圆锥圆柱齿轮减速器设计.doc

第一章 机械传动装置的总体设计1.1 选择电动机1.1.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择Y系列三相笼型异步电动机。1.1.2 电动机功率的选择1、工作机所需要的有效功率为： 其中：，v=1. 2m/s 得 2、从电动机到工作机输送带间的总效率为： 其中：； ； ；得：3、电动机所需功率为：1.1.3 电动机转速的选择 卷筒轴转速： V带的传动比为： 圆柱的传动比为：圆锥的传动比为： 得总推荐传动比为： 所以电动机实际转速的推荐值为： 符合这一范围的同步转速为：1500r/min、3000r/min。为降低电动机的重量和价格，综合考虑，电动机和传动比，查机械设计实践表19-1选取电动机，选用同步转速1500r/min的电机。型号为，满载转速，额定功率31.2 传动比的计算和分配1、传动装置的总传动比为2、分配传动比：为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，现选V带传动比：；取圆锥齿轮的传动比，为保证大锥齿轮尺寸不致过大，便于加工取。因此1.3计算传动装置的运动和动力参数1、各轴的转速：1轴 ；2轴 ；3轴 ；卷筒轴 2、各轴的输入功率：1轴 ；2轴 ；3轴 ；卷筒轴 3、各轴的输入转矩：电机轴 ；1轴 ；2轴 ；3轴 ；卷筒轴 4、整理列表： 轴名功率转矩转速电机轴2.9119.57142012.7737.2671022.63106.12236.6732.52210.50114.33卷筒轴2.50208.83114.33第二章 传动轮、带的计算2.1 V 带传动的设计计算2.1.1 V带的基本参数1、确定计算功率： 已知：；查机械设计基础表13-8得工况系数：；则：2、 选取V带型号：根据、查机械设计基础图13-15选用A型V带3、 确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径： ； 圆整取，误差小于5%，是允许的。4、 验算带速：带的速度合适。5、 确定V带的基准长度和传动中心距：（1）中心距： 初选V带的中心距： 取中心距 ，符合 （2）基准长度： 查机械设计基础图13-2对A型带选用（3）实际中心距：6、 验算主动轮上的包角： 由得 主动轮上的包角合适。7、计算V带的根数z：（1） ，查机械设计基础表13-3 得： ；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得：综上数据，得 取合适。8、计算预紧力（初拉力）： 根据带型A型查机械设计基础表13-1得：9、计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10、V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A21400中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)558.522154.30615.032.1.2 带轮结构的设计 1、带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2、带轮的结构形式： V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机， 较小，所以采用实心式结构带轮。第三章 齿轮的设计与校核3.1低速级斜齿齿轮传动的设计与校核（1、2轮的设计）3.1.1 齿轮的类型 1、依照传动方案，本设计选用二级圆锥圆柱齿轮传动。 2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查机械设计基础表11-2，选用8级精度。 3、材料选择：小齿轮材料为40Cr渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC，接触疲劳强度极限，弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢。表面淬火，齿面硬度为50HRC,接触疲劳强度极限,弯曲疲劳强度极限。查机械设计基础表11-5，取，。查表11-4，取区域系数，弹性系数（锻钢-锻钢）。有=1200MPa =1140MPa =576MPa =560MPa 4、螺旋角：820,初选=155、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：， 故实际传动比，则3.1.2尺面接触强度校核 1、（1）取载荷（2）（3）， 2、3、计算齿轮圆周速度3.1.3按轮齿弯曲强度设计计算 因为齿面经过淬火处理并且所选材料硬大度于350HBS,所以为硬齿面。1、大端模数 2、查机械设计基础表11-3，得载荷系数k=1.13、查机械设计基础表11-6，得齿宽系数4、小齿轮上的转矩5、齿形系数 查机械设计基础图11-8得：，查机械设计基础图11-9得：，因为和比较所以对小齿轮进行弯曲强度计算。6、大端模数 7、 外锥距8、 确定分度圆锥角：9、 确定齿轮的分度圆直径：10、齿轮宽度： 圆整为36 mm11、 齿轮尺寸表：将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1大端面模数m22分度圆锥角3外锥距60.08mm4分度圆直径5齿顶高6齿根高7全齿高8顶隙9齿宽b36mm3.1.4 验算齿面接触强度 可知是安全的 校核安全3.1.5验算齿面弯曲强度 校核安全3.2高速级锥齿轮设计与校核（3、4齿轮的设计）3.2.1 齿轮的类型 1、材料选择：小齿轮材料为40Cr渗碳淬火，齿面硬度为 55HRC， 接触疲劳强度极限，弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢，表面淬火，齿面硬度为50HRC,接触疲劳强度极限,弯曲疲劳强度极限。查机械设计基础表11-5，取，。查表11-4，取区域系数，弹性系数（锻钢-锻钢）。有=1200MPa =1140MPa =576MPa =560MPa 2、螺旋角：820,初选=153、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。 故实际传动比：，则3.2.2按尺面接触强度校核1、（1）、取载荷（2）、（3）、， ，mm2、计算模数，3、计算齿轮圆周速度3.2.3按轮齿弯曲强度设计计算因为所选材料硬大度于350HBS,所以为硬齿面。1、法向模数 2、查机械设计基础表11-3，得载荷系数k=1.13、查机械设计基础表11-6，得齿宽系数4、小齿轮上的转矩5、齿形系数 查机械设计基础图11-8得：， 查机械设计基础图11-9得：， 因为和 比较 所以对小齿轮进行弯曲强度计算。6、法向模数 取7、中心距圆整为65mm。8、确定螺旋角：9、确定齿轮的分度圆直径：10、齿轮宽度：圆整为26 mm，圆整后取； 11、齿轮尺寸表格：将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1法向模数2螺旋角3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距11齿宽3.2.4 验算齿面接触强度 可知是安全的 校核安全3.2.5验算齿面弯曲强度 第四章 轴的设计4.1：输入轴的设计4.1.1：选择轴的材料查机械设计基础表141选：45号钢，调制处理。4.1.2：初步计算轴的外伸段根据表142选C=110由 得 因轴上有两个键槽，轴的直径的增大10%15%，轴端最细处直径为：为了增加轴承的寿命取轴1段直径，带轮的轮毂的宽度为，由电动机型号查表得，则轮毂宽：.取带轮轮毂的宽度=30mm，轴段1的长度略小于毂孔宽度，取。为了满足带轮的轴向定位，轴1段右端需制出一轴肩，故取第2段的轴径。4.1.3：拟定轴上零件的装配方案，如图所示：4.1.4：轴承的选择因轴承同时受到径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，查表的初选30208GB/T276,其尺寸为，故，为了利用固定，查表得4.1.5：其它轴段的确定 取安装齿轮处的轴段6的直径，齿轮的左端与套筒之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为36mm，应使套筒端面可靠地压紧轴承，.轴承端盖的总宽度为32mm，还有插入轴3段2mm，根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑油的要求，得端盖外端面与带轮端面距离，故.4.1.6：轴上零件的定位及倒角齿轮、带轮与轴的轴向定位均采用平键连接。轴与带轮之间的平键，按，由课本表10-9查得平键截面，长为20mm；轴与锥齿轮之间的平键按，由课本表10-9查得平键截面，长为30mm。键槽均采用键槽铣刀加工，为了保证齿轮、带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮与轴配合为H7/k6，齿轮轮毂与轴配合为H7/m6，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的尺寸公差为m6。查表得，取轴端倒角为，其它均为R=1.6。4.2：中间轴的设计4.2.1：选择轴的材料查机械设计基础表141选：45号钢，调制处理。4.2.2：初步计算轴的外伸段根据表142选C=110由 得 ，中间轴的最小值显然是安装滚动轴承的直径，因轴上有两个键槽，故直径4.2.3：拟定轴上零件的装配方案，如图所示： 4.2.4：轴承的选择因轴承同时受到径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，查表的初选30307GB/T276,其尺寸为，故，这对轴承均采用套筒定位，查表30307型轴承的定位轴肩高度，因此取套筒外直径44mm，内径42mm。4.2.5：其它轴段的确定 取安装圆锥齿轮处的轴段，锥齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮轮毂长，取L=44mm，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略小于轮毂长，故取；齿轮的右端采用轴肩定位，轴高高度，故取h=3，则轴环处的直径为。取轴肩已知圆柱斜齿轮宽为，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。要安装轴承与甩油环与套筒，还有插入毂轮中的4mm，取，由于要安装轴承与甩油环与套筒，还有插入毂轮中的3mm，取，综合考虑：4.2.6：轴上零件的定位及倒角要圆锥齿轮的轴向定位均采用平键连接。按，由课本表10-9查得平键截面，长为30mm；圆柱齿轮的平键按，由课本表10-9查得平键截面，长为23m。键槽均采用键槽铣刀加工，为了保证齿轮、带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮与轴配合为H7/m6，齿轮轮毂与轴配合为H7/m6，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的尺寸公差为m6。查表得，取轴端倒角为，其它均为R=1.6。4.3：输出轴的设计4.3.1：选择轴的材料查机械设计基础表141选：45号钢，调制处理。4.3.2：轴的尺寸设计根据表142选C=110由 得 ，输出轴的最小值显然是安装联轴器的直径，因轴上有两个键槽，故直径增大10%15%，故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表17-1，由于转矩变化较小，故取=1.5，则。查得GB/T.5014-2003中的LX2型联轴器符合要求，其公称转矩560N.m,许用转速6300r/min，轴孔的范围2035mm考虑，取联轴器毂孔直径为35mm，轴孔长度60mm，J型轴孔故取。为了满足联轴器的轴向定位，取，初步选择滚动轴承，参照工作要求并根据，由表初步选轴承30308，其尺寸为：，所以，为了利于固定，取，这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由表查的30308型轴承的定位轴肩高度，因此取。轴承左端与齿轮之间采用套筒定位，由套筒长度以及略小于轴承宽度的部分组成，故取，轴承端盖的总宽度为32mm，还有插入的2mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面带轮又端面间的距离为，故取。已知圆柱斜齿轮宽，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，第五段轴需制出轴肩，故取，。由于中间轴在箱体内部长为198mm，所以，至此已经初步确定了轴的各段直径和长度。圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由课本查表10-9得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为44mm，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H7/m6；联轴器所周向定位采用平键连接，按由课本查表10-9得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器与轴的配合为H7/m6。取轴端倒角为。4.3.3：拟定轴上零件的装配方案，如图所示：校核输出轴4.3.4：画弯矩图、扭矩图：根据轴的结构图，做出轴的计算简图，从轴的结构图，以及弯矩图和扭矩图中可以看出圆柱齿轮位置的中点截面是轴的危险截面。轴承反力的作用点距轴承外圈大端面的距离a=19.5mm，4.3.4.1：求支反力 已知输出轴上的功率转速和扭矩为： ,圆周力，在水平面上，由静力平衡方程得在垂直方向上，由静力平衡方程得轴承1的总支反力为：轴承2的总支反力为：4.3.4.2：画弯矩图、扭矩图在水平方向上的弯矩图如图所示:在竖直方向上的弯矩图如图所示:合成弯矩图，如图所示：扭矩图如图所示。4.3.5：校核轴和键的强度：校核轴的强度: 因齿轮作用点右侧弯矩最大，且有扭矩作用，故齿轮作用点右侧为危险截面。其抗弯截面系数为：其抗扭截面系数：弯曲应力为：剪应力为：按转矩脉动变化处理，则折合系数，则当量应力为：，查的45号钢调质处理抗拉强度极限，则轴的许用应力,轴满足强度要求。校核键的强度: 联轴器处键连接的挤压应力为：齿轮处键连接的挤压应力为：查表10-10得：，因此键满足强度要求。第五章 减速器附件的选择及简要说明5.1：检查孔与检查孔盖 二级齿轮减速器的总中心距，则检查孔直径为7mm，孔数为8个，盖厚，圆角，盖宽，长，螺栓孔定位尺寸：宽，长。5.2：通气孔 查表可选为。5.3：油塞 为了换及清洗箱体时排出油污，在箱体底部最低位置设置一个排油孔，排油孔用油塞及封油圈堵住，在该设计中，可选为，封油圈材料为耐油橡胶，油塞材料Q235。5.4：油标选用单螺纹的游标尺，可选为。5.5：吊环螺钉的选择 可选单螺钉起吊，其螺纹规格为。5.6：定位销 为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在箱体分箱面凹缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销，其直径可取，长度应大于分箱面凸缘的总长度。5.7：启盖螺钉 启盖螺钉上的螺纹段要高出凸缘厚度，螺纹段端部做成圆柱形。第六章 减速器润滑与密封6.1:润滑方式6.1.1：齿轮润滑方式 齿轮，采用喷油润滑，但考虑成本及需要，故选用侵油润滑，选用150号机械油（GB4431989），最低最高油面距（大齿轮）1020mm，需油量为1.5L左右。6.1.2：轴承润滑方式 轴承采用润滑脂润滑，选用ZL3型润滑脂（GB73241987）用油量为轴承间隙的1/31/2为宜。6.2：密封方式：6.2.1：箱坐与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。6.2.2：观察孔和油孔等出接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封6.2.3：轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外延端与透端盖的间隙，由于，故选用半粗羊毛毡加以密封。轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。第七章 机座箱体结构尺寸7.1箱体的结构设计在本次设计中箱体材料选择铸铁HT200即可满足设计要求代号名称设计计算结果箱座壁厚箱盖壁厚 箱座加强肋厚箱盖加强肋厚箱座分箱面凸缘厚箱盖分箱面凸缘厚箱座底凸缘厚地脚螺栓=轴承旁螺栓联结分箱面的螺栓轴承盖螺钉检查孔螺钉 定位销直径 地脚螺栓数目时，、至外箱壁距离由推荐用值确定、至凸缘壁距离由推荐用值确定轴承旁凸台半径由推荐用值确定轴承座孔外端面至箱外壁的距离轴承座孔外的直径轴承孔直径轴承螺栓的凸台高箱座的深度，为浸入油池内的最大旋转零件的外圆半径第八章 设计小结这次关于螺旋