机械式单级圆锥齿轮设计说明书.pdf

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1、单机圆锥齿轮减速器设计任务书及方案说明在以下拟定好的传动方案中，实现传动带所需功率 P=4.5kw，卷筒转速 n=170r/min。传动方案如下：单班工作，载荷平稳，大修期4 年，使用年限8 年（每年工作300天）,小批量生产。该方案使用锥齿轮，工作可靠,传动效率高，维护方便，环境适应性好，而且尺寸较小，但制造成本较高。Pw=3.5KW=0.85Pd4。375KWnw=140r/mini 总=6.86P0=5。5KWn0=960r/minT054.71NmP1=5.28KWn1=343r/minT1 147。01NmP24。87KWn2140r/minT2332。2Nm电动机的选择1电动机类型

2、选择根据电源及工作机工作条件,选用卧式封闭型 Y（IP44）系列.2选择电动机(1）工作所需功率 PwPw=3。5KW（2)电动机输出功率 Pd查表得 V 带传动效率 1=0.96，滚动轴承效率 2=0。99，圆锥齿Pca=6.05KW轮传动效率 3=0.96，联轴器效率 4=0。98，滑动轴承效率 5=0.96。选用 A 型普通 V传动装置总效率为 =1243452=0.960。9940。带960.980。992=0。85得出电动机所需功率为 Pd=4.375KWdd1=125mmv=6.28m/s，带速因载荷变动微小，PePd 即可，由Y 系列三相异步电动机型号及合适相关数据（ZBK 22

3、0071988），选Y132M2-6 型电动机，其额定功率为dd2=355mm5。5KW，满载转速 960r/min，最大转矩额定转矩 2。0，质量 84kg。取 ao=700 mmLd=2240mm中心距计算行动装置总传动比及分配各级传动比1.计算传动装置总传动比i 总=6.86取 V 带传动比 i1=2。8，则单级圆锥齿轮传动比为i2=2。45共10页 第1页a=733.755mm包=162.04包角合适角单机圆锥齿轮减速器2。分配各级传动比0 轴-电动机轴 P0=Pd=5。5KWV 带根数 Z 取 5粗拉力 F0=194。33N带轮轴所受压力Q=1919.48N粗选 8 级精度小 齿 轮

4、 齿 数Z1=17大 齿 轮 齿 数Z2=42分度圆锥角1=22.042=67.96当量齿数Zv1=18.34Zv2=112。00模数 mm=4。38大端模数 m=5.5分度圆直径d1=93.50mmd2=231.00mm外锥距 R=123。71mm齿宽 b1=b2=40mmn0=nm=960r/minT0=9550=955054。716Nm1 轴-高速轴P1=P00=5。28KWn1=343r/minT1=9550=9550147.01Nm2 轴低速轴 P2=P1124。87KWn2=140r/minT2=332。2NmV 带传动设计1。确定计算功率查表得 KA=1.1,则Pca=KAP=1

5、。15。5=6.05KW2.确定 V 带型号按照任务书得要求，选择普通 V 带.根据 Pca=10。50KW 及 n1=970r/min，查图确定选用A 型普通 V 带.3.确定带轮直径（1)确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为 112-140mm,选择 dd1=125mm。齿轮的圆周速度(2）验算带速v=1。10m/s8 级精度合适轮齿弯曲疲劳强度F F1,共10页 第2页v=6.28m/s5m/sv25m/s,带速合适.（3）计算大带轮直径单机圆锥齿轮减速器dd2=i dd1（1）=2。8125（10.02）=343mm根据 GB/T 13575.19 规定，选取 dd2=3

6、55mm安全估算轴的最小直径dmin=26.12mm估算轴的最小直径dmin=34.28mm轴的强度足够,可用轴承寿命Lh=6。5105hLhLh，轴承可用选用键 A14940选用键 A10870满足强度要求选用键A161050满足强度要求选用键 A12870满足强度要求4。确定带长及中心距（1）初取中心距 a0得 336a0960，根据总体布局，取 ao=700 mm(2）确定带长 Ld：根据几何关系计算带长得=2172.49mm根据标准手册，取 Ld=2240mm。（3)计算实际中心距=733。755mm5.验算包角：=162.04120,包角合适。6.确定 V 带根数 ZZ根据 dd1=

7、25mm 及 n1=960r/min，查表得 P0=1.41KW，P0=0。111KWK=0.84 KL=1.06则 Z=4.47,取 Z=57。确定粗拉力 F0F0=500查表得 q=0。10/m，则选用 HL3 型弹性柱销联轴器.选用油标尺 M12选用外六角油塞及垫片 M141.5F0=500=194.33N8。计算带轮轴所受压力 QQ=2ZF0sin=25194.33sin=1919.48N共10页 第3页齿轮采用浸油润单机圆锥齿轮减速器直齿圆锥齿轮传动设计1。齿轮得材料及热处理方法小齿轮选用 40 钢，调质处理,齿面硬度为 240HBS。大齿轮选用 45钢，正火处理，齿面硬度 220H

8、BS，HBS1-HBS2=240-220=20,合适。查得 Flim1=240Mpa,Flim2=240Mpa粗选 8 级精度。取小齿轮齿数 Z1=17，则大齿轮 Z2=172。45=41.65，取 Z2=42，实际传动比 i=42/17=2.47，与要求相差不大,可用。滑，浸油高度为50mm.轴承采用开设油沟、飞溅润滑选用 LAN15 润滑油2。齿轮疲劳强度设计查表,取载荷系数 K=1。1，推荐齿宽系数R=0。250。35，取R=0。3。小齿轮上的转矩T1=9550=9550147。01Nm(1）计算分度圆锥角1=arctan=arctan=22.042=90-1=9022.04=67.96

9、（2)计算当量齿数Zv1=18。34Zv2=112。00（3）计算模数查的YF1=YFa1 YFsa1=2。86241.564=4.48，YF2=YFa2 YFsa2=2。17041.7996=3.91。因为=0.035，=0.020,故将代入计算.mm=4.38（4)计算大端模数共10页 第4页单机圆锥齿轮减速器m=5。15查表取 m=5.5（5）计算分度圆直径d1=mZ1=5。517=93.50mmd2=mZ2=5。542=231.00mm(6)计算外锥距R=123。71mm（7）计算齿宽b=RR=0.3123.71=37。113mm取b1=b2=40mm(8)计算齿轮的圆周速度齿宽中点处

10、直径 dm1=d1（1-RR)=93.50(1-0.50.3）=79.475mm则圆周速度v=1。43m/s由表可知，选择 8 级精度合适.3。验算轮齿弯曲疲劳强度F1=70.44MpaF1=129Mpa,F1F1，故安全。轴的结构设计1。高速轴的设计（1）确定轴上零件的定位和固定方式（如图)（2）按扭转强度估算轴的最小直径dmin共10页 第5页单机圆锥齿轮减速器查表取A0=105，于是得dmin=26。12mm（3）确定轴各段直径和长度 1 左起第一段，取轴径36mm,长度 87mm，轴端进行245倒角.错误错误!左起第二段轴径取 46mm，长度 34mm。错误错误!左起第三段,取轴径50

11、mm，长度为 39mm.错误错误!左起第四段，取轴径 60mm，长度取 50mm。错误错误!左起第五段，取轴径为 53mm,长度取 52mm。错误错误!左起第六段,取轴径45mm。长度取 54mm。2.输出轴的设计(1）确定轴上零件的定位和固定方式（如图）(2)按扭转强度估算轴的最小直径dmin查表取A0=105，于是得dmin=34。28mm(3)确定轴各段直径和长度错误错误!左起第一段，取轴径 40mm，长度 80mm，轴端进行 245倒角。错误错误!左起第二段，轴径取 46mm,长度 46mm。错误错误!左起第三段，取轴径 50mm,长度为 46mm。，4左起第四段，取轴径 60mm，长

12、度取 90mm.错误错误!左起第五段,取轴径 54mm，长度取 60mm。错误错误!左起第六段，取轴径 50mm,长度取 50mm。轴的强度校核由于该轴为转轴,应按弯扭组合强度进行校核计算。根据受力分析，齿轮所受的转矩：T2=332。2Nm齿轮作用力：Ft=2T2/dm2=3383.75NFr=Fttancos1=1141.65NFa=Fttansin1=462。15N（1）求支反力共10页 第6页单机圆锥齿轮减速器Rv1=1094。05NRv2=Rv1-Fr=1094。05-1141.65=47。51NRH1=RH2=1691.875N（2)求 C 点弯矩MV1=Rv2L2=-47.5114

13、3=6793。93NmmMV2=MVC1+Fa=-6793.93+462.15=46584。395NmmMHC=RH2L2=1691。875143=241938.125Nmm（3)绘制弯矩图（c、e、f）（4）绘制扭矩图（g）T2=332。2Nm（5）计算合成弯矩MC1=242033.50NmmMC2=246382.17Nmm（6）绘制弯矩图（h）校核轴的强度轴的材料为 45 钢,调质处理，-1=2545Mpa。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=54mm，则bC=10.55Mpa-1,轴的强度足够.轴承的选择及校核主动轴 32309 轴承两对，从动轴 32

14、310 轴承两对。根据要求对从动轴上的轴承进行强度校核。查相关手册,32310 轴承的判断系数 e=0。35,当/e 时，Pr=Fr；当/e 时,Pr=0.4Fr+YFa,Y=1.7。轴承基本额定动载荷 Cr=168KN,轴承共10页 第7页单机圆锥齿轮减速器采用正装，要求寿命为 19200 小时.1.绘制轴承计算简图2.计算各轴承所受总径向力由轴的计算知：B、D 处水平支反力 RH1=RH2=1691。875N，B、D处垂直面支反力 Rv1=1036。81N，RV2=418.64N。Fr1=2014.79NFr2=1692。54N3.计算各轴承内部派生轴向力FS1=eFr1=0。352014

15、.79=705。18NFS2=eFr2=0。351692。54=592。39N4。判断放松、压紧端FS1+Fa=705.18+462.15=1167。33NFS2故，轴承 2 压紧,轴承 1 放松。则Fa1=FS1=705.18N，Fa2=FS1+Fa=1167.33N5.计算当量动载荷对轴承 1 =0.35=e，P1=Fr1=2014。79N对轴承 2 =0.7e，P2=0.4Fr2+1.7Fa2=2661。48N因 P2P1，故按轴承 2 的当量动载荷计算寿命，即取P=P1=2661。48N6。轴承寿命校核计算Lh=6。510h19200h故，所选轴承符合要求。5键的选择及校核共10页 第

16、8页单机圆锥齿轮减速器高速轴与小齿轮连接选用键 A14940p=46.84MPap=100MPa故，该键满足强度要求.高速轴与带轮连接选用键 A10870p=41.18MPap=100MPa故，该键满足强度要求。输出轴与大齿轮连接选用键 A161050p=94.74MPap=100MPa故，该键满足强度要求。输出轴与联轴器连接选用键 A12870p=93。72MPap=100MPa故，该键满足强度要求.联轴器的选择选用 HL3 型弹性柱销联轴器.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 M271.5 通气器。油面指示器选用油标尺 M12箱盖采用 M12 吊环螺钉、箱座采

17、用吊钩。选用外六角油塞及垫片 M141。5润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑,由于低速级周向速度为 1.10m/s，浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为 35mm.2。滚动轴承的润滑轴承采用开设油沟、飞溅润滑。共10页 第9页单机圆锥齿轮减速器3.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 L-AN15 润滑油。4.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。设计小结通过这次课程设计，我熟悉了机械设计的基本方法及流程，使得在以后的设计中避免很多不必要的工作，设计出结构更紧凑,传动更稳定、更精确的设备.参考资料1、2、版社,20073、20014、陈殿华编。机械设计课程设计指导书，2010毛谦得 李振清主编。机械设计师手册第3 版。机械工业出濮良贵。纪名纲.机械设计（第七版)。高等教育出版社，徐灏.机械设计手册第 3 卷.机械工业出版社，1991共10页 第10页