机械综合课程设计_圆锥齿轮减速器设计

1、课程设计报告课程名称：机械基础综合课程设计设计题目：带式输送机的一级圆锥齿轮减速器学院：机械工程学院专业年级：机械设计制造及其自动化12 级姓名：樊旭然班级学号：机电 12-1-04指导教师：张占国二一四年 11月14日目 录一、课程设计任务书1二、电动机的选择2三、传动比的分配和动力参数计算3四、运动和动力参数的计算4五、传动零件设计计算5六、轴的设计计算11七、滚动轴承的选择及校核计算18八、键连接的选择20九、联轴器的选择及校核计算22十、减速器的润滑与密封23十一、箱体及附件的结构设计24设计小结25参考文献26一、课程设计任务书题目：用于带式输送机的一级圆锥齿轮减速器工作条件： 连续

2、单向运转，工作平稳，使用期限 10 年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为± 5%。原始数据： 运输带工作拉力 ? = 2200?, 运输带工作速度 ?= 1.6 ?,卷筒直径 ?= 280?二、电动机的选择1. 选择电动机类型根据工作要求选用 Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压 380V。2. 选择电动机容量电动机所需工作功率为：? =?工作机所需功率为：? =?1000传动装置的总效率为：= ?123456由机械设计综合课程设计· 第二版表 2-5 查得的各个部分的效率为：弹性联轴器 ?1 = 0.99，锥齿轮传动 ?2 = 0.97 ，轴承 ?3

3、 =0.99 ，轴承 ? = 0.99 ，滚子链传动 ? = 0.96，传动滚筒 ? = 0.96，456代入得：= ?1?2?3?4?5?6 = 0.99 ×0.97 ×0.99 ×0.99 ×0.96 ×0.96= 0.833所需电动机功率为：?2200 ×1.6?= 4.23?W10001000 ×0.833因载荷平稳， 电动机额定功率 ? 略大于 P 即可。根据 Y 系列电?动机技术数据，选定电动机的额定功率为? = 5.5kW 。3. 确定电动机转速滚筒工作转速：? =60 ×1000?60 ×

4、1000 ×1.6= 109.1 ?=?×2802-3 和表 2-4 查得锥齿由机械设计综合课程设计·第二版表轮传动的单级传动比为 ? 链传动的为?23= 25，则总传动比的123,范围 ?= ? ? = 615 ，故电动机转速的可选范围为：01223() ×?= 6541637? = ?0=6- 15109?6-164Y 查得符合这一由机械设计综合课程设计·第二版表范围的同步转速有750、1000 和 1500?。现以同步转速为 1000选定电动机Y132M2 -6 ，额定功率 ?，满载转速? =? = 5.5kW960 ?。= 0.833?

5、 = 4.23?W? = 109.1 ? = 960 ?三、传动比的分配和动力参数计算1.分配传动比总传动比：?0?960= 8.82.?109.1分配传动装置各级传动比取锥齿轮减速器的传动比：?12 = 2.2则链传动的传动比为：?=?0=423?12?0= 8.8?12 = 2.2?= ?0=423?12四、运动和动力参数的计算0轴（电动机轴）：? = ? = 4.23?0?0= ? = 960 ?T =9550×?0= 9550 ×4.23= 42.1?·?0?96010轴（高速轴）：?1 = ?0 ×?1 = 4.19?1 = ?0 = 960

6、?T1 = 9550 × ?1 = 9550 ×4.19 = 41.7?·?19602 轴（低速轴）? = ? ×? = 3.94?2123?2?1= 436.4 ?=?12?4.19= 86.2?·?T =9550× 2= 9550 ×2?9603 轴（滚筒轴）2?3 = ?2 ×?4?5 = 3.67?3?2= 109.1 ?=?23?24.19T2 = 9550 ×?= 9550 ×960= 321?·?2输入功率输入转矩转速轴名传动比(kW)（·?(? min )?

7、?)0 轴42.1960（电机轴）1 轴4.1941.79601（高速轴）2 轴3.9486.2436.42.2（低速轴）3 轴3.67321109.14（滚筒轴）?0 = 4.23? = 960 ?0T0 = 42.1?·?1 = 4.19?1 = 960 ?T1 = 41.7?·?2 = 3.94?2 = 436.4 ?T2 = 86.2?·? = 3.67?3? = 109.1 ?3T2 = 321?·?五、传动零件设计计算( 一)锥齿齿轮传动的设计计算：小齿轮主动、悬臂，输入功率 ?= 4.19?，小齿轮转速 ?= 960 ?, 齿数比 ? =

8、2.2，大齿轮从动，悬臂。由电机驱动，工作1寿命10年。两班制，连续单向运转，工作平稳。1. 选定齿轮类型、进度等级、材料及齿数：（1） 按照图示传动方案，选用标准直齿锥齿轮传动，压力角为20°（2） 带式输送机为一般工作机器，选用8 级进度小齿轮 40Cr（3） 材料选择：小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度 280HBS， 大齿轮 45 钢大齿轮材料为45 钢（调质），齿面硬度 240HBS（4） 选小齿轮齿数 ? =20 ，大齿轮齿数 ? = ? = 2.2 ×20 =?1 = 2044121 1?= 442. 按齿面接触疲劳强度计算23×(?)2得小齿轮

9、风度直径（1） 由式 ? 4?11? (1-0.5?)2 ? ?34?1?1? ×() 2? ?(1 -0.5? ?) 2 ?1) 确定公式中各值?= 1.3 选定?1.3?= 计算小齿轮传递的扭矩?14.19?1 = 9550 × = 9550×= 41.7?·?1960 选取齿宽系数 ? ? = 0.310-20 查得区域系数 ? 由机械设计·第九版图? = 2.5 由机械设计·第九版表10-5 查得材料的弹性影响系数1 ?2? = 189.8? 计算接触疲劳许用应力? = 41.7?·?1? ?= 0.3? = 2.5

10、?1 ?2?= 189.8?由机械设计·第九版图10-25d 查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为?1= 600?2= 550?1由式 N = 60nj? 得应力循环次数= 600?1 = 60?1= 60 ×960 ×1 ×( 2 ×8 ×300 ×10)?2= 2.765 ×109= 550?12.765 ×109?2 =?=×2.2= 1.257 ×109?1 = 2.765 ×109由机械设计·第九版图 10-23 查得接触疲劳寿命系数? = 1.257

11、×1092? = 0.90 ，? = 0.9512? ?取失效概率为1%，安全系数为 S = 1，由 =? ?得?0.90×600?1 ? 1 =1=?= 540?1S = 1?0.95×550?2 ? 2 =2=?= 523?1 ?1 = 540? ?2 = 523?取 和 中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应? 1?2力，即 = = 523?1?22) 调整小齿轮分度圆直径324?1?1? ()2×( )? 1 - 0.5?34 ×1.3 ×4.17 ×10 42.5 ×189.82= ×()?0.3

12、 ×( 1 - 0.5 ×0.3)2 ×44 ?20523= 70.068?（2） 调整小齿轮分度圆直径?1?= 70.068?1) 计算实际载荷系数前的数据准备 圆周速度 ?()×(1- 0.5×0.3)?= 61.258?1 = ?1? 1 -0.5? ? = 72.068 ?1 ×61.258 ×960? =?60×1000? ?= 3.079 ? ?1= 61.258?60 ×1000 当量齿轮齿宽系数 ? ?2442? = 3.079 ? ? ?1? ?+ 10.3 ×70.068 &

13、#215; (20)+ 1?= 25.399?=22?25.399?= 25.399?= ?=61.258 = 0.4146?12) 计算实际载荷系数 ? ? = 0.4146? 由机械设计·第九版表 10-2 查得使用系数 ? = 1 根据? =3.079 ?、 8 级进度齿轮，由机械设计·第?九版图 10-8查得动载系数 ? = 1.17? = 1 支持锥齿轮精度较低，取齿间载荷分布系数 ?= 1 由机械设计·第九版表 10-4 查得用插值法查的8 级精?= 1.17? =1度、小齿轮悬臂时，得齿向载荷分布系数?= 1.196?= 1.196由此，得到实际载荷

14、系数? = ? ? = 1 ×1.17 ×1 ×1.196 = 1.399? ? ? ? ?3) 由?1 =3 ? 可以按实际载荷系数算得分度圆直径为?1=3?3 1.199? = 72.068 × ?= 70.151?1.3及相应的齿轮模数?= ?1 = 70.151 = 3.508?1203. 按齿根弯曲疲劳强度设计（1） 由m 3?1×?222? 算得模数，即 2? (0.5-?)? +1?13?1?m? 22 22×?(0.5 -? ?)? ?+ 1?11)确定公式中的各值选定? = 1.3? ? 计算 ?由分锥角12024.

15、444 ° = arctan ( ) =arctan () =1?44 = 90 °- 24.444°= 65.556 °2可得当量齿数?1 =?1=20= 21.97?cos(24.444°)?144? =2= 106.33?2?cos( 65.556°)210-17 查得齿形系数由机械设计·第九版图?1= 2.78、?2= 2.22由机械设计·第九版图10-18 查得应力修正系数?1= 1.56、?2= 1.81由机械设计· 第九版图 10-24c 查得大齿轮和小齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别是?1= 5

16、00?、?2= 380?由机械设计·第九版图10-22 取得弯曲疲劳寿命系数?1= 0.85、?2= 0.80? ?取弯曲疲劳安全系数 S = 1.7, 由 =?得?×500?1?1 0.85?= 250? ? 1 =?=1.7? = 1.399?1 = 70.151?= 3.508? = 1.3? = 24.444 °12 =65.556 °? = 21.97?1?2 = 106.33?= 2.78?1?2= 2.22?= 1.56?1?= 1.81?2?1= 500?2= 380?= 0.85?1?2= 0.80 = 250? 1?2 0.80 &#

17、215;380 =197? =2=?= 197? 2? 2?1.7?1?12.78 ×1.56?1?1= 0.0173? =0.0173? 1250? 1?2?22.22 ×1.81? ?2?2= 0.0204? =0.0204? 2197? 2? ?因为大齿轮的? 大于小齿轮，所以取? ? ?=?2?2= 0.0204? 22) 计算模数3? ? ? ?1×?2 2 22 ? (0.5- ? )? ?+ 1?131.3 ×4.17 ×10 3×0.0204= ×) 2×2×(1 -0.52420.3 &

18、#215;0.32.2+ 1= 1.741?（2） 调整齿轮模数1)计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 ? = ? = 1.741 ×20 = 34.822?11? = ?(1 -0.5?) = 34.822 ×( 1 -0.5 ×0.3)?11?= 29.599?1 ?1?×21.599 ×960?= 1.086 ? ?60×100060 ×1000齿宽?22?=? ?1 ?+ 10.3 ×34.822 × 2.2 + 1=?22= 12.623?2)计算实际载荷系数 ?根据 ?= 1.068 ?，8

19、 级精度，由机械设计· 第九版图 10-8 查得动载荷系数 ? = 1?直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分布系数? = 1.06由机械设计·第九版表10-4 用插值法查得 ?=?1.180 ，于是 ?= 1.179则载荷系数为? = ?= 1 ×1.06 ×1 ×1.179 = 1.2503?3)由?= ?查得按实际载荷系数算得齿轮模数为：?= 1.741? = 34.822?1?1 = 29.599? = 1.086 ?= 12.623?= 1? = 1.06?= 1.180?= 1.179? = 1.2503?= 1.74131.250?=

20、1.717?= ? × ?1.3?按照齿根弯曲疲劳强度计算的模数，就近选择标准模数 ? = 2mm ，按照接触疲劳强度算得的分度圆直径 ?1 =70.151mm ，算出小齿轮齿数 ?1 =?=70.1511= 35.07?2，则大齿轮齿数 ? = ?= 35.07 ×2.2 = 77.17 。为了使两21齿轮互质，取?1 = 35?2 = 774. 几何尺寸计算（1） 计算分度圆直径?1 = ?1?= 35 ×2 = 70? = ?= 77 ×2 = 144?22（2） 计算分锥角11) = arctan (35= arctan () = 24°

21、; 22 38?772 = 90 °- ° 33 2224 ° 2238= 65（3） 计算齿轮宽度? ?122?+ 10.3 ×70 × 2.2 + 1?=?22= 25.37?取?= ?= 2612( 二)链传动的设计计算?= 1.717?1 = 35?2 = 77?1 = 70? = 144?2 = 24 ° 22 38 12 = 65 ° 33 22 ?1 = ?2 = 26额定功率 ?= 3.67?主动链轮转速 ?1 = 436.4 ?，传动比?= 4，传动平稳，中心线水平布置1.选择链轮齿数取小链轮齿数 ? =

22、25 ，大链轮齿数为 ? = ?·? = 25 ×4 = 1001212.确定计算功率由机械设计·第九版表9-6 查得工况系数 ? = 1?由机械设计· 第九版图 9-13 查得主动链轮齿数系数 ? = 1，?单排链，则计算功率为：? = ? ?= 3.67? ? ?3. 选择链条型号和节距根据 ?，? = 436.4，和?，由机械= 3.67?1?= 251? = 1002设计·第九版图9-11 ，查得可选 10A-1。型号 10A-1由机械设计·第九版表 9-1 查得，链条节距为 ?= 15.875 mm 4. 计算链节数和中心距

23、初选中心距 ? = ( 3050 )?= (3050 ) ×15.875 =0467793?取 ?，相应的链长节数为0= 500?+ ? ?-?0= 2 0 +12+ ( 21 )2?0?22?=2 ×500+25 + 100+ (100 - 25) 2 ×15.87515.87522?500=130.02取链长节数 ? = 130?由机械设计·第九版图9-7 ，采用线性插值，计算得到中心距计算系数 ?= 0.24532 ，则链传动的最大中心距为1?= ?2?- (? + ?)?1?12= 0.24532 ×15.875 × 2 &#

24、215;130 -(25 + 100 )= 971?5. 计算链速 ?，确定润滑方式?=?1?1?436.4 ×25 ×15.875= 2.9 ?60 ×100060 ×1000由 v = 2.9 ?和链号 10-A。由机械设计·第九版图9-14查得因采用油池润滑6.计算压轴力 ?有效圆周力为1000?= 1266?链轮水平布置的压轴力系数?= 1.15，则压轴力为? ?= 1.15 ×1266? = 1455? = 130油池润滑?= 1266?= 1455?六、轴的设计计算(一) 减速器输入轴设计计算1. 输入轴上的参数：功率 ?

25、 = 4.19? 转速 ? = 960 ?和转矩 ? = 41.7?·?1112. 求作用在齿轮上的力因已知小齿轮的分度圆直径为?1 = ?1= 2 ×35?= 70?而：2?2 ×41700= 1191.4?1? = 1191.4?70?1= ? ?=1191.4 ×?20 ° ?2428= 17926.4?°?= 179.4?1?11?1?1= 394.8?1 = ?1?1=1191.4 ×?20 ° ?2428= 394°26.8?3. 初步确定轴的最小直径3 9550 × 1000?3

26、?先按 ? ?初步估算轴的最小直径。 选取0.2= ?轴的材料为 40Cr 调质处理。根据机械设计· 第九版表 15-3，取?0 = 120 ，于是得：3 9550 ×1000?3?34.17= 19.58? = ? = 120 × 0.2?960考虑到轴上键槽，现将轴径扩大5%，即?= 19.58 ×105% = 20.6mm输出轴的最小直径显然是安装半联轴器处轴的直径?。?-?为了使所选的轴直径?与联轴器的孔相应。故，需要选取联?-?轴器型号。联轴器的计算转矩 ? = ? ?，查机械设计·第九版表?14-1，考虑转矩变化很少，故? = 1.

27、3，则：?= ?= 54.7?·?按照计算扭矩 ? = 54.7?·? ，应选取联轴器公称扭矩大?于计算扭矩。查机械设计综合课程设计·第二版表 6-100，查得 LX2 型弹柱销联轴器，它的公称扭矩 560?·?，半联轴器孔径 ?1 = 20,22,24,25,28,30,32,35 mm。考虑到所选电机型号 Y132M2 -6，查机械设计课程综合设计·第二版表 6-166 得，电动机轴直径 D = 38,42,48?，不能与联轴器相匹配，故选择LX3联轴器，可 选孔径 ? =130,32,35,38,40 ，能与电机相匹配，它的公称转矩为 1

28、250? ·?，许用转速 ?= 4750 ?，孔径为 ?= 30 ，故取轴的直径 ? =?-?30?。半联轴器长度 L = 82?，半联轴器于轴配合的毂孔长度?1= 60?。4. 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案。装配方案如图示：?19.58?= 20.6mm? = 54.7?·?弹柱销联轴器LX3 联轴器?= 30?= 30?-?=1 60?由于齿轮直径较小，加工内孔和键槽不能满足强度和刚度的要求，故做成齿轮轴的。（2） 根据定位要求确定轴的各段长度和直径1)半联轴器轴段设计为了满足半联轴器的定位要求， I -II 段轴的左端需要制出一轴肩，故取 II -III

29、 段的直径为 ? = 32?左端用轴端挡圈?-?定位，按轴端直径取挡圈 ?= 34?。半联轴器与轴配合的毂孔长度 ?= 60?，为了保证轴段挡圈只压在半联轴器1上，而不压在轴的端面上，故 I- II 段的长度应比 ?1= 60?略短一些，现取 ? = 58?-?2)初步选择滚动轴承因为轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列的圆锥滚子轴承。按照工作要求根据?= 32?，由机械?-?设计课程综合设计·第二版表6-67 选取 0 基本游隙组、标准进度的单列圆锥滚子轴承30207，其尺寸 ?×?×?=35?×72?×18.25?，故 III -I

30、V 的轴径取 ?-?= 35?，轴段长取 ?-?=20?。两轴承内圈通过轴套固定，可以选择同一型号的轴承，所以左端 V -VI 轴的轴径?-?= 35?。3) 为了减少加工面的长度， 轴段 IV -V 加工直径较轴承处略小，取?= 32?。?-?4)满足轴承端盖油毡密封的需要，取II -III 段轴长为 ?-?=40?。5)为了防止润滑油中的灰尘杂质进入轴承， 再轴承与齿轮之间放置挡油圈，加上轴承的宽度，取 V -VI 轴段长 ? =?-?35?。6)保证齿轮段与箱体由足够的距离，取?= 48?至此，已初步确定轴的各段直径和长度。（3） 轴上零件的周向定位由于该轴为齿轮轴， 故齿轮无需周向定位

31、。 半联轴器与轴的周向定位采用平键链接。 按?= 30?由机械设计综合?-?课程设计·第二版表 6-57 查得平键截面 ?×? = 8?× 7?，键槽用键槽铣刀加工， 长为 40mm，同时为了保证半联轴器与轴有较好的对中性， 故选择半联轴器毂孔与轴的配合为?7。?6?-?=32?= 34?= 58?-?= 32?-?轴承 30207?= 20?-?-?= 35?-?= 32?= 40?-?= 35?-?= 48?（4） 确定轴上的倒角和圆角尺寸查机械设计·第九版表 15-2，取轴段倒角为 C1，各轴肩上的圆角半径为 R1。5. 求轴上的载荷首先根据轴的结构图，做出轴的计算简图。如图所示：此力系为空间任意力系，对B 点取矩得： ?( ?) = -?1·?+?2·?= 0?1·? 394.8×61?2=? =68= 354.2?对 C 取矩得： ?( ?) = -?1·?+ ?1·?= 0? ·? 394.8 ×119?1=?1= 690.9