機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)二級(jí)減速器圓錐圓柱齒輪減速器說(shuō)明書

1、機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 涉及題目：圓錐圓柱齒輪減速器2. 原始數(shù)據(jù)垂直軸所需功率垂直軸轉(zhuǎn)速開(kāi)式圓錐齒輪傳動(dòng)比3. 工作條件a. 傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)b. 工作連續(xù)，有輕微振動(dòng)c. 每天工作8小時(shí)，壽命10年d. 啟動(dòng)載荷為公稱載荷的1.5倍e. 批量生產(chǎn)4. 設(shè)計(jì)任務(wù)量1） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，內(nèi)容包括：a. 減速器的主要特點(diǎn)b. 減速器的主要零件計(jì)算，并附計(jì)算必要的簡(jiǎn)圖c. 減速器的使用與維護(hù)2） 設(shè)計(jì)圖a. 總裝配圖一張b. 主要零件工作圖2-3張第一章 傳動(dòng)件的總體設(shè)計(jì)2 / 291.1選擇電動(dòng)機(jī)1.1.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)為全封閉自扇冷式結(jié)

2、構(gòu)，電壓為360V。1.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量（功率）工作的有效功率為 注：是設(shè)計(jì)給定的參數(shù)從動(dòng)電機(jī)到工作機(jī)間的總效率為 式中為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。由表9.1可知，。 所以電動(dòng)機(jī)所需要的功率為 3.56kW1.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按表9.1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級(jí)圓錐圓柱減速器傳動(dòng)比而工作機(jī)的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為 注：為設(shè)計(jì)所給的參數(shù)，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 （4）符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750r/min，1000r/min和1500r/min三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使電動(dòng)機(jī)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的

3、類型、容量（功率）和轉(zhuǎn)速，由電機(jī)產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為，其主要的性能如表1.1所示。 表1.1 Y132M1-6型電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)性能電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/（r·）Y132M1-649602.02.01.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比1.2.1總傳動(dòng)比 1.2.2分配傳動(dòng)比 考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪相近，取 注：1.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1.3.1各軸的轉(zhuǎn)速軸 軸 軸 1.3.2各軸的輸入功率軸 軸 軸 1.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為故軸 軸 軸 將上述計(jì)算結(jié)果匯總與表1.2，以備查用表1.2 輪轂傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)

4、軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/（N·mm）轉(zhuǎn)速n/（r·）傳動(dòng)比i效率電動(dòng)機(jī)3.5696010.99軸3.52 9602.75750.95軸3.35348.1440.95軸3.18 87第二章 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)2.1 齒輪的計(jì)算2.1.1 錐齒輪參數(shù)的計(jì)算工作機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）材料選擇。由表10-1選擇小錐齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS,大錐齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者的材料硬度差為40 HBS。選小錐齒輪的齒數(shù)。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-26）進(jìn)行計(jì)算，即 初步計(jì)算確定公式內(nèi)的各

5、計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)。計(jì)算小錐齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 注： 由表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)為 由圖10-21d按齒輪面硬度查的小錐齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大錐齒輪的接觸強(qiáng)度極限由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 注：按照給定的條件工作機(jī)工作10年，每天工作8小時(shí)得 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù) 計(jì)算試算小錐齒輪分度圓直徑 計(jì)算圓周速度v 由 求錐矩R 求齒寬b，由得 計(jì)算齒寬與齒高之比 注： 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)級(jí)精度，由圖10-8查的動(dòng)載系數(shù)由表10-3得，由表10-2查得，由注：由表10-9查得 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a

6、） 計(jì)算模數(shù)m 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)選擇m=3mm 由 平均分度圓直徑 求錐矩R 求齒寬b，由得 計(jì)算齒寬與齒高之比 注： 一般小的錐齒輪的齒寬要比大錐齒輪的寬度寬，所以 2.1.2錐齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度校核按齒輪彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核錐齒輪的當(dāng)量模數(shù)為 確定公式中的數(shù)值 根據(jù)級(jí)精度，由圖10-8查的動(dòng)載系數(shù)注： 由表10-3得，由表10-2查得，由注：由表10-9查得 分別為齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)查表10-5 ， ，計(jì)算 =1170N =410.5N計(jì)算許用應(yīng)力 注： 由圖10-18取接觸疲勞壽命系數(shù)由圖10-20c查得小錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限去彎曲疲勞安全系數(shù) 將數(shù)

7、據(jù)代入下式，進(jìn)行校核，其中許用應(yīng)力取小的值代入 則，設(shè)計(jì)參數(shù)合格。將上面的數(shù)值全部匯總與下面表格2.1中 表2.1 錐齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)匯總名稱符號(hào)小錐齒輪大錐齒輪分錐角齒頂高3齒根高3.6分度圓直徑75mm249mm齒頂圓直徑80.64mm251.04mm齒根圓直徑69.36mm246.96mm錐距132mm齒根角頂錐角根錐角頂隙0.6mm分度圓齒厚4.7mm當(dāng)量齒數(shù)31.9244.2齒寬42mm37mm2.1.3直齒輪參數(shù)計(jì)算工作機(jī)為一般的工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）材料選擇。由表10-1選擇小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS,大齒輪材料為45

8、鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者的材料硬度差為40 HBS。選小齒輪的齒數(shù)。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)有設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)。計(jì)算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 由表10-7選取齒寬系數(shù)由表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)為 由圖10-21d按齒輪面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸強(qiáng)度極限由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 注：按照給定的條件工作機(jī)工作10年，每天工作8小時(shí)得 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù) 計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑 計(jì)算圓周速度v 求齒寬b，由得 計(jì)算齒寬與齒高之比 注： 計(jì)算載荷系數(shù)

9、根據(jù)級(jí)精度，由圖10-8查的動(dòng)載系數(shù)由表10-3得，由表10-2查得，由表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)由，查圖10-13得 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a） 計(jì)算模數(shù)m 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)選擇m=3mm 計(jì)算中心距 a求齒寬b，由得 一般小齒輪的齒寬要比大齒輪的寬度寬，所以 2.1.4直齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度校核按齒輪彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核 確定公式中的數(shù)值 根據(jù)級(jí)精度，由圖10-8查的動(dòng)載系數(shù)注： 由表10-3得，由表10-2查得，由表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)由，查圖10-13得 分別為齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)，按齒數(shù)z查表

10、10-5 計(jì)算許用應(yīng)力 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 注：按照給定的條件工作機(jī)工作10年，每天工作8小時(shí)得 由圖10-18取接觸疲勞壽命系數(shù)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限去彎曲疲勞安全系數(shù) 將數(shù)據(jù)代入下式，進(jìn)行校核，其中許用應(yīng)力取小的值代入 則，設(shè)計(jì)參數(shù)合格。將直齒輪所有數(shù)據(jù)匯總與表2.2當(dāng)中 表 2.2 直齒輪的參數(shù)匯總名稱符號(hào)小齒輪大齒輪齒頂高3mm齒根高3.70mm分度圓直徑72mm288mm齒根圓直徑64.5mm280.5mm齒頂圓直徑78mm294mm全齒高6.75mm頂隙0.75mm中心距180mm分度圓齒厚4.7mm齒寬80mm72mm齒距

11、9.425mm齒數(shù)2496第三章 減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)3.1 裝配草圖設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作3.1.1 安裝尺寸的選將所用到的數(shù)據(jù)計(jì)算匯總于表3.1中 表3.1 鑄鐵減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表匯總表名稱符號(hào)尺寸極左壁厚10mm機(jī)蓋壁厚10mm機(jī)座凸緣壁厚15mm機(jī)蓋凸緣壁厚15mm機(jī)座底凸緣壁厚25mm地腳螺釘直徑20mm地腳螺釘數(shù)目6mm軸承旁鏈接螺栓直徑16mm機(jī)蓋與機(jī)座鏈接螺栓直徑12mm鏈接螺栓的間距180mm軸承蓋螺釘直徑10mm窺視孔蓋螺釘直徑8mm定位銷直徑9mm至外機(jī)壁距離28、24、20mm凸緣距離26、20mm軸承旁凸臺(tái)半徑凸臺(tái)高度根據(jù)低速軸承外徑確定外機(jī)壁至軸承座端面距離60mm

12、內(nèi)機(jī)壁至軸承座端面距離70mm大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離15mm齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離15mm機(jī)蓋、機(jī)座肋厚8.5mm,8.5mm軸承端蓋外徑由公式計(jì)算軸承端蓋凸緣厚度12軸承旁連接螺栓距離參照3.1.2 選定聯(lián)軸器的類型 在圓柱-圓錐減速器中我們用到兩個(gè)聯(lián)軸器，在選用聯(lián)軸器的時(shí)候，我們要按照軸的直徑來(lái)選取，根據(jù)軸的直徑我選取了兩個(gè)聯(lián)軸器，選定聯(lián)軸器，將參數(shù)填入表3.2。表 3.2聯(lián)軸器的選擇及參數(shù)型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速（r·）軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度轉(zhuǎn)動(dòng)慣量質(zhì)量Y型56063002452385212055282.50.0095308260823.1.3 初步選定軸的最小直徑與軸的校核輸入軸（I軸)

13、的設(shè)計(jì) 1、求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =3.52 kw =960r/min =3.5 2、求作用在齒輪上的力 已知高速級(jí)小圓錐齒輪的平均分度圓直徑為 則 圓周力、徑向力及軸向力的方向如圖二所示 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，則其中C=107,P=3.52,n=960r/min根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3得 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則 =1.3X35000=45000N.mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-4，選Lx2型彈性柱

14、銷聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為1250N.m，取=24mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=82mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為62mm。 4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖五） 圖五、輸入軸軸上零件的裝配(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，12段軸右端需制出一軸肩，故取23段的直徑d=32mm。左端用軸端擋圈定位，12段長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)小于L所以取=52mm 5、求軸上的載荷（30305型的a=13mm。所以倆軸承間支點(diǎn)距離為128mm 右軸承與齒輪間的距離為54.25mm。）載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M 總彎矩=100970.1N.mm扭矩T =3.51

15、 6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)圖四可知右端軸承支點(diǎn)截面為危險(xiǎn)截面，由上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為= 16.44Mpa前已選定軸的材料為（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-1查得，故安全。 中間軸（II軸）的設(shè)計(jì) 1、求輸入軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T =3.35kw =348.14r/min =9.19 X 2、求作用在齒輪上的力 已知小直齒輪的分度圓直徑為 已知圓錐直齒輪的平均分度圓直徑 圓周力、，徑向力、及軸向力、的方向如圖八所示 圖八、中間軸受載荷圖3.確定軸2的最小直徑 選擇軸2的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)，則其中C=112,P=3.3

16、5,n=348.14r/min 軸最小直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑和 4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖九） 圖九、中間軸上零件的裝配5、求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定支點(diǎn)時(shí)查得30308型的支點(diǎn)距離a=20mm。所以軸承跨距分別為L(zhǎng)1=29mm，L2=91mm。L3=71mm做出彎矩和扭矩圖（見(jiàn)圖八）。由圖八可知斜齒輪支點(diǎn)處的截面為危險(xiǎn)截面，算出其彎矩和扭矩值如下：載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M 總彎矩=171853N.mm扭矩T =9.19N.mm6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)

17、算應(yīng)力為前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-1查得，故安全。 6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)圖四可知右端軸承支點(diǎn)截面為危險(xiǎn)截面，由上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為= 16.44Mpa前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-1查得，故安全。輸出軸（軸）的設(shè)計(jì) 1、求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =3.18 kw =87r/min =3.49N·mm 2、求作用在齒輪上的力 已知大圓柱直齒輪的分度圓直徑為 而 圓周力、徑向力及軸向力的方向如圖六所示確定軸3的最小直徑 選擇軸3的材料為 45鋼，調(diào)

18、質(zhì)，則其中C=112,P=3.18,n=87r/min 輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查械設(shè)計(jì)（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則 圖六、輸出軸的載荷圖 =133.49=508.196N.M查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-4選Lx3型彈性柱銷聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為1250N.M半聯(lián)軸器的孔徑，所以取40mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為84mm。 4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1) 擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖七） 圖七、輸出軸軸上零件的裝配（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1

19、）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1段軸左端需制出一軸肩，故取2-3段的 5、求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定支點(diǎn)時(shí)查得30310型的支點(diǎn)距離a=23mm。所以作為簡(jiǎn)支梁的軸承跨距分別為L(zhǎng)1=61.25mm，L2=131.25mm。做出彎矩和扭矩圖（見(jiàn)圖六）。由圖六可知齒輪支點(diǎn)處的截面為危險(xiǎn)截面，算出其彎矩和扭矩值如下：載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M 總彎矩=155050N.mm扭矩T =3.49 6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力=16.9mpa前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）

20、表15-1查得，故安全。3.1.4 確定軸承的類型及校核軸承的選擇要考慮軸的直徑，還有軸的階梯段，在這里按照軸的最小直徑，初定軸承的類型。 選擇軸1的材料為 40Cr，則其中C=107,P=3.52,n=960r/min 確定軸2的最小直徑 選擇軸2的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)，則其中C=112,P=3.35,n=348.14r/min 確定軸3的最小直徑 選擇軸3的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)，則其中C=112,P=3.18,n=87r/min 按照上面軸的尺寸，選擇軸承，將所選擇的軸承和軸承的參數(shù)匯總于表3.3中 表 3.3選擇的軸承及相關(guān)尺寸軸承代號(hào)尺寸/mm極限轉(zhuǎn)速（r·）基本額定負(fù)載kN

21、計(jì)算系數(shù)脂潤(rùn)滑油潤(rùn)滑eY30305256218.251715131.50.81.56300800046.948.10.321.130308409025.2523301920.81.5400050001091300.31.71303105011029.252723232.521380048001301570.31.71輸入軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 初步選擇的滾動(dòng)軸承為0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30305，其尺寸為，軸向力 ， ，Y=1.7，X=0.4載荷水平面H垂直面V支反力F則 則則則，則 故合格。中間軸滾動(dòng)軸承計(jì)算初步選擇的滾動(dòng)軸承為0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30308。軸向力