螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器课程设计-机械设计课egrp.docx

重庆理工大学机械设计课程设计一、设计计任务书书4二、电动动机的选选择6三、计算算传动装装置的运运动和动动力参数数8四、传动动件的设设计计算算12五、轴的的设计计计算22六、箱体体的设计计30七、键联联接的选选择及校校核计算算32八、滚动动轴承的的选择及及计算34九、联连连轴器的的选择35十、减速速器附件件的选择择36十一、润润滑与密密封36十二、设设计小结结36十三、参参考资料料目录38一、 机械设计计课程设设计任务务书题目：设设计一用用于螺旋旋输送机机上的单单级圆柱柱齿轮减减速器。工工作有轻轻振，单单向运转转，两班班制工作作。减速速器小批批生产，使使用期限限5年。输输送机工工作转速速的容许许误差为为5%。(一)、总总体布置置简图(二)、工工作情况况：工作有轻轻振，单单向运转转(三)、原原始数据据输送机工工作轴上上的功率率P (kW) ：44.5输送机工工作轴上上的转速速n (r/mmin)：900输送机工工作转速速的容许许误差（）：55使用年限限（年）：5工作制度度（班/日）：2(四)、设设计内容容1. 电动机的的选择与与运动参参数计算算；2. 斜齿轮传传动设计计计算3. 轴的设计计4. 滚动轴承承的选择择5. 键和连轴轴器的选选择与校校核；6. 装配图、零零件图的的绘制7. 设计计算算说明书书的编写写(五)、设设计任务务1.减速速器总装装配图一一张2.输出出轴及其其输出轴轴上齿轮轮零件图图各一张张3.设计计说明书书一份(六)、设计进度1、 第一阶段段：总体体计算和和传动件件参数计计算2、 第二阶段段：轴与与轴系零零件的设设计3、 第三阶段段：轴、轴轴承、联联轴器、键键的校核核及草图图绘制4、 第四阶段段：装配配图、零零件图的的绘制及及计算说说明书的的编写计 算 及 说 明结 果二、 电动机的的选择1、电动动机类型型和结构构的选择择：选择择Y系列列三相异异步电动动机，此此系列电电动机属属于一般般用途的的全封闭闭自扇冷冷电动机机，其结结构简单单，工作作可靠，价价格低廉廉，维护护方便，适适用于不不易燃，不不易爆，无无腐蚀性性气体和和无特殊殊要求的的机械。2、电动动机容量量选择：电动机所所需工作作功率为为：式（1）：da (kw) 由电动机机至输送送机的传传动总效效率为：总=×4×××5根据机机械设计计课程设设计10表表2-22式中：1、2、 3、4、5分别为为联轴器器1、滚滚动轴承承（一对对）、圆圆柱直齿齿轮传动动、联轴轴器2和和圆锥齿齿轮传动动的传动动效率。取=0.999，0.99，00.977，.99、500.933则：总=0.99××0.9994×0.997×0.999×0.993 =0.85所以：电电机所需需的工作作功率：Pd=/总=4.55/ 00.855 =5.33 (kkw)总=00.855Pd=55.3(kw)计 算 及 说 明结 果3、确定定电动机机转速 输输送机工工作轴转转速为：n【（11-5%）（11+5%）】×90rr/miin 885.55944.5 r/mmin根据机机械设计计课程设设计10表表2-33推荐的的传动比比合理范范围，取取圆柱齿齿轮传动动一级减减速器传传动比范范围=3。取开式圆圆锥齿轮轮传动的的传动比比=3 。则则总传动动比理论论范围为为：aa ×=18。故电动机机转速的的可选范范为Nd=a×n =(618)×90 =5440116200 r/minn则符合这这一范围围的同步步转速有有：7550、110000和15500rr/miin根据容量量和转速速，由相相关手册册查出三三种适用用的电动动机型号号：（如如下表）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1Y132S-45.515001440650120018.63.55.322Y132M2-65.51000960800150012.422.84.443Y160M2-85.5750720124021009.312.53.72综合考虑虑电动机机和传动动装置的的尺寸、重重量、价价格nw885.55944.5 r/mminNd=530016620 r/mmin计 算 及 说 明结 果和圆锥齿齿轮带传传动、减减速器传传动比，可可见第22方案比比较适合合。此选定电电动机型型号为YY1322M2-6，其其主要性性能：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×GD132520×345×315216×1781228×8010×41电动机主主要外形形和安装装尺寸三、 计算传动动装置的的运动和和动力参参数（一）确确定传动动装置的的总传动动比和分分配级传传动比由选定的的电动机机满载转转速nmm和工作作机主动动轴转速速n1、可得得传动装装置总传传动比为为： ia= nm/ n=9600/900=10.67ia=110.667计 算 及 说 明结 果总传动比比等于各各传动比比的乘积积分配传动动装置传传动比ia=ii0×i （式式中i00、i分分别为开开式圆锥锥齿轮传传动 和减速速器的传传动比）2、分配配各级传传动装置置传动比比： 根据指导导书P110表22-3，取取i0=3（圆锥齿齿轮传动动 i=233）因为：iiaii0×i所以：iiiaai0010.67/33.556四、传动动装置的的运动和和动力设设计：将传动装装置各轴轴由高速速至低速速依次定定为轴，轴，.以以及i0,ii1，.为相相邻两轴轴间的传传动比01，12，.为为相邻两两轴的传传动效率率P，PP，.为各轴轴的输入入功率 （KKW）T，TT，.为各轴轴的输入入转矩 （NN·m）n,nn,.为各轴轴的输入入转矩 （rr/miin）可按电动动机轴至至工作运运动传递递路线推推算，得得到各轴轴的运动动和动力力参数i0=33i i3.556计 算 及 说 明结 果1、运动动参数及及动力参参数的计计算（1）计计算各轴轴的转速速：轴：nn=nm=9660（rr/miin）轴：nn= nn/ ii=9660/33.566=2669.666r/minn IIII轴：n= nn 螺旋旋输送机机：nIVV= nn/i0=2669.666/33=899.899 r/minn（2）计计算各轴轴的输入入功率：轴： P=Pdd×011 =PPd×1=5.33×0.999=55.2447（KKW）轴： P= PP×12= P×22×3 =55.2447×0.999×0.997=55.044（KWW）III轴轴： PP= PP·23= P·22·4 =5.004×0.999×0.999=44.944（KWW） 螺旋旋输送机机轴：PPIV= P·22·5=4.554（KKW）n=9960（rr/miin）n= n=2669.666r/miinnIV=89.89r/miinP=55.2447（KKW）P=55.044（KWW）P=44.944（KWW）PIV=4.554（KKW）计 算 及 说 明结 果（3）计计算各轴轴的输入入转矩：电动机轴轴输出转转矩为： Tdd=95550··Pd/nm=95550×5.33/9660=52.72 N·m轴： T= TTd·01= Tdd·1=52.72××0.999=552.22 N··m轴： T= TT·i·122= TT·i·2·3 =52.2×3.556×0.999×0.997=1178.45NN·mIII轴轴：T = TT·2·4=1744.9 N·m螺旋输送送机轴：TIVV = T ·i0·2·5=4833.1NN·m（4）计计算各轴轴的输出出功率：由于轴的输输出功率率分别为为输入功功率乘以以轴承效效率：故：P=PP×轴承=5.2247××0.999=55.2KKWP= P×轴轴承=55.044×0.999=55.0KKWP= P×轴轴承=44.944×0.999=44.9KKW（5）计计算各轴轴的输出出转矩：由于轴的输输出功率率分别为为输入功功率乘以以轴承效效率：则则：T= T×轴轴承=552.22×0.999=551.668 N·mT= T×轴轴承=1178.45××0.999= 1766.677N·mT= T×轴轴承=1174.9×0.999= 1733.155N·mTTd =522.722 N··mT=552.22 N··mTII=1788.455N·mT=1174.9 NN·mTIV=4833.1NN·mPI= 5.2KWWPIII=5.0KWWPIIII=44.9KKWTI=51.68N·mTIII=1776.667N·mTIIII=173.15 N·m计 算 及 说 明结 果综合以上上数据，得得表如下下：轴名功效率P （KW）转矩T （N·m）转速nr/min传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴5.352.7296010.99轴5.255.252.251.689600.963.56轴5.045.0178.45176.67269.660.98轴4.944.9174.9173.15269.6630.92输送机轴4.544.50483.1478.2789.89四、 传动件的的设计计计算(一)、减减速器内内传动零零件设计计(1)、选选定齿轮轮传动类类型、材材料、热热处理方方式、精精度等级级。选择小齿齿轮材料料为400Cr（调调质），硬硬度为2280HHBS，大大齿轮材材料为445钢（调调质），硬硬度为2240HHBS，二二者材料料硬度差差为400HBSS。齿轮轮精度初初选8级级(2)、初初选主要要参数 ZZ1=221 ，u=3.66 Z2=ZZ1·u=221×3.66=755.6 取Z22=766Z1=221Z2=776计 算 及 说 明结 果由表100-7选选取齿宽宽系数d=0.55·（u+1）··a=1.115（3）按按齿面接接触疲劳劳强度计计算 计算小小齿轮分分度圆直直径 dd1t确定各参参数值1) 试选载荷荷系数KK=1.32) 计算小齿齿轮传递递的转矩矩T1=99.555×106×P/nn1=9.55××106×5.22/9660 =5.17××104N·mm3) 材料弹性性影响系系数由机械械设计表表10-6取 ZE=1899.84) 区域系数数 ZZH=22.55) 由图100-211d按齿齿面硬度度查得小小齿轮的的接触疲疲劳强度度极限；大齿轮轮的接触触疲劳强强度极限限。6) 由式100133计算应应力循环环次数N1660n11jLhh600×9600×1×（2×8×3000×5）1.3382××109 N2N1/3.663.84××1087) 由图100-199取接触触疲劳寿寿命系数数KHNN100.933；KHHN20.997d11.155T1=55.177×104N·mmN111.3882×109 N23.884×108计 算 及 说 明结 果 88）计算算接触疲疲劳许用用应力取失效概概率为11，安安全系数数S11，由式式（100122）得H10.993×6000MPaa5558MPPaH20.997×5500MPaa5333.55MPaa（4）、计算1) 试算小齿齿轮分度度圆直径径d1tt，代入入H中较较小值d1t=499.066mm2) 计算圆周周速度v=2.55m/ss3) 计算齿宽宽b及模模数mttb=dd*d11t=11×49.76mmm=449.006mmmmt=2.33 mmh=2.25mmt=22.255×2.333mmm=5.2422mmb/h=49.06/5.2242=9.33594) 计算载荷荷系数KK 已已知工作作有轻振振，所以以取KAA=1.25，根根据v=2.55m/ss,8级级精度，由由图1008查得得动载系系数KVV=1.08；H15558MMPaH25533.5MPPad1t49.06 mmv=2.5m/sb=499.066mmmt=22.333mmh=5.2422mmb/h=9.3359计 算 及 说 明结 果由表1004用插插值法查查得8级级精度，小小齿轮相相对轴承承对称布布置时， KH=1.0133由图10013查查得KFF=1.0155直齿轮KKH=KFF=1。故故载荷系系数 K=KA*KV*KH*KHH=1.25××1.008×1×1.0013=1.33685) 按实际的的载荷系系数校正正所得的的分度圆圆直径，由由式（11010aa）得 d11=mm=49.90mmm6) 计算模数数m m =mm=2.337 mmm（5）按按齿根弯弯曲强度度设计由式(1105)得得弯曲强强度的设设计公式式为 m1） 确定计算算参数A. 计算载荷荷系数K=KAA*KVV*KFF*KFF=1.25××1.008×1×1.0015=1.337B. 查取齿型型系数由表1005查查得YFFa1=2.776；YYFa22=2.2288K=1.8199d1=449.990mmm=2.37 mmK=1.37计 算 及 说 明结 果C. 查取应力力校正系系数由表1005查查得Yssa1=1.556；YYsa22=1.7622 D. 计算弯曲曲疲劳许许用应力力由图100-200c查得得小齿轮轮的弯曲曲疲劳强强度极限限F1=5000Mpaa；大齿齿轮的弯弯曲疲劳劳强度极极限F2=3800Mpaa；由图100-188取弯曲曲疲劳寿寿命系数数KFNN1=00.8556，KKFN22=0.8922取弯曲疲疲劳安全全系数SS=1.4，由由式（110-112）F=F11=4428MMpa F2=2442.111MPPaE. 计算大、小小齿轮的的并加以以比较=0.010005=0.016621 大齿齿轮的数数值大。（6）、设计计算m=11.655mm对比计算算结果，可可取由弯弯曲强度度算得的的模数11.655并就近近圆整为为标准值值m=22mm 按接触触疲劳强强度算得得的分度度圆直径径d1=49.90mmm，算算出小齿齿轮齿数数Z1=dd1/mm=499.900/2=24.95取取Z1=251=4288Mpa2=2422.111MPaa=0.0110055=0.0116211m1.65mmmm=2mmmZ1=225计 算 及 说 明结 果大齿轮齿齿数 ZZ2=33.6xx25=90（7）、几何尺寸计算a) 计算分度度圆直径径d1=mm·Z=22×25=50 mm dd2=m·Z1=2×90=1800mmb) 计算中心心距a=m ·（Z1+Z2）=22×（255+900）/22=1115 mmmc) 计算齿轮轮宽度b= dd1·d=500 取取B2=50mmm BB1=555mmm （8）、结结构设计计 大齿轮轮采用腹腹板式，如如图100-399（机机械设计计）（二）、减减速器外外传动件件设计(1)、选选定齿轮轮传动类类型、材材料、热热处理方方式、精精度等级级。直齿圆锥锥齿轮，小小齿轮选选硬齿面面，大齿齿轮选软软齿面，小小齿轮：45钢钢。调质质处理，齿齿面硬度度为2330HBBS；大大齿轮：45钢钢。正火火处理，齿齿面硬度度为1990HBBS。齿齿轮精度度初选88级(2)、初初选主要要参数 Z1=266，u=3 Z22=Z1·u=226×3=772 取Z2=990d1=550 mmmd2=1180mmma=1115 mmmB2=550mmm B1=555mmmZ1=226u=3Z2=772计 算 及 说 明结 果（3）确确定许用用应力 A: 确定定极限应应力和齿面硬度度：小齿齿轮按2230HHBS，大大齿轮按按1900HBSS查图100-211得=5580MMpa, =5550 Mpaa 查图100-200得=4450MMpa, =3380MMpaB: 计计算应力力循环次次数N，确确定寿命命系数kkHN,kkFNN1=660n33jLh =60××2699.666×1×（2×8×3000×5）=3.8883××108N2=NN1/u=3.8883××108/3=1.2294××108查图10019得得kHNN1=00.966,kHHN2=0.998C：计算算接触许许用应力力取 由许用用应力接接触疲劳劳应力公公式查图100-188得kFE11=0.89 kkFE22=0.91（4）初初步计算算齿轮的的主要尺尺寸N1=33.8883×108N2=11.2994×108计 算 及 说 明结 果因为低速速级的载载荷大于于高速级级的载荷荷，所以以通过低低速级的的数据进进行计算算按式（11026）试试算，即即 dt确定各参参数值1) 试选载荷荷系数KK=1.32) 计算小齿齿轮传递递的转矩矩T1=99.555×106×P/nn3=9.55××106×4.99/2669.666 =1.74××104N·mm3) 材料弹性性影响系系数由机械械设计表表10-6取 ZE=1899.84）试算算小齿轮轮分度圆圆直径dd1tdt =47.53mmm 5）计计算圆周周速度 v=0.6711m/ss因为有轻轻微震动动，查表表10-2得KKA=11.255。根据据v=00.677m/ss,8级级精度，由由图1008查得得动载系系数KVV=1.03；T1=11.744×104N·mmdt447.553mmmv=0.6711m/ss计 算 及 说 明结 果 取故载荷系系数 K=KA*KV*KH*KHH=1.25××1.003×1×1.22=1.5545 6） 按实际的的载荷系系数校正正所得的的分度圆圆直径，由由式（11010aa）得 d11=mm=50.34mmm50.334=442.7789mmm7） 计算大端端模数mm m =mm=1.994 mmm（5）、齿齿根弯曲曲疲劳强强度设计计由式(11023) mmn确定计算算参数1） 计算载荷荷系数 由表100-9查查得KHbe=11.255 则KKF=1.5 KKHbe=11.8775K=KAAKVKKFKF=1.25××1.003×1×1.8875=2.44142）齿形形系数和和应力修修正系数数K=1.5455d1=550.334mmmdm1=42.7899mmm=1.94K=2.4144计 算 及 说 明结 果因为齿形形系数和和应力修修正系数数按当量量齿数算算。其中中查表100-5 齿形形系数 YFFa1=2.557；YYFa22=2.06应力修正正系数 Yssa1=1.660；YYsa22=1.973）计算算大、小小齿轮的的并加以以比较=0.014437=0.016643 大齿轮轮的数值值大。4）设计计计算mn =11.8112对比计算算结果，可可取由弯弯曲强度度算得的的模数11.8112并就就近圆整整为标准准值m=2mmm 按接接触疲劳劳强度算算得的分分度圆直直径d11=500.344mm，算算出小齿齿轮齿数数Z1=dd1/mm=500.344/2=25.17取取Z1=25=0.0114377=0.0116433mn11.8112Z1=225计 算 及 说 明结 果大齿轮齿齿数 ZZ2=33x255=755（7）、几何尺寸计算1）计算算分度圆圆直径d1=mm·Z=22×25=50 mm dd2=m·Z1=2×75=1500mm2)计算算锥距R=779.0063)计算算齿轮宽宽度b= RR·R=799.066x0.3=223.77 取取B2=30mmm BB1=225mmm五、 轴的设计计计算（一）、减速器输入轴（I轴）1、初步步确定轴轴的最小小直径选用455#调质，硬硬度2117-2555HBSS轴的输入入功率为为PI=5.25 KW 转速为为nI=9600r/mmin根据课本本P3770（115-22）式，并并查表115-33，取AA0=1115d2、求作作用在齿齿轮上的的受力Z2=775d1=550 mmmd2=1150mmmR=799.066b=233.7B2=330mmm B11=255mmd计 算 及 说 明结 果 因因已知道道小齿轮轮的分度度圆直径径为d11=500mm而 FFt1=20067.2NFr1=Ft=7522.4NN圆周力FFt1，径径向力FFr1的方方向如下下图所示示。3、轴的的结构设设计1）拟定定轴上零零件的装装配方案案1，5滚动轴轴承 2轴 3齿轮轴轴的轮齿齿段 6密封盖盖7轴承承端盖 88轴端挡挡圈 9半联轴轴器2）确定定轴各段段直径和和长度从联联轴器开开始右起起第一段段，由于于联轴器器与轴通通过键联联接，则则轴应该该增加55%，取取=22mmm，根据据计算转转矩TCC=KA×TI=1.3×52.2=667.886Nmm，查标标准GBB/T 5011419886，选选用YLL6型凸凸缘联轴轴器，半半联轴器器长度为为l1=522mm,轴段长长L1=500mm右起起第二段段，考虑虑联轴器器的轴向向定位要要求，该该段的直直径Ft1=20667.22NFr1=7522.4NND1=224mmmL1=550mmm计 算 及 说 明结 果取300mm,根据轴轴承端盖盖的装拆拆及便于于对轴承承添加润润滑脂的的要求，取取端盖的的外端面面与半联联轴器左左端面的的距离为为30mmm，故故取该段段长为LL2=744mm右起起第三段段，该段段装有滚滚动轴承承，选用用深沟球球轴承，则则轴承有有径向力力，而轴轴向力为为零，选选用62207型型轴承，其其尺寸为为d×D×B=335×72×17，那那么该段段的直径径为35mmm，长长度为LL3=200mm右起起第四段段，为滚滚动轴承承的定位位轴肩,其直径径应小于于滚动轴轴承的内内圈外径径，取DD4=45mmm，长长度取LL4= 222.55mm右起起第五段段，该段段为齿轮轮轴段，由由于齿轮轮的齿顶顶圆直径径为54mmm，分分度圆直直径为50mmm，齿齿轮的宽宽度为555mmm，则，此此段的直直径为DD5=54mmm，长长度为LL5=555mm右起起第六段段，为滚滚动轴承承的定位位轴肩,其直径径应小于于滚动轴轴承的内内圈外径径，取DD6=45mmm 长长度取LL6= 222.55mm右起起第七段段，该段段为滚动动轴承安安装出处处，取轴轴径为DD7=35mmm，长长度L77=200mm4、求轴轴上的的的载荷1）根据据轴承支支反力的的作用点点以及轴轴承和齿齿轮在轴轴上的安安装位置置，建立立力学模模型。水平面的的支反力力：RAA=RB=Ft/2 =10033.6N垂直面的的支反力力：由于于选用深深沟球轴轴承则FFa=00D2=330mmmL2=774mmmD3=335mmmL3=220mmmD4=45mmmL4= 22.5mmmD5=54mmmL5=555mmmD6=45mmmL6= 22.5mmmD7=35mmm，LL7=118mmmRA=RRB=10333.66N计 算 及 说 明结 果那么RAA=RB =FFr/22=3776.22N2） 作出轴上上各段受受力情况况及弯矩矩图3） 判断危险险截面并并验算强强度右起起第四段段剖面CC处当量量弯矩最最大，而而其直径径与相邻邻段相差差不大，所所以剖面面C为危危险截面面。已知MeeC2=70.36NNm ,由课本本表155-1有有:-11=660Mppa 则：RA=RB 3776.22 N计 算 及 说 明结 果e= MeCC2/WW= MMeC22/(00.1··D43)=70.36××10000/(0.11×453)=77.722<-1右起起第一段段D处虽虽仅受转转矩但其其直径较较小，故故该面也也为危险险截面：e= MD/W= MDD/(00.1··D13)=35.4×10000/(0.11×243)=225.661 NNm<-1 所以以确定的的尺寸是是安全的的 。（二）、减减速器输输出轴（III轴）1、初步步确定轴轴的最小小直径选用455#调质，硬硬度2117-2555HBSS轴的输入入功率为为PI=5.04KKW 转速为为nI=2699.666r/mmin根据课本本P3770（115-22）式，并并查表115-33，取AA0=1115d2、求作作用在齿齿轮上的的受力因已知道道大齿轮轮的分度度圆直径径为d22=1880mmm而 FFt1=19963NNFr1=Ft=7144.5NN圆周力FFt1，径径向力FFr1的方方向如下下图所示示。dFt1=19663NFr1=7144.5NN计 算 及 说 明结 果3、轴的的结构设设计1）拟定定轴上零零件的装装配方案案1，5滚动轴轴承 2轴 3齿轮 44套筒 6密封盖盖7键 88轴承端端盖 9轴端挡挡圈 10半联轴轴器2）确定定轴各段段直径和和长度从联联轴器开开始右起起第一段段，由于于联轴器器与轴通通过键联联接，则则轴应该该增加55%，取取32mmm，根据据计算转转矩TCC=KA×T=1.3×1788.455=2331.999