锥圆柱齿轮zz二级减速器说明书机械设计课程设计分析

燕山大学机械设计课程设计说明书题目： 带式输送机传动装置 学院（系）：机械工程学院 年级专业： 矿电11-3 学 号： 学生姓名： 刘龙涛 指导教师： 王春华 教师职称：教授 目录一电动机选择计算11原始数据12电动机型号选择1二总传动比确定及各级传动比分配2三运动和动力参数的计算2四传动零件的设计计算31圆锥齿轮的选择计算32斜齿轮传动选择计算7五轴的设计和计算111.初步计算轴径112轴的结构设计123轴的弯扭合成强度计算13六滚动轴承的选择计算16七键连接的选择及校核18八减速器附件的选择18九润滑和密封说明191润滑说明192密封说明19十拆装和调整的说明20十一减速箱体的附加说明20十二三维图设计.20十三设计小结20十四参考资料21燕山大学课程设计说明书一电动机选择计算1原始数据运输链牵引力F=1734N运输链工作速度V=1.34m/s滚筒直径 D=0.26m2电动机型号选择运输链所需功率，取 = =2.42 kw 取1=0.99（连轴器）,2=0.98（轴承） ,3=0.97（斜齿轮）,4=0.94（圆锥）,则 a=1( 2)4 3 4=0.82电动机功率 Pd=Pw / a=2.42/0.82=2.95 Kw卷筒轮转速 圆锥-圆柱齿轮减速器推荐传动比为ia=1025故电动机转速可选范围nd=ian=(1025)98.4=9842460 r / min符合这一范围的同步转速为 1000r/min和1500r/min，综合考虑选电动机型号为Y100L2-4，主要性能如下表：电动机型号额定功率（Kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）Y100L2-43150014302.22.3二总传动比确定及各级传动比分配 总传动比为 圆锥齿轮传动比i1=（0.250.4）ia=3.66.5.85取i13，则圆锥齿轮传动比 i1=3 三运动和动力参数的计算设输入为1轴，圆锥为2轴，齿轮轴为3轴,卷筒轴为4轴。1.各轴转速：n1=nm / i1=940/ 1=1430r / minn2=nm / i2= 1430/3= 476.67 r / minn3=nm / i3= 476.67/4.84= 98.4r / min2.各轴输入功率：P1=Pd01=2.950.99=2.92kwP2=P102=2.920.980.94=2.69kwP3=P234=2.690.980.97=2.56kwP4=P345=2.560.980.99=2.48kw3.各轴输入转距：Td=9550Pd/nm=95502.95/1430=19.70NmT1=Td01=19.70.99=19.50 NmT2=T1i112=19.530.980.94=53.89 NmT3=T2i234=53.894.840.980.97=247.94 NmT4=T3i345=247.940.980.99=240.55 Nm运动和动力参数计算结果整理于下表：轴号功率P（Kw）转矩T(Nm)转速n（r/min)传动比i效率电机轴2.9519.7014301.000.99轴2.9219.50143030.92轴2.6953.89476.674.840.95轴2.56247.9498.41.000.97卷筒轴2.48240.5598.4四传动零件的设计计算1圆锥齿轮的选择计算(1).选择圆锥的传动类型 因为直齿最常用，所以选取直齿圆锥齿轮传动(2).选择材料、精度等级和圆锥齿轮齿数 材料：圆锥小齿轮：45钢，调质处理，齿面硬度HB=240HBS；圆锥大齿轮：45钢，正火处理。齿面硬度HB=190HBS精度等级：初选取8级圆锥小齿轮齿数：一般小锥齿轮齿数 Z1=1725z1=21（由i=3取） 则z2=iz1=63， (3).按齿面接触疲劳强度进行计算根据闭式圆锥齿轮传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。计算公式 0 齿宽系数：=0.30 确定载荷：K=KAKvKaK轻微震动 KA=1.25齿间载荷分配系数 Ka =1载荷平稳 K=1.13预估v2=4m/s，取Kv=1.17则K=1.251.1711.13=1.650 作用在圆锥上的转距T2 =19.50mm0 查表得 ZE=189.8 ZH =2.5 0 查表得 H=450MPa0 应力循环次数：则0 计算 d10 (4).圆锥齿轮的主要参数及几何尺寸0 锥距0 锥角0 计算大端分度圆直径0 确定齿宽 圆整 b=30mm。0 校核锥齿轮平均分度圆处的圆周速度v符合要求 (5).校核锥齿轮齿根弯曲疲劳强度 0 当量齿数 0 齿形系数 0 应力修正系数 0 弯曲疲劳极限应力及寿命系数=450MPa =450MPa 0 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1符合要求2斜齿轮传动选择计算(1).选精度等级、材料及齿数运输机一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。材料选择。选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为190HBS。选小齿轮齿数z1=21，大齿轮齿z2=102选取螺旋角。初选螺旋角=16。0 齿宽系数 取(2).按齿面接触疲劳强度设计1) 确定小齿轮分度圆直径 确定公式内各计算数值a.使用系数 查表取 KA=1.25b.动载系数 预估v=4m/s，则vZ1/100=0.84m/s 查图取 KV=1.07c.齿间载荷分配系数端面重合度 轴向重合度 总重合度 查图取 d.齿向载荷分布系数 查图取 K=1.44 则K=KAKVKK=2.10e.材料的弹性影响系数 查表得 ZE=189.8f. 齿向区域系数 查图取 ZH=2.41g.重合度系数 h.螺旋角系数 则 i.接触疲劳强度极限查图取 Hlim1=550MPaHlim2=450MPaj. 应力循环次数 查表得 接触疲劳寿命系数 KHN1= KHN2 =1k.计算接触疲劳许用应力，取安全系数SH=1(失效概率为1%)则 故 计算a. 试算小齿轮分度圆直径d1b.校核圆周速度 c.修正载荷系数 vz1/100=0.042m/s 取KV=1.01，则d.校正分度圆直径2) 确定主要参数0 计算法向模数 查表取标准值 mn=2.5mm0 计算中心距 圆整取 a=160mm0 修正螺旋角 因为：故设计合理，不需再做修正0 计算分度圆直径0 计算齿宽 则取b1=56mm，b2=60mm 3) 校核齿根弯曲疲劳强度0 计算重合度系数0 计算螺旋角系数0 计算当量齿数0 查取齿形系数 YFa1=2.73，YFa2=2.140 查取应力集中系数 YSa1=1.56，YSa2=1.820 计算弯曲疲劳许用应力 F=KFNFlim/SHa. 弯曲疲劳极限应力 Flim1=420MPa，Flim2=390MPab. 查取寿命系数 KFN1=KFN2=1c. 安全系数 SH=1 (取失效概率为1%)则 F1=1420/1=420MPaF2=1390/1=390MPa0 计算弯曲应力故设计合理。五轴的设计和计算1.初步计算轴径轴的材料选用常用的45钢当轴的支撑距离未定时， 无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式为： 考虑到各轴均有弯矩，取C=118，初算各轴头直径 考虑到1轴要与电动机联接，初算直径d1必须与电动机轴和联轴器空相匹配及d3必须和联轴器空相匹配，所以初定d1=24mm, d3=32mm,取d2 =38mm 2轴的结构设计 轴（蜗杆）的初步设计如下图：装配方案是：先于组装左端轴承与套杯组合，再装入套筒，然后组装右端轴承，用弹簧挡圈锁紧，再将套杯装入下箱体；轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（68）mm，否则可取（46）mm。轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取L=（13）mm。轴上的键槽在靠近轴的端面处的距离取（13）mm，靠近轴肩处的距离应大于等于5mm。轴的初步设计如下图：装配方案是：左端，左端轴承、套筒、圆锥大齿轮；右端，右端轴承尺寸设计准则同轴。轴的初步设计如下图： 装配方案：左端，左端轴承；右端，右端，右端轴承、轴套、大圆柱斜齿轮进行安装。尺寸设计准则同轴。3轴的弯扭合成强度计算由轴装轴承处轴的直径d=40mm，查机械设计课程设计指导手册得到应该使用的轴承型号为7208C，D=80mm，B=18mm（1） 计算大齿轮受力：转矩 T1=407.89Nm 由此画出大齿轮轴受力图，见b图（2） 计算轴承反力（c、e图） 水平面 垂直面 （3） 画出水平弯矩Mxy图(图d)，垂直面弯矩Mxz图(图f)和合成弯矩图（图g）。（4） 画出轴的转矩T图（图h），T=mm（5） 初步分析三个截面有较大的应力和应力集中。现对面将进行安全系数校核。（6） 轴材料选用45钢调质，b=650MPa，s=360MPa，查表得疲劳极限：-1=0.45b=0.45650=293MPa，0=0.81b=0.81650=527MPa-1=0.26b=0.26650=169MPa0=0.5b=0.5650=325MPa 由式，得，（7） 求截面的应力 （8） 求截面的有效应力集中系数 因在此面处有轴直径变化，过渡圆角半径r=1mm，其应力集中可由表查得D/d=58/52=1.12，r/d=1/52=0.02。由b=650MPa查得k =2.64, k=1.98。（9） 求表面状态系数及尺寸系数、 查表得=0.92，=0.84、=0.78。（10） 求安全系数 设为无限寿命，kN=1则综合安全系数为 故轴安全。六滚动轴承的选择计算由于传动装置采用圆锥圆柱斜齿轮传动，存在一定的轴向力，故选用角接触轴承。现计算轴上的一对轴承的寿命。轴承型号为7208C,d=40mm,D=90mm，B=18mm,基本额定动载荷 Cr=35200N,基本额定静载荷 Cor=24500N,采用油润滑nlim=10000r/min。1. 计算内部轴向力 受力如图i查表得 S=0.4Fr（=15o，e=0.4）则 S1=0.41282=513N S2=0.4 887=355N2. 计算单个轴承的轴向载荷比较S1+FA与S2的大小S1+FA=513+538=1051N S2 由图示结构知，1轴承“放松”，2轴承“压紧”。则 Fa1=S1=513N，Fa2=S1+FA=1051N3. 计算当量载荷 P=fP（XFr+YFa） 查表取fP=1.2 查表得X1=1，Y1=0查表得X2=0.41，Y2=0.87则 P1=1.2（11282+0513）=2154NP2=1.2（0.44887+1.481051）=2335N4. 计算寿命 取P1、P2中的较大值带入寿命计算公式因为是球轴承，取=3，则5. 静载荷验算 查表得X0=0.5，Y0=0.38，则P01= X0Fr1+Y0Fa1=0.51282+0.38513=836N因 P01 Fr1，故取 P01= Fr1=1282N C。 P02= X0Fr2+Y0Fa2=0.5887+0.381051=843N nf12f22nlim=10.9910000=99000r/minn 故选用7208C型向心球轴承符合要求。七键连接的选择及校核1.键连接的选择轴左右两端键槽部分的轴径为24mm，所以选择普通圆头平键键 A845 GB/T 1096-79轴左右两端键槽部分的轴径为38mm，所以选择普通圆头平键键 A1030 GB/T 1096-79轴右端键槽部分的轴径为43mm，所以选择普通圆头平键键 A1250 GB/T 1096-79 左端键槽部分的轴径为32mm，所以选择普通圆头平键键 A1050 GB/T 1096-79 2.键连接的校核轴上的键校核轴上的键校核 符合要求轴上的键校核 符合要求 符合要求八减速器附件的选择1. 窥视孔盖 窥视孔盖的规格为160120mm。箱体上开窥视孔处设有凸台4mm，一边机械加工支撑盖板的表面，并用垫片加强密封，盖板材料为Q235A钢，用六个M6螺栓紧固。2. 通气器 减速器运转时，箱体内温度升高，气压加大，对密封不利，故在窥视孔盖上安装通气器，是箱体内热膨胀气体自由逸出，以保证压力均衡，提高箱体缝隙处的密封性能。考虑到的工作环境，选用带金属滤网的通气器。3. 启盖螺钉 在减速器装配时于箱体剖分面上涂有水玻璃或密封胶，为了便于开盖故设有启盖螺钉。其螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度，螺杆端部做成圆柱形、大倒角或半圆形，以免破坏螺纹。4. 定位销 为了保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体连接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销，两销尽量远些，以提高定位精度。定位销的直径为d=8mm，长度应大于箱盖和箱座连接凸缘的总厚度，以便于装卸。5. 吊环和吊钩 为了便于拆卸和搬运，在箱盖上装有环首螺钉或铸出吊环、吊钩，并在箱座上铸出吊钩。6. 油标尺 油标尺应放在便于观测减速器油面及油面稳定之处。先确定右面高度，再确定油标尺的高度和角度，应使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油标尺应足够长，保证在油液中。采用带有螺纹部分的杆式油标尺。7. 放油螺塞 放油孔的位置应在油池的最低处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的箱座外壁要有凸台，经机械加工成为螺塞头部的支承面，并加封油圈以加强密封。九润滑和密封说明1润滑说明斜齿圆柱大齿轮传动的圆周速度大圆锥齿轮传动的圆周速度由于大圆锥齿轮的圆周速度大于4m/s，所以可以采用油雾润滑，为了避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面的距离H不应该小于3050mm，取H为40mm，油深度为圆锥齿轮齿宽的一半，取h为15mm。2密封说明 轴端透盖根据润滑方式和轴径选择J型骨架式橡胶油封，检查减速器剖分面、各接触面及密封处，均不许漏油，剖分面涂以水玻璃。十拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径为3050mm时，可取游隙为。在安装齿轮或圆锥齿轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。十一减速箱体的附加说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘、宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的。技术说明1.减速器箱体采用铸铁HT200铸成，采用剖分式结构。2.在箱盖上装有起盖螺栓，以便于拆卸。3.在轴承座附近有加强肋来保证轴承座的刚度。4.由于传动件的圆周速度小于12m/s所以采用浸油润滑。5.窥视孔盖长度140mm以便于手能伸入操作。6.装配前所有零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，内壁涂上不被机油侵蚀的涂料两次。7.油标尺安装的部位不能太低，以防止油进入油标尺座孔而溢出。十二三维图设计十三设计小结设计是一项艰巨的任务，设计是要反复思考、反复修改，设计是要以坚实的知识基础为前提的，设计机械的最终目的是要用于实际生产的，所以任何一个环节都马虎不得，机械设计课程设计让我又重温了一遍学过的机械类课程的知识。经过多次修改，设计的结果还是存在很多问题的，但是体验了机械设计的过程，学会了机械设计的方法，能为以后学习或从事机械设计提供一定的基础。机械设计课程设计虽然与真正的机械设计有所差别，但是它们的设计过程是一样的，任何一个地方都不允许有差错，如在三维装配中一个零件装错，整个机器就不会运动起来。它不仅让我们温习了旧知识和学习了一些新的知识、技巧，而且还培养和锻炼了我们认真、严谨的做事态度。机械设计课程设计是一个相对较长的项目，也锻炼了我们的耐性。在初次设计中，错误是难免的，关键是要积极的改正，要不厌其烦的改正。经过一个月的课程设计，自己感觉很有收获，在软件的熟练运用上有很大的提高，我深深的感受到了细节是决定成功的关键，在今后的学习、工作和生活中，一定要注意每一个细节。同时，经过一周的拆装实验，我发现机械就在我们身边，从简单的一支笔到飞奔的汽车，无一不蕴含着机械的身影。在机械中无论一个零件有多么小，它都有自己的独特用处，都是必不可少的。就像人一样，无论你是多么的渺小，你都在为这个社会贡献着不可或缺的力量。当把自己亲自组装的发动机发动起来的那一刻，会无比的兴奋，很有成就感。唯一的缺点就是学校给我们提供的实践课太少了。经过拆装实验，不仅使我了解了发动机的工作原理和所学过的很多东西在机械中的巧妙应用，而且使我对机械有了更浓重的兴趣，并加深了我对所学知识的理解，对我以后的实践设计提供了很大的帮助。十四参考资料1. 许立中，周玉林机械设计北京：中国标准出版社，20092. 韩晓娟机械设计课程设计指导手册北京：中国标准出版社，20083. 龚溎义，潘沛霖机械设计课程设计图册北京：高等教育出版社，20064. 成大先机械设计手册北京：化学工业出版社，20075. 邵晓荣，曲恩互换性与测量技术基础北京：中国标准出版社，2007=2.42Kwa=0.684Pd=2.95Kwn=98.4r/min电动机型号Y100L2-4nd=1500r/minnm=1430r/minia=14.53i1=3i2=4.84n1=1430r/minn2=476.67r/ minn3=98.4r/ minP1=2.92kwP2= 2.69kwP3= 2.56kwP4= 2.48kwTd=19.70NmT1=19.5 Nm圆锥齿轮计算公式和有关数据皆引自机械设计第91页93页圆锥大齿轮材料用45钢、正火，小齿轮调质z1=21z2=63KA=1.25Ka=1K=1.13Kv=1.17K=1.65ZE=189.8H=450MPaN1=1.65109N1=5.49108m=3d1=60.37mmR=99.612mmz1=21z2=63d1=63mm d2=189mmb=30mm zv1=2.14zv2=199.22圆锥