圆锥-圆柱斜齿轮二级减速器.doc

圆锥-圆柱斜齿轮二级减速器.doc

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课程设计

课程名称机械设计

专业、班级

学生姓名

指导教师

日期2008.12.22—2009.1.9

课程设计成绩评定表

班级

学号

姓名

设计题目：

圆锥-圆柱斜齿轮二级减速器

个人设计总结：

通过三周紧张而忙碌的设计，我完成了我的设计，在这三周中我真的学到了很多，也懂得如何做一个合格的设计者：

他不会拘泥于书上的条条框框，而是设计出符合要求的最佳方案。

在这期间，我一直记得老师的那一句话“你们这次设计完成之后，就将成为准设计师啦。

”学了机械设计，我非常希望成为一名设计师。

既然选择了这一行，我会努力做到最好，正是本着这个目，我坚持到了最后。

在设计的过程中，我遇到了很多的麻烦，各种零部件的选择，各种标准件的查表，都需要细致求证。

书到用时方恨少，过程纵然很辛苦，但也确实学到了不少东西。

在本次的设计圆满完成之后，我也要感谢王天煜和李铁钢两位指导老师。

他们不仅给了我学习上的的帮助，也教会了我如何去做一名合格的设计师。

因此让我在这里，向他们表示衷心的感谢。

也感谢学校给我们提供一次这么好的设计机会。

谢谢你们！

成绩评定项目

A

B

C

D

E

完成设计任务情况

很好

好

比较好

一般

较差

设计内容

正确

基本正确

个别错误

多处错误

较大错误

图面质量

正确

基本正确

个别错误

多处错误

较大错误

说明书表达情况

（精炼、流畅、书写工整）

很好

好

比较好

一般

不好

答辩回答问题情况

很好

好

比较好

一般

不好

纪律表现

（出勤、投入、进度）

很好

好

比较好

一般

不好

最后成绩

优秀

A＞＝5

C＜＝0

良好

A＞＝3

C＜＝0

中等

B＞＝2

C＞＝4

及格

A=0

B=0

C＞＝3

不及格

A=0

B=0

C＜＝2

E＞＝1

负责指导教师：

（签字）

指导教师：

（签字）

注：

指导教师签字处由指导教师亲笔签名。

《机械设计》课程设计任务书

专业：

机械设计制造及其自动化班级：

姓名：

学号：

一、设计题目

设计用于带式运输机的圆锥——圆柱齿轮减速器

二、原始数据（H4）

运输带工作拉力F=2500N

运输带工作速度v=1.60m/s

卷筒直径D=280mm

三、工作条件

连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为±5%。

四、应完成的任务

1、减速器装配图一张（A0图或CAD图）

2、零件图两张（A2图或CAD图）

五、设计时间

2008年12月22日至2009年1月9日

六、要求

1、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；

2、设计计算说明书字体端正，计算层次分明。

七、设计说明书主要内容

1、内容

（1）目录（标题及页次）；

（2）设计任务书；

（3）前言（题目分析，传动方案的拟定等）；

（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算；

（5）传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；

（6）轴的设计计算及校核；

（7）箱体设计及说明

（8）键联接的选择和计算；

（9）滚动轴承的选择和计算；

（10）联轴器的选择；

（11）润滑和密封的选择；

（12）减速器附件的选择及说明；

（13）设计小结；

（14）参考资料（资料的编号[]及书名、作者、出版单位、出版年月）；

2、要求和注意事项

必须用钢笔工整的书写在规定格式的设计计算说明书上，要求计算正确，论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整洁。

本次课程设计说明书要求字数不少于6-8千字（或30页），要装订成册。

沈阳工程学院

机械设计制造教研室

课程设计

目录

1、设计任务有关数据 -1-

2、选择电动机 -1-

3、传动零件的设计计算 -4-

4、箱体设计及说明 -10-

5、轴的设计计算及校核 -12-

6、键联接的选择和计算 -14-

7、滚动轴承的选择和计算 -15-

8、联轴器的选择 -17-

9、润滑和密封的选择：

-17-

10、减速器附件设计 -18-

参考资料 -18-

1.设计任务有关数据

1.1工作条件：

带式输送机，连续单向传送，载荷平稳，空载启动，小批量生产。

单班制工作，运输带允许误差为5%。

1.2已知数据：

运输带工作拉力F=2.5KN，输送带工作速度V=1.6，卷筒直径直径D=280mm。

1.3确定传动方案：

机械传动装置一般由原动机，传动装置，工作机和机架部分组成，二级减速器由两组齿轮传递组成。

根据传动特点，设计二级斜齿轮减速器如图：

2.选择电动机

2.1选择电动机：

2.1.1选择电动机的类型：

按工作要求，选择Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。

电压为380V。

2.1.2选择电动机容量：

电动机所需工作效率为

工作机所需功率

传动装置的总效率：

其中，联轴器A效率为，滚动轴承的传动效率，圆锥齿轮传动，圆柱齿轮的传动效率，角接触球轴承传动效率为，联轴器B传动效率为，传动滚筒效率为。

所以，有

所需电动机功率因为载荷平稳，故电动机额定功率略大于即可。

根据Y系列电动机技术数据，选电动机额定功率kw。

2.2确定电动机转速

滚筒工作转速：

通常，联轴器的传动比为1，二级圆锥-圆柱齿轮减速器传动比，故总传动比为。

有。

符合这一范围的同步转速有1000，1500两种。

综合考虑，电动机和传动装置的尺寸和重量，价格等因素，选用1500同步转速。

具体参数如下：

名称

型号

额定功率

满载转速

起动转矩/额定转矩

最大转矩/额定转矩

同步转速

Y132S-4

5.5kw

1440r.p.m

2.2

2.2

1500

2.3计算传动装置总传动比

总传动比。

分配传动装置各级传动比，取联轴器传动比=1。

则减速器的传动比。

要便于加工，故圆锥-圆柱高速级传动比，所以低速级传动比。

2.4计算传动装置各轴的运动和动力参数

0轴（电动机轴）

1轴（高速轴）

2轴（中间轴）

3轴（低速轴）

4轴（滚筒）

各轴运动参数

轴名

功率

转矩

转速r/min

输入

输出

输入

输出

电动机轴

4.82

32.

1440

1轴

4.77

4.67

31.6

30.7

1440

2轴

4.53

4.44

99.1

96.1

436.4

3轴

4.35

4.3

380.8

377

109.1

滚筒轴

4

4.22

372.9

369.1

109.1

3.传动零件的设计计算

3.1传动齿轮设计

3.1．1高速级圆锥直齿轮参数设计

3．1.1.1选择齿轮材料及精度等级

（1）材料选择：

由表10.1查得，选取小齿轮材料为合金钢40Cr（调质），其硬度为280HBS,大齿轮材料为45号钢（调质）,硬度为240HBS,两者硬度相差40HBS。

（2）精度等级选择：

精度选择为8级。

3.1.1.2按齿面接触强度设计

（1）初选齿数：

初选小齿轮数z=18，大齿轮数z=uz=183.3=59.

（2）小齿轮传递的转矩T=32.6

（3）选取载荷系数：

初选K=1.6

（4）取齿宽系数=

（5）确定弹性影响系数：

根据表10.6查得Z=189.8MP

（6）确定区域载荷系数：

根据图10.30标准直齿圆锥齿轮传动力Z=2.5

（7）根据应力循环次数公式求应力循环次数

=60=60=1.66

===5

查图10.19疲劳寿命系数曲线可知=0.94，=0.96；查图10.21（d）得小齿轮的接触疲劳硬度为=600，大齿轮的接触疲劳硬度=550。

（8）计算接触疲劳许用应力，取安全系数：

=1.0，失效概率为1%。

==0.94=564，=0.96

（9）计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值

=2.92。

（10）计算齿轮的圆周速度

，

其=68.8=58.5

（11）计算载荷系数

查表10.2得。

由10.8查V=4.41，8级精度，得2，取。

依据大锥齿轮两端支承，小锥齿轮作悬臂布置，由表10.9得轴承系数，

由公式得。

接触强度载荷系数：

（12）按实际载荷系数校正分度圆直径

。

模数，取标准值m=4。

（13）齿轮相关参数

小齿轮分度圆直径

大齿轮分度圆直径

（14）圆整确定齿宽：

。

圆整取，

3.1.1.3按齿跟弯曲疲劳强度校核

（1）确定弯曲疲劳强度系数

（2）计算当量齿数：

查表10.5得

（3）计算疲劳许用应力

图10.18得弯曲疲劳寿命系数，

取安全系数S=1.4

由图10.20得弯曲疲劳极限

（4）校核弯曲强度：

满足强度要求，故所选参数合适。

3.1.2低速级圆柱斜齿轮参数设计

3．1.2.1选择齿轮材料及精度等级

（1）选用斜齿面齿轮

（2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095--88）

（3）材料选择，由表10.1选择小齿轮材料为合金钢40Cr（调质），硬度为280HBS。

大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。

二者材料硬度差为40HBS

（4）选小齿轮齿数=30，故大齿轮=120。

选取螺旋角，初选为

3.1.2.2按齿面接触强度设计

（1）试选载荷系数Kt=1.6

（2）小齿轮传递的转矩

（3）由表10.7选取齿宽系数，由图10.30选取区域系数。

由图10.26可查所以可得

（4）由表10.6查得材料的弹性影响系数=189.8Mpa

（5）由图10.21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600。

大齿轮的接触疲劳强度极限=550。

（6）由式10.13计算应力循环次数

=60=60=0.502

===1.26

（7）查图10.19接触疲劳寿命系数曲线可知=1.04，=1.1

（8）计算接触疲劳许用应力，取安全系数：

=1.0，失效概率为1%。

==1.04=624，

=1.1

所以，

（9）试算小齿轮分度圆直径，有公式

=

（10）计算齿轮的圆周速度

（11）计算齿宽b以及模数

（12）计算重合度

（13）计算载荷系数K

已知使用系数，根据V=1.31，8级精度，得。

由表10.3查得。

由表10.4得。

由图10.13得

接触强度载荷系数：

（14）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式10.10a得

=

（15）计算模数

3.1.2.3按齿面弯曲强度设计

（1）由图10.20得小齿轮弯曲疲劳极限

大齿轮弯曲疲劳极限

图10.18得弯曲疲劳寿命系数，

（2）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4

（3）确定弯曲疲劳强度系数

（4）跟据纵向重合度，从图10.28可查螺旋角影响系数

（5）计算当量齿数：

查表10.5得

（6）计算大小齿轮的

该数值大齿轮的数值大

（7）设计计算；

=

对比计算结果，由于齿面接触疲劳强度计算的法面模数与根据齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不多。

故取，可满足全部强度。

用接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算齿数。

则，

3.1.2.4圆柱斜齿轮几何尺寸计算

（1）中心距计算：

将中心距圆整为160mm。

（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

由于值改变不多，故其余参数不予修正。

（3）计算大小齿轮的分度圆直径

（4）确定齿轮宽度

。

圆整取，。

到此，传动机构设计完毕。

4.箱体设计及说明

4.1减速器箱体结构尺寸

名称

符号

计算公式

结果

箱座厚度

8

箱盖厚度

8

箱盖凸缘厚度

12

箱座凸缘厚度

12

箱座底凸缘厚度

20

地脚螺钉直径

M20

地脚螺钉数目

6

轴承旁联结螺栓直径

M12

盖与座联结螺栓直径

=（0.5-0.6）

M10

轴承端盖螺钉直径

=（0.4-0.5）

10

视孔盖螺钉直径

=（0.30.4）

6

定位销直径

=（0.7-0.8）

8

，至外箱壁的距离

查手册表4.2

34

22

18

至凸缘边缘距离

查手册表4.2

28

16

外箱壁至轴承端面距离

=++（5-10）

50

大齿轮顶圆与内箱壁距离

>1.2

15

齿轮端面与内箱壁距离

>

10

箱盖，箱座肋厚

9

8.5

轴承端盖外径

+（5-5.5）

112（1轴）

117（2轴）

122（3轴）

轴承旁联结螺栓距离

114（1轴）

136（2轴）

153（3轴）

5、轴的设计计算及校核

5.1轴上零件布置

以低速轴为例，低速轴上安装一个齿轮，一个联轴器，齿轮安装在箱体的左端。

两个轴安装在箱体的轴承座孔内，联轴器安装在箱体的右侧。

根据原理，初步设计，如图：

5.2轴的具体结构设计：

确定A段为接联轴器端，则，A段为最细端。

已知输出轴上的功率转速为，转矩。

大齿轮直径为。

确定轴的最小直径，选取轴的材料为45号钢，调制处理。

根据式15.3有。

所以，

因为此轴段上有一个键槽，故，在原有基础上加5%。

为了使A段的轴直径与联轴器相适应，根据许用转矩来确定的联轴器TL7的轴孔直径为（40-48）mm。

所以A端直径为。

半联轴器长度为L=112mm，联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm，故，轴段长为110mm。

轴段B直径应该在A的基础上加上两倍的轴肩高度，，有，考率到安装密封圈，取，轴段C要安装角接触球轴承，直径要与轴承配合，取。

同一根轴的两个轴承在一般情况下是同一型号，有，采取轴肩定位，加上挡油盘，取轴肩高度h=3mm，

取圆角R=2mm，所以安装齿轮处的轴承直径为

综合考虑，取各段长度为，，，，，，。

5.3轴的强度校核：

5.3.1轴的受力分析

根据弯矩，扭矩图，可知齿轮处为最危险：

强度满足要求，故设计合理，采取此方案。

5.3.2其他两个轴的设计：

根据相同原理，可设计输入轴如下图：

其中间轴设计如下图：

6、键联接的选择和计算

6.1选择键的尺寸：

低速轴在轴段A和轴段F上各安装一个键，按一般的情况下，使用A型普通平键联接。

查取GB1096-79，有：

取用键1：

，，。

取用键2：

，，。

标记为：

键1：

GB/T1096.键

键2：

GB/T1096.键

6.2校核键的强度：

轴段A上安装一个联轴器，联轴器的材料为铸铁，载荷性质为轻微冲击，查表：

。

轴段F上安装的是一个齿轮，齿轮的材料为钢，载荷性质为轻微冲击。

。

静联接校核挤压强度：

轴段A：

。

轴段B：

。

所选的键满足条件，故采用此键。

6.3其余键的选择：

代号

直径

（mm）

工作长度

（mm）

工作高度

（mm）

转矩

（N·m）

极限应力

（MPa）

高

10×8×40（单头）

35

40

3.3

31.6

26.0

6×6×34（单头）

20

34

2.8

30.7

7.32

中

12×8×70（单头）

50

35

4.3

99.1

41.2

7、滚动轴承的选择和计算

7.1轴承型号的选择：

低速轴受轴向力和径向力，故选取角接触球轴承。

选择型号为7011C型。

7.2轴承强度的校核:

7.2.1求轴承受到的力

e

0.39

轴承受力分析如下图：

有

，所以可以得出：

，

所以，

7.2.1根据轴承寿命计算公式校核：

年

符合使用要求，故采用。

7.3其余轴承的选择:

根据相同原理，可得：

位置

型号

标准

输入轴

圆锥滚子轴承（30208）

GB/T297-94

中间轴

圆锥滚子轴承（30209）

GB/T297-94

8.联轴器的选择

8.1输出轴联轴器类型选择：

为了隔离振动和冲击，选用弹簧套柱销联轴器。

8.2载荷计算：

公称转矩T=377。

查表14.1，得。

所以，

从GB4323-84中查得TL7型弹性套柱销联轴器，其许用转矩为500.许用的最大转矩为3600，故选用此种联轴器。

（轴孔直径为40-48）。

8.3输入轴联轴器的选择：

根据相同原理及考虑到电动机的轴伸直径问题，选用TL6型弹性套柱销联轴器。

9、润滑和密封的选择：

9.1齿轮的润滑：

采用浸油润滑，由于低速级周向速度为109.1，所以浸油高度约和一个齿高相平，取为15mm。

9.2滚动轴承的润滑：

根据轴承的速度，采取脂润滑的方式。

9.3润滑脂/油的选择：

考虑到该装置用于小型设备，齿轮的润滑油,选用L-AN15润滑油。

轴承的润滑脂选用钠基润滑脂。

9.5密封方法的选取：

选用凸缘式端盖易于调整。

采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封，密封圈型号按所装配轴的直径确定，轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。

10、减速器附件设计

10.1通气器：

由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M18×1.5

10.2油面指示器：

选用杆式油标M16

10.3起吊装置：

采用箱盖吊耳、箱座吊耳

10.4放油螺塞：

选用外六角油塞及垫片M16×1.5

参考资料

[1]《机械设计课程设计》.高等教育出版社.王昆，何小柏，汪信远主编.1995年12月第一版；

[2]《机械设计（第七版）》.高等教育出版社.濮良贵，纪名刚主编.2001年7月第八版；

[3]《简明机械设计手册》.同济大学出版社.洪钟德主编.2002年5月第一版；

[4]《减速器选用手册》.化学工业出版社.周明衡主编.2002年6月第一版；

[5]《工程机械构造图册》.机械工业出版社.刘希平主编；

[6]《机械制图（第四版）》.高等教育出版社.刘朝儒，彭福荫，高治一编.2001年8月第四版；

[7]《互换性与技术测量（第四版）》.中国计量出版社.廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编.2001年1月第四版。

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