二级圆锥—圆柱齿轮减速器设计书

1 二级圆锥 圆柱齿轮减速器设计书 一、设计任务书 一、设计题目：设计 二级 圆锥 圆柱齿轮减速器 设计卷扬机传动装置中的两级圆锥 传送设备的传动系统由电动机 减速器 运输带组成。轻微震动，单向运转， 两班制， 在室内常温下长期连续工作。 （图 1） 1 电动机； 2联轴器； 3 减速器； 4 卷筒； 5 传送带 二、原始数据： 运输带拉力F(运输带速度V(m/s) 卷筒径 D（ 使用年限（年） 60 10 三、设计内容和要求： 1. 编写设计计算说明书一份 ，其内容通常包括下列几个方面： （ 1）传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择； （ 2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算； （ 3）传动零件的设计计算（如除了传动，蜗杆传动，带传动等）； （ 4）轴的设计计算； （ 5）轴承及其组合部件设计； （ 6）键联接和联轴器的选择及校核； （ 7）减速器箱体，润滑及附件的设计； （ 8）装配图和零件图的设计； （ 9）校核； （ 10）轴承寿命校核； （ 11）设计小结； 2. 要求每个学生完成以下工作： （ 1）减速器装配图一张（ 0号或一号图纸） （ 2）零件工作图二张（ 输出轴及该轴上的大齿轮），图号自定，比例 1 1。 （ 3）设计计算说明书一份。 2 二、传动方案的拟定 运动简图如下： （图 2） 由图可知，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为 运输设备。 减速器为两 级展开式圆锥 圆柱齿轮的二级传动，轴承初步选用圆锥滚子 轴承。 联轴器 2和 8选用弹性柱销 联轴器 。 三、电动机的选择 电动机的选择见表 1 计算项目 计算及说明 计算结果 根据用途选用 选用 运输带功率为 v/1000=2400*000 表 2一对轴承效率 轴承 =齿轮传动效率 锥齿轮 =齿圆柱齿轮传动效率 齿轮 =轴器效率 联=(说明本设计书均按精度等级为 8级，润滑方式为希油润滑 )得电动机到工作机间的总效率为 总 = 4轴承 锥齿轮 齿轮 2联 =动机所需工作效率为 总 =w=w= 总 =0=3 根据表 8输送带带轮的工作转速为 1000*60V)/ D=1000*60*360r/表 2知锥齿轮传动传动比 i 锥 =2 3，圆柱齿轮传动传动比 i 齿 =3 6，则总传动 比范围为 i 总 =i 锥 i 齿 =2 3*(3 6)=6 18 电动机的转速范围为 n0= 6 18)r/表 8，符合这一要求的电动机同步转速 只 有750r/以 选用 750r/电动机，其满载转速为710r/型号为 10r/、传动比的计算及分配 传动比的计算及分配见表 2 计算项目 计算及说明 计算结果 i=nm/10/i=高速级传动比为 使大锥齿轮不致过大，锥齿轮传动比尽量小于 3，取速级传动比为 i2=i/、传动装置运动、动力参数的计算 传动装置运动、动力参数的计算见表 3 计算项目 计算及说明 计算结果 10r/n1=10r/n2=n1/10/n3=n2/nw=n1=10r/nw=p1=联 =2=1-2=轴承 锥齿 =3=2-3=轴承 直齿 =2=3=w=4 Pw=3-w=轴承 联 轴承 =550p0/550*10N m 550p1/550*10N m 550p2/550*m 550p3/550*m 550pw/550*m m m m m m 六、 传动件的设计计算 一、高速级锥齿轮传动的设计计算 锥齿轮传动的设计计算见表 4 计算项目 计算及说明 计算结果 处理方式和公差等级 考虑到带式运输机为一般机械，大、小锥齿轮均选用 45钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，由表 8齿面硬度17 255 ， 62 217. 平 均 硬 度 36 ，0 50用 8级精度。 45钢 小齿轮调质处理 大齿轮正火处理 8级精度 因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为 224 ( / ) 0 . 5 ) Z 1)小齿轮传递转矩为 6450 2)因 不能确定，可初步选载荷系数 )由表 8得弹性系数 4)直齿轮，由图 9H=)齿数比 =)取齿宽系数 R =)许用接触应力可用下式公式 li m /S由图 8 a 查得接触疲劳极限应力为l i m 1 l i m 24 2 6 , 3 8 0a p a 小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为 00*710*1*2*8*300*10=09 1/09/08 由图 8， 表 8 数 ，则有 1 l i m 11 2 l i m 22/ 1 * 4 2 6 / 1 4 2 6/ 1 . 0 5 * 3 8 0 / 1 3 9 9N H M p M p a 取 399H M 初算小齿轮的分度圆直径 3 211 24 ( / )(1 0 . 5 ) Z 23 24 1 . 3 3 6 4 5 0 ( 1 8 9 . 8 2 . 5 / 3 9 9 ) 7 4 . 8 40 . 3 2 . 9 5 ( 1 0 . 5 0 . 3 ) m m m m （ 1）计算载荷系数 由表 8得使用系数 宽中点分度圆 直径为 )=.3) 0*1000= *10/60*1000m/s=s 由图 8级精度，按 9级精度查得动载荷系 图 8得齿向载荷分配系数 载荷系数K=2） 对 因 差异，故需对 算出的 ，即 1 = 3） 确定齿数 选齿数 3， Z2=3= 8，则 u， %允许范围内 （ 4） 大端模数 m ，查表 8标准模数 m= 5） 大端分度圆直径为 d1=3d2=8386)锥齿距为 R= 21 （ 7） 齿宽为 b= = b=25mm 1=23 7 m=38=b=256 齿根弯曲疲劳强度条件为 (1 0 . 5 )t F a S K F Y F （ 1） K、 b、 同前 （ 2） 圆周力为 12 2 3 6 4 5 0 1 0 6 5 . 4(1 0 . 5 ) 8 0 . 5 (1 0 . 5 0 . 3 ) （ 3） 齿形系数 S o o 即当量齿数为 23 2 0 o 7 o 图 8 4） 许用弯曲应力 由图 8 得 弯 曲 疲 劳 极 限 应 力 为l i m 1 l i m 23 5 5 , 3 1 1p a M p a 由图 8得寿命系数 ,由表 8得安全系数 7 l i m 1112 l i m 2211112221 3 5 52841 . 2 51 3 1 12 4 8 . 81 . 2 5(1 0 . 5 )1 . 3 4 1 0 6 5 . 4 2 . 6 5 1 . 5 82 5 3 . 5 (1 0 . 5 0 . 3 )8 0 . 3 7 (1 0 . 5 )1 . 3 4 1 0 6 5 . 4 2 . 1 2 1 . 8 6 52 5 3 a S a S p p K p K 2. 5 1 0 . 5 0 . 37 5 . 8 9FM p aM p a 满足齿根弯曲强度 ha=m=r c c o r c c o r c c o r c c o =* =238+2*= = 、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算 斜齿圆柱齿轮的设计计算见表 5 计算项目 计算及说明 计算结果 1. 选择材料、热处理方式和公差等 大、小锥齿轮均选用 45钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，由表 8齿面硬度 17 255， 62 36， 0 50用 8级精度。 45钢 小齿轮调质处理 大齿轮正火处理 8 8级精度 因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为 3 2 2321 ()k T u 1) 小齿轮传递转矩为 02370 2) 因 v 值未知， 不能确定，可初步选载荷系数 ) 由表 8得弹性系数 4) 初选螺旋角 12 ，由图 9H=) 齿数比 =i=) 查表 8齿宽系数 d =) 初选 4，则 Z4=4= 09 则端面重合度为 c o s)11( 12co s)971231(向重合度为 30 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 . 1 2 4 t a n 1 4 2 . 0 9d Z 8） 许用接触应力可用下式计算 li m /S由图 8 a 查 得 接 触 疲 劳 极 限 应 力 为l i m 1 l i m 24 2 6 , 3 8 0a p a 小齿轮与大齿轮的 应力循环次数分别为 00*2*8*300*10=08 3/08/08 由图 8得寿命系数 表 8安全系数 有 3 l i m 33 4 l i m 44/ 1 . 0 5 * 4 2 6 / 1 4 4 7 . 3/ 1 . 1 3 * 3 8 0 / 1 4 2 9 . 4H H M p M p a 4 09 9 取 4 2 9 初算小齿轮的分度圆直径 3 2 2321 ()k T u = 23 22 1 . 4 1 0 2 3 7 0 4 . 5 4 1 ( 1 8 9 . 8 2 . 4 4 3 )1 . 1 1 . 6 7 4 . 5 4 ( 4 4 0 . 7 ) = 1）计算载荷系数 由表 8得使用系数 32 6 0 . 3 9 2 4 0 . 6 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s =s，由图 8v=图 8=表 8=载荷系数为 K= 2） 对 因 K 与 较大的差异，故需对 算出的 3333 1 . 4 46 0 . 3 9 1 . 4 =3) 确定模数 mn 3c o s 6 0 . 9 6 c o s 1 4 2 . 4 624d m m m 按表 8 4） 计算传动尺寸 中心距为 34() 3 ( 2 4 1 0 9 )2 c o s 2 c o s 1 4nm z za m m =整， 171a 螺旋角为 34() 3 ( 2 4 1 0 9 )a r c c o s 1 3 . 5 72 2 1 7 1nm z K=a=171 10 因 值与初选值相差不大，故对与 有关的参数无需进行修正 则可得， 33 2 . 5 2 4 6 1 . 7 2 3c o s c o s 1 3 . 5 7m m m m 44 2 . 5 1 0 9 2 8 0 . 3 2 6c o s c o s 1 3 . 5 7m m m m 3 1 . 1 6 1 . 7 2 3 6 7 . 9 0db d m m ， 取8取105(43 5mm 8mm 5齿根弯曲疲劳强度条件为 232F F a S a Y Yb m d1） K、 2） 齿宽 b=8） 齿形系数 S。当量齿数为 333 3 24 2 6 . 1c o s c o s 1 3 . 5 7v 344 3 109 1 1 8 . 7c o s c o s 1 3 . 5 7v 由图 8得 图 8 ） 由图 11 5） 许用弯曲应力为 由图 8 b 查 得 弯 曲 疲 劳 极 限 应 力l i m 3 F l i m 43 5 5 3 1 1 M p p a，由图 8得寿命系数 ，由表 8得安全系数 11 3 l i m 33 1 3 5 5 2841 . 2 5 p a M p 4 l i m 44 1 3 1 1 2 4 8 . 81 . 2 5 p a M p 23 3 332F F a S Y Yb m d = 2 1 . 4 4 1 0 2 3 7 0 2 . 6 0 1 . 5 9 5 0 . 8 56 8 2 . 5 6 1 . 7 2 3 M p a = 0 1） 轴承部件的结构设计 为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构，该减速器发热小，轴不长，故 轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从最细处开始设计 （ 2） 联轴器与轴段 轴段上安装联轴器，此段设计应与联 轴器的选择设计同步进行。为补偿联轴器所联接两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。查表 8载荷系数 算转矩为 64504675N 表 8得 5014称转矩为 250N 用转速 8500r/孔范围为 12 24虑到 联轴器孔直径为 20孔长度 L 联 =52A 型键，联轴器从动端代号为 0*525014 2003，相应的轴段的直径 0长度略小于孔宽度，取 8mm d 014 4结构设计 选油毡 查表 d=25=39d=19=7mm 3 圆锥滚子 轴承 297代号为 30206 （ d=30D=62=16=14mm 6mm 7） 选套筒 d=30=36段轴长 具体设计见草稿本，这里不再详细说明 8带轮与轴段间采用 A 型普通平键连接，查表 8其型号为键6 32 1096 1990，齿轮与轴段间采用 A 型普通平键连接，型号为键 8 28 1096 1990 校核 已知13 6 7 . 3 81 2 4 . 1 31 0 6 5 . 4364502 1 2 3 . 4 m m m详细分析及计算见草稿本，这里不再详说 轴的强度满足要求 联轴器处键连接的挤压应力为 1114 4 3 6 4 5 0 4 6 . 7 32 0 6 ( 3 2 6 ) p a M p ad h l 齿轮处键连接的挤压应力为 1254 4 3 6 4 5 0 3 0 . 3 7 53 0 8 ( 2 8 8 ) p a M p ad h l 取 键 、 轴 及 带 轮 的 材 料 都 为 钢 ， 由 表 8得 p aM p a 11 5 01 2 5 ，强度足够 键连接的强度足够 二、 中间轴的设计与计算 中间轴的设计与计算见表 8 计算项目 计算及说明 计算结果 高速轴传递的功率 速 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故由表85钢，调质处理 45 钢，调制处理 查表 9=105 126，取中间值 C=115，则 15 23m i 5 81 1 5 2 5 . 42 4 0 . 6 8 m m m 轴与带轮连接，有一个键槽，轴径应增大 10% 15%，轴端最细处直径 d=42mm 轴的结构构 选圆锥滚子轴承 297代号为 30206 （ d=30D=62=16=14mm 6mm 7） 挡筒 d=30=46L=20段轴长 具体设计见草稿本，这里不再详细说明 齿轮与轴段间采用 A 型普通平键连接，查表 8其型号为键 1 2 8 3 6b h l m m 均 选 用 1096 1990 6 轴的设计和校核 3333 6 7 1 2 4 1 0 6 5 2221 2 4 2 0 1 7 各段轴长 具体设计见草稿本，这里不再详细说明 7 校核键连接的强度 齿轮 2处键连接的挤压应力为 244 4 1 0 2 5 7 0 5 0 . 8 84 2 8 ( 3 6 1 2 ) p a M p ad h l 取键、轴及带轮的材料都为钢，由表 8得 p aM p a ， 150125 ，强度足够 齿轮 3处的键长于齿轮 2处的键，故其强度也足够 16 三、低速轴的设计计算 低速轴的设计计算见表 9 计算项目 计算及说明 计算结果 低速轴传递的功率 T=670170因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故由表85钢，调质处理 45钢，调制处理 查表取 C=115 3 33m i 4 81 1 5 4 1 . 1 35 3 . 0 1 m m m 轴与带轮连接，有一个键槽，轴径应增大 10%15% ，轴端最细处直径 经计算取 d=联轴器 与轴段间采用 表 8 4 9 7 0b h l m m 均 选 用 1096 1990，齿轮与轴 段 间 采 用 A 型普通平键连接，型号为键1 8 1 1 5 6b h l m m 均 选 用 1096 1990 校核 轴承 30211 d*D*T=55*100*d 6 4m m 毡圈 11B = 5 3 7 4 8 段轴长 具体 设计见草稿本，这里不再详细说明 齿轮处 处键连接的挤压应力为 3114 4 4 4 6 7 8 0 7 1 . 2 66 0 1 1 ( 5 6 1 8 ) p a M p ad h l 联轴器处 键连接的挤压应力为 3264 4 4 4 6 7 8 0 7 3 . 8 74 8 9 ( 7 0 1 4 ) p a M p ad h