nw 1460r/min低速轴n的转速nj365r/mi ni。4设计计算及说明结果2. 各轴输入功率为（kW ） 高速轴I的输入功率P。 巳 4313.035 0.99 0.9912.7754kW低速轴n的输入功率PF0 , 2 3 13.035 0.97 0.992 0.99 12.024kW3.

11、 各轴输入转矩（N m）丁 9550 P09550 12.77541）、高速轴I的转矩T。083.565N mn。14609550P 9550 12.0242）、低速轴n的的转矩为T11314.6N mn1365将各数据汇总如下轴I轴n功率P/ kW12.775412.024转矩 T / (N -m)83.565314.6转速 n(r / min)1460365传动比i42.7025效率n0.98010.94119表1传动参数的数据表四、传动零件的设计计算1、直齿圆柱的齿轮传动设计1）、选定直齿圆柱齿轮的类型、精度等级、材料及齿数（1）根据设计要求，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）材料选择。由 【

12、2】表11-1选择小齿轮材料 40Cr （调质），硬度280HBS ； 大齿轮材料为45 （调质），硬度为240HBS ;二者硬度差为 40HBS左右；假设 齿轮精度为8级精度。选小齿轮齿数乙30，圆柱齿轮传动比为i0=4，则大齿轮齿数Z24 30120,，取 Z2120。则齿数比：u12030P。PT。Ti12.7754kW12.024kW83.565N m314.6N mu=42）、按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行计算，直齿圆柱的小齿轮分度圆直径即设计计算及说明结果di 3門1 U 1 ZeZh2进行计算。 du(Th3) 、确定公式内的各计算数值(1) 、试选载荷系数由【2】表1

13、1-3选电动机均匀载荷，即电动机连续单项运转，取K=1.2(2) 、计算小齿轮传递的转矩。9.550 105 P09550 12.7754T0 83565.1 N mmn01460(3) 、由【2】表11-6选齿面硬度为软齿面，齿轮相对于轴承位置为均匀布置的齿宽系数d 1 OO1、由【2】表11-4选材料为锻钢，其材料弹性系数为Ze 189.8MPa2,令区域系数：ZH J 2¥sin cos ，对于标准齿轮，Zh=2.5o(5) 、由【2】表11-1,按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1 700MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2600MPa O(6) 、计算直

14、齿圆柱齿轮的许接触应力由【2】表11-5选一般工业齿轮传动的一般可靠度SH1则小齿轮的许接触应力为：H 14700700 MPaSh1大齿轮的许接触应力为：h 2600 600MPaSh14) 、计算直齿圆柱的小齿轮分度圆直径d1 J2KT1 U 1 ZeZh248.66mmV dUOH5) 、计算直齿圆柱齿轮模数m 48-661.622Z130由【2】表4-1取标准模数 m=2T083565.1N mmd1Zh=2.5H 1 700MPaH 2 600MPad148.66mmm=2设计计算及说明结果6）、计算直齿圆柱齿轮分度圆直径小齿轮分度圆直径为 di m zi 2 30 60mmd160

15、 mm大齿轮分度圆直径为d2 m勺2120240mmd2240 mm7）、计算直齿圆柱齿轮的齿槽宽b160mm小齿轮的齿槽宽为 bid di 1 60 60mm ；大齿轮的齿槽宽：由于大小齿轮啮合时，应使小齿轮齿宽为bi b2(510)mm,所以取 b 55mmb255mm8）、计算直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度由【2】图11-8、11-9可知，小齿轮的齿形系数YFa12.6，大齿轮的齿形系数丫 Fa12.6YFa22.22 ；YfFj22.22小齿轮的应力修正系数 Ysa1 1.63，大齿轮的应力修正系数 Ysa2 1.82 ；Ysa11.63由【2】图11-1取小齿轮的弯曲疲劳极限FE1

16、590MPa，大齿轮的弯曲疲劳YSa21.82极限 FE2 450MPa ；FE1590MPa由【2】 图 11-5 对干一般工业齿轮传动 一般可靠度S1 25450MPa1.25ra II U ,八J丿L-LL 1A十匕 1 X 乡J ,丿识 MJSf1 乙 U则小齿轮的许用弯曲应力为：FE2SFFE1 590f 1472 MPaSf 1.25F1472 MPa大齿轮的许用弯曲应力为：FE2 450F 2 -FE2 360MPa SF1.25F2360 MPa由【2】11-5公式2KTYFa1Ysa 2 1.2 83565.1 2.6 1.63118 15MPaF 1118.15MPaF12

17、118.15 MPabd1m60 22 30f 1472 MPa，安全；F1YFa2Ysa2118.05 2.22 1.82 11254MPaF 2112.54 MPaf 2112.54 MPaYFa1Ysa12.6 1.63F 1472 MPa，安全。8）、计算直齿圆柱齿轮传动的中心距a150mm设计计算及说明结果m（z1 z2）2（3°120）150 mm9）、2 2计算直齿圆柱齿轮的小齿轮的圆周速率dm4.587m/s60 100由【2】表11-2查知8级直齿圆柱齿轮的圆周速度 符合要求。10）、计算直齿圆柱齿轮的齿轮参数小齿轮：v w 6m/s,故8级精度的齿轮v 4.587

18、m /sd1 mz160 mm, d ai2h64 mm, d f2hf 55mm大齿轮:d2 mz2240 mm, da22ha2244 mm, d f2a2d 2hf2235mm五、轴的设计计算1、高速轴的设计选取轴的材料为40Cr调质，查【2】表14-2取许用应力为50MPa , C=100。查【1】表14-2取联轴器型号为 GYS3 d仁25mm d2=28mm L=62mm尺寸设计为：（如图从右到左）455mm, d025mm;535mm,d128mm;623mm, d230mm;719mm,d332mm;860mm, d460mm, da 64mm, df 55mm;919.5mm

19、,d532mm;1021mm,d630mm;1l264mm;369mm;（1）求垂直面的支承反力设计计算及说明结果Ft2T12 83565.12785.5N,20d160FrFt1ta n1013.8N ;F1VFr506.9N,F2VF rF1V506.9N;2（2）求水平面的支承反力（图 c）107.29'0.1 72.5Ft 2785.5N20Fr 1013.8NF1V506.9NF2V506.9NF1H 1392.75NM aV 32.44 N mM aV32.44 N mM aH 89.14N mM a 94.86N mM a 94.86N mT 83.56N mMe 107

20、.29N mB 750MPa1b 725MPad 24.55mmd 25.78mmF1H F2HF_ 1392.75N2（3）绘垂直面的弯矩图（图 b）Mav F2V 2 506.9 64 32.44N m;M avF2V 2 506.9 64 32.44N m;（4）绘水平面的弯矩图（图 c）M aHFih 1 1392.75 64 89.14N m;合成弯矩图（图d）Ma MaV2 MaH2 32.442 89.142 94.86N m;I 2,Ma MaV MaH232.442 89.142 94.86N m;轴传递的转矩（图e）d160TFt 1 2785.5 83.56N m;t 2

21、2（7 ）危险截面的当量弯矩（图f）Me , Ma2 T 294.8620.6 83562 107.29N m;（8 ）危险截面处的当轴的直径查【2】表14-1取轴的材料为40Cr，调质，故B 750MPa ；查【2】表14-3 取 1b 72.5MPa24.55mm;考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，故d 1.05 24.5525.78mmd值小于假设值d,35mm），故该轴符合强度，可取。2、低速轴的设计1）、初步确定轴的直径。Ft2T22 314.6 1000d2240262 1.67N ;FrFt tan2621.67tan 20954.21 N;FnFt cos2621.67co

22、s202463.56N;3）、轴的强度计算及校核。（1）求垂直面的支撑反力查【2】表14-2选取轴的材料为 45钢，调质处理，取35MPa , c=110。故轴的最小直径d为：d C3 P 110 3 107.2935.26mm，圆整为 40mmXn 365查【1】表14-2取联轴器型号为 GYS5 d仁40mm d2=42mm L=112mm2）、轴上各段直径的初步确定。4 105mm,d040mm;5 30mm,d1 43mm;6 42.5mm,d2 45mm;7 62mm,d3 48mm;8 13.5mm,d 4 55mm;9 24mm,d5 45mm;选取挡油环，a=8m m,其宽度为

23、10mm ；套筒宽度为13.5mm ；1号端盖：D=55mm;螺钉直径d3=6mm，数目z=4 ；齿鼓：L=65mm， D1=1.4x48=76.8mm。FrF1V r 477.105N;2F2V Fr 477.105N;2d 40mmFt 262.67N Fr 95421NFn 246356NF1V 477105MF2V 477105MF1H 1310.83N(2)求水平面的支撑反力(图 c)设计计算及说明结果F1H F2H 邑 1310.83N;2绘垂直面的弯矩图（图 b）M aV32.92N m3Mav F2V I3477.105 69 10 332.92Nm；M aV30.53N mM

24、av F2V I2477.105 64 10 330.53Nm;绘水平面的弯矩图（图 c）M aH83.89N mMaHF1H l2 1310.83 64 10 3 83.89N m;合成弯矩图（图d）Ma90.118N mMa VM aV2 MaH2J32.922 83.892 90.118Nm；Ma89.273N mi2Ma” MaVMaH2J30.532 83.89289.273N轴传递的转矩（图e）T314.6N mTFt d2 2621.67 240 10 3 314.6N m;2 2危险截面的当量弯矩（图 f）Me209 .1688 N mMe v'Ma2T 2 (90.1

25、182 0.6 314.62 209.1688N m;（8 ）危险截面处的当轴的直径B650MPa查【2】表14-1取轴的材料为45号钢，调质，故B650MPa ；查【2】表1b 60MPa14-3 取 1b 60MPa33h1Me<209.1688 “ “一d jj32.66 / mm，I0.11b 0.160d34.30mm考虑到键槽对轴的削弱，将 d值加大5%，故d 1.05 32.667 34.30mmd值小于假设值da（48mm），故该轴符合强度，可取。设计计算及说明结果Cr=36kNFr1 1482 .13 NFr21482 .13Nfp 1.2P 1778.56N六、轴承的

26、选择及计算1、高速轴轴承的选择及计算1） 、由【1】表12-3高速轴的轴承选取圆柱滚子轴承N206E, Cr=36kN。2）、计算轴承的径向载荷Fr1T1V2F1H2v 506.921392.7521482.13NFr2,F2V2F2H2506.921392.7521482.13N3）、轴承的校验（1）、轴承的当量载荷，因圆柱滚子轴承只受径向载荷，故P fp Fr2,查【2】表16-9得轻微冲击载荷系数fp 1.2。1.2 148.2131778.56N假设轴承的使用寿命为 8年,即预计使用计算寿命Lh8 300 1638400h轴承应有的基本额定动载荷值f pft3P(60nLh 10 6

27、严，其中1，则匸2 1778.56(60 146038400 1036)1024394.97 N<36kN验算6207轴承的寿命Lh10360 1460106103(36000 )257993.7h38400h1778.56综上所得N206E轴承符合设计要求。2、低速轴的轴承选取及计算1) 、由【1】表12-4低速轴的轴承选取角接触球轴承7009AC， Cr=25.8kN。2) 、计算轴承的径向载荷I 22'22-Fr1.FvF1h477.1051310.831394.957N;Fr2. F2V2F2H2-477.10521310.8321394.957N;3）、轴承的当量载荷，

28、因角接触球轴承只受径向载荷，故P f p Fr2 ,查【2】表16-9得轻微冲击载荷系数fp 1.2。P 1.2 1394.95681673.984N3）、假设轴承的使用寿命为8年，即预计使用计算寿命Lh 8 300 1638400h轴承应有的基本额定动载荷值f丄C 七卫（60nLh 10 6），其中 3，则 ft1.1673.9483 60_365_384001 计 10618960.44N <25800N4）、验算角接触球轴承轴承的寿命Lh610 (Cr)3 60n ( P )一10( 25800 )3 167181.845h 38400h60 3651673.948综上所得，700

29、9AC轴承符合设计要求。七、键连接的选择及校核Lh 38400hft 1C 24394.97 NLh 57993.7hCr=25.8kNFr1 1394.957N;Fr21394.957N;P 1673.984N3C 18960.44N1、键的选取查【1】表11-26普通平键的型式和尺寸(GB/T1096-2003 )选取:1)键的转矩1号键受到的转矩T183.565Nm ；2号键受到的转矩T2314.6Nm3号键受到的转矩T38314.6Nm2)、强度校核1号键小4T151.623MPap =120MPap =100 120MPa，取p，合格;2号键p2dh50.417MPap，合格;3号键

30、4T3p3dh69.356MPap,合格;T1T2T3p1p2p383.565N m314.6N m8314.6N m51.623MPa50.417MPa69.356MPa键标号公称长度d(mm)键尺寸(mm)深度公称长度L (mm)bh轴t1毂t21号键258743.3452号键4012853.3903号键481795.53.8562、键的强度校核已知键联接的组成零件均为钢，键为静连接并有轻微冲击，查【2】表10-10，故满足设计要求。八、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择1、减速器箱体结构尺寸计算表名称符号减速器及其形式关系箱座壁厚0.025a+1mm 8 mm取 8mm箱盖壁厚S

31、10.02a+1mm> 8,取 8mm箱座凸缘厚度b1.5 S =12mm箱盖凸缘厚度b11.5 S 1=12mm箱座底凸缘厚度b22.5 S =20mm地脚螺栓直径df0.036a+12=17.4mm地脚螺栓数目na<250m m,n=4轴承旁连接螺栓直径di0.75df 13.05mm箱盖与箱座连接螺栓直径d20.575df 10mm,取 10mm连接螺栓d2的直径l180mm轴承端盖螺钉直径d30.45977d f 8mm,取 8mm窥视孔盖螺钉直径d40.34482df 6mm,取 6 mm定位销直径d0.75d 2=7.5mm轴承旁凸台半径RiC2=16mm外箱壁至轴承座

32、断面距离11C1 C2(5 8)40 mm凸台高度h16mm大齿轮顶圆与内箱壁距离 i> S =9.6mm,取 10mm小齿轮端面与内箱壁距离 2>8m m取 10mm箱座肋厚m0.85 S =6.8mm箱盖肋厚m 10.85 S 1=6.8mm高速轴轴承端盖外径Q92mm低速轴轴承端盖外径D2115mm低速轴轴承端盖凸缘厚度e9.6mm高速轴轴承端盖凸缘厚度e7.2mm轴承端盖外径t(1 1 .2 ) d38 .613 mm轴承旁链接螺栓距离SD22、减速器附件的选择1）窥视孔盖为了检查传动零件的齿和和润滑情况，并为了向箱体内输入润滑油，应在传动 件齿和区的上方设置窥视孔。窥视孔

33、应足够大以便于检查操作。窥视孔上设有 视孔盖，用螺钉紧固，视孔盖可用钢板，铸铁或有机玻璃的等材料制造。视孔 盖下面垫有封油垫圈，以防止污物进入箱体或润滑油渗漏出来。螺钉选择 M6x4个，封油垫圈选择纸封油圈30X20ZB71-622）通气器减速器运转时由于摩擦发热箱体内发生温度升高，气体膨胀，压力增大等现 象。为使箱体内受热膨胀的空气和油蒸汽能自由的排出以保持箱体内的外气压 相等，不致使润滑油沿箱体接合面，轴伸处及其他缝隙渗漏出来，通常在箱盖 顶部或窥视盖上设置通气器。3）放油孔及螺塞为了将污油排放干净，应在油池的最低位置处设置放油孔。螺塞选择M18X1.5.4）杆式油标为了指示减速器内油面的

34、高度以保持箱内正常的油量，应在便于观察和油面 比较稳定的部位设置杆式油标。设计时应合理确定杆式油标插座的位置及倾斜 角度，既要避免箱体内的润滑油溢出，又要便于杆式油标的插取及插座上沉头 座孔的加工。5）启盖螺钉为了加强密封效果，防止润滑油从箱体部分面处渗漏，通常在箱盖和箱坐剖 分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘结较紧而不宜分开。为此 常在箱盖凸缘的适当位置设置12个启盖螺钉。启盖螺钉的直径与箱盖凸缘连接螺栓的直径相同，其长度应大于箱盖凸缘的厚度。九、润滑与密封1、润滑1） 、减速器内传动零件采用浸油润滑（L-AN46GB443-1989），加速器的滚动轴 承采用油脂润滑（钙基润滑脂2号GB491-1987）。2）、其他零件采用油脂润滑。2、密封1）、箱体的剖封面可用密封胶或水玻璃密封。