二级圆锥圆柱齿轮减速器设计_课程设计说明书.doc

二级圆锥圆柱齿轮减速器课程设计 二级圆锥圆柱齿轮减速器设计题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日目录1 设计任务书12 传动方案拟定23 选择电动机34 计算传动装置的运动和动力参数55 传动件的设计计算76 轴的设计计算177 滚动轴承的选择及计算398 键联接的选择及校核计算439 设计小结44设计任务书题目 带式运输机传动装置的二级减速器设计1、课程设计的目的机械设计课程设计是课程教学的一重要内容,也是一重要环节,目的有三:1)使学生运用所学,进行一次较为全面综合的设计训练,培养学生的机械设计技能,加深所学知识的理解;2)通过该环节,使学生掌握一般传动装置的设计方法,设计步骤,为后续课程及毕业设计打好基础,做好准备;3)通过该环节教学使学生具有运用标准、规范、手册、图册和查阅相关技术资料的能力，学会编写设计计算说明书，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）设计一用于带式运输机上的传动及减速装置。设计使用期限8年（每年工作日300天），两班制工作，单向运转，空载起动，运输机工作平稳，大修期为3年。转速误差为+5%，减速器由一般规模厂中小批量生产。要求装配图（0或1号）（1：1）一张，低速级齿轮与轴，箱体或箱盖（共3张零件图），设计说明书（6000-8000字，word）一份。传动简图（附后）及设计原始参数如下。带拉力f（n）带速度v（m/s）滚筒直径d（mm）47000.62803、主要参考文献1所学相关课程的教材 2陆 玉主编 ,机械设计课程设计,北京,机械工业出版社 , 2004。3濮良贵主编 ,机械设计,北京 ,高等教育出版社 , 1989.4吴宗泽主编 ,机械设计课程设计手册,北京 ,高等教育出版社,1992.5徐 灏主编 ,机械设计手册,北京,机械工业出版社, 1989.4、课程设计工作进度计划1)、准备阶段（1天）2）、设计计算阶段（3-3.5天）3）、减速器的装配图绘制（3天）4）、绘零件图（3-3.5天）5）、编写设计说明书（3天）6）、答辩或考察阶段。(0.5-1天)指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日- 1 -攀枝花学院本科课程设计设计计算及说明结果二、传动方案的拟订及说明计算驱动卷筒的转速拟定以下传动方案：图一设计计算及说明结果三、 选择电动机（1）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的y（ip44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）电动机容量(1)卷筒的输出功率(2)电动机输出功率传动装置的总效率式中、为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。由机械设计（机械设计基础）课程设计表2-4查得：v带传动=0.96；滚动轴承=0.988；圆柱齿轮传动=0.97；圆锥齿轮传动=0.96；弹性联轴器=0.99；卷筒轴滑动轴承=0.96；则故 (3)电动机额定功率由机械设计（机械设计基础）课程设计表20-1选取电动机额定功率。设计计算及说明结果3）电动机的转速推算电动机转速可选范围，由机械设计课程设计指导书表1查得圆锥圆柱齿轮减速器，则电动机转速可选范围为：选同步转速为1000r/min，如下表：电动机型号额定功率（）电动机转速(r/min)电动机质量(kg)同步满载y132m1-641000960734）电动机的技术数据和外形,安装尺寸轴伸出端直径(mm)轴伸出端安装长度(mm)中心高度 (mm)外形尺寸 长宽高(mm)38k680132设计计算及说明结果四、计算传动装置的运动和动力参数1）传动装置总传动比2）分配各级传动比因为是圆锥圆柱齿轮减速器， 圆锥齿轮取34，故圆柱齿轮传动比3）各轴转速（轴号见图一）4）各轴输入功率按电动机所需功率计算各轴输入功率，即5）各轴转矩设计计算及说明结果项目轴1轴2轴3轴4轴5转速(r/min)96096031077.677.6功率(kw)3.483.43.263.123.08转矩(n*m)34.6233.82113.5728.51719.17传动比113.56.71效率10.9780.960.9580.988设计计算及说明结果五、传动件的设计计算圆锥直齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速960r/min，齿数比u=3.5，由电动机驱动，使用期限8年（每年工作日300天），两班制工作，单向运转，空载起动，运输机工作平稳，大修期为3年。1、 选定齿轮精度等级、材料及齿数1） 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度(gb10095-88)2） 材料选择 由机械设计（第八版）表10-1选择小齿轮材料为(调质)，硬度为280hbs，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs。3） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取整。则2、 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即（1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 计算小齿轮的转矩3） 选齿宽系数4）由机械设计（第八版）图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限设计计算及说明结果5）由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数6） 计算应力循环次数7) 由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数s=1，得（2） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值2） 计算圆周速度v3） 计算载荷系数根据，7级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载系数直齿轮由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查机械设计（第八版）表得轴承系数设计计算及说明结果，则接触强度载荷系数4） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得5） 计算模数m取标准值6） 计算齿轮相关参数7） 圆整并确定齿宽圆整取，3、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数2） 计算当量齿数设计计算及说明结果3） 由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数应力校正系数4） 由机械设计（第八版）图20-20c查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5） 由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数6） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得7）校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核设计计算及说明结果满足弯曲强度，所选参数合适。圆柱斜齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速274.3r/min，齿数比u=6.7，由电动机驱动，工作寿命8年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作经常满载，空载起动，工作平稳，不反转。1、 选定齿轮精度等级、材料及齿数1） 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度(gb10095-88)2） 材料选择 由机械设计（第八版）表10-1选择大小齿轮材料均为40cr钢（调质），小齿轮齿面硬度为280hbs，大齿轮齿面硬度为250hbs。3） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数4） 选取螺旋角。初选螺旋角 2、 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即(1) 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 计算小齿轮的转矩,设计计算及说明结果3） 选齿宽系数4） 由机械设计（第八版）图10-30选取区域系数5） 由机械设计（第八版）图10-26查得，则6） 由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数7） 计算应力循环次数8） 由机械设计（第八版）图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限9） 由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数10）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数s=1，得（3） 计算1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得设计计算及说明结果2） 计算圆周速度v3） 计算齿宽b及模数4） 计算纵向重合度5） 计算载荷系数根据，7级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载系数由机械设计（第八版）表10-3查得由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数由机械设计（第八版）表10-13查得 由机械设计（第八版）表10-4查得接触强度载荷系数6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得设计计算及说明结果7） 计算模数 取8） 几何尺寸计算（1） 计算中心距（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正（3） 计算大小齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度圆整后取 3、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数2） 根据重合度，由机械设计（第八版）图10-28查得螺旋角影响系数设计计算及说明结果3） 计算当量齿数4）由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数应力校正系数5）由机械设计（第八版）图20-20c查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6） 由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数 7） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得8） 校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核设计计算及说明结果满足弯曲强度，所选参数合适。设计计算机说明结果六、轴的设计计算输入轴设计1、求输入轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力 已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为而圆周力、径向力及轴向力的方向如图二所示设计计算及说明结果图二设计计算及说明结果3、 初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查机械设计（机械设计基础）课程设计表17-4，选hl1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为60mm。4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见图三）图三设计计算及说明结果（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1） 为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表15-7中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32908，其尺寸为，而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计（机械设计基础）课程设计表15-7查得32908型轴承的定位轴肩高度，因此取3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径；为使套筒可靠地压紧轴承， 5-6段应略短于轴承宽度，故取。4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油 的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取 5）锥齿轮轮毂宽度为64.86mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。7） 由于，故取（3） 轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定设计计算及说明结果位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、 求轴上的载荷载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m 总弯矩扭矩t6、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。6、 精确校核轴的疲劳强度（1） 判断危险截面截面5右侧受应力最大（2）截面5右侧抗弯截面系数设计计算及说明结果抗扭截面系数截面5右侧弯矩m为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为设计计算及说明结果轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。中间轴设计1、求中间轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆半径而设计计算及说明结果已知圆锥直齿轮的平均分度圆半径而圆周力、，径向力、及轴向力、的方向如图四所示设计计算及说明结果图四3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见下图图五）设计计算及说明结果（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表15-7中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30206，其尺寸为，。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由机械设计（机械设计基础）课程设计表15-7查得30206型轴承的定位轴肩高度，因此取套筒直径。2） 取安装齿轮的轴段，锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮轮毂长，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取，齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径为。3） 已知圆柱直齿轮齿宽，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取。4）箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取。（3）轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为22mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽设计计算及说明结果用键槽铣刀加工，长为56mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、 求轴上的载荷载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m 总弯矩扭矩t6、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。7、精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面设计计算及说明结果截面5左右侧受应力最大（2）截面5右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5右侧弯矩m为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-2可得轴的材料敏感系数为设计计算及说明结果故有效应力集中系数为由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取合金钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。（3）截面5左侧抗弯截面系数设计计算及说明结果抗扭截面系数截面5左侧弯矩m为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力过盈配合处的，由机械设计（第八版）附表3-8用插值法求出，并取，于是得 轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为故得综合系数为计算安全系数值设计计算及说明结果故可知安全。输出轴设计1、求输出轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆半径而圆周力、径向力及轴向力的方向如图六所示设计计算及说明结果图六设计计算及说明结果3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，输出轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查机械设计（机械设计基础）课程设计表17-4，选hll4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见图六）图六设计计算及说明结果（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的 直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端挡圈直径， 半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联 轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比略短些，现取 。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表15-7中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32910，其尺寸为，而。3）左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由机械设计（机械设计基础）课程表15-7查得32910型轴承的定位轴肩高度，因此取；齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为51mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径为。轴环宽度，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取 5）箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取。设计计算及说明结果（3）轴上的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、求轴上的载荷载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m 总弯矩扭矩t6、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得设计计算及说明结果，故安全。7、精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面7右侧受应力最大（2）截面7右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面7右侧弯矩m为截面7上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2设计计算及说明结果查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值设计计算及说明结果故可知安全。设计计算及说明结果七、滚动轴承的