2022年二圆锥圆柱齿轮减速器机械方案说明书.docx

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1、精品学习资源机械设计课程设计说明书设计题目：二级圆锥- 圆柱齿轮减速器班级：设 计 者：学号：指导老师：机械设计课程设计运算说明书一、传动方案拟定3二、电动机的挑选3三、运动、动力学参数运算5四、传动零件的设计运算6五、轴的设计六、轴承的挑选和运算1124七、键连接的校核运算26八、联轴器挑选27九、箱体设计28十、减速器附件28十一、密封润滑29十二、设计小结30欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源十三、参考文献31运算过程及运算说明一、传动方案拟定设计二级圆锥 - 圆柱齿轮减速器工作条件： 输送机连续单向运转工作时有稍微震惊，空载启动，卷筒效率 为 0.96 ，输送带工作速度误差为5%

2、；每年按 300 个工作日运算，使用期限为10 年，大修期 4 年，单班制工作；在特地工厂小批量生产（ 1） 原始数据：运输机工作周转矩：T=1800N m；带速V=1.30m/s；滚筒直径 D=360mm二、电动机挑选1、电动机类型的挑选 ： Y系列三相异步电动机2、电动机功率挑选：1）传动装置的总效率：注释及说明T=1800N mV=1.30m/s D=360mmP=13.00kW 总=0.86 Pd=15.13kWnw=68.97r/min电动机型号Y200L1 6 i 总=10.6i 1=2.66i 2=3.99机械设计学习指导 57 页nI =730r/min nII=274.4r/

3、min nIII =68.8r/min nIV= nIII =68.8 PI=14.98Kw PII=14.3kWPIII =13.9kW PIV =13. 8 kWTd=198 N m TI=196NmT II=497.7N mT III =1929.4N m欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源4总=滚筒轴承圆柱齿轮 联轴器圆锥齿轮TW =1910.1Nm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源=0.960.99 0.980.990.97=0.862电动机的输出功率： Pd= P/总=13.00/0.86=15.13kW3、确定电动机转速：运算工作机轴工作转速：nw=60 1000V/

4、D=6010001.30/ 360=68.97r/min按表 14-2 举荐的传动比范畴，取圆柱齿轮和圆锥齿轮传动的一级减速器传动比范畴分别为23 和 35，就总传动比范畴为I d=615；故电动机转速的可选范畴为nd=I d nw=73022560*140电动机的主要参数见下表三、运动参数及动力参数运算运算总传动比及安排各级的传动比1、总传动比： i=nm/nw=730/68.97=10.582、安排各级传动比 :取 i 直=1.52 i 锥锥齿轮啮合的传动比： i1 =0.25i=2.66圆柱齿轮啮合的传动比： i2 =i/ i 1=10.58/2.66=3.991. 运算各轴转速 r/m

5、in ）nI=n=730nII =nI /i1=730/2.66=274.4 nIII =nII/i 2=274.4/4=68.8 nIV= nIII =68.82. 运算各轴的功率 kW）PI=Pd 联轴器=15.130.99=14.98PII=PI轴承圆锥齿轮 =14.980.990.98=14.3PIII =PII 轴承圆柱齿轮 =14.3 0.990.98=13.9PIV =P* 轴承* 联轴器=13.90.990.99=13. 83. 运算各轴扭矩 Nm）a=200mm机械设计课程设计 P22d12 =35mm d2-3=42mm d3-4=d5-6=45mmd4-5=54mm d6

6、7 =42mm l 12 =60mm.l 23=50l 3-4=26mm l 45=120mm l56=26mm l67=78mmFt1 =4117.6N Fr1=1404.1N Fa1=524.1N FBX =255.6N FBY =704.3N欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Td=9550* Pd/ nm =955015.13/730=198 TI=9550*PI/nI=194TII=9550*PII/nII=497.7 TIII =9550*PIII /nIII =1929.4 TW =9550* PW /nW=1910.1Td、TI、TII 、TIII 、TW=依次为电动机轴，

7、和工作机轴的输入转矩；电动机轴轴轴轴工作机轴730730274.468.868.815.1314.9814.313.913.8198196497.71929.41910.112.663.99110.990.970.970.98参数 轴名转速 r/min 功率 P/kW 转矩/n*m 传动比效率4. 验证带速V=nIII =1.296m/s误差为=-0.0035%, 合适四、传动零件的设计运算1. 圆锥齿轮的设计运算已知输入功率 P1=P=14.98Kw,小齿轮的转速为 730r/min， 齿数比为 u=2.66，由电动机驱动，工作寿命为 10 年每年工作300 天），单班制，输送机连续单向运转

8、，工作时有稍微震动，空载启动；1）选定齿轮精度等级，材料和确定许用应力1）该减速器为通用减速器，速度不高应选用7 级精度选 择小 齿轮 材料 为 35SiMn 钢调质， 硬度为 229286HBS，大齿轮为 45 钢调质），硬度为229 286HBS，按齿面硬度中间值，有图5-29b 按碳钢查 MQ 线得Flim1=290Mpa Flim2 =220Mpa=6684.0NFCy=2108.4N M Cx=- 347.7NmM Cy1=64.1N mMCy2=- 24.9NmMec=275.06Nme =1.36MpaN mNmN m=40.34mmd12= d56=50mm d23=d45=5

9、7mm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源同理由图 5-32b 查得 Hlim1 =700Mpa Hlim2 =580Mpa 3）有式 5-29）， 5-30）分别求得Fp1= Flim1 YSTYNYx/SFmin=446Mpa Fp2= Flim2 YSTYNYx/SFmin=338MpaHp2= Hlim2 YSTZNZW/SHmin =580Mpa由于为闭式齿面硬度中，主要失效形式为齿面疲惫点蚀， 故应按接触疲惫强度进行设计，并校核其齿根的弯曲强度；Ru H21小齿轮的名义转矩 T1= TI=194Nm2）选取载荷系数 K=1.31.6同小齿轮悬臂设置，取k=1.5 3选取齿宽系数

10、，取4选取重合度系数，取 Z5初算小齿轮大端分度圆直径d6确定齿数和模数选取取 =75大端模数 m=mm，取 m=4 7）运算主要尺寸3校核齿根弯曲疲惫强度1/3Fa1= 1331.1N AB=92mm, BC=65mm, CD=125mm=-8145.3N=-8200.7Nd1-2 =70mm欢迎下载精品学习资源d2-3=77mm1运算从重合度系数=104mm欢迎下载精品学习资源由于重合度，所以；2确定的大值由图 5-26 查得；就由于，所以挑选大齿轮进行校核3校核大齿轮的齿根弯曲疲惫强度故齿根弯曲疲惫强度足够，所选参数合适；2. 圆柱直齿轮的设计运算已知：输入功率，小齿轮转速为 274.4

11、r/min， 齿数比为 u=4，电动机驱动，工作寿命为 10 年挑选齿轮材料，确定许用应力依据题设条件看，大小齿轮均采纳20CrMnTi钢渗碳淬火，硬度 5662HRC；由图 5-29c 查得弯曲疲惫强度极限应力由图 5-32c 查得接触疲惫强度极限应力2按轮齿弯曲疲惫强度运算齿轮的模数m1确定弯曲应力采纳国标时，由于齿轮的循环次数所以取；就=600Mpa2小齿轮的名义转矩3选取载荷系数 K=1.64）初步选定齿轮的参数5确定复合齿形系数,因大小齿轮选用同一材料及热处理，就相同，故按小齿轮的复合齿形系数带入即可由机械设计基础第四版P88，图 5-26 可查得：6） 确定重合度系数由于重合度所以

12、欢迎下载精品学习资源将上述各参数代入 m 式中得按表 5-1，取标准模数；就中心距7） 运算传动的几何尺寸：齿宽：3）校核齿面的接触强度1) 重合度系数2) 钢制齿轮把上面各值代入式中可算得：符合要求4）校核齿根弯曲强度欢迎下载精品学习资源故，轴强度满意要求；五、轴的设计运算输入轴的设计运算1已知： P1 =14.98kw, n1 =730r/min,T1 =196 Nm2. 挑选材料并按扭矩初算轴径选用 45#调质，硬度 217255HBS，=650Mp依据课本 P235mm=33mm3. 初步挑选联轴器要使轴径 d12 与联轴器轴孔相适应故挑选连轴器型号查课本 P297,查 kA=1.5,

13、 Tc=kA T1=1.5*196=294 N m查机械设计课程设计 P298，取 HL 弹性柱销联轴器，其额定转矩 315 N m， 半联轴器 的孔径 d1=35mm, 故取 d12=35mm,轴孔长度 L=82mm, 联轴器的轴配长度 L1 =60mm.4. 轴的结构设计1）拟定轴的装配方案如下图：欢迎下载精品学习资源2）轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位错误 .为了定位半联轴器， 1-2 轴右端有一轴肩，取 d2-3=42mm 错误 .选滚动轴承：因轴承同时承担有径向力和轴向力，应选用系列圆锥滚子轴承；参考d2-3=42mm；查机械设计课程设计 P311，表 18-4.选取标准精度约

14、为03.尺寸系列 30309.尺寸：故 d3-4= d5-6=45mm，而 l3-4=26mm此两对轴承均系采纳轴肩定位，查表 18-4，3030 轴承轴肩定位高度 h=4.5mm因此取 d4-5=54mm；错误 .取安装齿轮处的直径 d67=42mm，使套筒牢靠的压在轴承上，故 l56T =27.25mm，l56=26mm；错误 .轴承端盖总宽度为20mm，由于装拆及添加润滑油的要 求，轴承端盖与外端面与半联轴器右端面的距离l=30mm，故l23=20+30=50mm；取 l 45=120mm. 错误 .圆锥齿轮的轮毂宽度lh=1.21.5） ds，取 l h=63mm，齿轮端面与箱壁间距取

15、15mm，故 l67=78mm；错误 .轴上零件的周向定位半联轴器与轴、齿轮与轴采纳平键连接，即过盈协作；由设计 手册，并考虑便于加工，取半联轴器与齿轮处的键剖面尺寸,齿轮键长 L=B-=4mm锥齿轮受力：已知 T1=196Nm,就圆周力： Ft1=2000T1/dm1=4117.6N径向力： Fr1=Ft1=1404.1N轴向力： Fa1=Ft1tan=524.1N错误 .轴承的支反力1 绘制轴受力简图 如下图） 求弯矩，绘制弯矩图 合成弯矩：=353.6 Nm=348.6 Nm5求当量弯： 因单向回转，视转矩 为 脉动循环，欢迎下载精品学习资源就剖面 C 的当量弯矩 :Nm欢迎下载精品学习

16、资源6 断危急截面并验算强度Nm欢迎下载精品学习资源1）剖面 C 当量弯矩最大，而直径与邻段直径相差不大，故剖面 C 为危急截面；已知 Me= MC 1=372.8MPa,=40.9MPaA 处虽只受扭矩但截面最小也为危急截面=27.5MPa欢迎下载精品学习资源所以其强度足够 .1. 已知：中间轴的设计2. 挑选材料并按扭矩初算轴径欢迎下载精品学习资源错误 .选用 45#调质，硬度 217255HBS依据课本 P23510-2）式，并查表 10-2，取 c=1083. 轴的结构设计1）拟定轴的装配方案如下图欢迎下载精品学习资源2）轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位错误 .初步挑选滚动轴承；

17、因轴承同时受到径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并依据， 查取 30310 型，尺寸故 d12= d56=50mm， 此两对轴承均系采纳套筒定位， 查表 18-4，轴定位轴肩高度 h=4.5mm,因此取套筒直径为 59mm.错误 .取安装齿轮处的直径： d23=d45=57mm，锥齿轮右端与左 轴 承 之 间 采 用 套 筒 定 位 ， 已 知 锥 齿 轮 轮 毂 长lh=0.07d,取 h=4mm,就此处轴环的直径 d34=63mm.错误 .已知圆锥直齿轮的齿宽为b1=48mm,为了使套筒端面牢靠地压紧齿轮端面，此处轴长 l45 轴上零件的周向定位半联轴器与轴、齿轮与轴采纳

18、平键连接，即过盈协作；由欢迎下载精品学习资源设计手册，并考虑便于加工，取半联轴器与齿轮处的键剖 面尺寸mm，齿轮键长 L=B- 轴圆角： 245 度4. 轴强度的运算及校核1. 锥齿轮受力：已知 T2=497.7N m ,dm2= d21-0.5=255mm就圆周力： Ft2=2000T2/dm2=3903.5N径向力： Fr2=Ft1tancos=496.87N轴向力： Fa1=Ft2 tan=1331.1N画弯矩图欢迎下载精品学习资源2. B.处的弯矩：C 处的弯矩：3. 合成弯矩：4. 转矩5. 因 单 向 回 转 ， 视 转 矩 脉 动 循 环, 已 知欢迎下载精品学习资源，查表 12

19、-1=65MPa,就剖面 B 处的当量弯矩 :剖面 C 处的当量弯矩图：7 判定危急截面并验算强度剖面 C 当量弯矩最大，而直径与邻段直径相差不大，故剖面C 为危急截面；已知:M e= MC 1 =1128.1MPa,，W=0.1所以其强度合适；输出轴设计 轴）已知：输出轴功率为P =13.9kW，转速为 68.8r/min, 转矩为1929.4N m,大圆柱齿轮的直径为 320 mm，齿宽为 4mm；1. 挑选轴的材料选取轴的材料为 45 钢调质），2. 按扭矩初算联轴器处的最小直径先据表 12-2，按 45 钢mm=69mm要使轴径 d12 与联轴器轴孔相适应，故挑选连轴器型号查课本 P2

20、97,查 TA=1.5,设计扭矩： Tc=TA T3=1.51929.4=2893.5N m,查机械设计欢迎下载精品学习资源课程设 计 P298 ， 取 HL6 弹 性柱销 联轴器 ， 额定 扭矩 为3150Nm 其半联轴器的孔径 d =70mm,长度为 132mm；故取d1-2 =70mm，l1-2=130mm3. 轴的结构设计1）拟定轴的装配方案如下图：0.07d,取h=7mm, 轴 环 处 处 的 直 径=104mm,1.4h,取=10mm,5 取 箱 体 小 圆 锥 齿 轮 的 中 心 线 为 对 称 轴 ，欢迎下载精品学习资源6）轴上的周向定位齿 轮 与 轴 用 键 连 接 查 机

21、械 设 计 课 程 设 计 取， L=B-510=55mm. 同时保证齿轮与轴有良好对中性，挑选齿轮轮毂与轴合为H7/m6,滚动轴承宇宙的轴向定位有过渡协作来保证，轴尺寸公差为m67确定轴的倒角尺寸： 2；4. 轴的强度校核1） 齿轮上的作用力的大小2） 求直反力3） 画弯矩图：欢迎下载精品学习资源4） 画扭矩图：5） 弯扭合成：因单向 回 转 ， 视转 矩 为 脉动循环 ，就剖面 C 的当量弯矩 :N m=1161.5 N m6） 判定危急剖面：欢迎下载精品学习资源C 截面：24.2MPaA截 面 直 径 最 小 也 为 危 险 截 面 ：33.9MPa27,23,17距离d1、d2 至凸缘

22、边缘距C221,1521,15离轴承旁凸台半径R1= C221,1521,15凸台高度h=20mm外机壁至轴承座端面距离l1=C1 +C2+d39欢迎下载精品学习资源轴承旁联接螺栓距离SD2135,148,223十减速器附件的挑选由机械设计课程设计挑选通气塞M16 1.5,A 型压配式圆形油压表 A32JB/T7941.1-1995,外六角螺塞及封油垫M14 1.5,箱座吊耳，吊环螺钉M16，代号为 L-CKC220 润滑剂；由于齿轮的速度小于12m/s，所以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 ； 因 为 大 圆 锥 齿 轮 的 线

23、速 度 为4.87m/s2m/s,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，成效较好；对箱体进行密封为了防止外界的灰尘，水分等侵入轴承，并阻挡润滑剂的流失；十二 .设计小结通过这次对圆锥圆柱二级减速器的设计，使我们真正的明白了机械设计的概念，在这次设计过程中，反反复复的演算一方面不断的让我们接进正确，另一方面也在考查我们我们的耐心，思维的严密性和做讨论的严谨性；我想这也是这次设计我们是哟应当达到的；这些让我感受颇深；通过三个星期的设计实践，我们真正感受到了设计过程的谨密性，为我们以后的工作打下了肯定的基础；机械设计是机械这门学科的基础的基础，是一门综合性较强的技术课程，他融汇了多门学科中的很多学问，例如，机械设计，材料力学，工程力学，机械设计课程设计等，我们对从前学的和一些未知的学问都有了新欢迎下载精品学习资源的熟悉；也让我们熟悉到，自己仍有好多东西仍不知道，以后更要加深自己的学问内涵，同时，也特别感谢老师对我们尽心的指导，得已让我们能更好的设计；参考文献 ：1.黄华梁、彭文生编机械设计四版高等训练出版社 20072.王旭、王积森2003机械设计课程设计机械工业出版社3. 朱文坚 机械设计课程设计 科学出版社4. 刘鸿文主编 材料力学 第四版 高等训练出版社 2003欢迎下载