两级圆锥圆柱齿轮减速器课程设计

1、45课程设计说明书设计题目：圆锥圆柱二级齿轮减速器设计计算及说明一、设计任务书1. 设计题目：链式运输机减速器2. E-9：设计一用于链式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器。连续单向运动，有轻微振动，室内工作，无灰尘，双班制工作。运输链速度误差允许值±5%，使用期为二十年，大修期一年。3. 传动方案简图4. 原始数据原始数据题 号链条总拉力拉力F（N）400链条速度v（m/s）0.75链轮齿数Z14链条节距P（mm）80二、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Y系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）电动机容量(1)链式运输机的输出功率P(2)电动机输出

2、功率传动装置的总效率式中、为从电动机至运输链轮的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计指导书查得：弹性柱销联轴器=0.99；8级精度一般圆锥齿轮传动（油润滑）=0.97；8级精度一般圆柱齿轮传动（油润滑）=0.97；两个球轴承（一对，油润滑）=0.99；两个滚子轴承（一对，油润滑）=0.98；滚子链=0.96则故 (3)电动机额定功率由机械设计课程设计指导书表11-1选取电动机额定功率。3）电动机的转速计算链轮输出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查得圆锥齿轮传动比范围，单级圆柱齿轮传动比范围，链轮传动常用传动比范围。初选同步转速为1000r/min电动机。考虑综合因素，

3、选择同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y90L-6参数表如下表：电动机型号额定功率（）电动机转速(r/min)最大转矩/额定转矩同步满载Y90L-6310009102.04）电动机的技术数据和外形,安装尺寸由机械设计课程设计指导书查得主要数据，并记录备用。三、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，选择齿数A.锥齿轮传动比、齿数的确定因为是圆锥圆柱齿轮减速器，为使大圆锥齿轮尺寸不致过大，应使高速级圆锥齿轮传动比,因为采取油润滑，为了保证两级传动的大齿轮浸油深度相近时，取由于选择闭式传动，小齿轮齿数在20-40之间，为了保证不使同一对轮齿固定啮合，小齿轮齿数选

4、择偶数，选小圆锥齿轮齿数，则，取=99齿数比B开式齿轮传动比、齿数的确定取开式齿轮，则C.圆柱齿轮传动比、齿数的确定圆柱齿轮减速器传动比选小圆柱齿轮齿数，.3，取=135齿数比D校核实际传动比实际传动比校核运输连论的转速误差工作链轮的实际转速转速误差故符合要求。3）各轴转速4）各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率，即5）各轴转矩项目电机主轴小锥齿轮所在轴轴大椎齿轮所在轴与大锥齿轮接触的圆柱齿轮所在轴开环圆柱齿轮所在轴链轮轴转速(r/min)910910283.8553538.83功率(kw)2.972.9672.025 0.974 0.9550.845转矩(N*m)11.2311.12

5、41.50175.50172.08913.90.四、传动件的设计计算（一）圆锥直齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速910r/min，齿数比=3.81，由电动机驱动，连续单向运动，有轻微振动，室内工作，无灰尘；两班工作制，使用期限二十年，大修期一年。减速器生产批量40台，由一般厂中等规模机械厂生产，可加工7-8级精度齿轮及蜗轮。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 由机械设计基础课程设计选择小齿轮材料为45号钢（调质）齿面硬度为197286HBS，大齿轮材料为45号钢（正火），齿面硬度为156217HBS。3） ，1、 软齿面按

6、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） 锥齿轮齿宽系数0.25-0.3之间，这里选定0.3试选载荷系数，中等载荷，对于一般工业用齿轮传动接触疲劳极限和轮齿弯曲疲劳极限最小安全系数可用一般可靠度（失效概率=1/100),其值分别为2）由机械设计查得锻钢-锻钢的弹性系数3）计算小齿轮的转矩4)由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数 。5)由机械设计基础按齿面硬度查得小齿轮、大齿轮的接触疲劳强度极限分别为接触疲劳极限许用值6)由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数由机械设计基础按齿面硬度查得小齿轮、大齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为弯曲疲劳极

7、限许用值2、计算1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值故大端模数,选取标准值2） 计算齿轮相关参数故取b1=b2=31mm.3、.校核齿根弯曲疲劳强度1）则2），3）根据机械设计（第八版）查得:因为*大于*所以强度满足要求，所选参数合适。4、计算圆周速度v 5、计算应力循环次数（两班制按每班8个小时算）（二）圆柱斜齿轮设计已知输入功率 ，小齿轮转速238.5r/min，齿数比，由电动机驱动，连续单向运动，有轻微振动，室内工作，无灰尘；两班工作制，使用期限二十年，大修期一年。减速器生产批量40台，由一般厂中等规模机械厂生产，可加工7-8级精度齿轮及蜗轮。1、选精度等级、材料、齿数1） 圆锥圆

8、柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度(GB10095-88)2）小齿轮材料为45号钢（调质）齿面硬度为197286HBS，大齿轮材料为45号钢（正火），齿面硬度为156217HBS。3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数4）初选螺旋角2、计算1）对于一般工业用齿轮传动接触疲劳极限和轮齿弯曲疲劳极限最小安全系数可用一般可靠度（失效概率=1/100),其值分别为 对于标准齿轮的节点区域系数 锻钢-锻钢的弹性系数。电动机工作平稳，则载荷系数为1.2,。斜齿圆柱齿轮软齿面，齿轮相对于轴承非对称布置齿宽系数之间0.2-1.2，这里选定0.7。2）由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数 。

9、3）由机械设计基础按齿面硬度查得小齿轮、大齿轮的接触疲劳强度极限分别为接触疲劳极限许用值由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数4）由机械设计基础按齿面硬度查得小齿轮、大齿轮的弯曲疲劳强度极限弯曲疲劳极限许用值5）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 6）由计算圆周速度v7） 计算齿宽b及模数8）计算纵向重合度9）根据，8级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载系数1.03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10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径

10、，得11）计算模数3、 .按齿根弯曲强度设计（1）确定参数1） 计算载荷系数2） 根据重合度，由机械设计（第八版）图10-28查得螺旋角影响系数2） 计算当量齿数，为后续的齿形系数和应力修正系数做准备。3）根据机械设计（第八版）查得:6）计算大、小齿轮的并加以比较。 大齿轮的数值大。（2）设计计算 结合之前求得的，取，为了同时满足接触疲劳强度算得的分度圆直径，所以重新修正下齿数： 5.几何尺寸的计算 1）计算中心距 ，中心距圆整为129mm. 2）螺旋角3）分度圆直径 4）宽度 圆整后取 齿宽 5） 结构设计 由于大斜齿轮直径大于200mm，因此采用腹板式。（三）开式齿轮的传动设计开式齿轮设计

11、条件： 功率P4=0.955 kW 主动轮转速：n4=53r/min 传动比：i3=6 转矩：T4=172.08 N·m 详细D=W=G图=纸：三 二 1爸 爸 五 四 0 六全 套 资 料 低 拾10快起1.选齿轮材料、热处理方式1）材料及热处理 按使用条件，属低速、轻载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。选用软齿面齿轮，开式齿轮一般较大，选用铸铁材料。具体选择如下： 大小齿轮均选用QT600-3，正火处理，大齿轮硬度为220HBS ，小齿轮硬度取250HBS。2）圆柱齿轮速度不高，故选用8级精度3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数2、 按照齿根弯曲疲劳强度设计 1）由机械设计（第八版）图10

12、-20a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2）计算应力循环次数 3）由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数 4）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得 5） 确定弯曲强度载荷系数 初选 齿宽系数6）由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数 应力校正系数 7）计算大、小齿轮的并加以比较。 8） 设计计算 进行相应校核 初定 计算载荷系数 根据，8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（直齿轮） 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）图10-13查得 由机械设计（第八版）表10-4查得相

13、关计算 接触强度载荷系数 校正模数 考虑齿面磨损，应将强度计算所得的模数加大10%20%， 因此 根据“机械原理第七版”，选择标准模数系列中的 3.几何尺寸的计算 （1）计算分度圆直径 （2）计算中心距 （3）计算齿轮宽度 ( 4)结构设计 由于小齿轮直径为96mm小于160mm，因此采用实心式 由于大齿轮直径为480mm大于160mm，因此采用腹板式 5、 轴的设计计算（1） 高速级轴 图 1该轴传递功率较小，转速中等，且属一般用途的轴，无特殊要求，故轴的材料选选用45钢。经调质处理，由机械设计书“中表15-3和表15-1（P370）查得其许用扭转切应力(2545)，2.按扭转强度初步设计轴

14、端直径。 1 ） 初步估算轴的最小直径： 考虑轴端开有键槽，因此轴的最小轴径增大10%15%，则 考虑到电机轴以及联轴器的选用， 由于选用的弹性套柱销联轴器,所以取最小 轴径20mm。 2 ）作用在小锥齿轮上的力： 圆周力： 径向力： 轴向力： 3 ）轴的结构设计（如图1）： 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，为了满 足联轴器的轴向定位要求，1-2轴端右端需要制出一轴肩 ，由于联轴器内径和内孔长分别为和 ，故取2-3轴段的直径为 和。 初步选定滚动轴承，因为此处轴承同时承受轴向力和径向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承。参照工作需要初步确定，根据与之配合的轴径，并且根据机械设计手册选定单列

15、圆锥滚子轴承的型号为33006，其主要参数为，所以取，。取，。 至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。4 ）计算轴上载荷及较核： 高速轴的受力分析图如下图。 计算轴上载荷：其中， 1.求垂直面内的支反力： ， 代入数据计算得： 2.求水平面内的支反力： ， 代入数据计算得： 3. 合成弯距： 4 .轴的扭距 T1=11.12N·m 5.较验高速轴，根据第三强度理论进行校核 考虑到键槽的影响，查“机械设计书”中表15-4(P373) （，） 由于和 所以轴是满足强度要求的。（2） 中间轴 图 21.选择材料 该轴传递功率较小，转速中等，且属一般用途的轴，无特殊要求，故轴的材料选选用4

16、5钢。经调质处理，由机械设计书“中表15-3和表15-1（P370）查得其许用扭转切应力(2545)，2.按扭转强度初步设计轴端直径。 1 ） 初步估算轴的最小直径： 考虑轴开有两个键槽，因此轴的最小轴径增大10%15%， 则 考虑到与之配合的轴承，根据“机械设计手册”，初步选 定为单列圆锥滚子33005，其主要参数为， ，因此最小轴径。 2 ）作用在小斜齿轮上的力： 圆周力： 轴向力： 径向力： 作用在大圆锥齿轮上的力： 圆周力： 轴向力： 径向力： 3 ）轴的结构设计（如图2）： 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 A ) 初步选定圆锥滚子轴承，根据与之配合的 轴径，并且根据机械设

17、计手册选定单列深沟球轴承的 型号为33005，其主要参数为， ，可取 ，。 B ) 取安装大圆锥齿轮处的轴端直径，齿轮右端通 过挡油板定位，左端通过轴环定位，又已知轮毂长度 ，取因此 轴段长度取，由，确定轴环轴肩高 度和宽度，经计算，因此取， ， 取，即因此轴 环直径。 C）取安装小圆柱斜齿轮处的轴端直径，齿轮左端通过挡油板定位，右端通过轴环定位，又已知轮毂长度，因此轴段长度取 ，由。 ）根据）的分析，可知，。至此已经初步确定了轴的各段直径和长度。 ）计算轴上载荷及校核 轴的受力分析图如下图： 计算轴上载荷：其中， ， 1.求水平面内的支反力： ， 代入数据计算得： 2.求垂直面内的支反力：

18、代入数据计算得： 3. 合成弯距： 4 .轴的扭距 5.较验高速轴，根据第三强度理论进行较核 由于 所以轴是满足强度要求的（3） 低速轴 图 31.选择材料 该轴传递功率较小，转速中等，且属一般用途的轴，无特殊要求，故轴的材料选选用45钢。经调质处理，由机械设计书“中表15-3和表15-1（P370）查得其许用扭转切应力(2545)，2.按扭转强度初步设计轴端直径。 1 ） 初步估算轴的最小直径： 考虑轴开有一个键槽，因此轴的最小轴径增大10%15%， 则 考虑到联轴器的选用， 由于选用的柱销联轴器,所以取最小轴径25mm。 2 ）作用在小斜齿轮上的力： 圆周力： 轴向力： 径向力： 3 ）轴

19、的结构设计（如图3）： 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 A ) 为了满足联轴器的轴向定位要求，1-2轴端右端需要 制出一轴肩 ，由于联轴器内径和内孔长参数可得 和 ，故取1-2轴段的直径为 ， 。 B ) 初步选定滚动轴承，因为此处轴承同时承受轴向力和径 向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承。根据与之配合的 轴径，并且根据机械设计手册选定单列圆锥滚子轴承的 型号为32007，其主要参数为， 。取且 ，经计算 。 ，。 C）取安装大圆柱斜齿轮处的轴端直径，齿轮右端通过套筒定位，左端通过轴环定位，又已知轮毂长度，因此轴段长度取 ，由。 确定轴环轴肩高度和宽度，经计算，因 此取，取， 因此轴

20、环直径。 D)其余轴段长度由减速器与中间轴确定，初步确定。 ）计算轴上载荷及校核 轴的受力分析图如下图：计算轴上载荷：其中， 1.求垂直面内的支反力： ， 代入数据计算得： 2.求水平面内的支反力： ， 代入数据计算得： 3. 合成弯矩： 4 .轴的扭距 T4=175.50N·m 5.校验低速轴，根据第三强度理论进行较核 考虑到键槽的影响，查“机械设计书”中表15-4(P373) （，） 由于， 所以轴是满足强度要求的。6、 键连接的选择及校核计算1.高速轴的键连接 A)高速轴的输入端与联轴器的键连接： 采用普通圆头平键连接，由，查“机械设计书”中表 6-1（P106）得，因，故取键

21、长。 B ) 小锥齿轮与高速轴的键连接： 采用普通圆头平键连接，由，查“机械设计书”中表 6-1（P106）得，因，故取键长。 2.中间轴的键连接 A)小斜齿轮与中间轴的键连接： 采用普通圆头平键连接，由，查“机械设计书”中表 6-1（P106）得，因，故取键长。 B ) 大锥齿轮与中间轴的键连接： 采用普通圆头平键连接，由，查“机械设计书”中表 6-1（P106）得，因，故取键长。3.低速轴的键连接 A)低速轴的输出端与联轴器的键连接： 采用普通圆头平键连接，由，查“机械设计书”中表 6-1（P106）得，因，故取键长。 B ) 大斜齿轮与低速轴的键连接： 采用普通圆头平键连接，由，查“机械

22、设计书”中表 6-1（P106）得，因，故取键长。4. 键的强度校核：上述键连接都属于静连接，其主要失效形式是工作面被压溃，因此根据“机械设计书”中式6-1（P106） ，其中，（A型）（B型）轴径键的工作长度键型转矩N·m极限应力高速轴2022A11.1216.85MPa2720A11.1211.77MPa中间轴3032A41.5024.70MPa3017A41.5046.50MPa低速轴2535B175.50114.61MPa4024A175.5091.41MPa由于键采用静连接，轻微冲击，材料选用45钢，所以许用挤压应力，因此上述键皆安全。七、滚动轴承的选择及计算1.高速级轴轴

23、承的选择 根据轴的直径和工作条件，选用单列圆锥滚子轴承的型号为33006。其主要参数：，,，。查“机械设计书”中表13-5（P321）得 当时，X=0.4,Y=Y。 当时，X=1,Y=0。（1） 计算轴承的受力： A)支反力的计算，由前面对高速轴受力分析中可得： B)附加轴向力（对滚动轴承而言） C)轴向外载荷 （2） 计算各轴承的轴向受力： 经过分析，由于，因此轴承1被压紧，轴承2 被放松，可得实际轴向力： （3） 计算各轴承的当量载荷： 由于承受轻微冲击，查“机械设计书”表13-6（P321)得。 由于 因此 由于 因此（4） 计算轴承寿命：理论寿命： 使用要求寿命：由于，因此此对滚动轴承

24、满足寿命要求。2中间轴轴承的选择 根据轴的直径和工作条件，选用圆锥滚子轴承33005。其主要参数：，主要参数为， ,，。查“机械设计书”中表13-5（P321）得 当时，X=0.4,Y=Y。 当时，X=1,Y=0。（1）计算轴承的受力： A)支反力的计算，由前面对高速轴受力分析中可得： B)附加轴向力（对滚动轴承而言） C)轴向外载荷 ， （2） 计算各轴承的轴向受力： 经过分析，由于，因此轴承1被压紧，轴 承4被放松，可得实际轴向力： （3） 计算各轴承的当量载荷： 由于承受轻微冲击，查“机械设计书”表13-6（P321)得。 由于 因此 由于 因此 （4） 计算轴承寿命：理论寿命： 使用要

25、求寿命：由于，因此此对滚动轴承满足寿命要求。3低速轴轴承的选择 根据轴的直径和工作条件，选用单列圆锥滚子轴承的型号为32007。其主要参数：，,，。查“机械设计书”中表13-5（P321）得 当时，X=0.4,Y=Y。 当时，X=1,Y=0。（1）计算轴承的受力： A)支反力的计算，由前面对高速轴受力分析中可得： B)附加轴向力（对滚动轴承而言） C)轴向外载荷 （2） 计算各轴承的轴向受力： 经过分析，由于，因此轴承2被压紧，轴 承1被放松，可得实际轴向力： （3） 计算各轴承的当量载荷： 由于承受轻微冲击，查“机械设计书”表13-6（P321)得。 由于 因此 由于 因此 （4） 计算轴承

26、寿命：理论寿命： 使用要求寿命：由于，因此此对滚动轴承满足寿命要求。八、联轴器的选择（一）电动机与减速器之间的联轴器选择 因轴的转速较高，为减小启动载荷，缓和冲击，应选用具有 较小转动惯量和具有弹性的联轴器，此处选用弹性套柱销联 轴器。 根据工作时转矩变化很小，并且属于运输机类的，原动机为 电动机，据此查“机械设计书”中表14-1（P351）得 根据“机械设计书”中式14-1（P351） 转速查“机械设计手册”选用弹性套柱销联轴器减速器与开式齿轮轴之间的联轴器选择 因轴的转速较小，所受的载荷较大，轴向及径向的位移量不大 根据工作时转矩变化很小，并且属于运输机类的，原动机为 电动机，据此查“机械

27、设计书”中表14-1（P351）得 根据“机械设计书”中式14-1（P351） 转速查“机械设计手册”选用弹性套柱销联轴器九、润滑与密封 (一) 齿轮的润滑在减速器中齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度v而定，经过前面的计算可知，高速级齿轮的圆周速度约为2.46m/s，低速级的齿轮圆周速度约为0.61m/s，可采用浸油润滑。（二）滚动轴承的润滑根据“机械设计书”中表13-10（P332）中的dn值 ，选定滚动轴承的润滑方式为脂润滑。（三）密封方法的选取减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处，轴承内侧，箱体接合能力面和轴承盖，窥视孔以及放油的接合面等处。为了使减速器的分箱面不漏油，应在装配减速器时在分

28、箱上涂密封胶。选用凸缘式端盖易于调整，检查孔盖板以及油塞，油标等处需装纸封油垫（或皮封油圈），以确保密封性。对于轴伸出端的密封，主要是为了使滚动轴承与箱外隔绝，防止润滑油漏出以及箱体外的杂质，水及灰尘等侵入轴承处，避免轴承急剧磨损和腐蚀。由脂润滑选用毡圈油封，毡圈油封的结构简单，价格便宜，安装方便，但与轴颈接触，对轴颈的磨损较严重，因而功耗大，寿命较短。至于轴承内侧的密封，采用挡油板密封，防止过多的机油进入轴承，破坏脂润滑的效果。十、减速器结构设计及附件的选择1) 箱体设计的主要尺寸及数据箱体的尺寸及数据如表11-1：表11-1名称符号减速器形式及尺寸单位mm圆锥齿轮减速器机座壁厚10机盖壁厚

29、10机座凸缘厚度15机盖凸缘厚度15机座底凸缘厚度25地脚螺栓直径16地脚螺钉数目66个轴承旁联接螺栓直径12机盖与机座联接螺栓直径8联接螺栓的间距150200150轴承端盖螺钉直径8窥视孔盖螺钉直径6定位销直径622、13、22 11、20 轴承旁凸台半径1818凸台高度2323箱体内壁至轴承座端面距离大齿轮顶圆与内机壁距离15齿轮端面与内机壁距离10机盖、机座肋厚 8.5轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度8轴承旁联接螺栓距离注：轴承旁联接螺栓距离应尽量靠近，以和互不干涉为准。2) 箱体附件的设计（一）窥视孔和视孔盖 作用：为了检查箱内齿轮啮合情况及注油； 位置：为便于同时观察高、低速齿轮工作情况

30、；ABA1B1CKR螺钉尺寸螺钉数目100801161001161002M6×204 查“机械设计手册”，并同时考虑箱体的尺寸，设计结构如下： （二）通气装置减速器在工作时，箱内温度升高，气体膨胀，压力增大，对减速器各部接缝面的密封很为不利，故常在箱顶部装有透气装置，使减速器内热胀的气体能自由逸出，保持箱内的压力正常，从而保证减速器各部分接缝面的密封性能。查“机械设计手册”，选用A型通气罩，其结构见装配图，结构尺寸如下表：(单位均为：mm)dd1d2d3d4DhabcM18×1.5M33×1.58316404012716（三）起吊装置为了便于拆卸及搬运，应在机盖和机座上铸出吊钩，根据“机械设计手册”等相关资料，自行设计了吊钩的结构尺寸，见装配图。（四）油面指示装置油标由于减