福建农林大学机械设计课程设计：二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计.doc
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机械设计课程设计：
二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计
福建农林大学设计计算及说明
结果
一、设计任务书
1.1传动方案示意图
图一、传动方案简图
1.2原始数据
传送带拉力F（N）
传送带速度V（m/s）
滚筒直径D（mm）
2500
1.6
280
1.3工作条件
三班制，使用年限为10年，连续单向于运转，载荷平稳，小批量生产，运输链速度允许误差为链速度的。
1.4工作量
1、传动系统方案的分析；
2、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；
3、传动零件的设计计算；
4、轴的设计计算；
5、轴承及其组合部件选择和轴承寿命校核；
6、键联接和联轴器的选择及校核；
7、减速器箱体，润滑及附件的设计；
8、装配图和零件图的设计；
9、设计小结；
10、参考文献；
二、传动系统方案的分析
传动方案见图一，其拟定的依据是结构紧凑且宽度尺寸较小，传动效率高，适用在恶劣环境下长期工作，虽然所用的锥齿轮比较贵，但此方案是最合理的。
其减速器的传动比为8-15，用于输入轴于输出轴相交而传动比较大的传动。
三、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算
设计计算及说明
结果
3.1电动机的选择
1、电动机类型选择：
选择电动机的类型为三相异步电动机，额定电压交流380V。
2、电动机容量选择：
（1）工作机所需功率=FV/1000
F-工作机阻力
v-工作机线速度
-工作机效率可取0.96
（2）电动机输出功率
考虑传动装置的功率损耗，电动机的输出功率为
=/
为从电动机到工作机主动轴之间的总效率，即
=0.833
-滚动轴承传动效率取0.99-圆锥齿轮传动效率取0.95
-圆柱齿轮传动效率取0.97-联轴器效率取0.99
-卷筒效率取0.96
=
（3）确定电动机的额定功率
因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。
所以可以暂定电动机的额定功率为5.5Kw。
3、确定电动机转速
卷筒工作转速
=60×1000V/πD=60X1000X1.6/3.14X280=109.2r/min
由于两级圆锥-圆柱齿轮减速器一般传动比为8-15，故电动机的转速的可选范围为
—=（8-15）=873.6—1638r/min。
可见同步转速为1000r/min，1500r/min的电动机都符合，这里初选同步转速为1000r/min，1500r/min的两种电动机进行比较，而转速越高总传动比越大传动装置的结构会越大，成本越高。
所以应综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格及总传动比。
设计计算及说明
F=2500N
V=1.6m/s
=0.833
=5kw
=5.5kw
=109.2
r/min
结果
表2电动机方案比较表（指导书表19-1）
方案
电动机型号
额定功率（kw）
电动机转速（r/min）
电动机质量（kg）
传动装置总传动比
同步
满载
1
Y132M2-6
5.5
1000
960
73
8.79
2
Y132S-4
5.5
1500
1440
43
13.19
由表中数据可知，方案1的总传动比小，传种装置结构尺寸小，因此可采用方案1，选定电动机型号为Y132M2-6
3.2传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配
1、传动装置总传动比
=960/109.2=8.79
2、分配各级传动比
高速级为圆锥齿轮其传动比应小些约，低速级为圆柱齿轮传动其传动比可大些。
所以可取
=2.2=4
3.3计算传动装置的运动和动力参数
1、各轴的转速（各轴的标号均已在图中标出）
＝=960r/min
＝=960/202=436.36r/min
＝/=436.36/4=109.2r/min
=109.2r/min
2、各轴输入功率
=4.95kw
.=4.655kw
=4.47kw
=.=4.38kw
3、各轴转矩=49.24N.m
设计计算及说明
选Y132M2-6型电动机
=2.2
=4
=960
=436.36
=109.2r/min
=4.95kw
=4.65kw
=4.47kw
=4.38kw
结果
=101.88N.m
=390.92N.m
=383.04N.M
将计算结果汇总列表如下
表3轴的运动及动力参数
项目
电动机轴
高速级轴I
中间轴II
低速级轴III
工作机轴IV
转速（r/min）
960
960
436.36
109.2
109.2
功率（kw）
5
4.95
4.655
4.47
4.382
转矩（）
49.76
49.24
101.88
390.92
383.04
传动比
1
2.2
4.0
1
效率
0.99
0.94
0.96
0.98
四、传动零件的设计计算
4.1斜齿圆柱齿轮传动的设计（主要参照教材《机械设计（第八版）》）
已知输入功率为=4.655kw、小齿轮转速为=436.36r/min、齿数比为4。
工作寿命10年（设每年工作300天），三班制，带式输送，工作平稳，转向不变。
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7级精度。
（GB10095-88）
（2）材料选择由《机械设计（第八版）》表10-1小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度相差40HBS。
（3）选小齿轮齿数,则大齿轮齿数初选螺旋角。
2、按齿面接触疲劳强度计算按下式设计计算
设计计算及说明
小齿轮：
40Cr（调质）
280HBS
大齿轮：
45钢（调质）
240HBS
7级精度
结果
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数=1.6
2）查教材图表（图10-30）选取区域系数=2.435
3）查教材表10-6选取弹性影响系数=189.8
4）查教材图表（图10-26）得=0.765=0.88=1.645
5）由教材公式10-13计算应力值环数
N=60nj=60×436.36×1×（3×8×300×10）=1.885×10h
N=0.471X10h
6）查教材10-19图得：
K=0.9K=0.95
7）查取齿轮的接触疲劳强度极限650Mpa550Mpa
8）由教材表10-7查得齿宽系数=1
9）小齿轮传递的转矩=95.5×10×=9550X4655/436.36=101.88N.m
10）齿轮的接触疲劳强度极限：
取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式（10-12）得:
[]==0.9×650=585
[]==0.95×550=522.5
许用接触应力为
（2）设计计算
1）按式计算小齿轮分度圆直径
=
2）计算圆周速度1.27m/s
3）计算齿宽b及模数
设计计算及说明
=1.6
=2.435
=189.8
=1.645
K=0.9K=0.95
650
Mpa550Mpa
=1
T=101.88N.m
=
553.75MPa
V=1.27m/
结果
b==1.5567=55.67mm
=
4）计算齿宽与高之比
齿高h==2.25×2.455=5.24
==10.62
5）计算纵向重合度=0.318tanβ=0.318X1X22tan=1.744
6）计算载荷系数K
系数=1，根据V=1.27m/s，7级精度查图表（图10-8）得动载系数=1.08
查教材图表（表10-3）得齿间载荷分布系数=1.4
由教材图表（表10-4）查得=1.420
查教材图表（图10-13）得=1.32
所以载荷系数
=2.147
7）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
=
8）计算模数
=
3、按齿根弯曲疲劳强度设计
由弯曲强度的设计公式≥设计
（1）确定公式内各计算数值
1）计算载荷系数=1.99
2）根据纵向重合度=1.744查教材图表（图10-28）查得螺旋影响系数=0.88
3）计算当量齿数
=24.08
设计计算及说明
=2.455
=10.62
=1.744
=1.4
=1.420
=1.32
=61.4mm
=2.7mm
=24.08
结果
=96.33
4）查取齿形系数查教材图表（表10-5）=2.6476，=2.18734
5）查取应力校正系数查教材图表（表10-5）=1.5808，=1.78633
6）查教材图表（图10-20c）查得小齿轮弯曲疲劳强度极限=520MPa，大齿轮弯曲疲劳强度极限=400MPa。
7）查教材图表（图10-18）取弯曲疲劳寿命系数K=0.85K=0.88
8）计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数S=1
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