机械设计——单级圆锥齿轮减速器设计

1、（封面）XXXXXXX 学院单级圆锥齿轮减速器设计报告题目：院（系）： 专业班级: 学生姓名: 指导老师: 时 间: 目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 一、设计任务书3二、传动方案的拟定4三、电动机的选择5四、确定传动装置的总传动比和分配传动比6五、计算传动装置的运动和动力参数6六、传动零件的设计计算8七、轴的设计计算12八、键联接的选择及计算17九、轴承的选择及计算18十、箱体结构的设计19十一、减速器附件的选择22十二、润滑密封设计22 HYPERLINK l bookmark50 o Current Doc

2、ument 十三、联轴器设计23十四、设计小结23十五、参考文献24一、设计任务书设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器给定数据及要求已知条件：运输带工作拉力F=7. 3 kN；运输带作速度v=0. 43 m/s （允许运输带速度误差为5%）；滚筒直径D=383 mm；两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温度35；小批量生 产。应完成的工作减速器装配图1张；零件工作图2张（从动轴）；设计说明书一份。二、传动方案的拟定传动方案分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动 装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满 足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传

3、动装置是否 合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动 方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、 成本低廉、传动效率高和使用维护方便。设计方案本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动 为单级圆锥齿轮减速器。采用v带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要 求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起 动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。a、带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺 寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振 动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传 动的结构尺寸。计算数据b、齿轮传动的传动效率高，适用的

4、功率和速度范围广, 使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。图1-1单级圆锥齿轮减速器传动装置简图三、电动机的选择电动机类型和结构的选择选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用 途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低 廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无 特殊要求的机械。确定电动机的功率2.1、计算所需功率PwPJ300 x0.43=3/39kW 100010002.2、计算电动机输出功率Pd按常用机械传动效率简表确定各部分效率为：V带传动效率HF0. 96,滚动轴承效率n：=0. 98,圆锥齿轮 传动效率n3=0. 96,弹性联轴器效率n产0.

5、99,卷筒轴滑动 效率45=0.98,卷筒效率n 6=0. 97。传动装置总效率为：n =5n6 =0.96X0. 98:X0. 96X0. 99X0. 98X0. 97=0. 83得出电动机所需功率为：Pd =Pw/?j=3.847kW确定电动机转速输送机卷筒转速花w = 60 X 100017/ti-D =21. Ar/rninPw=3.139kWi 0. 83Pd =3.847kW,nw=21. A r/min通常,V带传动常用的传动比范围i尸247,单级圆 锥齿轮的传动比范围“二2346,则电动机转速可选范围为 nd=nw Xi 21. 4X42 =898. 8r/min符合这一同步转

6、速范围是750r/mino电机从重量、价 格及传动比等方面考虑，选用Y160M2-8型电动机。其相关 参数如下：电动机型号 Y160M2-8zo=33.6n =312=11.2型号额定功 率满载转速起动转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩轴径中心高Y160M2-85.5kw720r/min2.02.042mm160mm四、确定传动装置的总传动比和分配传动比总传动比io=na/nw=72O/21. 4=33. 6分配传动装置传动比取齿轮L=3 （单级减速器i=23合理）V 10 = Xi2 i2 = io/i33. 6/3=11.2五、计算传动装置的运动和动力参数0轴电动机轴=P0=Pd=3. 84

7、7KW =1=7 2 Or/minP(3,847T。二9550=9550 x51. 03 N mo7201轴高速轴:P尸Po n 01=3. 847x0. 96=3. 69 kW片回二型*0 r/rain 匕3a qT：=9550 A =9550 x146. 83 N m/2402轴低速轴：p尸Pl n K=3. 69X0. 98X0. 963.47 kWm 240 c . c / .n二二一二21. 43 r/min12 11.2pq dT广9550 二二9550X 二一F546. 36 N mn221.433轴滚筒轴：Ps=p2 n 23=3. 1X0.98X0. 96=2. 92 kWP

8、o=3. 847KW H720r/minT0=51. 03N , mPt=3. 69KWwi=240r/minTk207N-mPk3. 47 kW的二21. 43 r/minT:=1546. 36N mP3=2. 92 kW 场二21. 4r/minn3= 1=21. 4r/min2 92 T3=955O=9550 x 1303. 08 N mn321.4六、传动零件的设计计算皮带轮传动的设计计算确定计算功率查表得KFL2,则Pc二LP二 1.2X3. 847=4. 62 kW确定V带型号按照任务书得要求，选择普通V带。根据Pc=4. 62 kW及场二720 r/min,查图选用A型普通V带。

9、确定带轮直径(1)确定小带轮基准直径根据图推荐，V带小带轮选用直径最小为75mm (A型)，选择 d”= 140mm。(2)验算带速穴 ds71X140X720 _ 八八 ，v-=0. 28m/60X100060X1000/5m/s 120647.2包角合适。确定V带根数ZZ 红一艮3沁冷根据 &尸 140mm 及 720r/min,查表得 P。= 1. 56KW, APo=O. 09KW根据 % =156.98 及人=2240mm查表得 Ka = 0.95,= 1.06带入公式后Z2.77,取：Ld =2240mma=647. 2mm的= 156.98Z=3Z=3确定初拉力打F。二5。吟得-

10、+查表得q= 0. 1 kg/m,则：F0=500+ ,62 (2_-i)+0. 1x5. 282 =236. 73N5.28x3 0.96计算带轮轴所受压力QQ=2ZFosinr-=2X3X236. 73Xsin-=1391. 82 N -26.2、齿轮传动的设计计算2.1、齿轮的材料及热处理方法小齿轮选用40Gr,调质处理，齿面硬度为280So大齿轮 选用45 Gr ,调质处理，齿面硬度250S , HBSrHBS：=280-250=30,合适。故%1 = 380 + HBS = 660MparF1 = L55 + O.2HBS = 233M 己cth2 = 380 + HBS = 630

11、MpadF2 = 155 + 0.2HBS = 20SMpa选取设计参数粗选8级精度取小齿轮齿数 2。，则大齿轮Z920X3 =60,实际传动比i =60/20 = 3传动比误差：Ai = 1 i-i01/1=13-3 /3=02. 5%与要求相差不大，可用。并取甲0.3, 3= 12%齿轮疲劳强度设计(1)小齿轮上的转矩Tk9550 X P/或二9550 x3. 69/240=146. 38 N m(2)查表，取载荷系数Z1 = 20Z2 = 60 i = 60/20 = 3m=4.5mmK = 1.2(3)按齿面接触疲劳强度设计得3 I1 -7V*907=966 三二7= 104mm(l-

12、a,Sx0.3)*0.3X2-9X 21(4)确定齿轮模数d, S5.69 t ”m = = 4.28a20.取标准模数：m=4.5mm(5)小齿轮直径必=m2 = 4.5 X 20 = 90mm齿轮几何尺寸计算(1)分度圆直径 九=M2 = 90mmd, = -m22 = 4,5 X 60 = 27Omni(2)分度圆锥角5= 18.44 幺6，=tanT& = 71,56。J一， (3)陋 R =；=142.30mm(4)齿宽b = 4A = 0-3 X 142.30 = 42.69mm,圆整取 44mm校核弯曲疲劳强度2,90Zvi- -. 21.08coso. cos IS.44sZr

13、i= 一二c,s=189.69CO3 0r -156;d1=90mm d2=270niniR = 142.30mmb=44nim查得 Y；si=4.33, YF52=4. 0020 OORT. ”/尸二一/二、FS1bdm 10.5,p2QOOX 1.2X20744x90X4.511-0.51X 4.33=168. 9MPa tiF1=233MPa 合格20 OORT,2000X1-2X207 一”二产2 丁”号。=156. 03NIPa CE （- =115xJ=28.59mm 51 240增大7%经圆整取最小轴径dmin=30mm确定轴各段直径和长度 左起第一段，由于安装联轴器，因开有键槽

14、，轴径扩大 7%并圆整，取轴径30mm,长度58mm,为了便于安装，轴端 进行2X45倒角。左起第二段直径取36m小根据轴承端盖的装拆以及对轴 承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度 60机加。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承，取 轴径40rn；n,长度为46加加。左起第四段，对轴承起到轴肩定位作用，其直径大于第三 段轴，取50加加。根据整体布局，长度取120wmo第四段尾 部有轴肩，长度4mm,直径58mln。左起第五段安装大圆锥齿轮，根据齿轮的孔径，此段的直 径取44tnnh长度取58mm。左起第六段，为轴承安装段，根据轴承的尺寸，取轴径 40mmo 长度取 65m

15、moFr=1555.94N综上，输出轴各段参数如下表：1段2段3段4段尾5段6段长度L(mm)58604012045865直径d(mm)30364050584440由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。Fa=888.8ONRv. = 1621.17NRv2 = 65.23N7.3.轴的强度校核 大齿轮分度圆直径：已知“二270mm转矩：已知I564.5N mMua = -14.61 一N mMvc-=105.3 7 N mFt tan3c 411.48Xtan 200 闻 uu 匚 c f r= 1555.94Ncos 12s匕=耳 tan 6 = 4181.48tan 120 = 8

16、88.80N轴承支反力:FrL2 + 己 X ? 1555.94 X 224 + 888.80 X 孚-= 16 1289Rg = 1艮,口 一与I = |1621A7-1555.94| = 6S.23N垂直面弯矩:= Ru2L2=-65.23 X 224 ： 1000 = 一工4.61N，搐TC2 = 二 月d270一 =-14.61 +888.80 X= 105.37V-w22 X 1000求支反力E 4181.48R田=%2=3 = = 2090.74N求水平弯矩MHc = PH22 = 2090.74 X 224 : 1000 = 468.32/V - m计算合成弯矩V(14.61)2

17、 +(468.32)2= 468.543C2 = MVC22 + MHC2v(105.37)2+(468.32尸=480.02轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取。比0.6,则当量弯矩为 MkQ T=0. 6X564. 5=225. 8N m计算合成弯矩Mb=$M；b+M；出=Q二N Mhc加2= 2090.74468.32N m = 0=468.54N mMC2 = 480.02N inMt=423.38N mMm = 423.38N mWeC1 = 631.3N mMeC2640.05N m 圆周力:Ft=2T:/d:=2x564. 5X 1000/270=4181. 48N 径向力

18、与和轴向力己Mci= +Wc =468.42N mMc2=48oq2N m轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取。比0.75, 则当量弯矩为Mt= a T=0.75 X 564. 5 X 1000=423.38N m计算总当量弯矩I也日=:%2 + %2 = v423,382 = 423.38N m I=、:+ Mt.2=v 468,422 1 423.382 = 631.3N . mIM4=、:cJ - mt2= v480.022 + 4-23J82 = 640.05N - m 根据以上数据，作出轴的受力简图（a）,垂直面受力图（b）, 垂直面弯矩图（c）,轴水平面受力简图（d）,水平弯

19、矩图（e）, 合成弯矩图（f）,扭矩当量弯矩图（g）,总当量弯矩图（h） 如下。 TOC o 1-5 h z 0LKH8 L2=224 .| _L3=的 9TbPrrrnTnTnftVhrnTrrnrnTrrmTnTirrrr11 iiiii i iirmTTmTTTrn111 口 i rmnTnnTT(h)轴的材料为45钢，调质处理，g=60Mpa,从总当量弯矩图 可以看出，截面C为危险截面。截面C为齿轮处，dc=70mm,则以U 640,05 X 1000r = = 18.66MPa =60MPa宽 Wc0.1 X 703L 1J八、键联接的选择及计算高速轴与带轮连接选用键A10 X8义5

20、04T 4x146.38x1000 小 /八八5 二二=54. 21MPa 5 =100dhl 30 x8x45输入轴与小齿轮连接选用键A10 X 8 X 5047 4x146.38x1000 一 /，八八5 二二=54. 21MPa 。= 100dhl 30 x8x45输出轴与大齿轮连接选用键A18X 11X504T 4X564.5 X 1000crn = = 88.48MPa g =dhl 58 X 11 X 401 i输出轴与联轴器连接选用键A14X9X56474X564.5 X 1000cr =- = 97.57MPa 故，轴承2压紧，轴承1放松。一则 %】=2! = 778.13N

21、,=凡1+ 4 = 166693N.计算当量动载荷对轴承 1m=三三 = 0.29 V e, % = % = 1555.86N对轴承21666 $32090.74=0.79 Q,P, = 0.4Fr2 + 1.7Fa. = 3670.07NSP2 P J故按轴示2的当量动载荷计算寿命，即取P二2二 3670.07N6.轴承寿命校核计算106 -x 60 X 86.6=461951X228000 竺j、l 34.2 X 3670.07， 19200/1故所选轴承符合要求。十、箱体结构的设计1 V窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以 便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮

22、合情况。润滑油也 由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内 和润滑油飞溅出来。放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞 赌注。油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有 各种结构类型，有的已定为国家标准件。通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气 压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或 窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集 体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结 合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉

23、顶起机盖。在轴 承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴 向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。10.6、定位销为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联 结后，膛孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体 结构是对的，销孔位置不应该对称布置。10.调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间 隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。、环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或 拆卸机盖。密封装置在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止 漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相 差很大，应根据具体情况选用

24、。箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸箱座壁厚68箱盖壁厚5 18箱座凸缘厚度b12箱盖凸缘厚度b 112箱座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径df16地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径dl12箱盖与箱座联接螺栓 直径d28连接螺栓d2的间距1160轴承端盖螺钉直径d38窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径d6df, dl,d2至外箱壁距 离C122, 18,14df, d2至凸缘边缘距 离C220, 16, 12轴承旁凸台半径R120, 16, 12凸台高度h根据低速级轴承座外径确定, 以便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面 距离L140大齿轮顶圆与内箱壁 距离 126齿轮端面与内箱壁距 离28箱盖、

25、箱座肋厚ml ,m28, 8轴承端盖外径D2116, 160轴承端盖凸缘厚度t140轴承旁联接螺栓距离s尽量靠近，以Mdl和Md2 互不干涉为准，一般取 s=D2十一、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M12X1.25油面指示器选用杆式游标M12起吊装箱盖采用M8吊环螺钉、箱座采用吊钩。放油螺塞选用外六角油塞及垫片M14X 1. 5十二、润滑密封设计齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向的速度，浸油高度约为 六分之一大齿轮半径，取为40mm。滚动轴承的润滑轴承采用开设油沟、飞溅润滑。润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于 小型设备，选用CKC150工业齿轮油。密封方法的选取选用凸缘式轴承端盖，用螺钉固紧在轴承座孔的端面 上，可准确调整轴承间隙。轴承端盖结构尺寸按用其定位的 轴承的外径决定。十三、联轴器设