二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器.doc

1、計(jì)算項(xiàng)目及內(nèi)容主要結(jié)果一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)輸送運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的減速器，其原始條件如下：圖 1 輸送運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的減速器1- 電動(dòng)機(jī)； 2 -彈性聯(lián)軸器；3- 減速器； 4- 可移式聯(lián)軸器；5- 螺旋輸送機(jī)減速器型號(hào)圓錐圓柱齒輪減速器螺旋軸轉(zhuǎn)矩（ Nm）400螺旋軸轉(zhuǎn)速（ r/min ）70輸送物料種類聚乙烯樹脂工作班制年限3 班制，每班 8 小時(shí)，五年螺旋輸送機(jī)效率0.92工作環(huán)境室內(nèi)二、傳動(dòng)方案的擬定如設(shè)計(jì)任務(wù)上簡(jiǎn)圖所示，該設(shè)備原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為螺旋輸送機(jī)，傳動(dòng)方案采用圓錐圓柱齒輪減速器，使用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，平穩(wěn)性好，圓錐齒輪置于高速極，以免加工困難。聯(lián)軸器 2 選用彈性聯(lián)軸器， 4

2、選用可移式聯(lián)軸器。圖 2 圓錐圓柱齒輪減速器三、電動(dòng)機(jī)的選擇1、選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要求和工作條件選用 Y 系列（ IP44）封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓 380V 。2、選擇電動(dòng)機(jī)的功率工作機(jī)的有效功率為：PWT n400 70 kW2.93kWPw 2.93kW95509550電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率為：23123450.832查表得：聯(lián)軸器：聯(lián)軸器0.990.9911滾動(dòng)軸承：球軸承（一對(duì)）0.990.9922斜齒輪傳動(dòng)： 7 級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng) (油潤(rùn)滑 )0.980.9833錐齒輪傳動(dòng)： 7 級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng) (油潤(rùn)滑 )0.970.9744螺旋輸出軸的傳動(dòng)效率

3、0.920.9255電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為Pw2.933.52kWPd 3.52kWPdkW0.8323、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按表推薦的傳動(dòng)比合理范圍，圓錐-圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比為=815，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選擇的范圍是：符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750r/min ，因此決定選擇同步轉(zhuǎn)速為 750r/min 的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、額定功率要求及工作環(huán)境，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160M1-8 。其主要性能如下表 1：額定功率額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量型號(hào)Y160M1-842118滿載時(shí)轉(zhuǎn)速電流 A效率功率因數(shù)7209.91840.73四、傳動(dòng)比的分配1、總傳動(dòng)比2、分配傳動(dòng)比考慮到圓錐齒輪的尺寸大小，以及潤(rùn)滑條件，

4、取3、計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速高速軸中間軸低速軸螺旋軸各軸的輸入功率軸1軸24軸23軸12各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為軸1軸42軸32軸12表 2各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)匯總表軸名功率 P/kW轉(zhuǎn)矩 T/(N/ m)轉(zhuǎn)速 n/(r/min)電動(dòng)軸3.5246.69720軸3.4846.22720軸3.35133.16240軸3.25439.2670.59螺旋軸3.18430.5170.59五、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)1、選擇齒輪類型、材料、精度等級(jí)選擇軸交角的直齒圓錐齒輪傳動(dòng)。選擇軟齒面， 由表 7-1 ，選擇小齒輪材料 40Cr ，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241

5、 286HBS；大齒輪材料 ZG35CrMo，調(diào)質(zhì)處理，硬度 190 240HBS。運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7 級(jí)精度。小錐齒輪齒數(shù)可取 1725。取，則，取，則，傳動(dòng)比誤差在允許范圍內(nèi)。2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定各參數(shù)數(shù)值初選載荷系數(shù)；齒寬系數(shù)，取常用值；查圖 7-18得；。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪大齒輪查圖 7-19 得；取安全系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力確定傳動(dòng)尺寸初算小輪分度圓直徑計(jì)算齒寬中點(diǎn)分度圓直徑計(jì)算齒寬中點(diǎn)處的圓周速度查圖 7-7，由于是直齒錐齒輪，降一級(jí)精度等級(jí)，因此；由表 7-2查得使用系數(shù)；直齒錐齒輪精度較低，取；由圖 7-8查取齒向載荷分布系數(shù)；由表 7-6

6、，查得彈性系數(shù)；故載荷系數(shù)按 K 值對(duì)修正，即確定模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值。計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)計(jì)算錐角計(jì)算齒寬中點(diǎn)分度圓直徑則錐距 R確定并圓整齒寬圓整為。3、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定各參數(shù)計(jì)算當(dāng)量模數(shù)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)由表 7-4 查得，由圖 7-17查得，；由圖 7-16查得彎曲疲勞極限，；取，得許用彎曲應(yīng)力驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足彎曲強(qiáng)度要求，所選參數(shù)合適。直齒圓錐齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果如下表4 所示名稱符號(hào)小錐齒輪大錐齒輪模數(shù)3mm錐距R96.293mm齒頂高3mm齒根高3.6mm齒寬b32mm錐角齒數(shù)z2061分度圓直徑d60mm183mm由于小齒輪的直徑不大，故設(shè)計(jì)成實(shí)心結(jié)構(gòu)，大齒輪直徑較大，為了減少質(zhì)量和節(jié)

7、約材料，采用腹板式結(jié)構(gòu)。2.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1、選擇材料、熱處理方式、精度等級(jí)及齒數(shù)選擇閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。選擇軟齒面， 由表 7-1 ，選擇小齒輪材料 40Cr ，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241 286HBS；大齒輪材料 ZG35CrMo，調(diào)質(zhì)處理，硬度190 240HBS。運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7 級(jí)精度。取，則，初選螺旋角。2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定各參數(shù)數(shù)值初選載荷系數(shù)；由表 7-5，取齒寬系數(shù)；由圖 7-12 查取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；由表 7-6，查得彈性系數(shù)；由圖 7-15查得，；由圖 7-18 查取接觸疲勞強(qiáng)度極限；計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪大齒輪由圖 7-19 查得接觸

8、疲勞壽命系數(shù)，（允許局部點(diǎn)蝕）；取安全系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力確定傳動(dòng)尺寸初算小輪分度圓直徑計(jì)算圓周速度查圖 7-7的動(dòng)載系數(shù)；由表 7-2查得使用系數(shù)；由表 7-3假設(shè), 得齒間載荷分配系數(shù)；由圖 7-8查取齒向載荷分布系數(shù)；故載荷系數(shù)按 K 值對(duì)修正，即確定模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值確定螺旋角圓整中心距為 5 的倍數(shù)，則因?yàn)橹蹬c初選值相差不大，故與值有關(guān)的參數(shù)值不需修正。由，取，3、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定各參數(shù)由表 7-4查得，由縱向重合度查圖 7-14得螺旋角系數(shù)；由圖 7-17查得，；由圖 7-16查得彎曲疲勞極限，；取，得許用彎曲應(yīng)力驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度足夠。驗(yàn)算因此之前假設(shè)合理斜齒圓

9、柱齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果如下表3 所示名稱符號(hào)小齒輪大齒輪螺旋角模數(shù)3mm齒頂高3mm齒根高3.75mm中心距150mm齒寬68mm63mm齒數(shù)2275分度圓直徑68.041mm231.959mm由于小齒輪的直徑不大，故設(shè)計(jì)成實(shí)心結(jié)構(gòu)，大齒輪直徑較大，為了減少質(zhì)量和節(jié)約材料，采用腹板式結(jié)構(gòu)。六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算由表 9-2 選取軸的材料為45 鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度 217255HBS ，抗拉強(qiáng)度極限，屈服極限。1.高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、求高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩2、初步確定軸的最小直徑由于最小處只受扭矩作用，由表9-2，取，得因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10% ，取 d=20.83 mm 。3、初選聯(lián)軸器LX

10、型彈性柱銷聯(lián)軸器。由機(jī)械設(shè)計(jì)根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件擬選用手冊(cè)查得工況系數(shù)為 1.25計(jì)算轉(zhuǎn)矩為根據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)，查設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-8 ，選取 LX2 型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其LX2 型彈性套柱銷聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為，其許用轉(zhuǎn)速,半聯(lián)軸器的孔徑d 24mm ，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L38mm ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度選取原則：定位軸肩的高度 h=3 5mm , 非定位軸肩高度一般取 1.52mm 。半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長(zhǎng)度為L(zhǎng)38mm ，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上， 1-2 段軸長(zhǎng)度比 L要略短一些d1224mmL1237

11、mm為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 1 2軸段右端需制出一軸肩，為使軸承端蓋裝拆方便及便于添加潤(rùn)滑油，取d2328mmL2353mm3-4 段軸與滾動(dòng)軸承配合，考慮到軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)徑為5的倍數(shù)，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參考工作要求，查指導(dǎo)書表 11-3 ，取的角接觸球軸承 7206 AC。角接觸球軸承故取7206 AC同理, 取4-5軸為定位軸承的軸肩，由指導(dǎo)書查得。故取考慮到小錐齒輪內(nèi)孔的直徑，取輪轂寬度為42mm ，齒輪左端與軸承使用擋油環(huán)定位，考慮到擋油環(huán)的寬度，取d6724mmL6758mm齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用普通平鍵連接軸與半聯(lián)軸

12、器之間的平鍵，按 d1224mm ，查得平鍵尺寸為b8,7,L 32軸與錐齒輪之間的平鍵，按 d6724mm ，查得平鍵尺寸為b8,7,L36為保證齒輪、半聯(lián)軸器與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇半聯(lián)軸器與軸的配合為, 齒輪輪轂與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的軸的周向定位是由過盈配合保證的，故此處軸與軸承的配合為。確定軸上的倒角，取軸端倒角為。2.中速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、求中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩2、初步確定軸的最小直徑由于最小處只受扭矩作用，由表9-2，取，得因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10% ，取 d=29.66mm 。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度

13、1-2段軸與滾動(dòng)軸承配合，考慮到軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)徑為 5的倍數(shù)，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參考工作要求，查指導(dǎo)書表 11-3 ，取的角接觸球軸承 7206 AC。故取考慮到軸承和擋油板的寬度，故取2-3 段軸與大錐齒輪配合，考慮到齒輪的輪轂寬度及直徑取3-4 段軸將斜齒輪和錐齒輪的左端和右端固定因此4-5 段軸與小斜齒輪配合，考慮到齒輪的輪轂寬度及直徑取齒輪與軸的周向定位采用普通平鍵連接軸與大錐齒輪之間的平鍵，按 d2334mm ，查得平鍵尺寸為角接觸球軸承7206 ACb10,8, L36軸與小斜齒輪之間的平鍵，按d4534mm ，查得平鍵尺寸為b10,8,

14、 L63為保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的軸的周向定位是由過盈配合保證的，故此處軸與軸承的配合為。確定軸上的倒角，取軸端倒角為。3.低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、求低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩2、初步確定軸的最小直徑由于最小處只受扭矩作用，由表9-2，取，得因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10% ，取 d=44.16mm 。3、初選聯(lián)軸器由最小直徑和工作條件，查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取 KL7 型滑塊聯(lián)軸器，其許用轉(zhuǎn)KL7型滑塊聯(lián)軸器矩為，其許用轉(zhuǎn)速, 半聯(lián)軸器的孔徑d45mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L112mm 。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑

15、和長(zhǎng)度半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長(zhǎng)度為 L 84mm ，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上， 1-2 段軸長(zhǎng)度比 L要略短一些d1245mmL1282mm為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1 2軸段右端需制出軸肩取d2347mmL2345mm3-4 段軸與滾動(dòng)軸承配合， 因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選角接觸球軸承用單列角接觸球軸承。查表，取角接觸球軸承7010 AC。7010 AC故取考慮到軸承和擋油板的寬度，故取4-5 段軸將大斜齒的右端固定，其左端與擋油板和軸承相接取5-6 段軸與大斜齒輪配合，考慮到輪轂寬度為和直徑d5654mmL5661mm齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用普通平鍵連

16、接軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵，按 d1245mm ，查得平鍵尺寸為b14,9, L70軸與大斜齒輪之間的平鍵，按d5654mm ，查得平鍵尺寸為b16,10, L56為保證齒輪、半聯(lián)軸器與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇半聯(lián)軸器與軸的配合為, 齒輪輪轂與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的軸的周向定位是由過盈配合保證的，故此處軸與軸承的配合為。確定軸上的倒角，取軸端倒角為。6、校核低速軸求作用在齒輪上的力已知大圓柱斜齒輪的分度圓半徑為畫低速軸受力圖（ a）計(jì)算支承反力確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)， 從手冊(cè)中查取 a 值。對(duì)于 7010 型角接觸球軸承，由手冊(cè)中查得 a=23.2mm。，圖 低速軸的結(jié)構(gòu)和受力分析水平面反

17、力垂直面反力水平面受力圖見圖（ b），垂直面受力圖見圖（ d）畫軸彎矩圖水平面彎矩圖見圖（ c），垂直面彎矩圖見圖（ e），合成彎矩圖見圖（ f ）合成彎矩。畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，見圖（ g），由插值法得 ，折合系數(shù)當(dāng)量轉(zhuǎn)矩在齒輪中間截面處計(jì)算出的各數(shù)值如下表載荷水平面 H垂直面 V支反力 F彎矩 M119609 N mm122446 N mm合成彎矩 M171170 N mm扭矩 T439260N mm當(dāng)量彎矩 M314260 N mm校核軸徑按當(dāng)量應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，查表得故截面安全判斷危險(xiǎn)截面初步分析齒輪中間截面和截面3 有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中。對(duì)稱循環(huán)疲勞極限軸的材料選

18、用 45 鋼調(diào)質(zhì)，則疲勞極限為脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限等效系數(shù)截面上的應(yīng)力彎矩彎曲應(yīng)力幅彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù)因在此截面處，有A 型鍵槽，插值法查表得，安全系數(shù)彎曲安全系數(shù)扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)復(fù)合安全系數(shù)根據(jù)校核，截面足夠安全。截面 3 上的應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力查表得，計(jì)算安全系數(shù)根據(jù)校核，截面3 足夠安全。七、滾動(dòng)軸承的校核低速軸上的軸承計(jì)算1、軸承參數(shù)已知選用軸承型號(hào)角接觸球軸承7010 AC，n3=70.59r/min，e=0.68，軸承采用面對(duì)面放置。2、計(jì)算內(nèi)部軸向力徑向力軸向力3、計(jì)算單個(gè)軸承的軸向載荷比較與:有軸承的放置位置知，左側(cè)軸承“放松

19、”，右側(cè)軸承“壓緊” 。因此4、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由表，得，則5、計(jì)算壽命取，中較大值代入壽命計(jì)算公式由表查得，則故可以選用八、鍵的選擇及校核由于鍵選用靜連接，輕微沖擊，許用擠壓應(yīng)力1、高速軸與聯(lián)軸器連接處鍵的強(qiáng)度計(jì)算軸徑24mm ，選用普通平鍵， b8，7，L32滿足強(qiáng)度要求2、高速軸與小錐齒輪連接處鍵的強(qiáng)度計(jì)算軸徑24mm ，選用普通平鍵， b8，7，L36滿足強(qiáng)度要求3、中速軸與大錐齒輪連接處鍵的強(qiáng)度計(jì)算軸徑34mm ，選用普通平鍵， b10，8，L36滿足強(qiáng)度要求4、中速軸與小斜齒輪連接處鍵的強(qiáng)度計(jì)算軸徑34mm ，選用普通平鍵， b10，8，L63滿足強(qiáng)度要求5、低速軸與大斜齒輪連接處鍵

20、的強(qiáng)度計(jì)算軸徑54mm ，選用普通平鍵， b16，10 ，L56滿足強(qiáng)度要求6、低速軸與聯(lián)軸器連接處鍵的強(qiáng)度計(jì)算軸徑45mm ，選用普通平鍵， b14，9，L70滿足強(qiáng)度要求九、箱體的設(shè)計(jì)及附屬零件設(shè)計(jì)1、箱體的設(shè)計(jì)箱體是減速器的一個(gè)重要零件，用于支持和固定減速器的各種零件，并保證傳動(dòng)齒輪的嚙合精度。箱體的結(jié)構(gòu)和受力均較復(fù)雜，各部分尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過程中確定。箱體的材料選用 HT150，砂型鑄造。箱體各部分尺寸如下表名稱名稱結(jié)構(gòu)尺寸 /mm箱座（體）壁厚8箱蓋壁厚8箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度12,12,20箱座、箱蓋上的肋厚7,7軸承旁凸臺(tái)的高度和半徑45,16軸承蓋的外徑118,102,120直徑12地?cái)?shù)目6通孔直徑20腳螺沉頭座直徑32釘22底座凸緣尺寸20軸承旁連接螺栓直徑12連箱座、箱蓋連接螺栓直徑8連接螺栓直徑812接通孔直徑913.5螺沉頭座直徑1826栓凸緣尺寸15201216定位銷直徑6軸承蓋螺釘直徑8窺視孔蓋螺釘直徑6箱體外壁至軸承座端面的距離44大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離10齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離102、箱體的密封為了保證箱蓋與箱座結(jié)合面的密封，對(duì)接合面的幾何精度和表面粗糙度要精刨到表面粗糙度值 ，重要的需