單級錐齒輪減速器課題設(shè)計(jì)論文

1、. . . . 機(jī)械課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：錐齒輪減速器-開式傳動 （1） 引言（2） 設(shè)計(jì)題目（3） 電動機(jī)的選擇（4） 傳動零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算（5） 減速箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（6） 軸的計(jì)算與校核（7） 鍵連接的選擇和計(jì)算（8） 聯(lián)軸器的選擇（9） 設(shè)計(jì)小結(jié)（10） 參考文獻(xiàn)一、 引言課程設(shè)計(jì)是考察我們?nèi)嬖谡莆栈纠碚撝R的主要環(huán)節(jié)。本次是設(shè)計(jì)一個(gè)錐齒輪減速器-開式傳動，減速器是用于電動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置。 容包括：設(shè)計(jì)題目，電機(jī)選擇，運(yùn)動學(xué)動力學(xué)計(jì)算，傳動零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算，減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核。錐齒輪減速器的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM

2、/CAD）技術(shù)是當(dāng)今設(shè)計(jì)以與制造領(lǐng)域廣泛采用的先進(jìn)技術(shù)，通過本課題的研究，將進(jìn)一步深入的對這一技術(shù)進(jìn)行深入的了解和學(xué)習(xí)。在這次課程設(shè)計(jì)中不但要把平時(shí)的理論知識掌握好，還要把（CAD）技術(shù)好好掌握，對以后的學(xué)習(xí)工作有利減速器的設(shè)計(jì)基本上符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求，限于本人水平有限，錯(cuò)誤之處在所難免，望老師予以批評改正。二、設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置的設(shè)計(jì)1. 傳動方案錐齒輪減速器開式齒輪2. 帶式運(yùn)輸機(jī)的工作原理如圖20-13. 工作情況1） 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35度；2） 使用折舊期：8年；3） 檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小

3、修；4） 動力來源：電力，三相流，電壓380、220V；5） 運(yùn)輸帶速度允許誤差：5%；6） 制造條件與生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。4.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶工作拉力F/N 4000運(yùn)輸帶工作速度V/(m/s） 1.6卷筒直徑D/mm 4005 設(shè)計(jì)容1） 按照給定的原始數(shù)據(jù)和傳動方案設(shè)計(jì)減速器裝置；2） 完成減速器裝配圖1；3） 零件工作圖1-3；4） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。三、電動機(jī)的選擇：（一）、電動機(jī)的選擇1、選擇電動機(jī)的類型： 按工作要求和條件，選用Y系列三相異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。2、選擇電動機(jī)容量 ：電動機(jī)所需的功率為：（其中：為電動機(jī)功率，為負(fù)載功率，為

4、總效率。）而KW, 所以KW傳動效率分別為：聯(lián)軸器效率滾動軸承的效率圓錐齒輪傳動效率開式齒輪傳動效率卷筒傳動效率傳動裝置的總效率應(yīng)為組成傳動裝置的各部分運(yùn)動副效率之乘積,即：所以 KW3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為查表可得：一級圓錐齒輪減速器傳動比，一級開式齒輪傳動比，則總傳動比合理圍為，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選圍為 符合這一圍的同步轉(zhuǎn)速有750,1000和1500根據(jù)這個(gè)查表可以選擇的電動機(jī)有以下幾種：表1方案電動機(jī)型號額定功率 PKW電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電動機(jī)重量Kg參考價(jià)格元傳動裝置的傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比齒輪傳動減速器1Y132M 47.515001440812Y160M 67.

5、510009701193Y160L 87.5720720145綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動比可見第1個(gè)方案比較合適因此選定電動機(jī)型號為Y132M 4，其主要性能如下表2：表2型號額定功率 KW滿載時(shí)轉(zhuǎn)速r/min電流A效率%功率因數(shù)Y132M 47.514402.22.3電動機(jī)主要外形和安裝尺寸列于下表：中心高H外形尺寸腳底安裝尺寸地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸安裝部位尺寸13212（二）、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比1、總傳動比 由選定的的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置的總傳動比為 = (1)電動機(jī)型號為Y132M-4 ，滿載轉(zhuǎn)速 = 1440r

6、/min ,且工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速n = 76.43r/min,則由上面公式(1)可得：2、分配傳動比總傳動比為各級傳動比的乘積，即 (2)設(shè)、分別為帶傳動的傳動比和減速器的傳動比，在圓錐齒輪減速器的傳動比圍 = 3則由公式 （2）可得= 18.84得 = 6.28根據(jù)圓柱齒輪減速器的傳動比圍可取4，則。3、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)（1）、各軸轉(zhuǎn)速軸 軸 軸 軸 (2)、各軸輸入功率軸 軸 軸 軸 (3)、各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩所以各軸輸出轉(zhuǎn)矩為：軸 軸 軸 軸 軸名效率PKW轉(zhuǎn)矩TN*M轉(zhuǎn)速 nr/m傳動比效率輸入輸出輸入輸出電動機(jī)軸7.751.06144010.97I軸7.549.5

7、3144030.94II軸7.05139.848010.97III軸6.83 135.634806.280.93IV軸6.36792.876.43四、傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）、選擇圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選定齒輪類型、精度等級、材料與齒數(shù)（1）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級精度，齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。（2）材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度相差40HBS。2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：（1）、確定公式的各計(jì)算值1）查得材料彈性影響系數(shù)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)。2）按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞

8、強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。3）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪：大齒輪：4）查表得到：,.5) 查得接觸批量壽命系數(shù)6）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力7）可以選取，； 所以8)9）10)(2)計(jì)算1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入許用應(yīng)力中的較小值得：=80.12mm2）計(jì)算圓周速度v3)齒數(shù)，由公式得大齒輪齒數(shù)，c=18所以=73.45取，則，取與設(shè)計(jì)要求傳動比的誤差為0.27%，可用。4）模數(shù)大端模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3.5mm。5）大端分度圓直徑小齒輪大端分度圓直徑大于強(qiáng)度計(jì)算要求的80.12mm。6）節(jié)錐頂距7）節(jié)圓錐角（未變位時(shí)，與分度圓錐角相等）19.4664968°=19°19

9、5471.335032°=70°4068)大端齒頂圓直徑小齒輪 大齒輪 9）齒寬 取 10）進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算423.566MPa<458MPa所以強(qiáng)度符合。3、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：(1) 確定公式的各計(jì)算值 1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞系數(shù)S=1.6則4)查取齒形系數(shù) ，5)應(yīng)力校正系數(shù) ，6)計(jì)算大小齒輪的，并加以比較：大齒輪大所以取0.01836(2)、帶入以上數(shù)據(jù)可以求得=1.52(3)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算帶入公式201.67MPa<213.75MPa所以符合。 7）

10、、數(shù)據(jù)整理 名稱符號公式直齒圓錐小齒輪直齒圓錐大齒輪齒數(shù)2575模數(shù)mm3.5傳動比ii3分度圓錐度，分度圓直徑87.5262.5齒頂高3.53.5齒根高4.24.2齒全高h(yuǎn)7.77.7齒頂圓直徑，94.54(大端)268.28（大端）齒根圓直徑， 80.46256.72齒距p10.99 10.99齒厚s 5.495.49齒槽寬e5.49 5.49頂隙c 0.7 0.7錐距R138.35138.35齒頂角，齒根角齒頂圓錐角，齒根圓錐角，當(dāng)量齒數(shù)25.33221.88齒寬4844（二）、開式圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選定齒輪類型和精度等級。 因?yàn)闉殚_式齒輪所以選擇硬齒面，工作較為平穩(wěn)選用8級精度，選

11、擇材料是鑄鋼，小齒輪硬度為270HBS。大齒輪硬度為230HBS。 小齒輪齒面強(qiáng)度為400HBS，大齒輪齒面強(qiáng)度為360HBS，兩者材料硬度相差為40HBS。 暫選取小齒輪齒數(shù)，則。2、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：(1)、確定公式中的各計(jì)算值：1)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)：3)從而查到壽命系數(shù)4)選取疲勞安全系數(shù)S=2，得到：3)材料彈性系數(shù)4)選取齒寬系數(shù)5)計(jì)算載荷系數(shù)K選取，.1所以6)初選，則相應(yīng)的，；，所以 選取較大值又選取7)計(jì)算工作轉(zhuǎn)矩(2)、帶入計(jì)算得：所以選取m=3(3)中心距(4)分度圓直徑(5)齒輪寬度 所以取大齒輪寬度為45

12、mm 小齒輪寬度為50mm7）數(shù)據(jù)整理名稱符號公式直齒圓柱小齒輪直齒圓柱大齒輪齒數(shù)25100模數(shù)mm4傳動比ii4分度圓直徑75300齒頂高44齒根高3.63.6齒全高h(yuǎn)7.67.6齒頂圓直徑83308齒根圓直徑67.8292.8基圓直徑70.48281.9中心距187.5齒距p9.42齒厚s4.71齒槽寬e4.71頂隙c 0.6齒寬45505、 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為滿足減速器的使用要求和綜合性能，所以箱體采取鑄造，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊鑄鐵減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸得到以下數(shù)據(jù)：名稱符號減速器型式與尺寸關(guān)系/mm箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑12地腳螺釘數(shù)

13、目4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑9機(jī)蓋與座聯(lián)接螺栓直徑7聯(lián)接螺栓的間距180軸承端蓋螺栓直徑5視孔蓋螺釘直徑4定位銷直徑5、到外箱壁距離18、16、13、至凸緣邊緣距離16、14、11軸承旁凸臺半徑凸臺高度外箱壁至軸承座端面距離30大齒輪頂圓與箱壁距離12齒輪端面與箱壁距離10箱蓋、箱座肋厚、；軸承端蓋外徑軸承端蓋凸緣厚度9軸承旁聯(lián)接螺栓距離六、軸的計(jì)算一、減速器高速軸I的設(shè)計(jì)(一)、選擇軸的材料初選軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能查表可得：。(二)、軸的尺寸計(jì)算1、求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計(jì)算可得 2、初步確定軸的最小直徑查得3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)下圖為I軸的裝配方案：(2) 根據(jù)軸

14、向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，如下圖：4、選擇聯(lián)軸器：根據(jù)條件選取確定聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩結(jié)合電動機(jī)型號，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號LT6聯(lián)軸器即該端選用的半軸連接器的孔徑，故取軸徑，半聯(lián)軸器轂空的長度故取5、初步選擇滾動軸承軸承同時(shí)承載徑向力和軸向力，但軸向力較小，故選用單列深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù)尺寸，選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列深溝球軸承6009，其尺寸為。從而可以知道：，。6、由經(jīng)驗(yàn)公式算肩高度：故取h=4mm，從而確定由書上公式要求得：,取7、根據(jù)軸承安裝方便的要求，取，比小5mm,則：根據(jù)安裝軸承旁螺栓的要求取。根據(jù)齒輪與壁的距離要求，取所以8、根據(jù)齒輪孔的軸徑和長度，由

15、公式 故我們把軸與齒輪做成一個(gè)整體，做成齒輪軸。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。9、軸上零件的周向定位 齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按手冊查得，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見）。 為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器輪轂與軸配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。10、確定軸上的圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2×45°，各軸肩處的圓角半徑見圖(三)、求軸上的載荷與其校核根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡圖：（齒輪取齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑作為力的作用點(diǎn)，

16、軸承在寬度中點(diǎn)為作用點(diǎn)）。軸承1和軸承2之間的距離為90mm，軸承2和錐齒輪間的距離為22mm 我們做的是齒輪軸 。所以軸承2與齒輪在一段上，中間用套筒隔開的。1、 計(jì)算作用在齒輪上的力圓錐小齒輪圓錐大齒輪2、 求作用在軸上的支反力,所以所以3、校核軸承壽命：查手冊得6209型深溝球軸承參數(shù)查表8.6得（1） 計(jì)算軸承所承受的軸向載荷因?yàn)檩S承1固定，軸承2游離，結(jié)合受力分析圖可知，軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”。由此可得軸承2不受軸向力，所以,（2） 計(jì)算當(dāng)量動負(fù)荷軸承1： ，由表8.5，用線性插值法可求得：由查表8.5，并用線性插值法求得：，由此可得軸承2：由表8.5，用線性插值法可得：

17、由差表8.5，用線性插值法求得，由此可得（3）軸承壽命計(jì)算因?yàn)?所以按軸承2計(jì)算軸承的壽命所選軸承6209深溝球軸承合格(3) 做彎矩圖根據(jù)上述的圖，求出總的彎矩和做出彎矩圖(4)作扭矩圖扭矩圖如圖11.2（機(jī)械設(shè)計(jì)課本）所示，為了使扭矩圖符合下述強(qiáng)度計(jì)算公式，圖中已把T這算成的含義見前面，并且取(5)作出計(jì)算彎矩圖根據(jù)以作的總彎矩圖和扭矩圖，求出計(jì)算彎矩圖，的計(jì)算公式為(6)、校核軸的強(qiáng)度只需校核軸上最大彎矩截面的強(qiáng)度：，故安全。二、減速器低速軸II的計(jì)算1.求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計(jì)算可得2.初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取于是得同時(shí)選取聯(lián)軸器型號，聯(lián)軸器

18、的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：取K=1.3,按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩，選用彈性注銷聯(lián)軸器，型號LT6聯(lián)軸器，即該端選用的半聯(lián)軸器的孔徑，故取軸徑，半聯(lián)軸器轂孔的長度L=60mm。3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，如下圖：1）由聯(lián)軸器尺寸確定由聯(lián)軸器的轂孔長度L 和直徑d與相關(guān)要求，可確定查GB/T 1096，對應(yīng)的鍵為鍵C8×7×50，因聯(lián)軸器為鑄鐵（查表得）， 由擠壓強(qiáng)度條件有：顯然，強(qiáng)度足夠因工作時(shí)聯(lián)軸器不傳遞軸向力，故右側(cè)臺階可取小些。?。ㄆ渲校洪g隙10，端蓋厚度12）2）初步選擇滾動軸承。軸承同時(shí)承載徑向力和軸向力，但軸向力較小，故選用單列深溝球軸承。參照工作要求

19、，并根據(jù)尺寸，選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列深溝球軸承6007，其尺寸為。套筒的長取8mm，為了利于固定，一般取比（b+8）小1mm（如圖3所示），故可確定。3）由經(jīng)驗(yàn)公式算軸肩高度：取軸肩高為3mm ,確定取4）由于 上要安裝錐齒輪由前面算的錐齒輪的孔徑 所以我們?nèi)?前面算的齒輪寬為56mm 在此基礎(chǔ)上減上2到4mm我們?nèi)?） 第6段有軸承，查得軸承的寬度為19mm 軸承與齒輪之間用套筒相互固定我們?nèi)√淄查L度為20mm 第6段6） 由上的軸的總長度L=58+35+26+100+52+38=309mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度（3）、軸上的零件的周向定位齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位

20、均采用平鍵聯(lián)接。按手冊查得，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為32mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見）。 為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器輪轂與軸配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接處的平鍵截面 ()，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為40mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見）。為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H7/n6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4） 、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，除下圖標(biāo)注外，各軸肩處的圓角半徑，均為R1，如圖：4.求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖3）作出軸的計(jì)算簡圖（齒輪取齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑作為力

21、的作用點(diǎn)，軸承在寬度中點(diǎn)為作用點(diǎn)）。軸承1和軸承2之間的距離為170mm，軸承2和錐齒輪間的距離為20mm大錐齒輪：3)求作用于軸上的支撐反力所以所以 5. 校核軸承壽命：查手冊得6208型深溝球軸承參數(shù)查表8.6得（11） 計(jì)算軸承所承受的軸向載荷結(jié)合受力分析圖可知，軸承1被“放松”，軸承2被“壓緊”。由此可得軸承1不受軸向力，所以（12） 計(jì)算當(dāng)量動負(fù)荷軸承2： ，由表8.5，用線性插值法可求得：0.25由查表8.5，并用線性插值法求得：，由此可得軸承1：由表8.5，用線性插值法可得：由查表8.5，用線性插值法求得，由此可得（3）軸承壽命計(jì)算因?yàn)?所以按軸承2計(jì)算軸承的壽命所選軸承6208

22、深溝球軸承合格。6.做彎矩圖：根據(jù)上述見圖，求出總的彎矩并作彎矩圖。7作扭矩圖扭矩圖如圖11.2（機(jī)械設(shè)計(jì)課本）所示，為了使扭矩圖符合下述強(qiáng)度計(jì)算公式，圖中已把T這算成的含義見前面，并且取8.作出計(jì)算彎矩圖根據(jù)以作的總彎矩圖和扭矩圖，求出計(jì)算彎矩圖，的計(jì)算公式為9.校核軸的強(qiáng)度已知軸的計(jì)算彎矩后，即可針對某些危險(xiǎn)截面（即計(jì)算彎矩大而直徑可能不足的截面）做強(qiáng)度校核計(jì)算，通常只校核軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。因?yàn)檩S的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理不起機(jī)械性能由表11.1和表11.4查得,所以 故安全。七 鍵連接的選擇和計(jì)算根據(jù)軸的各個(gè)階梯的直徑和長度尺寸選取鍵的尺寸，查有關(guān)資料如下： 本減速器的工作條件為有輕度沖擊載荷，選擇鍵如下：鍵名國標(biāo)1 軸I(聯(lián)軸器) 鍵10X8 GB1096-2003 B型2 軸I（聯(lián)軸器）鍵 8X7 GB1096-2003 B型3 軸II（