二級圓錐-直齒圓柱減速器

PAGE27 -課程設(shè)計說明書課題：二級圓錐-圓柱齒輪減速器子課題:同課題學生姓名:專業(yè)機電一體化學生姓名班級學號指導教師完成日期目錄一、設(shè)計任務(wù)書·········································································2二、電機的選擇計算一、擇電機的轉(zhuǎn)速································································2二、工作機的有效功率···························································2三、選擇電動機的型號···························································3三、運動和動力參數(shù)的計算一、分配傳動比·····································································3二、各軸的轉(zhuǎn)速·····································································3三、各軸的功率·····································································4四、各軸的轉(zhuǎn)矩·····································································4四、傳動零件的設(shè)計計算1.閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算········································42.閉式直齒輪圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算········································6五、軸的設(shè)計計算1.減速器高速軸I的設(shè)計······················································92.減速器低速軸II的設(shè)計·················································113.減速器低速軸III的設(shè)計·······················································14六、滾動軸承的選擇與壽命計算1.減速器高速I軸滾動軸承的選擇與壽命計算·······························162.減速器低速II軸滾動軸承的選擇與壽命計算······························173.減速器低速III軸滾動軸承的選擇與壽命計算···························19七、鍵聯(lián)接的選擇和驗算1.聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接··········································212.大圓錐齒輪與低速軸II的的鍵聯(lián)接·········································22大圓柱齒輪與低速軸III的的鍵聯(lián)接·····························23八、潤滑油的選擇與熱平衡計算1.減速器的熱平衡計算·····························································242.潤滑油的選擇·····································································25九、參考文獻····························································26計算及說明結(jié)果一、設(shè)計題目：設(shè)計圓錐—圓柱齒輪減速器設(shè)計鑄工車間的型砂運輸設(shè)備。該傳送設(shè)備的傳動系統(tǒng)由電動機—減速器—運輸帶組成。每日二班工作，工作期限10年。（圖1）1—電動機；2聯(lián)軸器；3—減速器；4—鼓輪；5—傳送帶二、原始數(shù)據(jù)：傳送帶拉力F(KN)傳送帶速度V(m/s)鼓輪直徑D（mm）使用年限（年）3000.8400010三、設(shè)計內(nèi)容和要求：1.編寫設(shè)計計算說明書一份，其內(nèi)容通常包括下列幾個方面：（1）傳動系統(tǒng)方案的分析和擬定以及減速器類型的選擇；（2）電動機的選擇與傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算；（3）傳動零件的設(shè)計計算（如除了傳動，蝸桿傳動，帶傳動等）；（4）軸的設(shè)計計算；（5）軸承及其組合部件設(shè)計；（6）鍵聯(lián)接和聯(lián)軸器的選擇及校核；（7）減速器箱體，潤滑及附件的設(shè)計；（8）裝配圖和零件圖的設(shè)計；（9）校核；（10）軸承壽命校核；（11）設(shè)計小結(jié)；（12）參考文獻；（13）致謝。計算及說明結(jié)果2.要求每個學生完成以下工作：（1）減速器裝配圖一張（0號或一號圖紙）（2）零件工作圖三張（輸出軸及該軸上的大齒輪），圖號自定，比例1︰1。（3）設(shè)計計算說明書一份。二、傳動方案的擬定運動簡圖如下：（圖2）由圖可知，該設(shè)備原動機為電動機，傳動裝置為減速器，工作機為型砂運輸設(shè)備。減速器為展開式圓錐—圓柱齒輪的二級傳動，軸承初步選用深溝球軸承。聯(lián)軸器2選用凸緣聯(lián)軸器，8選用齒形聯(lián)軸器。計算及說明結(jié)果三、電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算一、選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，Y系列，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，頻率50Hz。二、選擇電動機容量工作機主動軸功率：傳動裝置的總效率：（式中、、、、分別為聯(lián)軸器、滾動軸承、原錐齒輪傳動、圓柱齒輪傳動和卷筒的傳動效率。）取=0.99（聯(lián)軸器），=0.985（滾動軸承），=0.96（齒輪精度為8級，不包括軸承效率），=0.97（齒輪精度為8級，不包括軸承效率），=0.96（卷筒效率，不包括軸承）則電動機所需功率：三、確定電動機的轉(zhuǎn)速卷筒州的工作轉(zhuǎn)速為：按課程設(shè)計指導書P7—表1查得圓錐—圓柱齒輪的傳動比一般范圍為：=10~25，故電動機轉(zhuǎn)速計算及說明結(jié)果根據(jù)額定功率≥，且轉(zhuǎn)速滿足，選電動機型號為：。其主要性能如下表：型號額定功率Kw滿載時轉(zhuǎn)速電流（380V）A效率%功率因數(shù)314206.882.50.817.02.22.3電動機的外形尺寸：中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×GD100380×288×245160×1401228×608×31四、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比1.總傳動比總傳動比2.分配減速器的各級傳動比直齒輪圓錐齒輪傳動比按直齒輪圓柱齒輪傳動比，又錐齒輪的傳動比一般不大于3，故取=3則實際總傳動比，滿足要求。計算及說明結(jié)果五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1.各軸的轉(zhuǎn)速（各軸的標號均已在圖2中標出）2.各軸的輸出、輸入功率3.各軸輸入、輸出轉(zhuǎn)矩計算及說明結(jié)果運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表：軸名效率P(Kw)轉(zhuǎn)矩（）轉(zhuǎn)速nr/min傳動比效率輸入輸出輸入輸出電動機軸2.98720.0914201.00.99Ⅰ軸2.9572.91319.8919.5914203.00.95Ⅱ軸2.7962.75456.4155.57473.334.20.96Ⅲ軸2.6712.631225.34221.96113.21.00.97卷筒軸2.6052.463219.77207.79113.2計算及說明結(jié)果四、傳動零件的設(shè)計計算一、圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算已知輸入功率（略大于小齒輪的實際功率），小齒輪的轉(zhuǎn)速為：，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動比，由電動機驅(qū)動，工作壽命（設(shè)每年工作300天），兩班制，帶式輸送，平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按傳動方案，選用直齒圓錐齒輪傳動，齒形制,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，不變位。（2）、運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度。（3）、材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）、選小齒輪齒數(shù)2.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計公式： ≥（1）、確定公式內(nèi)的各計算值1）查得材料彈性影響系數(shù)。2）按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。計算及說明結(jié)果3）計算應力循環(huán)次數(shù)小齒輪：大齒輪：4）查得接觸批量壽命系數(shù)5）計算接觸疲勞許用應力6）試選，查得所以，7）8）（2）、計算1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值得≥2）計算圓周速度v計算及說明結(jié)果3）計算載荷系數(shù)根據(jù)，8級精度，查得，所以。4）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑：5）技術(shù)模數(shù)3.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 公式：m≥（1）、確定公式內(nèi)的各計算值1）查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度。2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)3）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則，計算及說明結(jié)果4）載荷系數(shù)K=2.315）節(jié)圓錐角6）當量齒數(shù)7）查取齒形系數(shù)8）查取應力校正系數(shù)9）計算大小齒輪的,并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。（2）、設(shè)計計算 m≥綜合分析考慮，取得，，計算及說明結(jié)果4.幾何尺寸計算（1）、計算大端分度圓直徑（2）、計算節(jié)錐頂距（3）、節(jié)圓錐角（4）、大端齒頂圓直徑（5）、齒寬二、圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算已知輸入功率（略大于小齒輪的實際功率），小齒輪的轉(zhuǎn)速為：，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動比，由電動機驅(qū)動，工作壽命（設(shè)每年工作300天），兩班制，帶式輸送，平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。計算及說明結(jié)果1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）由以上計算的數(shù)據(jù)可得圓錐齒輪的傳動在Ⅱ軸的軸向力此軸向力較小，故二級變速裝置選用直齒圓錐齒輪。（2）、運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度。（3）、材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）、選小齒輪齒數(shù)2.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計公式： ≥（1）、確定公式內(nèi)的各計算值1）試選載荷系數(shù)2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3）選取齒寬系數(shù)4）查得材料彈性影響系數(shù)。5）按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。計算及說明結(jié)果6）計算應力循環(huán)次數(shù)小齒輪：大齒輪：7）查得接觸批量壽命系數(shù)8）計算接觸疲勞許用應力（2）、計算1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值得≥=42.8mm2）計算圓周速度v3）計算齒寬b計算及說明結(jié)果4）計算齒寬與齒高比模數(shù)：齒高：5）計算載荷系數(shù)根據(jù)，8級精度，可查得動載荷系數(shù)，直齒輪假設(shè)，查得查得使用系數(shù)查得8級精度，消除了相對支撐為非對稱布置時，==1.4513由所以。6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑：7）計算模數(shù)計算及說明結(jié)果3.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 公式：m≥（1）、確定公式內(nèi)的各計算值1）查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度。2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)3）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則，4）計算載荷系數(shù)K5）查取齒形系數(shù)6）查取應力校正系數(shù)7）計算大、小齒輪的,并加以比較。，大齒輪的數(shù)值大。計算及說明結(jié)果（2）、設(shè)計計算 m≥綜合分析考慮，取，得，，取4.幾何尺寸計算（1）、分度圓直徑（2）、中心距（3）、齒寬，取，5.驗算假設(shè)成立，計算有效。計算及說明結(jié)果三、數(shù)據(jù)整理1.圓錐齒輪齒輪類型：直齒圓錐齒輪（,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，不變位）。精度8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，大齒輪節(jié)錐頂距：R=109.0986mm節(jié)圓錐角：，大端齒頂圓直徑：，齒寬：齒數(shù)：，模數(shù)m=32.圓柱齒輪齒輪類型：直齒圓柱齒輪精度8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：，中心距：a=155mm齒寬：，齒數(shù)：，模數(shù)：m=2.5mm計算及說明結(jié)果五、軸的計算一、減速器高速軸I的設(shè)計1.求輸出軸上的功率，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圓錐小齒輪圓錐大齒輪圓柱小齒輪、大齒輪計算及說明結(jié)果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。取,于是得同時選取聯(lián)軸器型號，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩：，則，結(jié)合電動機的參數(shù)，選用凸緣聯(lián)軸器，型號YL4聯(lián)軸器，即，該端選用的半聯(lián)軸器的孔徑，故取軸徑，半聯(lián)軸器轂孔的長度L=62mm。4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）、擬定軸上零件的裝配方案下圖為Ⅰ軸上的裝配方案（圖3）（2）、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，如下圖：（圖4）計算及說明結(jié)果1）由聯(lián)軸器尺寸確定由聯(lián)軸器的轂孔長度L和直徑d及相關(guān)要求，可確定2）初步選擇滾動軸承。軸承同時承載徑向力和軸向力，但軸向力較小，故選用單列深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù)尺寸，選取0基本游隙組、標準精度級的單列深溝球軸承6206，其尺寸為。為了利于固定，一般取比b小1mm（如圖3所示），故可確定。3）由經(jīng)驗公式算軸肩高度：取軸肩高為4mm，確定。由《課程設(shè)計指導書》P47圖46的要求可得，，取。4）根據(jù)軸承安裝方便的要求，取，得根據(jù)安裝軸承旁螺栓的要求，取。根據(jù)齒輪與內(nèi)壁的距離要求，取。5）根據(jù)齒輪孔的軸徑和長度，確定。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。（3）、軸上的零件的周向定位齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按手冊查得，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm（標準鍵長見）。計算及說明結(jié)果為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器輪轂與軸配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為28mm（標準鍵長見）。為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H7/n6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4）、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，除下圖標注外，各軸肩處的圓角半徑，均為R1，如圖：（圖5）5.求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖3）作出軸的計算簡圖（圖6）（齒輪取齒寬中點處的分度圓直徑作為力的作用點，軸承在寬度中點為作用點）。計算及說明結(jié)果結(jié)合裝配圖求得,,,,,。做彎矩、扭矩圖：（圖7）參考文獻徐錦康主編.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2004.陳立德主編.機械設(shè)計基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2007.葉偉昌主編等.機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001.趙波主編等.液壓與氣動技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2006梁景凱主編.機電一體化技術(shù)與系統(tǒng).哈爾濱：機械工業(yè)出版社，2009周文玲主編.互換性與測量技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2008黃鶴汀主編機械制造技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2004祁紅志主編.機械制造基礎(chǔ).北京：電子工業(yè)出版社，2007顧淑群主編.機械基礎(chǔ).北京：人民郵電出版社，2005張永茂主編等.AutoCAD二維繪圖多媒體教程.北京:航空工業(yè)出版社,2005范欽珊主編.應用力學.北京：中央廣播電視大學出版社，1999李彩霞主編.機械精度射擊與檢測技術(shù).上海：上海交通大學出版社，2004吳宗澤主編.機械設(shè)計實用手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2003任嘉卉主編.公差與配合手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2000任嘉卉主編.機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：北京航空航天大學出版社，2001基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于MSP430單片機具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設(shè)計HYPERLINK"/detail.htm?3