圆锥圆柱齿轮减速器设计说明书

机械设计课程设计机电工程学院-1-机械设计课程设计题目：二级圆锥—圆柱齿轮减速器学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机械081学号：200833315133姓名：杜笑天指导教师：冯晓宁教授2011年2月21日—2011年3月11日机械设计课程设计机电工程学院-2-目录一、机械设计课程设计任务书1.1机械设计课程设计的目的1.2机械设计课程设计的内容及要求1.3机械设计课程设计的时间安排二、传动装置总体设计方案2.1传动装置总体设计方案2.2电动机的选择2.4计算传动装置的运动和动力参数三、传动零件的设计3.1圆锥齿轮的设计计算3.2斜齿轮的设计计算四、轴及其上配件的设计4.1低速轴的设计、校核及其上零件的设计4.2高速轴及其上零件的设计4.3中间轴及其上零件的设计五、轴承的校核5.1低速轴上轴承的校核5.2高速轴和中间轴上轴承的校核六、键的强度校核七．箱体的主要结构尺寸八、箱体附件的设计九．设计小结十．参考资料机械设计课程设计机电工程学院-3-一、机械课程设计任务书1.1机械设计课程设计的目的机械设计课程设计是一次全面设计训练，是重要的综合性、实践性教育环节。其目的是：1.综合运用机械设计和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题。2.掌握机械设计的一般方法和步骤，培养学生具备简单机械和零部件的设计能力、培养学生正确设计思想、分析问题和解决工程实际问题的能力。3.提高学生设计计算、绘图能力和运用技术标准，查图表、手册及相关资料的能力。1.2机械设计课程设计内容及要求机械设计课程设计内容包括：传动装置的总体设计；传动件（齿轮、轴等）的设计计算和标准件（轴承、链、联轴器等）的选择及校核；装配图和零件图设计；编写设计计算说明书。在机械设计课程设计中应完成的任务：工作分成两部分，一部分是方案分析和设计计算,另一部分是绘制图纸。1.减速器装配工作图1张（A0或A1）；2.零件工作图2张（齿轮、轴各1张，A2）；3.设计计算说明书一份（A4）图纸先手工绘制草图，再用AutoCAD软件绘制计算机图纸。设计计算说明书按规范用计算机打印。1.3机械设计课程设计的时间安排机械设计课程设计的时间为3周。具体安排如下：1．传动装置总体设计（2天）2.装配草图设计（4天、包含上机）3.零件工作图设计(4天、包含上机)4.编写设计计算说明书（3天、包含图纸和说明书打印）机械设计课程设计机电工程学院-4-5.答辩（2天）以上天数不包含双休日。机械设计课程设计机电工程学院-5-二、传动装置的总体设计1.传动装置总体设计方案设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置。图1胶带输送机工作装置原始条件和数据胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动，室内工作，有粉尘；使用期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产。输送带速度允许误差为±5%。输送带工作拉力：2000N输送带速度：0.9m/s卷筒直径：300mm胶带输送机传动方案图2胶带输送机传动方案机械设计课程设计机电工程学院-6-2.电动机的选择（1）电动机类型的选择按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）确定电动机功率工作装置所需功率P按下式计算Pw=1000kW式中，Fw=2000N，vw=0.9m/s,取工作装置的效率w=0.94.带入上式得：Pw=1000=94.010009.02000=1.91kW电动机的输出功率P0按下式计算P0=wPkW式中，为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。式中，acgr23；取滚动轴承效率r0.995，8精度齿轮传动效率g0.97，滑块联轴器效率c0.98，圆锥齿轮传动效率a0.97则88.094.099.097.0995.023故P0=wP=17.288.091.1kW因载荷平稳，电动机额定功率P只需略大于P0即可，按表8-169中Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为2.2KW。（3）确定电动机转速卷筒作为工作轴，其转速为：32.573009.010610644Dvnwwr/mim单级圆柱齿轮传动比'gi=3～5，单级圆锥齿轮传动比'ai=2～4.5动范围为'i=2机械设计课程设计机电工程学院-7-×4.5～3×5=6～22.5，可见电动机转速的可选分为为：wnin''（6～22.5）×57.32=343.92～1289.7r/mim符合这一范围的同步转速有750r/mim和1000r/mim两种，为减少电动机的重量和价格，由表8-169选常用的同步转速为1000r/mim的Y系列电动机Y112M-6，其满载转速940wnr/mim。由表8-170、表8-172中查得，电动机的中心高为265mm，总长463mm，轴直径28mm，两段轴外伸长度均为60mm。3.计算传动装置的总传动比和分配各级传动比（1）传动装置总传动比40.1632.57940wmnni（2）分配传动装置各级传动比由式（2-5），gaiii，取圆锥齿轮69.340.1691.0ai。44.469.340.16agiii3.计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速由式（2-6）1轴940194011mnnr/mim2轴74.25469.39402aminnr/mim3轴37.574.474.25423ginnr/mim工作轴37.573nnwr/mim（2）各轴输入功率由式（2-7）1轴15.299.019.201cppkW2轴01.294.0995.015.212acppkW3轴94.197.0995.001.223grppkW工作轴88.198.099.094.13crwPPkW（3）各轴输入转矩由式（2-8）机械设计课程设计机电工程学院-8-电动机输出046.2294017.29550955000mnPTN·m1轴84.2194001.295509550111nPTN·m2轴35.7374.25401.295509550222nPTN·m3轴94.32237.5794.195509550333nPTN·m工作轴95.31237.5788.195509550·m将以上算得的运动参数列表如下：电动机1轴2轴3轴工作轴转速（r/mim）940940254.7457.3757.37功率（kW）2.172.152.011.941.88转矩（N·m）22.04621.8475.35322.94312.94传动比i13.694.441功率η0.990.93530.9650.99机械设计课程设计机电工程学院-9-三、传动零件的设计计算1.高速级圆锥齿轮的设计计算15.21PkW9401nr/mim齿数比u=3.65工作寿命10年（1）选择齿轮类型、材料、精度以及参数1）选用圆锥直齿齿轮传动2）选用齿轮材料：选取大小齿轮材料均为45钢，小齿轮调质处理齿面硬度取280HBS；大齿轮正火处理齿面硬度取240HBS。3）选取齿轮为8级精度（GB10095—88）4）选取小齿轮齿数Z1=20，Z2=i1Z2=3.65×20=73（2）按齿面接触强度设计1）查表得使用系数AK=1，动载系数vK=1.132）cos96.0165.365.31221uucos26.0165.3111222u当量齿数2196.020cos111zzv28126.0/73cos222zzv当量齿数重合度636.1)281/121/1(2.388.1)11(2.388.121vvvzz888.034vz3）1HK4）齿向载荷分布系数K=1.875所以载荷系数KKKKKHvA1.0×1.3×1×1.875=2.119机械设计课程设计机电工程学院-10-5）查取齿宽系数3.0R36）查得弹性系数EZ=189.8MPa7）查得区域系数HZ=2.58）查取材料接触疲劳强度极限limH：查图得，小齿轮为1limH=600Mpa,大齿轮2limH=550Mpa9）计算应力循环次数N91110707.2)1030082(9406060hjLnN89210336.769.310707.2NaHHNHMPSK54016009.01lim112lim220.93550511.51HNHHKMPS213122.9210.5EtHRRzKTdu=232189.81.8218402.9251.17511.50.3310.50.333.65mm311ttkddk=32.11951.1754.031.8kmm（3）确定主要参数1）大端模数1154.032.720dmz由于轴径和小圆锥齿轮外形尺寸的限制，需要放大其模数，因此取大端模数为M=32）大端分度圆直径1132060dmz22373219dmz3）锥距22221232073113.5422mRzzmm4）齿宽b=40机械设计课程设计机电工程学院-11-（4）轮齿弯曲疲劳强度验算1）齿形系数1FaY=2.60,YFa2=2.062）应力修正系数SaY按当量齿数查图得：1SaY=1.595，2SaY=1.97（3）重合度系数Y：Y=0.25+av75.0=0.25+0.751.636=0.708（4）齿间载荷分配系数KFa：KFa=1/Y=1/0.708=1.412载荷系数K：K=2.119（5）齿根工作应力F：1F=15.01423212111mZYYYKTRRSaFa=223242.119218401.601.5950.7080.3310.50.332033.651=35.566N/mm2112212SaFaSaFaFFYYYY=2.061.9735.5662.601.595=34.804N/mm2（6）弯曲疲劳极限limF由图查得：1limF=500N/mm22limF380N/mm2（7）弯曲寿命系数KN：K1FN=0.85K2FN=0.88（8）弯曲疲劳强度最小安全系数SFmin查得：SFmin=1.4（9）许用弯曲疲劳应力F：1F=min11limFFNFSK=5000.851.4=303.57N/mm22F=min22limFFNFSK=3800.881.4=238.86N/mm2（10）弯曲疲劳强度校核：1F=125.83N/mm2〈1F2F=40.30N/mm2〈2F所以满足弯曲疲劳强度要求【3】。（注：本节查表查图见《机械工程及自动机械设计课程设计机电工程学院-12-化简明设计手册》叶伟昌2001）（5）圆锥齿轮尺寸列于下表名称代号计算公式结果小齿轮大齿轮传动比i12zzi3.65法面模数mzdm3法面压力角n标准值20n齿数z2073分度圆直径dzmd60219齿顶圆直径adcos2aahdd56.940220.585齿根圆直径fdcos2ffhdd53.056217.098齿宽b3Rb40402.圆柱斜齿轮的设计计算（1）选精度等级、材料及参数1)大、小齿轮的材料均为45钢。2)小齿轮硬度为250HBS，大齿轮硬度为220HBS，等级均为8级，大齿轮正火，小齿轮调质处理。3)选取小齿轮齿数Z1=25，Z2=1iZ1=4.4×25=110取Z2=110（2）按齿面接触强度设计321112HEHdttzzuuTKd1）确定公式内的各计算数值①选取齿宽系数d=1②由图10-21e查得1