二級圓錐斜齒輪減速器設(shè)計

1、JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY機械設(shè)計課程設(shè)計說明書題目： 二級圓錐-斜齒輪減速器設(shè)計（題號-03） 學(xué) 院： 工學(xué)院 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 年 級： 機制1103班 指導(dǎo)教師： 林金龍 職 稱：（小二宋體加粗 ） 二0 年 月摘要 課程設(shè)計的目的是綜合運用機械設(shè)計 課程以及其它先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進(jìn)行機械設(shè)計基本訓(xùn)練，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想。通過二級變速箱的設(shè)計，學(xué)習(xí)并掌握通用機械零件、 機械傳動裝置或簡單機械的一般設(shè)計過程和方法，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行獨立設(shè)計和解決實際設(shè)計問題的能力。對學(xué)生在工程計算、 工程制圖和運用

2、設(shè)計資料（包括手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗估算、 試算和處理數(shù)據(jù)等機械設(shè)計的基本技能方面進(jìn)行一次全面訓(xùn)練，以提高他們的實際工作能力。設(shè)計內(nèi)容包括傳動方案的擬定和分析、電動機的選擇與傳動裝置運動和動力參數(shù)計算、傳動零件的設(shè)計以及繪圖。 關(guān)鍵詞：二級減速器；圓錐齒輪；圓柱斜齒輪。1 傳動方案的擬定與分析1.1 帶式運輸機的工作條件帶式輸送機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作有輕微振動。經(jīng)常滿載、空載起動、單班制工作，運輸帶允許的速度誤差為5%，小批量生產(chǎn)，使用期限10年（一年按300天計算）。1.2 參考方案（a） （b）（c）圖1-1 帶式輸送機傳動方案1.3 傳動方案的分析及確定 齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳

3、動效率高等優(yōu)點，而圓錐齒輪具有重合度大、承載能力高、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、噪音小等優(yōu)點。綜合考慮，選用二級圓錐斜齒圓柱齒輪，即圖1-1（b）。2 電動機的選擇2.1 選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式Y(jié)系列三相異步電動機是我國20世紀(jì)80年代的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有高效、節(jié)能、振動小、噪聲小和運行可靠的特點，所以按工作條件要求，選用Y系列三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2.2 選擇電動機的容量工作機所需的功率為式中， = 2.3KN,= 1.0 m/s, = 0.96,代入上式得KW電動機所需功率為從電動機至滾筒主動軸之間的傳動裝置的總效率為=查機械設(shè)計課程設(shè)計第二篇第十一章得=0.97，=0.98，=0

4、.98，=0.99，=0.99，則=0.868選取電動機額定功率，使 =（11.3），查機械設(shè)計課程設(shè)計第二篇第二十章取=3.0KW2.3 確定電動機轉(zhuǎn)速工作機卷筒軸的轉(zhuǎn)速為按機械設(shè)計課程設(shè)計第二篇第十一章推薦的傳動比合理范圍，取單級圓柱齒輪傳動比36，單級圓錐齒輪傳動比24，總傳動比的合理范圍624，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為(624) r/min = 279.481117.92 r/min符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min兩種，由標(biāo)準(zhǔn)查出兩種適用的電動機型號，因此有兩種傳動比方案，如表3-3所示表2-1傳動比方案對照方案電動機型號額定功率/KW電動機轉(zhuǎn)速r/mi

5、n電動機質(zhì)量傳動裝置的傳動比同步滿載1Y132S-6310009606520.612Y132M-837507108015.24綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動及減速器的傳動比，方案1比較合適，所以選定電動機的型號為Y132S-6。3 計算傳動裝置的總傳動比并分配各級傳動比2.4 傳動裝置的總傳動比 傳動裝置的總傳動比為2.5 分配各級傳動比因，所以取，則4 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)4.1各軸轉(zhuǎn)速軸 r/min軸 r/min軸 r/min滾筒軸 r/min4.2 各軸功率軸 軸 軸 滾筒軸 4.3 各軸轉(zhuǎn)矩軸 軸 軸 滾筒軸 將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理如下表：參數(shù)軸 名

6、電動機軸軸軸軸卷筒軸轉(zhuǎn)速功率n/960960246.1546.646.6功率P/KW2.762.732.62.52.43轉(zhuǎn)矩T/27.4627.16100.87512.34497.99傳動比i13.95.281效率0.990.950.960.975 傳動零件的設(shè)計計算5.1 直齒圓錐齒輪的設(shè)計計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用標(biāo)準(zhǔn)的直齒圓錐齒輪傳動，壓力角取為，不變位。帶式輸送機為一般工作機器，參考機械設(shè)計表10-6，選用7級精度材料選擇。由機械設(shè)計表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS。選小齒輪齒數(shù)=21

7、，大齒輪齒數(shù)=21×3.9=81.9，取=82。5.1.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計試計算小齒輪分度圓直徑，即確定公式中的各參數(shù)值。1) 試選=1.3。2) 計算小齒輪傳遞的扭矩。3) 選取齒寬系數(shù)=0.3。4) 由機械設(shè)計圖10-20查得區(qū)域系數(shù)=2.5。5) 由機械設(shè)計圖10-5查得材料的彈性影響系數(shù)=189.86) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力。由機械設(shè)計圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為， 。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：，由機械設(shè)計圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90，=0.95取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則=540MPa =523MPa取和中的較小者作為該齒輪副的

8、接觸疲勞許用應(yīng)力，即=523MPa試計算小齒輪分度圓直徑，即 =mm =51.596mm調(diào)整小齒輪分度圓直徑計算實際載荷系數(shù)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。1) 圓周速度v2) 當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù)。計算實際載荷系數(shù)。1) 由機械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)=1。2) 根據(jù)=2.204、7級精度，由機械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)=1.10。3) 直齒圓錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù)=1。4) 由機械設(shè)計表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪懸臂時，得齒向載荷分布系數(shù)=1.544。由此，得到實際載荷系數(shù)=1×1.1×1×1.544=1.698由實際載荷系數(shù)得分度圓直接為mm相應(yīng)的齒輪模

9、數(shù)mm 按齒根彎曲強度設(shè)計試算齒輪模數(shù)，即確定公式中的各參數(shù)值。1) 試選=1.3。2) 計算。由分錐角和，可得當(dāng)量齒數(shù)=， =。由機械設(shè)計圖10-17查得齒形系數(shù)=2.78、=2.13。由機械設(shè)計圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)=1.57、=1.87。由機械設(shè)計圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為=500MPa、=380MPa。由機械設(shè)計圖10-22取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85、=0.88。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.7，則因為大齒輪的大于小齒輪，所以取=0.0202試算模數(shù)。 = =1.228 mm調(diào)整齒輪模數(shù)。計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。1) 圓周速度v。2) 齒寬b。計

10、算實際載荷系數(shù)。1) 根據(jù)=1.102m/s，7級精度，由機械設(shè)計圖10-8查得動載荷系數(shù)=1.08。2) 直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù)=1。3) 由機械設(shè)計表10-4用插值法查得=1.54，于是=1.51。則載荷系數(shù)為按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)為 mm按照齒根彎曲強度計算的模數(shù)，就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2 mm，按照接觸疲勞強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)。取=28，則大齒輪齒數(shù)，為了使兩齒輪互質(zhì)，取=109。 幾何尺寸計算計算分度圓直徑。計算分錐角計算齒輪寬度取 mm。主要設(shè)計結(jié)論如下：齒數(shù)=28、，模數(shù)，壓力角，變位系數(shù)=0、=0，分錐角、，齒寬 mm。小齒輪選用40Cr（調(diào)

11、質(zhì)），大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按7級精度設(shè)計。 錐齒齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計因小齒輪齒頂圓直徑與軸徑相差不大，所以選用整體式結(jié)構(gòu)為宜。而大齒輪齒頂圓直徑大于160 mm，又小于500 mm，故選用腹板式結(jié)構(gòu)。5.2 斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用斜齒圓柱齒輪傳動，壓力角取。帶式輸送機為一般工作機器，參考機械設(shè)計表10-6，選用7級精度材料選擇。由機械設(shè)計表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS。選小齒輪齒數(shù)=21，大齒輪齒數(shù)=21×5.28=110.88，取=110。初選螺旋角。

12、按齒面接觸疲勞強度設(shè)計試計算小齒輪分度圓直徑，即確定公式中的各參數(shù)值。1) 試選=1.3。2) 計算小齒輪傳遞的扭矩。3) 由機械設(shè)計圖10-20查得區(qū)域系數(shù)=2.43。4) 由機械設(shè)計圖10-5查得材料的彈性影響系數(shù)=189.85) 由機械設(shè)計表10-7選取=0.8。6) 計算接觸疲勞強度的重合度系數(shù)。 =7) 計算螺旋角系數(shù)。7) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力。由機械設(shè)計圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為， 。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：，由機械設(shè)計圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.95，=0.99取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則=570MPa =544.5MPa取和中的較小者作為

13、該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即=544.5MPa則小齒輪分度圓直徑為 =52.073mm調(diào)整分度圓直徑。計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。1) 圓周速度v。2) 齒寬b。計算實際載荷系數(shù)。1) 由機械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)=1。2) 根據(jù)、7級精度，由機械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)=1.03。3) 齒輪的圓周力N, ，查機械設(shè)計表10-3得齒間載荷系數(shù)=1.4。4) 由機械設(shè)計10-4有插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置，=1.290.則載荷系數(shù)為按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑mm及相應(yīng)的齒輪模數(shù)mm5.2.3 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計試算齒輪模數(shù)，即確定公式中的各參數(shù)值。1) 試選=

14、1.3。2) 計算彎曲疲勞強度的重合度系數(shù)。3) 計算彎曲疲勞強度的螺旋角系數(shù)。4) 計算。當(dāng)量齒數(shù)，查機械設(shè)計圖10-17，得齒形系數(shù)=2.74，=2.18由機械設(shè)計圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)，由機械設(shè)計圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為=500MPa、=380MPa。由機械設(shè)計圖10-22取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85、=0.88。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則因為大齒輪的大于小齒輪，所以取=0.0166 試算齒輪模數(shù)=1.885 mm調(diào)整齒輪模數(shù)計算實際載荷系數(shù)前的準(zhǔn)備1) 圓周速度。2) 齒寬。 mm3) 齒高及齒寬比。 mm計算實際載荷系數(shù)。1) 根據(jù)，7級精

15、度，由機械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)=1.02.2) 齒輪的圓周力N, ，查機械設(shè)計表10-3得齒間載荷系數(shù)=1.2。3) 由機械設(shè)計表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置，=1.287，結(jié)合=7.696查機械設(shè)計圖10-13，得。則載荷系數(shù)為按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)為 mm按照齒根彎曲強度計算的模數(shù)，就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=2 mm，按照接觸疲勞強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)。取=29，則大齒輪齒數(shù)，取=154，兩齒輪互質(zhì)5.2.4 幾何尺寸計算1) 計算中心距 mm一般中心距圓整成尾數(shù)為0或5，所以取中心距為190 mm2) 按圓整后的中心距修正螺旋角3) 計算小、大

16、齒輪的分度圓直徑 mm mm4) 計算齒輪寬度 mm取=50 mm，=55 mm。5.2.5 圓整中心距后的強度校核1 齒面接觸疲勞強度校核計算小齒輪接觸疲勞強度確定公式中的各參數(shù)值。1) 計算載荷系數(shù)。計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。圓周速度v。計算實際載荷系數(shù)。由機械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)=1。根據(jù)、7級精度，由機械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)=1.03。齒輪的圓周力N, ，查機械設(shè)計表10-3得齒間載荷系數(shù)=1.4。由機械設(shè)計表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置，=1.290。則載荷系數(shù)為2) 計算小齒輪傳遞的扭矩。3) 由機械設(shè)計圖10-20查得區(qū)域系數(shù)=2.42。

17、4) 由機械設(shè)計圖10-5查得材料的彈性影響系數(shù)=189.85) 由機械設(shè)計表10-7選取=0.8。計算接觸疲勞強度的重合度系數(shù)。 =6) 計算螺旋角系數(shù)。計算齒面接觸疲勞強度=294.46MPa滿足齒面接觸疲勞強度條件。2 齒根彎曲強度校核計算小齒輪彎曲疲勞強度確定公式中的各參數(shù)值。1) 計算載荷系數(shù)。計算實際載荷系數(shù)前的準(zhǔn)備圓周速度。齒高及齒寬比。 mm計算實際載荷系數(shù)。由機械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)=1。根據(jù)、7級精度，由機械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)=1.03。齒輪的圓周力N, ，查機械設(shè)計表10-3得齒間載荷系數(shù)=1.4。由機械設(shè)計表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對

18、稱布置，=1.291，結(jié)合=11.11查機械設(shè)計圖10-13，得。則載荷系數(shù)為2) 計算彎曲疲勞強度的重合度系數(shù)。3) 計算彎曲疲勞強度的螺旋角系數(shù)。5) 計算。當(dāng)量齒數(shù)，查機械設(shè)計圖10-17，得齒形系數(shù)=2.5，=2.15由機械設(shè)計圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)，。則因為大于所以取計算小齒輪彎曲疲勞強度=119.09 MPa齒根彎曲疲勞強度滿足要求。主要設(shè)計結(jié)論如下：齒數(shù)=29、=154，模數(shù)m=2 mm，壓力角，螺旋角，變位系數(shù)，中心距a=190 mm，齒寬 mm、 mm。小齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按7級精度設(shè)計。 斜齒圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計因小齒輪齒頂圓直徑與

19、軸徑相差不大，所以選用整體式結(jié)構(gòu)為宜。而大齒輪齒頂圓直徑大于160 mm，又小于500 mm，故選用腹板式結(jié)構(gòu)。6 軸的設(shè)計計算6.1 高速軸的設(shè)計計算1. 求出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計算可得2. 求作用在齒輪上的力因已知小圓錐分度圓直徑為 mm而3. 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表15-3，取,于是得輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了選出軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故須同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機械設(shè)計表14-1，取=1.5，則查機械設(shè)計課程設(shè)計表17-4，選取GY2型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為63 N·m。半聯(lián)軸

20、器的孔徑=16 mm，故取=16 mm，半聯(lián)軸器的長度L=32 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸的軸向定位要求，-軸段右端要制出一個軸肩，故取=22 mm。因半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，所以-段的長度=30 mm。初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有軸向和徑向力，故選用圓錐滾子軸承。根據(jù)=22 mm，查機械設(shè)計課程設(shè)計表18-4，選單列圓錐滾子軸承30205，其尺寸為d×D×T=25×62×16.25 mm，故=25 mm，而=18 mm，。-段有一段外螺紋，查機械設(shè)計課程設(shè)計表15-21，選圓螺母M24×1.5，因m=1

21、0 mm，故取螺紋長度為12 mm.軸承端蓋的總寬度為10 mm，所以取-段軸身長為16 mm，取=24 mm，。選取鍵。由機械設(shè)計表6-1查得b×h=5×5 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為18 mm。5. 求軸上的載荷圖6-1由圖可以看出軸承2截面為危險截面。計算截面載荷如下表載荷水平面H垂直面V支反力F,彎矩M總彎矩扭矩T6. 校核軸的強度取，軸的計算應(yīng)力為前面已選定材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計表15-1查得。因此安全。7. 校核鍵連接的強度聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為查機械設(shè)計表6-2得，故安全。6.2 中速軸的設(shè)計計算1. 求出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計算可

22、得2. 求作用在齒輪上的力因已知小圓錐齒輪所以大錐齒輪斜齒圓柱齒輪小齒輪、大齒輪3. 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表15-3，取,于是得4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定軸上零件的裝配方案如圖6-2圖6-2軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑（圖6-2）。為了選出軸直徑與軸承的孔徑相適應(yīng)，故須同時選取軸承型號。查機械設(shè)計課程設(shè)計表18-4，選單列圓錐滾子軸承30205，其尺寸為d×D×T=25×62×16.25 mm，故=25 mm，=17 mm。根據(jù)軸的軸向定位要求，-軸段右端要制出一個軸肩，故取=35 mm。取，所以取。-軸左

23、側(cè)也有一個軸肩，故取=32 mm，mm，-軸段安裝大錐齒輪，所以取 mm，根據(jù)小斜齒輪與大錐齒輪相距10 mm，取，取選取鍵。由機械設(shè)計表6-1查得b×h=10×8 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為28 mm。5. 求軸上載荷計算危險截面載荷如下表載荷水平面H垂直面V支反力F,彎矩M總彎矩扭矩T6. 校核軸的強度取，軸的計算應(yīng)力為前面已選定材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計表15-1查得。因此安全。7. 校核鍵連接的強度大錐齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為查機械設(shè)計表6-2得，故安全。6.3 低速軸的設(shè)計計算1. 求出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計算可得2. 求作用在齒輪上的力3. 初步確定軸