二級圓錐圓柱齒輪減速器

1、計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果24、設(shè)計任務(wù)設(shè)計輸送運輸機驅(qū)動裝置的減速器，其原始條件如下:圖1輸送運輸機驅(qū)動裝置的減速器1-電動機；2-彈性聯(lián)軸器；3-減速器；4-可移式聯(lián)軸器；5-螺旋輸送機減速器型號圓錐圓柱齒輪減速器螺旋軸轉(zhuǎn)矩（N m）400螺旋軸轉(zhuǎn)速（r/min ）70輸送物料種類一聚乙烯樹脂工作班制年限3班制，每班8小時，五年螺旋輸送機效率0.92工作環(huán)境室內(nèi)二、傳動方案的擬定如設(shè)計任務(wù)上簡圖所示，該設(shè)備原動機為電動機，工作機為螺旋輸送 機，傳動方案采用圓錐圓柱齒輪減速器，使用斜齒圓柱齒輪傳動，平穩(wěn)性 錐，圓錐齒輪置于高速極，以免加工困難。聯(lián)軸器 2選用彈性聯(lián)軸器，4 選用可移式聯(lián)軸器。圖2

2、圓錐圓柱齒輪減速器三、電動機的選擇1、選擇電動機類型按工作要求和工作條件選用 Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機, 全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓 380V。2、選擇電動機的功率工作機的有效功率為：Tn 400 70PW-kW = 2.93kW95509550電動機至工作機的總效率為：23n =n n n 力 n12345查表得：聯(lián)軸器：聯(lián)軸器=0.991滾動軸承：球軸承（一對）% =0.99斜齒輪傳動：7級精度的一般齒輪傳動（油潤滑）"3 = 0.98錐齒輪傳動：7級精度的一般齒輪傳動（油潤滑）刈=0.974螺旋輸出軸的傳動效率=0.925電動機所需的工作功率為pPwPd =2.93

3、kW = 3.52kW 0.832Pw= 2.9次W=0.8320.991=0.992。=0.983=0.974=0.925Pd = 3.52kW3、確定電動機轉(zhuǎn)速按表推薦的傳動比合理范圍，圓錐 -圓柱齒輪減速器傳動比為 15,所以電動機轉(zhuǎn)速可選擇的范圍是：=8型號額定功率額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量Y160M1-842118符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750r/min ,因此決定選擇同步轉(zhuǎn)速為 750r/min的電動機。根據(jù)電動機轉(zhuǎn)速、額定功率要求及工作環(huán)境，選定電 動機型號為Y160M1-8。其主要性能如下表1:滿載時轉(zhuǎn)速電流A效率功率因數(shù)7209.91840.73四、傳動比的分配1、總傳動比2、分配傳動比

4、In考慮到圓錐齒輪的尺寸大小，以及潤滑條件，取In3、計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速高速軸I中間軸HI低速軸mn螺旋軸IV各軸的輸入功率軸 1R軸W田軸“n2 3IV 軸 1 2各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩為I軸"，1R 軸"4i田軸”2 口IV 軸”1 2In表2各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)匯總表軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩 T/(N/ m)轉(zhuǎn)速 n/(r/min)電動軸3.5246.69720I軸3.4846.22720II軸3.35133.16240田軸3.25439.2670.59螺旋軸3.18430.5170.59五、齒輪傳動的設(shè)計計算1 .直齒圓錐齒輪的設(shè)計

5、1、選擇齒輪類型、材料、精度等級選擇軸交角的直齒圓錐齒輪傳動。選擇軟齒面，由表7-1 ,選擇小齒輪材料40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度241286HBS;大齒輪材料 ZG35CrMo,調(diào)質(zhì)處理，硬度190240HBS。運輸機為一般工作機器，速度不高，選用 7級精度。小錐齒輪齒數(shù) 可取1725。取 ，則，取 ，則，傳動比誤差在允許范圍內(nèi)。2、按齒面接觸疲勞強度設(shè)計確定各參數(shù)數(shù)值初選載荷系數(shù)；齒寬系數(shù)，取常用值查圖7-18得；計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪大齒輪查圖7-19得；取安全系數(shù)，計算接觸疲勞許用應(yīng)力確定傳動尺寸 初算小輪分度圓直徑計算齒寬中點分度圓宜徑計算齒寬中點處的圓周速度查圖7-7,由于是直齒錐齒輪

6、，降一級精度等級，因此；由表7-2查得使用系數(shù)；直齒錐齒輪精度較低，??；由圖7-8查取齒向載荷分布系數(shù)；由表7-6,查得彈性系數(shù)一；故載荷系數(shù)按K值對修正，即確定模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值。計算齒輪的相關(guān)參數(shù)計算錐角計算齒寬中點分度圓宜徑則錐距R 確定并圓整齒寬圓整為。3、校核齒根彎曲疲勞強度確定各參數(shù) 計算當(dāng)量模數(shù)計算當(dāng)量齒數(shù)由表7-4查得，由圖7-17查得，由圖7-16查得彎曲疲勞極限取，得許用彎曲應(yīng)力驗算齒根彎曲疲勞強度滿足彎曲強度要求，所選參數(shù)合適。直齒圓錐齒輪設(shè)計結(jié)果如下表4所示名稱符號小錐齒輪大錐齒輪卜莫數(shù)3mm錐距R96.293mm齒頂局3mm齒根高3.6mmb32mm錐角齒數(shù)z2061分度圓

7、直徑d60mm183mm由于小齒輪的直徑不大，故設(shè)計成實心結(jié)構(gòu)，大齒輪直徑較大，為了 減少質(zhì)量和節(jié)約材料，采用腹板式結(jié)構(gòu)。2 .斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計1、選擇材料、熱處理方式、精度等級及齒數(shù)選擇閉式斜齒圓柱齒輪傳動。選擇軟齒面，由表7-1 ,選擇小齒輪材料40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度241 286HBS;大齒輪材料 ZG35CrMo,調(diào)質(zhì)處理，硬度190240HBS。運輸機為一般工作機器，速度不高，選用 7級精度。取 ，則，初選螺旋角。2、按齒面接觸疲勞強度設(shè)計確定各參數(shù)數(shù)值初選載荷系數(shù)；由表7-5,取齒寬系數(shù)；由圖7-12查取節(jié)點區(qū)域系數(shù)；由表7-6,查得彈性系數(shù)一；由圖7-15查得，；由圖7-

8、18查取接觸疲勞強度極限；計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪大齒輪由圖7-19查得接觸疲勞無命系數(shù),（允許局部點蝕）；取安全系數(shù)，計算接觸疲勞許用應(yīng)力確定傳動尺寸初算小輪分度圓直徑計算圓周速度查圖7-7的動載系數(shù)；由表7-2查得使用系數(shù)；由表7-3假設(shè)<，得齒間載荷分配系數(shù)；由圖7-8查取齒向載荷分布系數(shù)；故載荷系數(shù)按K值對修正，即確定模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值確定螺旋角圓整中心距為5的倍數(shù)，則因為 值與初選值相差不大，故與值有美的參數(shù)值不需修正。由，取，3、校核齒根彎曲疲勞強度確定各參數(shù)由表7-4查得，由縱向重合度查圖7-14得螺旋角系數(shù)；由圖7-17查得，；由圖7-16查得彎曲疲勞極限，；取，得許用彎曲應(yīng)力驗

9、算齒根彎曲疲勞強度彎曲強度足夠驗算因此之前假設(shè)合理斜齒圓柱齒輪設(shè)計結(jié)果如下表3所示名稱符號小齒輪大齒輪螺旋角模數(shù)3mm齒頂局3mm齒根高3.75mm中心距150mm68mm63mm齒數(shù)2275分度圓直徑68.041mm231.959mm由于小齒輪的直徑不大，故設(shè)計成實心結(jié)構(gòu)，大齒輪直徑較大，為了 減少質(zhì)量和節(jié)約材料，采用腹板式結(jié)構(gòu)。六、軸的設(shè)計計算由表9-2選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBs ,抗拉強 度極限，屈服極限。1 .高速軸的設(shè)計計算1、求高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩2、初步確定軸的最小直徑由于最小處只受扭矩作用，由表 9-2,取 ，得因軸上有兩個鍵槽，故直徑增大 1

10、0% ,取d=20.83 mm。3、初選聯(lián)軸器根據(jù)傳動裝置的工作條件擬選用LX型彈性柱銷聯(lián)軸器。由機械設(shè)計手冊查得工況系數(shù)為1.25 計算轉(zhuǎn)矩為根據(jù)電動機型號，查設(shè)計手冊表 12-8,選取LX2型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其LX2型彈性套柱銷聯(lián) 軸器d 24mm ,半聯(lián)軸器長度L 38mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度選取原則：定位軸肩的高度h=35mm ,非定位軸肩高度一般取1.52mm許用轉(zhuǎn)矩為，其許用轉(zhuǎn)速，半聯(lián)軸器的孔徑半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長度為L 38mm,為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，1-2段軸長度比L要略短一

11、些d12 24mmL12 37mm為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，12軸段右端需制出一軸肩，為使軸 承端蓋裝拆方便及便于添加潤滑油，取d23 28mmL23 53mm3-4段軸與滾動軸承配合，考慮到軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)徑為5的倍數(shù)，因軸角接觸球軸承7206 AC承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參考工作 要求，查指導(dǎo)書表11-3,取的角接觸球軸承7206 AC。故取同理，取4-5軸為定位軸承的軸肩，由指導(dǎo)書查得。故取考慮到小錐齒輪內(nèi)孔的直徑，取輪轂寬度為42mm ,齒輪左端與軸承使用擋油環(huán)定位，考慮到擋油環(huán)的寬度，取d67 24mmL67 58mm齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位

12、均采用普通平鍵連接軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵,按d12 24mm,查得平鍵尺寸為b 8,7, L 32軸與錐齒輪之間的平鍵，按d67 24mm,查得平鍵尺寸為b 8,7, L 36為保證齒輪、半聯(lián)軸器與軸的配合有良好的對中性，故選擇半聯(lián)軸器與 軸的配合為，齒輪輪轂與軸的配合為，滾動軸承與軸的軸的周向定位是由過盈配合保證的，故此處軸與軸承的配合為。確定軸上的倒角，取軸端倒角為。2 .中速軸的設(shè)計計算1、求中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩2、初步確定軸的最小直徑由于最小處只受扭矩作用，由表 9-2,取 ，得因軸上有兩個鍵槽，故直徑增大 10% ,取d=29.66mm4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定軸上零件的裝配方案34

13、角接觸球軸承7206 AC根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度1-2段軸與滾動軸承配合，考慮到軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)徑為5的倍數(shù)，因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參考工作 要求，查指導(dǎo)書表11-3,取的角接觸球軸承7206 AC。故取考慮到軸承和擋油板的寬度，故取2-3段軸與大錐齒輪配合，考慮到齒輪的輪轂寬度及直徑取3-4段軸將斜齒輪和錐齒輪的左端和右端固定因此4-5段軸與小斜齒輪配合，考慮到齒輪的輪轂寬度及直徑取齒輪與軸的周向定位采用普通平鍵連接軸與大錐齒輪之間的平鍵,按d23 34mm,查得平鍵尺寸為23b 10,8, L 36軸與小斜齒輪之間的平鍵，按d45 34

14、mm,查得平鍵尺寸為b 10,8, L 63為保證齒輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ,滾動軸承與軸的軸的周向定位是由過盈配合保證的，故此處軸與 軸承的配合為 。確定軸上的倒角，取軸端倒角為。3.低速軸的設(shè)計計算1、求低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩2、初步確定軸的最小直徑由于最小處只受扭矩作用，由表 9-2,取 ,得因軸上有兩個鍵槽，故直徑增大 10%,取d=44.16mm 。3、初選聯(lián)軸器KL7型滑塊聯(lián)軸器由最小直徑和工作條件,查設(shè)計手冊，選取KL7型滑塊聯(lián)軸器，其許用轉(zhuǎn)矩為，其許用轉(zhuǎn)速，半聯(lián)軸器的孔徑d 45mm ,半聯(lián)軸器長度L 112mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定軸上零

15、件的裝配方案根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長度為L 84mm,為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，1-2段軸長度比L要略短一些d12 45mmL1282mm為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，12軸段右端需制出軸肩取d23 47mmL23 45mm角接觸球軸承7010 AC3-4段軸與滾動軸承配合，因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選 用單列角接觸球軸承。查表，取角接觸球軸承 7010 AC。故取考慮到軸承和擋油板的寬度，故取4-5段軸將大斜齒的右端固定,其左端與擋油板和軸承相接 取5-6段軸與大斜齒輪配合，考慮到輪轂寬度為和直徑d56 54mmL56 61mm齒輪

16、、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用普通平鍵連接軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵,按d12 45mm,查得平鍵尺寸為b 14,9, L 70軸與大斜齒輪之間的平鍵，按d56 54mm,查得平鍵尺寸為b 16,10, L 56為保證齒輪、半聯(lián)軸器與軸的配合有良好的對中性，故選擇半聯(lián)軸器與 軸的配合為，齒輪輪轂與軸的配合為，滾動軸承與軸的軸的周向定位是由過盈配合保證的，故此處軸與軸承的配合為。確定軸上的倒角，取軸端倒角為。6、校核低速軸求作用在齒輪上的力已知大圓柱斜齒輪的分度圓半徑為畫低速軸受力圖(a)計算支承反力確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于7010型角接觸球軸承, 由手冊中查得a=23.2mm。,

17、圖低速軸的結(jié)構(gòu)和受力分析水平面反力垂直面反力水平面受力圖見圖（b）,垂直面受力圖見圖（d）畫軸彎矩圖水平面彎矩圖見圖（c）,垂直面彎矩圖見圖（e）,合成彎矩圖見圖（f）合成彎矩。畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，見圖（g）,由插值法得,折合系數(shù)當(dāng)量轉(zhuǎn)矩在齒輪中間截面處計算出的各數(shù)值如下表載荷水平向H垂直向V支反力F彎矩M119609 N mm122446 N mm合成彎矩M171170 N mm扭矩T439260N mm當(dāng)量彎矩M314260 N mm校核軸徑按當(dāng)量應(yīng)力校核軸的強度，查表得故截面安全判斷危險截面初步分析齒輪中間截面I和截面 3有較大的應(yīng)力®應(yīng)力集中。對稱循環(huán)疲勞

18、極限軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，則疲勞極限為脈動循環(huán)疲勞極限等效系數(shù)截面I上的應(yīng)力彎矩彎曲應(yīng)力幅彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù)因在此截面處，有A型鍵槽，插值法查表得，安全系數(shù)彎曲安全系數(shù)扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)復(fù)合安全系數(shù)根據(jù)校核，截面I足夠安全(11)截面3上的應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力查表得，計算安全系數(shù)根據(jù)校核，截面3足夠安全。七、滾動軸承的校核低速軸上的軸承計算1、軸承參數(shù),e=0.68已知選用軸承型號角接觸球軸承 7010 AC, n3=70.59r/min ,軸承采用面對面放置。2、計算內(nèi)部軸向力徑向力軸向力3、計算單個軸承的軸向載荷比較 與：因此有軸承的放

19、置位置知，左側(cè)軸承“放松”，右側(cè)軸承“壓緊”4、計算當(dāng)量動載荷由表，得5、計算壽命取，中較大值代入壽命計算公式 由表查得 ，則故可以選用八、鍵的選擇及校核由于鍵選用靜連接，輕微沖擊，許用擠壓應(yīng)力1、高速軸與聯(lián)軸器連接處鍵的強度計算軸徑 24mm,選用普通平鍵，b 8,7, L32滿足強度要求2、高速軸與小錐齒輪連接處鍵的強度計算軸徑 24mm,選用普通平鍵，b 8,7, L36滿足強度要求3、中速軸與大錐齒輪連接處鍵的強度計算軸徑 34mm,選用普通平鍵，b 10,8, L36滿足強度要求4、中速軸與小斜齒輪連接處鍵的強度計算軸徑 34mm,選用普通平鍵，b 10,8, L63滿足強度要求5、

20、低速軸與大斜齒輪連接處鍵的強度計算軸徑 54mm,選用普通平鍵，b 16,10, L 56滿足強度要求6、低速軸與聯(lián)軸器連接處鍵的強度計算軸徑 45mm,選用普通平鍵，b 14,9, L 70滿足強度要求九、箱體的設(shè)計及附屬零件設(shè)計1、箱體的設(shè)計箱體是減速器的一個重要零件，用于支持和固定減速器的各種零件， 并保證傳動齒輪的嚙合精度。箱體的結(jié)構(gòu)和受力均較復(fù)雜，各部分尺寸一 般按經(jīng)驗公式在減速器裝配草圖的設(shè)計和繪制過程中確定。箱體的材料選用HT15Q砂型鑄造。箱體各部分尺寸如卜表名稱名稱結(jié)構(gòu)尺寸/mm箱座（體）壁厚8箱蓋壁厚8箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度12,12,20箱座、箱蓋上的肋厚7,7軸承旁凸臺的高度和半徑45,16軸承蓋的外徑118,102,120直徑121也 卻 累 :丁P數(shù)目6通孔直徑20沉頭座直往32底座凸緣尺寸2220炸軸承旁連接螺栓直徑12箱座、箱蓋連接螺栓直徑 連接螺栓直徑88121通孔直徑913.5P沉頭座直往18r 26凸緣尺寸15201216-定位銷直徑6軸承蓬螺旬直徑8窺視孔蓋螺釘直徑6箱體外壁至軸承座端面的距離44大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的跑離10齒輪端面與箱體內(nèi)壁的跑離102、箱體的密封為了保證箱蓋與箱座結(jié)合面的密封，對接合面的幾何