圆锥圆柱齿轮减速器设计说明书(同济版本).doc
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汽车学院 车辆工程（汽车） 05汽车1班 陈恺 052062
机械设计
课程设计说明书
（机械设计基础）
设计题目圆锥圆柱齿轮减速器
汽车学院车辆工程（汽车）专业
班级05级汽车1班学号052062
设计人陈恺
指导老师奚鹰
完成日期2007年7月29日
目录
设计任务书……………………………………………………3
传动方案的拟订及说明………………………………………3
电动机的选择…………………………………………………3
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5
传动件的设计计算……………………………………………7
轴的设计计算………………………………………………..16
滚动轴承的选择及计算……………………………………..38
键联接的选择及校核计算…………………………………..42
联轴器的选择………………………………………………..43
减速器附件的选择…………………………………………..44
润滑与密封…………………………………………………...44
设计小结……………………………………………………...44
参考资料目录………………………………………………...45
设计计算及说明
结果
一、设计任务书
设计一用于带式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器，已知带式运输机驱动卷筒的圆周力（牵引力）F=2100N，带速v=1.3m/s，卷筒直径D=320mm，输送机常温下经常满载，空载起动，工作有轻震，不反转。
工作寿命10年（设每年工作300天），一班制。
二、传动方案的拟订及说明
计算驱动卷筒的转速
选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为13。
根据总传动比数值，可拟定以下传动方案：
图一
三、选择电动机
1）电动机类型和结构型式
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。
它为卧式封闭结构。
设计计算及说明
结果
2）电动机容量
（1）卷筒的输出功率
（2）电动机输出功率
传动装置的总效率
式中、…为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。
由《机械设计（机械设计基础）课程设计》表2-4查得：
V带传动=0.96；滚动轴承=0.988；圆柱齿轮传动=0.97；圆锥齿轮传动=0.96；弹性联轴器=0.99；卷筒轴滑动轴承=0.96；则
故
（3）电动机额定功率
由《机械设计（机械设计基础）课程设计》表20-1选取电动机额定功率。
3）电动机的转速
推算电动机转速可选范围，由《机械设计（机械设计基础）课程设计》表2-1查得Ｖ带传动常用传动比范围，单级圆柱齿轮传动比范围，圆锥齿轮传动比范围，则电动机转速可选范围为：
设计计算及说明
结果
初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较，如下表：
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）
同步
满载
1
Y132M1-6
4
1000
960
73
2
Y112M-4
4
1500
1440
43
传动装置的传动比
总传动比
V带传动
二级减速器
12.37
3.1
3.99
18.56
4.64
4
两方案均可行,但方案1传动比较小,传动装置结构尺寸较小,因此采用方案1,选定电动机的型号为Y132M1-6
4）电动机的技术数据和外形,安装尺寸
由《机械设计（机械设计基础）课程设计》表20-1、表20-2查得主要数据，并记录备用。
四、计算传动装置的运动和动力参数
1）传动装置总传动比
2）分配各级传动比
因为是圆锥圆柱齿轮减速器，所以
圆锥圆柱齿轮减速器传动比
设计计算及说明
结果
3）各轴转速（轴号见图一）
4）各轴输入功率
按电动机所需功率计算各轴输入功率，即
5）各轴转矩
项目
轴1
轴2
轴3
轴4
轴5
转速（r/min）
960
960
310
77.6
77.6
功率（kw）
3.36
3.29
3.16
3.02
2.98
转矩（N*m）
33.43
32.73
97.35
371.66
366.74
传动比
1
1
3.1
3.99
1
效率
1
0.978
0.96
0.958
0.988
设计计算及说明
结果
五、传动件的设计计算
圆锥直齿轮设计
已知输入功率，小齿轮转速960r/min，齿数比u=3.1，由电动机驱动，工作寿命10年（设每年工作300天），一班制，带式输送机工作经常满载，空载起动，工作有轻震，不反转。
1、选定齿轮精度等级、材料及齿数
1）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，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选择小齿轮材料为（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。
3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取整。
则
2、按齿面接触强度设计
由设计计算公式进行试算，即
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数
2）计算小齿轮的转矩
3）选齿宽系数
设计计算及说明
结果
4）由《机械设计（第八版）》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限
5）由《机械设计（第八版）》表10-6查得材料的弹性影响系数
6）计算应力循环次数
7）由《机械设计（第八版）》图10-19取接触疲劳寿命系数
8）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，得
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值
2）计算圆周速度v
设计计算及说明
结果
3）计算载荷系数
根据，7级精度，由《机械设计（第八版）》图10-8查得动载系数
直齿轮
由《机械设计（第八版）》表10-2查得使用系数
根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查《机械设计（第八版）》表得轴承系数，则
接触强度载荷系数
4）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得
5）计算模数m
取标准值
6）计算齿轮相关参数
7）圆整并确定齿宽
圆整取，
设计计算及说明
结果
3、校核齿根弯曲疲劳强度
1）确定弯曲强度载荷系数
2）计算当量齿数
3）由《机械设计（第八版）》表10-5查得齿形系数
应力校正系数
4）由《机械设计（第八版）》图20-20c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
5）由《机械设计（第八版）》图10-18取弯曲疲劳寿命系数
6）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数，得
7）校核弯曲强度
设计计算及说明
结果
根据弯曲强度条件公式进行校核
满足弯曲强度，所选参数合适。
圆柱斜齿轮设计
已知输入功率，小齿轮转速310r/min，齿数比u=4，由电动机驱动，工作寿命10年（设每年工作300天），一班制，带式输送机工作经常满载，空载起动，工作有轻震，不反转。
1、选定齿轮精度等级、材料及齿数
1）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，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选择大小齿轮材料均为45钢（调质），小齿轮齿面硬度为250HBS，大齿轮齿面硬度为220HBS。
3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数
4）选取螺旋角。
初选螺旋角
2、按齿面接触强度设计
设计计算及说明
结果
由设计计算公式进行试算，即
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数
2）计算小齿轮的转矩
3）选齿宽系数
4）由《机械设计（第八版）》图10-30选取区域系数
5）由《机械设计（第八版）》图10-26查得，，则
6）由《机械设计（第八版）》表10-6查得材料的弹性影响系数
7）计算应力循环次数
8）由《机械设计（第八版）》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限
9）由《机械设计（第八版）》图10-19取接触疲劳寿命系数
设计计算及说明
结果
10）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，得
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得
2）计算圆周速度v
3）计算齿宽b及模数
4）计算纵向重合度
5）计算载荷系数
设计计算及说明
结果
根据，7级精度，由《机械设计（第八版）》图10-8查得动载系数
由《机械设计（第八版）》表10-3查得
由《机械设计（第八版）》表10-2查得使用系数
由《机械设计（第八版）》表10-13查得
由《机械设计（第八版）》表10-4查得
接触强度载荷系数
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得
7）计算模数
取
8）几何尺寸计算
（1）计算中心距
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角
因值改变不多，故参数、等不必修正
（3）计算大小齿轮的分度圆直径
设计计算及说明
结果
（4）计算齿轮宽度
圆整后取
3、校核齿根弯曲疲劳强度
1）确定弯曲强度载荷系数
2）根据重合度，由《机械设计（第八版）》图10-28查得螺旋角影响系数
3）计算当量齿数
4）由《机械设计（第八版）》表10-5查得齿形系数
应力校正系数
5）由《机械设计（第八版）》图20-20c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
6）由《机械设计（第八版）》图10-18取弯曲疲劳寿命系数
设计计算及说明
结果
7）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数，得
8）校核弯曲强度
根据弯曲强度条件公式进行校核
满足弯曲强度，所选参数合适。
六、轴的设计计算
输入轴设计
1、求输入轴上的功率、转速和转矩
2、求作用在齿轮上的力
已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为
设计计算及说明
结果
而
圆周力、径向力及轴向力的方向
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