一级圆锥齿轮减速器传动方案

1、设计题目:一级圆锥齿轮减速器传动方案 运动简图: 图9-1跟级懐齿絵M速器传动装简图 I 一电动机2帶传为3-Ma 4 一联轴SS 5送帯帝轮 l帯轮送樹运行速度，一带絵传送帯轴所需拉力d常轮直轻 (1) 原始数据 运输带牵引力22200 运输带线速度v=l. 8m/s 驱动滚筒直径D=280mm (2)工作条件及要求 使用5年，双班制工作，单向工作 载荷有轻微冲击 运送煤，盐，沙等松散物品 运输带线速度允许误差为5% 有中等规模机械厂小批量生产 机械设计基础课程设计任务书2 第1章引言4 第2章电机的选择6 第3章带传动的设计9 第4章、齿轮传动的设计计算12 第5章、齿轮上作用力的计算16

2、 第6章、轴的设计计算17 第7章、密封与润滑24 第8章课程设计总结25 参考资料26 第1章引言 1、本课题的背景及意义 计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛 采用的先进技术。本次设计是蜗轮蜗杆减速器，通过本课题的设计，将进一步深 入地对这一技术进行深入地了解和学习。 2、国外减速机产品发展状况 国的减速器多以齿轮传动，蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小， 或者传动比大而机械效率过低的问题。另外材料品质和工艺水平上还有许多弱点。 由于在传动的理论上，工艺水平和材料品质方面没有突破，因此没能从根本上解 决传递功率大，传动比大，体积小，重量轻，机械效率

3、髙等这些基本要求。 国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺 方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮 转动为主，体积和重量问题也未能解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动 比、小体积、髙机械效率以及使用寿命长的方向发展。 电动机的选择 1、选择电动机的类型： 按工作要求和条件选用鼠笼型三相异步电动机，封闭式结构, 电压380V, Y型。 2, 选择电动机容量： 电动机所需的功率为：pd = kw （其中：几为电动机功率，几为负载功率，几为总效率。） 而Pw 1000 所以几= _Fy_ 1000 Z KW 传动效率分别为：n K n2

4、、n3. n4. n5分别是v带传 动、滚动轴承、锥齿轮传动、联轴器和卷简的传动效率。查机 械设计课程设计指导书表II.5,取n 1=0.96, n 2=0.98, n 3=0. 97 （齿轮为8级精度），n 4=0. 99 （齿式联轴器），n 5=0. 96, 则 = 0.86 H = 525 则 d=(4-1)*15+2*9 =63mni 主要设计结论如表5.1所示 带型 根数 带基 准长 度 (mm) 带基直召Im) 小轮准务伽 带基直至nl) 大轮准狂(m 中心 距 (mm) 初拉 力 (N) 带轮 宽 (mm) A 4 2200 150 355 696 128 63 第4章、齿轮传动

5、的设计计算 1、选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (1) 考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。压力 角取为20 o (2) 小齿轮选用40cr调质，齿面硬度为280HBS。大齿轮选 用45钢调制，齿面硬度240HBS； (3) 根据教材P205表10-6选1级精度。 (4) 选小齿轮齿数为Zl=25,大齿轮齿数为 Z2二i 齿轮 XZ1=2. 5X25=62. 5,去 63 2、按齿面接触疲劳强度设计 (1)根据教材P203式(10-29)试算小齿轮分度圆直径， 即 d 4心工 （ZhZe$ ，；_ *如（1-0.5如勺齿轮 而 如=0.3 勿=25 Ze = 1898MP %严初倔

6、 %un2=55OA 伽 KHN1=O. 93 KHN2二0. 95 oH 1=630 o H2=525 ）确定有关参数如下： 试选Km =1.3 计算小齿轮传递的转矩。 Tl=9. 55X 106XPI/nI=l. 21. 6N m 选取齿宽系数=0.3 由图10-20查得区域系数ZH = 2.5 丄 由表10-5查得材料的弹性影响系数Z189. 8Mpa7 计算接触疲劳许用应力oH 由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别是 巧血严700MP, %m2=55OMP“ 由式（10-15）计算应力循环次数： Nl=60njLh =60X384X 1 X （2X8X300X5）=5.

7、 52X 108 i 齿轮二Z2/Z1 二63/25二2. 5 N2=Nl/i 齿轮二5. 52X108/2. 5=2.2X108 由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数： KHN1=O. 93 KHN2二0. 95 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求，选取安全系 df =9 ) = arctan(51 /149) = 21.72 J2=90-18.90o = 68.28 （3）计算齿轮宽度 b =如 1 Ji 齿人2 + 1 / 2 = 0.3 x 106j（133/53）八2 + 1 /2 = 42.81mm 取 /?j = b2 =4281皿 7）、数据整理 名称 符号

8、公式 直齿圆锥 小齿轮 直齿圆锥 大齿轮 齿数 Z z 53 133 模数 m m 2 传动比 2.51 分度圆锥 度 $ 1 1 i =90 2139 54 68206 分度圆直 径 d d = inz. 106 266 齿顶高 ha =ham 2 2 齿根高 hf =（h： +c）m 2.4 2.4 齿全高 h h =久 + - 4. 4 4.4 齿顶圆直 径 da = d + 2hjri cos J, da2 =d2+ 2h；m cos J2 109. 71（ 大端） 267.5 （大 端） 齿根圆直 径 门=/ 一2；2cos5 df2 =d2 - 2htmcos62 101.5 26

9、4.20 齿距 p p = ran 6. 28 6. 28 齿厚 s 7011 s = 2 3. 14 3. 14 齿槽宽 e 7011 e = 2 3. 14 3. 14 顶隙 c c = cm 0. 4 0.4 锥距 R R =只+盃 143. 17 143. 17 当量齿数 Zv z - z cosJ 57 359 齿宽 b b = gR 43 43 第六章、轴的设计计算 一、输入轴的设计计算 1、按扭矩初算轴径 选用45调质，硬度217255HBS 根据教材P370 (15-2)式，并查表15-3,取A=115 d$115 (3. 70/331. 03) l/3mm=25. 7mm d

10、l-28mm d2=34mm d3-18mm d4-34mm 考虑有键槽,将直径增大5%,则：d=25. 7X (l+5%)mm=27 选 d=28mm 2、轴的结构设计 (1)轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将输入轴的圆锥齿轮做成悬臂结构，安 排在箱体一侧，两轴承安排在齿轮的右侧，齿轮左面由套简定位, 右面用挡圈固定，周向用平键连接。两轴承分别以套杯和套简定 位。 (2)确定轴各段直径和长度 I 段：dl=28mm 长度取 Ll=50mm h=2c c=l. 5mm 11 段：d2=d 1 +2h二28+2X2X1. 5=34mm d2=34mm 轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴

11、承端盖的拆装及便于 对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面和带轮右端面的距离 430mm,故厶乍0泅 III段：参照工作要求并根据d2=34mm,有轴承产品目录 中初步选取0基本游隙组、标准精度等级的单列圆锥滚子轴承 30208 其径为 40mm,宽度为 18mm。故心 一4mm。L3=18mmo V段轴承右端有套简定位，为使套简端面可靠地压紧轴承，此轴 段应略短于轴承宽度，故取16mm VI段：取安装锥齿轮处的轴段VI的直径为34mm取锥齿轮 的宽度为56mm，取套筒的长度为20mm,则16=56+20+ (18-16)=78mm IV 段：取 d4=28mm 厶=80,n/n 在IV轴段加

12、一套筒对轴承进行定位。套筒的外径为d=50mni 至此，已初步确定了轴的各段直径和距离。 (3) 按弯矩复合强度计算 求小齿轮分度圆直径：已知dl=120mm 求转矩：已知Tl=114000Nmm 求圆周力：Ft 根据教材P198 (10-3)式得： Ft=2Tl/dml=l 14000/dl (1-0. 5OR)=1904N 求径向力Frl和轴向力Fal 根据教材P225 (10-22)式得： Fr=Ft tan a cos 6 1=646. 8N Fa二Ft tan a sin 1二24& 8N 轴承支反力 ：/(59.4 + 74.2)=342&2n 74.2 Frz =f,Faz =1

13、524.2N Fay =929.87 TV 心丫 =283.07 N 二、输出轴的设计计算 按扭矩初算轴径 选用45#调质钢，硬度(217255HBS) 根据教材P370页式(15-2),表(15-3)取A=U5 dMA(P3/n3) 1/3=115(3. 43/127. 32) 1/3=34. 64nun 21输出轴的最小值直径显然是安装联轴器处的直径i与联轴器 的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 22联轴器的计算转矩有P351表14-1,考虑到转矩变化很小, 故取KA=1. 3。则几=人忑=339.lN.zn 23根据机械设计手册选择LT7型弹性套注销联轴器，故取半联 轴器长度/i =

14、 112，则半联轴器与轴配合的毂 孔长度伽 24轴的结构设计 25(1)确定轴的各段直径和长度 26为了满足半联轴器的轴向定位要求，I轴段右端需制出一轴 肩，故取II轴段直径心=46,n,n左端用轴段挡圈定位。按轴段 直径取挡圈直径D=49mm,半联轴器与轴配合的毂空长度 厶=84枷，为了保证轴端档圈只压在半联轴器上二不压在轴 的断面上，故I段的长度应比11小一些，故取/l=82，n，n 27照工作要求并根据“2=46劝，有轴承产品目录中初步选取 0基本游隙组、标准精度等级的单列圆锥滚子轴承33210其径 为 28 其尺寸为 50 x90 x32 o 故 = 7 = 50 mm 29取安装锥齿

15、轮处的轴段V的直径为仏=56呦，齿轮的左端 面与右轴承之间采用套筒定位，取锥齿轮的宽度为60mm,为 了是轴套可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度。故取 人=56枷”，齿轮的右端面采用轴肩定位。轴肩髙度h0.07d, 故取h=6mm。则IV段的直径心=o 30对于左轴承若直接采用IV轴段定位，则轴肩直径大于轴承圈 直径，不利于拆卸轴承，应在左轴承和IV轴段间加一套筒。 轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的拆装及便于对轴 承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面和带轮右端面的距离 230mm,故gOmrn 31取齿轮距箱体壁距离a=16mni,考虑到箱体的铸造误差，取 s=8mm , 已知滚动

16、轴承宽度 T=32mm , 则 【6 = a + s + (60 56) + 32 = GOimn 32取IV段距箱体壁的距离为16mm,在确定轴承位置时，应距箱 体壁一定距离，取湎，则36 + 8 + 32 = 56化厶=100呦 33至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 34 35 (2)轴上零件的周向定位 36锥齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。 37按d5有P106表6-1查的平键截面Z?x/? = 16x10。键槽用铳刀 加工，长45mm,同样半联轴器与轴的连接选用平键 nmmxSmmxlOmm ,滚动轴承与轴的周向定位是有过渡配合 来保证的。 38 (3)求轴上载荷根据

17、轴的结构图做出周德计算简图。在 确定轴承的支点位置时兑取33210型，查的a=23. 2mm。 39 41 JM 2+(刃)2 =1287MPd = 60MPd 载荷 水平面 垂直面 支反力 巧丫 =_38398N “=-632.68N 耳z =_839O3N Fbz = -2600 N 弯矩 Me = 168477 .85N 加 = 一77083 .64 N m My? =40997.87 加 扭矩 T=26. 082N. m 40 (4)按弯扭合成应力校核轴的强度 42 43故安全。 44第八章滚动轴承的选择及校核计算 45根据根据条件，轴承预计寿命：16X365X10二58400小时 4

18、6计算输入轴轴承 化产号z7O2.8N 17 (1)两轴承径向反力：坊厂曲+暇=1700N 48初选两轴承为圆锥滚子轴承30208型 49根据教材P322表37得轴承部轴向力巧嗨查机械手册知 Y=1.6,e=0. 37 50 51 有 P322 式 13-11 得陥=1157.心讥厂9O8.3N 52 (2)求系数x、y 53 FaA/Fra=0. 36 54 Fab/Frb=0. 53 55根据教材P321表13-5得e=0. 37 56 XA=1XB=O. 4 57 YA=OYB=1.6 58 (3)计算当量载荷Pl、P2 59根据教材P321表13-6取fP二1. 2 60根据教材P32

19、0式13-8a得 61 Pl=fP(xAFrA+yAFaA)=4443. 4N 62 P2=fp(xBFrB+yBFaA)= 2560N 63 (4)轴承寿命计算 64 故取 p=4443. 4N 65 V e =10/3 66根据手册得30208型的Cr=63000N 67由教材P320式13-5a得 68 Lh=106/60n(Cr/P) e =16670/458.2 X (1 X 63000/4443.4)10/3 69 =347322h58400h 70 .预期寿命足够 三、计算输出轴轴承 F汀 Jf： + F：=922.66N 71 1)两轴承径向反力：仔厂嬌+嘉= 2675N 72

20、初选两轴承为圆锥滚子轴承33210型 Fd =鼻 73根据教材P322表13-7得轴承部轴向力 2丫查机械手册知 Y=1.5,e=0.41o “鈔 3O7.6N 巧严毎M91.7N 74 2Y 75 有 P322 式 13-11 得 F我=891.7N 心=岛 + 巧=154O.5N 76 (2)求系数x、y 77 FaA/Fra=l. 67e 78 Fab/Frb=0. 33e 79 XA=0.4XB=1 80 YA=1.5YB=0 81 (3)计算当量载荷Pl、P2 82根据教材P321表13-6取fP=l. 2 83根据教材P320式13-8a得 84 Pl=fP(xAFrA+yAFaA

21、)=3215. 8N 85 P2=fp(xBFrB+yBFaA)= 32ION 86 (4)轴承寿命计算 87 : P、Pb 故取 P=3215. 8N 88 V e =10/3 89根据手册得33210型的Cr=112000N 90由教材P320式13-5a得 91 Lh=106/60n(Cr/P) e =16670/458.2 X (1 X 112000/3215. 8)10/3 92 =18059903h58400h 93四、键连接的选择及校核计算 94 1、大带轮与轴连接采用平键连接 95 轴径 dl=28mm, Ll=50mm 96查手册P51选用C型平键，得：b=8 h=7 L=40 97 即：键 C8X40GB/T1096-2003 98 l=Ll-b=40-8=32mmT2=106. 63N m 99根据教材P106式6-1得 100 0 p=4T2/dhl=4 X 106630/28 X 7 X 32=78.5Mpa o p(1lOMpa) 1012、输入轴与齿轮连接采用平键连接 102轴径 d3=34mm L3=56mm T=260. 82N m 103查