圆锥圆柱齿轮减速器设计书.docx

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圆锥圆柱齿轮减速器设计书

圆锥-圆柱齿轮减速器设计书

内

容

及

任

务

一、设计的主要技术参数：

卷筒直径D=360mm；运输带速度V=0.75m/s运输带从动轴所需扭矩T=6700N·m。

工作条件：

用于装配车间，双班制工作，工作较平稳，使用寿命为8年（轴承寿命为3年以上）。

二、设计任务：

电动机的选择；装置运动和动力参数的计算；带传动的设计；齿轮的设计；轴类零件的设计；轴承寿命的计算；键连接的校核；密封及润滑类型的选择；减速器的设计；绘制减速器零件图和装配图；编写设计计算说明书。

三、每个学生应在教师指导下，独立完成以下任务：

（1）减速机装配图1张；

（2）零件工作图2~3张；

（3）设计说明书1份

进

度

安

排

2012年10月拟定设计方案

2012年11月设计带轮和齿轮及确定其参数

2012年12月设计轴类零件，选取轴承

2013年1月画出装备图及零件图

主

要

参

考

资

料

【1】机械设计（第八版）.濮良贵，纪名刚主编.北京：

高等教育出版社，2006.5

【2】机械设计课程设计（第二版）.杨光等主编.北京：

高等教育出版社，2010.6

【3】机械原理（第二版）.朱锂主编.北京：

高等教育出版社，2010.4

【4】材料力学（第五版）.刘鸿文主编.北京：

高等教育出版社，2011.1

【5】机械制图（第二版）.王巍主编.北京：

高等教育出版社，3009,.6

【6】互换性与测量技术基础（第二版）.徐学林主编.长沙：

湖南大学出版社，2009.7

【7】理论力学（第七版）.哈尔滨工业大学理论力学教研室编.北京：

高等教育出版社，2009.7

指导教师（签字）：

年月日

系（教研室）主任（签字）：

年月日

机械设计

设计说明书

圆锥—圆柱齿轮减速器

起止日期：

2012年10月11日至2013年1月5日

学生姓名

陈达

班级

机设1001

学号

10405100111

成绩

指导教师（签字）

机械工程学院（部）

2012年01月05日

1传动方案的设计3

2电机的选择3

3运动和动力参数的计算4

4V带传动设计计算6

5齿轮设计计算7

6轴的机构设计计算17

7轴承的校核23

8键的选择及校核计算26

9联轴器的选择27

10减速器箱体及附件的设计27

11润滑与密封29

12密封的方法30

13窥视及视孔盖30

14放油孔螺栓及油尺30

15启盖螺钉31

16设计小结31

17附图

1、传动方案的设计

在电机与运输带之间布置一台二级圆锥-圆柱齿轮减速器，高速级布置直齿圆锥齿轮传动轴端选择弹性联轴器。

图1-1所以为输送机机传动的系统简图。

图1-1

2、电动机的选择

（1）计算滚筒的工作转速

（2）工作机的功率

（3）传动系统的总效率为

设

-输送机滚筒效率，取0.96

-输送机滚筒轴至输送带之间的传动效率，取0.97

-联轴器效率，取0.99

-闭式圆柱齿轮传动效率，取0.97

-闭式圆锥齿轮传动效率，取0.97

-滚动轴承效率，取0.99

（4）电动机所需功率为

由表12-1可知，满足

条件的Y系列三相异步电动机额定功率

应取7.5KW。

根据动力源和工作条件，电动机的类型选用Y系列三相异步电动机。

电动机的转速选择常用的两种同步转速：

1000r/min和750r/min,以便比较。

根据电动机所需功率和同步转速，查辅导教材表（12-1）确定电动机的型号为Y160M-6或Y160L-8。

传动系统的总传动比为

式中

—电动机满载转速

—滚筒的转速

将所查两种电动机的参数和计算数据绘表如下表：

表2-1

方案

电动机

型号

额定功率/KW

同步转速/（r/min）

满载转速/（r/min）

总传动比

中心高/mm

电流/A

1

Y160M-6

7.5

1500

970

24.11

160

17

2

Y160L-8

7.5

715

715

17.96

160

17.7

通过上表可知，方案1转速高，电动机价格低，总传动比虽然大些，但完全可以通过带传动和两级齿轮传动实现，所以选择方案1.。

3、运动和动力参数的计算

（1）传动比得分配

总传动比为：

由传动系统方案知

由计算得两级齿轮的总传动比为

为了便于大锥齿轮的加工，高速级锥齿轮传动比

取为

低速级的传动比

为

（2）各轴的转速计算

（3）各轴输入功率计算

（4）各轴输入扭矩计算数

表2-2各轴运动与动力参

表2-2

轴号

转速n/（r/min）

功率P/KW

扭矩T/（

）

0

715

5.91

78.94

1

715

5.85

78.15

2

238.33

5.62

225.20

3

39.79

5.4

1296.05

4

39.79

5.29

1269.65

4、齿轮1、齿轮2的设计计算

（1）选精度等级、材料及齿数

（1）、选择齿轮材料与热处理方法。

根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动，7级精度等级的直齿锥齿传动。

查表7-1取小齿轮材料为40cr钢，调质处理，硬度HBS1=260；大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度HBS2=230;两齿轮齿面硬度差为30HBS，符合软齿面传动的设计要求。

结构简图如图5-1所示：

图5-1

a、确定齿轮齿数

、

取小齿轮齿数

，在（16~30）范围之内，则大齿轮齿数

2、确定材料的许用应力

（1）、确定接触疲劳极限

=720MPa，

=580MPa

（2）确定寿命系数ZN,

大小齿轮循环次数分别为N1,N2

由图10-19取疲劳强度寿命系数:

：

Z1=1,Z2=1

（3）、确定尺寸系数Zx，由图7-20查得Zx1=Zx2=1

（4）、确定安全系数SH,查表7-8取SH=1.05

（5）、计算许用接触应力

3、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计

按式（7-35）计算接触强度，其公式为

确定上式中计算数值如下：

1试选载荷系数：

。

2取齿宽系数：

3由表7-5得材料的弹性影响系数：

4由表7-14确定节点区域系数：

5试算所需小齿轮直径d1t

6

4、确定实际载荷系数K与修正所计算载的分度圆：

（1）：

齿轮使用系数

，查表7-2得

（2）：

动载系数

计算齿轮的平均圆周速度

查表7-7，由齿轮的精度7级与速度查图7-8得KV=1.05

（3）：

齿间分配系数

锥距：

齿宽初定：

圆周力计算：

单位载荷计算

由表7-11查得

=1.2

（4）：

齿向载荷分布系数

由表7-12得

，有效工作齿宽

be,按式（7-34）计算得

（5）、计算载荷系数

（6）、按载荷系数校正分度圆直径

（7）、试算模数

取标准值，模数圆整为

5、齿根弯曲强度计算

按式（7-38）计算接触强度，其公式为

≥

确定公式内各计算数值如下。

（1）查教材图表（图7-21a）查得小齿轮弯曲疲劳强度极限

=300MPa，大齿轮弯曲疲劳强度极限

=220MPa。

（2）取弯曲疲劳寿命系数

（3）由表7-8取弯曲疲劳安全系数S=1.25

（4）由图7-23确定尺寸系数，得

（5）由式（7-22）计算弯曲强度许用应力得

[

]

=

MPa

[

]

=

MPa

（6）确定齿形系数

，

计算分度圆锥角

计算当量齿数

查教材图表（图7-16

=2.61，

=2.12.

（7）、确定应力校正系数，根据Zv1,ZV2,由图7-17查的

=1.59，

=1.85

（8）大小齿轮的

值

大齿轮的数值大.选用.

（9）、将以上各值代入公式计算得

≥

=

由于齿轮的模数m的大小主要取决于弯曲强度，所以将计算出来的4.11按表7-9圆整为m=4.5.再根据接触疲劳强度计算出的分度圆直径d1=90mm，协调相关参数与尺寸为

z

=

取z

=20那么z

=

锥齿轮分度圆直径为

6、标准直齿圆锥齿轮相关几何计算

名称

符号

小锥齿轮1

大锥齿轮2

分度圆锥角

δ

分度圆直径

d

=90mm

=

齿顶高

ha

齿根高

hf

齿顶圆直径

da

齿根圆直径

df

锥距

R

R=142.30nn

齿宽

b

B=44

齿顶角

θa

齿根角

θf

θf=2.17

5、齿轮3、齿轮4的设计计算

1、选择齿轮材料、热处理方法、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260HBS，大齿轮齿面硬度为230HBS。

②精度等级取7级。

③试选小齿轮齿数

，

取

2、确定材料的许用接触应力

（1）、确定疲劳极限应力

，由图7-18（a）查MQ线得

，

（2）、确定寿命系数ZX：

由图7-19查的

，

（3）、确定尺寸系数ZX,由图7-20取

，

（4）、确定安全系数SH，由表7-8取

。

（5）、计算许用接触应力

，按式（7-20）计算，得

3、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计

查（7-25）有齿面接触疲劳强度设计公式

确定上式中的各计算数值如下。

（1）、初选螺旋角

，试选载荷系数：

。

（2）、小齿轮的转矩

（3）、确定齿宽系数

，由表7-6选取齿宽系数

（4）、确定弹性影响系数:

表7-5，

（5）、确定节点区域系数：

由图7-14：

（6）、确定重合度系数Z

。

由式（7-27）可得端面重合度为

轴面重合度：

因

，由式（7-26）得重合度系数

（7）、角系数

（8）、试算所需小齿轮直径d1t

=69.92mm取d1t=90mm

4、实际载荷系数K与修正所计算的分度圆直径

⑴：

确定齿轮使用系数，表7-2得

⑵：

确定动载系数，图7-8得

⑶：

确定齿间分配系数，查表7-3得

⑷：

确定齿向载荷分布系数

，由表7-4得

=1.33

（5）：

计算载荷系数

（6）：

按实际载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（7-12）得

（7）、计算模数

5、齿根弯曲疲劳强度计算

由式（7-28）的弯曲强度的设计公式为

确定上式中的各计算值如下。

（1）、由图7-21（a）弯曲疲劳强度极限

，

（2）、由图7-22取弯曲疲劳寿命系数

，

（3）、由表7-8查得弯曲疲劳安全系数

（4）、由图7-23得尺寸系数

（5）、由式（7-22）得许用弯曲应力

（6）、确定计算载荷K.

初步确定齿高

查图7-11得

，计算载荷K=

（7）、确定齿形系数

由图7-16查得：

，

（8）、由图7-17查得应力校正系数

，

（9）、计算大、小齿轮的

并加以比较。

，

大齿轮的数值大。

（10）、求重合度系数.

端面压力角：

基圆角度余弦值为：

当量齿轮端面重合度，由式（7-30）得

按式（7-30）计算