二级圆锥柱齿轮减速器.docx

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二级圆锥柱齿轮减速器

华南农业大学

机械设计

课程设计计算说明书

设计题目：

两级圆锥—圆柱齿轮减速器

班级：

02交通（1班）

设计者：

黄松旺

学号：

2002355106

指导教师：

汪刘一

2005年1月19日

华南农业大学工程学院

一，题目及总体分析

如图为减速器传动减图，滚筒直径是240mm，皮带带动的力为2200N，皮带速度为1.1m/s。

由电机驱动，工作寿命为十年，每天工作8小时，三年一大修，连续单向运转，载荷平稳，在室内工作，有粉尘污染。

其批量十台，在中等规模机械厂加工，可加工精度为7—8级。

（电机可选三相交流电机380V或220V，速度误差为）

1为电动机，2和6为联轴器，3为减速器，4为高速级锥齿轮传动，5为低速级圆柱齿轮传动，7为输送机滚筒。

二.各主要部件选择

目的

过程分析

结论

动力源

电动机

齿轮

高速级做成直齿，低速级做成直齿

轴承

可同时承受径向和单向轴向载荷，常用于锥齿轮轴

圆锥滚子轴承

联轴器

弹性联轴器

三.选择电动机

目的

过程分析

结论

类型

根据一般带式输送机选用的电动机选择

选用Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机

功率

转速

选择

（1）工作机输出的功率=2.42KW；

查《机械设计课程设计手册》表1-5，得：

圆锥齿轮传动（7级精度）效率为：

η1＝0.97；

圆柱齿轮传动（7级精度）效率为：

η2＝0.98；

圆锥滚子轴承传动效率（4对）为：

η3＝0.984；

运输卷筒效率：

η4＝0.96

弹性联轴器传动效率（2对）为：

=0.99

电动机输出有效功率Pd为：

Pd==2.93kw；

由于运输带速度误差不超过+5%，所以Pd误差不超过+5%

故：

Pd范围为（2.7835kw~4.395kw）

（2）选取电动机额定功率PM：

使PM=（1~1.3）Pd=（2.93~3.809）kw

查《机械设计手册》（软件版）Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机相关数据，选Y132M1-6三相电动机

电动机额定功率为PM=8000w

同步转速为1000r/min

查表12-1Y132M1-6型封闭式三相异步电动机参数如下：

额定功率Pe=4kW

满载转速n=960r/min

满载时效率=84%

满载时电动机输出有效功率P0=PM=400084%=3.36kw<4.395

P0略小于Pd允许范围，

Y132M1-6型封闭式三相异步电动机

四.分配传动比

目的

过程分析

结论

分配传动比

（1）计算传动系统的总传动比I

（2）滚筒转速nw=60*1100/3.14*240=87.5r/min

传动系统的总传动比=960/87.5=10.97

（3）分配各级传动比：

查《机械设计手册》表1-6，为避免圆锥齿轮尺寸过大、制造困难，取高速级圆锥齿轮传动比i1=0.25i，最好使i1≤3，i1=0.25i=10.970.25=2.74<3，取i1=2.74

由式i=i1i2得，低速级圆柱齿轮传动比i2==10.97/2.74=4.00

i=10.97

i1=2.74

i2=4.

五.传动系统的运动和动力参数计算

轴号

电动机

两级圆锥—圆柱减速器

工作机

0轴

1轴

2轴

3轴

4轴

转速n（r/min）

N0=960r/min

 N1=nm

n=960r/min

 N2=n1/i1

n2=350r/min

n=87.5r/min

n=87.5r/min

输入功率P（kw）

P0=PM

=3.36kW

P1=P0η01

=3.33kW

P2=P1η12

=3.23kW

P3=P2η23

=3.16kW

P4=P3η34

=3.13kW

输入转矩T（N·m）

T0=33.43

T1=Toη01=33.1

T2=T1η12i1

=87.97

T3=344.85

T4=341.41

两轴联接

联轴器

圆锥齿轮

圆柱齿轮

联轴器

传动比i

i01=1

i12=2.74

i23=4.00

i34=1

传动效率η

η01=0.99

η12=0.97

η23=0.98

η34=0.99

六.设计高速级圆锥齿轮

目的

过程分析

结论

设计高速级圆锥齿轮

（1）选用直齿圆锥齿轮传，选用７级精度

（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钢（调质），硬度为２４０HBS，二者材料硬度差为４０HBS

（3）选小齿轮齿数Ｚ1＝24，大齿轮齿数Ｚ2＝uＺ1=i1Ｚ1＝2.74×24=66

2．按齿面接触强度设计

按式（10－26）试算，即

1）确定公式内的各计算数值

（1）查表11-3试选K=1.3

（2）小齿轮传递的转矩T1=39.39N·m=39.39N

（3）查表11-6取齿宽系数=1/3

（4）标准齿轮Zh=2.5

（5）由表11-4查得材料的弹性影响系数=189.8MPa

（6）由图11-1查得小齿轮的=600MPa；大齿轮的=550MPa；

（7）计算接触疲劳强度许用应力

取失效概率为１％，安全系数为S=1，

2）计算

（1）试算小齿轮大端分度圆直径，代入中较小的值

=

=62.176mm

（2）计算齿宽ｂ和大端的模数

b=Re==30.225mm

=/Z1=2.591mm

（3）计算齿宽高比b/h

齿高h=2.25=5.843mm

b/h=32.855/5.843=5.829

（4）齿轮的大端模数=/z1=62.176/24=2.59mm

3．按齿根弯曲强度设计

按式（10－26）试算，即

1）确定公式内的各计算数值

（1）由表11-1查得

（2）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S＝1.4，得

（3）查表11-3的载荷系数K=1.586

（4）查取齿形系数

锥顶角

小齿轮：

大齿轮：

90-18.435=71.565

Zv1=z1/cos3＆1=24/cos18.435=28.11

Zv2=z2/cos32=72/cos71.565=227.85

由图11-8得

（5）查取应力校正系数

由图11-9查得

（6）计算大小齿轮的

　由于大齿轮的值大于小齿轮的故选大齿轮

2）计算

=2.099mm

取由弯曲强度算得的大端模数2.099并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得的大端分度圆直径mm，

算出小齿轮齿数

大齿轮齿数棍棍的方法

3）计算大端分度圆处的圆周速度

查表11-2选择7级精度是合适的

4．几何尺寸计算

（1）锥距R=

（2）、节圆锥角锥顶角

小齿轮：

大齿轮：

90-18.435=71.565

（3）计算分度圆直径

小齿轮：

大端分度圆直径，平均分度圆直径56.25mm?

?

?

大齿轮：

大端分度圆直径，平均分度圆直径?

?

?

?

（4）、大端齿顶圆直径

错

da1=d1+2mcosQ=62.5+2*2.5*cos……=67.244mm对

错

Da2=d2+2mcosQ=170+2*2.5*cos…….=171.58mm对

（4）齿宽b=Or*R=30.225mm取b1=b2=30mm

七．设计低速级圆柱齿轮

1．选定齿轮类型，精度，材料及齿数

（1）选用斜齿圆柱齿轮传

（2）初选B=15度

（2）选用７级精度

（3）材料选择。

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，二者材料硬度差为４０HBS。

（4）选小齿轮齿数Ｚ1＝２４，大齿轮齿数Ｚ2＝ｉ2·Ｚ1＝4×24=96

2．按齿面接触强度设计

由式10-9a进行试算，即

1）确定公式内的各计算数值

（1）试选K=1.3

2、ZB=√cosB=√COS15=0.9828

（4）由表11-4查得材料的弹性影响系数=189.8MPa

（5）由表11-1查得小齿轮的=600MPa；大齿轮的=550MPa

（6）计算接触疲劳强度许用应力

取失效概率为１％，安全系数为S=1，得：

2）计算

（1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值

=63.611mm对

（２）计算分度圆处的圆周速度

（３）计算齿宽ｂ和端面模数

3．按齿根弯曲强度设计

由式11-6得弯曲强度的设计公式为

1）确定公式内的计算数值

（1）小齿轮传递的转矩T2=88.133对

（2）由表11-6查得

（3）由查表11-1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

（4）计算弯曲疲劳许用应力

　　取失效概率为１％，安全系数为S=1.4，得

（5）查11-3载荷系数K=1.3

（6）查取齿形系数

Zv1=24/cos315du=26.631

Zv2=96/cos315du=106.522

由图11-8查得

（7）查取应力校正系数

　　由图11-9查得　

（8）计算大小齿轮的，并比较

大齿轮的数据大

2）设计计算

取m=2

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数ｍ大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数2.21，并就近圆整为标准值

ｍ＝2.5ｍｍ，按接触强度算得的分度圆直径d1=72.42mm

算出小齿轮齿数

大齿轮齿数　

4．几何尺寸计算

（1）计算分度圆直径

（2）计算齿根圆直径

（3）计算中心距

（4）计算齿宽

取　

5.验算

齿轮圆周速度错公式对

=3.14*59*350/60/1000=1.08m/s对

查表11-2选7级精度合适

三、数据整理

1.圆锥齿轮

齿轮类型：

斜齿圆锥齿轮（齿形角，齿顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位）。

精度7级，小齿轮材40Cr（调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为280HBS和240HBS。

大端分度圆直径：

小齿轮d1=62.5mm，大齿轮d2=170mm

节锥顶距：

R=90.677mm

节圆锥角：

，

大端齿顶圆直径：

da1=67.244mm，da2=171.58mm

齿宽：

b1=b2=30mm

齿数：

Z1=25，Z2=68

模数m=2.5

2.圆柱齿轮

齿轮类型：

斜齿圆柱齿轮

精度7级，小齿轮材40Cr（调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为280HBS和240HBS。

分度圆直径：

d1=64mm，d2=254mm

中心距：

a=154mm

齿宽：

b1=55mm，b2=50mm

齿数：

Z1=32，Z2=127

模数：

m=2mm

齿根圆直径：

df1=59mmdf2=249mm

计算及说明

结果

八.减速器轴及轴承装置、键的设计

1，输入轴及其轴承装置、键的设计

１．输入轴上的功率P1=3.96kW，转速n=960r/min

转矩T1=39.39

２．求作用在车轮上的力

=（1-0.5*30/90.677）*62.5=52.161mm