二圆柱圆锥齿轮减速器课程方案说明书

1、个人资料整理 仅限学习使用 1 / 29 Sichuan University Jinjiang College 二级圆锥-圆柱减速器 课程设计说明书 院系：机械工程学院 班级：20182018 级四班 姓名：唐汪龙 学号：111010401111010401 指导教师：梁尚明 设计时间：20182018 年 3 3 月 1212 日个人资料整理 仅限学习使用 2 / 29 CONTENTS 一，设计任务书 . 3 3 二，总体方案分析 . 4 4 三，电动机的选择 . 4 4 四，传动比的分配 .6 6 五，计算传动装置的运动和动力参数 . 7 7 六，高速级圆锥齿轮的计算 .8 8 七，低

2、速级圆柱齿轮的计算 . 1313 八，链传动的设计计算 . 1313 九，减速器轴的结构设计 . 1515 十，减速器轴的强度校核计算 . 1818 十一，滚动轴承的选择及计算 . 2222 十二，键连接的选择及校核计算 . 2525 十三，联轴器的选择 . 2626 十四，箱体尺寸大的设计 . 2727个人资料整理 仅限学习使用 3 / 29 个人资料整理 仅限学习使用 4 / 29 一，设计任务书 设计题目：链式输送机的专用传动装置 原始数据： 运输连牵引力F=6kN; 运势练速度v=0.8m/s, 运输连轮节圆直径D=518mm。 输送机效率 ； 输送带速度允许误差为凹 工作条件：室内，

3、灰尘较多； 动力来源：电力，三相交流，电压380V； 检修间隔期：三年一次大修，二年一次中修，半年一次小修； 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 传动方案：二级展开式圆锥-圆柱齿轮减速器 介绍运输机相关参数和工 作条件 个人资料整理 仅限学习使用 5 / 29 三，电动机的选择 1，电动机的类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：两班制，工作环境较恶劣， 380V交流 电，选用丫系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电动机。 2，电动机的容量 1）工作机所需功率 根据公式 X ,F为运输牵引力，V为运输链速度。由此 得出： 2）计算传动装置总效率 由于动力经过一个传动副或者运动副就会发

4、生一次损失，故多级串联二，总体方案分析 本题方案有两个传动部分组成，即链传动与减速器齿轮传动。由 于减速器工作环境比较恶劣，而且要求平稳高效率的传动，故选用链 传动，一是可以更好的在恶劣的环境中工作 如高温和潮湿的环 境），还可以保证准确的平均传动和高效率的传动。而且，链传动的 整体尺寸较小，结构较为紧凑。 减速器部分是本次课题的重点设计部分，本课题中的减速器是展 开式圆锥-圆柱齿轮减速器。展开式的减速器结构简单，但齿轮的位 置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端。 可使轴在转矩作用下 产生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分相互抵消，以 减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。 介绍展开式

5、二级减速器的 特点 根据情况选择Y系列全 封闭自扇冷式笼形三相异 步电动机。 工作机所需功率 总效率尸 电动机效率 个人资料整理 仅限学习使用 6 / 29 个人资料整理 仅限学习使用 7 / 29 丿总效率 L 1 本题中：w - 链传动效率 u =0.96 回 一对滚动轴承的效率，本题中一共 3对滚动轴承， 因=0.99 羽 圆柱齿轮的传递效率，凶=0.98 W - 圆锥齿轮的传递效率， 曲=0.98 到 - 联轴器效率，列=0.98 回 运输机效率，E =0.96 0 “ l 工 所以电动机效率 K | 个人资料整理 仅限学习使用 8 / 29 3）运输机的转速凹 1 1 选择 Y132

6、M2-6 确定传动比 1 万案 电动机型号 满载转速 总传动比 1 Y112M2-6 1440 19.96 2 Y132M2-6 960 39.663 3 Y132S-4 1440 59.494 比较二个方案，选择方案2比较合适。 所选电机的基本参数如下： Y132M2-6 额定功率 P0 同步转速 满载转速 电压 电流 功率因数 5.5 1000 到 960创 380V 12.6A 0.78 质量 总传动比 满载扭矩 电动机外 伸轴直径 D 电动机外 伸轴长度 E 电动机中 心咼H 84 kg 21.52 2.0 38mm 80mm 132mm 个人资料整理 仅限学习使用 9 / 29 四，

7、传动比的分配 总传动比的分配 . 一 链传动 一-* ，减速器传动比 考虑到两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度。两级齿 轮减速器高速级传动比日与低速级传动比日的比值取为1.3，即 【7 。 I = 1 1 则 - ； 个人资料整理 仅限学习使用 10 / 29 个人资料整理 仅限学习使用 11 / 29 五，传动装置的运动和动力参数计算 1 各轴转速的计算 | 1 = = = 2，各轴输入功率 1 一 1 二 v A _ = 1 M _ _ H _JB 3,各轴输入转矩 个人资料整理 仅限学习使用 12 / 29 1_- _ = 六，高速级齿轮的设计 1, 选定高速级齿轮类型、精度

8、等级、材料及齿数 按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动。 输送机为一般工作机械，速度不咼，故选用 8级精度。 材料选择 引用教材表10-1选择小齿轮45钢，调制处理，平均硬度为 235HBS。 大齿轮材料为45钢，正火，硬度为190HBS，二者硬度差为45HBS。 选小齿轮齿数 z仁24，则 一=一 ，取 1 。齿数 1 = | 2, 按齿面接触疲劳强度计算 因，一般取凶=1/3 教材表10-6查的材料的弹性影响系数 已经算出 J ; u=4.042 查表得 - 三= - 个人资料整理 仅限学习使用 13 / 29 1已得出 2查表10-5得 3）查图10-20C得 根据公式 5）查表得 ,取 S=

9、1 计算 所以，模数 ，取标准m=3mm。 大端分度圆直径 齿轮相关参数: 1 ）取Z仁22，则 2）节锥顶钜: 3） 4） 大端齿顶圆直径： 小齿轮： -=1 mm 大齿轮： - 1 5） 齿宽 - 1 取 3,按齿根弯曲强度计算 个人资料整理 仅限学习使用 14 / 29 计算，查的 个人资料整理 仅限学习使用 15 / 29 个人资料整理 仅限学习使用 16 / 29 1 1 4计算大小齿轮 的并加以比较 一 ri 大齿轮的数值大 1）计算 节锥顶钜 H1 137.408mm 平均分度圆直径 1 -1 当量分度圆半径 J J 当里齿数Zv 1 1 一 I 1 当量齿轮的齿数比 回 Ll

10、平均模数 1 1 2.55 个人资料整理 仅限学习使用 19 / 29 七，低速级齿轮的设计 低速级齿轮的设计与高速级齿轮的设计是一样的，其中包括齿面解除疲劳强度计算、齿根弯曲 个人资料整理 仅限学习使用 20 / 29 查图9-13, 单排链 强度计算和校核 计算过程省略，得一下数据: 名称 计算公式 结果 法面模数 百1 3.0mm 法面压力角 1回| 齿数 |ld a 31 97 传动比 3.102 分度圆直径 回 3 93mm 291mm 齿顶圆直径 1 J 1 1 99mm 297mm 中心矩 192mm 齿根圆直径 I = 1 1 1 ii 齿宽 B 1 | L1 八，链传动的设计

11、 传动比亠 主动轮转速 虚拟电动机额定功率 _ (1轮齿 取 8 ， 2) 计算功率 查表9-6, 3） 链条型号和节距 ，取 个人资料整理 仅限学习使用 21 / 29 由 和n查表选型号32A，查表9-1, p=50.8mm 4） 连接和中心矩 初选 _ _ 11 取 _ 取 I _ 查表9-7 亠 最大中心矩个人资料整理 仅限学习使用 22 / 29 个人资料整理 仅限学习使用 23 / 29 5） 链速v和润滑方式 11 * 查图9-14采用地油润滑 6） 压轴力回 有效圆周力 1 | 水平布置 W3 1 - 九，轴的结构设计 一）轴的材料选择和最小直径估算 根据工作条件，初选轴的材料

12、为 45钢，调制处理。按扭矩强度法 进行最小直径估算，即： | 。除算轴径时，若最小直径轴 段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个 键槽时，d增大5%7%，两个键槽增大10%15%,因值杳表可知， 对于45钢四为103126确定咼速轴 匚 7 ，中间轴 ，低 速轴 。 个人资料整理 仅限学习使用 24 / 29 高速轴: 一键槽 ，最小直径处要安装 最小直径估算 来连接联轴器 中间轴： ，取 ，取 低速轴: 最小直径处安装一键槽来连接链 V 二)减速器的装配草图设计 =30mm -=35mm -=40mm 丄=35mm -=25mm 根据轴上零件的结构、定位、装配关系、轴

13、向宽度及零件间的相对位 =60mm 置等要求，初步设计减速器草图。草图相见 附图 因=52mm 三)减速器轴的结构设计 1,高速轴的结构设计 (1)各轴段直径的确定 :最小直径，安装联轴器。 = :密圭寸处轴段，采用毡圈密圭寸，取标准值 =30mm :滚动轴承处， =35mm :轴肩处， =40mm :滚动轴承处， =35mm :最小直径安装高速级齿轮， =25mm (2)各轴段的长度确定 :由联轴器的宽度决定，选择具有弹性元件的挠性联轴器 型，轴空长度为52mm，d=25mm， =60mm =20mm =50mm =20mm =60mm 中间轴： =45mm =50mm =40mm 回 【

14、=30mm HL2，丫 凶=40mm 个人资料整理 仅限学习使用 25 / 29 旧：由箱体，轴承端盖，装配关系确疋， Y =52mm 凶：由滚动轴承，装配关系确定 选择轴承参数 =20mm 勺：由两轴承距离确定 J =50mm 亠：同Y，取20mm 亠：由端盖，圆锥齿轮确疋勺=60mm 2，中间轴的结构设计 (1) 各轴段直径的确定 :安装圆锥滚子轴承30207， _ 一 1_1 凹：安装高速圆锥齿轮， 凹=45mm 凹：轴肩，凹=50mm 凹：安装圆柱齿轮，凹=40mm 凹：安装轴承，凹= 1 (2) 各轴段的长度的确定 0 :由轴承，挡油环，装配关系确定， 因=30mm 白：由咼速圆锥齿

15、轮确疋，B=42mm，凹=40mm 凶：由轴肩，小圆锥齿轮半径确定， k I ，因=36mm 列：由圆柱齿轮确定， =96mm 凶：由轴承，挡油环确定， 因=30mm 0 =36mm 凶=96mm 凶=30mm 个人资料整理 仅限学习使用 26 / 29 3,低速轴的结构设计 V1）各轴段直径的确定 :安装轴承 = :安装低速大齿轮， =55mm ：定位轴肩，=61mm :安装轴承， =50mm 2）各轴段长度的确定 :由轴承，挡油环，装配关系确定， =35mm :由低速大齿轮宽度确定，B=93mm, =91mm :轴肩定位， =10mm =+ + -10=96mm 十，减速器轴的强度校核计算

16、 以中间轴齿轮轴为 例） 1,力学模型建立 轴的力学模型图 低速轴: Ft3 左图为垂直面支反力图 2，计算轴上作用力 1 = I I 丄=55mm =61mm -=50mm =35mm =91mm =10mm =96mm 左图为轴的力学模型图 轴上作用力： 齿轮2 齿轮3 个人资料整理 仅限学习使用 27 / 29 齿轮2高速圆锥大齿轮） 齿轮3低速小齿轮） EKI 3,计算轴上轴承支反力 1）垂直面支反力 A Fr3 c 12 13 D FtJ 極 - a2 R囲 个人资料整理 仅限学习使用 28 / 29 个人资料整理 仅限学习使用 29 / 29 4 绘制转矩、弯矩图 1）垂直弯矩图

17、C处弯矩： 左图为垂直弯矩图 D处弯矩: 左图为水平弯矩图 左图为合成弯矩图 轴承选择为30207 =1405.6N 2）水平面弯矩图 C处弯矩： D处弯矩： P= P= 3）合成 弯矩图： C处合成 弯矩： 满足要求 D处合成弯矩: 个人资料整理 仅限学习使用 30 / 29 十一，滚动轴承的选择及计算 轴承校核方法均一致，在此次课题中中间轴最为危险，所以以中间轴 为例来校核。 （一）轴承选择 轴承类型：圆锥滚子轴承 轴承代号：30207 轴承参数： 一二 基本额定动载荷：54.2KN 基本额定静载荷：63.5KN 极限转速：5300R/MIN 润滑方式：脂润滑 e 丄 1 LrJ 派生轴向

18、力为： 对于此轴承e=0.37 丫=1.6 轴承为正装，简图如下：个人资料整理 仅限学习使用 31 / 29 亠 轴承2被压紧，产生一个附加轴向力 根据 分别对两轴承校核 轴承1 : 一 所以P= 轴承2： 所以：P= 1 可见，轴承2承受的当量动载荷更大，故以轴承2为校核对象 预期寿命： 一 r1 实际寿命： 查表 13-5 当 A/R e 时，X=1，丫=0 查表13-6 当量动载荷： 1 故中间轴符合设计要求子曰LrJ 得 =1405.6N 个人资料整理 仅限学习使用 32 / 29 （一）高速轴外伸连接联轴器轴段键的设计 - 1 故选择普通平键A型 1 K=0.5h=3.5mm 查表得

19、 I 所以强度合格。 （二）高速轴连接高速级圆锥小齿轮轴段键的设计 - 1 故选择普通平键A型 L=48mm K=0.5h=3.5mm 强度合格。 （三）中间轴圆锥齿轮轴段键的设计 - 1 故选择普通平键A型 L=30mm 1 K=0.5h=4.5mm 故采用两个键成180布置，131/1.5=87.6 强度合格。 5）中间轴圆柱齿轮轴段键的设计 故选择普通平键A型 J | K=4mm 强度合格。 6）低速轴上圆柱齿轮轴段键的设计 - 1 故选择普通平键A型 一=十二，键连接的选择及校核计算 选择型号: 轴孔长度 d=25mm HL2 Y 型 为 52mm L=40mm L=80mm 个人资料

20、整理 仅限学习使用 33 / 29 个人资料整理 仅限学习使用 34 / 29 L=80mm K=5mm J cz 强度合格。 十三，联轴器的选择 联轴器连接高速轴和电动机，故应该选择具有弹性元件的挠性联轴器 选择型号：HL2 丫型轴孔长度为52mm d=25mm 个人资料整理 仅限学习使用 35 / 29 十四，箱体的设计 箱体的主要结构尺寸如下表所列： 名称 符号 结构尺寸 箱座壁厚 2 1 10 箱盖壁厚 LJ 8 箱座凸缘厚度 b 15 箱盖凸缘厚度 回 12 箱座底凸缘厚度 P 25 箱座上的肋厚 m 8.5 箱盖上的肋厚 |回 1 6.8 地脚螺栓直径 Id 15 地脚螺栓数目 n

21、 4 地 脚 螺 栓 螺彳 栓直径 回 M20 螺栓通孔直径 25 螺栓沉头座直径 48 地脚凸缘尺寸 L1 30 L2 25 轴承旁连接螺栓直径 回 11.25 轴 承 旁 螺 栓 螺彳 栓直径 M10 螺栓通孔直径 0 11 螺栓沉头座直径 回 24 剖分面凸缘尺寸 |回 18 14 上下箱连接螺栓直径 7.5 上 下 箱 螺栓直径 凶 M12 螺栓通孔直径 13.5 螺栓沉头座直径 26 剖分面凸缘尺寸 |叫 20 个人资料整理 仅限学习使用 36 / 29 螺 栓 16 定位销孔直径 5.25 轴承旁连接螺栓距离 S 120 轴承旁凸台半径 凹 14 轴承旁凸台高度 h 160 大齿轮

22、顶圆与相体内壁 距离 回 15 轴承座与涡轮外圆间距 离 因 12 箱体外壁至轴承座端面 距离 K 32 剖分面至底面咼度 H 150 个人资料整理 仅限学习使用 37 / 29 箱体的密封： 为了保证箱盖与箱座结合面的密封，对接合面的几何精度和表面粗糙度 要精刨到表面粗糙度值小于 匚1 ，重要的需刮研，为了提高结合面的 密封性，在箱座连接凸缘上面可铣出回油沟，使渗向结合面的润滑油流回 油池。 箱体结构的工艺性： 箱体结构工艺性对箱体制造质量，成本，检修维护有直接影响，因此设计 时应重视。 7）铸造工艺性： 1. 为保证液态金属流动通畅，铸件壁厚适当取大； 2. 为避免缩孔或应力裂纹，壁与壁之

23、间采用平缓的过渡结构； 3. 为避免金属积聚，两壁间避免用锐角连接； 4. 为便于起模，铸件延起模方向有1： 101： 20的斜度； 5. 铸件应尽量避免出现狭缝； B机械加工工艺性： 在设计箱体时，要注意机械加工工艺性要求，尽可能减少机械加工面积和 刀具的调整次数，加工面和非加工面必须严格区分开。 个人资料整理 仅限学习使用 38 / 29 个人资料整理 仅限学习使用 39 / 29 1, 箱体结构设计要避免不必要的机械加工。为保证支撑地脚底面宽度 B具 有足够的刚度。这一宽度须满足减速器安装是对支撑面宽度的要求。 2, 为了保证加工精度和缩短加工时间，应尽量减少机械加工过程中道具的 调整次

24、数。 3，铸件箱体的加工面与非加工面应严格分开，并且不应在同一平面内。 十五，其他轴系部件的确定 (1) 轴承端盖： 轴承端盖用来固定轴承，承受轴向力，以及调整轴承间隙，轴承盖有嵌入 式和凸缘式两种，本题选用嵌入式，拆装疋位方便且节约空间。 (2) 密圭寸： 在输入和输出轴向伸处，为防止灰尘，水汽及其他杂质侵入轴承，引起轴 承急剧磨损和腐蚀，以防止润滑剂外漏，需在轴承盖中设置密封装置，密 封装置分为接触式密封和非接触式密封，本减速器选用油沟密封。 (3) 视孔和视孔盖： 视孔用于检查传动件的啮合情况，润滑状态，接触斑点及齿侧间隙，还可 用来注入润滑油，其尺寸应足够大，以便一检查和手能伸入箱内操作。视 孔盖可用轧制钢板视