《机械设计课程设计说明书带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计课程设计说明书带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器.doc（27页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、仲恺农业工程学院机械设计课程设计说明书课程名称 机械设计课程设计题目名称 圆锥圆柱齿轮减速器 学生学院 机电工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化082班 学 号 学生姓名 指导教师 日 期：2011年1月14日目 录设计任务说明书1计算说明书2一电动机的选择2二、确定传动装置的总传动比和分配传动比31各轴转速：42各轴输入功率：43各轴输出功率：45各轴输出转矩：42、低级轴齿轮设计7五、轴的设计：13高速轴设计：13中间轴的设计：20从动轴的设计：21六、 低速轴大齿轮的设计22七、润滑方式的确定：22设计小结23参考文献：24设计计算及说明设计任务书设计一个带式运输机上的两级圆锥-圆
2、柱齿轮减速器，如下图：已知条件：运输带工作拉力F=2.55kN、运输带工作速度v=1.55m/s（运输带速度允许误差为0.5）、滚筒直径D=250mm。单班工作制，连续单向运转，载荷较平稳；环境最高温度35C，小批量生产。计算说明书一、电动机的选择. 选择电动机的类型 按工作要求，选用Y系列三相笼型异步电动机。. 选择电动机的容量 电动机的工作功率 (公式1-1) 从电动机到运输带的传动总效率为 56 （公式1-2）从表14-7中取0.98（每对滚子轴承传动效率）、0.97（8级精度的圆柱齿轮的传动效率）、0.99（弹性联轴器的传动效率）、0.96（滚筒的传动效率），5=0.955（8级精度圆
3、锥齿轮的传动效率）6=0.98（平带无压紧轮的开式传动效率）则 由表221中可选额定功率为5.5KW的电动机。. 确定电动机的转速 滚筒轴的转速为（公式1-3）按表148推荐的传动比合理范围，取二级圆柱齿轮减速器传动比，故电动机的转速的可选范围为（公式1-4）总传动比i=nm/n, 其中nm为电动机的满载转速可见，电动机同步转速可选四种。根据相同容量四种转速，由机械设计课程设计表108查出型号，可得以下四种传动比方案。表1-1 四种电动机的数据比较方案电动机型号额定功率同步转速r/min满载转速r/min重量总传动比1Y160M2-85.5 kW750720119 kg6.0762Y132M-
4、65.5kW100096084kg8.1013Y132S-45.5kW1500144068kg12.1514Y132S1-25.5kW3000290064kg24.473综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和减速器的传动比，可见第2种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M-6其主要参数如下：表1-2 机座底脚、端盖无凸缘电动机的安装及外形尺寸中心高H外形尺寸LHD底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔尺寸K轴伸尺寸DE装键部分尺寸FG1324753152161401538801033二、确定传动装置的总传动比和分配传动比。 圆锥-圆柱齿轮减速器，为了便于大锥齿轮加工，高速级锥齿轮传动比取i1=0.
5、25i且使i13得 所以 注： 为高速级传动比，为低速级传动比。三、计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴。1各轴转速：n1=n=960 r/minn2=n1/i1=960/2.03=472.906 r/minn3=n2/i2=472.906/3.99=118.5 r/minn3=n4=118.5 r/min2各轴输入功率：p1=pd3=4.90.994.851kWp2=p115=4.8510.980.9554.54 kWp3=p2514.540.9550.984.21 kWp4=p313=4.210.980.994.08 kW3各轴输出功率：p
6、14.8510.984.75 kWp24.540.984.45 kWp34.210.984.12 kWp44.080.984.00 kW4各轴输入转矩：Td9550Pd/n95504.9/96048.74 T19550P1/n195504.851/96048.26 T29550P2/n295504.54/472.90691.68T39550P3/n395504.21/118.5339.29T49550P4/n495504.08/118.5328.815各轴输出转矩：表3-1运动和动力参数结果如下表：轴名功率P KW转矩T Nm转速传动比i效率输入输出输入输出电动机轴4.948.749601.0
7、00.991轴4.8514.7548.2647.299601.000.942轴4.544.4591.6889.85472.9062.030.943轴4.214.12339.29332.50118.53.990.97卷筒轴4.084.00328.81322.23118.51.000.99四、齿轮的设计：1. 高速级大小锥齿轮的设计：（1） 材料：小齿轮选用40Cr，调质处理，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45钢，调质处理，齿面硬度220HBS，HBS1-HBS2=260-220=40,合适。（2） 查机械设计基础表11-1得：,， ， 。查机械设计基础表11-5得： 。故，。（3）按齿面接触
8、强度设计：8级精度制造，查机械设计基础表11-3取：载荷系数K=1.1，齿宽系数R=0.5，弹性系数ZE=188计算分度圆直径：2.92 （公式4-1）齿数取Z1=24，则Z2=Z1i1242.0348.72,取Z2=49,故实际传动比i=Z2/Z1=2.04模数 =124/24=5.17，取m=5.5计算分度圆直径：d1=Z1m=245.5=132mmd2=Z2m=495.5=269.5mm计算分度圆锥角1=arctan= arctan=26.12=90-1=90-26.1=63.9计算外锥距：R=150mm计算齿宽b=RR=0.5150=75mm取b1=b2=75mm计算齿轮的圆周速度齿宽
9、中点处直径dm1=d1(1-0.5R)=132(1-0.50.5)=99mmdm1=d1(1-0.5R)=269.5(1-0.50.2)=202mm（4）验算轮齿弯曲强度计算当量齿数Zv1=26.7 Zv2=111.4查机械设计表10-5、得： ，YFa1=2.60，YSa1=1.595YFa2=2.16，YSa2=1.81 ，又由机械设计式（10-4）和（10-5）得： F1=143.7MpaF1 F2=F1143.7=135.5 MpaF2 ，所以安全。 （5）齿轮的圆周速度：V=6.63m/s 2、低级轴齿轮设计（1）材料：低速级小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度为250HBS。低速级大
10、齿轮选用45钢正火，齿面硬度为200HBS。（2）精度等级选8级精度（3）选小齿轮齿数Z3=24，大齿轮齿数Z4=Z3i2=323.99=95.76，取Z3=96 则实质传动比为i=4（4）选螺旋角。初选螺旋角=14。（5）查课本第166页表11-1得：=610Mpa, =460Mpa；=370 Mpa，=310 Mpa查机械设计基础表11-5得：。=1.25, =1.6；故 = / =610/1.25=555Mpa； = / =370/1.25=296Mpa；460/1.6=368 Mpa310/1.6=194 Mpa（6）按齿面接触强度设计：8级精度制造，查机械设计基础表11-3得：齿间载
11、荷分配系数Kt=1.2，齿宽系数取0.8；查机械设计基础表11-4得弹性系数=188，区域系数取2.5，由图10-26查得1=0.79，2=0.87,则=1+2=0.79+0.87=1.66；=（+ ）/2=（555+296）/2=425.5得： （公式4-2）计算圆周速度V=0.614m/s 计算尺宽b和模数mntb=d1t=0.899=79.2mm mnt=4 mmh=2.25 mnt=2.254=10.2mm b/h=79.2/10.2=7.76计算纵向重合度 =0.318Z3tan=0.3180.824tan14。=1.5224计算载荷系数K 查表10-2得，使用系数KA=1,根据v=
12、0.72m/s，8级精度由图10-8差得动载系数KV=1.05；由表差得KH=1.29；由图10-13查得KF=1.6；由表10-3查得KH=KF=1.4。故载荷系数： K=KAKVKHKH=11.051.41.29=1.9按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 d3=d1t=99=115.45mm计算模数 mn=4.67（7）按齿根弯曲强度设计 由机械设计基础式（10-17） mn确定计算参数1） 载荷系数 K=KAKV KFKF=11.051.41.6=2.42） 根据纵向重合度=1.5224，从图10-28查得螺旋角影响系数Y=0.883） 计算当量齿数 Zv1=26.27 Zv2=10
13、5.494） 查取齿形系数由表10-5查得YFa1=2.592，YFa2=2.185，YSa1=1.596，YSa2=1.7955） 计算大小齿轮的并加以比较=0.0112，=0.0202 大齿轮的数值大。设计计算 mn = =1.15mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的发面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的发面模数，由于齿轮模数mn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，仅与齿轮直径有关。故可取由弯曲强度算得的模数1.15mm并就近圆整为标准值mn=2而按接触强度算得的分度圆直径d1=115.45mm重新修正齿轮齿数：Z3=56，则Z4=i2Z3
14、=563.99=223.44，取Z4=223。实际传动比i2=Z4/Z3=223/56=3.98，与原来分配传动比3.99基本一致。（8）几何尺寸计算 中心距计算a=287.62mm，将中心距调整为287mm。 按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos=arccos=13.55。计算大小齿轮的分度圆直径。d3=115.226mm，d4=458.848mm计算齿轮宽度b=d3=0.8115.226=92.18mm，圆整后取b=95mm。则B4=95（大齿轮），B3=100mm（小齿轮）。（9）强度校核因Z3、Z4、d3、b、发生了变化，故相应有关参数YFa1、YFa2等需修正，然后再修正计算结果
15、，看齿轮强度是否足够。 修正计算结果 Zv1=61.00 Zv2=242.由所引用教材表10-5查得YFa1=2.28，YFa2=2.06，YSa1=1.73，YSa2=1.97 由所引用教材图10-26查得：1=0.85，2=0.89,则=1+2=0.85+0.89=1.74。 =0.318Z3tan=0.3180.856tan13.55。=3.43，根据纵向重合度=3.43，从引用教材图10-28查得螺旋角影响系数Y=0.885V=0.715m/s 根据v=0.715m/s、8级精度，由所引用教材图10-8查得动载荷系数Kv=1.10齿高h=2.25mnt=2.252=4.5mm。b/h=
16、95/4.5=21.1，由所引用机械设计基础表10-4查得8级精度、调质小齿轮相对支承非对称布置时KH=1.15+0.18（1+0.62）+0.3110-3b=1.15+0.18（1+0.60.82）+0.3110-395=1.4295根据b/h=21.1，KH=1.4295，由所引用机械设计基础图10-13查得：KF=1.42。Ft=5887.42N，=61.97N/mm100N/mm，故查取KH、KF时，假设的KAFt/b100N/mm是合适的。任然用KH=KF=1.4齿面接触疲劳强度计算用载荷系数K=KAKVKHKH=11.101.41.4295=2.1；齿根弯曲疲劳强度计算用载荷系数K
17、=KAKV KFKF=11.101.41.2=2.187 由所引用教材图10-30选取区域系数ZH=2.43=0.0107，=0.0209，大齿轮的数值大。 mn= =1.9mm实际d3=115.226mm，mn=2mm均大于计算的要求值，故齿轮的强度足够。表4-1高速轴圆锥齿轮传动的几何尺寸计算名称符号小齿轮大齿轮分度圆锥角26.1。63.9。分度圆直径d132269.5齿顶高ha5.5齿根高hf6.875齿顶圆直径da133.8271.3齿根圆直径df130.2267.7锥距R150齿宽b75齿顶角a2.1。齿根角f齿顶圆锥角a28.2。66。齿根圆锥角f24。61.8。当量齿数zv26.
18、7864-2低速级斜齿圆锥齿轮的几何尺寸名称代号单位高速级齿轮小齿大齿中心距mm287螺旋角。13.55。传动比3.98模数mm2齿数56223分度圆直径mm115.226458.848齿顶圆直径mm119.226462.848齿根圆直径mm110.226453.848齿宽mm10095材料及齿面硬度45钢调质处理，齿面硬度为250HBS。45钢正火，齿面硬度为200HBS。4-3减速器机体结构尺寸如下：名称符号减速器尺寸关系结果机座壁厚8箱盖壁厚1（0.80.85）88机座、机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度20地脚螺钉直径0.015（d1+d2）+112M14地脚螺钉数目n=4轴承旁联结螺栓直
19、径M12盖与座联结螺栓直径（0.5 0.6）M12轴承端盖螺钉直径（0.40.5）M8视孔盖螺钉直径（0.30.4）M8，至外箱壁的距离查表201813至凸缘边缘距离查表181611外箱壁至轴承端面距离+（58）40大齿轮顶圆与内箱壁距离1.210齿轮端面与内箱壁距离10箱盖，箱座肋厚7轴承端盖外径+（55.5）82（1轴）115（2轴）125（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）92（2轴）140（3轴）五、轴的设计：高速轴设计： 材料：由于要做成齿轮轴，所以选用与小齿轮相同的材料。选用40Cr，调质处理，齿面硬度为260HBS。查表15-3取 ，C=110。 mm。图5-1高速轴各轴段的
20、设计： I段用联轴器联接电动机，联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查机械设计课程设计表7-26，选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630000，还开有键槽，联轴器轴径mm，所以取mm；L1=80。II段主要使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩（使用套筒），取，又查表16-9得此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值。 L2=44III段装配轴承且，所以查表15-4，取mm。选用7208C轴承。L3=B-2=18-2=16。IV段主要是定位轴承，取。L4=82V段和第III相同段与圆锥小齿轮配合。L6=981、校核该轴和轴承：LA=97 LB=98 LC=71作
21、用在齿轮上的Ft、Fr、Fa为：圆周力、径向力及轴向力的方向如下图所示表5-1轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T2、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为40Cr，调质处理，由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。3、轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取按最不利考虑，则有： 则 因此所该轴承符合要求。4、精确校核轴的疲劳强度（1） 判断危险截面截面5右侧受应力最大（2） 截面5右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5右
22、侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为40Cr，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-1可得轴的材料敏性系数为故有效应力集中系数为由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。5、键的设计与校核: （1）根据，确定V带轮选铸铁HT200，机械设计课程设计表14-24,由于在范围内，故轴段上采用键：, 采用
23、A型普通键:键校核.为L1=70得查课本155页表10-10所选键为：（2）根据，确定V带轮选铸铁HT200，机械设计课程设计表14-24,由于在范围内，故轴段上采用键：, 采用A型普通键:键校核.为L1=70得查课本155页表10-10所选键为：中间轴的设计：1.材料：选用45号钢调质处理。查表14-2取 ，C=110。2、由公式得出最小直径：mm段要装配轴承，所以查表17-13，取，又查机械设计课程设计表15-4选用7306C轴承，L1=41。II段装配高速级大齿轮，且取，L2=60。III段主要是定位高速级大齿轮，所以取，L3=90。IV装配低速级小齿轮，取 L4=98。V段要装配轴承，
24、所以查表1-16取，L5=L1=413、键的设计与校核：已知参考表16-28，由于所以取因为齿轮材料为45钢。查机械设计课程设计表14-24得L2=60、L4=98。所以所选键为: 从动轴的设计：1、材料：选用45号钢调质处理。查表14-2取 ，C=110。2、由公式得出最小直径：mm段要装配轴承，所以查表17-13，取，又查机械设计课程设计表15-4选用7209C轴承，L1=44。 II段装配低速级大齿轮，且取，L2=93。III段主要是定位低速级大齿轮，所以取，L3=154。IV装配低速级小齿轮，取 L4=39。段主要使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，取，又查表16-9得此尺寸符合轴承盖
25、和密封圈标准值。 L5=60 段用联轴器联接滚筒，联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查机械设计课程设计表7-26，选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630000，还开有键槽，联轴器轴径mm，所以取mm；L1=80。3、键的设计：因为d2=52装联轴器查机械设计课程设计表14-24选键为查机械设计课程设计表10-10得。因为L2=90，选键长为80所以所选键为: 装联轴器查机械设计课程设计表14-24选键为。查机械设计课程设计表14-24得因为L6=80，选键长为70，所以所选键为:.六、 低速轴大齿轮的设计因 采用腹板式结构代号结构尺寸和计算公式结
26、果轮毂处直径83.2轮毂轴向长度95倒角尺寸1齿根圆处的厚度4.6腹板最大直径434板孔直径84腹板厚度28.5七、润滑方式的确定：因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。八.其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据。设计小结通过对带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计，使我们从更高的层次认知到理论联系实际的内涵与重要性。并且在深入了解设计概念和设计过程的实践考验中，我们掌握了颇多机械设计及相关的技巧与方法。俗话说：活猪不知开水烫。经过了长达五个星期的奋斗，我终于拜服于先人的智慧之下。虽然过
27、程相当的艰难，但是我们最终还是挺了过来，并从中获取了更多有关机械的知识。这次的课程设计毫无悬念的成为了我们以后工作的奠基石，知道了它的重要性，我们也就怀着激情、积极地态度面对，不管前面有多么艰难困苦！机械设计是机械工业的基础,是一门综合性及其强的技术课程，在这次的设计中，它涉及到了：机械原理、机械设计、材料力学、理论力学、工程材料、互换性与技术测量、机械设计课程设计指导书等相关资料。这次的课程设计,对于培养和提高我们理论联系实际的设计思想、结合生产实际反应和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。在这次的课程设计中，我们得到了张老师的细心帮助和支持。衷心的感谢张老师的指导和帮助。 在此次设计中会不可避免的存在缺点和错误，在今后的路上我们还需继续努力，不断地学习和掌握有关机械设计的知识，继续提高设计思路和技巧从而达到较高的设计实践操作能力。参考文献：1机械设计课程设计手册(第二版)清华大学 吴宗泽，北京科技大学 罗圣国主编。2机械设计课程设计指导书（第二版）罗圣国，李平林等主编。3机械课程设计（重庆大学出版社）周元康等主编。4机械设计基础（第四版）课本杨可桢 程光蕴 主编。
