机械设计课程设计圆锥圆柱齿轮减速器.doc

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1、 机械设计 课程设计说明书 设计题目 圆锥-圆柱齿轮减速器机械工程学院 机械设计制造及其自动化专业 班级 机英082班 学号 08431158 设计人 指导教师 完成日期 2011年7月20日目 录一、设计任务书 2二、机械传动装置的总体设计1、 传动方案的分析32、 选择电动机43、 计算传动装置的总传动比及其分配64、 计算传动装置的运算.65、 齿轮设计1）、高速级齿轮设计 .82）、低速级齿轮设计 .156、轴的设计及轴承、联轴器的选择1)、高速轴（轴1）设计及联轴器的选择 .202）、中间轴（轴2）设计 .213）、低速轴（轴3）设计 .23 7、轴承的选择寿命校核 .248、键的选

2、择键的强度校核 .269、润滑与密封 .2810、减速箱箱体结构设计 2811、设计总结3012、参考文献 31一、设计任务书（一） 课程设计的题目：圆锥圆柱齿轮减速器（二） 已知条件：设计一个圆锥圆柱齿轮减速器，其传动简图如图a所示，工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为十年，小批量生产，两班制工作，运输链的工作速度允许误差5%。运输链工作拉力4500F/N，运输链工作速度0.96，运输链链轮齿数10，运输链节距。图a1 电动机 2联轴器 3圆锥圆柱齿轮减速器 4链传动 5运输链计算及说明结果一、传动方案的分析 给定传动方案运动简图采用圆柱-圆锥齿轮传动根据题目所给条件，可求得

3、驱动卷筒转速：二、 选择电动机1） 电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（Ip44）系列三相异步电动机，它为卧式封闭结构。2） 电动机容量( 1 )卷筒轴的输出功率( 2 )电动机输出功率 =90r/min=3.6 传动装置的总效率 为：刚性联轴器为0.99 为：滚动轴承为0.98 为：圆锥齿轮传动为0.96 为：圆柱齿轮传动为0.97 为：链传动为0.92 ( 3 )选电动机的额定功率通过查手册可选电机的额定功率=( 4 )电动机选择查表2-1得 链传动比i1=25 圆锥齿轮传动比i2=23 圆柱齿轮传动比i3=36电动机转速可选范围为可见可选1000r/min1500

4、r/min方案电动机型号额定功率同步转速满载转速电动机质量总的传动比11Y132S-45.5150014406817.122Y132M-65.510009604516.71方案转速较高，故初选同步转速为1400r/min的电动机。三 、计算传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比 2）分配各级传动比取圆锥-圆柱齿轮传动比i1=2 ，i2=2则滚子链的传动比所取得的值均符合圆柱齿轮减速器传动比的常用范围电机具体尺寸参数如下示：机座号: 132S 极数: 6外形尺寸|AB: 280 外形尺寸|AC: 275外形尺寸|AD: 210 外形尺寸|HD: 315外形尺寸|L: 475安装尺寸

5、及公差|A|基本尺寸: 216 安装尺寸及公差|A/2|基本尺寸: 108安装尺寸及公差|B|基本尺寸: 140安装尺寸及公差|C|基本尺寸: 89安装尺寸及公差|D|基本尺寸: 38安装尺寸及公差|E|基本尺寸: 80安装尺寸及公差|F|基本尺寸: 10安装尺寸及公差|G|基本尺寸: 33安装尺寸及公差|H|基本尺寸: 132安装尺寸及公差|K|基本尺寸: 12四、计算传动装置的运动参数：1. 各轴转速：电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，低速轴为2轴，各轴转速为： 2各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率即3各轴转矩4链传动的链轮设计1）链轮的传动比 , 取小链轮的齿数，则大链轮齿数

6、2）由表9-6查，由图9-13查的，Pca=5.53kw,n=90r/min可选查图9-11 得链号为22A ，再查表9-1 得节距3） 计算链的节数和中心距=(3050)p=18003000暂取=1800；根据公式;为避免使用过度链节，应将计算出的链节数圆整为偶数， 取。i1=2 ，i2=2i3=4=720r/min=240r/min=96r/min最大中心距：由表9-7 =0.24825链速=0.9m/s查图9-14可知采用油池润滑或油盘飞溅润滑。作用在轴上的压轴力Fp；Fp可以近似取值Fp=KFpFe =4600N五、齿轮设计（一）高速级齿轮传动设计计算 1、选定齿轮类型，精度等级，材料

7、及齿数1）传动方案已给出，圆锥圆柱齿轮传动2）此运输装置为一般工作机器，速度不高故选用8级精度（GB1009588）3）材料选择。由表101选择小齿轮材料为45号钢（调质），硬度为240270HB大齿轮为45钢（调质）硬度为160190HBS。从图（1021）查得小齿轮疲劳极限应为大齿轮疲劳极限应为4）选小齿轮的齿数，大齿轮齿数 2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（1026）进行计算，即4）确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数=1.36（2）计算小齿轮传递的转矩 （3）齿宽系数（4）由表106查得材料的弹性影响系数（5）计算应力循环次数 （6）由图1019查得接触疲劳寿命系数； （7）计

8、算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为SH=1.0 有式（1012）得 （8）计算小齿轮的分度圆直径 =（9）计算齿轮圆周速度（10）计算载荷系数查表10-2得：=1.0；查得=1.24，取；依据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬挂布置，查表得轴承系数，由公式，接触强度载荷系数=1.36.（11）按实际载荷系数校订分度圆直径 可取标准值m=3（GB/T 12368-1990）（12）计算齿轮的相关参数（13）圆整并确定齿宽因此，圆整取4） 校核齿根弯曲疲劳强度（1） 确定弯曲疲劳系数K=2.07（2） 计算当量齿数 ，（3） 查表得：，（4） 计算弯曲疲劳许用应力 由10-18得弯曲疲劳寿命

9、系数， ；取安全系数由10-20c差的小齿轮的弯曲疲劳强度极限=215Mpa,=170，按公式确定许用弯曲应力（5） 校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核（6） 对的验证校核计算大小齿轮的的大小并比较R=104.88mmB=42.56mm可见小齿轮数值较大对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。由于模数的大小主要取决于齿根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直径有关。可取由齿根弯曲疲劳强度计算的模数并就近圆整，取为标准值m=4mm。则实际分度圆直径3. 圆锥小齿轮的各项几何参数及尺寸（）：名称代号计算公式结果分锥角26.5

10、6齿顶高3齿根高3.75分度圆直径d69齿顶圆直径74.43齿根圆直径64.81锥距R104.88齿根角tan=/R2.78顶锥角29.34根锥角23.78顶隙CC=cm0.60分度圆齿厚SS=4.71齿宽BB(取整)354. 大圆锥齿轮的几何参数及尺寸：名称代号计算公式结果分锥角63.43齿顶高3齿根高3.6分度圆直径d138齿顶圆直径141.27齿根圆直径132.52锥距R104.88齿根角tan=/R2.78顶锥角66.21根锥角60.65顶隙CC=cm0.60分度圆齿厚SS=4.7齿宽BB(取整)35（二）斜齿圆柱齿轮设计计算1、按接触强度设计 由设计计算公式（109a）进行试算，即

11、1） 确定公式内的各计算数值（1） 试选择载荷系数=1.4（2） 计算小齿轮传递转矩（3） 由表107选取齿宽系数=1.0（4） 由表106查得材料的弹性影响系数（5） 由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限， 选择小齿轮材料为45号钢（调质），硬度为240270HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为160190HBS。所以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（6） 由式1013计算应力循环次数 （7）由图1019查得接触疲劳寿命系数；( 8 )计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1由式（1012）得 2） 计算（1） 计算小齿轮分度圆直径，带入

12、中较小的值 =（2） 计算圆周速度V （3） 计算齿宽b （4） 计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高于是有 b/h=7.2 ( 5 ) 计算载荷系数根据V=2.89m/s，8级精度，由图108查得动载荷系数=1.1。由表103查得=1.11。由表102查得使用系数=1.2。由表104查得8级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，=1.11. 由b/h=8.00，=1.11查图1013得=1.40； 故载荷系数 =1.45（6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径。由式（1010a）得 ( 7 )计算模数m，就近取标准值3.3mm2、按齿根弯曲强度设计 由式（105）得弯曲强度的设计公式为 1） 确

13、定公式内的各计算数值（1） 由图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲强度极限 。（2） 由图1018查得弯曲疲劳寿命系数 （3） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4由式（1012）得 （4） 计算载荷系数K =1.512（5） 查取齿形系数由表105可查得 （6） 查取应力校正系数由表105可查得 （7） 计算大小齿轮的并加以比较 显然大齿轮的数值大2） 计算模数m 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m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，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有

14、关，可取由弯曲强度算得的模数3.21mm并可近圆整为标准值m=3.3mm。则按接触强度算得圆柱小齿轮齿数 大齿轮齿数 Z4=2xZ3=46 这样计算出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3、几何尺寸计算 1）计算分度圆直径 2）计算中心距 3）计算齿轮宽度 取圆柱大齿轮的宽度 标准直齿圆柱齿轮传动几何尺寸名称代号小齿轮大齿轮模数m3.3压力角11.68分度圆直径d76164齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径 齿根圆直径68.5156.5齿距P10.362齿厚S5.181齿槽宽e5.181顶隙C0.625标准中心距aa=120节圆直径=d传动比i

15、2六、轴的设计由于选择的电机型号：Y132S-4，直径为38，刚性联轴器的内孔必须为38，查机械设计手册轴的材料选择：因为轴的材料没有特殊要求，所以选用45号钢，调质处理。（一）公式： =500600先按式（152）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153，查得系数c=1015，于是可得1.高速轴2.中间轴3.低速轴 （二）轴的详细计算：材料：选用45号钢调质处理。查课本表15-1取b=640MPa-1=268 MPa-1=155 MPa -1=59 MPa1.高速轴：（1）设计参数：Ft1=2T0 /dm0 =975.17N F r1= Ft1 tan20cos11

16、.8=314N F a1= Ft1 tan20sin11.8=158.07N F n = Ft1/ cos a=1014N(2)轴的结构设计 1-2段，半联轴器与轴的配合长度为75mm联轴器采用轴肩轴向固定，故轴的长度略小于配合长度，取。为了保证端盖的便利拆装取L23=9mm，且为保证半联轴器的轴向固定，根据设计手册，查得d23=30mm。3-4为与轴承配合段，根据轴承的有关参数，确定d3-4=40mm，d3-4=40mm，右端为轴承的轴向固定端，根据设计手册表6-7确定d45=30mm，保证两轴承的合理间距和轴的受力平稳过渡L34=54mm，45段同3-4段尺寸大致相同，宽度略小于轴承宽度L

17、4-5=10mm.5-6段为齿轮轮毂宽度加上轴套的长度，取L56=21mm4)轴上荷载 垂直支反力FMY=（F r1 *43.3- F a1*32.5）/ 54.4=213N FNY= F r1+FMY=461N水平支反力FMZ= Ft1*43.3/54.4=800N FNY= Ft1+FMZ=1806N根据受力作出弯矩图好转矩图MZ由图可知N点为危险截面故有= M/0.1d3=10.5 MPa = T/0.2 d3=3.5MPa校核 ca=,取=0.6得ca=11.4 MPa-1=60 MP 故，满足要求。1） 轴承校核 承径向荷载 Fr1=827N 同理Fr2=1864N 承派生轴向力Fd

18、= Fr/2Y 查设计手册表6-7得Y=1.6Fd1=258N, Fd2=583N 1压紧，2放松， F a1= F a+ Fd2=699N F a2=583N 量动荷载（e=0.37）Fa1/Fr1=0.84e F a2/Fr2=0.3124000h 故满足要求 则按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距太大，采用两端固定式轴承组合方式轴承类型为角接触球轴承，轴承寿命取LH =24000h由前面的受力分析选型号为7000C的角接触球轴承，D=55mm,B=13mm, d=30mm2、轴的结构设计及具体尺寸z联轴器的选用： 轴径，电动机 查表69选用联轴器为：弹性套柱销联轴器LT6 （二）中

19、间轴的设计 1、先按式（152）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153，取 c=118107于是可得 由此可得滚动轴承的选用2、轴的结构设计及具体尺寸选型号为7406AC的角接触球轴承，其Cr=42.5kn,Cor=32.2kn轴承Fr=3058.36,Fa=314.01kn,n=720r/min,Fa/Cor=0.016, e=0.38 Fa/Fr=0.13e,则x=1，y=0 Pr=4587.54N C= Pr*Lh=464311.212齿轮端面与内箱壁距离11箱盖，箱座肋厚79轴承端盖外径+5102（高速轴）102（中间轴）129（低速轴）轴承旁联结螺栓距离8

20、2（高速轴）82（中间轴）84（低速轴）视孔盖的结构参数：=140mm, =125mm,b1=120mm,b2=105mm,d=7mm,孔数为4，盖厚5mm，R=5mm.三、设计总结本次减速箱课程设计，我感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，在两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过

21、程中遇到问题，也可以说得是困难重重，毕竟是第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说挡油环尺寸的确定，锥齿轮的绘制，轴退刀槽的确定，箱体的总体尺寸等。但是，通过和大家讨论和向老师寻求帮助，各个问题都逐一解决。通过本次课程设计，深深的感觉到设计工作是一个综合性知识和能力运用的过程，而不是简简单单的计算过程，通过本次课程设计，提高了自己分析问题、解决问题的能力以及CAD制图能力。十二、参考文献1纪名刚等. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2004.2陈殿华. 机械设计课程设计指导书. 大连：大连大学出版社3陈作模等. 机械原理. 北京：高等教育出版社，2004.4任金泉. 机械设计课程设计. 西安:西安交通大学出版社.2002.12 5孔凌嘉. 机械基础课程设计. 北京：北京理工大学出版社，2004.m=3 69.39mmV=3.23m/sZ3=23Z4=46D12=25mmL23=9mmd23=30mm。L34=54mmd3-4=40mmd45=30mmL45=10mm.L56=21mmD56=20mmLk10年b=8h=7l=14b=12h=10l=43b=8h=7l=40b=16h=14l=41