圆锥-圆柱齿轮减速器课程设计说明书

1、机械设计课程设计说明书设计题目： 圆锥-圆柱齿轮减速器 姓 名： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学号： 指导教师： 完成日期： 2014 年 12 月 3 目 录 TOC h z u t 标题 2,1,标题 3,2 HYPERLINK l _Toc298875895 1 设计任务书 设计计算及说明结果2.4 传动件的设计计算1.高速级圆锥齿轮传动的设计计算1)选定齿轮的类型精度等级、材料及齿数：选择材料及热处理小圆锥选用40Cr，调质处理，调质硬度为280HBS，大圆锥齿轮选用45#钢，调质处理，调质硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 , ,选齿轮小齿轮选=24，大

2、齿轮选=48，互质选49，大小锥齿轮选用7级精度。轴交角的直齿锥齿轮传动，得。，2)按齿面接触疲劳强度计算 1）定公式内的各计算数值设计计算及说明结果（1） 计算小圆锥齿轮传递的转矩=3.94；（2）查表可知锥齿轮传动的齿宽系数=0.3；（3）从表10-5查得材料的弹性影响系数=；查图10-20得由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限=；计算应力的循环次数：（6）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，取接触疲劳寿命系数，。由式（10-12）得：,;取较小者，即该齿轮副的接触疲劳应力=522.5Mp 2）计算试算小齿轮分度圆直径并代入中较

3、小的值设计计算及说明结果所以平均分度圆直径为：计算锥齿轮平均分度圆处的圆周速度为：根据，7级精度由图10-8查得动载荷系数，返回校核载荷系数：两者相差不大，可用试选的进行设计计算。3）计算模数设计计算及说明结果3)按齿面的弯曲疲劳强度计算算载荷系数由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数，；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；计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得查取齿形系数由表10-5查得=2.64，=1.59，计算大小齿轮的并加以比较 = = 设计计算及说明结果设计计算调整齿轮模数 V=1.735m/s,7级精度，查图10-8得 根据齿根弯曲疲劳

4、强度计算，取标准模数m=2对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮的直径有关。取由弯曲强度算得的模数1.692，并就近圆整为标准值2。按接触强度算得的模数1.692，并就近圆整为标准值2.按接触强度得分度圆直径d1=80.688mm.算得小齿轮 设计计算及说明结果4)几何尺寸计算(1) 算分度圆直径(2) 锥距(3) 锥齿宽度 2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算1.选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数选择材料及热处理：小圆柱选用45#钢，调质硬度为240HBS，大圆柱齿轮选用

5、初定齿数：小圆柱选24，大齿轮选 ;互质取97选7级精度45#钢，调质硬度为200HBS取压力角 螺旋角设计计算及说明结果2 按齿面接触强度设计 由设计计算公式（10-9a）进行试算即;确定公式内各计算数值：试选载荷系数;小齿轮传递的转矩;由表10-7选取齿宽系数;由表10-6查得材料的弹性影响系数；同理设计计算及说明结果由图10-21d按齿轮硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限;由式10-13计算应力循环次数：; 由图10-19查得接触疲劳寿命系数：，; 由图10-19查得接触疲劳寿命系数：，;设计计算及说明结果取较小计算：试算小齿轮分度圆直径,代入中较小值计算圆周速度

6、V：计算齿宽b：计算齿宽与齿高之比b/h：模数 ,齿高 , ;计算载荷系数：根据，7级精度，由图10-8查得动载荷系数；计算载荷系数：根据，7级精度，由图10-8查得动载荷系数；设计计算及说明结果直齿轮假设；由表10-3查得；由表10-2查得使用；有由表10-4查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时 ;由=10.67，查图10-13得，故载荷系数;按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（10-10a）;计算模数。3 按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为：;确定公式的各计算数值：由图10-20c齿轮的弯曲疲劳强度极限，；设计计算及说明结果由图10-18查得弯曲疲劳寿命系

7、数，；计算弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳安全系数，由式（10-12）得计算载荷系数K查得齿形系数与应力校正系数由表10-5查得，计算大小齿轮的并比较大小设计计算及说明结果小齿轮的数值大。设计计算： 对比计算结果由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数1.414并就近似圆为标准值，按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数： 取大齿轮齿数 取几何尺寸计算 1）计算螺旋角和分度圆直径： 设计计算及说明结果 2）计算中心距：计算齿轮宽度：取，圆整中心距后的强度

8、校核1）尺面接触疲劳强度校核设计计算及说明结果齿面接触疲劳满足要求2）齿根弯曲疲劳强度校核、根据V=1.47m/s,7级精度，查表得Kv=1.05设计计算及说明结果由表查得 结合b/h=12.99可得查表得 设计计算及说明结果满足齿根弯曲疲劳，且小齿轮的抗弯曲破坏能力大于大齿轮6.结论如下表齿数齿宽螺旋角精度等级压力角中心距Z1=30Z2=121b1=65mm b2=59mm7a=129mm2.5轴的设计与计算一 输出轴1的设计：1) 输入轴上的功率， 转速转矩2) 求作用在齿轮上的力： 因已知高速级小锥齿的分度圆直径为，而3）初步确定轴的最小直径：先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取

9、轴的材料为45#钢，调质处理。设计计算及说明结果根据表15-3，取，于是得输入轴的最小直径显然是安联轴器的直径，为使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器的型号。联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选型凸缘联轴器，其公称转矩为400，半联轴器的孔径mm ，故取，半联轴器与轴配合的毂孔长度.轴的结构设计：拟定装配方案；设计计算及说明结果根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度：1)轴段1-2，由联轴器型号直径为30mm，右端应有轴肩定位，轴向长度应该略小于60mm，取58mm。2)轴段2-3，由轴承内圈直径得轴段

10、直径为35mm。左端联轴器又端面距离短盖取30mm，加上轴承宽度和端盖宽度，轴段长度定为65.25mm。3)轴段3-4，由于小齿轮悬臂布置，轴承支点跨距应取悬臂长度的大约两倍，由此计算出轴段长度为113mm。又有轴肩定位的需要，轴肩高度取3.5mm，所以轴段直径取42mm。4)轴段4-5，先初选轴承型号，由受力情况选择圆锥滚子轴承，型号取30207，内径为35mm。所以轴段直径为35mm，长度应略小于轴承内圈宽度17mm，取为15mm。5)轴段5-6，小锥齿轮轮毂长度为38mm，齿轮左端面距离套杯距离约为8mm，再加上套杯厚度，确定轴段长度为54mm，直径为32mm。 表3-1.1 轴一的草图

11、设计计算及说明结果 表3-1.2 轴一的尺寸轴段12段23段34段45段56段长度mm58651131554直径mm2135423532上零件的周向定位：齿轮，半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按由手册查得平键截面键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。确定轴上周角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，各轴高处的圆角半径入图。求轴上的载荷： 首先根据轴的结构圆作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查找a值，对于30306型圆锥滚子轴承由手册中查得，因此，作为

12、简支梁的轴的支承跨距圆周力，径向力及轴向力的方向如图：圆锥滚子轴承30306设计计算及说明结果设计计算及说明结果表3-2 轴1的支反力及弯扭矩载荷水平面垂直面支反力F弯矩M总弯矩扭矩T按弯扭合成应力校核轴的强度：进行校核时，通常只校核轴上承受的最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据式（15-5）及上表中的数值并取，轴的计算应力为；设计计算及说明结果前已选定轴的材料为45#钢，调质处理。由表15-1，查得，因此，故安全。二 输出轴2的设计：1 输出轴上的功率，转矩， 2 求作用在齿轮上的力：因已知低速级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。3 初步确定轴的最小直径：设计计算及说明结果

13、（1）先按公式（15-2）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45#钢，调质处理。根据表15-3取，于是得， （2）轴的结构设计 1)轴段1-2，选用轴承型号为30208，轴段直径为40mm，齿轮端面距离箱体内壁取10mm，轴承距内壁2mm，所以轴段长度取35.5mm。2)轴段2-3，由于箱体内壁应该相对于输入轴的中心线对称，通过计算此段长度为20mm，又有定位需要，轴径取58mm。3)轴段4-5，由设计结果，齿宽为115mm，取此轴段长为113mm。4)轴段2-3，轴段3-4 ，是定位轴肩，轴径取55mm，。5)轴段5-6，用于装轴承，长度取35.5mm，直径取40mm。图3-2.1 轴2的

14、草图滚动轴承30208设计计算及说明结果表3-2.2 轴2的尺寸轴段12段23段34段45段56段长度mm30203611336直径mm40588549404 轴上零件的周向定位：齿轮与轴的周向定位采用平键联接，按由手册查得平面截面，键槽采用键铣刀加工，长为。5 确定轴上圆角和倒角尺寸查表后取轴端倒角6 求轴上载荷设计计算及说明结果轴的合成弯距图和转距图如下：设计计算及说明结果7 按弯扭合成力校核轴的强度校核时，只校核轴上承受的最大弯矩和扭矩的截面，根据数据以及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力。取，则轴的计算应力为：已选定轴的材料为45号钢，调制处理，由设计手册得，安全三 输出轴3的设

15、计：1 输出轴上的功率，转矩，。 2 求作用在齿轮上的力： 因已知低速级齿轮的分度圆直径，而设计计算及说明结果3 初步确定轴的最小直径： 先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。选轴的材料为45#钢，调质处理，根据表15-3取，于是得输出轴的最小直径是联轴器的直径，为使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器的型号。联轴器的计算转矩，查表14-1考虑到转矩变化很小，故取，则。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册选用TLT型弹性套柱销联轴器。其公称转矩为。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，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径，半联轴器与轴配合

16、的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故12段应短于,设计计算及说明结果4 轴的结构设计：拟定方案。根据轴定位的要求确定轴的各段直径和长度：初步选择滚动轴承:因轴承受有径向力和轴向力作用，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度定级的单列圆锥滚子轴承30213，其尺寸为，故，而取齿轮距箱体内壁的距离，锥齿轮与圆柱齿轮之间的距离。考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时应距箱体内壁一段距离，取。已知滚动轴承宽度，左右端滚动轴承采用轴间挡圈定位，由手册查得轴间挡圈， ，取安装齿轮处的轴段56的直径，齿轮的右端采用轴肩定位

17、，轴肩高度，取，已知齿轮轮毂的宽度为75，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。设计计算及说明结果至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。轴上零件的周向定位:齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，按由手册查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为，半联轴器与轴的联接的平键截面为，同样半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。图3-3.1 轴3的草图表3-3.2轴3的尺寸轴段12段23段34段45段56段67段长度mm27111089059110直径mm65

18、9068656260设计计算及说明结果求轴上载荷 受力图如下：设计计算及说明结果4）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，取，则轴的计算应力为： 已选定轴的材料为45号钢，调质处理。查表得，安全2.6滚动轴承的选择及校核一轴承的寿命校核轴承的设计参数：出于几何参数和经济性方面的考虑，前边已经选用圆锥滚子轴承30306，现在将其参数表列如下： 表2.6-1 轴承的设计参数基本尺寸/mm安装尺寸/mm动载荷静载荷极限转速dDB3072191.537631.559.063.05600设计计算及说明结果由于三根轴承受的当量动载荷和转速都不一样，所以必须分别校核，现在

19、将参数表列如下：表5-2 轴承支座的动力参数项目1轴2轴3轴支反力 487.46554.5622.9转速 r/min960480480轴承的寿命预期：轴承对1：轴承对2：轴承对3：轴承的工作寿命：，均大于轴承的工作寿命，所以轴承的寿命足够。设计计算及说明结果2.7 键的选择及校核计算1.轴1的键1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，尺寸为 圆锥齿轮处选用普通平头圆键，尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为键的工作长度，合适，合适2.轴2的键 1）选择键联接的类型和尺寸设计计算及说明结果联接圆柱齿轮处选用圆头平键，尺寸为 联接圆锥齿轮处选用普

20、通平头圆键，尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度，合适，合适3.轴3的键1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，尺寸为 圆柱齿轮处选用普通平头圆键，尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为。设计计算及说明结果键的工作长度，合适，合适2.8润滑与密封（一）润滑设计齿轮圆周速度v5m/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

21、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-CKB150号工业齿轮润滑油。密封设计（1）轴伸出处的密封：作用是使滚动轴承与箱外隔绝，防止润滑设计计算及说明结果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

22、油进入轴承内，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。 2.9箱体的设计与计算1 选择材料：选择箱体的材料为HT150，硬度为140HBS。2.箱体设计的几点原则：箱体结构较为复杂，多用灰铸铁铸造，本设计采用剖分式箱体；为保证减速器的支撑刚度，箱体轴承支座处应有足够的厚度，并设计加强肋，肋板同时可以增加散热；轴承旁螺栓的凸台设计可提高轴承座孔的连接刚度，凸台的高度由扳手空间决定；箱座和箱盖连接凸缘应有一定的厚度，保证箱体的密封性；设计输油沟和回油沟要合理，要充分考虑加工工艺可行性。箱体的结构尺寸：1箱座壁厚，2箱盖壁厚3箱座凸缘厚度4箱盖凸缘厚度5箱座底凸缘厚度6地

23、底螺钉直径，取M247地底螺钉数目8轴承旁联接螺栓直径 ，取M189箱盖与箱座联接螺栓直径 取M1210联接螺栓的间距 12窥视孔盖螺钉直径,取M813定位销直径14，至外箱壁距离15轴承旁凸台半径16凸台高度 17箱体外壁至轴承座端面距离19大齿轮顶圆与内箱壁距离 20齿轮端面与内箱壁距离21箱盖，箱座筋厚 ， 22轴承端盖外径 23轴承旁联接螺栓距离24大齿轮齿顶圆至箱底内壁的距离25箱底至箱底内壁的距离26减速器中心高27箱体内壁至轴承座孔端面的距离28轴承端盖凸缘厚度29轴承端面至箱体内壁的距离30旋转零件间的轴向距离31齿轮顶圆至轴表面的距离3 设计小结完成了圆锥-圆柱减速器是设计。

24、心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程 .随着科学技术发展的日新日异，减速器已经成为当今机电一体化的工业应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握减速器的设计开发技术是十分重要的。经过两个多星期的努力,我终于将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足,我得到了许多同学和老师的帮助.在此我要向他们表示最诚挚的谢意.整个作业过程中,我遇到的最大 ,最痛苦的事是最后的文档.一来自己没有熟练掌握电脑的技术应用 ,用起来很不方便;尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的 ,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了四连杆执行机构和带传动以及齿轮 ,蜗杆传动机构的设计步骤与方法;也不仅仅对制图有了更进一步的掌AutoCAD , Word及公式编辑器这些仅仅是工具软件,熟练掌握也是必需的.对我来说,收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力.在整