螺旋输送机一级圆柱齿轮减速器含CAD装配图及详细计算过程资料文档格式.docx
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设计一用于螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器。
工作条件：
连续单项运转，工作时有轻微震动，使用期限为8年，生产10台，两班制工作。
输送机工作转速的允许误差为±
5%。
原始数据：
运输机工作轴转矩T=850N·
m
运输机工作轴转速n=125rpm
1引言：
螺旋输送机是一种常用的连续输送机械。
它是利用工作构件即螺旋体的旋转运动使物料向前运送，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一，在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用，已经遍及冶金、采矿、动力、建材、轻工、码头等一些重工业及交通运输等部门。
主要是用来运送大宗散货物料，如煤、矿石、粮食、砂、化肥等。
本文以草料和饲料为主要输送原料进行螺旋输送机的相关结构和参数设计。
2螺旋输送机工作原理
物料运输工业中螺旋输送机主要用于原料的输送，一般采用实体螺旋叶片，中间吊挂轴承等螺距的全叶式螺旋即S制法螺旋输送机。
其结构图如下图1所示
它由一根装有螺旋叶片的转轴和料槽组成。
转轴通过轴承安装在料槽两端轴承座上，转轴一端的轴头与驱动装置相联。
料槽顶面和槽底开有进、出料口。
工作原理：
物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用，该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。
第1章电机的选择
1：
电动机类型和结构的选择:
选型：
选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机
特点：
结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。
2:
电动机容量选择：
螺旋输送机所需功率：
由式Pw=T·
n/9550（kw）得：
Pw=850x125/9550=11.13kw
电动机所需工作功率为：
式
（1）：
Ｐd＝ＰＷ／ηa （kw）
由电动机至输送机的传动总效率为：
η总=η１×
η₂4×
η３×
η４×
η5
根据《机械设计课程设计》查表得式中：
η1、η2、η3、η4、η5分别为联轴器1、滚动轴承（一对）、圆柱直齿轮传动、联轴器2和圆锥齿轮传动的传动效率。
取η１=0.99η２＝0.99，η３＝0.97，η４＝0.99、η5＝0.93
则：
η总=0.99×
0.994×
0.97×
0.99×
0.93=0.85
所以：
电机所需的工作功率：
Pd =ＰＷ/η总=11.13/0.85=13.1（kw）
由设计指导书可知，满足Pe≥Pd条件的系列三相交流异步电动机额定功率Pe应取15KW。
3:
确定电动机转速
输送机工作轴转速为：
nw＝[（1-5%）～（1+5%）]×
125r/min
＝118.8～131.3r/min
根据《机械设计课程设计》Ｐ13表2-3推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ｉ’=3～6。
取开式圆锥齿轮传动的传动比Ｉ１’=2～3。
则总传动比理论范围为：
Ｉa’＝Ｉ’×
Ｉ１’=6～18。
故电动机转速的可选范为
Nd’=Ｉa’×
nＷ
=（6～18）×
125
=750～2250r/min
则符合这一范围的同步转速有：
750、1000和1500r/min
根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：
（如下表）
方案
电动机型号
额定功率
kw
电动机转速（r/min）
传动装置传动比
同步转速
满载转速
总传动比
圆锥齿轮传动
减速器
1
Y160L-4
15
1500
1460
11.68
3
3.89
2
Y180L-6
1000
970
7.76
3.88
Y200L-8
750
730
5.84
2.5
2.34
综合考虑电动机和传动装置的尺寸和圆锥齿轮带传动、减速器传动比，可见第1方案比较
中心高H
外形尺寸
L×
（AC/2+AD）×
HD
底角安装尺寸A×
B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D×
E
160
600×
417.5×
210
254×
42×
10
此选定电动机型号为Y160L-4，其主要性能：
电动机主要外形尺寸：
第二章传动装置的运动和动力参数
确定传动装置的总传动比和各级传动比的分配
1.1、传动装置总传动比
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n
可得传动装置总传动比为：
ia=nm/nＷ=1460/125=11.68
总传动比等于各传动比的乘积
ia=i0×
i（式中i0、i分别为开式圆锥齿轮传动和减速器的传动比）
1.2、分配各级传动装置传动比：
根据指导书，取i0=2（圆锥齿轮传动i=2～3）
因为：
ia＝i0×
i
i＝ia／i0＝11.68/2＝5.84
第三章传动装置的运动和动力设计
总述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i0,i1，......为相邻两轴间的传动比
η01，η12，......为相邻两轴的传动效率
PⅠ，PⅡ，......为各轴的输入功率（KW）
TⅠ，TⅡ，......为各轴的输入转矩（N·
m）
nⅠ,nⅡ,......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
运动参数及动力参数的计算
（1）计算各轴的转速：
Ⅰ轴：
nⅠ=nm=1460（r/min）
Ⅱ轴：
nⅡ=nⅠ/i=970/5.84=166.10r/min
III轴：
nⅢ=nⅡ
螺旋输送机：
nIV=nⅢ/i0=166.10/2=58.05r/min
（2）计算各轴的输入功率：
Ⅰ轴：
PⅠ=Pd×
η01=Pd×
η1
=13.1×
0.99=12.969（KW）
Ⅱ轴：
PⅡ=PⅠ×
η12=PⅠ×
η2×
η3
=12.969×
0.97
=12.454（KW）
PⅢ=PⅡ·
η23=PⅡ·
η2·
η4
=12.454×
0.99
=12.206（KW）
螺旋输送机Ⅳ轴：
PIV=PⅢ·
=12.206×
0.93×
=11.238（KW）
（3）计算各轴的输入转矩：
电动机轴输出转矩为：
Td=9550·
Pd/nm
=9550×
13.1/1460
=85.7N·
m
TⅠ=Td·
η01=Td·
=85.7×
0.99=84.8N·
TⅡ=TⅠ·
i·
η12=TⅠ·
=84.8×
5.84×
0.97=475.57N·
III轴：
TⅢ=TⅡ·
η4=461.45N·
螺旋输送机Ⅳ轴：
TIV=TⅢ·
i0·
η5=849.71N·
计算结果汇总表
轴名
功效率P（KW）
转矩T（N·
转速n
r/min
传动比i
效率
η
电动机轴
Ⅰ轴
12.969
84.8
0.96
Ⅱ轴
12.454
475.57
166.10
0.98
Ⅲ轴
12.206
461.45
0.92
输送机Ⅳ轴
11.238
849.71
58.05
第四章圆柱斜齿轮传动的设计
齿轮传动的适用范围很广，传递功率可高达数万千瓦，圆周速度可达150m／s（最高300m／s），直径能做到10m以上，单级传动比可达8或更大，因此在机器中应用很广。
5.1齿轮参数计算
1、选精度等级、材料及齿数
1 运输机为一般工作机器，速度不高，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280HBS，大齿轮45钢（调质热处理）硬度240HBS，二者硬度差值为40HBS；
3 初选螺选择旋角β=15°
，取Z1=20，Z2=Z1×
i=24×
5.84=140.16取Z2=141。
2、按齿面接触强度设计
计算的
d2t≥
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数kt=1.6。
2）小齿轮传递的转矩T1=（95.5×
105P1）/n1=8.305×
104N•mm
3）查表得，选取区域系数zH=2.435。
4）查表得，=0.705,=0.805,则：
=+=1.51
5）查表得，材料的弹性影响系数zE=189.8齿轮材料为锻钢
6）查表可得，选取持宽系数=1
7）查表可得，计算应力循环次数N=60njLh
j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；
n为齿轮转速；
Lh为齿轮的工作寿命。
N2=8.410×
108/5.84=1.44×
108
8）查表可得，接触疲劳寿命系数kHN1=0.9，kHN2=0.95
9）查图表可得，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=550Mpa
10）计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1％，安全系数s=1《机械零件设计手册》
==0.9×
600＝540Mpa
==0.95×
550＝522.5Mpa
[σH]=（540+52
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