机械设计课程设计二级减速器圆锥圆柱齿轮减速器说明书

1、机械零件课程设计任务书1. 涉及题目：圆锥圆柱齿轮减速器2. 原始数据垂直轴所需功率垂直轴转速开式圆锥齿轮传动比3. 工作条件a. 传动不逆转b. 工作连续，有轻微振动c. 每天工作8小时，寿命10年d. 启动载荷为公称载荷的1.5倍e. 批量生产4. 设计任务量1） 设计说明书一份，内容包括：a. 减速器的主要特点b. 减速器的主要零件计算，并附计算必要的简图c. 减速器的使用与维护2） 设计图a. 总装配图一张b. 主要零件工作图2-3张第一章 传动件的总体设计2 / 291.1选择电动机1.1.1选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭自扇冷式结

2、构，电压为360V。1.1.2 选择电动机的容量（功率）工作的有效功率为 注：是设计给定的参数从动电机到工作机间的总效率为 式中为联轴器、轴承、齿轮传动的传动效率。由表9.1可知，。 所以电动机所需要的功率为 3.56kW1.1.3确定电动机转速按表9.1推荐的传动比合理范围，二级圆锥圆柱减速器传动比而工作机的转轴的转速为 注：为设计所给的参数，所以电动机转速的可选范围为 （4）符合这一范围的同步转速为750r/min，1000r/min和1500r/min三种。综合考虑电动机的转动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使电动机装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。根据电动机的

3、类型、容量（功率）和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机型号为，其主要的性能如表1.1所示。 表1.1 Y132M1-6型电动机的主要参数性能电动机型号额定功率/kW满载转速/（r·）Y132M1-649602.02.01.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比1.2.1总传动比 1.2.2分配传动比 考虑润滑条件，为使两级大齿轮相近，取 注：1.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数1.3.1各轴的转速轴 轴 轴 1.3.2各轴的输入功率轴 轴 轴 1.3.3各轴的输入转矩电动机轴输出转矩为故轴 轴 轴 将上述计算结果汇总与表1.2，以备查用表1.2 轮毂传动装置的运动和动力参数

4、轴名功率P/kW转矩T/（N·mm）转速n/（r·）传动比i效率电动机3.5696010.99轴3.52 9602.75750.95轴3.35348.1440.95轴3.18 87第二章 传动件设计2.1 齿轮的计算2.1.1 锥齿轮参数的计算工作机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）材料选择。由表10-1选择小锥齿轮的材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS,大锥齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者的材料硬度差为40 HBS。选小锥齿轮的齿数。按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-26）进行计算，即 初步计算确定公式内的各

5、计算数值试选载荷系数。计算小锥齿轮的传递转矩 注： 由表10-6查的材料的弹性影响系数为 由图10-21d按齿轮面硬度查的小锥齿轮的接触疲劳强度极限；大锥齿轮的接触强度极限由式10-13计算应力循环次数 注：按照给定的条件工作机工作10年，每天工作8小时得 由图10-19取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数 计算试算小锥齿轮分度圆直径 计算圆周速度v 由 求锥矩R 求齿宽b，由得 计算齿宽与齿高之比 注： 计算载荷系数根据级精度，由图10-8查的动载系数由表10-3得，由表10-2查得，由注：由表10-9查得 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10-10a

6、） 计算模数m 根据标准模数选择m=3mm 由 平均分度圆直径 求锥矩R 求齿宽b，由得 计算齿宽与齿高之比 注： 一般小的锥齿轮的齿宽要比大锥齿轮的宽度宽，所以 2.1.2锥齿轮的齿根弯曲强度校核按齿轮弯曲强度进行校核锥齿轮的当量模数为 确定公式中的数值 根据级精度，由图10-8查的动载系数注： 由表10-3得，由表10-2查得，由注：由表10-9查得 分别为齿形系数及应力校正系数，按当量齿数查表10-5 ， ，计算 =1170N =410.5N计算许用应力 注： 由图10-18取接触疲劳寿命系数由图10-20c查得小锥齿轮的弯曲疲劳强度极限大锥齿轮的弯曲疲劳强度极限去弯曲疲劳安全系数 将数

7、据代入下式，进行校核，其中许用应力取小的值代入 则，设计参数合格。将上面的数值全部汇总与下面表格2.1中 表2.1 锥齿轮的设计参数汇总名称符号小锥齿轮大锥齿轮分锥角齿顶高3齿根高3.6分度圆直径75mm249mm齿顶圆直径80.64mm251.04mm齿根圆直径69.36mm246.96mm锥距132mm齿根角顶锥角根锥角顶隙0.6mm分度圆齿厚4.7mm当量齿数31.9244.2齿宽42mm37mm2.1.3直齿轮参数计算工作机为一般的工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）材料选择。由表10-1选择小齿轮的材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS,大齿轮材料为45

8、钢（调质）硬度为240 HBS，二者的材料硬度差为40 HBS。选小齿轮的齿数。按齿面接触强度设计有设计计算公式（10-9a）进行计算，即 确定公式内的各计算数值试选载荷系数。计算小齿轮的传递转矩 由表10-7选取齿宽系数由表10-6查的材料的弹性影响系数为 由图10-21d按齿轮面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触强度极限由式10-13计算应力循环次数 注：按照给定的条件工作机工作10年，每天工作8小时得 由图10-19取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数 计算试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度v 求齿宽b，由得 计算齿宽与齿高之比 注： 计算载荷系数

9、根据级精度，由图10-8查的动载系数由表10-3得，由表10-2查得，由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时由，查图10-13得 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10-10a） 计算模数m 根据标准模数选择m=3mm 计算中心距 a求齿宽b，由得 一般小齿轮的齿宽要比大齿轮的宽度宽，所以 2.1.4直齿轮的齿根弯曲强度校核按齿轮弯曲强度进行校核 确定公式中的数值 根据级精度，由图10-8查的动载系数注： 由表10-3得，由表10-2查得，由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时由，查图10-13得 分别为齿形系数及应力校正系数，按齿数z查表

10、10-5 计算许用应力 由式10-13计算应力循环次数 注：按照给定的条件工作机工作10年，每天工作8小时得 由图10-18取接触疲劳寿命系数由图10-20c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去弯曲疲劳安全系数 将数据代入下式，进行校核，其中许用应力取小的值代入 则，设计参数合格。将直齿轮所有数据汇总与表2.2当中 表 2.2 直齿轮的参数汇总名称符号小齿轮大齿轮齿顶高3mm齿根高3.70mm分度圆直径72mm288mm齿根圆直径64.5mm280.5mm齿顶圆直径78mm294mm全齿高6.75mm顶隙0.75mm中心距180mm分度圆齿厚4.7mm齿宽80mm72mm齿距

11、9.425mm齿数2496第三章 减速器装配草图的设计3.1 装配草图设计前的准备工作3.1.1 安装尺寸的选将所用到的数据计算汇总于表3.1中 表3.1 铸铁减速器机体结构尺寸计算表汇总表名称符号尺寸极左壁厚10mm机盖壁厚10mm机座凸缘壁厚15mm机盖凸缘壁厚15mm机座底凸缘壁厚25mm地脚螺钉直径20mm地脚螺钉数目6mm轴承旁链接螺栓直径16mm机盖与机座链接螺栓直径12mm链接螺栓的间距180mm轴承盖螺钉直径10mm窥视孔盖螺钉直径8mm定位销直径9mm至外机壁距离28、24、20mm凸缘距离26、20mm轴承旁凸台半径凸台高度根据低速轴承外径确定外机壁至轴承座端面距离60mm

12、内机壁至轴承座端面距离70mm大齿轮顶圆与内机壁距离15mm齿轮端面与内机壁距离15mm机盖、机座肋厚8.5mm,8.5mm轴承端盖外径由公式计算轴承端盖凸缘厚度12轴承旁连接螺栓距离参照3.1.2 选定联轴器的类型 在圆柱-圆锥减速器中我们用到两个联轴器，在选用联轴器的时候，我们要按照轴的直径来选取，根据轴的直径我选取了两个联轴器，选定联轴器，将参数填入表3.2。表 3.2联轴器的选择及参数型号公称转矩许用转速（r·）轴孔直径轴孔长度转动惯量质量Y型56063002452385212055282.50.0095308260823.1.3 初步选定轴的最小直径与轴的校核输入轴（I轴)

13、的设计 1、求输入轴上的功率、转速和转矩 =3.52 kw =960r/min =3.5 2、求作用在齿轮上的力 已知高速级小圆锥齿轮的平均分度圆直径为 则 圆周力、径向力及轴向力的方向如图二所示 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40Cr，则其中C=107,P=3.52,n=960r/min根据机械设计（第八版）表15-3得 输入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，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则 =1.3X35000=45000N.mm 查机械设计课程设计表14-4，选Lx2型弹性柱

14、销联轴器其工称转矩为1250N.m，取=24mm，半联轴器长度L=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为62mm。 4、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（见图五） 图五、输入轴轴上零件的装配(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1） 为了满足半联轴器的轴向定位，12段轴右端需制出一轴肩，故取23段的直径d=32mm。左端用轴端挡圈定位，12段长度应适当小于L所以取=52mm 5、求轴上的载荷（30305型的a=13mm。所以俩轴承间支点距离为128mm 右轴承与齿轮间的距离为54.25mm。）载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩=100970.1N.mm扭矩T =3.51

15、 6、按弯扭合成应力校核轴的强度 根据图四可知右端轴承支点截面为危险截面，由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，轴的计算应力为= 16.44Mpa前已选定轴的材料为（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。 中间轴（II轴）的设计 1、求输入轴上的功率P、转速n和转矩T =3.35kw =348.14r/min =9.19 X 2、求作用在齿轮上的力 已知小直齿轮的分度圆直径为 已知圆锥直齿轮的平均分度圆直径 圆周力、，径向力、及轴向力、的方向如图八所示 图八、中间轴受载荷图3.确定轴2的最小直径 选择轴2的材料为 45钢，调质，则其中C=112,P=3.3

16、5,n=348.14r/min 轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和 4、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（见图九） 图九、中间轴上零件的装配5、求轴上的载荷 根据轴的结构图做出轴的计算简图，在确定支点时查得30308型的支点距离a=20mm。所以轴承跨距分别为L1=29mm，L2=91mm。L3=71mm做出弯矩和扭矩图（见图八）。由图八可知斜齿轮支点处的截面为危险截面，算出其弯矩和扭矩值如下：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩=171853N.mm扭矩T =9.19N.mm6、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，轴的计

17、算应力为前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。 6、按弯扭合成应力校核轴的强度 根据图四可知右端轴承支点截面为危险截面，由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，轴的计算应力为= 16.44Mpa前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。输出轴（轴）的设计 1、求输出轴上的功率、转速和转矩 =3.18 kw =87r/min =3.49N·mm 2、求作用在齿轮上的力 已知大圆柱直齿轮的分度圆直径为 而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图六所示确定轴3的最小直径 选择轴3的材料为 45钢，调

18、质，则其中C=112,P=3.18,n=87r/min 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，查械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则 图六、输出轴的载荷图 =133.49=508.196N.M查机械设计课程设计表14-4选Lx3型弹性柱销联轴器其工称转矩为1250N.M半联轴器的孔径，所以取40mm，半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。 4、轴的结构设计（1) 拟定轴上零件的装配方案（见图七） 图七、输出轴轴上零件的装配（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1

19、）为了满足半联轴器的轴向定位，1段轴左端需制出一轴肩，故取2-3段的 5、求轴上的载荷 根据轴的结构图做出轴的计算简图，在确定支点时查得30310型的支点距离a=23mm。所以作为简支梁的轴承跨距分别为L1=61.25mm，L2=131.25mm。做出弯矩和扭矩图（见图六）。由图六可知齿轮支点处的截面为危险截面，算出其弯矩和扭矩值如下：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩=155050N.mm扭矩T =3.49 6、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，轴的计算应力=16.9mpa前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）

20、表15-1查得，故安全。3.1.4 确定轴承的类型及校核轴承的选择要考虑轴的直径，还有轴的阶梯段，在这里按照轴的最小直径，初定轴承的类型。 选择轴1的材料为 40Cr，则其中C=107,P=3.52,n=960r/min 确定轴2的最小直径 选择轴2的材料为 45钢，调质，则其中C=112,P=3.35,n=348.14r/min 确定轴3的最小直径 选择轴3的材料为 45钢，调质，则其中C=112,P=3.18,n=87r/min 按照上面轴的尺寸，选择轴承，将所选择的轴承和轴承的参数汇总于表3.3中 表 3.3选择的轴承及相关尺寸轴承代号尺寸/mm极限转速（r·）基本额定负载kN

21、计算系数脂润滑油润滑eY30305256218.251715131.50.81.56300800046.948.10.321.130308409025.2523301920.81.5400050001091300.31.71303105011029.252723232.521380048001301570.31.71输入轴滚动轴承计算 初步选择的滚动轴承为0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30305，其尺寸为，轴向力 ， ，Y=1.7，X=0.4载荷水平面H垂直面V支反力F则 则则则，则 故合格。中间轴滚动轴承计算初步选择的滚动轴承为0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30308。轴向力