机械设计课程设计说明书-圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器.doc

仲恺农业工程学院 机械设计课程设计说明书圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器院 系: 机电工程学院 班 级:_ 机械082班 姓 名: 学 号: 指导老师 : 目录设计任务书2电动机的选择3传动比的计算与分配4传动件的设计计算6轴的设计计算.15键联接的选择及校核计算.29联轴器的选择.30减速器附件的选择.31润滑与密封.31设计小结.31参考资料目录.32设计计算及说明结果一、 设计任务书1. 设计一用于带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器，已知条件:带式运输机运输带工作拉力f=2650n，带速v=1.60m/s(运输带速度允许误差为)，卷筒直径d=260mm，单班工作制,连续单向运转,载荷较平稳；环境最高温度；小批量生产。2. 传动方案的拟订及说明图一 由题目所知传动机构类型为两级圆锥-圆柱齿轮减速器。对本传动机构进行分析论证。本传动机构特点：共三根轴，每根轴直径一次增大，利用圆锥齿轮和圆柱齿轮传动，宽度较小，适于在恶劣环境下长期连续工作，但圆锥齿轮比圆柱齿轮加工困难，故宜布置在高速级，以减少其尺寸。设计计算及说明结果二、 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，载荷较平稳，无特殊要求，选用一般用途的y（ip44）系列三相异步电动机。2电动机功率(1).工作机所需功率 -工作机阻力（n），即运输带工作拉力f=2650n -工作机线速度(m/s)， v=1.60m/s -工作机效率，工作机为带式运输机，故取=0.96 =(2).传动装置的总效率式中、为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。带式运输机传动效率(平带无压紧轮开式传动)=0.98；一对滚动轴承的效率,共有4对滚子轴承,=0.98；圆柱齿轮传递效率(选用8级精度一般齿轮传动)，=0.97；圆锥齿轮传递效率(选用8级精度)=0.955；弹性联轴器效率，两个联轴器，=0.99；卷筒效率=0.96；则总效率选用y系列三相异步电动机=4.417kw设计计算及说明结果(3)电动机输出功率 3电动机的转速(1)卷筒转速(2)推算电动机转速可选范围，由机械设计（机械设计基础）课程设计表2-3查得，圆锥齿轮传动比范围，单级圆柱斜齿轮传动比范围则电动机转速可选范围为：初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较，如下表：方案电动机型号额定功率（）电动机转速(r/min)电动机质量(n)同步满载1y132m-47.515001440790外伸轴径/mm轴中心高/mm80132选定电动机的型号为y132m-4三、传动比计算与分配1）传动装置总传动比2）分配各级传动比因为是圆锥圆柱齿轮减速器，所以圆锥圆柱齿轮减速器传动比 电动机的型号为y132m-4设计计算及说明结果3）各轴转速（轴号见图一）4）各轴输入功率按电动机所需功率计算各轴输入功率，即5）各轴转矩项目轴0轴1轴2轴3轴4转速(r/min2117.55117.55功率(kw)5.5915.5355.184.9244.777转矩(n*m)37.0836.71105.21400.04388.09传动比113.062541设计计算及说明结果四、传动件的设计计算圆锥直齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速1440r/min，齿数比u=3.06251.选定齿轮精度等级、材料及齿数1） 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度(gb10095-88)2） 材料选择 由机械设计（第八版）表10-1选择小齿轮材料为(调质)，硬度为280hbs，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs。3） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取整。则1、 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即（1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 计算小齿轮的转矩3） 选齿宽系数设计计算及说明结果4）由机械设计（第八版）图10-21d按齿面硬度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5）由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数6） 计算应力循环次数7) 由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数s=1，得（2） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值2） 计算圆周速度v设计计算及说明结果3） 计算载荷系数根据，8级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载系数直齿轮由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查机械设计（第八版）表得轴承系数，则接触强度载荷系数4） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得5） 计算模数m取标准值6） 计算齿轮相关参数7） 圆整并确定齿宽圆整取，设计计算及说明结果2、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数2） 计算当量齿数3） 由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数应力校正系数4） 由机械设计（第八版）图10-20c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（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数6） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得7）校核弯曲强度设计计算及说明结果根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度，所选参数合适。圆柱斜齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速470.2r/min，齿数比u=41） 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度(gb10095-88)2） 材料选择 由机械设计（第八版）表10-1选择大小齿轮材料均为45钢（调质），小齿轮齿面硬度为250hbs，大齿轮齿面硬度为220hbs。3） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数4） 选取螺旋角。初选螺旋角 ,设计计算及说明结果2、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即(1) 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 计算小齿轮的转矩3） 选齿宽系数4） 由机械设计（第八版）图10-30选取区域系数5） 由机械设计（第八版）图10-26查得，则6） 由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数6） 计算应力循环次数7） 由机械设计（第八版）图10-21d按齿面硬度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8） 由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数设计计算及说明结果10）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数s=1，得（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得2） 计算圆周速度v3） 计算齿宽b及模数4） 计算纵向重合度5）计算载荷系数设计计算及说明结果根据，8级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载系数由机械设计（第八版）表10-3查得由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数由机械设计（第八版）表10-13查得 由机械设计（第八版）表10-4查得接触强度载荷系数6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得7） 计算模数取8） 几何尺寸计算（1） 计算中心距（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正（3）计算大小齿轮的分度圆直径设计计算及说明结果（4）计算齿轮宽度圆整后取 3、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数2） 根据重合度，由机械设计（第八版）图10-28查得螺旋角影响系数3） 计算当量齿数4）由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数应力校正系数5） 由机械设计（第八版）图20-20c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6）由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数 设计计算及说明结果7） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得8） 校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度，所选参数合适。五、轴的设计计算输入轴设计1、求输入轴上的功率、转速和转矩 设计计算及说明结果2、已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为 而圆周力、径向力及轴向力的方向如图二所示图二设计计算及说明结果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（机械设计基础）课程设计表17-4，选hl1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见图三）设计计算及说明结果（2） 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，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用角接触球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表9-46中初步选取0基本游隙组，标准精度级的轴承7006c，其尺寸为，而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计（机械设计基础）课程设计表9-46查得7006c型轴承的定位轴肩高度，因此取3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径；为使套筒可靠地压紧轴承， 5-6段应略短于轴承宽度，故取。4）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，故取 5）锥齿轮轮毂宽度为64.86mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。6） 由于，故取（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50mm，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。设计计算及说明结果（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、 求轴上的载荷载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m 总弯矩扭矩t6、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。6、 精确校核轴的疲劳强度（1） 判断危险截面截面5右侧受应力最大（2） 截面5右侧抗弯截面系数设计计算及说明结果抗扭截面系数截面5右侧弯矩m为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为设计计算及说明结果由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。中间轴设计1、求中间轴上的功率、转速和转矩 设计计算及说明结果2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆半径而已知圆锥直齿轮的平均分度圆半径而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（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和设计计算及说明结果4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见下图图五）（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（机械设计基础）课程设计表15-7中初步选取0基本游隙组，标准精度级的轴承7006c，其尺寸为，。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由机械设计（机械设计基础）课程设计表9-46查得7006c型轴承的定位轴肩高度，因此取套筒直径。2）取安装齿轮的轴段，锥齿轮左端与左轴承之间采用设计计算及说明结果套筒定位，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）箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，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22mm，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；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m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为设计计算及说明结果输出轴设计1、求输出轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆半径而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，由于转矩变化很小，故取，则设计计算及说明结果查机械设计（机械设计基础）课程设计表17-4，选hl3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。3、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见图六）设计计算及说明结果（2）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，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的 直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端挡圈直径， 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1-2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，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表15-7中初步选取0基本游隙组，标准精度级的轴承7010c，其尺寸为，而。左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由机械设计（机械设计基础）课程表15-7查得30310型轴承的定位轴肩高度，因此取；齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为71mm，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。齿轮的左端采用轴肩定位，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，故取 5）箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取。设计计算及说明结果（3）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50mm，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。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为设计计算及说明结果六、键联接的选择及校核计算输入轴键计算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，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。2、 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，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。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，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。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，则键联接所能传递的转矩为：设计计算及说明结果，故单键即可。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，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。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，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。七、联轴器的选择在轴的计算中已选定联轴器型号。输入轴选hl1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。输出轴