機械設(shè)計課程設(shè)計---帶式運輸機用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計docx

1、xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計說明書題目 帶式運輸機用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計（ A2）設(shè) 計 者指導(dǎo)教師班級提交日期2012年1月13日xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書題目 帶式運輸機用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計（ A2）設(shè) 計 者指導(dǎo)教師班級設(shè)計時間2012年 1 月 2 日2012年 1 月 16 日任務(wù)要求：1. 減速器裝配圖一張 (0 號或 1 號圖紙 )2. 零件圖 3 張（由指導(dǎo)教師指定）3. 設(shè)計說明書一份（ 60008000 字）其它要求： 設(shè)計步驟清晰，計算結(jié)果正確，說明書規(guī)范工整，制

2、圖符合國家標(biāo)準(zhǔn)。按時、獨立完成任務(wù)。xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書題目：帶式運輸機用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計（A2）設(shè)計一用于帶式運輸機上的圓錐圓柱齒輪減速器。已知帶式運輸機驅(qū)動卷筒的圓周力（牽引力） F=2100N ，帶速 v=1.3m/s，卷筒直徑D=320mm ，空載起動，經(jīng)常滿載運行，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。單班制工作。運輸機卷筒直徑D=320mm, 運輸帶容許速度誤差為5。減速器為小批生產(chǎn)，使用期限10 年（設(shè)每年工作300 天）。設(shè)計原始參數(shù)如下：帶拉力F（ N）帶速度表一：V（m/s）滾筒直徑D（mm）21001.3320傳動方案簡圖：1電動機2聯(lián)軸器3圓錐齒輪減速器4帶式運

3、輸機附圖 Axxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書目錄一、傳動方案的擬訂及說明1二、電動機的選擇與有關(guān)計算1三、傳動裝置運動及動力參數(shù)的計算4圓錐直齒輪設(shè)計5圓柱斜齒輪設(shè)計10五、軸的設(shè)計計算16輸入軸設(shè)計16中間軸設(shè)計24輸出軸設(shè)計33六、滾動軸承的選擇及計算41輸入軸滾動軸承計算41中間軸滾動軸承計算42輸出軸軸滾動軸承計算44七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算45輸入軸鍵計算45中間軸鍵計算46輸出軸鍵計算46八、聯(lián)軸器的選擇47九、減速器附件的選擇47十、潤滑與密封47十一、設(shè)計小結(jié)49十二、參考文獻50xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果一、傳動方案的擬訂及說明驅(qū)動卷筒的

4、轉(zhuǎn)速：計算驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速nw 77.6r / min601000v6010001.3nwD32077.6r / min選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或 1500r/min 的電動機作為原動機，因此傳動裝置總傳動比約為13。根據(jù)總傳動比數(shù)值，可擬定以下傳動方案：（圖 1）二、電動機的選擇與有關(guān)計算（ 1）電動機類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（ IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2）電動機容量(1)卷筒的輸出功率PFv2100 1.3卷筒的輸出功率：P2.73kw10001000P2.73kw1xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果(2)電動機

5、輸出功率PdPd傳動裝置的總效率P22123456式中1 、2為從電動機至卷筒軸的各傳動機構(gòu)和軸承的效率。由機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表9.1 查得： V 帶傳動1 =0.96；滾動軸承2 =0.98 ；圓柱齒輪傳動3 =0.98 ；圓錐齒輪傳動4 =0.97；彈性聯(lián)軸器 5=0.99；傳動裝置的總效卷筒軸滑動軸承6 =0.97；則率：0.960.9830.980.970.9920.970.820.82故PdP2.733.33kw電動機輸出功率：0.82Pd3.33kwP(3)電動機額定功率ed選取電動機額定由機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表14.1 選取電動機額定功率功率Ped 4.0kw 。Ped4.

6、0kw 。3）電動機的轉(zhuǎn)速推算電動機轉(zhuǎn)速可選范圍，由機械設(shè)計 （機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表 2-1 查得帶傳動常用傳動比范圍i 1 ' 2 4 ，2xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果單 級 圓 柱 齒 輪 傳 動 比 范 圍 i 2 '3 6 ， 圓 錐 齒 輪 傳 動 比 范 圍i 3 '2 3，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：nd 'ni1 ' i 2 ' i 3 '931.2 5587.2 r / min初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min 的電動機，如下表二：方額定功率電動機轉(zhuǎn)速電動機(r/min)質(zhì)量電動機型號（）案同步滿

7、載(kg)1Y132M1-64100096073選定電動機的型選定電動機的型號為Y132M1-6 。號為 Y132M1-6 。4）電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形,安裝尺寸由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表20-1、表 20-2 查得主要數(shù)據(jù)，并記錄備用。表三：軸伸出端軸伸出端安中心高度外形尺寸 長寬高直徑 (mm)裝長度 (mm)(mm)(mm)38k6801325152803153xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明三、傳動裝置運動及動力參數(shù)的計算1）傳動裝置總傳動比nm960i12.37n77.62）分配各級傳動比因為是圓錐圓柱齒輪減速器，所以i 10.25i 3.1圓錐圓柱齒輪減

8、速器傳動比i12.37i 23.99i13.13）各軸轉(zhuǎn)速（軸號見圖一）n1nm960r / minn2n1960r / minnn2960310r / min3i 13.1n4n3310i 277.7r / min3.99n5n477.7r / min4）各軸輸入功率按電動機所需功率Pd 計算各軸輸入功率，即P1Pd3.33kwP2P1253.33 0.98 0.993.23kwP3P243.23 0.973.13kwP4P3233.13 0.98 0.983.01kwP5P423.01 0.982.95kw結(jié)果傳動裝置總傳動比：i12.37i13.1圓錐圓柱齒輪減速器傳動比：i 23.99

9、各軸轉(zhuǎn)速：n1960r / minn2960r / minn3310r / minn477.7r/ minn577.7r/ min各軸輸入功率：P13.33kwP23.23kwP33.13kwP43.01kwP52.95kw4xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明5）各軸轉(zhuǎn)矩T19.55106P19.551063.333.31104 Nmmn1960T 29.55106P29.551063.233.21104Nmmn2960T 39.55106P39.551063.139.64104Nmmn3310T 49.55106P49.551063.013.70105Nmmn477.7T 5

10、9.55106P59.5562.953.63105Nmmn51077.7四、傳動零件的設(shè)計計算項目軸 1軸 2軸 3軸 4軸 5轉(zhuǎn)速(r/min)96096031077.777.7功率 (kw)3.373.303.173.043.00轉(zhuǎn)矩(N*mm)3.311043.211049.641043.701053.63105傳動比113.13.991效率10.9780.960.9580.988表四圓錐直齒輪設(shè)計已知輸入功率P23.23kw ，小齒輪轉(zhuǎn)速960r/min ，齒數(shù)比結(jié)果各軸轉(zhuǎn)矩：T13.31 104 NmmT 23.21 104 NmmT 39.64 104 NmmT 43.70 105

11、 NmmT 53.63 105 Nmmu=3.1，由電動機驅(qū)動， 工作壽命10 年（設(shè)每年工作300 天），一班制， 帶式輸送機工作經(jīng)常滿載，空載起動， 工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。1、 選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)1） 圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選7級精度 (GB10095-88)5xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果2)材料選擇 由機械設(shè)計（第八版） 表 10-1選擇小齒輪材料為 40Cr (調(diào)質(zhì) )，硬度為 280HBS ，大齒輪材料為45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS。小齒輪齒數(shù) :z125選小齒輪齒數(shù) z125 ，大齒輪齒數(shù) z2 3.12577.5

12、，取整大齒輪齒數(shù)：uz2783.12z278z2 78 。則z1253)按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行試算，即d 1 t2.92Z E2KT13()R ( 10.5R )2uH確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)Kt1.8計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩小齒輪的轉(zhuǎn)矩 :9.55106P2 9.55106T 232132 N mm3.23T 2n296032132N mm齒寬系數(shù)：選齒寬系數(shù)R0.33R0.334）由機械設(shè)計（第八版） 圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限H lim 1600MPa ，大齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim 2550MPa5）由機械設(shè)計（第八版） 表 10-6

13、查得材料的彈性影響系數(shù)6xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果1ZE189.8MPa 2應(yīng)力循環(huán)次數(shù) :6） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 1 1.3824109N160n2 jL h60960 1 (18 300 10) 1.3824 109N 281.38241094.43110N24.4311083.127)由機械設(shè)計（第八版）圖10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN 10.93, KHN 20.968) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得KHN1H lim 1600558MPaH10.93SKHN 2H lim 2550528MPaH20.96S（ 2）計

14、算1） 試算小齒輪分度圓直徑d1t ，代入H中較小的值d 1tZE)2KT22.92 3 (R (1 0.5 R )2 uH2.923 (189.8)21.8 3213263.72mm5280.33(1 0.50.33)23.122） 計算圓周速度vvd1tn263.72 9601000603.20m / s6010003） 計算載荷系數(shù)接觸疲勞許用應(yīng)力H1558MPaH2528MPa小齒輪分度圓直徑d1t63.72mm圓周速度v:v3.20m / s7xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果根據(jù) v3.20m / s ， 7 級精度，由機械設(shè)計（第八版）圖10-8 查得動載系數(shù)

15、Kv1.12直齒輪 KHKF1由機械設(shè)計（第八版）表 10-2 查得使用系數(shù)KA1.25根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查機械設(shè)計（第八版）表 10-9得 軸 承 系 數(shù) KH be1.25 ， 則KHK F1.5KHbe1.5 1.251.875接觸強度載荷系接觸強度載荷系數(shù)數(shù) :KKAKvKH KH1.251.1211.8752.625K2.6254） 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得實際的載荷系數(shù)d1t 3 K3 2.625校正所算得的分d163.7272.26mm度圓直徑 :K t1.8d172.26mm5） 計算模數(shù) mmd172.262.89mm模數(shù) m:z251m

16、3取標(biāo)準(zhǔn)值 m36） 計算齒輪相關(guān)參數(shù)8xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明d1mz1 32575mmd 2mz2378234mmarccosuarccos3.121u23.12 217 46'18''11290172 13'42''Rd 1u21753.122122122.86mm7） 圓整并確定齒寬bRR0.33122.86 40.54mm圓整取 b241mm， b51mm12、 校核齒根彎曲疲勞強度1） 確定彎曲強度載荷系數(shù)KKAKvK F KF1.251.121 1.8752.6252） 計算當(dāng)量齒數(shù)zv1z125cos26

17、.251cos17 46'18''v2z78z1255.55cos2cos72 13'42''3） 由機械設(shè)計（第八版）表 10-5 查得齒形系數(shù)YFa12.60YFa 22.06應(yīng)力校正系數(shù)結(jié)果d 175mmd 2234mmR122.86mm117 46'18''2 72 13'42''齒寬 :b241mm，b151mm彎曲強度載荷系數(shù) :K2.625當(dāng)量齒數(shù) :zv126.25zv 2255.55Ysa11.595Ysa21.97由機械設(shè)計（第八版）圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度 極

18、 限FE 1500MPa ， 大 齒 輪 的 彎 曲 疲 勞 強 度 極 限FE 2380MPa9xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果4） 由機械設(shè)計（第八版） 圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN10.88KFN 20.945） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4 ，得彎曲疲勞許用應(yīng)力:FKFN 1FE11S0.885001.4314.29MPaF1314.29MPaFKFN2FE22S0.943801.4255.14 MPaF2255.14MPa6） 校核彎曲強度根據(jù)彎曲強度條件公式2KTYFaYFSaF 進行校核R)2bm2 (1 0.5ZF 12KT

19、YFa 1YSa1F 11 20.5R 2Z12b m (1)F22.625327292.601.59582.47MPaF 15132(10.50.33)225F 22KTYFa 2YSa2b2m2 (10.5 R)2Z222.625327292.061.9724.32MPaF4132(10.50.33)2782滿足彎曲強度，所選參數(shù)合適。圓柱斜齒輪設(shè)計已知輸入功率P33.17kw ，小齒輪轉(zhuǎn)速310r/min ，齒數(shù)比 u=4，由電動機驅(qū)動，工作壽命10 年（設(shè)每年工作300天），一班制，82.47MPa24.32MPaFF1210xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果帶式輸

20、送機工作經(jīng)常滿載，空載起動，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。1、 選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)1） 圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度 (GB10095-88)2） 材料選擇由機械設(shè)計（第八版） 表 10-1選擇大小齒輪材料均為45 鋼（調(diào)質(zhì)），小齒輪齒面硬度為250HBS ，大齒輪齒面硬度為 220HBS 。選小齒輪齒數(shù)3） 選小齒輪齒數(shù) z1 23 ，大齒輪齒數(shù) z2 42392z1 234） 選取螺旋角。初選螺旋角14大齒輪齒數(shù) z2922、按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行試算，即初選螺旋角14d1t 32K tT 3u 1( ZHZE )2duH(1) 確定公式內(nèi)的各計算

21、數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)Kt1.62） 計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩9.55 106 P39.55 106 3.13mmT 396424 Nn3310d1小齒輪的轉(zhuǎn)矩3） 選齒寬系數(shù)T 34） 由機械設(shè)計（第八版）圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) ZH2.433 96424N mm5） 由機械設(shè)計（第八版） 圖 10-26 查得10.765，6）11xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明20.866，則121.6317） 由機械設(shè)計（第八版）表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE 189.8MPa 0.57） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 160n3 jL h 603101 (18 300 10) 4.4

22、64 108N 24.4641081.11610848） 由機械設(shè)計（第八版） 圖10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限H lim 1600MPa ，大齒輪的接觸疲勞強度極限H lim 2570MPa9） 由機械設(shè)計（第八版）圖10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù)結(jié)果應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N 14.464108N 21.116108KHN 10.95, KHN 20.9810）計算接觸疲勞許用應(yīng)力接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得KHN 1H1570MPaH1H lim 10.95600570MPaSH2H2KHN 2H lim 20.98570558.6MPa558.6M

23、PaSH1H 2570558.6H564.3MPa564.3MPaH2212xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑d 1t ，由計算公式得試算小齒輪分度d1t 3t 3u 1HZE圓直徑2K T( Z)2d uHd 1t54.33mm321.69765652.433189.8254.33mm11.631()4564.32） 計算圓周速度vvd1tn354.33310601000600.88 m / s10003） 計算齒寬 b 及模數(shù) mntbdd1t154.3354.33mmmntd1t cos54.33 cos14Z1232.29mmh2.

24、25mnt2.252.295.15mmb54.3310.55h5.154） 計算縱向重合度圓周速度 vv 0.88m / sb 54.33mm mnt 2.29mm h 5.15mmb10.55h縱向重合度0.318 d Z1 tan0.318 1 23 tan14 1.8241.8245）計算載荷系數(shù)根據(jù) v0.88m / s ， 7 級精度，由機械設(shè)計（第八版） 圖10-8 查得動載系數(shù)Kv1.02由機械設(shè)計（第八版）表 10-3 查得 KHKF1.2由機械設(shè)計（第八版）表 10-2 查得使用系數(shù)KA1.25由機械設(shè)計（第八版）圖 10-13 查得KF1.3413xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計

25、課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果由機械設(shè)計（第八版） 表 10-4 查得 KH1.42接觸強度載荷系接觸強度載荷系數(shù)KKAKvKH KH 1.25 1.021.2 1.422.17數(shù)K2.17按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得按實際的載荷系d 1t3 K3 2.17數(shù)校正所算得的d 154.3360.14mm分度圓直徑Kt1.6d160.14mm8） 計算模數(shù) mnmnd1 cos60.14cos142.54 mm模數(shù)：Z123mn3取 mn 39） 幾何尺寸計算（1）計算中心距中心距 :a( z1 z2)mn(2392)3a177.78mm2cos2cos14177.78 mm（2）按圓

26、整后的中心距修正螺旋角按圓整后的中心arccos ( z1 z2 )mnarccos (2392) 3距修正螺旋角13 59'56''13 59'56''2a2177.78因值改變不多，故參數(shù)、 ZH 等不必修正（3）計算大小齒輪的分度圓直徑大小齒輪的分度1 n23 3圓直徑 :d1z m71.1mmd171.1mmcoscos13 59'56''2 n92 3d 2284.4mmd2z m284.4mmcoscos13 59'56''14xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果（4）

27、計算齒輪寬度齒輪寬度：B176mmbd d1 171.1 71.1mmB271mm圓整后取 B271mm176mmB3、 校核齒根彎曲疲勞強度彎曲強度載荷系1） 確定彎曲強度載荷系數(shù)數(shù)K KAKvK FKF1.25 1.02 1.21.34 2.05K2.052） 根據(jù)重合度1.824 ，由機械設(shè)計 （第八版）圖 10-28查得螺旋角影響系數(shù)Y 0.883） 計算當(dāng)量齒數(shù)z123當(dāng)量齒數(shù)：zv125.17zv125.17(cos)3(cos13 59'56'') 3v 2100.69zv2z292100.69z(cos)3(cos13 59'56'

28、9;) 34）由機械設(shè)計（第八版）表 10-5 查得齒形系數(shù)YFa 12.62YFa 22.18應(yīng)力校正系數(shù)Ysa11.59Ysa21.795） 由機械設(shè)計（第八版）圖 20-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限FE 1440MPa ，大齒輪的彎曲疲勞強度極限FE 2425MPa6）由機械設(shè)計（第八版）圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)15xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果KFN 10.88KFN 20.927） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4 ，得FKFN1FE11S0.884401.4276.57 MPaFKFN2FE22S0.924251.4279.2

29、9 MPa8）校核彎曲強度：根據(jù)彎曲強度條件公式2KTY(cos)2Y YFaSaF 進行校核Fd2n3zm校核彎曲強度：2KTY(cos) 2YFa 1YSa1a2b2F 1F123dz1mn59.32MPaF22.05 976560.88(cos13 59'56'') 22.6211.5912321.63133F 159.32MPaF155.57MPaF2) 2YFa 2YSa2F12KTY(cosdZ 22mn322.05 976560.88(cos13 59'56'') 22.181.7919221.6313355.57 MPaF2滿足彎

30、曲強度，所選參數(shù)合適。五、軸的設(shè)計計算輸入軸設(shè)計1、求輸入軸上的功率P2 、轉(zhuǎn)速 n2 和轉(zhuǎn)矩 T 216xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果P23.23 kw n2960r / min T 23.21104Nmm2、求作用在齒輪上的力已知高速級小圓錐齒輪的分度圓半徑為dm1d (10.5 R)mZ(1 0.5R )1t 1325(10.50.33)62.625mm而作用在齒輪上2T 23.211042的力 :Ft1025 NFr114Ndm162.625114NFaFrFttancos11025tan 20cos72 13'42''355NFaFttansin11025tan 20sin 72 13'42''355N圓周力 Ft、徑向力 Fr及軸向力 Fa 的方向如圖二所示圖二17xxxxxx 學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果3、 初步確定軸的最