圆锥-圆柱齿轮减速器课程设计说明书

1、 机械设计 课程设计说明书 设计题目 圆锥圆柱齿轮减速器 院系 专业 班级 学号 设计人 指导教师 目 录 一、设计任务书2二、机械传动装置的总体设计1、 传动方案的分析 32、 选择电动机 33、 计算传动装置的总传动比及其分配 44、 计算传动装置的运动参数. .45、 齿轮设计1）、高速级齿轮设计 .52）、低速级齿轮设计 .96、轴的设计及轴承、联轴器的选择1)、高速轴（轴1）设计及联轴器的选择 .142）、中间轴（轴2）设计 .163）、低速轴（轴3）设计 .167、轴承的选择寿命校核 .198、键的选择键的强度校核 .209、润滑与密封 .2010、减速箱箱体结构设计 2011、设

2、计总结.2112、参考文献.21机械设计课程设计任务书学号： 姓名： 指导教师： 一、设计任务书（一） 课程设计的题目：圆锥圆柱齿轮减速器（二） 课程设计目的：、综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和和扩宽所学的知识；、通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。、通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计技能的训练。（三） 已知条件：设计一个圆锥圆柱齿轮减速器，其传动简图如图a所示，工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期

3、限为十年，小批量生产，两班制工作，运输链工作拉力3500F/N，运输链工作速0.84，运输链齿轮数z=10，运输链节距p=60mm,运输链的工作速度允许误差5%。 图a 1电动机2联轴器 3圆锥圆柱齿轮减速器 4链传动 5运输链（四） 结题项目： 、装配工作图及草图各1张（草图A0坐标纸）；、零件工作图1张；、设计计算说明书一份。二机械传动装置的总体设计一、传动方案的分析 给定传动方案运动简图采用圆柱-圆锥齿轮传动。与其他类型的两级减速传动方案相比较，圆锥圆柱齿轮传动的减速器结构尺寸相对较大，但其传动效率高，工作寿命长，连续工作性能好，环境适应能力强；成本属于中档水平。n1=nw= =84r/

4、min根据传动方案，传动比大约在840之间，因此电机的同步转速在750r/min3750r/min的电动机，可见同步转速为1000r/min, 1500r/min和3000r/min均可，这里初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两总电机进行比较。二、 选择电动机1） 电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（Ip44）系列三相异步电动机，它为卧式封闭结构。2） 电动机容量（1）卷筒轴的输出功率Pw= =35000.84/1000=2.94kw( 2 )电动机输出功率 =84r/min=2.94kw传动装置的总效率= 为：弹性联轴器为0.99 为：圆锥齿轮

5、传动0.96 为：圆柱齿轮传动为0.97 为：链传动效率为0.92 为：滚动轴承为0.99 =0.990.960.970.9230.994=0,69Pd=Pw/=2.94/0.69=4.26Kw（3）选电动机的额定功率=5.5Kw3）确定电动机方案如下表所示 方案电动机型号额定功率同步转速满载转速电动机质量总的传动比1Y132M2-65.510009708411.422Y132S-4 5.5150014406817.14 由表中的数据可知两个方案均可行，但方案1传动比比较小，传动装置结构尺寸较小，因此采用方案1，选定电动机的型号 Y132M2-6。三 、计算传动装置总传动比和分配各级传动比1）

6、传动装置总传动比 i=nm/nw=970/84=122）分配各级传动比取圆锥齿轮2，圆柱齿轮的传动比为3，链传动比为2。所得的传动比符合单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。四、计算传动装置的运动参数：1. 各轴转速：2. 电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，低速轴为2轴，各轴转速为：=0.69Ped=5.5Kw型号: Y132M2-6转速:970r/min功率:5.5kwi总=12=2i2各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率即Po=Pd=5.5kwP1=Po=5.50.99=5.445kwP2=Po2=5.123kwP3= Po3=4.920kw3各轴转矩To=9550Po/no=95

7、505.5/970=54.15 NmT1=9550P1/n1=95505.445/970=53.61 NmT2=9550P2/n2=95505.123/485=100.88 NmT3=9550P3/n3=95504.920/161.67=290.63 Nm五、齿轮设计（一）高速级齿轮传动设计计算 1、选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数1）传动方案已给出，圆锥圆柱齿轮传动2）此运输装置为一般工作机器，速度不高故选用7级精度（GB1009588）3）材料选择。由表101选择小齿轮材料为40（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质）硬度为240HBS。 从图（1021）查得小齿轮疲劳极限应

8、为 大齿轮疲劳极限应为4）选小齿轮的齿数Z1=23，大齿轮齿数Z2=uZ1=46 所以，由于实际总传动比为12 实际转速 转速误差 合乎要求。 2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（1026）进行计算，即1） 确定公式内的各计算数值2） （1）试选，查得所以，（2）计算小齿轮传递的转矩 T1=53.61 Nm（3）齿宽系数（4）由表106查得材料的弹性影响系数n0=n1=nm=970mmn2=485r/minn3=161.67r/min=5.445kw=5.123kwP3=4.920kw=54.15Nm=53.61Nm=100.88Nm=290.63NmZ1=23= 46=1.4%5%（5）计

9、算应力循环次数 （6）由图1019查得接触疲劳寿命系数 （7）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1 由式（1012）得 3） 计算 = 计算圆周速度v计算载荷系数根据，8级精度，查得，所以按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径： 技术模数4） 圆锥小齿轮的各项几何参数及尺寸（对轴交角）名称代号计算公式结果分锥角26.56齿顶高4齿根高4.8分度圆直径d92齿顶圆直径99.16齿根圆直径83.41锥距R102.8齿根角tan=/R2.65顶锥角29.0根锥角24.1顶隙CC=cm0.6分度圆齿厚SS=4.7当量齿数27.9齿宽BB(取整)305） 大圆锥齿轮的几何参数及尺寸名称

10、代号计算公式结果分锥角63.44齿顶高4齿根高4.8分度圆直径d184齿顶圆直径187.58齿根圆直径180.42锥距R102.86齿根角tan=/R2.46顶锥角65.9*根锥角60.98顶隙CC=cm0.6分度圆齿厚SS=4.7当量齿数111.8齿宽BB(取整)306） 校核齿根弯曲疲劳强度（1） 由 计算出圆周速度V,根据V=3.8m/s，8级精度由图108查得动载系数=1.15 同理可分别查出=1.25，=1，=1.875（2） 计算大齿轮传递的转矩 （3） 齿宽系数（4） 由表106查得材料的弹性影响系数 = 强度满足要求（二）低速级齿轮传动设计计算1、按接触强度设计 由设计计算公式

11、（109a）进行试算，即 1） 确定公式内的各计算数值（1） 试选择载荷系数=1.3（2） 计算小齿轮传递转矩T=100.88 Nm（3） 由表107选取齿宽系数=1（4） 由表106查得材料的弹性影响系数（5） 由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS。所以查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限（6） 由式1013计算应力循环次数 （7）由图1019查得接触疲劳寿命系数 ( 8 )计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1由式（1012）得 2） 计算（1

12、） 计算小齿轮分度圆直径，带入中较小的值（2） =（3） 计算圆周速度V （4） 计算齿宽b （5） 计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高b/h=30.64/2.7=11.35 ( 6 ) 计算载荷系数 根据V=1.6m/s，8级精度，由图108查得动载荷系数 =1.15；直齿轮假设。由表 103查得=1.2 由表102查得使用系数=1.25 由表104查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时， =1.12+0.18（1+0.6）+0.23 将数据带入后得 =1.12+0.18（1+0.6）+0.23 =1.42 由b/h=11.35，=1.42查图1013得=1.35； 故载荷系数 =1.789

13、2（7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径。由式（1010a）得 ( 7 )计算模数m2、按齿根弯曲强度设计 由式（105）得弯曲强度的设计公式为 1） 确定公式内的各计算数值（1） 由图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限 。（2） 由图1018查得弯曲疲劳寿命系数 （3） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4由式（1012）得 （4） 计算载荷系数K =（5） 查取齿形系数由表105可查得 （6） 查取应力校正系数由表105可查得 （7） 计算大小齿轮的并加以比较 = = 大齿轮的数值大2） 设计计算 取m=2.5对比计算结果，由齿面接触疲劳强度的模

14、数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.586并小近圆整为标准值m=2.5mm取小齿轮齿数z1=24按接触强度算得的分度圆直径 大齿轮齿数 取=72这样计算出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3、几何尺寸计算 1）计算分度圆直径 = = 2）计算中心距 3）计算齿轮宽度 取b=50mm标准直齿圆柱齿轮传动几何尺寸名称代号小齿轮大齿轮模数m2.5压力角20分度圆直径d60180齿顶高齿

15、根高齿全高h齿顶圆直径=80齿根圆直径齿距P基圆齿距齿厚S齿槽宽e顶隙C标准中心距aa=120节圆直径=d传动比i3六、轴的设计（一）高速轴的设计 1、求输出轴上的功率，转速和转矩由前面的计算可得2.求作用在齿轮上的力圆锥小齿轮圆锥大齿轮圆柱小齿轮、大齿轮 3.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。取,同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩：，则， 结合电动机的参数，选用凸缘联轴器，型号YL4联轴器，即，该端选用的半联轴器的孔径，故取轴径，半联轴器毂孔的长度L=62mm。4.轴的结构设计（1）、拟定轴上零件的装配方案下图为高速轴轴上的装配方案（2）、根据轴向定位的要求确定轴的各段直

16、径和长度，如下图：1）由联轴器尺寸确定由联轴器的毂孔长度L 和直径d及相关要求，可确定2）初步选择滚动轴承。轴承同时承载径向力和轴向力，但轴向力较小，故选用单列深沟球轴承。参照工作要求，并根据尺寸，选取0基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承6206，其尺寸为。为了利于固定，一般取比b小1mm（如图3所示），故可确定。3）由经验公式算轴肩高度：取轴肩高为4mm ，确定。由课程设计指导书P47图46的要求可得，取。4）根据轴承安装方便的要求，取，得根据安装轴承旁螺栓的要求，取 。根据齿轮与内壁的距离要求，取。5）根据齿轮孔的轴径和长度，确定。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）、轴上的零

17、件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按手册查得，半联轴器与轴的联接处的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm（标准键长见）。为了保证联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器轮毂与轴配合为H7/k6。齿轮与轴的联接处的平键截面 ，键槽用键槽铣刀加工，长为28mm（标准键长见）。为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，除下图标注外，各轴肩处的圆角半径，均为R1，如图：（图5）5.求轴上的载荷 根据轴的结构图（图3）作出轴的计算

18、简图（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）。结合装配图求得,。做弯矩、扭矩图：（图7） （二）1、中间轴的设计 先按式（152）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表153，取于是可得 取d=15mm 由此可得滚动轴承的选用圆锥滚子轴承 2、轴的结构设计1）划分轴段轴伸段 ，齿轮段 ，齿轮安装定位轴段2）确定各轴段的直径 因 上装的是轴承，故 应为22mm，由于轴伸直径比强度计算的值要大许多，考虑轴的紧凑性，其他阶梯轴段直径应尽可能以较值增加 =24mm 取30mm3)定各轴段的轴向长度轴承的宽度B=15 轴承端盖的总宽度为20mm

19、两齿轮定位轴的宽度为20mm大圆锥齿轮，小圆柱齿轮的宽度分别为50mm，70mm两齿轮段的长度为45mm,50mm(三)、低速轴（输出轴）设计 1、根据表153，取于是可得 d=(1+7%)*34.96=37.41mm 取d=40mm 2、轴上载荷计算： 垂直面支反力（XZ平面） 绕B点的力矩 得 =-411.2N 同理得 =-1423.2N 水平平面（XY平面） 同样由绕B点力矩和，得 =1129.7N 同理由绕A力矩和 得 =3910.3N 3、转矩绘弯矩图 垂直平面内弯矩图： C处弯矩： 水平平面内弯矩图： C处弯矩： 总弯矩图：总扭矩图： 由总弯矩图和总扭矩图可知，截面C受力最大，故C

20、面为危险面 取=0.6 轴的计算应力： =51.6 已知选定的轴的材料为45钢，调质处理，查得 因为 故安全七、轴承寿命校核 1、轴3上的轴承 7308型轴承校核 其基本额定载荷Cr=48.46KN，轴3的转速161.67r/min 轴承在两个相互垂直的平面内的受力为： 左轴承 =411.2N =1129.7N 右轴承 =1423.2N =3910.3N 明显右轴承受力大，故校核右轴承。 则轴承当量载荷 年，寿命充裕，可以使用。 2 7307型轴承校核。 其额定动载荷Cr=39.04KN，轴2转速为475r/min 同理可推出 寿命较充裕，可以使用 3、7309型轴承校核 其额定动载荷Cr=63.57，轴3转速为161.67r/min 同理可推出 寿命较充裕，可以使用八、键的强度校核 1、轴1： 键的选用：bh=87mm bhL=8mm7mm46mm l=L-b=38mm 2、轴2： 键的选用：bh=128mm 键1：bhL=12mm8mm46mm l=L-b=34mm 键2：bhL=12mm8mm63mm l=L-