圆锥圆柱齿轮减速器

1、课程设计说明书设计题目：用于带式传输机的圆锥-圆柱齿轮减速器机械系 机械设计制造及其自动化专业机设C135班设计者：马骏指导教师：高宝霞2016年1月12日河北工业大学城市学院目录第1章 选择电动机和计算运动参数2第2章 齿轮设计5第3章 设计轴的尺寸并校核。15第4章 滚动轴承的选择及计算20第5章 键联接的选择及校核计算21第6章 联轴器的选择及校核21第7章 润滑与密封22第8章 设计主要尺寸及数据22第9章 设计小结24第10章 参考文献：24机械设计课程设计任务书题目4：带式运输机圆锥圆柱齿轮减速器。系统简图：123245F1电动机2联轴器3二级圆柱齿轮减速器4卷筒5运输带 原始数据

2、：运输带拉力 F=2600N，运输带速度 ，滚筒直径 D=270mm 说明：1、 输送机运转方向不变，工作在和稳定，恐再启动，传动效率取为95%。2、 工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作8小时。3、 输送带速度允许误差为。设计工作量：设计说明书1份；减速器装配图，A0图1张；零件工作图2张（轴、大齿轮，A3）参考文献：1、 机械设计教材2、 机械设计课程设计指导书3、 机械设计课程设计图册4、 机械零件手册5、 其他相关资料设计步骤：传动方案拟定由图可知，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为带型运输设备。减速器为两级展开式圆锥圆柱齿轮的二级传动，轴承初步选用圆锥滚子轴承。

3、联轴器2、8选用弹性柱销联轴器。第1章 选择电动机和计算运动参数1.1 电动机的选择1. 计算带式运输机所需的功率：P=3.9kw2. 各机械传动效率的参数选择：=0.99（弹性联轴器）， =0.98（圆锥滚子轴承），=0.96（圆锥齿轮传动），=0.97（圆柱齿轮传动），=0.95（卷筒）.所以总传动效率：= = =0.7993. 计算电动机的输出功率：=kw4.88kw4. 确定电动机转速：查表选择二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比合理范围 =1025，工作机卷筒的转速=106r/min ，所以电动机转速范围为 。则1电动机同步转速选择可选为 3000r/min，1500r/min，1000r/

4、min，750r/min。考虑电动机和传动装置的尺寸、价格、及结构紧凑和 满足锥齿轮传动比关系（），故首先选择1500r/min，电动机选择如表所示 表1型号额定功率/kw满载转速r/min轴径D/mm伸出长E/mm启动转矩最大转矩额定转矩额定转矩Y2-132S-45.51440381151.42.31.2 计算传动比：2. 总传动比：3. 传动比的分配：，=<4，成立=41.3 计算各轴的转速： 轴 轴 轴 1.4 计算各轴的输入功率： 轴 轴 轴 =4.545×0.98×0.97=4.32kw 卷筒轴 1.5 各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩故轴 3.204 轴

5、轴 卷筒轴 轴名效率P(KW)转矩T(N.M)转速n（r/min）传动比i输入输出输入输出电动机轴4831轴4831454514403.47轴45454320424.034轴43204191106卷筒轴4191第2章 齿轮设计2.1 高速锥齿轮传动的设计(二) 选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数1. 按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动2. 输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度。3. 选择小齿轮材料和大齿轮材料如下：齿轮型号材料牌号热处理方法强度极限屈服极限硬度（HBS）平均硬度（HBS）齿芯部齿面部小齿轮45调质处理650360217255240大齿轮45正火处理580290162

6、2172004. 选择小齿轮齿数24，则：，取。实际齿比(三) 按齿面接触疲劳强度设计 1. 确定公式内的数值1) 试选载荷系数2) 小齿轮传递转矩 3.2043) 锥齿轮传动齿宽系数。4) 查表得=2.55) 教材表105查得材料弹性系数6) 计算接触疲劳许用应力教材1025d图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限按式(1015)计算应力循环次数查教材1023图接触疲劳寿命系数，。取失效概率为1%，安全系数为S=1，得 = 取二者中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 2. 计算1) 计算小齿轮分度圆直径=55.67mm2) 调整分度圆直径，计算圆周速度3) 计算齿宽b及模数41.9

7、6mmmm当量齿轮的齿宽系数。=0.8874) 齿高5) 计算载荷系数K由教材102表查得：使用系数使用系数=1；根据v=3.5m/s 、8级精度按第一级精度，由108图查得：动载系数=1.15；由104表用插值法查得7级精度、小齿轮悬臂时，得齿间载荷分配系数=；（取轴承系数 =1.25，）齿向载荷分布系数=所以：6) 按实际载荷系数校正所算得分度圆直径7) 对应齿轮模数：mm(四) 按齿根弯曲疲劳强度设计m 1. 确定计算参数查取齿数系数及应了校正系数1) 试选=1.32) 确定当量齿数 ，由教材1017表得：，； ， 。3) 教材1024图c按齿面硬度查得小齿轮的弯曲疲劳极限 ，大齿轮的弯

8、曲疲劳强度极限 。4) 教材1022图查得弯曲疲劳寿命系数 。5) 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 S=1.7 。6) 计算大小齿轮的并加以比较，=大齿轮的数值大，所以按大齿轮取数2. 计算（按大齿轮） = =1.97mm对比计算结果，由齿面接触疲劳计算的模m大于由齿根弯曲疲劳强度的模数，又有齿轮模数m的大小要有弯曲强度觉定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关。所以可取弯曲强度算得的模数1.97mm并就近圆整为标准值 mm而按接触强度算得分度圆直径=71.692mm重新修正齿轮齿数取整则为了使各个相啮合齿对磨损均匀，传动平稳，一般应互为质数。故取整。则实际传

9、动比，且（3.47-3.41）/3.41=1.7%，在误差范围内。(五) 计算大小齿轮的基本几何尺寸1. 分度圆锥角：1) 小齿轮 2) 大齿轮 2. 分度圆直径：1) 小齿轮 2) 大齿轮 3. 齿宽 ，（取整）b=38mm。则：圆整后齿宽 表3 大锥齿轮结构尺寸 名称结构尺寸及经验公式计算值锥角轮缘厚度16mm 大端齿顶圆直径249.1mm榖空直径D由轴设计而定50mm轮毂直径80mm轮毂宽度L取55mm腹板最大直径由结构确定188mm板孔分布圆直径134mm板孔直径由结构确定24mm腹板厚度18mm 表4 高速级锥齿轮传动尺寸名称计算公式计算值法面模数2 mm锥角齿数36125传动比3.

10、47分度圆直径72mm250mm齿顶圆直径 77mm252mm齿根圆直径65mm247）mm锥距 130mm齿宽38mm40mm2.2 低速级斜齿轮传动的设计(六) 选定齿轮类型精度等级材料及齿数1. 按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。2. 经一级减速后二级速度不高，故用8级精度。3. 齿轮材料及热处理小齿轮选用45钢调质，平均硬度为240HBS，大齿轮材料为45刚正火，平均硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS。4. 齿数选择 选小齿轮齿数，根据传动比，则大齿轮齿数，取=96。 实际传动比5. 选取螺旋角。初选螺旋角=14。（二） 按齿面接触强度设计1. 确定各参数的值:1) 试选载荷

11、系数=1.32) 计算小齿轮传递的扭矩。3) 查课本表10-7选取齿宽系数。4) 计算接触疲劳强度用重合度系数。5) 查课本表10-5得材料的弹性影响系数。6) 查课本图10-20选取区域系数 Z=2.5。7) 教材1025d图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；8) 按式(1015)计算应力循环次数9) 查教材1023图接触疲劳寿命系数，。10) 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1，则 = =2. 计算1) 试算小齿轮分度圆直径d，由计算公式得 =57.12mm2) 计算圆周速度3) 计算齿宽b和模数 b=4) 计算载荷系数K 已知表10-2使用系数。根据v=1.2

12、3m/s，7级精度，查图10-8得动载系数；齿轮圆周力NN<100N/mm查表10-3得齿间载荷分配系数。查课本表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布系数K=1.456，故得载荷系数5) 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径6) 计算模数=（三） 按齿根弯曲强度设计1. 确定计算参数1) 试选。2) 重合度系数螺旋角系数3) 小齿轮传递的扭矩4) 根据纵向重合度，查课本图10-28得螺旋角影响系数=0.88。5) 计算当量齿数6) 查取齿形系数和应力校正系数 查课本表10-17和10-18得7) 计算弯曲疲劳许用应力 查课本图10-20c得齿轮弯曲疲劳

13、强度极限。 查课本图10-22得弯曲疲劳寿命系数。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则 8) 计算大小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大，选用大齿轮。2. 设计计算1) 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，又有齿轮模数m的大小要有弯曲强度觉定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以可取弯曲强度算得的模数，而按接触强度算得分度圆直径=67.223mm重新修正齿轮齿数取整，则大齿数。3. 几何尺寸计算1) 计算中心距 将中心距圆整为170mm。2) 按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos3) 计算大小齿轮的分度圆直径4) 计

14、算齿轮宽度 圆整后取b=68mm，小齿轮，大齿轮低速级圆柱斜齿轮传动尺寸名称计算公式计算值法面模数2mm法面压力角螺旋角齿数33132传动比4分度圆直径68mm272mm齿顶圆直径74mm278mm齿根圆直径60.5mm264.5mm中心距 170mm齿宽74mm70mm第3章 设计轴的尺寸并校核。3.1 轴材料选择和最小直径估算 轴采用材料45钢，进行调质处理。则许用应力确定的系数103，取高速轴 ，中间轴，低速轴。按扭转强度初定该轴的最小直径 ，即： 。当轴段截面处有一个键槽，就将计数值加大5%7%，当两个键槽时将数值增大到10%15%。1. 高速轴：，因高速轴安装联轴器有一键槽，则：20

15、.18mm。对于连接电动机和减速器高速轴的联轴器，为了减少启动转矩，其联轴器应具有较小的转动惯量和良好的减震性能，故采用LX型弹性柱销联轴器（GB/T50142003）。1) 联轴器传递的名义转矩=9550计算转矩 （K为带式运输机工作系数，K=1.251.5, 取K=1.5 ）。2) 根据步骤1、2 和电机直径d电机= 38mm，则选取LX3型联轴器。其中：公称转矩，联轴器孔直径 d=（30、32、35、38、40、42、45、48）满足电机直径d电机= 38 mm。3) 确定轴的最小直径。根据d轴=（0.81.2）d电机，所以。取2. 中间轴：考虑该处轴径尺寸应大于高速级轴颈处直径，取 。

16、3. 低速轴：。考虑该处有一联轴器有一个键槽，则：，取整：。高速轴的结构设计1）轴承部件的结构设计 为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构，该减速器发热小，轴不长，故 轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从最细处开始设计。（2） 联轴器与轴段 轴段 上安装联轴器，此段设计应与联轴器的选择设计同步进行。为补偿联轴器所联接两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。由表查得GB/T5014-2003中的LX3型联轴器符合要求：公称转矩为1250N·mm，许用转速4700r/min，轴孔范围为3048mm。考虑到d1>30.4mm，取联轴器孔直径为32mm，轴孔长

17、度L联=82mm，Y型轴孔，A型键，联轴器从动端代号LX3 33*82GB/T50142003，相应的轴段 的直径d1=36mm。其长度略小于孔宽度，取L1=80mm半联轴器与轴的配合为。（3）轴承与轴段和的设计 在确定轴段的轴径时，应考虑联轴器的轴向固定及密封圈的尺寸。 若联轴器采用轴肩定位，其值最终由密封圈确定该处轴的圆周速度均小于3m/s，可选用毡圈油封，查表初选毡圈。考虑该轴为悬臂梁，且有轴向力的作用，选用圆锥滚子轴承，初选轴承30210，由表得轴承内径d=40mm，外径D=68mm，宽度B=16mm，内圈定位直径da=68mm，轴上力作用点与外圈大端面的距离故d3=40mm，联轴器定

18、位轴套顶到轴承内圈端面，则该处轴段长度应略短于轴承内圈宽度，取L3=15mm。该减速器锥齿轮的圆周速度大于2m/s，故轴承采用油润滑，由齿轮将油甩到导油沟内流入轴承座中。通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则d5=40mm，其右侧为齿轮1的定位轴套，为保证套筒能够顶到轴承内圈右端面，该处轴段长度应比轴承内圈宽度略短，故取L5=15mm，轴的配合为公差为k6。（4）由箱体结构，轴承端，装配关系，取端盖外端面与联轴面间距L=30,故去L2 =40mm,又根据大带轮的轴间定位要求以及密封圈标准，取d2 =36mm。（5）齿轮与轴段的设计，轴段上安装齿轮，小锥齿轮处的轴段采用悬臂结构，d6 =36mm

19、，L6 =88mm。选用普通平键14 9 45mm,小锥齿轮与轴的配合为。（6）因为d4 为轴环段，应大于d3 ，所以取d4 =45mm，又因为装配关系箱体结构确定L4 =95mm。列表轴段dL132mmmm236mm32mm340mm15mm445mm95mm540mm13mm636mm88mm3.2 轴的校核高速轴(一) 轴的力学模型建立(二) 计算轴上的作用力小锥齿轮1：圆周力 径向力 轴向力 (三) 计算支反力1. 计算垂直面支反力（H平面）如图由绕支点1的力矩和 则：则 。2. 计算水平面支反力（V平面）与上步骤相似，计算得： ，(四) 绘扭矩和弯矩图1. 垂直面内弯矩图如上图。 弯

20、矩 2. 绘水平面弯矩图，如图所示. 弯矩： 3. 合成弯矩图 如图 最大弯矩值 ： 4. 转矩图 5. 弯扭合成强度校核进行校核时，根据选定轴的材料45钢调质处理。由所引起的教材151查得轴的许用应力应用第三强度理论 由轴为单向旋转 取 =0.6故强度足够。 第4章 滚动轴承的选择及计算输入轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承（GB/T 297-1994），其尺寸为，（50,80,24） Fac=144.1N，e=0.32,Y=1.9,载荷水平面H垂直面V支反力F则, 因为则轴有右移的倾向。轴承1压紧，轴承2放松。则，由表13-5得轴承1，轴承2

21、：由表13-6得 取 因为故合格。第5章 键联接的选择及校核计算输入轴键计算校核联轴器处的键连接，该处选用普通平键尺寸为，接触长度，；则键联接所受的应力为： 故单键即可。校核小锥齿轮处的键连接，该处选用普通平键尺寸为，接触长度，；则键联接所受的应力为： 故单键即可。第6章 联轴器的选择及校核6.1 在轴的计算中已选定联轴器型号。1. 输入轴选LX3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为80mm。2. 输出轴选选LX3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250，半联轴器的孔径半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为82mm。6.2

22、联轴器的校核查表14-1得 第7章 润滑与密封齿轮采用浸油润滑，查得选用N220中负荷工业齿轮油（GB5903-86）。当齿轮圆周速度时，圆锥齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。由于大圆锥齿轮，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。第8章 设计主要尺寸及数据名称符号尺寸关系结果mm机座壁厚0.025a+388机盖壁厚8机座凸缘厚度b1.512机盖凸缘厚度b11.512机座底凸缘厚度b22.520地脚螺钉直径0.036a+1220地脚螺钉数目n44轴承旁连接螺栓直径d10.75 df16机盖机座连接螺栓直径d2(0.50.6)df12连接螺栓