圆锥齿轮减速器最终稿

1、机械设计课程设计计算说明书河南机电高等专科学校机械设计课程设计任务书一课程设计题目： 二级圆锥齿轮减速器 二课程设计时间： 2010年6月 三课程设计地点： 河南机电高等专科学校 四课程设计要求： 1、设计计算部分a.简述图示传动器传动方案选择依据b.选择电动机c.分配传动比及运动参数计算d.传动零件设计计算e.轴、轴承、联轴器、键等零件的计算与校核f.减速器箱体设计g.轴承的组合设计h.选择减速器附件i.选择润滑剂及润滑方法 2、设计图纸部分 绘制减速器装配图一张轴零件图一张编写设计说明书（5060页） 3、设计建议生产条件:中等规模机械加工厂 ，可加工78级精度齿轮目录课程任务书- 3 -

2、一、传动装置的总体设计- 4 -1、选择电动机- 4 -2、确定传动装置的传动比的分配- 6 -二、标准直齿圆锥齿轮设计- 8 -1、选择齿轮材料- 8 -2、按齿面接触疲劳强度设计- 8 -3、确定齿轮传动主要参数和几何尺寸- 9 -4、校核齿根弯曲疲劳强度- 10 -三、圆柱斜齿轮设计- 11 -1、选择齿轮材料- 11 -2、按齿面接触疲劳强度设计- 12 -3、确定齿轮传动主要参数和几何尺寸- 14 -4、校核齿根弯曲疲劳强度- 15 -四、高速齿轮轴的设计- 16 -1、选择材料确定许用应力- 16 -2、计算轴的载荷- 16 -3、初估轴的最小直径选择联轴器- 16 -4、轴的结构

3、设计- 17 -五、中间齿轮轴的设计- 18 -1、选择材料确定许用应力- 18 -2、计算轴的载荷- 18 -3、初步估算轴的最小直径- 19 -4、轴的结构设计- 19 -六、低速齿轮轴的设计- 20 -1、选择材料确定许用应力- 20 -2、计算轴的载荷- 21 -3、初估轴的最小直径选择联轴器- 21 -4、轴的结构设计- 22 -七、高速速齿轮轴的校核- 23 -1、画轴的结构件图计算支反力- 23 -2、求支反力：- 25 -3、按弯扭组合强度条件校核轴的强度- 26 -八、中间轴的校核- 26 -1、画轴的计算简图计算支反力- 28 -2、求支反力：- 28 -3、按弯扭组合强度

4、条件校核轴的强度- 30 -九、低速轴的校核- 30 -1、画轴的计算简图计算支反力- 30 -2、求支反力：- 32 -3、按弯扭组合强度条件校核轴的强度- 33 -十、高速齿轮轴轴承的校核- 34 -1、轴径载荷计算- 34 -2、派生轴向力计算- 34 -3、根据当量动载荷计算P值- 35 -4、计算轴承寿命- 35 -十一、中间齿轮轴承的校核- 35 -1、轴径载荷计算- 35 -2、派生轴向力计算- 36 -3、计算当量动载荷P- 36 -4、计算轴承寿命- 37 -十二、低速齿轮轴承的校核- 38 -1、轴径载荷计算- 38 -2、派生轴向力计算- 38 -4、计算轴承寿命- 39

5、 -十三、高速齿轮轴平键的校核- 40 -1、高速轴联轴器段平键选择- 40 -2、平键校核- 40 -十四、中间轴两平键的校核- 40 -1、中间轴平键选择- 40 -2、平键校核- 41 -十五、低速轴平键的校核- 41 -1、低速轴平键选择- 41 -2、平键校核- 41 -十六、联轴器的选择- 42 -十七、润滑方法和密封形式- 42 -1、润滑- 42 -2、密封- 42 -十八、减速器附件选择及箱体设计- 43 -1 、箱体的基本结构设计- 43 -2、 箱体的材料及制造方法- 43 -3、箱体各部分的尺寸- 43 -十九、润滑与密封- 45 -1、齿轮的润滑- 45 -参考文献-

6、 46 -课程任务书题目8：设计带式运输机传动装置（两级锥齿轮圆柱齿轮减速器）一、 总体布置简图二、 工作条件：连续单向运转，工作时载荷稳定，工作寿命15年，每年300个工作日，每日工作16个小时。三、 原始数据：四、 设计内容：1、 电动机选择与运动参数的计算2、 齿轮传动设计计算3、 轴的设计4、 滚动轴承的选择5、 键和联轴器的选择与校核6、 减速器润滑与密封7、 箱体的设计与计算8、 装配图、零件图的绘制9、 设计计算说明书的编写五、 设计任务1、 绘制装配图1张，1号图纸。2、 零件工作图1张，中间轴，要求按11绘制。3、 写设计计算说明书一份装袋。河南机电高等专科学校机械设计用纸设

7、计计算与说明计算结果一、传动装置的总体设计1、选择电动机1、选择电动机系列 按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式扇式结构，即：电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。2、选电动机功率工作机的输出功率应由机械工作阻力和运动参数计算确定。当已知工作机的带式输送机驱动卷筒的圆周力（即卷筒牵引力）和输送带速度，则工作机的输出功率考虑传动装置的功率损耗，电动机的输出功率为式中，为电动机到工作机输送带的总效率，即式中：为联轴器效率为高速轴轴承效率为圆锥齿轮副效率河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果为中间轴轴承效率为圆柱齿轮副效率为低速轴轴承效率为链传动效率为卷筒轴轴承效率

8、为卷筒效率则则所需电动机功率电动机额定功率:3、确定电动机转速各级齿轮传动比锥齿轮传动比范围：i=23圆柱齿轮传动比范围：i=35链传动传动比范围：i=25总体传动比范围为i=（23）（35）（25）=1275卷筒转速所以电动机转速为： i=1275河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果4、确定电动机型号因同步转速的电动机磁极多的，尺寸小，质量大，价格高，但可使传动比和机构尺寸减小，其中=4kN，符合要求，但传动机构电动机容易制造且体积小。由此选择电动机型号：Y132M1-6电动机额定功率：4kw额定转速:n=1000r/min满载转速:=960r/min 电动机型号额定功率满

9、载转速极数(额定转矩)堵转转矩最大转矩(额定转矩)Y132M1-64 kw960 r/min42.0 kw2.0kw2、确定传动装置的传动比的分配1、计算分配传动比考虑到各级传动大齿轮的浸油深度接近，所以传动比分配为圆锥齿轮传动比为： 圆柱齿轮传动比为： 链传动比为： 电动机型号：Y132M1-6河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果2、计算传动装置的运动和动力参数各轴的转速n(r/min)高速轴的转速：=960 r/min中间轴的转速：=/=960/4=240 r/min低速轴的转速：=/=240/4=60 r/min滚筒轴的转速：=/=60/3=20 r/min各轴的输入功

10、率P（kw）高速轴输入功率：中间轴输入功率：低速轴输入功率：滚筒轴输入功率：各轴的输入转矩T(N·m)高速轴的输入转矩：中间轴的输入转矩： 低速轴的输入转矩： 滚筒轴的输入转矩：轴号功率p(kw)转速n(r/min)转矩T（N/m）电动机轴3.50196034.828轴3.46696034.479轴3.261240129.761轴3.099760493.369卷筒轴2.945201406.237=960 r/min=240 r/min=60 r/min=20 r/min河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果二、标准直齿圆锥齿轮设计1、选择齿轮材料小齿轮 40Cr（调质

11、）硬度270HBS大齿轮 45钢（调质）硬度240HBS选用8级精度选择齿数 因为选用软齿面传动，所以按齿面接触疲劳强度设计，然后按弯曲疲劳强度校核2、按齿面接触疲劳强度设计公式： 初选载荷系数 小齿轮传递扭矩选取齿宽系数 =0.3弹性系数 接触疲劳强度极限，寿命系数 小齿轮 40Cr（调质）70HBS大齿轮 45钢（调质）40HBS 8级精度=0.3河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果强度安全系数 计算接触需用应力计算小齿轮分度圆直径平均分度圆直径齿轮的圆周速度计算载荷系数 查表得：根据查表 动载系数 齿向载荷分布系数 接触强度载荷系数 按载荷系数校正分度圆直径3、确定齿轮

12、传动主要参数和几何尺寸确定模数m河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果则m取2 可知已经满足齿面接触疲劳强度要求计算分度圆直径计算锥距R确定齿宽：则取：确定锥角，4、校核齿根弯曲疲劳强度校核公式：当量齿数，齿形系数应力修正系数 河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果查表得：，得弯曲疲劳极限为：，查得弯曲疲劳寿命系数 =1,=1,取安全系数许用应力校核齿根弯曲疲劳强度强度满足要求三、圆柱斜齿轮设计1、选择齿轮材料小齿轮 45钢（调质）硬度240HBS大齿轮 45钢（调质）硬度240HBS选用8级精度选择齿数 小齿轮 45钢（调质）40HBS大齿轮45钢（调质240

13、HBS8级精度 河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果因为选用软齿面传动，所以按齿面接触疲劳强度设计，然后按弯曲疲劳强度校核2、按齿面接触疲劳强度设计设计公式：初选载荷系数 计算小齿轮传递的扭矩：初选螺旋角取齿宽系数：计算端面重合度计算纵向重合度重合度系数 螺旋角系数弹性系数 重合度 节点区域系数 螺旋角系数 接触疲劳强度极限初选螺旋角河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果，计算应力循环次数：接触疲劳强度寿命系数 强度安全系数 计算接触需用应力计算小齿轮分度圆直径齿轮的圆周速度计算载荷系数 查表得：根据查表 动载系数 河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说

14、明计算结果齿向载荷分布系数 故载荷系数=1.6016按载荷系数校正分度圆直径3、确定齿轮传动主要参数和几何尺寸确定模数m圆整m=2.5计算中心距中心距圆整取a=190mm确定螺旋角 计算分度圆直径m=2.5河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果确定齿宽：则取 4、校核齿根弯曲疲劳强度校核公式：齿形系数应力修正系数查表得：，当量齿数，弯曲疲劳极限为：，查得弯曲疲劳寿命系数 =1,=1,取安全系数许用应力校核齿根弯曲疲劳强度=1,=1河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果强度满足要求四、高速齿轮轴的设计1、选择材料确定许用应力 45钢 调质处理 2、计算轴的载荷3、

15、初估轴的最小直径选择联轴器初步估算轴的最小直径。由于此轴为齿轮轴，选取轴的材料应同圆柱齿轮一样，为45钢，调质处理。根据表，取，于是得河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果因轴上有键槽，故直径增大5%，取32mm左右。联轴器 因输入轴与电动机相连，转速高，转矩小，选择弹性套柱销联轴器。查表选择LT4 弹性套柱销联轴器4、轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案轴上零件装配方案先安装右端轴承和轴套，然后将轴连带右端轴承和轴套一起安装入套杯，最后安装轴上左端轴承和轴承端盖。根据轴向定位要求确定轴向各段直径即长度a 装联轴器段 联轴器半轴长为保证轴端挡圈能够压紧联轴器，所以取b 左侧轴承端

16、盖段 俩个轴承段 选择轴承30309 轴承段还需要安装套筒则 轴承30309河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果c. 套筒段 齿轮段 退刀槽 轴肩 五、中间齿轮轴的设计1、选择材料确定许用应力 45钢 调质处理 2、计算轴的载荷圆柱齿轮圆锥齿轮圆柱齿轮圆锥齿轮河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果A=1071183、初步估算轴的最小直径考虑到轴上键槽削弱，轴径须增大3%5% 取=35mm4、轴的结构设计 A=107118=35mm河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果1拟定轴零件装配方案圆柱齿轮和左端套筒以及左端轴承由左侧装入，圆锥齿轮和右端轴

17、承从右端装入1、 根据箱体总体三根轴设计2、 轴承选 7307c 35×80×21 3、装圆柱齿轮段4装圆锥齿轮段5定位轴肩段 六、低速齿轮轴的设计 1、选择材料确定许用应力 45钢 调质处理轴承选 7307c河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果 2、计算轴的载荷作用在齿轮上的力A=1071183、初估轴的最小直径选择联轴器考虑到轴上键槽，取A=107118河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果4、轴的结构设计1拟定轴上零件装配方案 齿轮和左端轴承及套筒从左端装入，右端轴承从右端装入2装轴承段 选轴承 7310c 50×110&#

18、215;27根据箱体总体结构 3齿轮段 4定位轴肩 轴承 7310c河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果5光轴部分 6链轮部分 七、高速速齿轮轴的校核图A 由简图A的机构可知：1、画轴的结构件图计算支反力河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果DCBA图B图C图D图E图F图G图H河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果2、求支反力：在水平面内，图C在垂直面内：图E2画弯矩图、扭矩图水平弯矩图内：图D截面C处垂直面内：图F截面C处截面D左端合成弯矩：图G截面C截面D河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果转矩途径：图H3、按弯扭组合强度

19、条件校核轴的强度由图可见C处弯矩最大校核该处的强度式中：校核结果：强度足够八、中间轴的校核河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果AACD图B图C图D图E图F图G图H河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果1、画轴的计算简图计算支反力由简图A的机构可知：2、求支反力：在水平面内，图C则： 在垂直面内：图E则： 2画弯矩图、扭矩图水平弯矩图内：图D截面B处河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果截面C处垂直面内：图F截面B左端截面B右端截面C左截面右左合成弯矩：图G截面B左边截面B右边截面C左端截面C右端河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算

20、结果转矩途径：图H3、按弯扭组合强度条件校核轴的强度由图可见C处弯矩最大校核该处的强度式中：校核结果：强度足够九、低速轴的校核1、画轴的计算简图计算支反力河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果图B图C图D图E图F图G图H河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果由简图A的机构可知：2、求支反力：在水平面内，图C则： 在垂直面内：图E则： 2画弯矩图、扭矩图水平弯矩图内：图D截面B处截面C处垂直面内：图F河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果截面B左端截面B右端合成弯矩：图G截面B左边截面B右边截面C 转矩途径：图H3、按弯扭组合强度条件校核轴的强度由

21、图可见C处弯矩最大校核该处的强度式中：校核结果：强度足够河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果十、高速齿轮轴轴承的校核1、轴径载荷计算 2、派生轴向力计算 则1被“压紧”，2被“放松”则河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果3、根据当量动载荷计算P值则 则 4、计算轴承寿命因为所以只用校核轴承2 滚子轴承则轴承 寿命满足要求十一、中间齿轮轴承的校核1、轴径载荷计算滚子轴承河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果 2、派生轴向力计算 则2被“压紧”，1被“放松”则3、计算当量动载荷P60插值法得河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果插

22、值法得则 则 4、计算轴承寿命因为所以只用校核轴承1 滚子轴承则轴承 寿命满足要求滚子轴承河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果十二、低速齿轮轴承的校核1、轴径载荷计算 2、派生轴向力计算 则2被“压紧”，1被“放松”则河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果3计算当量动载荷P插值法得插值法得则 则 4、计算轴承寿命因为所以只用校核轴承1 滚子轴承河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算与说明计算结果则轴承 寿命满足要求十三、高速齿轮轴平键的校核1、高速轴联轴器段平键选择联轴器 查表选择平键 键 GB/T1095-2003 2、平键校核强度足够十四、中间轴两平键的

23、校核1、中间轴平键选择圆柱齿轮段： 查表选择平键 键 GB/T1095-2003 圆锥齿轮段： 查表选择平键 键 GB/T1095-2003 键 GB/T1095-2003 圆柱齿轮段键 GB/T1095-2003 圆锥齿轮段键 GB/T1095-2003 河南机电高等专科学校机械设计用纸 设计计算与说明计算结果2、平键校核强度足够十五、低速轴平键的校核1、低速轴平键选择根据齿轮直径： 查表选择平键 键 GB/T1095-2003 2、平键校核强度足够键 GB/T1095-2003 河南机电高等专科学校机械设计用纸 十六、联轴器的选择联轴器的选择在轴的计算中已选定联轴器型号，选LT4型弹性套柱

24、销联轴器。其公称转矩为，许用转速为5700 r/min。十七、润滑方法和密封形式减速器内传动件的润滑方式及润滑剂轴承润滑方式选择飞溅润滑，利用齿轮溅起的油雾进入轴承室或者将飞溅到箱体内壁的油引到输油槽内再流入轴承进行润滑轴承润滑方式 密封方式 中间轴 1、润滑齿轮圆周速度v<5m/s所以采用浸油润滑，轴承采用脂润滑。浸油润滑不但起到润滑的作用，同时有助箱体散热。为了避免浸油的搅动功耗太大及保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度H1 对于圆柱齿轮一般为1个齿高，但不应小于10mm，保持一定的深度和存油量。油池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨

25、料磨损，也不易散热。取齿顶圆到油池的距离为50mm。换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、被污染的程度。查手册选择L-CKB 150号工业齿轮润滑油。2、密封减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处、轴承内侧、箱体接受能力合面和轴承盖、窥视孔和放油的接合面等处。（1） 轴伸出处的密封：作用是使滚动轴承与箱外隔绝，防止润滑油漏出以及箱体外杂质、水及灰尘等侵入轴承室，避免轴承急剧磨损和腐蚀。由脂润滑选用毡圈密封，毡圈密封结构简单、价格便宜、安装方便、但对轴颈接触的磨损较严重，因而工耗大，毡圈寿命短。（2） 轴承内侧的密封：该密封处选用挡油环密封，其作用用于脂润滑的轴承，防止过多的油进入轴承内

26、，破坏脂的润滑效果。（3） 箱盖与箱座接合面的密封：接合面上涂上密封胶。 河南机电高等专科学校机械设计用纸 十八、减速器附件选择及箱体设计1 、箱体的基本结构设计箱体是减速器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的啮合精度，使箱体有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的一半，所以箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗，重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，各部分民尺寸一般按经验公式在减速器装配草图的设计和绘制过程中确定。2、 箱体的材料及制造方法选用HT200，砂型铸造。3、箱体各部分的尺寸（如表1、2）表1：箱体参数名 称符 号圆锥圆柱齿轮减速器计算结果机座壁厚0.025a+3mm10mm10机盖壁厚（0.80.85）10mm10机座凸缘厚度b1.512机盖凸缘厚度1.512机座底凸缘厚度p2.520地脚螺钉直径df12mm12地脚螺钉数目na 250mm4轴承旁连接螺栓直径d10.75 df8机座与机盖连接螺栓直径d2(0.50.6) df12连接螺栓d2的间距l150200mm200轴承端螺钉直径d3(0.40.5) df6窥视孔盖螺钉直径d4(0.30.4) df6定位销直径d(0.70.8) d26df、d1 、d2至外机壁距