机械设计基础课程设计设计一带式运输机上的两级圆锥—圆柱齿轮减速器

1、机械制造及自动化专业机械设计基础课程设计任务书学生姓名：石佳宾 班级：08机制（一）班 学号：0804105013 一 设计题目：设计一带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器给定数据及要求已知条件：运输带工作拉力f=3.5kn；运输带工作速度v=1.6m/s（允许运输带速度误差为5%）；滚筒直径d=320mm；两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温度350c；小批量生产。 二 应完成的工作1. 减速器装配图1张；2. 零件工作图1张（从动轴）；3. 设计说明书1份。目录设计题目传动方案的拟订及说明电动机的选择计算传动装置的运动和动力参数带传动的设计计算传动件的设计计算轴的设计计算键联接的选

2、择及校核计算联轴器的选择减速器箱体和附件的选择润滑与密封设计小结参考文献设计计算及说明结果一、 设计题目设计一带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器。已知条件：运输带工作拉力f=3.5kn；运输带工作速度v=1.6m/s（允许运输带速度误差为）；滚筒直径d=320mm；两班制，连续单向运载，载荷较平稳。环境最高温度35度；小批量生产。二、传动方案的拟订及说明计算驱动卷筒的转速 选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为15。根据总传动比数值，可拟定以下传动方案： 三、 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，选用一般用途的y1

3、32m4系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。额定功率7.5kw，满载转速1440r/min。2）电动机容量(1)卷筒的输出功率 (2)电动机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。查得：v带传动=0.95；滚动轴承=0.99；圆锥齿轮传动=0.96；圆柱齿轮传动=0.96；弹性联轴器=0.99；卷筒轴滑动轴承=0.96；则故 3）电动机的转速推算电动机转速可选范围，查得带传动常用传动比范围，二级圆锥圆柱直齿轮减速器常用传动比范围，则总传动比范围为。电动机转速可选范围为：根据电动机转速可选范围选择电机型号：一、y132m4。四、计算传动装置的运动和动力参数1）

4、传动装置总传动比2） 分配各级传动比取v带传动比为：则减速器总传动比为：二级圆锥圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 低速级传动比： 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）各轴转矩五、带传动的设计计算1） 查课本p218表138得 2） 根据,由课本p219图1315查出此坐标点位于a型处，先选用a型计算。3） 由课本p219表13-9，应不小于75，现取， 由表13-9取。4） 验算带速v 带速在525m/s范围内，合适。5） 初步选取中心距取，符合。则查表13-2，对a型带选用。再计算实际中心距6） 算小带轮包角 合适。7) 求v带根

5、数z 设计计算及说明结果令查课本p214表13-3得由此得传动比 查表13-5 得 由查表13-7得，查表13-2得，由此得 取6根。8） 求作用在带轮轴上的压力查课本p212表13-1得，则单根v带的初拉力作用在轴上的压力 六、传动件的设计计算圆锥直齿轮设计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8级精度2） 材料选择 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24，大齿轮齿数，取整。则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

6、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10-21d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) 计算接触疲劳许用应力,安全系数，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，查得动载系数,直齿轮查得使用系数根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查得齿向分布载荷系数接触强度载荷系数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3、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数

7、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） 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） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得 6） 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。圆柱直齿轮设计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8级精度。2） 材料选择 选择大小齿轮材料均为45钢，小齿轮调质处理，齿面硬度为240hbs，大齿轮正火处理，齿面硬度为186hbs。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

8、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） 选取区域系数5） 选材料的弹性影响系数6） 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10）计算接触疲劳许用应力安全系数，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v 3） 计算齿宽b及模数m 4） 计算载荷系数根据，8级精度，查得动载系数查得，查得使用系数，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）计算大小齿轮的分度圆直径和中心距 2） 计算齿轮宽度 3、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数 2

9、）由课本p173图11-8查得齿形系数应力校正系数 3) 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4）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得5） 校核弯曲强度 满足弯曲强度，所选参数合适。 七、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 2、求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为 3、 初步确定轴的最小直径1） 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据课本p245表14-2，取，得，输入轴的最小直径为安装v带轮的直径，此段与v带轮通过平键连接，则轴应增加5%，得，取整，取。2） 为了满足带轮的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，

10、故取2-3段的直径3） 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，选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30308，其尺寸为，而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，查得30308型轴承的定位轴肩高度，因此取。4） 由于，故取5） 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。6）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，取 7） 为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。4 轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，同时为保证齿轮与

11、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。5 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为6 求轴上的载荷水平面的支承反力 垂直面的支承反力 水平面的弯矩 垂直面的弯矩 合成弯矩 轴传递的转矩 7、按弯扭合成应力校核轴的强度因为轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的当量弯矩为 轴的材料为45钢，调质处理，查得 与v带轮相连处虽仅受转矩但其直径最小，故也是危险截面。 故可知安全。中间轴设计1、 求中间轴上的功率、转速和转矩； 2、求作用在齿轮上的力已知圆锥直齿轮的平均分度圆直径 圆柱直齿轮的分度圆直径 3、初步确定轴

12、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，调质处理，查得，得，中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和。1）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，选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，。这对轴承均采用套筒进行轴向定位，查得30306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，根据，取，为了使套筒端面可靠地压紧端面，故取，齿轮的右端采用轴肩定位，则取轴环处的直径为。3）已知圆柱直齿轮齿宽，为了使套筒端面可靠地压紧端面，故取。4），取。（3）轴上的周向定位圆锥齿轮的

13、周向定位采用平键连接，选取平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为32mm，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，选取平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为100mm，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4 求轴上的载荷水平面的支承反力 垂直面的支承反力 水平面的弯矩b点左：右：c点左：右：垂直面的弯矩 合成的弯矩 转矩： 7、按弯扭合成应力校核轴的强度因为轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的

14、当量弯矩为 轴的材料为45钢，调质处理，查得 故安全。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直齿轮的分度圆半径 3、 确定轴的尺寸先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），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，选取，则选hl4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，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。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

15、， 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，选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30311，其尺寸为，而。左端轴承采用轴肩进行轴向定位，查得30311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，已知齿轮齿宽为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿宽，故取。齿轮的左端采用轴肩定位，则轴环处的直径应为。轴环宽度，取。3） 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

16、得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取。4） 取，4、轴上的周向定位齿轮的周向定位均采用平键连接，选取平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为100mm，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，长为70mm，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m6。5、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为6、 求轴上的载荷水平面的支承反力 垂直面的支承反力 水平面的弯矩 垂直面的弯矩 合成的弯矩 7、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，轴的当量弯矩为

17、 轴的材料为45钢，调质处理，查得 故安全。 八、键联接的选择及校核计算键的材料都为45钢，则键的许用挤压应力。输入轴键计算1、 校核v带轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，则键联接所受的挤压应力为：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，则键联接所受的挤压应力为：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，则键联接所受的挤压应力为：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，则键联接所受的挤压应力为： 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，则键联接所受的挤压应力为：故单键即可。2、

18、 校核圆柱齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，则键联接所受的挤压应力为： 故单键即可。 九、联轴器的选择在轴的计算中已选定联轴器型号。选hl4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，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。 十、减速器箱体和附件的选择箱体结构的设计 (1)箱体采用灰口铸铁制造，铸造箱体的刚性较好，外形美观，易于加工,为保证足够强度和刚度，箱体要有一定壁厚，并在轴孔处设置加强肋，为了便于轴系部件的安装盒拆卸，箱体做成剖分式，由箱座和箱盖组成，取轴的中心线为剖分面，箱座和箱盖采用普通螺栓连接，用圆柱销定位。1 箱座壁厚： 由于是二级减速器，

19、则取2 箱盖壁厚：3 箱座、箱盖、箱底凸缘的厚度： 4箱座箱盖上的肋厚：， 轴承旁凸台的高度和半径 取h=50mm 地脚螺钉 直径： 数目：6 通孔直径： 沉头座直径： 底座凸缘尺寸： 连接螺栓 轴承旁连接螺栓直径： 箱座箱盖连接螺栓直径： 其他尺寸 定位销直径： 轴承盖螺栓直径： 视孔盖螺栓直径： （2）附件设置 视孔盖及窥视孔dr直径孔数1801651501401251107845 通气塞ddsllam20*1.53025.422281546 a型长形油标a100jb/t7941.3-1995，外六角螺塞及封油垫,箱座吊耳。 十一、润滑与密封齿轮采用浸油润滑，选用n220中负荷工业齿轮油（gb5903-86）。对于锥齿轮传动，要考虑大锥齿轮的浸油深度，通常将至少70%的齿宽浸入油中。大齿轮的齿顶圆到油底面的距离3050mm。由于大圆锥齿轮，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。 十二、设计小结这次关于带式运输机上的两级圆锥