機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圓錐圓柱齒輪減速器

1、 機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目 圓錐-圓柱齒輪減速器機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 班級(jí) 機(jī)英082班 學(xué)號(hào) 08431158 設(shè)計(jì)人 指導(dǎo)教師 完成日期 2011年7月20日目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 2二、機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)1、 傳動(dòng)方案的分析32、 選擇電動(dòng)機(jī)43、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配64、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)算.65、 齒輪設(shè)計(jì)1）、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) .82）、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) .156、軸的設(shè)計(jì)及軸承、聯(lián)軸器的選擇1)、高速軸（軸1）設(shè)計(jì)及聯(lián)軸器的選擇 .202）、中間軸（軸2）設(shè)計(jì) .213）、低速軸（軸3）設(shè)計(jì) .23 7、軸承的選擇壽命校核 .248、鍵的選

2、擇鍵的強(qiáng)度校核 .269、潤(rùn)滑與密封 .2810、減速箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2811、設(shè)計(jì)總結(jié)3012、參考文獻(xiàn) 31一、設(shè)計(jì)任務(wù)書（一） 課程設(shè)計(jì)的題目：圓錐圓柱齒輪減速器（二） 已知條件：設(shè)計(jì)一個(gè)圓錐圓柱齒輪減速器，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖a所示，工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期限為十年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸鏈的工作速度允許誤差5%。運(yùn)輸鏈工作拉力4500f/n，運(yùn)輸鏈工作速度0.96，運(yùn)輸鏈鏈輪齒數(shù)10，運(yùn)輸鏈節(jié)距。圖a1 電動(dòng)機(jī) 2聯(lián)軸器 3圓錐圓柱齒輪減速器 4鏈傳動(dòng) 5運(yùn)輸鏈計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果一、傳動(dòng)方案的分析 給定傳動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖采用圓柱-圓錐齒輪傳動(dòng)根據(jù)題目所給條件，可求得

3、驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)速：二、 選擇電動(dòng)機(jī)1） 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的y（ip44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)，它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2） 電動(dòng)機(jī)容量( 1 )卷筒軸的輸出功率( 2 )電動(dòng)機(jī)輸出功率 =90r/min=3.6 傳動(dòng)裝置的總效率 為：剛性聯(lián)軸器為0.99 為：滾動(dòng)軸承為0.98 為：圓錐齒輪傳動(dòng)為0.96 為：圓柱齒輪傳動(dòng)為0.97 為：鏈傳動(dòng)為0.92 ( 3 )選電動(dòng)機(jī)的額定功率通過(guò)查手冊(cè)可選電機(jī)的額定功率=( 4 )電動(dòng)機(jī)選擇查表2-1得 鏈傳動(dòng)比i1=25 圓錐齒輪傳動(dòng)比i2=23 圓柱齒輪傳動(dòng)比i3=36電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為可見(jiàn)可選1000r/min1500

4、r/min方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)質(zhì)量總的傳動(dòng)比11y132s-45.5150014406817.122y132m-65.510009604516.71方案轉(zhuǎn)速較高，故初選同步轉(zhuǎn)速為1400r/min的電動(dòng)機(jī)。三 、計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 2）分配各級(jí)傳動(dòng)比取圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)比i1=2 ，i2=2則滾子鏈的傳動(dòng)比所取得的值均符合圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍電機(jī)具體尺寸參數(shù)如下示：機(jī)座號(hào): 132s 極數(shù): 6外形尺寸|ab: 280 外形尺寸|ac: 275外形尺寸|ad: 210 外形尺寸|hd: 315外形尺寸|l: 475安裝尺寸

5、及公差|a|基本尺寸: 216 安裝尺寸及公差|a/2|基本尺寸: 108安裝尺寸及公差|b|基本尺寸: 140安裝尺寸及公差|c|基本尺寸: 89安裝尺寸及公差|d|基本尺寸: 38安裝尺寸及公差|e|基本尺寸: 80安裝尺寸及公差|f|基本尺寸: 10安裝尺寸及公差|g|基本尺寸: 33安裝尺寸及公差|h|基本尺寸: 132安裝尺寸及公差|k|基本尺寸: 12四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：1. 各軸轉(zhuǎn)速：電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為1軸，低速軸為2軸，各軸轉(zhuǎn)速為： 2各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率即3各軸轉(zhuǎn)矩4鏈傳動(dòng)的鏈輪設(shè)計(jì)1）鏈輪的傳動(dòng)比 , 取小鏈輪的齒數(shù)，則大鏈輪齒數(shù)

6、2）由表9-6查，由圖9-13查的，pca=5.53kw,n=90r/min可選查圖9-11 得鏈號(hào)為22a ，再查表9-1 得節(jié)距3） 計(jì)算鏈的節(jié)數(shù)和中心距=(3050)p=18003000暫取=1800；根據(jù)公式;為避免使用過(guò)度鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)， 取。i1=2 ，i2=2i3=4=720r/min=240r/min=96r/min最大中心距：由表9-7 =0.24825鏈速=0.9m/s查圖9-14可知采用油池潤(rùn)滑或油盤飛濺潤(rùn)滑。作用在軸上的壓軸力fp；fp可以近似取值fp=kfpfe =4600n五、齒輪設(shè)計(jì)（一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1、選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料

7、及齒數(shù)1）傳動(dòng)方案已給出，圓錐圓柱齒輪傳動(dòng)2）此運(yùn)輸裝置為一般工作機(jī)器，速度不高故選用8級(jí)精度（gb1009588）3）材料選擇。由表101選擇小齒輪材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240270hb大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為160190hbs。從圖（1021）查得小齒輪疲勞極限應(yīng)為大齒輪疲勞極限應(yīng)為4）選小齒輪的齒數(shù)，大齒輪齒數(shù) 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（1026）進(jìn)行計(jì)算，即4）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)=1.36（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3）齒寬系數(shù)（4）由表106查得材料的彈性影響系數(shù)（5）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （6）由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)； （7）計(jì)

8、算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)為sh=1.0 有式（1012）得 （8）計(jì)算小齒輪的分度圓直徑 =（9）計(jì)算齒輪圓周速度（10）計(jì)算載荷系數(shù)查表10-2得：=1.0；查得=1.24，??；依據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸掛布置，查表得軸承系數(shù)，由公式，接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)=1.36.（11）按實(shí)際載荷系數(shù)校訂分度圓直徑 可取標(biāo)準(zhǔn)值m=3（gb/t 12368-1990）（12）計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)（13）圓整并確定齒寬因此，圓整取4） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1） 確定彎曲疲勞系數(shù)k=2.07（2） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ，（3） 查表得：，（4） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由10-18得彎曲疲勞壽命

9、系數(shù)， ；取安全系數(shù)由10-20c差的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=215mpa,=170，按公式確定許用彎曲應(yīng)力（5） 校核彎曲強(qiáng)度根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式進(jìn)行校核（6） 對(duì)的驗(yàn)證校核計(jì)算大小齒輪的的大小并比較r=104.88mmb=42.56mm可見(jiàn)小齒輪數(shù)值較大對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)。由于模數(shù)的大小主要取決于齒根彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力。而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)?？扇∮升X根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)并就近圓整，取為標(biāo)準(zhǔn)值m=4mm。則實(shí)際分度圓直徑3. 圓錐小齒輪的各項(xiàng)幾何參數(shù)及尺寸（）：名稱代號(hào)計(jì)算公式結(jié)果分錐角26.5

10、6齒頂高3齒根高3.75分度圓直徑d69齒頂圓直徑74.43齒根圓直徑64.81錐距r104.88齒根角tan=/r2.78頂錐角29.34根錐角23.78頂隙cc=cm0.60分度圓齒厚ss=4.71齒寬bb(取整)354. 大圓錐齒輪的幾何參數(shù)及尺寸：名稱代號(hào)計(jì)算公式結(jié)果分錐角63.43齒頂高3齒根高3.6分度圓直徑d138齒頂圓直徑141.27齒根圓直徑132.52錐距r104.88齒根角tan=/r2.78頂錐角66.21根錐角60.65頂隙cc=cm0.60分度圓齒厚ss=4.7齒寬bb(取整)35（二）斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算1、按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（109a）進(jìn)行試算，即

11、1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 試選擇載荷系數(shù)=1.4（2） 計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩（3） 由表107選取齒寬系數(shù)=1.0（4） 由表106查得材料的彈性影響系數(shù)（5） 由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限， 選擇小齒輪材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240270hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為160190hbs。所以查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限（6） 由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)；( 8 )計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1由式（1012）得 2） 計(jì)算（1） 計(jì)算小齒輪分度圓直徑，帶入

12、中較小的值 =（2） 計(jì)算圓周速度v （3） 計(jì)算齒寬b （4） 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h模數(shù)齒高于是有 b/h=7.2 ( 5 ) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=2.89m/s，8級(jí)精度，由圖108查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.1。由表103查得=1.11。由表102查得使用系數(shù)=1.2。由表104查得8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，=1.11. 由b/h=8.00，=1.11查圖1013得=1.40； 故載荷系數(shù) =1.45（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。由式（1010a）得 ( 7 )計(jì)算模數(shù)m，就近取標(biāo)準(zhǔn)值3.3mm2、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（105）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 1） 確

13、定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 。（2） 由圖1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù) （3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4由式（1012）得 （4） 計(jì)算載荷系數(shù)k =1.512（5） 查取齒形系數(shù)由表105可查得 （6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105可查得 （7） 計(jì)算大小齒輪的并加以比較 顯然大齒輪的數(shù)值大2） 計(jì)算模數(shù)m 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有

14、關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.21mm并可近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3.3mm。則按接觸強(qiáng)度算得圓柱小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) z4=2xz3=46 這樣計(jì)算出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。3、幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑 2）計(jì)算中心距 3）計(jì)算齒輪寬度 取圓柱大齒輪的寬度 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸名稱代號(hào)小齒輪大齒輪模數(shù)m3.3壓力角11.68分度圓直徑d76164齒頂高齒根高齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑 齒根圓直徑68.5156.5齒距p10.362齒厚s5.181齒槽寬e5.181頂隙c0.625標(biāo)準(zhǔn)中心距aa=120節(jié)圓直徑=d傳動(dòng)比i

15、2六、軸的設(shè)計(jì)由于選擇的電機(jī)型號(hào)：y132s-4，直徑為38，剛性聯(lián)軸器的內(nèi)孔必須為38，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸的材料選擇：因?yàn)檩S的材料沒(méi)有特殊要求，所以選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。（一）公式： =500600先按式（152）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表153，查得系數(shù)c=1015，于是可得1.高速軸2.中間軸3.低速軸 （二）軸的詳細(xì)計(jì)算：材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本表15-1取b=640mpa-1=268 mpa-1=155 mpa -1=59 mpa1.高速軸：（1）設(shè)計(jì)參數(shù)：ft1=2t0 /dm0 =975.17n f r1= ft1 tan20cos11

16、.8=314n f a1= ft1 tan20sin11.8=158.07n f n = ft1/ cos a=1014n(2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1-2段，半聯(lián)軸器與軸的配合長(zhǎng)度為75mm聯(lián)軸器采用軸肩軸向固定，故軸的長(zhǎng)度略小于配合長(zhǎng)度，取。為了保證端蓋的便利拆裝取l23=9mm，且為保證半聯(lián)軸器的軸向固定，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，查得d23=30mm。3-4為與軸承配合段，根據(jù)軸承的有關(guān)參數(shù)，確定d3-4=40mm，d3-4=40mm，右端為軸承的軸向固定端，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-7確定d45=30mm，保證兩軸承的合理間距和軸的受力平穩(wěn)過(guò)渡l34=54mm，45段同3-4段尺寸大致相同，寬度略小于軸承寬度l

17、4-5=10mm.5-6段為齒輪輪轂寬度加上軸套的長(zhǎng)度，取l56=21mm4)軸上荷載 垂直支反力fmy=（f r1 *43.3- f a1*32.5）/ 54.4=213n fny= f r1+fmy=461n水平支反力fmz= ft1*43.3/54.4=800n fny= ft1+fmz=1806n根據(jù)受力作出彎矩圖好轉(zhuǎn)矩圖mz由圖可知n點(diǎn)為危險(xiǎn)截面故有= m/0.1d3=10.5 mpa = t/0.2 d3=3.5mpa校核 ca=,取=0.6得ca=11.4 mpa-1=60 mp 故，滿足要求。1） 軸承校核 承徑向荷載 fr1=827n 同理fr2=1864n 承派生軸向力fd

18、= fr/2y 查設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-7得y=1.6fd1=258n, fd2=583n 1壓緊，2放松， f a1= f a+ fd2=699n f a2=583n 量動(dòng)荷載（e=0.37）fa1/fr1=0.84e f a2/fr2=0.3124000h 故滿足要求 則按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào)，因支承跨距太大，采用兩端固定式軸承組合方式軸承類型為角接觸球軸承，軸承壽命取lh =24000h由前面的受力分析選型號(hào)為7000c的角接觸球軸承，d=55mm,b=13mm, d=30mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及具體尺寸z聯(lián)軸器的選用： 軸徑，電動(dòng)機(jī) 查表69選用聯(lián)軸器為：彈性套柱銷聯(lián)軸器lt6 （二）中

19、間軸的設(shè)計(jì) 1、先按式（152）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表153，取 c=118107于是可得 由此可得滾動(dòng)軸承的選用2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及具體尺寸選型號(hào)為7406ac的角接觸球軸承，其cr=42.5kn,cor=32.2kn軸承fr=3058.36,fa=314.01kn,n=720r/min,fa/cor=0.016, e=0.38 fa/fr=0.13e,則x=1，y=0 pr=4587.54n c= pr*lh=464311.212齒輪端面與內(nèi)箱壁距離11箱蓋，箱座肋厚79軸承端蓋外徑+5102（高速軸）102（中間軸）129（低速軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離82（高速軸）82（中間軸）84（低速軸）視孔蓋的結(jié)構(gòu)參數(shù)：=140mm, =125mm,b1=120mm,b2=105mm,d=7mm,孔數(shù)為4，蓋厚5mm，r=5mm.三、設(shè)計(jì)總結(jié)本次減速箱課程設(shè)計(jì)，我感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在兩個(gè)星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程