一級(jí)圓錐齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書

1、機(jī)械課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：一級(jí)圓錐齒輪減速器班 級(jí)：學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師：目錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù) 第3頁(yè)二、 電動(dòng)機(jī)的選擇 第4頁(yè)三、 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 第6頁(yè)四、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 第10頁(yè)五、 鍵的校核 第18頁(yè)六、 潤(rùn)滑方式及密封形式的選擇 第19 頁(yè)七、 減速器箱體設(shè)計(jì) 第20頁(yè)八、 設(shè)計(jì)總結(jié) 第21頁(yè)參考文獻(xiàn) 第22頁(yè)第一章設(shè)計(jì)任務(wù)1.設(shè)計(jì)題目 用于帶式運(yùn)輸機(jī)的一級(jí)圓錐齒輪減速器。傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如右圖所 示。給定條件：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)輸帶工作拉力為2800N，運(yùn)輸帶速度為1.8m/s，運(yùn)輸機(jī)滾筒直徑為320mm。（1）帶式運(yùn)輸機(jī)數(shù)據(jù)見(jiàn)數(shù)據(jù)表格。（2）工作條件兩班制工作，空載啟動(dòng)

2、，單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。運(yùn)輸帶速度允許速度誤差為5%。（3） 使用期限 工作期限為十年，每年工作300天；檢修期間隔為三年。（4） 生產(chǎn)批量 小批量生產(chǎn)。2.設(shè)計(jì)任務(wù)1)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)；2)確定鏈傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸；3)設(shè)計(jì)減速器；4)選擇聯(lián)軸器。3.具體作業(yè)1)減速器裝配圖一張；2)零件工作圖二張（大齒輪，輸出軸）；3)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇2-1選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式由電動(dòng)機(jī)工作電源，工作條件荷載和特點(diǎn)選擇三相異步電動(dòng)機(jī)。 2-2選擇電動(dòng)機(jī)容量 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或

3、使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載，發(fā)熱大而過(guò)早損壞；容量過(guò)大，則增大成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成浪費(fèi)。 由于工作所給的運(yùn)輸帶工作壓力F=2800N，運(yùn)輸帶工作速度V=1.8m/s得工作所需功率為： pw=FV/1000=5.04KW電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率為：=123345=0.9930.970.9930.960.970.870所需電動(dòng)機(jī)的功率為：Pd=Pw/=5.040.870=5.79kw式中：1=0.993聯(lián)軸器的效率； 2=0.97圓錐齒輪效率； 3=0.99滾動(dòng)軸承的效率； 4=0.96鏈輪傳動(dòng)的效率; 5=0.97傳動(dòng)滾筒的效率。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定功率P額略大于Pd，選同步轉(zhuǎn)速75

4、0r/min，選Y160L-8型三相異步電動(dòng)機(jī)，其P額=7.5kw，nm =720 r/min2-3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，總傳動(dòng)比與各級(jí)傳動(dòng)比工作機(jī)的轉(zhuǎn)速nw=60vD=601.80.32=107.43r/min傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為：i=nmnw=720107.43=6.7式中nm電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，r/min； nw工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min。二級(jí)傳動(dòng)中，總傳動(dòng)比為6.7減速器傳動(dòng)比i01=3，則鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)傳動(dòng)比i02=ii01=6.73=2.232-4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)1）各軸轉(zhuǎn)速：傳動(dòng)裝置從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)有三軸，依次為1，2，3軸，則： 電動(dòng)機(jī)軸n0=nm=720r/min 高速軸n1

5、=nm=720r/min 低速軸 n2=n1i01=7203=240r/min 滾筒軸 n3=n2i02=2402.23=107.6r/min2）各軸輸入功率： 電動(dòng)機(jī)軸P0=Pd=5.79KW高速軸P1=P01=5.790.993=5.75KW低速軸 P2=P123=5.750.970.99=5.52KW滾筒軸 P3=P234=5.520.990.96=5.25KW3）各軸轉(zhuǎn)矩： 電動(dòng)機(jī)軸 T0=95505.79720=76.80N.m高速軸 T1=95505.75720=76.27N.m;低速軸 T2=95505.52240=219.65N.m;滾筒軸 T3=95505.25107.6=4

6、65.96N.m。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算如下表2-1所示：輸入功率P/KW轉(zhuǎn)速n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/N.m傳動(dòng)比/i效率電動(dòng)機(jī)軸5.7972076.8010.993高速軸5.7572076.2730.96低速軸5.52240219.652.230.95滾筒軸5.25107.6465.96 第三章 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1 選定齒輪的類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)：（1） 選擇材料及熱處理 小圓錐選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為280HBS； 大圓錐選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為240HBS。(2)選齒輪 小齒輪選=24，大齒輪選=72； 大小圓錐均選用7級(jí)精度。軸交角為90度的直齒圓錐齒輪傳動(dòng)

7、u=3=tan=cot，得2=71.6，1 =18.4。2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：d12.923(ZEH)2KT1R(1-0.5R)2u1） 定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)Kt=1.3.（1） 小圓錐齒輪的轉(zhuǎn)矩T1=7.627N.mm；（2） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材可知錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)R=13；（3） 從表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa；（4） 有圖10-21d按齒面硬度查得大小齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限=600MPa，=550MPa；（5） 計(jì)算應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)： =60=6072012830010=2.07109 =2.071093=0.69109（6） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)

8、力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得=/S=0.9600=540MPa；=/S=0.95550=522.5MPa；2） 試算小齒輪分度圓直徑d1t2.923(ZEH)2KT1R(1-0.5R)2u=77.834mm 試算錐距 Rt=d1tu2+12=123.066mm 計(jì)算錐齒輪平均分度圓處的圓周速度為 V=d1n1601000=77.834720601000=2.93m/s 平均分度圓圓周處的速度Vm=2.445m/s 根據(jù)Vm=2.445m/s，7級(jí)精度由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.14， 查表10-2得KA=1 ,查教材可得KH=KF=1,KH=KF=1.875 計(jì)

9、算載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=11.1411.875=2.1375 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得 d1=d1t3KKt=91.866mm 計(jì)算模數(shù) m=d1z1=3.83mm 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-24）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m34KT1R(1-0.5R)2z12u2+1YFaYSaF（1）計(jì)算載荷系數(shù)K=11.1411.875=2.1375（2）由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85，=0.88；（3）由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa；（4）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3

10、，得 （5） 查取齒形系數(shù)（按平均分度圓處的當(dāng)量圓柱查） 由表10-5查得YFa1=2.62，YFa2=2.06，Ysa1=1.59,YSa2=1.97，（6） 計(jì)算大小齒輪的并加以比較 YFa1Ysa1F1=2.621.59303.57=0.01372 YFa2Ysa2F2=2.061.97238.86=0.01699大齒輪數(shù)值大。（7） 設(shè)計(jì)計(jì)算 m34KT1R(1-0.5R)2z12u2+1YFaYSaF =2.98 對(duì)此結(jié)果，齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪的直徑

11、有關(guān)。取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)，就近圓整為m=3。按接觸算得的分度圓直徑=91.866mm，算得小齒輪齒數(shù)=30，大齒輪齒數(shù)=90。 這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)既滿足了齒面接觸強(qiáng)度又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4.幾何尺寸計(jì)算：1） 計(jì)算分度圓直徑 =m=90mm =m=270mm2） 錐度R=d1u2+12=90102=142.3mm3） 錐齒寬度b=R=13142.3=47.4mm。選取寬度B1=B2=45mm。 4)數(shù)據(jù)整理名稱符號(hào)公式直齒圓錐小齒輪直齒圓錐大齒輪齒數(shù)3090模數(shù)mm3傳動(dòng)比ii3分度圓錐度，18.471.6分度圓直徑90270齒頂高33齒根高3.63.6齒

12、全高h(yuǎn)6.66.6齒頂圓直徑，95.69(大端)271.89（大端）齒根圓直徑， 83.17267.73齒距p9.42 9.42齒厚s 4.714.71齒槽寬e4.714.71頂隙c 0.6 0.6錐距R142.3142.3齒頂角，齒根角 齒頂圓錐角，齒根圓錐角，當(dāng)量齒數(shù)31.65285.13齒寬b=R4545第四章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4-1 軸一的設(shè)計(jì)(一)、選擇軸的材料初選軸的材料為45號(hào)鋼，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、輸入軸上的功率5.75KW，轉(zhuǎn)速=720r/min，轉(zhuǎn)矩T1=76.27N.m;2、初步確定軸的最小直徑取A0=112 dA03Pn=11235.7

13、5720=22.39mm3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)下圖為I軸的裝配方案：(1) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)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Tca=KAT1=1.376.27=99.15N.m結(jié)合電動(dòng)機(jī)型號(hào)，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)TL7聯(lián)軸器即該端選用的半軸連接器的孔徑d1=40mm，故取軸徑d1=40mm，半聯(lián)軸器轂空的長(zhǎng)度L=112mm故取l1=112mm5、初步選擇滾動(dòng)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(jí)的單列深溝球軸承6309其尺寸為dDB=4510025。從而可以知道

14、：d3=45mm，l3=24mm。6、由經(jīng)驗(yàn)公式算肩高度：h=0.07d+12=4.155.15mm 故取h=5mm，從而確定d4=50mm取l4=80mm7、根據(jù)軸承安裝方便的要求，取，均比小2mm,則：d2=d5=43mm根據(jù)安裝軸承旁螺栓的要求取。根據(jù)齒輪與內(nèi)壁的距離要求，取l5=16mm8、根據(jù)齒輪孔的軸徑和長(zhǎng)度，確定d6=33mm,l6=54mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)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(cè)查得，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵截面bh=12mm8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為80mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)）。 為了保證聯(lián)軸器與軸配合有

15、良好的對(duì)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bh=10mm8mm ()，長(zhǎng)度為40mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工。10、確定軸上的圓角和倒角尺寸取軸端倒角為245，圓角大小見(jiàn)零件圖。(三)、求軸上的載荷及其校核根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖：（齒輪取齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑作為力的作用點(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105mm，軸承2和錐齒輪間的距離為54.5mm1、 計(jì)算作用在齒輪上的力圓錐小齒輪因已知高速級(jí)小錐齒輪的平均分度圓直徑為dm1=75.77mm，而 Ft=2T1dm1=276.270.07577=2023.76NFr1=Ftta

16、ncos1=2023.76tan20cos18.4=689.93N Fa1=Fttansin1=2023.76tan20sin18.4=234.94N2、 求作用在軸上的支反力FH1=-273.34N FH2=963.27NFN1=-1050.43N FN2=3074.19NFa1=234.94N Fa2=0Fr1=273.342+1050.432=1085.41NFr2=963.272+3074.192=3221.57N3、校核軸承壽命：查手冊(cè)得6309型深溝球軸承參數(shù)Cr=52800N C0r=31800N查表13-6得fp=1.1（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

17、，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Fa1=234.94N Fa2=0（2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷軸承1： FaC0=234.9431800=0.0074，由表13-5，用線性插值法可求得：e1=0.175 FaFr=234.941085.41=0.02165e1由查表13-5，并用線性插值法求得：X1=0.56 Y1=2.36，由此可得P1=fpX1Fr1+Y1Fa1=1.1(0.561085.41+2.36234.94)=1278.52N軸承2：FaC0=0由表13-5，用線性插值法可得:e2=1.6 FaFr=048000所選軸承6309深溝

18、球軸承合格4、做彎矩圖和扭矩圖如下5、校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖可知危險(xiǎn)截面出現(xiàn)在軸承2處。校核軸上最大彎矩截面的強(qiáng)度：ca=M2+(T)2W=28.702+110.252+(0.676.27)29.1110-6=13.47MPa0.07d6，故取h=4mm，可得d5=58mm，取 l5=8mm d4=50mm l4=142mm各段的直徑和長(zhǎng)度如下表所示各段標(biāo)號(hào)1234567d/mm40424550585045l/mm70502414287835至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度（3）、軸上的零件的周向定位齒輪、鏈輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。查設(shè)計(jì)手冊(cè)選鏈輪與軸周向定位的鍵的公稱尺寸為bh=1

19、28，鍵的長(zhǎng)度定為60mm，齒輪與軸周向定位的鍵的公稱尺寸為bh=149，鍵的長(zhǎng)度定為60mm1、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2452.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(jiǎn)圖（齒輪取齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑作為力的作用點(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261mm，軸承2和錐齒輪間的距離為91.4mm大錐齒輪：因已知大錐齒輪的平均分度圓直徑為dm2=227.31mm，而 Ft=2T1dm1=2219.650.2273=1932.69NFr1=Fttancos1=1932.69tan20cos71.6=222.04N Fa1=Fttansin1=1932.69

20、tan20sin71.6=667.48N3、求作用在軸上的支反力FH1=-212.37N FH2=434.41NFV1=675.77N FV2=1256.92NFa1=0 Fa2=667.48NFr1=212.372+675.772=708.35NFr2=434.412+1256.922=1329.87N4、 校核軸承壽命：查手冊(cè)得6309型深溝球軸承參數(shù)Cr=52800N C0r=31800N查表13-6得fp=1.1（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2被“壓緊”，軸承1被“放松”。由此可得軸承1不受軸向力，所以Fa1=0 Fa2=667.48

21、N（2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷軸承1： FaC0=031800=0，由表13-5，用線性插值法可求得：e1=0.16 FaFr=0684.03=0e2由查表13-5得X2=0.56 Y2=2.2，由此可得P2=fpX2Fr2+Y2Fa2=1.1（0.561329.87+2.2667.48）=2434.50N（3）軸承壽命Lh計(jì)算因?yàn)镻148000所選軸承6309深溝球軸承合格5、做彎矩圖和扭矩圖如下 6、校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖可知危險(xiǎn)截面出現(xiàn)在軸承2處。校核軸上最大彎矩截面的強(qiáng)度：ca=M2+(T)2W=39.792+114.612+(0.6219.65)29.7210-6=18.43MPa-1=60MPa，故安全。第五章 鍵的校核5-1軸一鍵校核（一）鍵的校核：軸 一左鍵強(qiáng)度計(jì)算： p1=2T1103kld=276.6710346840=14.09MPa60MPa 軸一右鍵強(qiáng)度計(jì)算p2=2T1103kld=276.6710343033=38.72MPa60MPa所以兩鍵均安全。5-2 軸二鍵校核（一）鍵的校核軸二左鍵強(qiáng)度計(jì)算：p1=2T2103kld=2220.8410344840=57.5MPa60MPa軸二右鍵強(qiáng)度計(jì)算p2=2T2103kld=2220.841034.54650=42.67MPa1.2 取1=14（19） 齒輪端面與內(nèi)距離2；