二级圆锥圆柱齿轮减速器 设计书.docx

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二级圆锥圆柱齿轮减速器设计书

制造科学与工程学院

机械设计课程设计说明书

设计题目：

二级圆锥圆柱齿轮减速器

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

2013年1月日

设计计算说明书

一、设计任务书————————————————————————3

二、电动机的选择——————————————————————4

三、传动系统的运动和动力参数计算——————————————6

四、传动零件的计算—————————————————————7

五、轴的计算————————————————————————14

六、轴承的计算———————————————————————20

七、键连接的选择及校核计算—————————————————22

八、减速器附件的选择————————————————————23

九、润滑与密封———————————————————————23

十、设计小结————————————————————————23

十一、参考资料目录—————————————————————24

一、机械设计课程设计任务书

设计带式运输机传动装置（两级锥齿轮—圆柱齿轮减速器）

1、总体布局简图

2、工作条件：

连续单向运转，工作时有轻微震动，小批量生产，二班制工作，运输带速度允许误差为±5%。

3、原始数据：

4、设计内容：

●电动机选择与运动参数的计算；

●齿轮传动设计计算；

●轴的设计；

●滚动轴承的选择；

●键和联轴器的选择与校核；

●装配图、零件图的绘制；

●设计计算说明书的编写；

5、设计任务

●绘制减速器装配图1张。

●绘制减速器零件图1-2张。

●编写设计说明书一份。

计算与说明

主要结果

二、电动机的选择

1、选择电动机的类型

按工作要求和条件，选用三机笼型电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。

2、选择电动机的容量

（其中：

为电动机功率，为负载功率，为总效率。

）

由电动机到传输带的传动总效率为

式中：

、、、、分别为卷筒、圆柱齿轮、圆锥齿轮、圆锥滚子轴承、弹性柱销联轴器的传动效率。

查表知：

类别

效率

联轴器

0.99

圆柱齿轮（8级，稀油润滑）

0.97

圆锥齿轮（8级，稀油润滑）

0.96

滚子轴承（稀油润滑）

0.985

滚筒（不包括轴承）

0.96

所以

因载荷平稳，电动机额定功率只需要稍大于即可，

按表中Y系列的电动机数据，选电动机的额定功率11kw

3、确定电动机转速

卷筒转速

锥齿轮圆柱齿轮减速器传动比范围一般为i=10～25

电动机转速应在范围内即764～1910

方案

电动机型号

额定功率kw

电动机转速

电动机重量Kg

同步转速

满载转速

1

Y160L-6

11

1000

970

147

2

Y160M-4

11

1500

1460

123

PS_通常多选用同步转速为1500和1000r/min的电动机（轴不需要逆转时常用前者）

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比,选择第2种方案，即电动机型号为Y160M-4。

电动机中心高H=160mm,外伸轴段D×E=42×110mm。

3、传动系统的运动和动力参数计算

1、分配各级传动比

总传动比

查表，推荐圆锥齿轮传动比，且，

得，,满足要求。

2、由传动比分配结果计算轴速

电机轴

I轴

II轴

Ⅲ轴

工作机轴

各轴输入功率

电机轴

I轴

II轴

III轴

工作机轴

PS：

Ⅰ—Ⅲ轴的输出功率分别为输入功率p乘轴承效率0.985。

各轴输入转矩

电机轴

I轴

II轴

III轴

工作机轴

各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.985

将计算结果列在下表

轴号

输入功率P/kW

输入转矩T/（）

转速n/（r/min）

电机轴

7.76

50.76

1460

I轴

7.682

50.25

1460

II轴

7.264

142.54

486.67

III轴

6.940

866.37

76.50

工作机轴

6.768

844.89

76.50

四、传动零件的计算

1、圆锥直齿齿轮传动的计算

选择齿形制GB12369-90，齿形角

设计基本参数与条件：

齿数比u=3，传递功率，主动轴转速

，采用二班制工作，寿命10年（一年以300天计），小锥齿轮悬臂布置。

（1）选择齿轮材料和精度等级

①材料均选取45号钢调质。

小齿轮齿面硬度为280HBS，大齿轮齿面硬度为240HBS。

②精度等级取8级。

③试选小齿轮齿数,则

（2）按齿面接触疲劳强度设计

查表有齿面接触疲劳强度设计公式

1试选载荷系数：

。

2计算小齿轮传递的扭矩：

3取齿宽系数：

4确定弹性影响系数：

由表，

5确定区域系数：

查[3]图10-30，标准直齿圆锥齿轮传动：

6根据循环次数公式[3]式10-13，计算应力循环次数：

7查[3]图10-19得接触疲劳寿命系数：

，

8查[3]图10-21（d）得疲劳极限应力：

，

9由[3]式10-12计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，

，

=

10由接触强度计算出小齿轮分度圆直径：

，则

11齿轮的圆周速度

12计算载荷系数：

a：

齿轮使用系数，查[3]表10-2得

b：

动载系数，查[3]图10-8得

c：

齿间分配系数，查[3]表10-3得

d：

齿向载荷分布系数

查[3]表10-9得，所以

e：

接触强度载荷系数

按载荷系数校正分度圆直径

取标准值，模数圆整为

计算齿轮的相关参数

，

，

确定齿宽：

圆整取

（3）校核齿根弯曲疲劳强度

载荷系数

当量齿数，

查[3]表10-5得，，，

取安全系数

由[3]图10-18得弯曲疲劳寿命系数，

查[3]图10-20（c）得弯曲疲劳极限为：

，

许用应力

校核强度，由[3]式10-23

计算得

可知弯曲强度满足，参数合理。

2、圆柱斜齿齿轮传动的计算

设计基本参数与条件：

齿数比u=6.4，传递功率，主动轴转速，采用二班制工作，寿命10年（一年以300天计）。

（1）选择齿轮材料、精度等级和齿数

①小齿轮材料选取40Cr钢调质，大齿轮选取45钢调质，小齿轮齿面硬度为280HBS，大齿轮齿面硬度为240HBS。

②精度等级取8级。

③试选小齿轮齿数

初选螺旋角

（2）按齿面接触疲劳强度设计

查[3]（10-21）有齿面接触疲劳强度设计公式

试选载荷系数：

计算小齿轮传递的扭矩：

取齿宽系数：

确定弹性影响系数：

由[3]表10-6，

确定区域系数：

查[3]图10-30，标准直齿圆锥齿轮传动：

根据循环次数公式[3]式10-13，计算应力循环次数：

查[3]图10-19得接触疲劳寿命系数：

，

查[3]图10-21（d）得疲劳极限应力：

，

由[3]式10-12计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，

，

由[3]图10-26查得

代入数值计算

小齿轮直径

圆周速度

齿宽b及模数，

计算纵向重合度

计算载荷系数：

a：

齿轮使用系数，查[3]表10-2得

b：

动载系数，查[3]图10-8得

c：

齿间分配系数，查[3]表10-3得

d：

查[3]表10-4得齿向载荷分布系数

查[3]图10-13得

e：

接触强度载荷系数

按载荷系数校正分度圆直径

计算模数

（3）按齿根弯曲强度设计

由[3]式10-17

/

计算载荷系数

由纵向重合度，从[2]图10-28得

计算当量齿数

由[3]图10-20得弯曲疲劳强度极限，

由[3]图10-18取弯曲疲劳寿命系数，

取弯曲疲劳安全系数

由[3]式10-12得

由[3]表10-5得齿形系数，

得应力校正系数，

计算大、小齿轮的并加以比较。

，

大齿轮的数值大,选用大齿轮。

计算得，取

校正齿数

，

圆整中心距

修正螺旋角

变化不大，不必修正前面计算数值。

计算几何尺寸

，

，取齿宽为，

5、轴的计算

1、I轴的计算

（1）轴上的功率，转速，

转矩，

（2）初估轴的最小直径

先按[2]式15-2初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理。

根据[2]表15-3，取，于是得

由于输入轴的最小直径是安装联轴器处轴径。

为了使所选轴径与联轴器孔径相适应，故需同时选择联轴器型号。

联轴器的计算转矩，查[3]表14-1

再根据查[1]表12-5电动机的输出轴直径为42mm。

所以选取弹性柱销联轴器型号为LX3，孔径选为42mm。

轴孔长度为型，长度L=84mm。

（3）轴的结构设计

拟定轴上零件的装配方案，如下图

轴段1-2，由联轴器型号直径为38mm，右端应有轴肩定位，轴向长度应该略小于50mm，取48mm。

轴段2-3，由轴承内圈直径得轴段直径为46mm，轴段长度定为62mm。

轴段3-4，由受力情况选择圆锥滚子轴承，型号取30210，内径58mm。

所以轴段直径为50mm，长度为27mm。

轴段4-5，根据圆锥滚子轴承的安装要求，轴径为46mm，长度为91mm。

轴段5-6，同3-4段一样。

轴段6-7，取直径为58mm，长度为8mm。

轴段7-8，取直径为50mm，长度略小于齿轮宽，取50mm。

零件的周向定位

查[1]表14-24得

左端半联轴器定位用平键，平键的，长度L=70，右端小齿轮定位用平键，，L=25。

轴上圆角和倒角尺寸

参考表，取轴端倒角为°，圆角取1.6mm。

（4）求轴上的载荷

根据轴的结构图和受力情况得出轴所受弯矩扭矩

（5）按弯扭合成应力校核轴的强度

由上图可知，应力最大的位置，只需校核此处即可，根据[3]式15-5及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力

查[3]表15-1得，因此，轴安全。

2.Ⅱ轴的计算

（1）轴上的功率，转速，转矩，

（2）求作用在齿轮上的力

大圆锥齿轮：

圆周力，轴向力，径向力

圆柱齿轮：

圆周力，

轴向力，

径向力。

（3）初估轴的最小直径

先按[2]式15-2初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理。

根据[2]表15-3，取，于是得

（4）轴的结构设计

轴段1-2，根据最小直径，选择轴承，因为有径向力个轴向力，所以选择圆锥滚子轴承，型号为30206，，所以轴段直径为50mm，长度为34mm。

轴段2-3，因为齿轮轮毂长度为53mm，轴段长度定为53mm，直径52mm。

轴段3-4，根据2-3段和齿轮的安装直径所以选择直径为60mm。

长度为13mm

轴段4-5，安装小齿轮，所以轴长度为105mm，轴直径为111mm。

轴段5-6，此段安装同1-2段，轴径为50mm。

零件的周向定位

查表得

齿轮定位用平键，锥齿轮选择，长度略小于轴段，取L=25mm，圆柱齿轮选择，L=70mm。

轴上圆角和倒角尺寸

参考[2]表15-2，取轴端倒角为°，圆角取1.6mm

（5）求轴上的载荷

根据轴