锥-圆柱齿轮减速器设计说明书

机械设计课程设计说明书

设计内容——( 锥-圆柱齿轮减速器 )

      专    业 ：      机械设计制造及其自动化        

            班    级 ：           1202                     

            姓    名 ：                      

            学    号 ：                      

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吕梁学院:矿业工程系

            完成时间 ：    年     月     日

一、设计任务书·········································································2

二、电机的选择计算

一、选择电动机的类型和结构形势···········································2

二、选择电动机容量·······························································2

三、确定电动机的转速···························································3

三、运动和动力参数的计算

一、分配减速器的各级传动比直齿轮圆锥齿轮传动比·················3        

四、皮带，皮带轮设计·····························································3

   一、V带设计······································································3

   二、确定V带中心距和基准长度············································3

五、传动零件的设计计算

一、 闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算········································4

二、 闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算········································6

三、数据整理················································································6

六、轴的设计计算

1.减速器高速轴I的设计······················································9

2. 减速器低速轴II的设计·················································11

3. 减速器低速轴III的设计·······················································14

七、 滚动轴承的选择与寿命计算

1.减速器高速I轴滚动轴承的选择与寿命计算·······························16

2.减速器低速II轴滚动轴承的选择与寿命计算······························17

3. 减速器低速III轴滚动轴承的选择与寿命计算···························18

八、 键联接的选择和验算

1. 联轴器与高速轴轴伸的键联接··········································19

2. 大圆锥齿轮与低速轴II的的键联接·········································19

3.大圆柱齿轮与低速轴III的的键联接·····························20

八、 润滑油的选择与热平衡计算

1. 减速器的热平衡计算·····························································21

2.  润滑油的选择·····································································22

九、  参考文献··························································23

由图可，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为运输设备。减速器为展开式圆锥—圆柱齿轮的二级传动，轴承初步选用深沟球轴承。联轴器选用齿形联轴器。

一、选择电动机的类型和结构形式

求和条件，选用三相笼型异步电动机，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：

     传动装置的总效率：

式中、、、、、分别为联轴器、滚动轴承、圆锥齿轮传动、圆柱齿轮传动、V带传动和卷筒的传动效率。）取=0.99（联轴器）=0.99（滚动轴承），=0.97（圆锥齿轮精度为7级，不包括轴承效率），=0.98（圆柱齿轮精度为7级，不包括轴承效率），=0.96（滚筒效率，不包括轴承）（V带的传动效率）

     =0.83

电动机所需功率：

三、确定电动机的转速

滚筒轴的工作转速为：

按课程设计指导书P6—表2-1查得圆锥—圆柱齿轮的传动比一般范围为：=8~22,故电动机转速

根据额定功率≥，且转速满足662.08≤≤1820.72，查机械设计使用手册表9.2-6选电动机型号为Y132S-4。

其主要性能如下表：

工作计满载时输入轴的转速

电动机的满载转速r/min 

故总传动比i=

三、运动和动力参数计算

1.分配减速器的各级传动比直齿轮圆锥齿轮传动比

查表得 

按直齿轮圆柱齿轮传动比，又因锥齿轮的传动比一般不大于3，故取

电动机轴 r/min

        (N/m) 

轴Ⅰ：   kw

          r/min

          =69.14 N/m 

轴Ⅱ： kw

         r/min

         =198.96 N/m

轴Ⅲkw

     82.76 r/min

        = N/m

轴Ⅳkw

        82.76 r/min

     =430.42 N/m

1.V带设计

   确定计算功率并选择V带类型

    ①确定计算功率,根据《机械设计手册》表5.3-12工作情况系数通过两班制，载荷变动力，得

工作功率

    ②选择，差《机械设计手册》图5.1-1得选择A型普通V带

    ③选小齿轮根据《机械设计手册》表5.3-36，取小带轮的基准直径mm

    ④验算带速v，v=m/s

     因为5/s30m/s,故带速合适

    ⑤计算大带轮的基准直径，

     mm

2.确定V带中心距和基准长度

   ①计算中心距

    0.7(+)2(+)

    227mm630mm 初定中心距=450mm

   ②计算所需基准长度 根据表《机械设计手册》5.3-12

    +

        =2

       mm

    根据《机械设计手册》5.3-8取mm

③计算实际中心距表5.3-8

       a=

        =450+

        =462mm

    根据表《机械设计手册》表5.3-39得基准宽度mm

      mm

      mm

    所以中心距范围在311~490mm

    皮带轮相关数据：

    基准宽度：mm

    基准线上槽深：mm

    基准线下槽深：mm

    槽间距：e=1.5mm

    槽边距：

    最小轮缘厚:mm

    带轮宽：B=(Z-1)e+2f=78mm   (Z轮槽数）

    外经：mm

④验算带包角

⑤计算带的根数

      a.计算单根V带的额定功率

     因mm和r/min得kw

    根据r/min，i=2.5和A型带得kw（由《机械设   计手册》表5.3-19）

     得（表5.3-14）得（表5.3-15）于是

      kw

     b.计算V带的根数

     Z=取5根

⑥确定带的初拉力和压轴力

     A型带单位长度质量m=0.11kg/m（表5.3-16）

     所以（表5.3-12）

                        =

                        =174.23

应使带的实际初拉力

                   =1720.N

⑦带轮的结构设计

a.带轮材料的确定，大小带轮材料都选用HT200

b.带轮的结构形式（根据课程指导书P183小带轮选用实心式，大带轮孔板式

五、传动零件的设计计算

一、闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算

已知输入功率4.21kw，小齿轮的转数为1440r/min，大齿轮的转数为576r/min，齿数比i=3，由电动机驱动，工作寿命为10年（设每年工作300天，二班制），带式输送机工作经常满载，空线起动，工作有轻震，不反转，工作环境多灰尘，小批量生产。

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，查《机械设计使用手册》表5.6-2得齿形制GB/T12369-1990，齿形角α=，齿顶=0.2 ，螺旋角=0，不变位。

（2）小齿轮材料为４０Ｃｒ（调质），硬度为240~285HBS，取用280HBS；大齿轮材料为４５钢（调质），硬度为 229~286HBS，取用240HBS。

[σH1]=380+HBS=380+280=660MPa

[σH2]=380+0.7HBS=380+0.7×240=548MPa

[σF1]=155+0.3HBS=155+0.3×280=239MPa

[σF2]=140+0.2HBS=140+0.2×240=188MPa

（3）选小齿轮齿数，取Z1=23，

大齿轮齿数,Z2=u×Z1=3×23=69

     小齿轮传递的转矩T1=6.98×  N/mm 

选择齿宽系数，由于齿轮为非对称布置，且为软齿面，根据《机械设计》表9-6得=

初定载荷系数Kt=1.3~1.6，由于齿轮为非对称布置，取Kt=1.6.

查得材料的弹性影响系数

计算分度圆直径：

根据上列参数计算得

确定载荷系数K

由《机械设计》表9-2得=1.3

齿轮的圆周速度：

v=

   锥齿轮的精度等级为7级，由 《机械设计》

图9-8得，=1.1 ；              

表9-3得；

=1.0 ；

K==1.3×1.1×1.1×1.0=1.573

与所选相差不大，所以不矫正分度圆直径。

    m===3.36 mm ；取标准m=4mm ，校正=80 mm ；

（4）齿根弯曲疲劳强度验算

齿形系数和齿根应力修正系数

cos===0.9487

cos===0.3162

==24.24

==221.37

查《机械设计》表9-5得

=2.69

=2.06

=1.57

=1.95

验算齿根弯曲疲劳强度

 代入数字得

=74.MPa〈[]=239 Mpa  ；

==91.68〈[]=188  Mpa

弯曲强度足够。

(5）计算齿轮的几何尺寸

=4×23=92 mm

=4×70=280 mm

+2m cos=92+2×4×0.9487=99.56 mm

280+2×4×0.3162=282.5296 mm

=92-2.4×4×0.9487=82.25  mm 

节圆顶距：

R===145.48 mm

齿宽：

b=·R=×145.48=48.488 mm

取=48 mm

二、 闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算

1.由《机械设计》9-1公式，确定许用应力。

传动无特殊要求，采用软齿面齿轮，确定选用小齿轮材料为４０Ｃｒ（调质），硬度为240~285HBS，取用260HBS；大齿轮材料为４５钢（调质），硬度为 229~286HBS，取用240HBS。

[σH1]=380+HBS=380+260=0MPa

[σH2]=380+0.7HBS=380+0.7×240=548MPa

[σF1]=155+0.3HBS=155+0.3×260=233MPa

[σF2]=140+0.2HBS=140+0.2×240=188MPa

2.齿面接触疲劳强度

选小齿轮齿数，Z1=20~40，取Z1=31，

大齿轮齿数,Z2=u×Z1=2.32×31=71.92,取用Z2=72

小齿轮传递的转矩T1=2.0095×10^5  m/s

选择齿宽系数，由于齿轮为非对称布置，且为软齿面，根据《机械设计》表9-6得Ψd=0.8.

初定载荷系数Kt=1.3~1.6，由于齿轮为非对称布置，取Kt=1.5.

查得材料的弹性影响系数

    计算分度圆直径

由端面重合度可得=1.88-3.2（）=1.82，则

 =

    根据上列参数计算得

确定载荷系数

  查《机械设计》表9-2得

  齿轮的圆周速度v=

精度等级选7级，根据《机械设计》图9-8可知=1.15；

查表9-3得 ；

由图9-9知=1.065 ；则

K==1.5×1.15×1.1×1.065=2.02

与初定值相差较大，校正后的分度圆直径为：

确定齿轮模数:

m= mm

查标准选m=3 mm

3.齿根弯曲疲劳强度验算

齿形系数和齿根应力修正系数

由=31，=72

查《机械设计》表9-5得

=2.50

=2.25

=1.63

=1.75

验算齿根弯曲应力

=0.25+=0.25+=0.66

《机械设计》式9-6得

 =

=105.19MPa〈[]=233Mpa

齿根弯曲疲劳强度足够。

4.计算齿轮的几何尺寸

=3×31=93mm

=3×72=216

+2m=93+2×3=99mm

216+2×3=222mm

=93-2.5×3=85.5mm

a=（）=（31+72）=154.5mm

三、数据整理

1、圆锥齿轮

    齿轮类型：直角圆锥齿轮（GB/T12369-1990,齿形角, ，齿顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位）

精度7级，小齿轮材40Cr（调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为280HBS和240HBS。

大端分度圆直径：小齿轮mm，

大齿轮mm

节锥顶距：      R=145.48mm

节圆锥角：        

大端齿顶圆直径：  

  282.52mm

齿宽：          mm 

齿数：          ， 

模数：          m=3

2、圆柱齿轮

齿轮类型：直齿圆柱齿轮；精度7级，小齿轮材40Cr（调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为260HBS和240HBS。

分度圆直径：   mm，

               mm 

中心距：       a=154.5 mm 

齿宽：mm，mm 

齿数：        ， 

模数：        m=2.5 mm

六、轴的计算

一、减速器高速轴I的设计

1.求输出轴上的功率，转速和转矩

  由前面的计算可得

=4.21 kw

     =576 r/min

     =69.80 N/m

2.求作用在齿轮上的力

圆锥小齿轮

 =（1-0.5）mm

    N

   圆锥大齿轮  

    N

   圆柱小齿轮、大齿轮

3.初步确定轴的最小直径

   选取轴的材料为45钢，调质处理。查《机械设计》表14-2得A=126~103

    mm

   查《机械设计手册》表4.2-57选用轴承代号6000型6306单列深沟球轴承得到，其尺寸

   为了利于固定，一般取比b小1mm（如图所示），故可确定。

4. 由经验公式算轴肩高度：

     取轴肩高为4mm ，确定。

     由《课程设计指导书》P47图46的要求可得，

     ，取。

5.根据轴承安装方便的要求，取，得

    根据安装轴承旁螺栓的要求，取 。

    根据齿轮与内壁的距离要求，取 。

6.根据齿轮孔的轴径和长度，确定。