二级圆锥圆柱运输带工作拉力=2200n运输带工作速度v=1.6ms卷筒直径280mm

1、机械设计机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定 3二、电动机的选择 3三、运动、动力学参数计算 5四、传动零件的设计计算 6五、轴的设计 11六、 轴承的选择和计算 24七、键连接的校核计算 26八、联轴器选择 27九、箱体设计28十、减速器附件28h一、密封润滑 29十二、设计小结30十三、参考文献 31机械设计课程设计说明书注释及说明计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计二级圆锥-圆柱齿轮减速器工作条件：输送机连续单向运转工作时有轻微震动，空载启动，卷筒效率为0.96,输送带工作速度误差为5%每年按300个工作日计算，使用期限为10年，大修期4年，单班制工作；在专门工厂 小批量生产(1

2、)原始数据：运输机工作周转矩：t=1800n-m；带速v=1.30m/s；滚筒直径d=360mmt=1800n- mv=1.30m/sd=360mm341电动机；2联轴器；3减速器；4鼓轮；5一传送带二、电动机选择1、电动机类型的选择：y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择:(1)工作机所需功率:pw=13.00kwpw =tn/9550,因为v dn/6000 ,把数据带入式子中得n=68.97r/min,所毛总=0.86pd=15.13kwnw=68.97r/min以 pw=1800*68.97/9550=13.00kw1)传动装置的总效率：、/4、/2、/“总二滚筒x 轴承x”圆柱齿轮

3、x4 联轴器x4圆锥齿轮=0.96 x 0.99 4 x 0.98 x 0.99 2 x 0.97=0.862)电动机的输出功率：pd= p w /4总=13.00/0.86=15.13kw3、确定电动机转速：计算工作机轴工作转速：nw=60x 1000v/兀 d=60x 1000x 1.30/ 兀 x 360=68.97r/min按表14-2推荐的传动比范围，取圆柱齿轮和圆锥齿轮传动 的一级减速器传动比范围分别为23和35,则总传动比范围为i d=615。故电动机转速的可选范围为m=i dx nw= (615) x 68.97=413.81034.6r/min符合这一范围的同步转速有 750

4、和1000r/min 。4、确定电动机型号由上可见，电动机同步转速可选 750和1000r/min,可得到 两种不同的传动比方案方案电动额止电动速机转电动传动装置的传动比机功同满机传圆圆型率步载重动锥柱号ped/kw转速转速量/kg比传 动 比传 动 比电动机型号y200l1 6i 总=10.6i 1=2.66i 2=3.99机械设计学 习指导57页ni =730r/minnh =274.4r/minnm =68.8r/minnw= n iii =68.81y200l1-618.51000970220143.542y225s-818.575073026610.62.663.99综合各方面因素选

5、择第一种方案，即选电动机型号为y225s-8 机。电动机的主要参数见卜表型号额定功率/kw满载转速nm (r/min)中心高mm轴伸尺寸y225s-818.573022560*140三、运动参数及动力参数计算计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i=nm/nw=730/68.97=10.582、分配各级传动比：取i直=1.52 i锥锥齿轮啮合的传动比：i i=0.25i=2.66圆柱齿轮啮合的传动比：i 2=i/ i 1=10.58/2.66=3.991.计算各轴转速（r/min ）ni=n m =730nii=ni/i 1=730/2.66=274.4nm =m/i 2=274.4/4

6、=68.8niv= n iii =68.82 .计算各轴的功率（kwr=fd - 7联轴器=15.13x0.99=14.98pi=p - “轴承刀圆锥齿轮 =14.98 x 0.99 x 0.98=14.3pii =pi ”轴承刀圆柱齿轮=14.3 x0.99 x 0.98=13.9pv= p 皿* t轴承* 7联轴器=13.9 x0.99 x0.99=13. 83 .计算各轴扭矩（n mj）td=9550* pd/ n m =9550 x 15.13/730=198t=9550*p/n i=194ti =9550*pi /n ii =497.7tii =9550*piii /n iii =1

7、929.4t=9550* pv/nw=1910.1电动机轴i轴口轴w轴工作机轴转速r/min730730274.468.868.8功率p/kw15.1314.9814.313.913.8转矩/n*m198196497.71929.41910.1传动比12.663.9911效率0.990.970.970.98机轴的输入转矩。4.验证带速td、ti、tii、tiii、t=依次为电动机轴，i , h ,m和工作r=14.98kwpi=14.3kwpiii =13.9kwrv=13. 8 kwtd=198 n mti=196n mtii =497.7n - mtiii =1929.4n mtw=191

8、0.1 n- mv= 1.296m/sv=d1 n iii =1.296m/s60*1000误差为 1.29 1.3 =-0.0035%,合适 1.3四、传动零件的设计计算1.圆锥齿轮的设计计算已知输入功率 pi=r=14.98kw,小齿轮的转速为 730r/min , 齿数比为u=2.66,由电动机驱动，工作寿命为 10年(每年工 作300天)，单班制，输送机连续单向运转，工作时有轻微震动， 空载启动。(1)选定齿轮精度等级，材料和确定许用应力1)该减速器为通用减速器，速度不图故选用7级精度(gb10095-882)选择小齿轮材料为35simn钢调质，硬度为229286hbs 大齿轮为45钢

9、(调质)，硬度为229286hbs按齿面硬度中 间值，有图5-29b按碳钢查m彼得(t flim1=290mpa (t flim2 =220mpa同理由图5-32b查得(t hlim1=700mpa (t hlim2 =580mpa3)有式( 5-29), (5-30)分别求得(t fp1= (t flim1 ystyy/sfmin=446mpa(t fp2= (t flim2 ystyy1017kt1z 2/ (1-0.5 1 r) 2 小 ru6h21/31)小齿轮的名义转矩t尸ti=194nm2)选取载荷系数k=1.31.6同小齿轮悬臂设置，取k=1.53)选取齿宽系数，取 r 0.34

10、)选取重合度系数，取z 0.88er fp1 =446mpa(t fp2= 338mpao- hp2n=580mpa机械设计基础第四版p82p92p935）初算小齿轮大端分度圆直径（0.88）di 1017*3（-3）*550）2*计算从重合度系数.5*150.25109.1mm0.33.56）确定齿数和模数选取 z128,则 z2i1*z 1 2.662874.5取 z2 =75大端模数m=d1 / z13.89 mm 取 m=47）计算主要尺寸mzmt28 112mm75 300mm锥距 r 1/2 d12d22 1/2.1122 3002160mmb r*r 0.3 160mm 48mm

11、校核齿根弯曲疲劳强度2360ktiy y1）fbm2z1（1 0.5 r）2 yfs 丫 fpy 0.250.75因为重合度111.88 3.2（ 一）1.72 ,所以ziz22）0.75y 0.251.72确定yfs/ fp的大值0.69。1 arctanarctanzz2 arctan28/75 20.47069.5329.9214m 4z1 28mmz2 75mmp70 表 5 1由图 5-26 查得 yfs14.3,yfs2 4.0。则yfsi4.151上0.00928mpafpi 446yfsl 竺 0.01183mpa 1fp2 338一.yj y-因为 q _fsl,所以选择大齿

12、轮进行校核fp1fp23)校核大齿轮的齿根弯曲疲劳强度2360 1.5 194“ c”f22/、2 4.0 0.6948 42 28(1 0.5 0.3)2112m pa p fp2 338m pa故齿根弯曲疲劳强度足够，所选参数合适。2.圆柱直齿轮的设计计算已知：输入功率p2 14.3kw ,小齿轮转速为 274.4r/min ,齿数比为u=4,电动机驱动，工作寿命为10 年(每年工作300天)单班制，带式输送机，时有轻微震 动，单项运转。(1)选择齿轮材料，确定许用应力根据题设条件看，大小齿轮均采用20crmnti钢渗碳淬火，硬度5662hrc由图5-29c查得弯曲疲劳强度极限应力fhm

13、450mpa由图5-32c查得接触疲劳强度极限应力h lm 1500 m pa(2)按轮齿弯曲疲劳强度计算齿轮的模数mm 12.6ayfs y/2d d z1fp1) 确定弯曲应力 fpflim yst /7 vfp/oy n y x/ 0flim采用国标时，yst 2.0,sfmin1.5,yx 1.d1 112mm d2 300mmr 160mm b 48mmy 0.69zv1 29.9zv2 214f2 112fp2因为齿轮的循环次数n 60nat 60 274.4 1 （10 300 8） 4.0 108所以取 yn1;则 fp1 flim ystzyn yx=600mpasflim2

14、）小齿轮的名义转矩t1flim 450m pat1 t 497.7n m3）选取载荷系数k=1.6hlm 1500mpa4）初步选定齿轮的参数z120, z2 i z1 3.99 20 79.8,取z2 80d 0.5,u 4z15）确定复合齿形系数yfs,因大小齿轮选用同一材料及热处理，则 fp相同，故按小齿轮的复合齿形系数带入即可由机械设计基础第四版p88,图5-26可查得：yfs1 4.256）确定重合度系数y11因为重合度1.88 3.2（ ） 1.7z1z2一0 75所以 y0.250.69将上述各参数代入m式中得fp1=563mpa1263 1.5 497.7 4.06 0.68.

15、0.5 202 563t1 497.7n m3.3按表5-1 ,取标准模数m 4mm 0则中心距1a - m(z1 z2) 200mmm=427)计算传动的几何尺寸：乙 20 z2 80d 0.5u 4d1mz1 4 20 80mmd2mz2 4 80 320mm齿宽：b2 d d1 40mmb1 b2(5 10) 48mm(3)校核齿面的接触强度h 112 l xi.hpyfs1 4.251)重合度系数z 0.852)钢制齿轮 ze 189.8，mpa把上面各值代入式中可算得：h 1125.2mpahlim shlimzn15001.21 1 1250mpay 0.68h hp符合要求(4)

16、校核齿根弯曲强度f1f22000t1kbm2z12000t1kbm2z1yfs1yyfs1y许用弯曲应力:f1f1fp1, f2fp1故,轴强度满足要求。351.97343.4f2flim ystynsf min600mpaa=200mmd1 80mm d2 320mm r 160mm b1 48mm b2 48mm五、轴的设计计算输入轴的设计计算1.已知：p1 =14.98kw, n1 =730r/min,t1 =196 n m2 .选择材料并按扭矩初算轴径选用 45削质，硬度 217255hbs b =650mp机械设计课程设计p22根据课本p235 (10-2)式，并查表10-2,取c=

17、115dmin=115错误！未找到引用源。mm=31.38mm考虑到最小直径处要连接联轴器要有键槽，将直径增大 5%则 d=31.38 x (1+5%)mm=33mm3 .初步选择联轴器要使轴径d12与联轴器轴孔相适应故选择连轴器型号查课本 p297，查 ka=1.5, tc=ka t1=1.5*196=294 n m查机械设计课程设计p298,取hl弹性柱销联轴器，具额定 转矩315 n - m,半联轴器的孔径 d1 =35mm故取d12 =35mm,轴 孔长度l=82mm联轴器的轴配长度l1 =60mm.4 .轴的结构设计(1)拟定轴的装配方案如下图：f1 f2 60mpa(2)轴上零件的

18、定位的各段长度，直径，及定位为了定位半联轴器，1-2轴右端有一轴肩，取d2-3=42mm选滚动轴承：因轴承同时承受有径向力和轴向力，故选用系 列圆锥滚子轴承。参考 d2-3=42mm查机械设计课程设计 p311,表18-4.选取标准精度约为03.尺寸系列30309.尺寸：d d t 45 100 27.25故d3-4= d5-6=45mm,而l3-4=26mm 此两对轴承均系采用轴 肩定位，查表18-4, 3030轴承轴肩定位高度h=4.5mm 因此取d4-5=54mm取安装齿轮处的直径d67=42mm使套筒可靠的压在轴承上，故 l56t =27.25mm, l56=26mmdmin 31.3

19、mm轴承端盖总宽度为20mm由于装拆及添加润滑油的要求，轴d12 =35mm承端盖与外端面与半联轴器右端面的距离l=30mm,故l23=20+30=50mm 取 l 45=120mm.d2-3 =42mmd3-4 =d5-6圆锥齿轮的轮毂宽度lh= (1.21.5) ds,取lh=63mm齿轮 端面与箱壁间距取15mm故l67=78mm=45mmd4-5 =54mm轴上零件的周向定位d67=42mm半联轴器与轴、齿轮与轴采用平键连接，即过盈配合。由设计 手册，并考虑便于加工，取半联轴器与齿轮处的键剖面尺寸 b h 16 10,齿轮3 l=b- (510) =57.5mm配合均用h7/k6,滚动

20、轴承采用轴肩及套筒定位。轴承内圈与l 12 =60mm.l 23=50轴的配合米用基孔制，轴尺寸公差为 k6l 3-4 =26mm轴圆角：2 450l 45=120mm5,轴强度的计算及校核l56=26mml67=78mm求平均节圆直径：已知d1=28mmdm1= d1(1-0.5 错误！未找到引用源r)=44 28 (1 0.5 0,31) 95.2 mm锥齿轮受力：已知t1=196nm,则圆周力：ft1=2000t1/dm1=昔误！未找到引用源。=4117.6n径向力：fr1=ft1 , tan cos 1=1404.1n轴向力：fa1=ft1 tan a sin 1=524.1n轴承的支

21、反力(1)绘制轴受力简图(如下图)(2)轴承支反力水平向上的支反力：mc 0tan200 cos20.470 1404.1n3w 0.1dme ew11b 59mpad12 d56 40.34mmfbx+ fcx=ft=4117.6n解得：fbx =-255.6 n,fcx=6684.0n垂直面上的支反力 mc 0fby =错误！未找到引用源。=-704.3 nfcy=ffby=2108.4n(3)求弯矩，绘制弯矩图(如下图)mcx=-ft - cd=-347.7n mft1 =4117.6nfr1=1404.1nfa1=524.1nfbx =255.6nfby=704.3nfcxcx=668

22、4.0nfcy=2108.4nmcy1 =fby bc=-64.1 n - mmcy2=-fa dm/2=-24.9 n - ma(4)合成弯矩：mci =、m m 2yl =353.6 n - mmcx=-347.7n - mmcy1=64.1n - mmy2=-24.9n mmec =275.06n - mo- e =1.36mpamc2 = jm： m：2 348.6 n - m cv cx cy 4(5)求当量弯：因单向回转，视转矩为脉动循环， lb/ 0b, b 650mpa * 59mpa, ob 98mpa则a - 0.602剖面c的当量弯矩：mc1 jmc； ( t)2 372

23、.8 n - m mc2 jmc22 ( t)2 367 n - m6断危险截面并验算强度1)剖面c当量弯矩最大，而直径与邻段直径相差不大，故剖面c为危险截面。已知me= mc 1=372.8mpa错误！未找到引用源。w 0.1d3e m=40.9mpa jb 59mpa w2)a处虽只受扭矩但截面最小也为危险截面退=27.5mpa 1b 59mpae w所以其强度足够.中间轴的设计1 .已知：f2 14.3kw , n2 274.4r / min,t2 497.7n ?m2 .选择材料并按扭矩初算轴径选用45州质，b 650m pa ,硬度217255hbs根据课本p235 (10-2)式，

24、并查表10-2,取c=108dm.可充 40.34mm3 .轴的结构设计(1)拟定轴的装配方案如下图mc1 372.8cln m-m c2 367n - mp2 14.3kwn2 274.4r / mint2 497.7 n m(2)轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位dmin =40.34mm初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据d12 d56 40.34mm ,查取30310型，尺寸d d t 50mm 110mm 29.25mm故d12= d56=50mm此两对轴承均系采用套筒定位，查表18-4,轴定位轴肩高度h=4.5mm,因此取套

25、筒直径 为 59mm.取安装齿轮处的直径：d23=d45=57mm锥齿轮右端与左轴承 之间采用套筒定位，已知锥齿轮轮毂长lh= (1.21.5 ) ds, 取lh=55m为了使套筒可靠的压紧端面，故取l23=52mm岩轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 h0.07d,取h=4mmw此 处轴环的直径d34=63mm.d12= d 56=50mm已知圆锥直齿轮的齿宽为 b1=48mm内了使套筒端面可靠地 压紧齿轮端面，此处轴长l450.07d,取 h=7mm,轴环处处的直径 d56 =104mm, i56 1.4h,取 & =10mm,l67 52mm5）取箱体小圆锥齿轮的中心线为对称轴，l45 90

26、.5mm, l78 113mm,6）轴上的周向定位齿轮与轴用键连接查机械设计课程设计取 b h 25 14 , l=b-（510）=55mm.同时保证齿轮与轴有良好 对中性，选择齿轮轮毂与轴合为h7/m6,滚动轴承宇宙的轴向定位有过渡配合来保证，轴尺寸公差为m67）确定轴的倒角尺寸：2 450 04 .轴的强度校核1 ）齿轮上的作用力的大小1066.8 n , fr23530.8 n2）求直反力d1-2 =70mmd2-3=77mmd3 4 d7 8 8cmm水平方向：f bxf dxf t 2d4 5 92mmm b0,d56 =104mmf t 2 ? bcf dx6315 5nbdd67

27、=90mmf bx5743.3n竖直方向：l 1-2=130mmf r 2-f ry? cd2090 4nbyjjtu.-rbdl 23=50mmf r 2-f dy? bc2298.6nbdl34 =42.5mm3）回招地图：l45 90.5mml56 =10mmmcx fbx?bc 871.5n?mmcy fby?bc 317.2n?ml67 52mmmc jmcx2 mcv2 927n?m ccxcy1jl78 113mmft2 1066.8nfr23530.8nfdx 6315.队fbx5743.3nfby 2090.4nfdy 2298.6nmcx 871.n?mmey 317.2n ?mme 927n?m4)画扭矩图：t3 1929.4n?m5）弯扭合成:因单向回转，视转矩为脉动循环,ib/ ob, b 650mpaib 59mpa, ob 98mpaft = 0.602剖面 c的当量弯矩：me jmc2 ( t)2 1486.1 n - mt =1161.5 n m6)判断危险剖面：e 截面：e m 24.2mpa 1b 59mpaw1a截面直径最小也为危险截面：e %33.9mpa1.212齿轮端面与内机壁距离 210机