二級圓錐圓柱齒輪減速器-設(shè)計(jì)書

1、制造科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：二級圓錐圓柱齒輪減速器專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2013年1月 日設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、設(shè)計(jì)任務(wù)書3二、電動(dòng)機(jī)的選擇 4三、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 6四、傳動(dòng)零件的計(jì)算 7五、軸的計(jì)算 14六、軸承的計(jì)算 20七、鍵連接的選擇及校核計(jì)算 22八、減速器附件的選擇 23九、潤滑與密封 23十、設(shè)計(jì)小結(jié) 23十一、參考資料目錄 24 一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置（兩級錐齒輪圓柱齒輪減速器）1、 總體布局簡圖 2、 工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微震動(dòng)，小批量生產(chǎn)，二班制工作，

2、運(yùn)輸帶速度允許誤差為5%。3、 原始數(shù)據(jù)：4、 設(shè)計(jì)內(nèi)容：l 電動(dòng)機(jī)選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算；l 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算；l 軸的設(shè)計(jì)；l 滾動(dòng)軸承的選擇；l 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核；l 裝配圖、零件圖的繪制；l 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫；5、 設(shè)計(jì)任務(wù)l 繪制減速器裝配圖1張。l 繪制減速器零件圖1-2張。l 編寫設(shè)計(jì)說明書一份。23 計(jì)算與說明主要結(jié)果二、電動(dòng)機(jī)的選擇 1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型 按工作要求和條件，選用三機(jī)籠型電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。2、選擇電動(dòng)機(jī)的容量 （其中：為電動(dòng)機(jī)功率，為負(fù)載功率，為總效率。） 由電動(dòng)機(jī)到傳輸帶的傳動(dòng)總效率為 式中：、分別為卷筒、圓柱齒輪、圓錐齒輪、圓錐

3、滾子軸承、彈性柱銷聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率。 查表知：類別效率聯(lián)軸器0.99圓柱齒輪（8級，稀油潤滑）0.97圓錐齒輪（8級，稀油潤滑）0.96滾子軸承（稀油潤滑）0.985滾筒（不包括軸承）0.96 所以 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需要稍大于即可， 按表中Y系列的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率11kw 3、 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒轉(zhuǎn)速 錐齒輪圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍一般為i=1025 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)在范圍內(nèi)即7641910方案電動(dòng)機(jī)型號額定功率 kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)重量Kg同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y160L-61110009701472Y160M-41115001460123PS_通常多選用同步轉(zhuǎn)速為150

4、0和1000r/min的電動(dòng)機(jī)（軸不需要逆轉(zhuǎn)時(shí)常用前者） 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比,選擇第2種方案，即電動(dòng)機(jī)型號為Y160M-4。電動(dòng)機(jī)中心高H =160mm,外伸軸段DE=42110mm。3、 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1、分配各級傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比 查表，推薦圓錐齒輪傳動(dòng)比，且， 得，,滿足要求。 2、由傳動(dòng)比分配結(jié)果計(jì)算軸速 電機(jī)軸 I軸 II軸 軸 工作機(jī)軸 各軸輸入功率 電機(jī)軸 I軸 II軸 III軸 工作機(jī)軸 PS：軸的輸出功率分別為輸入功率p乘軸承效率0.985。 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)軸 I軸 II軸 III軸工作機(jī)軸 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸

5、的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.985 將計(jì)算結(jié)果列在下表軸號輸入功率P/kW輸入轉(zhuǎn)矩T/()轉(zhuǎn)速n/（r/min）電機(jī)軸7.7650.761460I軸 7.68250.251460II軸 7.264 142.54486.67III軸 6.940866.3776.50工作機(jī)軸 6.768844.8976.50四、傳動(dòng)零件的計(jì)算 1、圓錐直齒齒輪傳動(dòng)的計(jì)算 選擇齒形制GB12369-90，齒形角 設(shè)計(jì)基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=3，傳遞功率，主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 ，采用二班制工作，壽命10年（一年以300天計(jì)），小錐齒輪懸臂布置。（1）選擇齒輪材料和精度等級 材料均選取45號鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度為280HBS，大

6、齒輪齒面硬度為240HBS。 精度等級取8級。 試選小齒輪齒數(shù),則（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 查表 有齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式 試選載荷系數(shù)：。 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩： 取齒寬系數(shù)： 確定彈性影響系數(shù)：由表， 確定區(qū)域系數(shù)：查3圖10-30，標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)： 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式3式10-13，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 查3圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)：， 查3圖10-21(d)得疲勞極限應(yīng)力：， 由3式10-12計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)，= 由接觸強(qiáng)度計(jì)算出小齒輪分度圓直徑：， 則 齒輪的圓周速度 計(jì)算載荷系數(shù)：a：齒輪使用系數(shù)，查3表10-2得b：動(dòng)載系數(shù)，查3圖1

7、0-8得c：齒間分配系數(shù)，查3表10-3得d：齒向載荷分布系數(shù) 查3表10-9得，所以e：接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)按載荷系數(shù)校正分度圓直徑取標(biāo)準(zhǔn)值，模數(shù)圓整為計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)，確定齒寬：圓整取(3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度載荷系數(shù)當(dāng)量齒數(shù)，查3表10-5得，取安全系數(shù)由3圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)，查3圖10-20(c)得彎曲疲勞極限為：，許用應(yīng)力校核強(qiáng)度，由3式10-23計(jì)算得可知彎曲強(qiáng)度滿足，參數(shù)合理。2、圓柱斜齒齒輪傳動(dòng)的計(jì)算設(shè)計(jì)基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=6.4，傳遞功率，主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，采用二班制工作，壽命10年（一年以300天計(jì)）。（1）選擇齒輪材料、精度等級和齒數(shù)小齒輪材料選取40Cr鋼調(diào)質(zhì)

8、，大齒輪選取45鋼調(diào)質(zhì)，小齒輪齒面硬度為280HBS，大齒輪齒面硬度為240HBS。精度等級取8級。試選小齒輪齒數(shù)初選螺旋角（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查3(10-21)有齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式試選載荷系數(shù)： 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩：取齒寬系數(shù)：確定彈性影響系數(shù)：由3表10-6，確定區(qū)域系數(shù)：查3圖10-30，標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)：根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式3式10-13，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查3圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)：，查3圖10-21(d)得疲勞極限應(yīng)力：，由3式10-12計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)，由3圖10-26查得代入數(shù)值計(jì)算小齒輪直徑圓周速度齒寬b及模數(shù)，計(jì)算縱向

9、重合度計(jì)算載荷系數(shù)：a：齒輪使用系數(shù)，查3表10-2得b：動(dòng)載系數(shù)，查3圖10-8得c：齒間分配系數(shù)，查3表10-3得d：查3表10-4得齒向載荷分布系數(shù) 查3圖10-13得e：接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)按載荷系數(shù)校正分度圓直徑計(jì)算模數(shù)(3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由3式10-17/計(jì)算載荷系數(shù)由縱向重合度，從2圖10-28得計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)由3圖10-20得彎曲疲勞強(qiáng)度極限，由3圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，取彎曲疲勞安全系數(shù)由3式10-12得由3表10-5得齒形系數(shù)，得應(yīng)力校正系數(shù)，計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。，大齒輪的數(shù)值大,選用大齒輪。計(jì)算得，取校正齒數(shù)，圓整中心距修正螺旋角變化不大，不必修正前面計(jì)算數(shù)

10、值。計(jì)算幾何尺寸，取齒寬為，5、 軸的計(jì)算1、I軸的計(jì)算(1)軸上的功率，轉(zhuǎn)速， 轉(zhuǎn)矩，(2)初估軸的最小直徑先按2式15-2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)2表15-3，取，于是得由于輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸徑。為了使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查3表14-1再根據(jù)查1 表12-5電動(dòng)機(jī)的輸出軸直徑為42mm。所以選取彈性柱銷聯(lián)軸器型號為LX3，孔徑選為42mm。軸孔長度為型，長度L=84mm。(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案，如下圖軸段1-2，由聯(lián)軸器型號直徑為38mm，右端應(yīng)有軸肩定位，軸向長度應(yīng)該略小于

11、50mm，取48mm。軸段2-3，由軸承內(nèi)圈直徑得軸段直徑為46mm，軸段長度定為62mm。軸段3-4，由受力情況選擇圓錐滾子軸承，型號取30210，內(nèi)徑58mm。所以軸段直徑為50mm，長度為27mm。軸段4-5，根據(jù)圓錐滾子軸承的安裝要求，軸徑為46mm，長度為91mm。 軸段5-6，同3-4段一樣。軸段6-7，取直徑為58mm，長度為8mm。軸段7-8，取直徑為50mm，長度略小于齒輪寬，取50mm。零件的周向定位查1表14-24得左端半聯(lián)軸器定位用平鍵，平鍵的，長度L=70，右端小齒輪定位用平鍵， ，L=25。軸上圓角和倒角尺寸參考表，取軸端倒角為，圓角取1.6mm。(4) 求軸上的載

12、荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受彎矩扭矩（5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由上圖可知，應(yīng)力最大的位置，只需校核此處即可，根據(jù)3式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力查3表15-1得，因此，軸安全。2. 軸的計(jì)算（1）軸上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，(2)求作用在齒輪上的力大圓錐齒輪：圓周力，軸向力，徑向力圓柱齒輪：圓周力，軸向力，徑向力。(3)初估軸的最小直徑先按2式15-2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)2表15-3，取，于是得(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸段1-2，根據(jù)最小直徑，選擇軸承，因?yàn)橛袕较蛄€(gè)軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承，型號

13、為30206，所以軸段直徑為50mm，長度為34mm。軸段2-3，因?yàn)辇X輪輪轂長度為53mm，軸段長度定為53mm，直徑52mm。軸段3-4，根據(jù)2-3段和齒輪的安裝直徑所以選擇直徑為60mm。長度為13mm軸段4-5，安裝小齒輪，所以軸長度為105mm，軸直徑為111mm。軸段5-6，此段安裝同1-2段，軸徑為50mm。零件的周向定位查表得齒輪定位用平鍵，錐齒輪選擇，長度略小于軸段，取L=25mm，圓柱齒輪選擇，L=70mm。軸上圓角和倒角尺寸參考2表15-2，取軸端倒角為，圓角取1.6mm(5)求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受力和彎矩扭矩如表所示 載荷水平面H垂直面V支反力F

14、彎矩M總彎矩扭矩T彎矩和扭矩圖如下：(6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由上圖可知，應(yīng)力最大的位置，校核此處即可，根據(jù)2式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力查2表15-1得，因此。所以最終可以確定彎扭校核結(jié)果為安全。3、III軸的計(jì)算(1)軸上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，(2)求作用在齒輪上的力圓周力，沒有軸向力，只有徑向力。(3)初估軸的最小直徑先按2式15-2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)2表15-3，取，于是得，由于輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸徑。為了使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，

15、查2表14-1選取凸緣聯(lián)軸器型號為GY7，公稱轉(zhuǎn)矩為1600Nm孔徑選為50mm。聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長度為112mm。(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案，如下圖軸段1-2，由聯(lián)軸器型號得直徑為56mm，右端應(yīng)有軸肩定位，軸向長度應(yīng)該略小于142mm，取140mm。軸段2-3，此處與滾動(dòng)軸承6011配合，取直徑為軸承孔徑63mm，長度取為58mm。軸段3-4，選擇軸徑為65mm長度L=23mm。軸段4-5，此段為大齒輪定位，選取直徑分別為74mm，長度為86mm。軸段5-6，左端用于大齒輪定位，長度略小于齒寬，所以直徑為68mm，長度為96mm。軸段6-7，齒輪離機(jī)座壁應(yīng)該有一段距離，所

16、以選擇軸徑為65mm，長度為43mm。查表得左端半聯(lián)軸器定位用平鍵，長度略小于軸段，取100mm，右端大齒輪定位用平鍵，長度略小于軸段，取63mm。軸上圓角和倒角尺寸參考2表15-2，取軸端倒角為，圓角取1.6mm(5)求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受彎矩扭矩如圖所示(6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由上圖可知，應(yīng)力最大的位置，只需校核此處即可，根據(jù)2式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力查2表15-1得，因此，軸安全。六、軸承的計(jì)算1、I軸的軸承校核軸承30207的校核求兩軸承受到的徑向載荷徑向力，查1表15-1，得Y=1.6，e=0.

17、37，派生力，軸向力，左側(cè)軸承壓緊由于，所以軸向力為，當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為，軸承壽命的校核2、II軸的軸承校核軸承30207的校核求兩軸承受到的徑向載荷徑向力，查1表15-1，得Y=1.6，e=0.37，派生力，軸向力，右側(cè)軸承壓緊由于，所以軸向力為，當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為，軸承壽命的校核3、III軸的軸承校核軸承30208的校核求兩軸承受到的徑向載荷徑向力，查1表15-1，得Y=1.6，e=0.37，派生力，軸向力，左側(cè)軸承壓緊由于，所以軸向力為，當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故

18、當(dāng)量載荷為，軸承壽命的校核七、鍵連接的選擇及校核計(jì)算將各個(gè)連接的參數(shù)列于下表鍵軸直徑mm工作長度mm轉(zhuǎn)矩 Nm極限應(yīng)力Mpa427072.7114.92422572.7166.583325139.61105.023370139.6135.6350100812.5577.393963812.55106.17根據(jù)平鍵連接強(qiáng)度條件2式6-1 得，其中k=0.5h。算出各鍵極限應(yīng)力如上表。查2表6-1得，所以以上各鍵強(qiáng)度合格。八、減速器附件的選擇1、通氣器由于在室內(nèi)使用，選簡易式通氣器，采用M121.252、油面指示器，油面變動(dòng)范圍大約為17mm，取A20型號的圓形游標(biāo)3、起吊裝置采用箱蓋吊換螺釘，按

19、重量取M12，箱座采用吊耳4，放油螺塞選用外六角油塞及墊片M161.5九、潤滑與密封1、齒輪的潤滑采用浸油潤滑，浸油高度為半個(gè)齒寬到一個(gè)齒寬，取為35mm。2、滾動(dòng)軸承的潤滑根據(jù)軸承周向速度，所以開設(shè)油溝、飛濺潤滑。3、 潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于閉式齒輪設(shè)備，選用中負(fù)荷工業(yè)齒輪油220。4、 密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用氈圈密封，結(jié)構(gòu)簡單。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。十、設(shè)計(jì)小結(jié)由于時(shí)間緊迫，所以這次的設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)，比如某些尺寸沒有考慮圓整，齒輪的計(jì)算不夠精確等。通過這次的實(shí)踐，能使我在以后的設(shè)計(jì)中避免很多不必要的工作，有能力設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動(dòng)更穩(wěn)定精確的設(shè)備。另外認(rèn)識到機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工作，是需要明晰的條理與充分的耐心才可以圓滿完成的。這次關(guān)于帶式運(yùn)輸機(jī)上