锥齿轮减速器设计计算说明书

1、减速器设计说明书 学院： 机械工程学院 班级： 机自1005 姓名： 学号： 指导老师： 设计任务书:原始数据：传动方案示意图: 工作条件: 三班制，使用年限为5年，连续单向于运转，载荷平稳，小批量生产，运输链速度允许误差为链速度的。（1）电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算 (2)传动零件的设计计算（3）轴承、键的校核（4）其他附件的选择设计1.1 选择电动机的类型和结构形式 按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，y系列，封闭式结构，电压380v，频率50hz。1.2 选择电动机容量（1） 工作机所需功率 f-工作机阻力 v-工作机线速度 （2）电动机输出功率 为从电动机到工作机主

2、动轴之间的总效率，即 =0.859 其中： -联轴器效率取0.99 -滚动轴承传动效率取0.99 -圆锥齿轮传动效率取0.96 -圆柱齿轮传动效率取0.97 -卷筒效率取0.96 则 因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。所以可以暂定电动机的额定功率为4.0kw。（3）确定电动机转速 卷筒工作转速 按课程设计指导书查得圆锥圆柱齿轮的传动比一般范围为：=815，故电动机转速 =(8-15） =611.51146.43r/min。 这里初选同步转速为1000r/min 满载转速为960r/min型号为y132-6型电机。1.3传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配 (1)传动装置总传动比 =96

3、0/76.43=12.56（2） 分配各级传动比高速级为圆锥齿轮其传动比应小些约，又锥齿轮的传动比一般不大于3，故取 =3 =4.191.4计算传动装置的运动和动力参数 (1)各轴的转速（各轴的标号均已在图中标出） =960r/min =960/3=320r/min /=320/4.19=76.43r/min =76.43r/min (2) 各轴输入功率 （3） 各轴转矩 =39.49n.m =112.6n.m =452.70n.m =443.58n.m 将计算结果汇总列表如下表3 轴的运动及动力参数项目电动机轴高速级轴i中间轴ii低速级轴iii工作机轴iv转速（r/min）960960320

4、76.4376.43功率（kw）43.973.7733.6233.551转矩()39.7939.49112.6452.70443.58传动比134.191效率0.990.95040.96030.98012.1直齿圆锥齿轮传动设计已知输入功率为=3.97kw、小齿轮转速为=960r/min、大齿轮的转速为=320r/min.传动比。由电动机驱动。工作寿命5年（设每年工作300天），三班制，带式输送，工作平稳，转向不变。(1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1、圆锥圆锥齿轮减速器为通用减速器，其速度不高，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 小齿

5、轮材料可选为40cr（调质），硬度为280hbs，大齿轮材料取45钢（调质），硬度为240hbs，二者材料硬度相差40hbs。选小齿轮齿数,则大齿轮齿数（2） 按齿面接触疲劳强度设计 公式： 1、确定公式内的各计算值 1）查得材料弹性影响系数，, 试选载荷系数=1.6。 2）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ，大齿轮的接触疲劳极限。 3）计算应力循环次数小齿轮：大齿轮： 4）查得接触批量寿命系数(机械设计书本p207图10-19) 5）计算接触疲劳许用应力（取失效概率为1%,安全系数s=1） 2、设计计算 1）试算小齿轮的分度圆直径，带入中的较小值得 2）计算圆周速度v 3）计算载荷系

6、数 系数=1，根据v=3.046m/s，7级精度查图表（图10-8）得动载系数=1.1 查图表（表10-3）得齿间载荷分布系数=1.2 根据大齿轮两端支撑，小齿轮悬臂布置查表10-9得=1.25 则 = 得载荷系数 =2.475 4）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得 = 5）计算模数m （3）按齿根弯曲疲劳强度设计 设计公式： m 1、确定公式内各计算数值1） 计算载荷系数 =2.4752） 计算当量齿数 3） 由教材p200表10-5查得齿形系数 应力校正系数 4) 由教材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p206图10-18取弯曲疲劳寿命系数k=

7、0.91 k=0.89(根据循环次数查)6) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得 = =7) 计算大小齿轮的,并加以比较 大齿轮的数值大,选用大齿轮的尺寸设计计算.8) 设计计算 综合分析考虑，取m=3。 9) 几何尺寸计算 计算大端分度圆直径 5） 节圆锥角 6） 计算圆锥齿轮其它参数 =39.53mm 圆整取 2.2 圆柱齿轮传动的设计计算已知输入功率为=3.773kw、小齿轮转速为=320r/min、齿数比为4.19。工作寿命5年（设每年工作300天），三班制，带式输送，工作平稳，转向不变。 (1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7

8、级精度。（gb10095-88） （2）材料选择 由机械设计（第八版）表10-1小齿轮材料为40cr（调质），硬度为280hbs，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs，二者材料硬度相差40hbs。（3) 选小齿轮齿数,则大齿轮齿数 初选螺旋角。 (2)按齿面接触疲劳强度计算按下式设计计算 1、确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数=1.62） 查教材图表（p217图10-30）选取区域系数=2.443） 查教材p201表10-6选取弹性影响系数=189.8 4） 查教材图表（图10-26）得 =0.765 =0.88 =1.6455） 计算应力值环数=60j =60×32

9、0×1×（24×300×5）=9.216×10h =2.201×10h6） 查教材图10-19得：k=1.03 k=1.087） 查取齿轮的接触疲劳强度极限600mpa 550mpa 8） 由教材表10-7查得齿宽系数=19） 小齿轮传递的转矩10） 齿轮的接触疲劳强度极限：取失效概率为1%,安全系数s=1,应用公式（10-12）得:=1.03×600=618 =1.08×550= 594 许用接触应力为 进行计算 2、设计计算1） 按式计算小齿轮分度圆直径 =2） 计算圆周速度m/s3） 计算齿宽b及模数 b=5

10、6.2mm =4） 计算齿宽与高之比 齿高h= =5.58 = 5） 计算纵向重合度6） 计算载荷系数k 系数=1，根据v=0.94m/s，7级精度查图表（图10-8）得 动载系数=1.18 查教材图表（表10-3）得齿间载荷分布系数=1.2 由教材图表(表10-4）查得=1.420 查教材图表（图10-13）得=1.32 所以载荷系数 =2.0457） 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 =8） 计算模数 = （3）按齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式设计 1、确定公式内各计算数值1） 计算载荷系数 =1.9222） 根据纵向重合度=1.744 查教材图表（图10-28）查得螺旋影

11、响系数=0.883） 计算当量齿数 =24.08 4） 查取齿形系数 查教材图表（表10-5）=2.6476 ，=2.187345） 查取应力校正系数 查教材图表（表10-5）=1.5808 ，=1.786336） 查教材图表（图10-20c）查得小齿轮弯曲疲劳强度极限=610mpa ，大齿轮弯曲疲劳强度极限=450mpa 。7） 查教材图表（图10-18）取弯曲疲劳寿命系数k=0.94 k=0.92 8） 计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数s=1.4，由式得 = =9） 计算大、小齿轮的，并加以比较 大齿轮的数值大.选用. 2、设计计算1） 计算模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度

12、计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所承载的能力。而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅取决于齿轮直径。按gb/t1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=68来计算应有的齿数.2） 计算齿数 z= 取 那么 3、几何尺寸计算1）计算中心距 a=2）按圆整后的中心距修正螺旋角 =arccos 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 d= d=4） 计算齿轮宽度 2.3输入轴的设计计算 （1）.求输出轴上的功率，转速和转矩由前面的计算可得 =3.9

13、7 kw =960r/min =39.49n.m （2）.求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的平均分度圆直径为 则 （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 查机械设计课程设计表14-4，选tl4型弹性套柱销联轴器其工称转矩为63n.m，而电动机轴的直径为38mm所以联轴器的孔径不能太小。取，半联轴器长度l=52mm，半联轴器与轴配合

14、的毂孔长度为60mm。 （4）轴的结构设计 由于小锥齿轮小端齿根圆到键槽底部的距离小于1.6倍模数时,应做成齿轮轴 1、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位，l1段轴右端需制出一轴肩，故取l2段的直径。左端用轴端挡圈定位，l1段长度应适当小于l所以取=48mm1） 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，由机械设计课程设计表13-1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30306，其尺寸 30mm52mm16mm所以 而 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由机械设计课程设计表13-1查得36206型轴

15、承的定位轴肩高度，因此取套筒直径为d=36mm，同时则 为使挡油环可靠地压紧轴承，l5段应略短于轴承宽度与挡油环宽度之和，故取2） 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，取=50mm。 锥齿轮轮毂宽度为36mm，即3）轴上的周向定位联轴器处的周向定位采用c型平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1，查得平键截面为与轴的配合为；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，轴肩处的倒角可按r1.6-r2适当选取。5） 根据轴的结构图（图3）作出轴的计算简

16、图（图6）（齿轮取齿宽中点处的分度圆直径作为力的作用点，轴承在宽度中点为作用点）。载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m 总弯矩扭矩t =39.49n.m 6）按弯扭合成应力校核轴的强度 根据图四可知右端轴承支点截面为危险截面，由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，轴的计算应力为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。2.4中间轴（ii轴）的设计 1、求输入轴上的功率p、转速n和转矩t =320r/min =112.61n.m 2、求作用在齿轮上的力 已知小斜齿轮的分度圆直径为 已知圆锥直齿轮的平均分度圆直径 3、初步确定轴的最小直径

17、先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40cr（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 4、轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案 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，由机械设计课程设计表13.1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30306，其尺寸为，。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由机械设计课程设计表13.1查得30306型轴承的定位轴肩高度37mm，因此挡油环直径37mm。 2、取安装齿轮的轴段，锥齿轮左端与左轴

18、承之间采用挡油环定位，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、齿轮距箱体内比的距离为a=16mm，大锥齿轮于大斜齿轮的距离为c=20mm，在确定滚动轴承的位置时应距箱体内壁一段距离s=8mm。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35mm，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

19、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58mm，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k6。 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为，轴肩处的倒角可按r1.6-r2适当选取 5、求轴上的载荷 根据轴的结构图做出轴的计算简图，做出弯矩和扭矩图（见图）。由图可知斜齿轮支点处的截面为危险截面，算出其弯矩和扭矩值如下：载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m 总弯矩扭矩t =112.61n.mm 6、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

20、环变应力，取，轴的计算应力为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。2.4输出轴（轴）的设计 1、求输出轴上的功率、转速和转矩 =3.623 kw =76.43r/min =452.70n.m 2、求作用在齿轮上的力 已知大斜齿轮的分度圆直径为 而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图六所示 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

21、矩变化很小，故取，则 查机械设计课程设计表14-4选lx3型弹性柱销联轴器其工称转矩为1250n.m半联轴器的孔径=42mm，所以取=41mm，半联轴器长度l=112mm，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）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，6段轴左端需制出一轴肩，故取l6段的直径，7段右端用轴端挡圈定位，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7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

22、工作要求并根据，由机械设计课程设计表13-1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30310，其尺寸为，为保证5段挡油环的尺寸，因而可以取。左端轴承采用挡油环进行轴向定位，挡油环左端采用轴肩定位，定位高度，因此4段直径取。3） 齿轮左端和左轴承之间采用挡油环定位，已知齿轮轮毂的宽度为57mm，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，齿轮的轮毂直径取为54mm所以。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。轴环宽度，取4） 轴承端盖的总宽度为35mm，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5） 齿

23、轮距箱体内比的距离为a=16mm，大锥齿轮于大斜齿轮的距离为c=20mm，在确定滚动轴承的位置时应距箱体内壁一段距离s=8mm。可求得 5、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，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。 6、确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为，轴肩处的倒角可按r1.6-r2适当选取。 7、求轴上的载荷 根据轴的结构图做出轴的计算简

24、图，在确定支点时查得30310型的支点距离a=23mm。所以作为简支梁的轴承跨距分别为l1=61.25mm，l2=131.25mm。做出弯矩和扭矩图（见图六）。由图六可知齿轮支点处的截面为危险截面，算出其弯矩和扭矩值如下：载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m 总弯矩扭矩t =452.7n.m 8、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。 3.1轴承的校核 1、输入轴滚动轴承计算 初步选择的滚动轴承为0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺

25、寸为30mm52mm16mm，轴向力 ， ，y=1.7，x=0.4载荷水平面h垂直面v支反力f则 则则则则 预计寿命合格 2、中间轴滚动轴承计算 初步选择的滚动轴承为0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306。轴向力 ， ，y=1.9，x=0.4则 则，则左端轴承被压紧，所以：则则 合格 3、输出轴轴滚动轴承计算 初步选择的滚动轴承为0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30310. 轴向力 ， ，y=1.7，x=0.4则 则 则则则 合格 3.2键联接的选择及校核计算 1、输入轴键计算 校核联轴器处的键连接 该处选用普通平键尺寸为，接触长度 ，键与轮毂键槽的接触高度。则键联接的

26、强度为： 故单键即可。 2、中间轴键计算 1）校核圆锥齿轮处的键连接 该处选用普通平键尺寸为，接触长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键联接的强度为： 故合格。 2）校核圆柱齿轮处的键连接 该处选用普通平键尺寸为，接触长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键联接的强度为： 故合格。 3、输出轴键计算 1）校核联轴器处的键连接 该处选用普通平键尺寸为，接触长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键联接的强度为： 故合格。 2）校核圆柱齿轮处的键连接 该处选用普通平键尺寸为，接触长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键联接的强度为： 故合格。4.1联轴器的选择在轴的计算中已选定了联轴器型号。输入轴选lx4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为63000，半联轴器的孔径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为60mm，z型轴孔。输出轴选选lx3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的孔径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm，z型轴孔。4.2润滑与密封齿轮采用浸油润滑，由机械设计表10-11和表10-12查得选用100号中负荷工业闭式齿轮油（gb5903-1995），油量大约为3.5l。当齿轮圆周速度时，圆锥齿轮浸入油的深度至少为半齿宽，圆柱齿轮一般浸入油的深度为一齿高、但不小于10mm，大齿轮的齿顶到油底面的距离3050mm。由于