圓錐—圓柱齒輪減速器畢業(yè)設計

1、目錄一、設計任務書3二、傳動方案的擬定4三、電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算4四、傳動零件的設計計算7五、軸的設計計算17七、滾動軸承的選擇及計算37八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算40九、聯(lián)軸器的選擇41十、減速器附件的選擇41十一、潤滑與密封41十二、設計小結42十三、參考文獻42一、設計題目：設計圓錐圓柱齒輪減速器設計帶式運輸機的傳動裝置。該傳送設備的傳動系統(tǒng)由電動機減速器運輸帶組成。連續(xù)單向運轉，載荷平穩(wěn)，小批量生產，運輸鏈速度允許誤差為鏈速度的5%，使用年限10年，每日三班工作。 （圖1）1電動機；2聯(lián)軸器；3減速器；4鼓輪；5傳送帶二、原始數(shù)據(jù)：傳送帶圓周力f(n)傳送帶速度v

2、(m/s)滾筒直徑d（mm）使用年限（年）9002.530010（三班制）三、設計內容和要求：1.編寫設計計算說明書一份，其內容通常包括下列幾個方面：（1）傳動系統(tǒng)方案的分析和擬定以及減速器類型的選擇；（2）電動機的選擇與傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算；（3）傳動零件的設計計算（如齒輪傳動，蝸桿傳動，帶傳動等）；（4）軸的設計計算；（5）軸承及其組合部件設計；（6）鍵聯(lián)接和聯(lián)軸器的選擇及校核；（7）減速器箱體，潤滑及附件的設計；（8）裝配圖和零件圖的設計；（9）校核；（10）軸承壽命校核；（11）設計小結；（12）參考文獻；（13）致謝。2.要求每個學生完成以下工作：（1）減速器裝配圖一張（0號

3、或一號圖紙）（2）零件工作圖兩張（輸出軸及該軸上的大齒輪），a4圖紙，比例11。（3）設計計算說明書一份。二、傳動方案的擬定運動簡圖如下：（圖2）由圖可知，該設備原動機為電動機，傳動裝置為減速器，工作機為運輸設備。減速器為展開式圓錐圓柱齒輪的二級傳動，軸承初步選用深溝球軸承。聯(lián)軸器2選用凸緣聯(lián)軸器，8選用齒式聯(lián)軸器。三、電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算一、選擇電動機的類型和結構形式按工作要求和條件，選用y型三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380v，頻率50hz。二、選擇電動機容量工作機主動軸功率：，傳動裝置的總效率： （式中、分別為聯(lián)軸器、滾動軸承、圓錐齒輪傳動、圓柱齒輪傳動和卷

4、筒的傳動效率。）取=0.99（聯(lián)軸器），=0.985（滾動軸承），=0.96（齒輪精度為8級，不包括軸承效率），=0.97（齒輪精度為8級，不包括軸承效率），=0.96（卷筒效率，不包括軸承）則電動機所需功率：因載荷平穩(wěn)，選電動機的額定功率為3kw。三、確定電動機的轉速滾筒的工作轉速為：按課程設計指導書p16表32查得圓錐圓柱齒輪的傳動比一般范圍為：=815，故電動機轉速的可選范圍為：根據(jù)額定功率，且轉速滿足，可選同步轉速為1500 , 選電動機型號為：y100l2-4。其主要性能如下表：型號額定功率kw滿 載 時轉速電流（380v）a效率%功率因數(shù)y100l2-4314206.882.50.

5、817.02.22.3電動機的外形尺寸：中心高h外形尺寸l(ac/2+ad)hd底角安裝尺寸ab地腳螺栓孔直徑 k軸伸尺寸de裝鍵部位尺寸fgd100380205245160140122860831四、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比1.總傳動比總傳動比2.分配減速器的各級傳動比直齒輪圓錐齒輪傳動比因為是圓錐圓柱齒輪減速器，所以取圓錐圓柱齒輪減速器傳動比五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1.電動機軸（各軸的標號均已在圖2中標出）2高速軸3中間軸4低速軸5滾筒軸運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表：軸名功率p（kw）轉矩t（nm）轉速n（r/min）r/min傳動比i效率電動機軸2.8419.114

6、2010.99軸2.81161914202.2250.96軸2.740.4638.340.97軸2.62156.8159.610.99滾筒軸2.6155.6159.6四、傳動零件的設計計算一、圓錐齒輪傳動的設計計算已知輸入功率（略大于小齒輪的實際功率），小齒輪的轉速為：，大齒輪的轉速為，傳動比i=2.225，由電動機驅動，工作壽命（設每年工作300天），三班制，帶式輸送，平穩(wěn)，轉向不變。1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按傳動方案，選用直齒圓錐齒輪傳動，齒形制,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，不變位。（2）、運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度。（3）、材料選擇，小齒

7、輪材料為40cr（調質），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240hbs，二者材料硬度相差40hbs。（4）、選小齒輪齒數(shù),則2.按齒面接觸疲勞強度設計公式： （1）、確定公式內的各計算值1）由機械設計（第八版）表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。2）由機械設計（第八版）圖10-21d查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。3）計算應力循環(huán)次數(shù)小齒輪：大齒輪：4）由機械設計（第八版）圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)5）計算接觸疲勞許用應力取失效率為1%，安全系數(shù)s=1，則：6） 試選， 7）計算小齒輪矩：8）試選齒寬系數(shù)由機械設計（第八版）表10-7選 （2）、計算

8、1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值得2）計算圓周速度v3）計算載荷系數(shù)根據(jù)，8級精度，由機械設計（第八版）圖10-8查得動載系數(shù) 查得，直齒輪由機械設計（第八版）表10-2查得使用系數(shù)根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查機械設計（第八版）表得軸承系數(shù)，則接觸強度載荷系數(shù)。4）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑：5）計算模數(shù)取標準值m=36）計算齒輪相關參數(shù)圓整并確定齒寬圓整取，3、 校核齒根彎曲疲勞強度1） 確定彎曲強度載荷系數(shù)2） 計算當量齒數(shù)3） 由機械設計（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)應力校正系數(shù)4） 由機械設計（第八版）圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪

9、的彎曲疲勞強度極限由機械設計（第八版）圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)5） 計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)，得根據(jù)按齒根彎曲疲勞強度條件 公式： 進行校核滿足彎曲強度，所選參數(shù)合適。二、圓柱齒輪傳動的設計計算已知輸入功率（略大于小齒輪的實際功率），小齒輪的轉速為：，大齒輪的轉速為，傳動比，由電動機驅動，工作壽命（設每年工作300天），三班制，帶式輸送，平穩(wěn)，轉向不變。1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)此軸向力較大，故二級變速裝置選用斜齒圓柱齒輪。（2）、運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度。（3）、材料選擇，小齒輪材料為40cr（調質），硬度為280hbs，大齒輪材料為45

10、鋼（調質），硬度為240hbs，二者材料硬度相差40hbs。（4）、選小齒輪齒數(shù)（5）選取螺旋角。初選螺旋角2、按齒面接觸強度設計由設計計算公式進行試算，即(1) 確定公式內的各計算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)2） 計算小齒輪的轉矩3） 選齒寬系數(shù)4） 由機械設計（第八版）圖10-30選取區(qū)域系數(shù)5） 由機械設計（第八版）圖10-26查得，則6） 由機械設計（第八版）表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)7） 計算應力循環(huán)次數(shù)8）由機械設計（第八版）圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限9）由機械設計（第八版）圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)10）計算接觸疲勞許用應力

11、取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，得（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得2） 計算圓周速度v3） 計算齒寬b及模數(shù)4） 計算縱向重合度5）計算載荷系數(shù)根據(jù)v=2.23m/s，8級精度，由機械設計（第八版）圖10-8查得動載系數(shù)由機械設計（第八版）表10-3查得由機械設計（第八版）表10-2查得使用系數(shù)由機械設計（第八版）表10-4查得由機械設計（第八版）圖10-13查得 接觸強度載荷系數(shù)6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得6） 計算模數(shù)取7） 幾何尺寸計算（1） 計算中心距將中心距圓整為237mm（2） 按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。（3）計

12、算大小齒輪的分度圓直徑（4）計算齒輪寬度圓整后取3、校核齒根彎曲疲勞強度/1） 確定彎曲強度載荷系數(shù)2） 根據(jù)重合度，由機械設計（第八版）圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)3） 計算當量齒數(shù)4）由機械設計（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)應力校正系數(shù) 5） 由機械設計（第八版）圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度極限6）由機械設計（第八版）圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)7）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)，得8） 校核彎曲強度根據(jù)彎曲強度條件公式進行校核滿足彎曲強度，所選參數(shù)合適。三、數(shù)據(jù)整理1.圓錐齒輪 齒輪類型：直齒圓錐齒輪（,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋

13、角，不變位）。精度8級，小齒輪材40cr（調質），大齒輪材料45剛（調質），硬度分別為280hbs和240hbs大端分度圓直徑：小齒輪，大齒輪節(jié)錐頂距：r=103.42mm節(jié)圓錐角：， 齒寬： 齒數(shù)：，模數(shù)m=32.圓柱齒輪齒輪類型：斜齒圓柱齒輪 精度8級，小齒輪材40cr（調質），大齒輪材料45鋼（調質），硬度分別為280hbs和240hbs。分度圓直徑： ， 中心距：a=237mm 齒寬：，齒數(shù)：，模數(shù)：m=4五、軸的設計計算一、減速器高速軸i的設計1.求輸出軸上的功率，轉速和轉矩由前面的計算可得2.求作用在齒輪上的力圓錐小齒輪3.初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)機

14、械設計（第八版）表15-3，取,于是得同時選取聯(lián)軸器型號，聯(lián)軸器的計算轉矩：，則查機械設計（機械設計基礎）課程設計表16-4，選lx2型彈性柱銷聯(lián)軸器即，該端選用的半聯(lián)軸器的孔徑，故取軸徑，半聯(lián)軸器的長度l=42mm。4.軸的結構設計（1）、擬定軸上零件的裝配方案下圖為軸上的裝配方案（圖3）（2）、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，如下圖：（圖4）2）初步選擇滾動軸承。軸承同時承載徑向力和軸向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù)尺寸，選取0基本游隙組、標準精度級軸承6305，其尺寸為。為了利于固定，一般取比b小1mm（如圖3所示），故可確定。3）由經(jīng)驗公式算軸肩高度：取軸肩高為3

15、.5mm ，確定。由成大先主編的機械設計手冊的要求可得，取。4）根據(jù)軸承安裝方便的要求，取根據(jù)安裝軸承端蓋的要求，取 。根據(jù)齒輪與內壁的距離要求，取 。5）根據(jù)齒輪孔的軸徑和長度，確定。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。（3）、軸上的零件的周向定位齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。由機械設計（第八版）表6-1查得，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為28mm（標準鍵長見）。為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器輪轂與軸配合為h7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接處的平鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為25mm（標準鍵長見）。為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故

16、選擇齒輪輪轂與軸配合為h7/n6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4）、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，除下圖標注外，各軸肩處的圓角半徑，均為r1，如圖：（圖5）5.求軸上的載荷 根據(jù)軸的結構圖（圖3）作出軸的計算簡圖（圖6）（齒輪取齒寬中點處的分度圓直徑作為力的作用點，由于誤差較小取圓錐滾子軸承在寬度中點為作用點）。載荷水平面h垂直面v支反力f彎矩mm 總彎矩扭矩t做彎矩、扭矩圖6、按彎扭合成應力校核軸的強度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力7、 前已選定軸的材料為45鋼（調質），由機械設計（第八版）表

17、15-1查得，故安全。8、 精確校核軸的疲勞強度（1） 判斷危險截面截面5右側受應力最大（2）截面5右側抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面5右側彎矩m為截面5上的扭矩為截面上的彎曲應力截面上的扭轉切應力軸的材料為45鋼，調質處理。由表15-1查得。截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按機械設計（第八版）附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得又由機械設計（第八版）附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為故有效應力集中系數(shù)為由機械設計（第八版）附圖3-2的尺寸系數(shù)，扭轉尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由機械設計（第八版）附圖3-4得表面質量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即，則綜合系數(shù)為又取碳鋼的特性系數(shù)計算安全系數(shù)值故可知安

18、全。二、中間軸設計1、求中間軸上的功率、轉速和轉矩 2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半徑而已知圓錐直齒輪的平均分度圓半徑而3、初步確定軸的最小直徑3、 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為（調質），根據(jù)機械設計（第八版）表15-3，取，得，中間軸最小直徑顯然是安裝滾動軸承的直徑和軸的結構設計（1） 擬定軸上零件的裝配方案（見下圖圖五）（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)，由機械設計（機械設計基礎）課程設計表15-7中初步選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6305，其尺寸為，。這

19、對軸承均采用套筒進行軸向定位，由機械設計（機械設計基礎）課程設計表15-7查得6305型軸承的定位軸肩高度，因此取套筒直徑。1） 取安裝齒輪的軸段，錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，已知大錐齒輪寬，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應略短于輪寬，故取，齒輪的右端采用軸肩定位，已知圓柱直齒輪齒寬，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應略短于輪轂長，故取。2）箱體一小圓錐齒輪中心線為對稱軸，則取。（3）軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由機械設計（第八版）表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為18mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；圓柱

20、齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由機械設計（第八版）表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。4、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為5、求軸上的載荷根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖載荷水平面h垂直面v支反力f彎矩m 總彎矩扭矩t作扭矩彎矩圖6、按彎扭合成應力校核軸的強度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為（調質），由機械設計（第八版）表15-1查得，故安全。7、精確校核軸的疲勞強度（1）判斷危

21、險截面截面5左右側受應力最大（2）截面5右側抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面5右側彎矩m為截面5上的扭矩為截面上的彎曲應力截面上的扭轉切應力軸的材料為，調質處理。由表15-1查得。截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按機械設計（第八版）附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得又由機械設計（第八版）附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為故有效應力集中系數(shù)為由機械設計（第八版）附圖3-2的尺寸系數(shù)，扭轉尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由機械設計（第八版）附圖3-4得表面質量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即，則綜合系數(shù)為又取合金鋼的特性系數(shù)計算安全系數(shù)值故可知安全。（3）截面5左側抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面5左側彎矩m為截

22、面5上的扭矩為截面上的彎曲應力截面上的扭轉切應力過盈配合處的，由機械設計（第八版）附表3-8用插值法求出，并取，于是得軸按磨削加工，由機械設計（第八版）附圖3-4得表面質量系數(shù)為故得綜合系數(shù)為計算安全系數(shù)值故可知安全。輸出軸設計1、求輸出軸上的功率、轉速和轉矩 2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑而3、初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調質），根據(jù)機械設計（第八版）表15-3，取，得，輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉矩，查機械設計（第八版）表14-1，由于轉矩變化很小，

23、故取，則查機械設計（機械設計基礎）課程設計表14-4，選lx2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為560000，半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為50mm。4、軸的結構設計（1）擬定軸上零件的裝配方案（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑，左端用軸端擋圈定位，按軸端擋圈直徑， 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應比略短些，現(xiàn)取 。2） 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)，由機

24、械設計（機械設計基礎）課程設計表15-7中初步選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6306，其尺寸為，而。左端軸承采用軸肩進行軸向定位，由機械設計手冊查得6306型軸承的定位軸肩高度，因此??；齒輪右端和右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪的寬度為86mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于齒輪寬度，故取。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑為。軸環(huán)寬度，取。4）軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取 5）箱體一小圓錐齒輪中心線為對稱軸，則取。（3）軸上的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位

25、均采用平鍵連接，按由機械設計（第八版）表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為40mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵，半聯(lián)軸器與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。4、 確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為5、求軸上的載荷載荷水平面h垂直面v支反力f彎矩m 總彎矩扭矩t作扭矩圖、彎矩圖6、按彎扭合成應力校核軸的強度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼（調質），由機械設計（第八版）表15-1查得，故安全。7、精確

26、校核軸的疲勞強度（1）判斷危險截面截面7右側受應力最大（2）截面7右側抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面7右側彎矩m為截面7上的扭矩為截面上的彎曲應力截面上的扭轉切應力軸的材料為45鋼，調質處理。由表15-1查得。截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按機械設計（第八版）附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得又由機械設計（第八版）附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為故有效應力集中系數(shù)為由機械設計（第八版）附圖3-2的尺寸系數(shù)，扭轉尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由機械設計（第八版）附圖3-4得表面質量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即，則綜合系數(shù)為又取碳鋼的特性系數(shù)計算安全系數(shù)值故可知安全。七、滾動軸承的選擇及計算輸入軸滾動軸承計算初步選擇滾動軸承，由機械設計（機械設計基礎）課程設計表15-7中初步選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6305，其尺寸為載荷水平面h垂直面v支反力f則則則則，則 因則故合格。中間軸滾動軸承計算初步選擇滾動軸承，由機械設計（機械設計基礎）課程設計表15-7中初步選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承30305，其尺寸為，載荷水平面h垂直面v支反力f則則則則，則 因則故合格。輸出軸軸滾動軸承計算初步選擇滾動軸承，由機械設計（機械設計基礎）課程設計表15-7中初步選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承30306，其尺寸為，載荷水平面h垂直面v支