二级圆锥柱齿轮减速器

1、 华南农业大学 机械设计 课程设计计算说明书 设计题目：两级圆锥圆柱齿轮减速器 班 级：02交通（1班）设计者：黄松旺学 号：2002355106指导教师：汪刘一 2005 年 1 月 19 日 华南农业大学工程学院一， 题目及总体分析如图为减速器传动减图，滚筒直径是240mm，皮带带动的力为2200N，皮带速度为1.1m/s。由电机驱动，工作寿命为十年，每天工作8小时，三年一大修，连续单向运转，载荷平稳，在室内工作，有粉尘污染。其批量十台，在中等规模机械厂加工，可加工精度为78级。（电机可选三相交流电机380V或220V，速度误差为）1为电动机，2和6为联轴器，3为减速器，4为高速级锥齿轮传

2、动，5为低速级圆柱齿轮传动，7为输送机滚筒。二.各主要部件选择目的过程分析结论动力源电动机齿轮高速级做成直齿，低速级做成直齿轴承可同时承受径向和单向轴向载荷，常用于锥齿轮轴圆锥滚子轴承联轴器弹性联轴器三.选择电动机目的 过程分析结论类型 根据一般带式输送机选用的电动机选择选用Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机功率转速选择（1）工作机输出的功率=2.42KW；查机械设计课程设计手册表1-5，得：圆锥齿轮传动(7级精度)效率为：10.97；圆柱齿轮传动(7级精度)效率为：20.98；圆锥滚子轴承传动效率（4对）为：30.984；运输卷筒效率：40.96弹性联轴器传动效率（2对）为：=0.99

3、电动机输出有效功率Pd为：Pd=2.93kw；由于运输带速度误差不超过+5%，所以Pd误差不超过+5% 故：Pd范围为（2.7835 kw 4.395kw）（2）选取电动机额定功率PM：使PM=（11.3）Pd =(2.933.809)kw查机械设计手册（软件版）Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机相关数据，选Y132M1-6三相电动机 电动机额定功率为PM=8000w同步转速为1000 r/min查表12-1 Y132M1-6型封闭式三相异步电动机参数如下：额定功率Pe=4 kW满载转速n=960 r/min 满载时效率=84%满载时电动机输出有效功率P0=PM=400084%=3.36k

4、w<4.395P0略小于Pd允许范围，Y132M1-6型封闭式三相异步电动机四.分配传动比目的 过程分析结论分配传动比（1） 计算传动系统的总传动比I（2） 滚筒转速nw=60*1100/3.14*240=87.5r/min传动系统的总传动比=960/87.5=10.97（3） 分配各级传动比：查机械设计手册表1-6，为避免圆锥齿轮尺寸过大、制造困难，取高速级圆锥齿轮传动比i1=0.25i，最好使i13，i1=0.25i=10.970.25=2.74<3，取i1=2.74 由式i=i1i2得，低速级圆柱齿轮传动比i2=10.97/2.74=4.00i=10.97i1=2.74i2=

5、4.五.传动系统的运动和动力参数计算 轴号电动机两级圆锥圆柱减速器工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速n(r/min)N0=960 r/min N1=nmn=960 r/min N2=n1/i1n2=350r/minn=87.5r/minn= 87.5r/min输入功率P(kw)P0=PM=3.36kWP1= P001=3.33kWP2= P112=3.23kWP3= P223=3.16kWP4= P334=3.13kW输入转矩T(N·m)T0=33.43T1=To01=33.1T2=T112 i1=87.97T3=344.85T4=341.41两轴联接联轴器

6、 圆锥齿轮圆柱齿轮 联轴器传动比 ii01=1 i12=2.74 i23=4.00 i34=1传动效率 01=0.9912=0.9723=0.9834=0.99 六.设计高速级圆锥齿轮目的 过程分析结论设计高速级圆锥齿轮（1） 选用直齿圆锥齿轮传，选用级精度（2） 材料选择。 小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为钢（调质），硬度为HBS，二者材料硬度差为HBS（3） 选小齿轮齿数124，大齿轮齿数2u1=i112.74×24=662按齿面接触强度设计按式（1026）试算，即 1) 确定公式内的各计算数值(1) 查表11-3试选K=1.3(2) 小齿轮传递的转矩T1=3

7、9.39 N·m=39.39N(3) 查表11-6取齿宽系数=1/3(4) 标准齿轮Zh=2.5(5) 由表11-4查得材料的弹性影响系数=189.8MPa(6) 由图11-1查得小齿轮的=600 MPa；大齿轮的=550 MPa；（7）计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为，安全系数为S=1， 2）计算（1）试算小齿轮大端分度圆直径，代入中较小的值= =62.176mm（2）计算齿宽和大端的模数 b=Re=30.225mm =/Z1=2.591mm（3）计算齿宽高比b/h 齿高 h=2.25=5.843mm b/h=32.855/5.843=5.829（4）齿轮的大端模数=/z1=

8、62.176/24=2.59mm3按齿根弯曲强度设计按式（1026）试算，即 1）确定公式内的各计算数值（1） 由表11-1查得（2） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4，得（3） 查表11-3的载荷系数K=1.586（4） 查取齿形系数 锥顶角 小齿轮：大齿轮：90-18.435=71.565 Zv1=z1/cos31=24/cos18.435=28.11 Zv2=z2/cos3 2=72/cos71.565=227.85由图11-8得（5） 查取应力校正系数由图11-9查得（6） 计算大小齿轮的 由于大齿轮的值大于小齿轮的故选大齿轮2）计算 =2.099mm取由弯曲强度算得的大

9、端模数2.099并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得的大端分度圆直径mm，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数 棍棍的方法3）计算大端分度圆处的圆周速度 查表11-2 选择7级精度是合适的4几何尺寸计算（1）锥距R=（2）、节圆锥角锥顶角 小齿轮：大齿轮：90-18.435=71.565（3）计算分度圆直径 小齿轮：大端分度圆直径 ，平均分度圆直径56.25mm ? 大齿轮：大端分度圆直径 ，平均分度圆直径 ? （4）、大端齿顶圆直径 错da1=d1+2mcosQ=62.5+2*2.5*cos=67.244mm 对错Da2=d2+2 m cosQ=170+2*2.5*cos.=171.58m

10、m 对（4） 齿宽 b=Or*R=30.225mm 取b1=b2=30mm七设计低速级圆柱齿轮1选定齿轮类型，精度，材料及齿数（1）选用斜齿圆柱齿轮传（2）初选B=15度（2）选用级精度（3）材料选择。小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为钢（调质），硬度为HBS，二者材料硬度差为HBS。（4）选小齿轮齿数1，大齿轮齿数22·14×24=962按齿面接触强度设计由式10-9a进行试算，即1）确定公式内的各计算数值（1）试选K=1.32、 ZB=cosB=COS15=0.9828（4）由表11-4查得材料的弹性影响系数=189.8MPa（5）由表11-1查得小齿轮的=60

11、0 MPa；大齿轮的=550 MPa（6）计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为，安全系数为S=1，得： 2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 =63.611mm 对（）计算分度圆处的圆周速度 （）计算齿宽和端面模数 3按齿根弯曲强度设计由式11-6得弯曲强度的设计公式为） 确定公式内的计算数值（1）小齿轮传递的转矩T2=88.133 对（2）由表11-6查得（3）由查表11-1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失效概率为，安全系数为S=1.4，得（5）查11-3载荷系数K=1.3(6)查取齿形系数 Zv1=24/cos3 15du=

12、26.631 Zv2=96/ cos3 15du=106.522由图11-8查得 （7）查取应力校正系数由图11-9查得 （8）计算大小齿轮的，并比较大齿轮的数据大） 设计计算 取m=2对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数2.21，并就近圆整为标准值2.5，按接触强度算得的分度圆直径d1=72.42mm算出小齿轮齿数 大齿轮齿数4几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算齿根圆直径（3）计算中心距（4）计算齿宽 取5.验算齿轮圆周速度 错 公式对 =3.14*59*350/60/1000=1.08m/s 对查表11-2 选7级精度

13、合适三、数据整理1.圆锥齿轮 齿轮类型：斜齿圆锥齿轮 （齿形角，齿顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位）。精度7级，小齿轮材40Cr（调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为280HBS和240HBS。大端分度圆直径：小齿轮d1=62.5mm，大齿轮d2=170mm节锥顶距：R=90.677mm节圆锥角：， 大端齿顶圆直径：da1=67.244mm， da2=171.58mm齿宽：b1=b2=30mm 齿数：Z1=25，Z2=68 模数m=2.52.圆柱齿轮齿轮类型：斜齿圆柱齿轮 精度7级，小齿轮材40Cr（调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为280HBS和240HBS。分度圆直径：

14、d1=64mm， d2=254mm中心距：a=154mm 齿宽：b1=55mm，b2=50mm 齿数：Z1=32，Z2=127 模数：m=2mm齿根圆直径： df1=59mm df2=249mm计 算 及 说 明结果八.减速器轴及轴承装置、键的设计1，输入轴及其轴承装置、键的设计输入轴上的功率P1=3.96kW ，转速n=960 r/min转矩T1=39.39求作用在车轮上的力 =(1-0.5*30/90.677)*62.5=52.161mm 初定轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理。根据表14-2，取，于是由式14-2初步估算轴的最小直径这是安装联轴器处轴的最小直径，由于此处开键槽，校正值，

15、联轴器的计算转矩，查表4-1，取KA=1.5，则查机械设计手册（软件版），选用HL型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000N·。半联轴器的孔径，故取，半联轴器与轴配合的毂孔长度L127轴的结构设计）拟定轴上零件的装配方案（见前图）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（）为满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制处一轴肩，故取段的直径，左端用轴端挡圈定位，按轴直径取挡圈直径D30。比L1略短，取（2）轴承端盖总宽度为20mm，端盖和半连轴器右端距离30mm，则，（3）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，选用单列圆锥滚子轴承。根据，选用标准精度级的单列圆锥滚子轴承

16、30305，其尺寸为，故，右端用轴肩定位，取，（4）取，则小锥齿轮的轮毂长，右端用轴端挡圈定位，取（5）锥齿与轴的连接用圆头平键，由表6-1查得，平键尺寸为；联轴器与轴的联接用圆头平键，由表6-1查得，平键尺寸为求轴上的载荷并校核跨度为：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩6）按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即轴承B的截面，取，轴的计算应力： 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计-表15-1， 查得，因此，安全。2，中间轴及其轴承装置、键的设计1）、轴上的功率,转速和转矩，2）求作用在齿轮上的力（1）求作用在低速级小齿轮上的力

17、圆周力： 径向力： 轴向力：（2）求作用在高速级大齿轮上的力。因大齿轮为从动轮，所以作用在其上的力与主动轮上的力大小相等方向相反。 圆周力：径向力：轴向力：3）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计-表15-3，取，于是得：轴的最小直径显然是轴承处轴的直径和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 (a)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，根据，选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32006型，其尺寸为，得：32006型轴承的定

18、位轴肩高度，因此取取安装齿轮处的轴段-，-的直径，取，(3)轴上零件的周向定位 齿轮采用平键联接，按，查机械设计-表6-1得平键截面，联接圆柱齿轮的平键长度为63mm，联接圆锥齿轮的平键长度为36mm.5）求轴上的载荷 对于32006型圆锥滚子轴承， 计得：，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如下图所示载荷水平面垂直面 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 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即圆柱齿轮的截面，取，轴的计算应力： 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计-表15-1，查得，因此，安全。3，输出轴及其轴承装置、键的设计1）轴上的功率

19、P3,转速n3和转矩T3， 2）求作用在齿轮上的力 圆周力：径向力：轴向力：3）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计-表15-3，取，于是得：轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。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，取。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计师手册（软件版）选用TL8型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为710N.m。半联轴器的孔径为45mm，故取；半联轴器长度为，半联轴器与轴配合的毂孔长度。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

20、径和长度（a）为了满足半联轴器的轴向定位的要求，-轴段左端需制出轴肩，故取-段的直径，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面而不压在轴的端面上，故-段的长度应比L1略短一些，现取。(b) 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。根据，查机械设计师手册（软件版）选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32011，其尺寸为，故，而，滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度，因此，取.(c)取安装齿轮处的轴的直径；齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为75mm，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

21、。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，取，则，。因、两轴在箱体内的长度大致相等，取， 。3）轴上零件的周向定位查机械设计-表6-1，联接联轴器的平键截面；联接圆柱齿轮的平键截面4）求轴上的载荷 对于32011型圆锥滚子轴承， 计得：，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如下图所示。载荷水平面垂直面支反力F弯矩M总弯矩扭矩T5) 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即安装齿轮处，取，轴的计算应力： 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计-表15-1， 查得，因此，安全。九、滚动轴承及键的校和计算寿命1，输入轴的轴承（1）选择的圆锥滚子轴承型号

22、为30305，尺寸为，基本额定动载荷。（2） 当量动载荷前面已求得，轴承1、2受到的径向载荷为：轴承1、2受到的轴向载荷为：查简明机械工程师手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为：按机械设计-表13-6查得（3）验算轴承寿命因为，所以按轴承2的受力验算。对于滚子轴承，。减速器的预定寿命，合适。输入轴的键1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，尺寸为 圆锥齿轮处选用普通平头圆键，尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计-表6-2查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度，合适，合适2，中间轴的轴承（1）选择的圆锥滚子轴承型号为32006，尺寸为，基本额定动载荷。（2） 当

23、量动载荷前面已求得，轴承1、2受到的径向载荷为：轴承1、2受到的轴向载荷为：查简明机械工程师手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为：按机械设计-表13-6查得（3）验算轴承寿命因为，所以按轴承2的受力验算。对于滚子轴承，。减速器的预定寿命，合适。中间轴的键1）选择键联接的类型和尺寸联接圆柱齿轮处选用圆头平键，尺寸为 联接圆锥齿轮处选用普通平头圆键，尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计-表6-2查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度，合适，合适3，输出轴的轴承（1）选择的圆锥滚子轴承型号为32011，尺寸为，基本额定动载荷。（2） 当量动载荷前面已求得，轴承1、2受到的径向载荷为：轴承1、2受到的轴向载荷为：查简明机械工程师手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为：按机械设计-表13-6查得（3）验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力验算。对于滚子轴承，。减速器的预定寿命，合适。输出轴的键1）选择键联接的类型和尺寸联