圓錐圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書.2傳動(dòng)方案的擬訂及說明.3電動(dòng)機(jī)的選擇4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù).6傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算15滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算34鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算.38聯(lián)軸器的選擇.41潤(rùn)滑與密封.42箱體大體尺寸計(jì)算.42參考資料目錄.44設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的圓錐圓柱齒輪減速器，已知帶式運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒的圓周力（牽引力）F=12000N，帶速v=16cm/s，卷筒直徑D=240mm，輸送機(jī)常溫下經(jīng)常滿載，空載起動(dòng)，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），兩班制。傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案?jìng)鲃?dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案已給定，后置外傳動(dòng)為開式圓柱齒輪傳動(dòng)，

2、減速器為二級(jí)圓錐圓柱減速器。電動(dòng)機(jī)的選擇1選擇電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y112M系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2確定傳動(dòng)裝置的效率 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2-3得： 聯(lián)軸器的效率：1=0.99 一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率：2=0.98 閉式圓錐齒輪的傳動(dòng)效率：3=0.97 閉式圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：4=0.97 開式圓柱齒輪傳動(dòng)效率：5=0.95 工作機(jī)效率：w=0.97 故傳動(dòng)裝置的總效率3選擇電動(dòng)機(jī)的容量 工作機(jī)所需功率為4確定電動(dòng)機(jī)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)所需額定功率: 工作轉(zhuǎn)速： 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2-1、表2-2、表2-5查得主要數(shù)據(jù),并記錄備用。5確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和

3、分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比的計(jì)算 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw，可以計(jì)算出傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：（2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比取開式圓柱齒輪傳動(dòng)比：ic=5因?yàn)槭菆A錐圓柱齒輪減速器，所以 則低速級(jí)的傳動(dòng)比為 減速器總傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)1電動(dòng)機(jī)輸出參數(shù)2各軸功率Pw=P3×w×1×22=3.66×0.97×0.99×0.98×0.98 =3.2kW3各軸轉(zhuǎn)速4各軸扭矩減速器高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算1選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）由選擇小齒輪45(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS，大齒輪45(正火(?；?，硬度

4、為190HBS（2）選小齒輪齒數(shù)Z1=24，則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1×i=24×3=73。實(shí)際傳動(dòng)比i=3.042（3）壓力角=20°。2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù)KHT=1.3 2）查教材圖標(biāo)選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.5 4）選齒寬系數(shù)R=0.3由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-25按齒面硬度查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為： 6）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表10-5查表得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa0.5 7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 8）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-23查取接觸疲勞系數(shù)： 9）計(jì)

5、算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 取H1和H2中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 （2）計(jì)算 1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，帶入H中較小的值 2）計(jì)算圓周速度v 3）計(jì)算當(dāng)量齒寬系數(shù)d 4）計(jì)算載荷系數(shù) 查由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表10-2得使用系數(shù)KA=1.25 查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-8得動(dòng)載系數(shù)KV=1.113 查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表10-3表得齒間載荷分配系數(shù)：KH=1 查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表10-4表得齒向載荷分布系數(shù)：KH=1.42 實(shí)際載荷系數(shù)為 5）按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 6）計(jì)算模數(shù)3確定傳動(dòng)尺寸（1）實(shí)際傳動(dòng)比（2）大端分度圓直徑（

6、3）齒寬中點(diǎn)分度圓直徑（4）錐頂距為（5）齒寬為 取b=29mm4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件為1） K、b、m和R同前2）圓周力為齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa，當(dāng)量齒數(shù)為：小齒輪當(dāng)量齒數(shù):大齒輪當(dāng)量齒數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-17,10-18表得：由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖20-24查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為:由查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-22查得齒形系數(shù)取彎曲疲勞系數(shù)：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.7，得許用彎曲應(yīng)力故彎曲強(qiáng)度足夠。5計(jì)算錐齒輪傳動(dòng)其它幾何參數(shù) 并備錄. 減速器低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算1選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）由選擇小齒輪45(調(diào)質(zhì))，硬度

7、為240HBS，大齒輪45(正火(常化)，硬度為190HBS（2）選小齒輪齒數(shù)Z1=23，則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1×i=23×4.52=104。實(shí)際傳動(dòng)比i=4.522（3）壓力角=20°。2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由式試算小齒輪分度圓直徑，即1）確定公式中的各參數(shù)值試選載荷系數(shù)KHt=1.3選取齒寬系數(shù)d=1由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.46查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表10-5得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa由式計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Z計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力H由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-25圖查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別

8、為：計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-23查取接觸疲勞系數(shù)：取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得取H1和H2中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即H=517MPa2）試算小齒輪分度圓直徑（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。圓周速度齒寬b2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表10-2表得使用系數(shù)KA=1.25查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-8得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.077齒輪的圓周力。查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-8得齒間載荷分配系數(shù)：KH=1.4查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表10-4得齒向載荷分布系數(shù)：KH=1.442 實(shí)際載荷系數(shù)為3）按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直

9、徑4）確定模數(shù)3確定傳動(dòng)尺寸（1）計(jì)算中心距 （2）計(jì)算小、大齒輪的分度圓直徑 （3）計(jì)算齒寬 取B1=75mm B2=70mm4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件為1） K、T、m和d1同前齒寬b=b2=70齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa：查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表10-17表得：得重合度系數(shù)Y=0.685查機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖20-24c得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為:由機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）圖10-22查取彎曲疲勞系數(shù)：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得許用彎曲應(yīng)力故彎曲強(qiáng)度足夠。5計(jì)算齒輪傳動(dòng)其它幾何尺寸 （1）計(jì)算齒頂高、齒根高和全齒高 （2）計(jì)算小、大齒輪的齒頂圓直徑 （

10、3）計(jì)算小、大齒輪的齒根圓直徑開式圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，有傳動(dòng)比與扭矩可以根據(jù)上面的計(jì)算計(jì)算出開式齒輪的參數(shù)（這里就不詳細(xì)計(jì)算）軸的設(shè)計(jì)1高速軸設(shè)計(jì)計(jì)算（1）已經(jīng)確定的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù) 轉(zhuǎn)速n=1440r/min；功率P=4.05kW；軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=26859.38Nmm（2）軸的材料選擇并確定許用彎曲應(yīng)力選用45，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS，許用彎曲應(yīng)力為=60MPa（3）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸的最小直徑 由于高速軸受到的彎矩較大而受到的扭矩較小，故根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表15-3取A0=112。由于最小軸段截面上要開1個(gè)鍵槽，故將軸徑增大5%查表可知標(biāo)準(zhǔn)軸孔直徑為30mm故取d

11、1=30（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.軸的結(jié)構(gòu)分析高速軸設(shè)計(jì)成普通階梯軸。顯然，軸承只能從軸的兩端分別裝入和拆卸，軸伸出端安裝聯(lián)軸器，選用普通平鍵，A型，b×h=8×7mm(GB/T 1096-2003)，長(zhǎng)L=63mm；定位軸肩直徑為35mm；聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。b.初步確定軸的直徑和長(zhǎng)度 第1段：d1=30mm，L1=80mm 第2段：d2=35mm（軸肩），L2=44mm 第3段：d3=40mm（與軸承內(nèi)徑配合），L3=18mm 第4段：d4=47mm（軸肩），L4=77mm 第5段：d5=40mm（與軸承內(nèi)徑配合），L5=1

12、8mm 第6段：d6=35mm（與主動(dòng)錐齒輪內(nèi)孔配合），L6=47mm（6）彎曲-扭轉(zhuǎn)組合強(qiáng)度校核a.畫高速軸的受力圖如圖所示為高速軸受力圖以及水平平面和垂直平面受力圖b.計(jì)算作用在軸上的力（d1為齒輪1的分度圓直徑）小錐齒輪所受的圓周力小錐齒輪所受的徑向力小錐齒輪所受的軸向力第一段軸中點(diǎn)到軸承中點(diǎn)距離La=93mm，軸承中點(diǎn)到齒輪中點(diǎn)距離Lb=95mm，齒輪受力中點(diǎn)到軸承中點(diǎn)距離Lc=41.5mm c.計(jì)算作用在軸上的支座反力軸承A在水平面內(nèi)的支反力軸承B在水平面內(nèi)的支反力軸承A在垂直面內(nèi)的支反力軸承B在垂直面內(nèi)的支反力軸承A的總支承反力為：軸承B的總支承反力為：d.繪制水平面彎矩圖截面A在

13、水平面內(nèi)彎矩截面B在水平面內(nèi)彎矩截面C在水平面內(nèi)彎矩e.繪制垂直面彎矩圖截面B在垂直面內(nèi)彎矩截面B處合成彎矩截面C處合成彎矩g.繪制扭矩圖h.計(jì)算當(dāng)量彎矩圖截面A處當(dāng)量彎矩截面B處當(dāng)量彎矩截面C處當(dāng)量彎矩截面C處當(dāng)量彎矩i.校核軸的強(qiáng)度其抗彎截面系數(shù)為抗扭截面系數(shù)為最大彎曲應(yīng)力為剪切應(yīng)力為按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向傳動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為查表得45，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度極限B=640MPa，則軸的許用彎曲應(yīng)力-1b=60MPa，e<-1b，所以強(qiáng)度滿足要求。2中間軸設(shè)計(jì)計(jì)算（1）已經(jīng)確定的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)速n=480r/min；功率P

14、=3.85kW；軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=76598.96Nmm（2）軸的材料選擇并確定許用彎曲應(yīng)力選用45，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS，許用彎曲應(yīng)力為=60MPa（3）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸的最小直徑由于中間軸受到的彎矩較大而受到的扭矩較小，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表15-3故取A0=115。由于最小直徑軸段處均為滾動(dòng)軸承，故選標(biāo)準(zhǔn)直徑dmin=25mm（4）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖a.軸的結(jié)構(gòu)分析由于齒輪3的尺寸較大，其鍵槽底到齒根圓距離x遠(yuǎn)大于2，因此設(shè)計(jì)成分離體，即齒輪3安裝在中速軸上，中速軸設(shè)計(jì)成普通階梯軸。顯然，軸承只能從軸的兩端分別裝入和拆卸軸上齒輪3、齒輪2及兩個(gè)軸承。與軸承

15、相配合的軸徑需磨削。兩齒輪之間以軸環(huán)定位；兩齒輪的另一端各采用套筒定位；齒輪與軸的連接選用普通平鍵，A型。聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。b.確定各軸段的長(zhǎng)度和直徑。第1段：d1=25mm（與軸承內(nèi)徑配合），L1=30mm（由軸承寬度和齒輪與箱體內(nèi)壁距離確定）第2段：d2=31mm（與小錐齒輪內(nèi)孔配合），L2=73mm（比小錐齒輪輪轂寬度小2mm，以保證齒輪軸向定位可靠）第3段：d3=41mm（軸肩），L3=19mm第4段：d4=31mm（與大錐齒輪內(nèi)孔配合），L4=54mm（比大錐齒輪輪轂寬度小2mm，以保證齒輪軸向定位可靠）第5段：d5=25mm（與軸

16、承內(nèi)徑配合），L5=30mm（由軸承寬度和齒輪與箱體內(nèi)（5）彎曲-扭轉(zhuǎn)組合強(qiáng)度校核a.畫中速軸的受力圖如圖所示為中速軸受力圖以及水平平面和垂直平面受力圖b.計(jì)算作用在軸上的力大錐齒輪所受的圓周力大錐齒輪所受的徑向力大錐齒輪所受的軸向力齒輪3所受的圓周力（d3為齒輪3的分度圓直徑）齒輪3所受的徑向力c.計(jì)算作用在軸上的支座反力軸承中點(diǎn)到低速級(jí)小齒輪中點(diǎn)距離La=59.5mm，低速級(jí)小齒輪中點(diǎn)到高速級(jí)大齒輪中點(diǎn)距離Lb=82.5mm，高速級(jí)大齒輪中點(diǎn)到軸承中點(diǎn)距離Lc=50mm軸承A在水平面內(nèi)支反力軸承B在水平面內(nèi)支反力軸承A在垂直面內(nèi)支反力軸承B在垂直面內(nèi)支反力軸承A的總支承反力為：軸承B的總支

17、承反力為：d.繪制水平面彎矩圖截面A和截面B在水平面內(nèi)彎矩截面C右側(cè)在水平面內(nèi)彎矩截面C左側(cè)在水平面內(nèi)彎矩截面D右側(cè)在水平面內(nèi)彎矩截面D左側(cè)在水平面內(nèi)彎矩e.繪制垂直面彎矩圖截面A在垂直面內(nèi)彎矩截面C在垂直面內(nèi)彎矩截面D在垂直面內(nèi)彎矩f.繪制合成彎矩圖截面A和截面B處合成彎矩截面C右側(cè)合成彎矩截面C左側(cè)合成彎矩截面D右側(cè)合成彎矩截面D左側(cè)合成彎矩f.繪制扭矩圖g.繪制當(dāng)量彎矩圖截面A和截面B處當(dāng)量彎矩截面C右側(cè)當(dāng)量彎矩截面C左側(cè)當(dāng)量彎矩截面D右側(cè)當(dāng)量彎矩截面D左側(cè)當(dāng)量彎矩h.校核軸的強(qiáng)度因軸截面D處彎矩大，同時(shí)截面還作用有轉(zhuǎn)矩，因此此截面為危險(xiǎn)截面。其抗彎截面系數(shù)為抗扭截面系數(shù)為最大彎曲應(yīng)力為

18、剪切應(yīng)力為按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向傳動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為查表得45，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度極限B=640MPa，則軸的許用彎曲應(yīng)力-1b=60MPa，e<-1b，所以強(qiáng)度滿足要求。3低速軸設(shè)計(jì)計(jì)算（1）已經(jīng)確定的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)速n=106.19r/min；功率P=3.66kW；軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=.29Nmm（2）軸的材料選擇并確定許用彎曲應(yīng)力選用45，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS，許用彎曲應(yīng)力為=60MPa（3）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸的最小直徑由于低速軸受到的彎矩較小而受到的扭矩較大，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）表15-3故取A0=112。由于最小軸段直徑截面上要開1個(gè)鍵槽，故將軸徑增大7%查表可知標(biāo)準(zhǔn)軸孔直徑為40mm故取dmin=40（4）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖a.軸的結(jié)構(gòu)分析低速軸設(shè)計(jì)成普通階梯軸，軸上的齒輪、一個(gè)