机械设计课程设计二级圆锥齿轮斜齿圆柱齿轮减速器.docx

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机械设计课程设计二级圆锥齿轮斜齿圆柱齿轮减速器

设计题目：

二级圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器

原始数据：

运输带拽引力F=3600N

运输带速度v=1.0

滚筒直径D=300mm

使用年限5年，双班制每年按300天计算

速度允许误差士5%

一确定传动方案

匚

图所示为电机直接与圆锥齿轮-――圆柱齿轮减速器相联结，结构紧凑，运动平稳。

选择电动机

传动装置总效率

2424

=12345=0.9920.9940.960.970.96=0.8415

0.99联轴器传动效率

2=0.99滚动轴承效率

3=0.96圆锥齿轮传动效率

4=0.97圆柱斜齿轮传动效率

5=0.96卷筒传动效率

工作机输入功率:

Pw=fv=36001.0=3.60kw

电动机所需要功率:

Pd二匹kw3604.278kw

a0.8415

确定电动机的型号:

运输带鼓轮的工作转速为:

ng

601000v

■D

-63.66r/min

按课程设计指导书表3-1查得圆锥-圆柱斜齿轮的传动比一般范围为:

锥齿轮：

h范围是2到3,斜齿轮i2范围是3到6,故电动机转速:

na二ian=（6~18）63.66r/min=381.96~1145.88r/min根据功率ped-pd,且转速满足：

381.96nd1145.88r/min选电动机型号为：

Y132M1-6

参数：

额定功率为：

P=5.5kw

电动机满载转速nm=960r/min

电动机的轴伸出直径D=38mm,电动机的收伸长度L=80mm

三运动学和动力学计算：

1总传动比及其分配

总传动比ia二nm/ng=960/6366=15.08

2分配减速器的各级传动比直齿轮-圆柱斜齿轮传动比锥齿轮传动比：

i^3

圆柱斜齿轮传动比：

i2=5.27

3.计算减速器各轴转速：

轴一的转速：

960r/min

轴二的转速：

n2=n1/i^960/^320r/min

轴三的转速：

n3二n2/i2二320/5.27二60.72r/min

轴四的转速：

n4=n3=60.72r/min

4.减速器各轴功率计算：

Pi二pd14.2780.990.99二4.193kw

pn二pn23=4.1930.990.96二3.985kw

pmpn24=3.9850.990.97=3.827kw

p卷筒轴=p皿〔5=3.8270.990.96二3.637kw

5.减速器各轴功率转速.转矩

电动机的输出转矩：

Td二9550Pd/nm=42.56N*m

轴一的输入转矩：

T^Td12=41.71N•m

轴二的输入转矩：

T2二Td23二118.93N*m

轴三的输入转矩：

T3=T2i224二601.88N*m

轴四的输入转矩：

T^T315二572.08N*m

四.直齿圆锥齿轮传动的设计计算:

1.齿面接触疲劳强度设计：

1）选择齿形制GB12369-9Q齿形角20

由题可知，小齿轮选用40Cr,调制处理，硬度为240~280HB平均

硬度280HB大齿轮选用45号钢，调制处理，硬度为240HB。

2）齿数z和精度等级：

取z“=24,z2=站=324=72,取72精度等级取8级

般情况下，闭式齿轮设计，先按接触强度初

步确定主要尺寸，即

3）试选载荷系数kt=1.3

4）计算小齿轮传递的转矩

5）取齿宽系数：

弓r=0.30

1

6）确定弹性影响系数：

由表10-6，Ze=189.8MPa"

7）由图10-21按齿面硬度查的小齿轮的解除疲劳强度极限二him1=600MPa，大齿轮的二Hiim2=550MPa

8）根据循环次数公式［3］式10-13，计算应力循环次数：

N/60n1jLh=609601283005=1.38109

N,8

N21=4.61108

u

9）查［3］图10-19得接触疲劳寿命系数：

Khn1=0.94，Khn^0.95

10）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Sh=1，

[-Hh二Khni~Hlim1二564MPa

Sh

KHN2'-Hlim2

[-H]2522.5MPa

Sh

2.计算

1）由接触强度计算出小齿轮分度圆直径：

卜ZeI2KT

-2.923E1——283.88mm

=r1-0.5「ru

dm1二d1t（1一0.5R）二71.30mm

■dm1n〔

2）齿轮的圆周速度v丁-3.58m/s

60如000

3）计算载荷系数：

a：

齿轮使用系数，查［3］表10-2得Ka=1.25

b:

动载系数，查［3］图10-8得Kv=1.17

c：

齿间分配系数，查［3］表10-3得Kh：

「Kf：

「1

d:

齿向载荷分布系数Kh，Kf，1.5Khz

查[3]表10-9得Kh■:

b^1.25，所以K「二=1.875

e：

接触强度载荷系数K=KaKvKh：

Kh」1.251.1711.875=2.74

4）按载荷系数校正分度圆直径

d^K/Kt=96.49mm

d1’cc

m二一4.02mm取标准值，模数圆整为m二4mmz1

5）计算齿轮的相关参数

d^m^=96mm，d2二mz^288mm

6=arctan勺=180516''d2=90'—6=7134'44"

Z2，

6）确定齿宽：

b=-vrR=45.53mm

圆整取b,=b2二46mm

3.校核齿根弯曲疲劳强度

①载荷系数K二2.74

当量齿数zv1==25.3，Zv2==227.9

COS§1COS§2

③查［3］表10-5得YFa1=2.61，丫sa1」592，丫Fa2=2.06，丫Sa2「.97

⑷取安全系数Sf=1.4

由［3］图10-18得弯曲疲劳寿命系数Kfn1=0.92,Kfn2二0.9

查［3］图10-20（c）得弯曲疲劳极限为：

二fe1=450MPa,

许用应力

「F2二26.5MPa［「F］2

可知弯曲强度满足，参数合理。

五.斜齿圆柱齿轮传动的设计计算:

1.齿面接触疲劳强度设计

1）选择齿轮材料，小齿轮40Cr,调制，硬度260HB大齿轮45号钢,调制，硬度240HB.

2）精度等级取8级。

3）试选小齿轮齿数Zi=21

z2=i2Z［=5.2721=110.67取Z2=111

Z2111口cc

调整后u=云=药二529

4）初选螺旋角=12

2.齿面接触疲劳强度计算:

1）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

3gKTU「ZeZh）2

Id；：

.u（^h］）

1＞试选载荷系数：

Kt-1.8

2＞计算小齿轮传递的扭矩：

T2=9.55106旦=1.19105Nm

3＞取齿宽系数：

d=1

1

4＞确定弹性影响系数：

由［3］表10-6，ZeM89.8MPa"

5＞确定区域系数：

查［3］图10-30，标准直齿圆锥齿轮传动：

Z^2.5

6＞根据循环次数公式［3］式10-13，计算应力循环次数:

=6On［jLh=609601523008=1.38109

Ni8

N2—2.6110

u

查［3］图10-19得接触疲劳寿命系数：

Khn^0.95,Khn2二0.97查［3］图10-21（d）得疲劳极限应力：

二日吋二600MPa，

‘Hlim2二550MPa

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

SH=J。

，

^h］KnN^_Hiim^=570MPa

Sh，

匸H］2二Khn2'H|im2=533.5MPa

Sh

Lh］=［h］1£卜h］2=551.75MPa

7＞由［3］图10-26查得；：

.八八；：

.2二0.780.885=1.665

8＞代入数值计算

小齿轮直径：

兀d1tn2

9＞圆周速度v二21.02m/s

60汉1000

10＞齿宽b及模数Et，

b='dd1t=160.94mm=60.94mm

h=2.25mnt=6.39mm

b/h二9.54

11＞计算纵向重合度…0.318d^tan‘1.42

12＞计算载荷系数：

齿间载荷分配系数KHa：

由表12.10，先求

二3905N

2T221.19105

d1t-60.94

空=妙=80.1N/mm100N/mmb60.94

a：

齿轮使用系数，查［3］表10-2得心=1.25

b:

动载系数，查［3］图10-8得K^1.1

c：

齿间分配系数，查［3］表10-3得心厂心「1.4

d:

查［3］表10-4得齿向载荷分布系数KhI=1.457

查［3］图10-13得K^=1.35

e：

接触强度载荷系数K-KaKvK.Kh—1.251.11.41.457=2.8013＞按载荷系数校正分度圆直径

453K=70.68mm

.Kt

dcos卜

14＞计算模数mn二二3.29mm

Z1

3）按齿根弯曲强度设计

由［3］式10-17

mnT%^

1＞计算载荷系数

K=KAKvK^K^=1.251.11.41.35=2.599

2＞由纵向重合度,=1.42，从［2］图10-28得Y二0.91

3＞计算当量齿数"畫二22.4

4＞由［3］图

10-20得弯曲疲劳强度极限二fe1=500MPa,

-FE2二430MPa

5＞由［3］图10-18取弯曲疲劳寿命系数Kfn1二0.92，Kfn2二0.95

6＞取弯曲疲劳安全系数Sf=1.4

由［3］式10-12得

［］仏匚虫=328.57MPa

SF

［；「f〕2二KfN2「FE2=291.79MPa

Sf

7＞由［3］表10-5得齿形系数YFa1二2.76，YFa^2.172

得应力校正系数Ysa1=1.56，YSa2=「798

Yf/Yse=0.013104Y^Ya2=0.013384

［1】1'［二F】2

大齿轮的数值大。

9＞计算得mn-1.898mm，去mn二3.0mm

10＞校正齿数

d1cos:

zi-23.0423,z厂u乙=121.89122

mn21

11＞圆整中心距

圆整为a=223mm

12＞修正螺旋角

匕-arccos（Z1丝四二1250'18"

2a

变化不大，不必修正前面计算数值。

13＞计算几何尺寸

d=—1_-=70.77mm，d2=-2~-=375.38mm

cos：

cos:

b=ddj=70.77mm，取齿宽为Bj=76mm,B2=71