圆锥斜齿圆柱齿轮减速器

1、用于带式运输机上的二级圆锥斜齿圆柱齿轮减速器 姓名： 学号： 学院： 专业： 指导老师：目录一、课程设计任务1.1 设计题目11.2 工作条件11.3 原始数据11.4 设计工作量1二、电动机的选择 2三、计算传动装置的运动和动力参数3四、传动件的设计计算4.1 圆锥直齿轮设计54.2 斜齿圆柱齿轮设计9五、轴的设计计算5.1 输入轴设计145.2 中间轴的设计205.3 输出轴的设计27六、滚动轴承的选择与计算6.1 输入轴滚动轴承的计算336.2 中间轴滚动轴承计算346.3 输出轴轴滚动轴承计算36七、键联接的选择及校核计算7.1 输入轴上的键校核计算377.2 中间轴上的键校核计算39

2、7.3 输出轴上的键校核计算40八、润滑与密封 41九、设计总结 41十、参考资料目录42 1、 课程设计任务1.1 设计题目 用于带式运输机上的圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器1.2 工作条件工作条件有轻微振动。经常满载、空载启动、不反转、单班制工作，运输带允许的速度误差5%，小批量生产，使用期限10年，传动简图如下图所示： 1.3 原始数据运输带拉力F（KN）： 2.3 卷筒直径D（mm）: 320带速V（m/s）： 1.001.4 设计工作量1、减速器装配图一张（计算机绘制，图幅A0或A1，用A3图幅打印）；2、零件（箱体、齿轮或轴）工作图2张（计算机绘制，用A3图幅打印）；3、打印设计说明书1

3、份，约10000字；4、减速器转配图、零件工作图和设计说明书电子版。2、 电动机的选择1、 按工作要求和工作条件以及查机械设计手册得，选用一般用途的Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机。2、 电动机容量（1） 卷筒的输出功率: （2） 电动机的输出功率： 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。由机械设计（机械设计基础）课程设计表2-4查得：V带传动=0.96；滚动轴承=0.988；圆柱齿轮传动=0.97；圆锥齿轮传动=0.96；弹性联轴器=0.99；卷筒轴滑动轴承=0.96；则 故 （3） 电动机的额定功率由机械设计手册Y系列（IP44）三相异步电动机表16

4、-1-28选取电动机额定功率： （4）电动机的转速 驱动卷筒的转速： 推算电动机转速可选范围，由机械设计课程设计指导书表1查得圆锥圆柱齿轮减速器，则电动机转速可选范围为：选同步转速为1500r/min，如下表电动机型号额定功率（）电动机转速(r/min)电动机质量(kg)同步满载Y132S1-63150096066(5) 电动机的技术数据和外形,安装尺寸轴伸出端直径(mm)轴伸出端安装长度(mm)中心高度 (mm)外形尺寸 长宽高(mm)M30-6H801323、 计算传动装置的运动和动力参数 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， 圆锥齿轮取34，故 圆柱

5、齿轮传动比： 3、 各轴转速（轴号如图一） 4、 各轴的输入功率 5、 各轴转矩 6、各轴数据如下表项目轴1轴2轴3轴4轴5转速(r/min)960960274.359.659.6功率(kw)2.842.782.672.562.53转矩()28.2527.6692.96410.2405.39传动比113.54.61效率10.9780.960.9580.9884、 传动件的设计计算4.1 圆锥直齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速960r/min，齿数比u=3.5，由电动机驱动，工作有轻微振动，经常满载、空载起动、不反转、单班制工作，运输带允许误差为5%，小批量生产，使用期限10年（每年工作日300

6、天）。1、 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7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，二者材料硬度差为40HBS。（3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取整。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）计算小齿轮传递的转矩 3）选齿宽系数 。4）由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数 。5）由机械设计（第八版）图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的

7、接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。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。 3） 计算载荷系数。根据，7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，7级精度，查机械设计（第八版）表10-9得轴承系数 齿向载荷分布系数 故载荷系数 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。 3、 校核齿根弯曲疲

8、劳强度 （1）确定公式中的各计算数值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）计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。（2） 设计计算 对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但是为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数小齿轮齿数 大

9、齿轮齿数 4、计算齿轮相关参数 7） 圆整并确定齿宽 圆整取 4.2 斜齿圆柱齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速274.3r/min，齿数比u=4.6，由电动机驱动，工作有轻微振动，经常满载、空载起动、不反转、单班制工作，运输带允许误差为5%，小批量生产，使用期限10年（每年工作日300天）。1、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7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40Cr钢（调质），小齿轮齿面硬度为280HBS，大齿轮齿面硬度为250HBS。(3) 选小齿轮齿数，大齿轮齿数(4)

10、选取螺旋角。初选螺旋角 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） 初选载荷系数：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7）计算应力循环次数 8) 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9) 由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数 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

11、计算公式得2） 计算圆周速度3） 计算齿宽b及模数 4） 计算纵向重合度 5） 计算载荷系数K根据，7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10-4查得由机械设计（第八版）图10-13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 圆整取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 （4） 计算齿轮宽度 圆整后取 3、 校核齿根弯曲强度 （1）计算载荷系数

12、 （2）根据纵向重合度，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）查取齿形系数由机械设计（第八版）表10-5查得；（5）查取应力校正系数由机械设计（第八版）表10-5查得；（6）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（7）由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数 （8）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得 （9）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。5、 轴的设计计算5.1 输入轴设计1、求输入轴上的功率、转速和转矩 2、 求作用在齿轮上的力已知高速级小

13、圆锥齿轮的分度圆直径为 所以可以求出： 圆周力，径向力，轴向力的方向如图所示:3、 初步确定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，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25mm。4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案如下图：（2）根据轴向定位的要求确定轴

14、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，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计手册表20-23中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32005，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15-7查得32005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

15、半联轴器右端面间的距离，故取 5）锥齿轮轮毂宽度为60mm，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40mm，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。（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

16、45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。7、精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面5左侧受应力最大。（2） 截面5左侧抗弯截面系数 抗扭矩截面系数 截面5左侧的弯矩为 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。由机械设计（第八版）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

17、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 故可知其安全。5.2 中间轴的设计1、 中间轴的上的功率、转速、转矩 2、 求作用在齿轮上的力1）已知圆柱斜齿轮的分度圆半径 而 2） 已知圆锥直齿轮的平均分度圆半径 而由圆锥小齿轮的圆周力、径向力及轴向力可知 3） 圆周力、，径向力、及轴向力、的方向如图所示3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr（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。4、 轴的设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（如下图）（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

18、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，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30206，其尺寸为，。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由机械设计手册表20-23查得30206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套筒定位，已知锥齿轮轮毂长44mm，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

19、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36mm，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63mm，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。5、 求轴上载荷载荷水平面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

20、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（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。7、精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面5左右侧受应力最大（2）截面5右侧抗弯截面系数 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，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

21、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，则综合系数为又取合金钢的特性系数计算安全系数值 故可知安全。（3）截面5左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面5左侧弯矩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 过盈配合处的，由机械设计（第八版）附表3-8用插值法求出，并取，于是得 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 故得综合系数为计算安全系数值故可知安全。5.3 输出轴的设计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 而由小斜齿轮圆周力、径向力及轴向力可知 圆周力、径向力及轴向

22、力的方向如图所示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，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50mm。4、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（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

23、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，由机械设计手册表20-23中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32009，其尺寸为，而。3）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32009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65mm，为了使套筒端面可靠地压紧

24、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。（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；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

25、为k6。（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。7、精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面7右侧受应力最大（2）截面7右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面7右侧弯矩M为 截面7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

26、。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。6、 滚动轴承的选择与计算6.1 输入轴滚动轴承的计算初步选择滚动轴承，由机械设计手册表20-23中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32005，其尺寸为，各参数如下：,，。载荷水平面H垂直面V支反力F1、求两轴受到的径向载荷 2、 求两轴承的计算轴向力对于32908型轴承，轴向派生力 故可得

27、 3、 求轴承的当量动载荷因为 分别进行查表得径向载荷系数和轴向载荷系数对轴承1 , 对轴承2 , 由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为 4、 验算轴承寿命因为，所以按轴承2的受力大小验算故所选用轴承合格。6.2 中间轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由机械设计手册表20-23中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30206，其尺寸为，各参数如下：,，。载荷水平面H垂直面V支反力F1、求两轴受到的径向载荷 3、 求两轴承的计算轴向力对于30206型轴承，轴向派生力 故可得 4、 求轴承的当量动载荷因为 分别进行查表得径向载荷系数和轴向载荷系数对轴承1 , 对轴承2 , 由于

28、为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为 5、 验算轴承寿命因为，所以按轴承2的受力大小验算故所选用轴承合格。6.3 输出轴轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由机械设计手册表20-23中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32009，其尺寸为，各参数如下：,，。载荷水平面H垂直面V支反力F1、求两轴受到的径向载荷 4、 求两轴承的计算轴向力对于32010型轴承，轴向派生力 故可得 5、 求轴承的当量动载荷因为 分别进行查表得径向载荷系数和轴向载荷系数对轴承1 , 对轴承2 , 由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为 6、 验算轴承寿命因为，所以按轴承2的受力大小验算故所选用轴

29、承合格。七、键联接的选择及校核计算7.1 输入轴上的键校核计算一、校核联轴器处的键连接1） 选择键连接的类型和尺寸该处采用平键连接，选用圆头普通平键（A型），平键尺寸为。2）校核键连接强度查机械设计（第八版）表6-2得挤压应力，键的工作长度，键与联轴器接触高度有式可得： （合格）故单键即可。键的标记为：键 GB/T 10962003二、校核圆锥齿轮处的键连接1）选择键连接的类型和尺寸该处采用平键连接，选用圆头普通平键（A型），平键尺寸为。2）校核键连接强度查机械设计（第八版）表6-2得挤压应力，键的工作长度，键与联轴器接触高度有式可得： （合格）故单键即可。键的标记为：键 GB/T 10962

30、0037.2 中间轴上的键校核计算一、校核圆锥齿轮处的键连接1）选择键连接的类型和尺寸该处采用平键连接，选用圆头普通平键（A型），平键尺寸为。2）校核键连接强度查机械设计（第八版）表6-2得挤压应力，键的工作长度，键与联轴器接触高度有式可得： （合格）故单键即可。键的标记为：键 GB/T 10962003二、校核圆柱齿轮处的键连接1）选择键连接的类型和尺寸该处采用平键连接，选用圆头普通平键（A型），平键尺寸为。2）校核键连接强度查机械设计（第八版）表6-2得挤压应力，键的工作长度，键与联轴器接触高度有式可得： （合格）故单键即可。键的标记为：键 GB/T 109620037.3 输出轴上的键校核计算一、校核圆柱齿轮处的键连接1）选择键连接的类型和尺寸该处采用平键连接，选用圆头普通平键（A型），平键尺寸为。2）校核键连接强度查机械设计（第八版）表6-2得挤压应力，键的工作长度，键与联轴器接触高度有式可得： （合格）故单键即可。键的标记为：键 GB/T 10962003二、校核联轴器处的键连接1）选择键连接的类型