二級圓錐柱齒輪減速器

1、 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)題目：兩級圓錐圓柱齒輪減速器 班 級：02交通（1班）設(shè)計(jì)者：黃松旺學(xué) 號：2002355106指導(dǎo)教師：汪劉一 2005 年 1 月 19 日 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院一， 題目及總體分析如圖為減速器傳動減圖，滾筒直徑是240mm，皮帶帶動的力為2200N，皮帶速度為1.1m/s。由電機(jī)驅(qū)動，工作壽命為十年，每天工作8小時(shí)，三年一大修，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，在室內(nèi)工作，有粉塵污染。其批量十臺，在中等規(guī)模機(jī)械廠加工，可加工精度為78級。（電機(jī)可選三相交流電機(jī)380V或220V，速度誤差為）1為電動機(jī)，2和6為聯(lián)軸器，3為減速器，4為高速級錐齒輪傳

2、動，5為低速級圓柱齒輪傳動，7為輸送機(jī)滾筒。二.各主要部件選擇目的過程分析結(jié)論動力源電動機(jī)齒輪高速級做成直齒，低速級做成直齒軸承可同時(shí)承受徑向和單向軸向載荷，常用于錐齒輪軸圓錐滾子軸承聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器三.選擇電動機(jī)目的 過程分析結(jié)論類型 根據(jù)一般帶式輸送機(jī)選用的電動機(jī)選擇選用Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機(jī)功率轉(zhuǎn)速選擇（1）工作機(jī)輸出的功率=2.42KW；查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊表1-5，得：圓錐齒輪傳動(7級精度)效率為：10.97；圓柱齒輪傳動(7級精度)效率為：20.98；圓錐滾子軸承傳動效率（4對）為：30.984；運(yùn)輸卷筒效率：40.96彈性聯(lián)軸器傳動效率（2對）為：=0.99

3、電動機(jī)輸出有效功率Pd為：Pd=2.93kw；由于運(yùn)輸帶速度誤差不超過+5%，所以Pd誤差不超過+5% 故：Pd范圍為（2.7835 kw 4.395kw）（2）選取電動機(jī)額定功率PM：使PM=（11.3）Pd =(2.933.809)kw查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（軟件版）Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，選Y132M1-6三相電動機(jī) 電動機(jī)額定功率為PM=8000w同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min查表12-1 Y132M1-6型封閉式三相異步電動機(jī)參數(shù)如下：額定功率Pe=4 kW滿載轉(zhuǎn)速n=960 r/min 滿載時(shí)效率=84%滿載時(shí)電動機(jī)輸出有效功率P0=PM=400084%=3.36k

4、w<4.395P0略小于Pd允許范圍，Y132M1-6型封閉式三相異步電動機(jī)四.分配傳動比目的 過程分析結(jié)論分配傳動比（1） 計(jì)算傳動系統(tǒng)的總傳動比I（2） 滾筒轉(zhuǎn)速nw=60*1100/3.14*240=87.5r/min傳動系統(tǒng)的總傳動比=960/87.5=10.97（3） 分配各級傳動比：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表1-6，為避免圓錐齒輪尺寸過大、制造困難，取高速級圓錐齒輪傳動比i1=0.25i，最好使i13，i1=0.25i=10.970.25=2.74<3，取i1=2.74 由式i=i1i2得，低速級圓柱齒輪傳動比i2=10.97/2.74=4.00i=10.97i1=2.74i2=

5、4.五.傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 軸號電動機(jī)兩級圓錐圓柱減速器工作機(jī)0軸1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn)速n(r/min)N0=960 r/min N1=nmn=960 r/min N2=n1/i1n2=350r/minn=87.5r/minn= 87.5r/min輸入功率P(kw)P0=PM=3.36kWP1= P001=3.33kWP2= P112=3.23kWP3= P223=3.16kWP4= P334=3.13kW輸入轉(zhuǎn)矩T(N·m)T0=33.43T1=To01=33.1T2=T112 i1=87.97T3=344.85T4=341.41兩軸聯(lián)接聯(lián)軸器

6、 圓錐齒輪圓柱齒輪 聯(lián)軸器傳動比 ii01=1 i12=2.74 i23=4.00 i34=1傳動效率 01=0.9912=0.9723=0.9834=0.99 六.設(shè)計(jì)高速級圓錐齒輪目的 過程分析結(jié)論設(shè)計(jì)高速級圓錐齒輪（1） 選用直齒圓錐齒輪傳，選用級精度（2） 材料選擇。 小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），硬度為，大齒輪材料為鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為HBS，二者材料硬度差為HBS（3） 選小齒輪齒數(shù)124，大齒輪齒數(shù)2u1=i112.74×24=662按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式（1026）試算，即 1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1) 查表11-3試選K=1.3(2) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=3

7、9.39 N·m=39.39N(3) 查表11-6取齒寬系數(shù)=1/3(4) 標(biāo)準(zhǔn)齒輪Zh=2.5(5) 由表11-4查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa(6) 由圖11-1查得小齒輪的=600 MPa；大齒輪的=550 MPa；（7）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為，安全系數(shù)為S=1， 2）計(jì)算（1）試算小齒輪大端分度圓直徑，代入中較小的值= =62.176mm（2）計(jì)算齒寬和大端的模數(shù) b=Re=30.225mm =/Z1=2.591mm（3）計(jì)算齒寬高比b/h 齒高 h=2.25=5.843mm b/h=32.855/5.843=5.829（4）齒輪的大端模數(shù)=/z1=

8、62.176/24=2.59mm3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式（1026）試算，即 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 由表11-1查得（2） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4，得（3） 查表11-3的載荷系數(shù)K=1.586（4） 查取齒形系數(shù) 錐頂角 小齒輪：大齒輪：90-18.435=71.565 Zv1=z1/cos31=24/cos18.435=28.11 Zv2=z2/cos3 2=72/cos71.565=227.85由圖11-8得（5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由圖11-9查得（6） 計(jì)算大小齒輪的 由于大齒輪的值大于小齒輪的故選大齒輪2）計(jì)算 =2.099mm取由彎曲強(qiáng)度算得的大

9、端模數(shù)2.099并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，按接觸強(qiáng)度算得的大端分度圓直徑mm，算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 棍棍的方法3）計(jì)算大端分度圓處的圓周速度 查表11-2 選擇7級精度是合適的4幾何尺寸計(jì)算（1）錐距R=（2）、節(jié)圓錐角錐頂角 小齒輪：大齒輪：90-18.435=71.565（3）計(jì)算分度圓直徑 小齒輪：大端分度圓直徑 ，平均分度圓直徑56.25mm ? 大齒輪：大端分度圓直徑 ，平均分度圓直徑 ? （4）、大端齒頂圓直徑 錯(cuò)da1=d1+2mcosQ=62.5+2*2.5*cos=67.244mm 對錯(cuò)Da2=d2+2 m cosQ=170+2*2.5*cos.=171.58m

10、m 對（4） 齒寬 b=Or*R=30.225mm 取b1=b2=30mm七設(shè)計(jì)低速級圓柱齒輪1選定齒輪類型，精度，材料及齒數(shù)（1）選用斜齒圓柱齒輪傳（2）初選B=15度（2）選用級精度（3）材料選擇。小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），硬度為，大齒輪材料為鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為HBS，二者材料硬度差為HBS。（4）選小齒輪齒數(shù)1，大齒輪齒數(shù)22·14×24=962按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10-9a進(jìn)行試算，即1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選K=1.32、 ZB=cosB=COS15=0.9828（4）由表11-4查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa（5）由表11-1查得小齒輪的=60

11、0 MPa；大齒輪的=550 MPa（6）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為，安全系數(shù)為S=1，得： 2）計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 =63.611mm 對（）計(jì)算分度圓處的圓周速度 （）計(jì)算齒寬和端面模數(shù) 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式11-6得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為） 確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值（1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=88.133 對（2）由表11-6查得（3）由查表11-1得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限（4）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為，安全系數(shù)為S=1.4，得（5）查11-3載荷系數(shù)K=1.3(6)查取齒形系數(shù) Zv1=24/cos3 15du=

12、26.631 Zv2=96/ cos3 15du=106.522由圖11-8查得 （7）查取應(yīng)力校正系數(shù)由圖11-9查得 （8）計(jì)算大小齒輪的，并比較大齒輪的數(shù)據(jù)大） 設(shè)計(jì)計(jì)算 取m=2對比計(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)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.21，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值2.5，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=72.42mm算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算齒根圓直徑（3）計(jì)算中心距（4）計(jì)算齒寬 取5.驗(yàn)算齒輪圓周速度 錯(cuò) 公式對 =3.14*59*350/60/1000=1.08m/s 對查表11-2 選7級精度

13、合適三、數(shù)據(jù)整理1.圓錐齒輪 齒輪類型：斜齒圓錐齒輪 （齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，不變位）。精度7級，小齒輪材40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料45剛（調(diào)質(zhì)），硬度分別為280HBS和240HBS。大端分度圓直徑：小齒輪d1=62.5mm，大齒輪d2=170mm節(jié)錐頂距：R=90.677mm節(jié)圓錐角：， 大端齒頂圓直徑：da1=67.244mm， da2=171.58mm齒寬：b1=b2=30mm 齒數(shù)：Z1=25，Z2=68 模數(shù)m=2.52.圓柱齒輪齒輪類型：斜齒圓柱齒輪 精度7級，小齒輪材40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料45剛（調(diào)質(zhì)），硬度分別為280HBS和240HBS。分度圓直徑：

14、d1=64mm， d2=254mm中心距：a=154mm 齒寬：b1=55mm，b2=50mm 齒數(shù)：Z1=32，Z2=127 模數(shù)：m=2mm齒根圓直徑： df1=59mm df2=249mm計(jì) 算 及 說 明結(jié)果八.減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)1，輸入軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)輸入軸上的功率P1=3.96kW ，轉(zhuǎn)速n=960 r/min轉(zhuǎn)矩T1=39.39求作用在車輪上的力 =(1-0.5*30/90.677)*62.5=52.161mm 初定軸的最小直徑選軸的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表14-2，取，于是由式14-2初步估算軸的最小直徑這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑，由于此處開鍵槽，校正值，

15、聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查表4-1，取KA=1.5，則查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（軟件版），選用HL型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000N·。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L127軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）擬定軸上零件的裝配方案（見前圖）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)軸器的軸向定位要求，軸段右端需制處一軸肩，故取段的直徑，左端用軸端擋圈定位，按軸直徑取擋圈直徑D30。比L1略短，?。?）軸承端蓋總寬度為20mm，端蓋和半連軸器右端距離30mm，則，（3）初步選擇滾動軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)，選用標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承

16、30305，其尺寸為，故，右端用軸肩定位，取，（4）取，則小錐齒輪的輪轂長，右端用軸端擋圈定位，取（5）錐齒與軸的連接用圓頭平鍵，由表6-1查得，平鍵尺寸為；聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接用圓頭平鍵，由表6-1查得，平鍵尺寸為求軸上的載荷并校核跨度為：載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即軸承B的截面，取，軸的計(jì)算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)-表15-1， 查得，因此，安全。2，中間軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)1）、軸上的功率,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，2）求作用在齒輪上的力（1）求作用在低速級小齒輪上的力

17、圓周力： 徑向力： 軸向力：（2）求作用在高速級大齒輪上的力。因大齒輪為從動輪，所以作用在其上的力與主動輪上的力大小相等方向相反。 圓周力：徑向力：軸向力：3）初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)-表15-3，取，于是得：軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑和4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (a)初步選擇滾動軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，根據(jù)，選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承32006型，其尺寸為，得：32006型軸承的定

18、位軸肩高度，因此取取安裝齒輪處的軸段-，-的直徑，取，(3)軸上零件的周向定位 齒輪采用平鍵聯(lián)接，按，查機(jī)械設(shè)計(jì)-表6-1得平鍵截面，聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵長度為63mm，聯(lián)接圓錐齒輪的平鍵長度為36mm.5）求軸上的載荷 對于32006型圓錐滾子軸承， 計(jì)得：，根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示載荷水平面垂直面 支反力F彎矩M總彎矩扭矩T6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即圓柱齒輪的截面，取，軸的計(jì)算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)-表15-1，查得，因此，安全。3，輸出軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)1）軸上的功率

19、P3,轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3， 2）求作用在齒輪上的力 圓周力：徑向力：軸向力：3）初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)-表15-3，取，于是得：軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取。按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊（軟件版）選用TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為710N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為45mm，故??；半聯(lián)軸器長度為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直

20、徑和長度（a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求，-軸段左端需制出軸肩，故取-段的直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，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-段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取。(b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊（軟件版）選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承32011，其尺寸為，故，而，滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度，因此，取.(c)取安裝齒輪處的軸的直徑；齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為75mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取

21、。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則，。因、兩軸在箱體內(nèi)的長度大致相等，取， 。3）軸上零件的周向定位查機(jī)械設(shè)計(jì)-表6-1，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面4）求軸上的載荷 對于32011型圓錐滾子軸承， 計(jì)得：，根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示。載荷水平面垂直面支反力F彎矩M總彎矩扭矩T5) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即安裝齒輪處，取，軸的計(jì)算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)-表15-1， 查得，因此，安全。九、滾動軸承及鍵的校和計(jì)算壽命1，輸入軸的軸承（1）選擇的圓錐滾子軸承型號

22、為30305，尺寸為，基本額定動載荷。（2） 當(dāng)量動載荷前面已求得，軸承1、2受到的徑向載荷為：軸承1、2受到的軸向載荷為：查簡明機(jī)械工程師手冊-表7.7-39得軸承的當(dāng)量動載荷為：按機(jī)械設(shè)計(jì)-表13-6查得（3）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承2的受力驗(yàn)算。對于滾子軸承，。減速器的預(yù)定壽命，合適。輸入軸的鍵1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 圓錐齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)-表6-2查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度，合適，合適2，中間軸的軸承（1）選擇的圓錐滾子軸承型號為32006，尺寸為，基本額定動載荷。（2） 當(dāng)

23、量動載荷前面已求得，軸承1、2受到的徑向載荷為：軸承1、2受到的軸向載荷為：查簡明機(jī)械工程師手冊-表7.7-39得軸承的當(dāng)量動載荷為：按機(jī)械設(shè)計(jì)-表13-6查得（3）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承2的受力驗(yàn)算。對于滾子軸承，。減速器的預(yù)定壽命，合適。中間軸的鍵1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸聯(lián)接圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為 聯(lián)接圓錐齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)-表6-2查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度，合適，合適3，輸出軸的軸承（1）選擇的圓錐滾子軸承型號為32011，尺寸為，基本額定動載荷。（2） 當(dāng)量動載荷前面已求得，軸承1、2受到的徑向載荷為：軸承1、2受到的軸向載荷為：查簡明機(jī)械工程師手冊-表7.7-39得軸承的當(dāng)量動載荷為：按機(jī)械設(shè)計(jì)-表13-6查得（3）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承1的受力驗(yàn)算。對于滾子軸承，。減速器的預(yù)定壽命，合適。輸出軸的鍵1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸聯(lián)