螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器课程设计.docx
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螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器课程设计
一、设计任务书………………………………………………4
二、电动机的选择……………………………………………6
三、计算传动装置的运动和动力参数………………………8
四、传动件的设计计算………………………………………12
五、轴的设计计算……………………………………………22
六、箱体的设计………………………………………………30
七、键联接的选择及校核计算………………………………32
八、滚动轴承的选择及计算…………………………………34
九、联连轴器的选择…………………………………………35
十、减速器附件的选择………………………………………36
十一、润滑与密封……………………………………………36
十二、设计小结………………………………………………36
十三、参考资料目录…………………………………………38
一、机械设计课程设计任务书
题目：
设计一用于螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器。
工作有轻振，单向运转，两班制工作。
减速器小批生产，使用期限5年。
输送机工作转速的容许误差为5%。
（一）、总体布置简图
（二）、工作情况：
工作有轻振，单向运转
（三）、原始数据
输送机工作轴上的功率P（kW）：
4.5
输送机工作轴上的转速n（r/min）：
90
输送机工作转速的容许误差（％）：
5
使用年限（年）：
5
工作制度（班/日）：
2
（四）、设计内容
1.电动机的选择与运动参数计算；
2.斜齿轮传动设计计算
3.轴的设计
4.滚动轴承的选择
5.键和连轴器的选择与校核；
6.装配图、零件图的绘制
7.设计计算说明书的编写
（五）、设计任务
1.减速器总装配图一张
2.输出轴及其输出轴上齿轮零件图各一张
3.设计说明书一份
（六）、设计进度
1、第一阶段：
总体计算和传动件参数计算
2、第二阶段：
轴与轴系零件的设计
3、第三阶段：
轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制
4、第四阶段：
装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写
计算及说明
结果
二、电动机的选择
1、电动机类型和结构的选择：
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，其结构简单，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：
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》Ｐ10表2-2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=0.99，η２＝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
=4.5/0.85
=5.3（kw）
η总=0.85
Pd=5.3（kw）
计算及说明
结果
3、确定电动机转速
输送机工作轴转速为：
nＷ＝【（1-5%）～（1+5%）】×90r/min
＝85.5～94.5r/min
根据《机械设计课程设计》Ｐ10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）×90
=540～1620r/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
电动机转速（r/min）
电动机重量（N）
参考价格
传动装置传动比
同步转速
满载转速
总传动比
V带传动
减速器
1
Y132S-4
5.5
1500
1440
650
1200
18.6
3.5
5.32
2
Y132M2-6
5.5
1000
960
800
1500
12.42
2.8
4.44
3
Y160M2-8
5.5
750
720
1240
2100
9.31
2.5
3.72
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格
nw＝85.5～94.5r/min
Nd’=530～1620r/min
计算及说明
结果
和圆锥齿轮带传动、减速器传动比，可见第2方案比较适合。
此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能：
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
装键部位尺寸F×GD
132
520×345×315
216×178
12
28×80
10×41
电动机主要外形和安装尺寸
三、计算传动装置的运动和动力参数
（一）确定传动装置的总传动比和分配级传动比
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n
1、可得传动装置总传动比为：
ia=nm/nＷ
=960/90
=10.67
ia=10.67
计算及说明
结果
总传动比等于各传动比的乘积
分配传动装置传动比
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）
2、分配各级传动装置传动比：
根据指导书P10表2-3，取i0=3（圆锥齿轮传动i=2～3）
因为：
ia＝i0×i
所以：
i＝ia／i0
＝10.67/3
＝3.56
四、传动装置的运动和动力设计：
将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴，......以及
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
i0=3
ii＝3.56
计算及说明
结果
1、运动参数及动力参数的计算
（1）计算各轴的转速：
Ⅰ轴：
nⅠ=nm=960（r/min）
Ⅱ轴：
nⅡ=nⅠ/i=960/3.56=269.66r/min
III轴：
nⅢ=nⅡ
螺旋输送机：
nIV=nⅢ/i0=269.66/3=89.89r/min
（2）计算各轴的输入功率：
Ⅰ轴：
PⅠ=Pd×η01=Pd×η1
=5.3×0.99=5.247（KW）
Ⅱ轴：
PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3
=5.247×0.99×0.97=5.04（KW）
III轴：
PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η2·η4
=5.04×0.99×0.99=4.94（KW）
螺旋输送机轴：
PIV=PⅢ·η2·η5=4.54（KW）
nⅠ=960（r/min）
nⅢ=nⅡ=269.66
r/min
nIV=89.89
r/min
PⅠ=5.247（KW）
PⅡ=5.04（KW）
PⅢ=4.94（KW）
PIV=4.54（KW）
计算及说明
结果
（3）计算各轴的输入转矩：
电动机轴输出转矩为：
Td=9550·Pd/nm=9550×5.3/960
=52.72N·m
Ⅰ轴：
TⅠ=Td·η01=Td·η1
=52.72×0.99=52.2N·m
Ⅱ轴：
TⅡ=TⅠ·i·η12=TⅠ·i·η2·η3
=52.2×3.56×0.99×0.97=178.45N·m
III轴：
TⅢ=TⅡ·η2·η4=174.9N·m
螺旋输送机轴：
TIV=TⅢ·i0·η2·η5=483.1N·m
（4）计算各轴的输出功率：
由于Ⅰ～Ⅲ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：
故：
P’Ⅰ=PⅠ×η轴承=5.247×0.99=5.2KW
P’Ⅱ=PⅡ×η轴承=5.04×0.99=5.0KW
P’Ⅲ=PⅢ×η轴承=4.94×0.99=4.9KW
（5）计算各轴的输出转矩：
由于Ⅰ～Ⅲ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：
则：
T’Ⅰ=TⅠ×η轴承=52.2×0.99=51.68N·m
T’Ⅱ=TⅡ×η轴承=178.45×0.99=176.67N·m
T’Ⅲ=TⅢ×η轴承=174.9×0.99=173.15N·m
TTd=52.72N·m
TⅠ=52.2N·m
TII=178.45N·m
TⅢ=174.9N·m
TIV=483.1N·m
P’I=5.2KW
P’II=5.0KW
P’III=4.9KW
T’I=51.68
N·m
T’II=176.67
N·m
T’III=
173.15N·m
计算及说明
结果
综合以上数据，得表如下：
轴名
功效率P（KW）
转矩T（N·m）
转速n
r/min
传动比i
效率
η
输入
输出
输入
输出
电动机轴
5.3
52.72
960
1
0.99
Ⅰ轴
5.25
5.2
52.2
51.68
960
0.96
3.56
Ⅱ轴
5.04
5.0
178.45
176.67
269.66
0.98
Ⅲ轴
4.94
4.9
174.9
173.15
269.66
3
0.92
输送机轴
4.54
4.50
483.1
478.27
89.89
四、传动件的设计计算
（一）、减速器内传动零件设计
（1）、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。
选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
齿轮精度初选8级
（2）、初选主要参数
Z1=21，u=3.6
Z2=Z1·u=21×3.6=75.6取Z2=76
Z1=21
Z2=76
计算及说明
结果
由表10-7选取齿宽系数φd＝=0.5·（u+1）·φa=1.15
（3）按齿面接触疲劳强度计算
计算小齿轮分度圆直径
d1t≥
确定各参数值
1）试选载荷系数K=1.3
2）计算小齿轮传递的转矩
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×5.2/960
=5.17×104N·mm
3）材料弹性影响系数
由《机械设计》表10-6取ZE=189.8
4）区域系数ZH=2.5
5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
；大齿轮的接触疲劳强度极限
。
6）由式10－13计算应力循环次数
N1＝60n1jLh＝60×960×1×（2×8×300×5）＝1.382×109
N2＝N1/3.6＝3.84×108
7）由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1＝0.93；KHN2＝0.97
φ
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