二級(jí)錐齒-圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書

1、一、 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)1. 選擇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算工作機(jī)功率PwPw=Fv1000w=24001.510000.96=3.75kW w工作機(jī)效率，帶式輸送機(jī)取w=0.96電動(dòng)機(jī)輸出功率PdPd=Pwa=3.750.88=4.26kW a傳動(dòng)裝置總效率a=122346=0.9920.970.980.996=0.88 1聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，0.990.995，取1=0.99，共兩個(gè) 2錐齒輪傳動(dòng)效率，取2=0.97 3圓柱齒輪傳動(dòng)效率，取3=0.98 4球軸承傳動(dòng)效率，取4=0.99，共6個(gè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算工作機(jī)轉(zhuǎn)速nwnw=100060vD=1000601.5260=110.18r/min V輸送機(jī)

2、帶速（m/s） D卷筒直徑（mm）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n0n0=nwi總=110.1812=1322.16r/min i總總傳動(dòng)比，二級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器i總=815，本設(shè)計(jì)中初選i總=12選定電動(dòng)機(jī)由P=4.26kW，n=1101.8r/min，查手冊，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)（Y系列）：Y132M-4同步轉(zhuǎn)速：n=1500r/min滿載轉(zhuǎn)速：nm=1440r/min額定功率：P額=7.5kW2. 傳動(dòng)比分配i總=nmnw=1440110.18=13.07 i總=i減=13為避免圓錐齒輪過大，制造困難，推薦i錐=23故選i1=i錐=3，則i2=i圓柱=43. 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速（n），功率（P），轉(zhuǎn)矩（T）各軸轉(zhuǎn)

3、速（n）電動(dòng)機(jī)軸：nm=1440r/minI軸：n =nm =1440r/minII軸：n =n n1 =14403=480r/minIII軸：n =n n2 =4804=120r/min各軸輸入功率（P） 電動(dòng)機(jī)軸:Pd=Pw總=3.750.88=4.26kWI軸：P=Pd1=4.260.99=4.22kWII軸：P=P12=4.220.980.992=4.05kW III軸：P=P23=4.050.980.992=3.89kW各軸輸入轉(zhuǎn)矩（T） 電動(dòng)機(jī)軸：Td=9550Pdnm=95504.261440=28.25NmI軸：T=Td=28.25NmII軸：T=T12=28.250.980.

4、992=27.13Nm III軸：T=T23=27.130.980.992=26.06Nm二、 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1. 選定高速級(jí)齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)按傳動(dòng)方案選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，壓力角n=20輸送帶為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用7級(jí)精度材料選擇，根據(jù)教材表10-1 小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為250HBS， 大齒輪選用45剛，正火處理，硬度為200HBS 二者硬度差為50HBS 選小齒輪齒數(shù)z1=22，則z2=z1i1=223=66，取z2=67 齒數(shù)比u=6722=3.052. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算d1t34KHtT1R(1-0.5R)2u(ZHZEH)2試選KHt=1

5、.3小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=28.25NmR齒寬系數(shù)，取R=0.3由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.5由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力H 由圖10-21d,c查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為： Hlim1=530MPa Hlim2=390MPa 由式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60n1jLh=6014401830010=2.07109 N2=N1u=2.071093.05=0.68109 由圖10-23查得解除疲勞壽命KHN1=0.96, KHN2=1.05 取失效概率1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-14）得： H1=KHN1H

6、lim1S=0.965301=508.8MPa H2=KHN2Hlim2S=1.053901=409.5MPa 取H1，H2中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力， 即H=H2=409.5MPa試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，帶入以上數(shù)據(jù)得：d1t341.328.251030.3（1-0.50.3）23.05（2.5189.8409.5）2=66.82mm調(diào)整小齒輪分度圓直徑計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)a. 圓周速度vm dm1=d1t1-0.5R=66.821-0.50.3=56.80mm vm=dm1n1601000=56.801440601000=4.28m/sb. 當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù)d b=Rd1

7、tu2+12=0.366.823.052+12=32.17 d=bdm1=32.1756.80=0.57計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KHKH=KAKVKHKH=11.211.206=1.45a. 由表10-2查得使用系數(shù)KA=1b. 根據(jù)vm=4.28m/s，8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.2c. 直齒圓錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù)KH=1d. 由表10-4，用插齒法查得7級(jí)精度，小齒輪懸臂時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)KH=1.206由式（10-12）可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1d1=d1t3KHKHt=66.8231.451.3=69.29mm及相應(yīng)的齒輪模數(shù)mm=d1z1=69.

8、2922=3.15mm3. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由式（10-26）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度F=KFtYFaYSabm(1-0.5R)FK=KH=1.45計(jì)算YFa，YSa由分錐角1=arctan1u=18.15 2=90-1=90-18.15=71.85當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1cos1=23.15 zv2=z2cos2=215.08查表10-5得：YFa1=2.68，YFa2,2.06 YSa1=1.583，YSa2=1.97因小齒輪的YFaYSa之積大于大齒輪，故取小齒輪YFaYSa=2.681.583=4.24計(jì)算FtFt=2T1m(1-0.5R)z1=228.2510341-0.50.322=

9、755.35N由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88 由圖10-20（c）查得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度Flim1=450MPa，F(xiàn)lim2=420MPa 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4F1=KFN1Flim1S=0.854501.4=273.21MPaF2=KFN2Flim2S=0.884201.4=264MPa 因F2較小，故F=F2=264MPa帶入上述數(shù)據(jù)，求得FF=1.45755.354.2432.17（1-0.50.3）=169.83MPaF高速級(jí)齒輪傳動(dòng)尺寸如下：模數(shù)mm4齒數(shù)z z122 z267分度圓直徑d d1=mz188 d2=mz2268齒頂圓直徑

10、da da1=d1+2mcos195.60 da2=d2+2mcos2270.49齒寬b b1=b2=RR35錐距R R=du2+12 平均分度圓直徑dm dm1 dm2當(dāng)量分度圓半徑rv rv1 rv2當(dāng)量齒數(shù)zv zv1 zv2當(dāng)量齒輪齒數(shù)比uv平均模數(shù)mm三、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1. 選定低速級(jí)齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)按傳動(dòng)方案選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)輸送帶為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用7級(jí)精度材料選擇，根據(jù)教材表10-1 小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為250HBS， 大齒輪選用45剛，正火處理，硬度為200HBS 二者硬度差為50HBS 選小齒輪齒數(shù)z1=20，則z2=z1i1=2

11、04=80，取z2=81 齒數(shù)比u=8120=4.05選取螺旋角，初選=142.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算d1t32KtT2du1u(ZHZEH)2試選Kt=1.6小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=27.13Nm由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.433由圖10-26查得1=0.765，2=0.87，則=1+2=1.635計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力HH=H1+H22 a. 由圖10-21d,c查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為： Hlim1=530MPa Hlim2=390MPab.由式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60n1jLh=601440

12、1830010=2.07109 N2=N1u=2.071094.05=0.51109 c. 由圖10-23查得解除疲勞壽命KHN1=1.05, KHN2=1.1 取失效概率1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-14）得： H1=KHN1Hlim1S=1.055301=556.5MPa H2=KHN2Hlim2S=1.13901=429MPaH=556.5+4292=492.75試算小齒輪分度圓直徑d1td1t321.627.131031.11.6355.052（2.433189.8492.75）2=47.48mm計(jì)算圓周速度vv=d1tn2601000=47.48480601000=1.19m/s

13、計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=dd1t=1.147.48=52.23mmmnt=d1tcosz1=47.48cos1420=2.30mmh=2.25mnt=2.252.30=5.18mmbh=52.235.18=10.08計(jì)算縱向重合度=0.318dz1tan=0.3181.120tan14=1.74計(jì)算載荷系數(shù)KK=KAKVKHKH=11.071.21.311=1.683 KA=1 根據(jù)v=1.19,7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.07 由表10-4查得KH的值與直齒輪相同，KH=1.311由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)KH=KF=1.2按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑d1=d

14、1t3KKt=47.4831.6831.6=48.29mm計(jì)算模數(shù)mnmn=d1cosz1=48.29cos1420=2.34mm3.按齒根彎曲強(qiáng)度校核F=KFtYFaYSaYbmnFK=KH=1.683 YFa斜齒輪齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)zvzcos3,由表10-5查得 zv1=z1cos3=20cos314=21.89， zv2=z2cos3=81cos314=88.67 YFa1=2.724，YFa2=2.202 YSa斜齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)，YSa1=1.569，YSa2=1.779 Y螺旋角影響系數(shù)，查圖10-28，Y=0.875因小齒輪的YFaYSa之積大于大齒輪，故取小齒輪YFaYS

15、a=2.681.583=4.274計(jì)算FtFt=2T2d1=227.1310348.29=1123.63由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88 由圖10-20（c）查得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度Flim1=450MPa，F(xiàn)lim2=420MPa 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4F1=KFN1Flim1S=0.854501.4=273.21MPaF2=KFN2Flim2S=0.884201.4=264MPa 因F2較小，故F=F2=264MPa帶入上述數(shù)據(jù)，求得FF=1.6831123.634.2740.87552.232.341.635=35.39MPaF低速級(jí)齒輪傳動(dòng)尺寸

16、如下：四、高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率P=7.5kW，轉(zhuǎn)速n1=nI=1440r/min齒輪機(jī)構(gòu)參數(shù)列于下表：級(jí)別z1z2mt/mmnha*齒寬/mm高速級(jí)22673.15201大錐齒輪輪轂長L=351. 高速軸I軸的功率P，轉(zhuǎn)速n ，轉(zhuǎn)矩TP=P1=7.50.99=7.425kWn =1440r/minT=9550Pn =49.24Nm2. 作用在小齒輪上的力Ft=2T1m(1-0.5R)z1=228.2510341-0.50.322=755.35NFr=Fttancos1=755.35tan20cos18.15=261.25NFa=Fttansin1=755.35tan20sin18.1

17、5=85.64N圓周力Ft，徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖所示：3. 初步確定軸的最小直徑按式（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)表15-3，取T=30MPa,A0=115，于是得：dminA03Pn=11537.4251440=19.86mmP軸傳遞的功率，kWn軸的轉(zhuǎn)速，r/min 高速軸的最小直徑即為安裝聯(lián)軸器處的直徑dI-II,如圖：， 為使所選的軸直徑dI-II與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT1,查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA=1.3，則Tca=KAT1=1.349.24Nm=64.012N

18、m按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003,選用HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160 Nm,半聯(lián)軸器的孔徑dI=20mm，故取dI-II=20mm，半聯(lián)軸器長度L=52mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=27mm4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位需求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II-III段的直徑 dII-III=26mm;左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=25mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=27mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取 lI-II=25mm初步選擇滾動(dòng)軸承。因第一組軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，且錐齒輪為懸臂布置，故選用雙列圓錐滾子軸承。參照工作要求，并根據(jù)dII-III=26mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、便準(zhǔn)精度級(jí)的雙列圓錐滾子軸承351306E，其尺寸為dDB1=30mm72mm47mm；第二組軸承只承受徑向力，故選用圓柱滾子軸承。初選圓柱滾子軸承為NU306E,