圆锥-圆柱二级齿轮减速器课程设计(机械类)课案

1、减速器设计计算部分设计单位：山东工业大学设计人：时间： 2015年 12月 28日机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器- 1 -设计题目：带式运输机传动装置 原始数据：运输带拽引力F=3600N运输带速度v=085 滚筒直径D=400mm使用年限5年，双班制29200h 速度允许误差士 5%工作示意图：机械设计课程设计计算说明书一一圆锥一圆柱齿轮减速器-# -计算及说明结果确定传动方案根据工作要求，可拟定几种传动方案，如图所示。机械设计课程设计计算说明书一一圆锥一圆柱齿轮减速器-9 -(a) 图所示为电机直接与圆锥齿轮-圆柱齿轮减速器相联结，结构紧凑，但是减速器的传动比和结构尺寸较大。

2、(b) 图所示为第一级用带传动，后接圆锥齿轮-圆柱齿轮减 速器。带传动能够缓冲，吸震，过载时起安全保护的作用， 且可以减小减速箱的尺寸。综合考虑本题，工作环境一般有轻微震动，可选方案(b)传动方案的拟定传动方案如下：I轴1- 电机2- 联轴器3- 减速器4- 鼓轮5- 传动带选择电动机传动装置总效率=1 23 3 4 5 6 =0.96 0.993 0.96 0.97 0.96 0.99 =0.8241 =0.96带传动效率2 =0.99滚动轴承效率3 =0.96圆锥齿轮传动效率4 =0.97圆柱齿轮传动效率5 =0.99联轴器的传动效率6 =0.96卷筒的传动效率工作机输入功率:Pw = f

3、v =3600 0.85 =3.06kw电动机所需要功率:Pw I3.06pdkwkw= 3.714a0.824确定电动机的型号：运输带鼓轮的工作转速为：60 1000 v=40.58r /min范围为:按课程设计指导书p5_表2-1查得圆锥-圆柱齿轮的传动比 ia =1025,故电动机转速: na 二 ia n =（10 25） 40.58r / min = 405.8 1014r /min 根据功率Ped丄pd,且转速满足:405.8 ： n d ：1014r/min 选电动机型号为：Y132M2 -6参数：额定功率为：P=5.5kw电动机满载转速n m =960r/min电动机轴伸出直径

4、 D=38mm,电动机收伸出长度L =80 mm三运动学和动力学计算：1总传动比及其分配总传动比 ia 二nm/ng =960/40.58 =23.662分配减速器的各级传动 比直齿轮-圆柱斜齿轮传动比:带传动比：“ =2.5锥齿轮传动比：i2 =2.8圆柱斜齿轮传动比：i3 =3.383. 计算减速器各轴转速：厲二nm = 960/2.5 =384.0r/minm = n/2.8 =384/2.8 =137.14r/minn皿=nn /3.8 =137.14/3.8 =40.57r/minn卷轴器二 n 皿=40.57r/min4. 减速器各轴功率计算：Pi = Pd 1 2 = 3.714

5、 0.96 0.99 = 3.53kwPu = Pn 23 - 3.53 0.99 0.96 = 3.39kwPm = pn 2 4 =3.39 0.99 0.97 = 3.26kwP卷筒轴=Pm 5 6 =3.26 0.96 0.99 =3.093kw5. 减速器各轴功率转速.转矩列表：轴号功率p(kw)转速(r/min)转矩T (N/m)电动机轴3.71496036.95I轴3.5338487.79n轴3.39137.14236.07m轴3.2640.57767.39卷筒轴3.09340.57728.08四带传动的设计kA =1.2pc = 4.46kwA型取 D1 =112mm1.确定V

6、带型号和带轮直径：工作情况系数KA :由表11.5确定（载荷轻微震动，双班制）计算功率 Pc =kA Pd =1.2 3.714 =4.46kw选带型号：由图11.15（小带轮转速，Pc）小带轮直径：由表11.6, Dmin=75mm（A型）大带轮直径： 片二nm计算及说明结果机械设计课程设计计算说明书一一圆锥一圆柱齿轮减速器-11 -带根数:由表 11.8, P0 =1.18kw;由表 11.7, ka =0.95; 由表 11.12, kl =0.99；由表 11.10,.：p0 =0.11kwPc(P0P0)kaki4.46(1.18 0.11) 0.95 0.99= 3.68,取 z

7、=45.求轴上载荷张紧力：由表 11.4, q= 0.10kg/m，贝VPc 2.5 ka 2F。=500( a) qvvz ka4 462 5 _0 95= 500()0.10 5.63 = 162.13N5.63X40.95轴上载荷：a1160.15Fq =2zF0sin 1 =2 4 162.13 sin1277.63N2 2带轮结构设计略此带为普通v带B(z -1) e 2f = 65mm五.直齿圆锥齿轮传动的设计计算:由题可知，小齿轮选用40Cr调制处理，硬度为240280HB,取平均硬度260HB；大齿轮选用45号钢，调制处理，硬度为230HB 齿面接轴疲劳强度计算：齿数z和精度等

8、级：取 z1 =24,z2 二 iz1 =2.8 24 =67.2,取68 估计V吗：4m/s,由表12.6,选8级精度。使用寿命KA,由表12.9,取KA =1.25动载系数Kv,由表12.9,取Kv =1.18齿间载荷分配系数KHa,由表12.10,估计KAFtZ ：100N/mmbu2.8迹 1 = u21 一 2.82 1= 0.94F0 =162.13NFq = 1277.63 N乙=24, Z2 =68选用8级精度Ka =1.25Kv 18计算及说明结果di4.7KTi：r(1 -05r)2u= 107.54mm验算圆周速度及KaFt/bdm1 = (1 _0.5- R)dj =9

9、1.41mmvmd m1 n160 1000ZeZhZe= 1.84m/s （与估计值相近）F2Tl=1921Nd m1b = WrR =屮 r =屮 r= 47.3mm2 si nsJ -cos%上 =50.8N/mm Sa1Y ；R 1 -0.5 R 2z：m3 .u214.7 3.90 87790 2.73 1.64 0.680.3 1 -0.5 0.3 2 242 4.532.82 1( 2.07 =144.0Mpa bF2 】YFasa12.73 1.64六斜齿圆柱齿轮传动的设计计算：选择齿轮材料，小齿轮40Cr调制，硬度260HB，大齿轮45号钢, 调制，硬度240HB.齿面接触疲

10、劳强度计算：1.初步计算P3 39转矩 T1，T =9.55 106-9.55 10 236068N/mm137.14齿宽系数屮d,查表1213,可取屮d=1.0Ad值，由表12.16,估计P “0 :取Ad =81 初步计算的许用接触应 力叭:由图12.17c 叭吋=710MpaHiim2 =580Mpa, bH1 】=0.9叭1吋=639Mpa &H2 】=0.9bHiim2 =522Mpa 初步计算的小齿轮直径d1 八八 T1U +1d1 A 寸山 I1 yd &H f UJ236068 3.38+1怖=81 汉2 x=84.3,取 di =85mm1汉 52223.38初步齿宽 b,b

11、=dd1 =85,取b=85mm2.校核计算圆周速度v,v -0.61m/s60汉1000齿数乙模数m和螺旋角P取Z1 = 28, Z2 = iz1 = 94.6 拓 95d85mt = =3.04,由表 12.3,取m* =3mm乙28P -arccos -arccos-9.30 （和估计值接近）mt3.04使用系数KA:由表12.9, KA =1.25 动载系数Kv:由表佗9，Ka =1.1 齿间载荷分配系数KHa :由表12.10,先求冇 占236068 =5555N d185KAFt 1.25 沁 5490“ -80.7N/mmc100N /mmb85计算及说明结果|a = 1.88

12、3.2丄+丄 Yl乙Z2 bsin B 屮d 乙丄 R .SR = tan B =1.46尸irmnti；-；a； 一： =1.71 1.46 =3.17丄 tan%丄 tan20 “c:t = arctanarctan20.24cosPcos9.30cos ： =1.71表 12.8,表 12.8,表 12.8,结果机械设计课程设计计算说明书一一圆锥一圆柱齿轮减速器-23 -表 12.8,cos b 二 cos ： cos： n/cos： t =0.99 由此得 Kh Kf :/cos2 5 =1.75 齿向分布载荷系数Kh,由表12.11C 10”b =1.17 0.16 120.61 1

13、0 85=1.381.7l 76验算：二 h 二 ZeZhZZ2KT1 u 1I Ibd； ub1载荷系数 K 二 KaKvKhrKh ： =1.25 1.1 1.75 1.38 =3.32弹性系数Ze, Ze =189.Mpa;节点区域系数：由图12.16, Zh = 2.37重合度系数Z，由式12.31,因1,；，1,故J sa旋转角系数 Zi:, Z= cos： = cos9.30=0.99接触最小安全系数SHmin,由表12.14, SHmin =1.05 接触寿命系数 Zn,由图 12.18, Zn1 =1.13,Zn2 =1.18 许用接触应力!-h ,H-沁忆竺=764MpaSH

14、 min H lim 2ZN 2、-h2652MpaSH min3.38= 189.8 江 2.37 x 0.76 況0.99 江 J3-62606 3.38 +1 V85汇852= 642Mpa ： 2 I计算及说明3确定传动主要尺寸 中心距a,ai 1严338 1 = 186.15mm即:2实际分度圆直径d1,因中心距未作圆整，故 分度圆直径不会改变,2ad1 = 85, d2 = id1 = 287.3mmi 1齿宽 b,b = dd1 =85mm齿根弯曲疲劳强度验算:齿形系数Y/a ,乙13=29.13cos 9.30zv2 - 98.84cos P由图 12.21, YFa1 =2.

15、55,YFa2 =2.18应力修正系数Ysa,由图12.22:YSa1 .62, Y Sa2 T.75重合度系数Y： ( 1 1 嗚= 11.88-3.2 + COS .71ZV1ZV2 丿”0 75Y = 0.250.69螺旋角系数 Y : Y min =1-0.25；一： =0.75(当_1时，按=1算)Y ： =1 一 ； 120 =0.92 丫 min齿间载荷分配系数KFa，由表12.10注3,旳 _3.17:丫1.71 0.69= 2.7前已求得 KFa =1.75一,故KFa =1.75 呂0丫 Z齿向载荷分布系数：由 图12.14b/h =85/(2.25 3) =12.6计算及

16、说明K fb -1.35载荷系数 K: K =KAKVKFaK =1.25 1.1 1.75 1.35 =3.25许用弯曲应力：弯曲寿命系数Yn:由图12.24, 丫阳=0.95,Yn2 =0.97尺寸系数Yx:由图12.25,丫 =1.0弯曲疲劳极限 5m ；由图 12.23c,；Fim1 =600Mpa,“iim =450Mpa 弯曲最小安全系数SF min :由表12.14， SFmin =1.25许用弯曲应力-f 1: F lim 1 Yn1Yx FiSF iF min600 95 1.456Mpa1.25_ 450 0.97 1.0SF min1.25=349.2Mpa验算:-F12

17、KT1bd1 mn浪1谯1丫丫：2 3.25 236068 2.55 1.62 0.69 0.92 = 186Mpa ：匕 F1 85 85 3k r YFa2Ysa2 彳v 2. 18汉 1.75 cn”一 丿 L 1f f 1186172Mpa - f2YFa1YSa12 55X 1 -62七轴的初步设计计算:选取轴的材料及热处理： 选取45号钢，调制处理按许用 切应力估算轴的最小直 径:d 1 min-112=23.46,取 d1 minI轴:n轴:由表162取C =112 =30mm3 39d2mm汁25內=32.62，取认诃诃计算及说明j 3.26 川轴：d3min 兰 112 弋:

18、 =48.33mm,取d3min =50mm 40.57初选联轴器和轴承：1.联轴器选择减速器输出轴与工作机输入轴采用弹性注销联轴器，其型号为:ZC50S07HL5JB5657主要参数尺寸如下：公称扭矩：Tn=2000N/m许用转速:n 1 - 3550r / min2轴承的选择I轴选择圆锥滚子轴承30207U轴选择圆锥滚子轴承30209川轴选择圆锥滚子轴承30211（轴I）轴的结构设计1.拟定轴上零件的装配方案下图为I轴上的装配方案轴的材料选用45号钢，调制处理，-b = 650Mpa, ；s = 360Mpa机械设计课程设计计算说明书一一圆锥一圆柱齿轮减速器-# -根据轴的初步设计：2.轴

19、的长度的确定A由带轮的大带轮决定计算及说明结果机械设计课程设计计算说明书一一圆锥一圆柱齿轮减速器-27 -我们由前面的带传动带 轮宽为65mm为键槽预留一定长度我们可确定di =31mm,li =70mmB. 由轴承决定前面选取的轴承30207,可确定d3 =35mm,l3 =16mm(一般为利于固定打比B小1mm)C. 由经验公式算轴肩高度：h4 =0.07 35 (1 2) = (3.5 4.5)mm,取轴肩高为 5mm,确定 d4 = 43由机械设计课程设计要求可得绒-2213山诃取zo.D. 根据轴承安装方便的要 求，取d2.d5均比d3小1mm,得d2 =33mm，d5 =34mm根

20、据安装轴承旁螺栓的 要求，取I? =20mm根据齿轮与内壁的距离 要求，取l5=16mmE根据齿轮孔的轴径和长 度，确定d6 = 32mm, 16 = 53mm 则：pi14QirniiEllnIift1MlTOn 16BO1牯i计算及说明I肓117U(L3 J确定轴上各力作用点及支点跨距由于选定的是深沟球轴承，其负荷中心在轴向宽度的中点位置,（n轴）轴的结构设计：轴的材料选用：45号钢，调制处理-B =650Mpa, ；S =360Mpa一做出轴的初步设计：1.由轴承30209可知，还要预留9mm的挡油板，当然轴应当 小1mm,但是 打圆锥齿轮会占2mm，所以还是取h =29, d45.2由

21、齿轮的厚度为56mm,轴应小2mm,所以取12=54,又考虑到h到12的过渡, 取d2 二 47mm.33长度适量取30mm，而轴肩应大于8mm,我们就取d3 =54.4.由小齿轮的厚度85mm，决定，我们就取l4 =83mm,取d4 =d2 =47mm.5由圆锥滚子轴承30211的厚度决定，再加上挡 油板厚度10mm,和大齿轮 多出的 2mm,取l5 = 31mm.,d5 = 45mm.可以得到下图nlbnL*uhT ，0a（二）轴的数学计算部分:L1=46.5m m. L2=98.5m m,L 3=63mm轴的受力分析：轴上的功率 P2 =3.39Kw,n2 =137.14r/min,T2

22、 = 236.07N/m求作用齿轮上的力：大圆锥齿轮的圆周力Ft! =2T2/dmdm =(1 -0.5 R)d =(1 -0.5 0.3) 280Ft1 =2T2.1000/dm -1983.8N1 1轴向力 Fa1 =F/ana.sin =1983.8an20x 1_cos2 P1,只需验算2处轴承,16670 Cr16670 67.9 000 !3小“ -L10ri =1 =703050hn W 丿 137.14 i 5049 丿轴承预期使用寿命为；L =5365汉16 = 29200h显然Lwh AL九选用键并校核：1安装带轮处键的选择及尺寸，类型键 10*63 GB/T1095-20

23、032. 小锥齿轮：键 10*45 GB/T1095-20033. 大锥齿轮：键 16*10*45 （ b*h*l）GB/T1095-20034. 键的挤压强度校核：由表 7.1 查得：二 p=110Mpa联结所能传递的转矩为：T = Ihld p 】=1 x 10 x（45 16）汉 5510 = 438625 N.mm a 236070 N .mm44十，减速器附件的选择1. 通气口由于在室内使用，选用简易通气口，采用M16*1.52. 油表指示装置3. 起吊装置采用吊环螺钉，螺纹规格为M10，箱座采用吊钩十一，润滑和密封1. 齿轮的润滑采用油池润滑，2. 轴承的润滑可采用侵油润滑3. 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调态，采用毡圈密封计算及说明