机械设计课程设计-单级锥齿轮减速器.doc
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机械课程设计
说明书
设计题目：
单级锥齿轮减速器
专业班级：
机械0702
学生姓名：
学生学号：
指导教师：
2010-7-7
西南科技大学
制造科学与工程学院
（1）引言……………………………………………………………………………………
（2）设计题目………………………………………………………………………………
（3）电动机的选择…………………………………………………………………………
（4）传动零件的设计和计算……………………………………………………………
（5）减速箱结构的设计…………………………………………………………………
（6）轴的计算与校核………………………………………………………………………
（7）键连接的选择和计算………………………………………………………………
（8）联轴器的选择………………………………………………………………………
（9）设计小结……………………………………………………………………………
（10）参考文献……………………………………………………………………………
一、引言
课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的主要环节。
本次是设计一个锥齿
轮减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。
课程设计
内容包括：
设计题目，电机选择，运动学动力学计算，传动零件的设计及计算，
减速器结构设计，轴的设计计算与校核。
锥齿轮减速器的计算机辅助机械设计，计算机辅助设计及计算机辅助制造
（CAM/CAD）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的
研究，将进一步深入的对这一技术进行深入的了解和学习。
减速器的设计基本上符合生产设计的要求，限于作者水平有限，错误之处在所难
免，望老师予以批评改正。
二、设计题目：
带式运输机传动装置的设计
1.传动方案
锥齿轮减速器——开式齿轮
2.带式运输机的工作原理
如图20-1
3.工作情况
1）工作条件：
两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35度；
2）使用折旧期：
8年；
3）检修间隔期：
四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；
4）动力来源：
电力，三相流，电压380、220V；
5）运输带速度允许误差：
5%；
6）制造条件及生产批量：
一般机械厂制造，小批量生产。
4.设计数据
运输带工作拉力F/N2800
运输带工作速度V/（m/s）1.4
卷筒直径D/mm350
5设计内容
1）按照给定的原始数据和传动方案设计减速器装置；
2）完成减速器装配图1张；
3）零件工作图1-3张；
4）编写设计计算说明书一份。
三、电动机的选择：
（一）、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、选择电动机容量：
电动机所需的功率为：
（其中：
为电动机功率，为负载功率，为总效率。
）
而KW,所以KW
传动效率分别为：
联轴器效率
滚动轴承的效率
圆锥齿轮传动效率
开式齿轮传动效率
卷筒传动效率
传动装置的总效率应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积,即：
所以KW
3、确定电动机转速
卷筒轴工作转速为
查表可得：
一级圆锥齿轮减速器传动比，一级开式齿轮传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围为
符合这一范围的同步转速有750,1000和1500
根据这个查表可以选择的电动机有以下几种：
表1
方案
电动机型号
额定功率P
KW
电动机转速
r/min
电动机重量
Kg
参考价格
元
传动装置的传动比
同步转速
满载转速
总传动比
齿轮传动
减速器
1
Y132S–4
5.5
1500
1440
68
2
Y132M2–6
5.5
1000
960
84
3
Y160M2–8
5.5
750
710
119
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比可见第2个方案比较合适因此选定电动机型号为Y132M2–6，其主要性能如下表2：
表2
型号
额定功率KW
满载时
转速r/min
电流
A
效率
%
功率因数
Y132SM2–6
5.5
960
2.0
2.0
电动机主要外形和安装尺寸列于下表：
中心高H
外形尺寸
脚底安装尺寸
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
安装部位尺寸
132
12
（二）、确定传动装置的总传动比和分配传动比
1、总传动比
由选定的的电动机满载转速和工作机主动轴转速n，可得传动装置的总传动比为
=
（1）
电动机型号为Y132SM2-6，满载转速=960r/m,且工作机主动轴转速n=76.43r/min,则由上面公式
（1）可得：
2、分配传动比
总传动比为各级传动比的乘积，即
（2）
设、分别为圆锥齿轮的传动比和圆柱齿轮的传动比，在圆锥齿轮减速器的传动比范围内=3
则由公式
（2）可得
=12.56
得=4.19
根据圆柱齿轮减速器的传动比范围可取4，则。
3、计算传动装置的运动和动力参数
（1）、各轴转速
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
（2）、各轴输入功率
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
（3）、各轴输入转矩
电机轴输出转矩
所以各轴输出转矩为：
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
轴名
效率P
KW
转矩T
N*M
转速n
r/m
传动比
效率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
5.0
49.74
960
1
0.97
I轴
4.85
4.66
48.26
46.33
960
3
0.94
II轴
4.56
4.51
136.21
134.85
305.73
1
0.97
III轴
4.43
4.21
132.15
125.54
305.73
4.19
0.93
IV轴
4.12
3.91
515.50
489.43
76.43
四、传动零件的设计计算
（一）、选择圆锥齿轮传动的设计计算
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度，齿形角，齿顶高系数，顶隙系数。
（2）材料选择，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45刚（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度相差40HBS。
2.按齿面接触疲劳强度设计
公式：
（1）、确定公式内的各计算值
1）查得材料弹性影响系数，节点区域系数。
2）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限。
3）计算应力循环次数
小齿轮：
大齿轮：
4）查表得到：
.
5）查得接触批量寿命系数
6）计算接触疲劳许用应力
7）可以选取，，，；
所以
8）
9）
10）
（2）计算
1）试算小齿轮的分度圆直径，带入许用应力中的较小值
得：
=89.42mm
2）计算圆周速度v
3）齿数，由公式得大齿轮齿数
，c=18
所以=70.94
取，则，
取。
则齿数比，
与设计要求传动比的误差为1.33%，可用。
4）模数
大端模数
取标准模数m=4mm。
5）大端分度圆直径
小齿轮大端分度圆直径大于强度计算要求的89.43mm。
6）节锥顶距
7）节圆锥角（未变位时，与分度圆锥角相等）
18.°=18°39′54″
71.°=71°20′6″
8）大端齿顶圆直径
小齿轮
大齿轮
9）齿宽
取
10）进行强度校核计算
402.37MPa<444.6MPa
所以强度符合。
3、按齿根弯曲疲劳强度设计公式：
（1）确定公式内的各计算值
1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度。
2）查得弯曲疲劳寿命系数
3）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳系数S=1.6则
4）查取齿形系数，
5）应力校正系数，
6）计算大小齿轮的，并加以比较：
大齿轮大所以取0.01836
（2）、带入以上数据可以求得
=2.65
（3）进行强度校核计算带入公式
206.74MPa<213.75MPa所以符合。
7）、数据整理
名称
符号
公式
直齿圆锥小齿轮
直齿圆锥大齿轮
齿数
24
71
模数
m
m
4
传动比
i
i
2.96
分度圆锥度
，
分度圆直径
96
284
齿顶高
4
4
齿根高
4.8
4.8
齿全高
h
8.8
8.8
齿顶圆直径
，
101.61（大端）
285.89（大端）
齿根圆直径
，
90.39
283.11
齿距
p
12.56
12.56
齿厚
s
6.28
6.28
齿槽宽
e
6.28
6.28
顶隙
c
0.8
0.8
锥距
R
149.89
149.89
齿顶角
，
齿根角
齿顶圆锥角
，
齿根圆锥角
，
当量齿数
25.33
221.88
齿宽
45
45
（二）、开式圆柱齿轮的设计计算
1、选定齿轮类型和精度等级。
因为为开式齿轮所以选择硬齿面，工作较为平稳选用8级精度，选择材料是铸钢，硬度为250HBS。
小齿轮齿面强度为400HBS，大齿轮齿面强度为360HBS，两者材料硬度相差为40HBS。
选取小齿轮齿数，则。
2、按齿根弯曲疲劳强度计算：
（1）、确定公式中的各计算值：
1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
大齿轮的弯曲疲劳强度极限
2）计算应力循环系数：
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