单级圆锥齿轮减速器设计

1机械设计课程设计单级圆锥齿轮减速器设计说明书目录1、设计任务书3二、传动方案的拟定4三、电动机的选择52四、确定传动装置的总传动比和分配传动比6五、计算传动装置的运动和动力参数6六、传动零件的设计计算8七、轴的设计计算12八、键联接的选择及计算17九、轴承的选择及计算18十、箱体结构的设计19十一、减速器附件的选择22十二、润滑密封设计22十三、联轴器设计23十四、设计小3结23十五、参考文献24一、设计任务书11、设计题目设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器给定数据及要求已知条件运输带工作拉力F73KN；运输带工作速度V043M/S（允许运输带速度误差为5）；滚筒直径D383MM；两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温度350C；小批量1电动机3减速器4联轴器5滚筒6传送带456322带传动4生产。12、应完成的工作121、减速器装配图1张；122、零件工作图2张（从动轴）；123、设计说明书一份。二、传动方案的拟定21、传动方案分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。22、设计方案本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动为单级圆锥齿轮减速器。采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。A、带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和计算数据25振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。B、齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。图11单级圆锥齿轮减速器传动装置简图3、电动机的选择31、电动机类型和结构的选择选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。32、确定电动机的功率321、计算所需功率PWKW139047310KWFVPW322、计算电动机输出功率PDPW3139KW14按常用机械传动效率简表确定各部分效率为V带传动效率1096，滚动轴承效率2098，圆锥齿轮传动效率3096，弹性联轴器效率4099，卷筒轴滑动效率5098，卷筒效率6097。传动装置总效率为12234560960982096099098097083得出电动机所需功率为PDPW3847KW33、确定电动机转速输送机卷筒转速214通常,V带传动常用的传动比范围I124,单级圆7锥齿轮的传动比范围I223，则电动机转速可选范围6为I214428988R/MIN符合这一同步转速范围是750R/MIN。电机从重量、价格及传动比等方面考虑，选用Y160M28型电动机。其相关参数如下4、确定传动装置的总传动比和分配传动比41、总传动比型号额定功率满载转速额定转矩起动转矩额定转矩最大转矩轴径中心高Y160M2855KW720R/MIN202042MM160MM083PD3847KW214电动机型号Y160M2814详细DWG图纸三二1爸爸五四0六全套资料低拾10快起I0NM/NW720/21433642、分配传动装置传动比421、取齿轮I13（单级减速器I23合理）422、/336/31125、计算传动装置的运动和动力参数0轴电动机轴P0PD3847KWN0NM720R/MINT09550095505103NM728431轴高速轴3360I31I1122IP03847KWN0M720R/MINT05103NMP1369KWN1240R/MINT1207NM14P1P0013847096369KWN1240R/MIN0I372T19550955014683NM1NP240692轴低速轴P2P112369098096347KWN22143R/MIN1I40T29550154636NM2950NP43173轴滚筒轴P3P22331098096292KWN3NW214R/MINT39550130308350NP421NMP2347KWN22143R/MINT2154636NMP3292KWN3214R/MINT3130308NMPC462KWDD1140MM14六、传动零件的设计计算61、皮带轮传动的设计计算611、确定计算功率查表得KA12，则PCKAP123847462KW612、确定V带型号按照任务书得要求，选择普通V带。根据PC462KW及N1720R/MIN，查图选用A型普通V带。613、确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，V带小带轮选用直径最小为75MM（A型），选择DD1140MM。（2）验算带速V528M/S5M/SV25M/S,带速合适。（3）计算大带轮直径DD2DD1（1）3140（1002）4116MM1I根据GB/T1357519规定，选取DD2400MM614、确定带长及中心距（1）初取中心距A0得38612MMA011032MM，根据总体布局，取AO700MM2确定带长LDV528M/SDD2400MMAO700MMLD2240MMA6472MM15698114根据几何关系计算带长得27001404116229280MM2704162根据标准手册，取LD2240MM。3计算实际中心距A7006472MM0A20DL28094615、验算包角18057315698120264710包角合适。616、确定V带根数Z根据DD1140MM及N1720R/MIN，查表得P0156KW,P0009KW根据15698及查表得1带入公式后Z277，取Z3617、确定初拉力0FF0500查表得Q01/M,则F050010152823673N32856490Z314618、计算带轮轴所受压力QQ2ZF0SIN2323673SIN139182N29815662、齿轮传动的设计计算621、齿轮的材料及热处理方法小齿轮选用40GR，调质处理，齿面硬度为280S。大齿轮选用45GR，调质处理，齿面硬度250S，HBS1HBS228025030,合适。故622、选取设计参数粗选8级精度取小齿轮齿数Z1，则大齿轮Z2203，实际传动比传动比误差|II0|/I|33|/3025。与要求相差不大，可用。并取03，。623、齿轮疲劳强度设计（1）小齿轮上的转矩T19550369/24014638NM（2）查表，取载荷系数K12（3）按齿面接触疲劳强度设计得966（4）确定齿轮模数M45MM14230MMB44MM14取标准模数M45MM（5）小齿轮直径624、齿轮几何尺寸计算（1）分度圆直径（2）分度圆锥角（3）锥距（4）齿宽625、校核弯曲疲劳强度ZV12108ZV118969查得433,400F11689MPA233MPA合格F21415603MPA184MPA合格7、轴的设计计算71、输入轴的设计711、确定轴上零件的定位和固定方式如图712、按扭转强度估算轴的最小直径DC1152860MM31NP324069增大7经圆整取最小轴径30MMMIND713、轴的结构设计左起第一段，由于安装带轮，属于基孔制配合，因开有1键槽，增大7并圆整，取轴径30MM，长度60MM，为了便于安装，轴端进行245倒角。左起第二段直径取36MM。根据轴承端盖的装拆以及对轴2承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度40MM。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承，3取轴径40MM，长度为32MM。左起第四段,其直径略大于第三段轴，取50MM，长度取490MM。左起第五段为滚动轴承段，则此段的直径为40MM，长度5取32MM。14左起第六段，对轴承右端进行定位，有小齿轮，取轴径632MM。长度取80MM。综上，输入轴各段参数如下表72、输出轴的设计721、确定轴上零件的定位和固定方式如图722、按扭转强度估算轴的最小直径1152859MM324069增大7经圆整取最小轴径30MMMIND723、确定轴各段直径和长度左起第一段，由于安装联轴器，因开有键槽，轴径扩大17并圆整，取轴径30MM，长度58MM，为了便于安装，轴端进行245倒角。左起第二段直径取36MM。根据轴承端盖的装拆以及对轴2承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度60MM。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承，3取轴径40MM，长度为46MM。123456长度L（MM）604032903280直径D（MM）303640504032轴值14左起第四段，对轴承起到轴肩定位作用,其直径大于第三4段轴，取50MM。根据整体布局，长度取120MM。第四段尾部有轴肩，长度4MM，直径58MM。左起第五段安装大圆锥齿轮，根据齿轮的孔径，此段的5直径取44MM，长度取58MM。左起第六段，为轴承安装段，根据轴承的尺寸，取轴径640MM。长度取65MM。综上，输出轴各段参数如下表73、轴的强度校核由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。大齿轮分度圆直径已知D2270MM转矩已知T25645NM圆周力FT2T2/D225645/270418148N径向力和轴向力轴承支反力1段2段3段4段4段尾5段6段长度L（MM）58604012045865直径D（MM）30364050584440FR155594NFA88880NNMNMNNM46854NMNMMT42338NMN轴值14垂直面弯矩求支反力求水平弯矩计算合成弯矩轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取06，则当量弯矩为MTT0656452258NM计算合成弯矩MB02HBVMC146842NM1CMC248002NM22HV轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取075，则当量弯矩为MTT0755645100042338NM计算总当量弯矩MNMNM14根据以上数据，作出轴的受力简图（A），垂直面受力图（B），垂直面弯矩图（C），轴水平面受力简图（D），水平弯矩图（E），合成弯矩图（F），扭矩当量弯矩图（G），总当量弯矩图（H）如下。轴的材料为45钢，调质处理，160MPA从总当量弯矩图可以看出，截面C为危险截面。截面C为齿轮处，DC70MM，则14八、键联接的选择及计算高速轴与带轮连接选用键A108505421MPA100PDHLT44583016P输入轴与小齿轮连接选用键A108505421MPA100PLP输出轴与大齿轮连接选用键A181150输出轴与联轴器连接选用键A14956故，键均满足强度要求。9、轴承的选择及计算主动轴32308轴承两对，从动轴32312轴承两对。根据要求对从动轴上的轴承进行强度校核。查相关手册，32312轴承的判断系数E035，当时；当时，轴承基本额定动载荷CR228KN，轴承采用正装，要求寿命为19200小时。NP1155586NP2367007N46195HHL141绘制轴承计算简图2计算各轴承所受总径向力由轴的计算知B、D处水平支反力N，B、D处垂直面支反力N,。3计算各轴承内部派生轴向力4判断放松、压紧端故，轴承2压紧，轴承1放松。则,5计算当量动载荷对轴承1对轴承2，因，故按轴承2的当量动载荷计算寿命，即取PN6轴承寿命校核计算1410、箱体结构的设计101、窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。102、放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。103、油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。104、通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。105、启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。106、定位销14为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。107、调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。108、环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。109、密封装置在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表名称符号尺寸箱座壁厚8箱盖壁厚18箱座凸缘厚度B12箱盖凸缘厚度B112箱座底凸缘厚度B220地脚螺钉直径DF16地脚螺钉数目N4轴承旁联结螺栓直径D112箱盖与箱座联接螺栓直径D28连接螺栓D2的间距L160轴承端盖螺钉直径D38窥视孔盖螺钉直径D46定位销直径D6DF，D1,D2至外箱C122,18,1414壁距离DF，D2至凸缘边缘距离C220,16，12轴承旁凸台半径R120,16，12凸台高度H根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面距离L140大齿轮顶圆与内箱壁距离126齿轮端面与内箱壁距离28箱盖、箱座肋厚M1,M28，8轴承端盖外径D2116，160轴承端盖凸缘厚度T140轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以MD1和MD2互不干涉为准，一般取SD211、减速器附件的选择111、通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M12125112、油面指示器选用杆式游标M12113、起吊装置箱盖采用M8吊环螺钉、箱座采用吊钩。114、放油螺塞选用外六角油塞及垫片M14151412、润滑密封设计121、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向的速度，浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为40MM。122、滚动轴承的润滑轴承采用开设油沟、飞溅润滑。123、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用CKC150工业齿轮油。124、密封方法的选取选用凸缘式轴承端盖，用螺钉固紧在轴承座孔的端面上，可准确调整轴承间隙。轴承端盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十三、联轴器设计计算转矩T15154636231954NMCTAK按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查CA机械设计课程设计手册P183表661应选用LX4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500NM。半联轴