兩級(jí)錐齒輪圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書題目：兩級(jí)錐齒輪圓柱齒輪 減速器設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師：XXX2009年7月機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目6：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置（兩級(jí)錐齒輪圓柱齒輪減速器）一、 總體布置簡(jiǎn)圖二、 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)，單班制工作,運(yùn)輸帶速度允許誤差為±5。三、 原始數(shù)據(jù)：四、 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、 電動(dòng)機(jī)選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算；2、 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算；3、 軸的設(shè)計(jì);4、 滾動(dòng)軸承的選擇；5、 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核；6、 裝配圖、零件圖的繪制；7、 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫;五、 設(shè)計(jì)任務(wù)1、 繪制裝配圖1張（手繪、計(jì)算機(jī)各一張)，0號(hào)圖紙。2、 零件工作

2、圖二張,中間軸上大齒輪及中間軸,要求按11繪制.3、 寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份裝袋。六、 時(shí)間安排第一階段：計(jì)算4天； 第二階段：裝配草圖3天；第三階段:總裝配圖5天； 第四階段：零件圖及設(shè)計(jì)說明書5天目錄一、電動(dòng)機(jī)的選擇 -1二、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 -1三、傳動(dòng)零件的計(jì)算 -2四、軸的計(jì)算 -8五、軸承的計(jì)算 -18六、鍵連接的選擇及校核計(jì)算 -20七、減速器附件的選擇 -20八、箱體設(shè)計(jì) - 22九、潤(rùn)滑與密封 -23十、設(shè)計(jì)小結(jié) -24十一、參考資料目錄 -25計(jì)算與說明主要結(jié)果一、電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定工作機(jī)轉(zhuǎn)速錐齒輪圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍一般為i=815電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)

3、在范圍內(nèi)即8481590所以選取電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min2、電動(dòng)機(jī)功率的確定查1表12-8類別效率數(shù)量彈性柱銷聯(lián)軸器0。9952圓柱齒輪（8級(jí),稀油潤(rùn)滑）0.971圓錐齒輪（8級(jí)，稀油潤(rùn)滑）0.971圓錐滾子軸承(一對(duì))（稀油潤(rùn)滑）0.984滾筒0.971計(jì)算得傳動(dòng)的裝置的總效率又有工作機(jī)效率為工作機(jī)效率所需電動(dòng)機(jī)輸出功率為計(jì)算得查1表19-1，選則電動(dòng)機(jī)額定功率為5.5kW最后確定電機(jī)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y132M2-6，額定功率5.5kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。二、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(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比查2表16-13，推薦，且，得，2、由傳動(dòng)比分配結(jié)

4、果計(jì)算軸速各軸輸入功率各軸輸入轉(zhuǎn)矩將計(jì)算結(jié)果列在下表軸號(hào)功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/(）轉(zhuǎn)速n/（r/min）電機(jī)軸4.6346.06960I軸4。6145.86960II軸4。3898.42425III軸4。17379。27105工作機(jī)軸4。07370.18105三、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GB1236990，齒形角設(shè)計(jì)基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=2.26，傳遞功率，主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，采用一班制工作，壽命20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(jí)材料均選取45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度為250HBS，大齒輪齒面硬度為220HBS。精度等級(jí)取8級(jí)。試選小

5、齒輪齒數(shù)取調(diào)整后（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查3（1026）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106, 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1019得接觸疲勞壽命系數(shù)：, 查3圖1021(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10-8得c：齒間分配系數(shù)，查3表103得d

6、：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1020（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=4.03，傳遞功率,主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，采用一班制工作，壽命20年（一年以300天計(jì)）.（1）選擇齒輪材料、精度等級(jí)和齒數(shù)小齒輪材料選取40Cr鋼調(diào)質(zhì),大齒輪選取45鋼調(diào)質(zhì),小齒輪齒面硬度為28

7、0HBS，大齒輪齒面硬度為240HBS。精度等級(jí)取8級(jí).試選小齒輪齒數(shù)取調(diào)整后初選螺旋角（2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查3(1021)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106，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)算縱向重合度計(jì)算載荷系數(shù)：a:齒輪使用系數(shù)，查

8、3表102得b：動(dòng)載系數(shù),查3圖108得c：齒間分配系數(shù),查3表103得d：查3表10-4得齒向載荷分布系數(shù) 查3圖1013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1028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1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)，取彎曲疲勞安全系數(shù)由3式1012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。計(jì)算得，去校正齒數(shù),圓整中心距圓整為修正螺旋角變化不大，不必修正前面計(jì)算數(shù)值。計(jì)算幾何尺寸，取齒寬為，四、軸的計(jì)算1、I軸的計(jì)算（1)軸

9、上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩,(2)求作用在齒輪上的力圓周力，軸向力,徑向力（3)初估軸的最小直徑先按3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)3表153，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(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查3表141查1表17-2，由于電動(dòng)機(jī)直徑為38mm，所以選取型號(hào)為HL3，孔徑選為30mm。聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長(zhǎng)度為60mm.(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(hào)直徑為30mm，右端應(yīng)有軸肩定位,軸向長(zhǎng)度應(yīng)該略小于60mm，取58mm。軸段4-5,先初選軸承型

10、號(hào),由受力情況選擇圓錐滾子軸承,型號(hào)取30207,內(nèi)徑為35mm。所以軸段直徑為35mm，長(zhǎng)度應(yīng)略小于軸承內(nèi)圈寬度17mm,取為15mm.軸段23,由軸承內(nèi)圈直徑得軸段直徑為35mm.左端聯(lián)軸器又端面距離短蓋取30mm,加上軸承寬度和端蓋寬度，軸段長(zhǎng)度定為65。25mm.軸段56，小錐齒輪輪轂長(zhǎng)度為38mm，齒輪左端面距離套杯距離約為8mm，再加上套杯厚度，確定軸段長(zhǎng)度為54mm，直徑為32mm。軸段34，由于小齒輪懸臂布置，軸承支點(diǎn)跨距應(yīng)取懸臂長(zhǎng)度的大約兩倍,由此計(jì)算出軸段長(zhǎng)度為93mm.又有軸肩定位的需要，軸肩高度取3。5mm，所以軸段直徑取42mm.零件的周向定位查1表14-24得左端半

11、聯(lián)軸器定位用平鍵，寬度為8mm，長(zhǎng)度略小于軸段，取50mm,選取鍵，右端小齒輪定位用平鍵，寬度為10mm，長(zhǎng)度略小于軸段，取30mm，選取鍵。軸上圓角和倒角尺寸參考1表1213，取軸端倒角為2mm，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)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、II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

12、,軸向力,徑向力。（3)初估軸的最小直徑先按3式15-2初步估算軸的最小直徑。由于此軸為齒輪軸，選取軸的材料應(yīng)同圓柱齒輪一樣，為40Cr，調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)3表15-3,取，于是得（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸段4-5,由設(shè)計(jì)結(jié)果，小齒輪分度圓直徑為59。59mm，齒寬為65mm，取此軸段為65mm.軸段23，齒輪輪轂長(zhǎng)度為40mm，軸段長(zhǎng)度定為38mm，直徑為齒輪孔徑40mm。軸段12，選用軸承型號(hào)為30207，軸段直徑為35mm,齒輪端面距離箱體內(nèi)壁取7mm，軸承距內(nèi)壁2mm，所以軸段長(zhǎng)度取30mm。軸段67，用于裝軸承，長(zhǎng)度取19mm,直徑取35mm。軸段56，軸承應(yīng)該距離箱體內(nèi)壁2mm左右，且小齒輪

13、端面距離箱體內(nèi)壁8mm左右，長(zhǎng)度取10mm，又根據(jù)軸肩定位需要,軸徑取41mm.軸段34，由于箱體內(nèi)壁應(yīng)該相對(duì)于輸入軸的中心線對(duì)稱,通過計(jì)算此段長(zhǎng)度為20mm，又有定位需要，軸徑取47mm。零件的周向定位查1表14-24得齒輪定位用平鍵,寬度為12mm,長(zhǎng)度略小于軸段，取32mm，選取鍵12X32。軸上圓角和倒角尺寸參考1表12-13，取軸端倒角為2mm，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)3式155及

14、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151得，因此。另外小齒輪的兩個(gè)端面處較危險(xiǎn)，右端按照軸頸35mm，若彎扭組合按照最大處計(jì)算，有，所以最終可以確定彎扭校核結(jié)果為安全.（7)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面由上述計(jì)算已知小齒輪中點(diǎn)處應(yīng)力最大，但是此處軸頸較兩側(cè)高出許多,所以應(yīng)選4的左側(cè)和5的右側(cè)進(jìn)行精確校核計(jì)算。截面4的左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面4左側(cè)的彎矩為截面4上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由3表151查得.綜合系數(shù)的計(jì)算查3附表32，由，經(jīng)直線插入,得因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為，由3附圖3-1得軸

15、的材料敏感系數(shù)為，,則有效應(yīng)力集中系數(shù)為，按3式（附表3-4）由3附圖32，33查得尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為，查3附圖3-4，軸采用精車加工,表面質(zhì)量系數(shù)為,軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為，安全系數(shù)的計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為故此處安全。截面5的右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面5右側(cè)的彎矩為截面5上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由3表151查得。綜合系數(shù)的計(jì)算查3附表32,由，經(jīng)直線插入,得因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為，,由3附圖3-1得軸的材料敏感系數(shù)為，則有效應(yīng)力集中系數(shù)為，按3式(附表3-4）由3附圖32，33

16、查得尺寸系數(shù)為,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為，查3附圖34,軸采用精車加工,表面質(zhì)量系數(shù)為，軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即,則綜合系數(shù)值為碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為，安全系數(shù)的計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為故此處安全.綜上得出，此軸疲勞強(qiáng)度達(dá)到要求。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,軸向力，徑向力(3)初估軸的最小直徑先按3式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)3表153，取，于是得,此處有一個(gè)平鍵，直徑增加5，得出直徑最小為34.74mm。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(hào)。聯(lián)

17、軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查3表141選取型號(hào)為HL3，孔徑選為35m。聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長(zhǎng)度為60mm。(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(hào)得直徑為35mm，右端應(yīng)有軸肩定位,軸向長(zhǎng)度應(yīng)該略小于60mm，取56。5mm。軸段5-6，此處與大齒輪配合,取直徑為齒輪孔徑45mm，長(zhǎng)度略小于輪轂長(zhǎng)度取為58mm.軸段67，選取軸承型號(hào)為30208，由軸承內(nèi)圈直徑得軸段直徑為40mm。又考慮大齒輪與小齒輪的配合，大齒輪與內(nèi)壁距離為10.5mm.軸承距離內(nèi)壁取2mm左右，最后確定軸段長(zhǎng)度為35mm。軸段45，此段用于大齒輪定位，軸肩高度為4mm，所以直徑取53mm，長(zhǎng)度取1

18、0mm.軸段3-4，左端用于軸承定位，軸肩高度取3.5mm，直徑為47mm，又有軸承距離內(nèi)壁2mm左右，軸段長(zhǎng)度得出為61。5mm。軸段23,根據(jù)軸承和端蓋寬度，再是軸稍微伸出一段，確定軸段長(zhǎng)度為56.5mm,直徑取軸承內(nèi)圈大小為40mm。零件的周向定位查1表14-24得左端半聯(lián)軸器定位用C型平鍵，寬度為10mm,長(zhǎng)度略小于軸段，取50mm，選取鍵C,右端大齒輪定位用平鍵，寬度為12mm，長(zhǎng)度略小于軸段，取50mm，選取鍵.軸上圓角和倒角尺寸參考1表12-13，取軸端倒角為2mm，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)

19、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.五、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151,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

20、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，故當(dāng)量載荷為，軸承壽命的校核六、鍵連接的選擇及校核計(jì)算將各個(gè)連接的參數(shù)列于下表鍵直徑mm工作長(zhǎng)度mm工作高度mm轉(zhuǎn)矩 Nm極限應(yīng)力Mpa30423。545。8620.803220445.8635。834020498.4261。5145444379.2795.7735514379.27106。25查3表6-1得，所以

21、以上各鍵強(qiáng)度合格.七、減速器附件的選擇1、通氣器由于在室內(nèi)使用，選簡(jiǎn)易式通氣器,采用M12×1。252、油面指示器，油面變動(dòng)范圍大約為17mm，取A20型號(hào)的圓形游標(biāo)3、起吊裝置采用箱蓋吊換螺釘,按重量取M12，箱座采用吊耳4,放油螺塞選用外六角油塞及墊片M16×1。5八減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號(hào)結(jié)果機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚8機(jī)座凸緣厚度b=1。512機(jī)蓋凸緣厚度12機(jī)座凸底緣厚度20地腳螺釘直徑=0。036a+12=19.2M20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁連接螺栓直徑M16機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑M10聯(lián)接螺栓d2的間距l(xiāng)=150200180軸承端蓋螺釘直徑M8窺視孔蓋螺釘直徑M8定位銷直徑8df、d1、d2到外機(jī)壁距離C1(27,23，17）27,23,17d1、d2至凸緣邊緣距離C2（21，15）21，15軸承旁凸臺(tái)半徑R1= C2(21，15）21，15凸臺(tái)高度h=20mm外機(jī)壁至軸承座端面距離l1=C1 +C2+（812)