機械設(shè)計課程設(shè)計說明書帶式運輸機上的兩級圓錐圓柱齒輪減速器

1、仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書課程名稱 機械設(shè)計課程設(shè)計題目名稱 圓錐圓柱齒輪減速器 學(xué)生學(xué)院 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及其自動化082班 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 日 期：2011年1月14日目 錄設(shè)計任務(wù)說明書1計算說明書2一電動機的選擇2二、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比31各軸轉(zhuǎn)速：42各軸輸入功率：43各軸輸出功率：45各軸輸出轉(zhuǎn)矩：42、低級軸齒輪設(shè)計7五、軸的設(shè)計：13高速軸設(shè)計：13中間軸的設(shè)計：20從動軸的設(shè)計：21六、 低速軸大齒輪的設(shè)計22七、潤滑方式的確定：22設(shè)計小結(jié)23參考文獻：24設(shè)計計算及說明設(shè)計任務(wù)書設(shè)計一個帶式運輸機上的兩級圓錐-圓

2、柱齒輪減速器，如下圖：已知條件：運輸帶工作拉力f=2.55kn、運輸帶工作速度v=1.55m/s（運輸帶速度允許誤差為0.5）、滾筒直徑d=250mm。單班工作制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；環(huán)境最高溫度35c，小批量生產(chǎn)。24計算說明書一、電動機的選擇. 選擇電動機的類型 按工作要求，選用y系列三相籠型異步電動機。. 選擇電動機的容量 電動機的工作功率 (公式1-1) 從電動機到運輸帶的傳動總效率為 56 （公式1-2）從表14-7中取0.98（每對滾子軸承傳動效率）、0.97（8級精度的圓柱齒輪的傳動效率）、0.99（彈性聯(lián)軸器的傳動效率）、0.96（滾筒的傳動效率），5=0.955（8級精

3、度圓錐齒輪的傳動效率）6=0.98（平帶無壓緊輪的開式傳動效率）則 由表221中可選額定功率為5.5kw的電動機。. 確定電動機的轉(zhuǎn)速 滾筒軸的轉(zhuǎn)速為（公式1-3）按表148推薦的傳動比合理范圍，取二級圓柱齒輪減速器傳動比，故電動機的轉(zhuǎn)速的可選范圍為（公式1-4）總傳動比i=nm/n, 其中nm為電動機的滿載轉(zhuǎn)速可見，電動機同步轉(zhuǎn)速可選四種。根據(jù)相同容量四種轉(zhuǎn)速，由機械設(shè)計課程設(shè)計表108查出型號，可得以下四種傳動比方案。表1-1 四種電動機的數(shù)據(jù)比較方案電動機型號額定功率同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min重量總傳動比1y160m2-85.5 kw750720119 kg6.0762y132

4、m-65.5kw100096084kg8.1013y132s-45.5kw1500144068kg12.1514y132s1-25.5kw3000290064kg24.473綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、和減速器的傳動比，可見第2種方案比較合適，因此選用電動機型號為y132m-6其主要參數(shù)如下：表1-2 機座底腳、端蓋無凸緣電動機的安裝及外形尺寸中心高h外形尺寸lhd底腳安裝尺寸ab地腳螺栓孔尺寸k軸伸尺寸de裝鍵部分尺寸fg1324753152161401538801033二、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比。 圓錐-圓柱齒輪減速器，為了便于大錐齒輪加工，高速級錐齒輪傳動比取i1=

5、0.25i且使i13得 所以 注： 為高速級傳動比，為低速級傳動比。三、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)：將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸。1各軸轉(zhuǎn)速：n1=n=960 r/minn2=n1/i1=960/2.03=472.906 r/minn3=n2/i2=472.906/3.99=118.5 r/minn3=n4=118.5 r/min2各軸輸入功率：p1=pd3=4.90.994.851kwp2=p115=4.8510.980.9554.54 kwp3=p2514.540.9550.984.21 kwp4=p313=4.210.980.994.08 kw3各軸輸出功率

6、：p14.8510.984.75 kwp24.540.984.45 kwp34.210.984.12 kwp44.080.984.00 kw4各軸輸入轉(zhuǎn)矩：td9550pd/n95504.9/96048.74 t19550p1/n195504.851/96048.26 t29550p2/n295504.54/472.90691.68t39550p3/n395504.21/118.5339.29t49550p4/n495504.08/118.5328.815各軸輸出轉(zhuǎn)矩：表3-1運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表：軸名功率p kw轉(zhuǎn)矩t nm轉(zhuǎn)速傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電動機軸4.948.749601

7、.000.991軸4.8514.7548.2647.299601.000.942軸4.544.4591.6889.85472.9062.030.943軸4.214.12339.29332.50118.53.990.97卷筒軸4.084.00328.81322.23118.51.000.99四、齒輪的設(shè)計：1. 高速級大小錐齒輪的設(shè)計：（1） 材料：小齒輪選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為260hbs。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度220hbs，hbs1-hbs2=260-220=40,合適。（2） 查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-1得：,， ， 。查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-5得： 。故，。（3）按齒面

8、接觸強度設(shè)計：8級精度制造，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-3?。狠d荷系數(shù)k=1.1，齒寬系數(shù)r=0.5，彈性系數(shù)ze=188計算分度圓直徑：2.92 （公式4-1）齒數(shù)取z1=24，則z2=z1i1242.0348.72,取z2=49,故實際傳動比i=z2/z1=2.04模數(shù) =124/24=5.17，取m=5.5計算分度圓直徑：d1=z1m=245.5=132mmd2=z2m=495.5=269.5mm計算分度圓錐角1=arctan= arctan=26.12=90-1=90-26.1=63.9計算外錐距：r=150mm計算齒寬b=rr=0.5150=75mm取b1=b2=75mm計算齒輪的圓周速度

9、齒寬中點處直徑dm1=d1(1-0.5r)=132(1-0.50.5)=99mmdm1=d1(1-0.5r)=269.5(1-0.50.2)=202mm（4）驗算輪齒彎曲強度計算當量齒數(shù)zv1=26.7 zv2=111.4查機械設(shè)計表10-5、得： ，yfa1=2.60，ysa1=1.595yfa2=2.16，ysa2=1.81 ，又由機械設(shè)計式（10-4）和（10-5）得： f1=143.7mpaf1 f2=f1143.7=135.5 mpaf2 ，所以安全。 （5）齒輪的圓周速度：v=6.63m/s 2、低級軸齒輪設(shè)計（1）材料：低速級小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為250hbs。低速

10、級大齒輪選用45鋼正火，齒面硬度為200hbs。（2）精度等級選8級精度（3）選小齒輪齒數(shù)z3=24，大齒輪齒數(shù)z4=z3i2=323.99=95.76，取z3=96 則實質(zhì)傳動比為i=4（4）選螺旋角。初選螺旋角=14。（5）查課本第166頁表11-1得：=610mpa, =460mpa；=370 mpa，=310 mpa查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-5得：。=1.25, =1.6；故 = / =610/1.25=555mpa； = / =370/1.25=296mpa；460/1.6=368 mpa310/1.6=194 mpa（6）按齒面接觸強度設(shè)計：8級精度制造，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-3得：齒

11、間載荷分配系數(shù)kt=1.2，齒寬系數(shù)取0.8；查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-4得彈性系數(shù)=188，區(qū)域系數(shù)取2.5，由圖10-26查得1=0.79，2=0.87,則=1+2=0.79+0.87=1.66；=（+ ）/2=（555+296）/2=425.5得： （公式4-2）計算圓周速度v=0.614m/s 計算尺寬b和模數(shù)mntb=d1t=0.899=79.2mm mnt=4 mmh=2.25 mnt=2.254=10.2mm b/h=79.2/10.2=7.76計算縱向重合度 =0.318z3tan=0.3180.824tan14。=1.5224計算載荷系數(shù)k 查表10-2得，使用系數(shù)ka=1,根據(jù)

12、v=0.72m/s，8級精度由圖10-8差得動載系數(shù)kv=1.05；由表差得kh=1.29；由圖10-13查得kf=1.6；由表10-3查得kh=kf=1.4。故載荷系數(shù)： k=kakvkhkh=11.051.41.29=1.9按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d3=d1t=99=115.45mm計算模數(shù) mn=4.67（7）按齒根彎曲強度設(shè)計 由機械設(shè)計基礎(chǔ)式（10-17） mn確定計算參數(shù)1） 載荷系數(shù) k=kakv kfkf=11.051.41.6=2.42） 根據(jù)縱向重合度=1.5224，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)y=0.883） 計算當量齒數(shù) zv1=26.27 zv2=

13、105.494） 查取齒形系數(shù)由表10-5查得yfa1=2.592，yfa2=2.185，ysa1=1.596，ysa2=1.7955） 計算大小齒輪的并加以比較=0.0112，=0.0202 大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算 mn = =1.15mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的發(fā)面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強度計算的發(fā)面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)mn的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)。故可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.15mm并就近圓整為標準值mn=2而按接觸強度算得的分度圓直徑d1=115.45mm重新修正齒輪齒數(shù)：z3=56，則z4=i2

14、z3=563.99=223.44，取z4=223。實際傳動比i2=z4/z3=223/56=3.98，與原來分配傳動比3.99基本一致。（8）幾何尺寸計算 中心距計算a=287.62mm，將中心距調(diào)整為287mm。 按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos=arccos=13.55。計算大小齒輪的分度圓直徑。d3=115.226mm，d4=458.848mm計算齒輪寬度b=d3=0.8115.226=92.18mm，圓整后取b=95mm。則b4=95（大齒輪），b3=100mm（小齒輪）。（9）強度校核因z3、z4、d3、b、發(fā)生了變化，故相應(yīng)有關(guān)參數(shù)yfa1、yfa2等需修正，然后再修正計算

15、結(jié)果，看齒輪強度是否足夠。 修正計算結(jié)果 zv1=61.00 zv2=242.由所引用教材表10-5查得yfa1=2.28，yfa2=2.06，ysa1=1.73，ysa2=1.97 由所引用教材圖10-26查得：1=0.85，2=0.89,則=1+2=0.85+0.89=1.74。 =0.318z3tan=0.3180.856tan13.55。=3.43，根據(jù)縱向重合度=3.43，從引用教材圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)y=0.885v=0.715m/s 根據(jù)v=0.715m/s、8級精度，由所引用教材圖10-8查得動載荷系數(shù)kv=1.10齒高h=2.25mnt=2.252=4.5mm。b/

16、h=95/4.5=21.1，由所引用機械設(shè)計基礎(chǔ)表10-4查得8級精度、調(diào)質(zhì)小齒輪相對支承非對稱布置時kh=1.15+0.18（1+0.62）+0.3110-3b=1.15+0.18（1+0.60.82）+0.3110-395=1.4295根據(jù)b/h=21.1，kh=1.4295，由所引用機械設(shè)計基礎(chǔ)圖10-13查得：kf=1.42。ft=5887.42n，=61.97n/mm100n/mm，故查取kh、kf時，假設(shè)的kaft/b100n/mm是合適的。任然用kh=kf=1.4齒面接觸疲勞強度計算用載荷系數(shù)k=kakvkhkh=11.101.41.4295=2.1；齒根彎曲疲勞強度計算用載荷系

17、數(shù)k=kakv kfkf=11.101.41.2=2.187 由所引用教材圖10-30選取區(qū)域系數(shù)zh=2.43=0.0107，=0.0209，大齒輪的數(shù)值大。 mn= =1.9mm實際d3=115.226mm，mn=2mm均大于計算的要求值，故齒輪的強度足夠。表4-1高速軸圓錐齒輪傳動的幾何尺寸計算名稱符號小齒輪大齒輪分度圓錐角26.1。63.9。分度圓直徑d132269.5齒頂高ha5.5齒根高hf6.875齒頂圓直徑da133.8271.3齒根圓直徑df130.2267.7錐距r150齒寬b75齒頂角a2.1。齒根角f齒頂圓錐角a28.2。66。齒根圓錐角f24。61.8。當量齒數(shù)zv2

18、6.7864-2低速級斜齒圓錐齒輪的幾何尺寸名稱代號單位高速級齒輪小齒大齒中心距mm287螺旋角。13.55。傳動比3.98模數(shù)mm2齒數(shù)56223分度圓直徑mm115.226458.848齒頂圓直徑mm119.226462.848齒根圓直徑mm110.226453.848齒寬mm10095材料及齒面硬度45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為250hbs。45鋼正火，齒面硬度為200hbs。4-3減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下：名稱符號減速器尺寸關(guān)系結(jié)果機座壁厚8箱蓋壁厚1（0.80.85）88機座、機蓋凸緣厚度12機座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑0.015（d1+d2）+112m14地腳螺釘數(shù)目n=4軸承旁聯(lián)結(jié)螺

19、栓直徑m12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑（0.5 0.6）m12軸承端蓋螺釘直徑（0.40.5）m8視孔蓋螺釘直徑（0.30.4）m8，至外箱壁的距離查表201813至凸緣邊緣距離查表181611外箱壁至軸承端面距離+（58）40大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離1.210齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10箱蓋，箱座肋厚7軸承端蓋外徑+（55.5）82（1軸）115（2軸）125（3軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離120（1軸）92（2軸）140（3軸）五、軸的設(shè)計：高速軸設(shè)計： 材料：由于要做成齒輪軸，所以選用與小齒輪相同的材料。選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為260hbs。查表15-3取 ，c=110。 mm。圖5-1高速軸各軸

20、段的設(shè)計： i段用聯(lián)軸器聯(lián)接電動機，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機械設(shè)計（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則查機械設(shè)計課程設(shè)計表7-26，選hl3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630000，還開有鍵槽，聯(lián)軸器軸徑mm，所以取mm；l1=80。ii段主要使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩（使用套筒），取，又查表16-9得此尺寸符合軸承蓋和密封圈標準值。 l2=44iii段裝配軸承且，所以查表15-4，取mm。選用7208c軸承。l3=b-2=18-2=16。iv段主要是定位軸承，取。l4=82v段和第iii相同段與圓錐小齒輪配合。l6=981、校核該軸和軸承：la=97 lb=98 lc=7

21、1作用在齒輪上的ft、fr、fa為：圓周力、徑向力及軸向力的方向如下圖所示表5-1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t2、按彎扭合成應(yīng)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(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計（第八版）表15-1查得，故安全。3、軸承壽命校核：軸承壽命可由式進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁表16-9，10取取按最不利考慮，則有： 則 因此所該軸承符合要求。4、精確校核軸的疲勞強度（1） 判斷危險截面截面5右側(cè)受應(yīng)力最大（2） 截面5右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面

22、5右側(cè)彎矩m為截面5上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機械設(shè)計（第八版）附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得又由機械設(shè)計（第八版）附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由機械設(shè)計（第八版）附圖3-2的尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由機械設(shè)計（第八版）附圖3-4得表面質(zhì)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。5、鍵的設(shè)計與校核: （1）根據(jù)，確定v帶輪選鑄鐵ht200，機械設(shè)計課程設(shè)計表14-24,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：,

23、采用a型普通鍵:鍵校核.為l1=70得查課本155頁表10-10所選鍵為：（2）根據(jù)，確定v帶輪選鑄鐵ht200，機械設(shè)計課程設(shè)計表14-24,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, 采用a型普通鍵:鍵校核.為l1=70得查課本155頁表10-10所選鍵為：中間軸的設(shè)計：1.材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查表14-2取 ，c=110。2、由公式得出最小直徑：mm段要裝配軸承，所以查表17-13，取，又查機械設(shè)計課程設(shè)計表15-4選用7306c軸承，l1=41。ii段裝配高速級大齒輪，且取，l2=60。iii段主要是定位高速級大齒輪，所以取，l3=90。iv裝配低速級小齒輪，取 l4=98。v段要裝配軸

24、承，所以查表1-16取，l5=l1=413、鍵的設(shè)計與校核：已知參考表16-28，由于所以取因為齒輪材料為45鋼。查機械設(shè)計課程設(shè)計表14-24得l2=60、l4=98。所以所選鍵為: 從動軸的設(shè)計：1、材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查表14-2取 ，c=110。2、由公式得出最小直徑：mm段要裝配軸承，所以查表17-13，取，又查機械設(shè)計課程設(shè)計表15-4選用7209c軸承，l1=44。 ii段裝配低速級大齒輪，且取，l2=93。iii段主要是定位低速級大齒輪，所以取，l3=154。iv裝配低速級小齒輪，取 l4=39。段主要使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，取，又查表16-9得此尺寸符合軸承蓋和密封圈標準值。 l5=60 段用聯(lián)軸器聯(lián)接滾筒，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機械設(shè)計（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則查機械設(shè)計課程設(shè)計表7-26，選hl3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630000，還開有鍵槽，聯(lián)軸器軸徑mm，所以取mm；l1=80。3、鍵的設(shè)計：因為d2=52裝聯(lián)軸器查機械設(shè)計課程設(shè)計表14-24選鍵為查機械設(shè)計課程設(shè)計表10-10得。因為l2=90，選鍵長為80所以所選鍵為: 裝聯(lián)軸器查機械設(shè)計課程設(shè)計表14-24選鍵為。查機械設(shè)計課程設(shè)計表14-24得因為l6=80，選鍵長為70，所以所選鍵為:.六、 低速軸大齒輪的設(shè)計因 采用