圆锥—圆柱齿轮减速器设计.docx

《圆锥—圆柱齿轮减速器设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《圆锥—圆柱齿轮减速器设计.docx（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一、设计任务书2二、电机的选择计算一、择电机的转速2二、工作机的有效功率2三、选择电动机的型号3三、运动和动力参数的计算一、分配传动比3二、各轴的转速3三、各轴的功率4四、各轴的转矩4四、传动零件的设计计算1 .闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算4.闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算6五、轴的设计计算减速器高速轴I的设计91. 减速器低速轴II的设计II减速器低速轴m的设计14六、滚动轴承的选择与寿命计算.减速器高速I轴滚动轴承的选择与寿命计算161 .减速器低速II轴滚动轴承的选择与寿命计算17.减速器低速III轴滚动轴承的选择与寿命计算18七、键联接的选择和验算.联轴器与高速轴轴伸的键联接19

2、1 .大圆锥齿轮与低速轴n的的键联接19.大圆柱齿轮与低速轴III的的键联接20结果计算及说明3)计算应力循环次数小齿轮：N、= 60,2/1, =60x1420x1x(2x8x300x7) = 2.863x109大齿轮：N?= 5, = 2.863x10% = 9.542x1()84)查得接触批量寿命系数Km=0.93K的 2 =0975)计算接触疲劳许用应力防=o.93x6OOM& = 558M4 Sb=2bHim2 = 097 X 550MPa = 533.5MPa s6)试选K, = 1.2,查得=1.0, =1, =1.5x1.25 = 1.875所以，K = K“KKy勺= 1.0

3、x1.2x1x1.875 = 2.25 7)4=95.5m力 =空爷产989XK/N加8)(2)、计算189.8 丫 k 533.5 ；189.8 丫 k 533.5 ；1)试算小齿轮的分度圆直径，带入%中的较小值得2.25 x 1.989 xlO4 ”x；=58.79mmx(l-0.5xi)2x32)计算圆周速度vv =-4内=3 58.79x1420 = 4 369/ 60x100()60x1000”/ 结果计算及说明3）计算载荷系数根据u = 4.369%, 8级精度，查得（ = 1.23, 所以 K = K,Kj =1.0x1.23x1x1.875 = 2.31。 4）按实际的载荷系数

4、校正所得的分度圆直径：4 = 4,= 58.79x 2.3/ = 59.3tnrn5）技术模数m = 593%2 = 2.696mm3.按齿根弯曲疲劳强度设计公式：mJ I 4町&丫媒（1一0.5 媒）242/7石（1）、确定公式内的各计算值1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限b阳=500M&,大齿轮的弯曲疲 劳强度b在2 =380例&。2）查得弯曲疲劳寿命系数K, =0.86, K. 2 =093）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳平安系数S=1.4,那么,0.86x5001.4MPa = 301 A4MPaKfngfez _ 0.9x380s 一 IAMPa = 244.29MPa4)载荷系数K=

5、2.315)节圆锥角6=arctan + = 18.4356)7)8)9)计算及说明心二90 18.435 = 71.565,当量齿数23=24cosg cos 18.435cos& cos 71.565查取齿形系数结果= 218,=2.65,=2.115查取应力校正系数 %八=1.58,=1.86计算大小齿轮的，并加以比拟。307.14= 0.0136%242_ b) 244.29= 0.01619大齿轮的数值大。(2)、设计计算m241(1-0.5x1)2x232xV32 + 1xO.01619 =2.033综合分析考虑，取m=3mm,Z = 23得，z2 = Z| = 23 x 3 =

6、69 , & = Z| = 23 x 3 = 69mm结果计算及说明4.几何尺寸计算(1)、计算大端分度圆直径4 = 69mmd2 = z2 /? = 69 x 3 = 207mm(2)、计算节锥顶距R = -+ 1 = x /32 + 1 = 109.0986;?m22(3)、节圆锥角G =18.425,= 18266”心=71.565： =71。3354”(4)、大端齿顶圆直径4八=4= +2m cos g = 69 + 2 x 3 x cos 18 266” = 74692mmda2 = d、=+2zcosa = 207 + 2 x 3 x cos 7 T3354 = 208.897/?

7、/?(5)、齿宽h =(/)R R = 09.0986mm = 36.366mm取 4 =b2= 36mm二、圆柱齿轮传动的设计计算输入功率=2.957Kw （略大于小齿轮的实际功率），小齿轮 的转速为：4=1720%，大齿轮的转速为4=437.33%，传动比i = 3,由电动机驱动，工作寿命（设每年工作300天），两班制，带式 输送，平稳，转向不变。结果计算及说明1 .选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)由以上计算的数据可得圆锥齿轮的传动在II轴的轴向力F“椎=2x19.59x1000 * tan 2(), xcosl8 435 = 204.987NR傩 66此轴向力较小，故二级变速装置

8、选用直齿圆锥齿轮。(2)、运输机为一般工作机器，速度不高，应选用8级精度。(3)、材料选择，小齿轮材料为40Cr (调质)，硬度为280HBS,大齿 轮材料为45刚(调质)，硬度为240HBS,二者材料硬度相差40HBS。(4)、选小齿轮齿数z =23,那么22=/马=4.18x23 = 96.按齿面接触疲劳强度设计公式:KT u(1)、确定公式内的各计算值 1)试选载荷系数=1.5 2)计算小齿轮传递的转矩i5xl%=95.5xlx2.79%73.33 = 5.64xl04N.M 3)选取齿宽系数内=14)查得材料弹性影响系数Ze=189.8MRz5)按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

9、%川=600MPa ,大齿轮的接触疲劳极限。缄2 =550M& 0结果计算及说明6)计算应力循环次数小齿轮：N、= 60/vA, = 60 x 473.33 x 1 x (2 x 8 x 300 x 7) = 9.542 x 108大齿轮：N? = % = 9.542xl0%8 = 2.283x1087)查得接触批量寿命系数%=0.97Kn2=0998)计算接触疲劳许用应力b = 0.97 X 600例& = 582MPaS= KHL2aHYim2 = 0 99x55oMPa = 544.5MPa（2）、计算1)1)试算小齿轮的分度圆直径，带入b中的较小值得= 2.32= 2.32mm1.5x

10、2.796xl()4 4.18 + 1/189.8 丫4.18=42.8mm2)计算圆周速度vv = =1 062y 60x100060x1000/ s3)3)计算齿宽bb =(/)(l- dt = 1 x 42.88/m% = 42.88mm结果结果计算及说明4）计算齿宽与齿高比%模数：叫=%=42,8%3 = 1.864/加齿高：h = 2.25 = 2.25x 1 ,S64mm = 4.194mm% = 4*叱10.225）计算载荷系数根据u = 1.062，%, 8级精度，可查得动载荷系数（=1.11,直齿轮假设Ka/ioon格，查得 KHa = KFa=,2查得使用系数Ka = 查得

11、8级精度，消除了相对支撑为非对称布置时，=1.15+0.18（1 + 0.60，）.2 +0.31xl0-3/?=1.15 + 0.18（1+ 0.6xl2）xl2+0.31xl0-3x42.88= 1.4513由 力= 10.22,。=1.4513 查得：Kfb = 1.4 / /7n PP所以改=6七K,9=lx 1.11x1.2x1.4513 = 1.933。6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：4=4,= 4288 x 93% $ = 46.66mm7）计算模数m = 46%3 = 2,03mm计算及说明结果2 .按齿根弯曲疲劳强度设计公式：/Z；回(1)、确定公式内的各计算值1)

12、查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。阳=500MRz,大齿轮的弯曲疲 劳强度(JFE2 = 3S0MPci o2)查得弯曲疲劳寿命系数KFN = 0.9,KFN2 = 0.933)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳平安系数S=1.4,那么，)限=0.9x500 MPa = 32 AMPaL FJ, S 1.4r 1 Kfn,DfF) 0.93x380/2 =MPa = 252AMPaL 门2 s 1.44)4)计算载荷系数KK = Ka KcKf/K = 1x1.11x1.2x1.4 = 1.8655)5)查取齿形系数尢=2.69,兀=2196)7)计算大、小齿轮的身与，并加以比拟。 = Z? = 0-

13、，36 性二笔?,。9查取应力校正系数匕 = L575, %,2 =1-785大齿轮的数值大。计算及说明(2)、设计计算结果m2/2xl.865x5.64xl()4V lx232x0.01549 = 1.833综合分析考虑，取m=2.5mm , zf = 24,得4 = m Zi = 24x 2.5 = 60mm ,z2 =wz, =24x4.18 = 100.32, MXz2 =1004.几何尺寸计算(1)、分度圆直径4 = 60mmd2 = z2 - m = 100x 2.5 = 250mm(2)、中心距 =(4+= (60 + 25% =区血(3)、齿宽b = i d、= x 60mm

14、= 60?”？，取b2 = 60mm ,= 65 mm5.验算KaF1 1x2350 lT 60=39.17 % v 100 %假设成立，计算有效。结果计算及说明三、数据整理.圆锥齿轮齿轮类型：直齿圆锥齿轮（.110-60,齿形角伞=20。，齿顶高系 数=1,顶隙系数c*=（）.2,螺旋角& =0,不变位）。精度8级，小齿轮材40Cr （调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为280HBS和240HBSo大端分度圆直径：小齿轮4 = 69mm ,大齿轮4 = 207mm节锥顶距：R= 109.0986mm节圆锥角：在=18.425。= 18。266， &=71.565, = 713354”

15、大端齿顶圆直径：d.= 74.692mm , 2 = 208.897m齿宽：b = b-, = 36mm齿数：z1 = 23, z2 =69模数m=3.圆柱齿轮齿轮类型：直齿圆柱齿轮精度8级，小齿轮材40Cr （调质），大齿轮材料45刚（调质）, 硬度分另IJ为280HBS和240HBSo分度圆直径：4 = 69mm , d2 = 207mm中心距:a= 155mm齿宽：b、= 65mm , h2 = 60mm齿数：z=24, z2=100模数：m=2.5mm，1、润滑油的选择与热平衡计算1 .减速器的热平衡计算21.润滑油的选择22九、参考文献23计算及说明结果五、轴的计算一、减速器高速轴I

16、的设计1 .求输出轴上的功率，转速和转矩7；由前面的计算可得 =2.957Kw20%nin7； =19.89 m.求作用在齿轮上的力圆锥小齿轮hy (1-0.5- 4= 1-0.5Xhy (1-0.5- 4= 1-0.5XR)37、109；x69 = 57 29 mm型=2x18.89x1000 : 659.45%57.29Ft =tan a - cos= 659.45 x tan 20 x cos 18.435 = 221.1 NF(il =4 tan a sin a=659.45 x tan 20 x sin 18.4350 = 75.9N圆锥大齿轮Fr2 = Fal=75.9N& = E

17、“=227.7N圆柱小齿轮、大齿轮27=2x56.41xl000 = i8m/v60工=4 tan a = 1880.3 x tan 20 = 684.4N计算及说明结果2 .初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。取4 = 105,于是得同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩:同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩:K28x62KB25x62取七=1.3,那么，Tca=TcKA=l9890x 1.3 = 25.857N- zn结合电动机的参数，选用凸缘联轴器，型号YL4联轴器 即，该端选用的半联轴器的孔径4= 25m，故取轴径4=25?加，半联轴器毂孔的长度L=62mm。3 .轴的结

18、构设计(1)、拟定轴上零件的装配方案 以下图为I轴上的装配方案(图3)(2)、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，如以下图:(图3)(2)、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，如以下图:（图4）结果结果计算及说明1)由联轴器尺寸确定由联轴器的毂孔长度L和直径d及相关要求，可确定4 = I1=60mm2)初步选择滚动轴承。轴承同时承载径向力和轴向力，但轴向力较小，应选用单列深沟 球轴承。参照工作要求，并根据尺寸，选取0基本游隙组、标准精度 级的单列深沟球轴承6206,其尺寸为dX Dx B = 3()Hnx62,71mxi。为了利于固定，一般取4比b小1mm (如图3所示)，故可确定

19、 4=30mm, Z3 = 15 o3)由经验公式算轴肩高度：用=0.07x30 + (12) = (314.1)加加取轴肩高为4mm ,确定a=38%。由课程设计指导书P47图46的要求可得，/4 2.5J3 -2x(1/3) = 60mm ,取 = Mmm。4)根据轴承安装方便的要求，取&、&均比外小而?，得d2=dA= 29mm根据安装轴承旁螺栓的要求，取%= 39mm。根据齿轮与内壁的距离要求，取/4=16mmo5)根据齿轮孔的轴径和长度，确定4 = 24/77/7?,/6 = 36mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。(3)、轴上的零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用

20、平键联接。按手册查得，半 联轴器与轴的联接处的平键截面/2x/2 = 8wzx50(GB/7 1095-1079), 键槽用键槽铳刀加工，长为50mm (标准键长见GB/T 1096-1079 )o结果结果计算及说明为了保证联轴器与轴配合有良好的对中性，应选择联轴器轮毂与轴配 合为H7/k6 o齿轮与轴的联接处的平键截面bxh = Snvnx2Smm （GBIT 1095-1079）,键槽用键槽铳刀加工，长为28mm （标准键长见 GB/T 1096-1079 ）o为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，应选择 齿轮轮毂与轴配合为H7/n6o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

21、直径尺寸公差为m6。（4）、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为2x45“，除以下图标注外，各轴肩处的圆角半径，均 为R1,如图：（图5）4 .求轴上的载荷为作用点）。计算及说明结果结合装配图求得%=55.74N, FN2 = 20.05N, % = -227.7N, F/ = 4N ,FH =-381.24N-2 =1040.69N。做弯矩、扭矩图:计算及说明结果计算及说明结果计算及说明结果计算及说明结果计算及说明结果计算及说明结果计算及说明结果计算及说明结果结果计算及说明一、设计任务书班级 机械0402 学号200406010219 姓名 郑利江一、设计题目：设计圆锥一圆柱齿轮减速器设计铸工

22、车间的型砂运输设备。该传送设备的传动系统由电动机 一减速器一运输带组成。每日二班工作。1电动机；2联轴器；3减速器；4一鼓轮；5传送带 二、原始数据：传送带拉力F（KN）传送带速度 V（m/s）鼓轮直径D（mm）使用年限 （年）1.7701.3922357三、设计内容和要求：1 .编写设计计算说明书一份，其内容通常包括以下几个方面：（1） 传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择；（2）电动机的选 择与传动装置运动和动力参数的计算；（3）传动零件的设计计算（如 除了传动，蜗杆传动，带传动等）；（4）轴的设计计算；（5）轴承及其 组合部件设计；（6）键联接和联轴器的选择及校核；（7）减速器箱

23、体, 润滑及附件的设计；（8）装配图和零件图的设计；（9）校核；（10）轴 承寿命校核；（11）设计小结；（12）参考文献；（13）致谢。结果计算及说明2 .要求每个学生完成以下工作：（1）减速器装配图一张（0号或一号图纸）（2）零件工作图两张（输出轴及该轴上的大齿轮），图号自定, 比例1 ： 1。（3）设计计算说明书一份。二、传动方案的拟定运动简图如下：为型砂运输设备。减速器为展开式圆锥一圆柱齿轮的二级传动，轴承初步选用深沟 球轴承。联轴器2选用凸缘联轴器，8选用齿形联轴器。计算及说明三、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算一、选择电动机的类型和结构形式按工作要求和条件，选用三相笼型异

24、步电动机，Y系列，封闭式 结构，电压380V,频率50Hz。二、选择电动机容量工作机主动轴功率：4=fV = 1.770xl.392 = 2.464Kw传动装置的总效率：小=记小4（式中/、%、/、%分别为联轴器、滚动轴承、原锥齿轮传动、圆柱齿轮传动和卷筒的传动效率。）取7二0.99 （联轴器），%二0.985 （滚动轴承），% =096（齿轮精度为8级，不包括轴承效率），%二097 （齿轮精度为8级，不包括轴承效率），%=。.96 （卷筒效率， 不包括轴承）那么%=0.992 x 0 985, x 0.96 x 0.97 x 0.96 = 0.825电动机所需功率：p? 464P. = 1K

25、w=Kw=2.987Kw77a0.825三、确定电动机的转速卷筒州的工作转速为：60x1000V 60x1000x1.392n =/ . = 113.2 / .7TD1X235 /min /min按课程设计指导书P7一表1查得圆锥一圆柱齿轮的传动比一般范 围为：北二1025,故电动机转速计算及说明结果n/ = i(l n = (10-25)x113.2 = 1132-2830 /11n根据额定功率匕力与，且转速满足1132%11n / 2830%选电动机型号为：Y100L2-4。其主要性能如下表:型号额定 功率 Kw满载时起动 电流 额定 电流起动 转矩 额定 转矩最大 转矩 额定 转矩转速

26、Xnin电流 (380V) A效率 %功率 因数Y100L2-4314206.882.50.817.02.22.3电动机的外形尺寸:中心高H外形尺寸 Lx(AC/2+AD)xHD底角安装尺寸 AxB地脚螺栓孔 直径K轴伸尺寸 DxE装键部位 尺寸FxGD100380x288x245160x1401228x608x31四、确定传动装置的总传动比和分配传动比1 .总传动比总传动比。=.=生Q = 12.544 a n 113.22 .分配减速器的各级传动比直齿轮圆锥齿轮传动比按直齿轮圆柱齿轮传动比7。0.25) =0.25x12.544 = 3.136,又锥齿轮的传动比一般不大于3,故取，锥=31

27、2 544那么,二上竺二 4.18升 3实际总传动比除=端 % =3x4.18 = 12.54z = 0.004,满足要求。结果计算及说明五、计算传动装置的运动和动力参数1 .各轴的转速（各轴的标号均已在图2中标出）n = n%=%42% = 473.33；4 n% =% =4733% 8 = 113.2%血 九卷筒轴=4n= 113.2%11n2 .各轴的输出、输入功率入=2.987x0.99 = 2.95713h2.957K” :出=.入.% = 2.957x0.985 = 2.912645 工 2.913Kw 入=出 % = 2.913 x 0.96 = 2.79648 = 2.796K

28、w 外出=与入=2796x0.985 = 2.75406 2.754Kw /入=/出=2.754x0.97 = 2.67138 2.67 IKw A一 = % 入2 = 2.671 x 0.985 = 2.630935 2.631 Kw 舄门例入=%”，、= 2.631x0.99 = 2.60469 工 2.605Avv P卷筒轴出二与筒轴入 112 rl5 = 2.605 x 0.985 x 0.96=2.643288Kw= 2.643Kw3 .各轴输入、输出转矩=20.097V-m=20.097V-m9550P, 9550x2.987勺=-1420-结果计算及说明计算及说明t95504 入

29、 9550x2.957 1QQQA77 =- = 19.89N m 人7?,1420生竺殳=出3 = 19.59/7,加出勺14209550耳入 9550x2.796T.x =- = 56.41N 他“入/2n473.33竺外= 9550x2.75457m,“出nu473.33竺强*9550x2.67l=225.34N加”仄山113.29 = 9550x2.63l=22196,m,I,HHni113.2飞入=9550=入=9550x2.605 -IN-m仓同邪I人112。卷筒轴11D.N臬简轴出=955与一出=9550x2.463 =之。阴-m 九卷筒轴”，/运动和动力参数计算结果整理于下表：

30、轴名效率P(Kw)转矩(Nm)转速n r/min传动比 i效率输入输出输入输出电动 机轴2.98720.0914201.00.99I轴2.9572.91319.8919.5914203.00.95n轴2.7962.75456.4155.57473.334.20.96ni轴2.6712.631225.34221.96113.21.00.97卷筒轴2.6052.463219.77207.79113.2结果四、传动零件的设计计算一、圆锥齿轮传动的设计计算输入功率=2.957Kw （略大于小齿轮的实际功率），小齿轮 的转速为：4=1720%，大齿轮的转速为4=437.33%。，传动比 i = 3,由电

31、动机驱动，工作寿命（设每年工作300天），两班制，带式 输送，平稳，转向不变。1 .选定齿轮类型、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，齿形制n io-60,齿形角 a = 20、齿顶高系数；=1,顶隙系数c*=0.2,螺旋角凡,=（1,不变 位。（2）、运输机为一般工作机器，速度不高，应选用8级精度。（3）、材料选择，小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS,大齿 轮材料为45刚（调质），硬度为240HBS,二者材料硬度相差40HBS。（4）、选小齿轮齿数 4 = 23,那么Z2 = 4 = 3x 23 = 69.按齿面接触疲劳强度设计公式：4,、2.92 j色一町，（1）、确定公式内的各计算值1）查得材料弹性影响系数Z189.8MP/。2）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa ,大 齿轮的接触疲劳极限。小陋=550MPa o