2022年机械课程设计二级圆锥圆柱齿轮减速器机械设计说明书- .pdf

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1、机械设计课程设计说明书设计题目：二级圆锥- 圆柱齿轮减速器班级：材控 07-2 班设 计 者：学号：指导教师：杨现卿精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 31 页机械设计课程设计说明书2 机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定3 二、电动机的选择3 三、运动、动力学参数计算5 四、传动零件的设计计算6 五、轴的设计11 六、轴承的选择和计算24 七、键连接的校核计算26 八、联轴器选择27 九、箱体设计28 十、减速器附件28 十一、密封润滑29 十二、设计小结30 十三、参考文献31 精选学习资料 - - - - - -

2、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 31 页机械设计课程设计说明书3 计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计二级圆锥 -圆柱齿轮减速器工作条件：输送机连续单向运转工作时有轻微震动，空载启动，卷筒效率为 0.96 ，输送带工作速度误差为5% ；每年按 300个工作日计算，使用期限为 10年，大修期 4 年，单班制工作；在专门工厂小批量生产（1） 原始数据：运输机工作周转矩：T=1800N m； 带速V=1.30m/s；滚筒直径 D=360mm 二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：1工作机所需功率：PW=Tn/9550,

3、因为6000/DVn，把数据带入式子中得n=68.97r/min,所以PW(2) 注释及说明T=1800Nm m/s D=360mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 31 页机械设计课程设计说明书4 1传动装置的总效率：总=滚筒4轴承圆柱齿轮2联轴器圆锥齿轮94827 6 2)电动机的输出功率：Pd= PW/总.86 =W 3、确定电动机转速：计算工作机轴工作转速：nw=601000V/D =601000 360 r/min 按表 14-2 推荐的传动比范围，取圆柱齿轮和圆锥齿轮传动的一级减速器传动比范围分别为23 和

4、35，则总传动比范围为 I d=615。故电动机转速的可选范围为nd=I dnw=615r/min 符合这一范围的同步转速有750和 1000r/min。4、确定电动机型号由上可见，电动机同步转速可选750和 1000r/min,可得到两种不同的传动比方案方案电动机型号额定功率Ped/kW 电 动 机 转速电动机重量/kg 传 动 装置 的 传 动比同步转速满载转速传动比圆锥传动比圆柱传动比PW总=0.86 PdW nwr/min 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 31 页机械设计课程设计说明书5 1 Y200L1-6 1

5、000 970 220 14 4 2 Y225S-8 750 730 266 综合各方面因素选择第一种方案，即选电动机型号为Y225S-8 机。电动机的主要参数见下表型号额定功率/kW 满载转速mn (r/min) 中心高mm 轴伸尺寸Y225S-8 730 225 60*140 三、运动参数及动力参数计算计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i=nm/nw2、分配各级传动比 : 取 i i 锥锥齿轮啮合的传动比： i1= 圆柱齿轮啮合的传动比： i2=i/ i1=1. 计算各轴转速 r/min nI=nm=730 nII=nI/i1nIII=nII/i2=/4= nIV= nIII=2

6、. 计算各轴的功率 kW PI=Pd联轴器电动机型号Y200L16 i总= i1i2= 机械设计学习指导 57 页nI =730r/min nII=r/min nIII=r/min nIV= nIII=精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 31 页机械设计课程设计说明书6 PII=PI轴承圆锥齿轮PIII=PII轴承圆柱齿轮98= PIV= P*轴承*联轴器0.99=13. 8 3. 计算各轴扭矩 Nm Td=9550* Pd/ nm =9550TI=9550*PI/nI=194 TII=9550*PII/nII= TIII=

7、9550*PIII/nIII= TW=9550* PW/nW= Td、TI、TII、TIII、TW=依次为电动机轴，和工作机轴的输入转矩。参数轴名电动机轴轴轴轴工作机轴转速 r/min 730 730 功率 P/kW 转矩 /n*m 198 196 传动比1 1 1 效率V=160*1000DnIII误差为1.291.31.3=-0.0035%, 合适四、传动零件的设计计算1. 圆锥齿轮的设计计算已知输入功率 P1=P=Kw,小齿轮的转速为 730r/min， 齿数比为 u=2.66， 由电动机驱动，工作寿命为 10年 每年工作 300天 ，单班制，输送机连续单向运转，工作时有轻微震动，空载启

8、动。1选定齿轮精度等级，材料和确定许用应力PIKw PII=W PIII=W PIV=13. 8 kW Td=198 Nm TI=196Nm TII=Nm TIII=Nm TW= Nm V= 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 31 页机械设计课程设计说明书7 1该减速器为通用减速器，速度不高故选用7 级精度GB10095-882)选择小齿轮材料为 35SiMn 钢调质， 硬度为 229286HBS，大齿轮为 45 钢调质 ，硬度为 229286HBS，按齿面硬度中间值，有图 5-29b 按碳钢查 MQ 线得Flim1=29

9、0Mpa Flim2 =220Mpa 同理由图 5-32b 查得Hlim1=700Mpa Hlim2 =580Mpa 3有式 5-29 ， 5-30分别求得Fp1=Flim1 YSTYNYx/SFmin=446Mpa Fp2=Flim2 YSTYNYx/SFmin=338Mpa Hp2=Hlim2 YSTZNZW/SHmin=580Mpa 由于为闭式齿面硬度中，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，故应按接触疲劳强度进行设计，并校核其齿根的弯曲强度。2按接触疲劳强度进行设计计算由设计公式进行计算即d11017kT1Z2/HpR)2RuH21/31)小齿轮的名义转矩T1= TI=194Nm 2选取载荷系数

10、K 3)选取齿宽系数，取3.0R4)选取重合度系数，取Z88.05)初算小齿轮大端分度圆直径d0.88()2(1 0.5*0.3)*550311.5*150.251017*109.1mm0.3*3.56)确定齿数和模数选取1211z28z*z2.662874.5i，则Fp1 =446Mpa Fp2= 338Mpa Hp2n=580Mpa 机械设计基础第四版P82 P92P93 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 31 页机械设计课程设计说明书8 取2z=75大端模数 m=11d / z3.89mm，取 m=4 7计算主要尺寸

11、1122222212mz4 28112mmdmt4 75300mmR1/21/ 2 112300160*0.3 16048RdddmmbRmmmm锥距 (3) 校核齿根弯曲疲劳强度pszbmFF2R121FYY)5.01(KT23601)计算从重合度系数75.025.0Y因为重合度12111.883.2)1.72zz（，所以0.75Y0.250.691.72。2)确定psFF/Y的大值01121arctanarctanarctan 28/ 7520.47zz211112229069.5329.9cos214cosVVZZZZ由图 5-26查得0 .4Y, 3. 4Y2F1Fss。则111122

12、4.150.009284464.00.01183338FsFpFsFpYMpaYMpa因为2211FpFsFpFsYY，所以选择大齿轮进行校核T 15752847021表Pmmzmmzm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 31 页机械设计课程设计说明书9 3)校核大齿轮的齿根弯曲疲劳强度F222FP22360 1.5 1944.00.694842810.50.3112M338Mpapa（）故齿根弯曲疲劳强度足够，所选参数合适。已知： 输入功率2P14.3 Wk， 小齿轮转速为 274.4r/min，齿数比为 u=4，电动机驱

13、动，工作寿命为10 年每年工作 300 天单班制，带式输送机，时有轻微震动，单项运转。(1)选择齿轮材料，确定许用应力根据题设条件看，大小齿轮均采用20CrMnTi 钢渗碳淬火，硬度 5662HRC。由图 5-29c查得弯曲疲劳强度极限应力paM450limF由图 5-32c查得接触疲劳强度极限应力paM1500limH(2)按轮齿弯曲疲劳强度计算齿轮的模数m 3FP21FS1ZYYKT6.12dm1)确定弯曲应力FPXNFlimSTlimFFPYYSY采用国标时，STFminXY2.0,S1.5,Y1.因为齿轮的循环次数8N6060 274.4 1 (10 300 8)4.0 10nat所以

14、取1YN；则XNFlimSTlimFFP1YYSY=600Mpa 2)小齿轮的名义转矩1T1TT497.7N m1211230016048dmmdmmRmmbmm69. 0Y1229.9214VVZZF2FP2112精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 31 页机械设计课程设计说明书10 4初步选定齿轮的参数121221Z20ZZ3.99 2079.8Z80Z0.5,4Zdiu，取5)确定复合齿形系数FSY,因大小齿轮选用同一材料及热处理，则FP相同，故按小齿轮的复合齿形系数带入即可由机械设计基础第四版P88，图 5-26 可

15、查得：25. 4YFS16确定重合度系数 Y因为重合度12111.883.21.7ZZ（）所以0.75Y0.250.69将上述各参数代入m 式中得3FP21FS1ZYYKT6.12dm321.5497.7 4.06 0.6812.60.5 205633.3按表 5-1，取标准模数4mmm。则中心距121(ZZ )2002ammm7计算传动的几何尺寸：齿宽：11222112Z42080Z48032040(5 10)48ddmmmdmmmbdmmbbmm3校核齿面的接触强度paM450limFpaM1500limHFP1=563Mpa1T497.7N mm=4 精选学习资料 - - - - - -

16、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 31 页机械设计课程设计说明书11 HP211EH) 1KTZZ112ubdu（1) 重合度系数85.0Z2) 钢制齿轮paM8 .189ZE把上面各值代入式中可算得：H1125.2M papaM1250112.11500ZZSWNlimHlimHHPHHP符合要求4校核齿根弯曲强度1F11211F2121FlimF1F2minF1FP1F2FP12000351.972000343.4600,FSFSSTNFT KYYbm ZT KYYbm ZY YMPaS许用弯曲应力：故，轴强度满足要求。五、轴的设计计算输入轴的设计计算

17、1已知：P1 =14.98kw, n1 =730r/min,T1 =196 Nm 2选择材料并按扭矩初算轴径选用 45#调质，硬度 217255HBS，b=650Mp 根据课本 P23510-2式，并查表 10-2，取 c=115 dmin=11512Z20 Z800.5,4du，25.4YFS168.0Ya=200mm mmbmmbmmRmmdmmd4848160320802121精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 31 页机械设计课程设计说明书12 (1+5%)mm=33mm 要使轴径 d12 与联轴器轴孔相适应故选择

18、连轴器型号查课本 P297,查 kA=1.5, Tc=kA T1=1.5*196=294 N m 查机械设计课程设计P298，取 HL 弹性柱销联轴器，其额定转矩 315 Nm，半联轴器的孔径d1 =35mm,故取 d12 =35mm,轴孔长度 L=82mm,联轴器的轴配长度L1 =60mm. 1拟定轴的装配方案如下列图：2轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位 1 为了定位半联轴器， 1-2 轴右端有一轴肩，取d2-3=42mm 2 选滚动轴承：因轴承同时承受有径向力和轴向力，故选用系列圆锥滚子轴承。参考d2-3=42mm。查机械设计课程设计P311，表 18-4.选取标准精度约为 03.尺

19、寸系列 30309.尺寸：45 10027.25dDT因此取 d4-5=54mm。机械设计课程设计 P22 F1F2600 MPa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 31 页机械设计课程设计说明书13 3 取安装齿轮处的直径d67=42mm，使套筒可靠的压在轴承上，故 l56T =27.25mm，l56=26mm。 4 轴承端盖总宽度为20mm，由于装拆及添加润滑油的要求，轴承端盖与外端面与半联轴器右端面的距离l=30mm，故l23=20+30=50mm。取 l45=120mm. 5 圆锥齿轮的轮毂宽度lh=1.21.5d

20、s，取 lh=63mm，齿轮端面与箱壁间距取 15mm，故 l67=78mm。 6 轴上零件的周向定位半联轴器与轴、齿轮与轴采用平键连接，即过盈配合。由设计手册，并考虑便于加工，取半联轴器与齿轮处的键剖面尺寸16 10bh,配合均用 H7/K6，滚动轴承采用轴肩及套筒定位。轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴尺寸公差为K6 7 轴圆角：0245求平均节圆直径 :已知 d1=28mm R)=4428(10.50.31)95.2mm 锥齿轮受力：已知 T1=196Nm,则圆周力： Ft1=2000T1/dm1=径向力： Fr1=Ft11tan cos轴向力： Fa1=Ft1tan1sin 3 轴承的支

21、反力min31.38dmmd12 =35mm d2-3=42mm d3-4=d5-6 =45mm d4-5=54mm d67=42mm l12 =60mm. l23=50 l3-4=26mm l45=120mml56=26mm l67=78mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 31 页机械设计课程设计说明书14 (1) 绘制轴受力简图如下列图2轴承支反力水平面上的支反力：0cM003tan20cos20.471404.10.1eeNWdMW112565940.34bMPaddmmBxF +CxF解得：BxF=-255.

22、6 N, CxF =6684.0N 垂直面上的支反力0cMFBy =-704.3 N FCy=1rF-(3) 求弯矩，绘制弯矩图如下列图MCx=-Ft m MCy1 =FByBC=-64.1 Nm MCy2=-Fadm/2=-24.9 Nm FBXFBYCxF=6684.0N 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 31 页机械设计课程设计说明书15 A(4)合成弯矩：1cM=221cxcyMM=353.6 Nm 2cM=222cxcyMM348.6 Nm (5)求当量弯：因单向回转，视转矩为脉动循环，1 b0 bb1 b0b

23、 / ,65059,98MPaMPaMPa则MCxm MCy1m MCm m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 31 页机械设计课程设计说明书16 剖面 C 的当量弯矩 :22C1C1MM()372.8TNm 22C2C2MM()367TNm 6 断危险截面并验算强度1剖面 C 当量弯矩最大， 而直径与邻段直径相差不大， 故剖面C 为危险截面。已知 Me= MC 1=372.8MPa,30.1WdeeMW=40.9MPa159bMPa2)A 处虽只受扭矩但截面最小也为危险截面eeMW=27.5MPa159bMPa所以其强

24、度足够 . 中间轴的设计：22214.3,274.4 / min,497.7? mPKW nrTN2选择材料并按扭矩初算轴径1选用 45#调质，pabM650，硬度 217255HBS 根据课本 P23510-2式，并查表 10-2，取 c=108 23min2PC40.34ndmm1拟定轴的装配方案如下列图C1M372.8Nm C2M367Nm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 31 页机械设计课程设计说明书17 2轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位 1 初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力， 故 选用单

25、列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据125640.34ddmm，查取 30310型，尺寸mmmmmmTDd25.2911050故 d12= d56=50mm，此两对轴承均系采用套筒定位，查表 18-4， 轴定位轴肩高度 h=4.5mm,因此取套筒直径为 59mm. 2 取安装齿轮处的直径： d23=d45=57mm，锥齿轮右端与左轴承之间采用套筒定位， 已知锥齿轮轮毂长lh=1.21.5ds，取 lh=55m 为了使套筒可靠的压紧端面，故取23l=52mm,齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d,取 h=4mm,则此处轴环的直径 d34=63mm. 3 已知圆锥直齿轮的齿宽为b1=48mm

26、,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮端面，此处轴长l450.07d,取h=7mm, 轴 环处处的直径56d=104mm, 56l1.4h, 取56l=10mm, 6752lmm5) 取箱 体 小 圆 锥 齿 轮 的 中 心 线 为 对 称 轴 ，457890.5,113,lmm lmm6轴上的周向定位齿 轮 与 轴 用 键 连 接 查 机 械 设 计 课 程 设 计 取25 14bh， L=B-(510)=55mm.同时保证齿轮与轴有良好对中性，选择齿轮轮毂与轴合为H7/m6,滚动轴承宇宙的轴向定位有过渡配合来保证，轴尺寸公差为m6 7)确定轴的倒角尺寸： 2045。1齿轮上的作用力的大小22F10

27、66.8, F3530.8trNN2求直反力t 2t 22BY2F0,6315.5F5743.3F2090.4F2298.6BXDXBDXBXrrDYFFMFBCFNBDNFCDNBDFBCNBD?水平方向：竖直方向：3画弯矩图：d1-2 =70mm d2-3=77mm 3 47 880ddmm4 592dmm56d=104mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 31 页机械设计课程设计说明书23 y22y871.5317.2927CXBXCBYCCXCMFBCNmMFBCNmMMMNm?4画扭矩图：31929.4TNm

28、?5弯扭合成：67d=90mml1-2=130mm l23=50mm 34l4590.5lmm56l=10mm 6752lmm78113lmm2F1066.8tN2F3530.8rN精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 31 页机械设计课程设计说明书24 因单向回转，视转矩为脉动循环，1 b0 bb1 b0b / ,65059,98MPaMPaMPa则剖面 C 的当量弯矩 :22CCMM()1486.1TNm TNm 6判断危险剖面：C 截面：eeMW24.2MPa 1 b59MPaA截 面 直 径 最 小 也 为 危 险

29、截 面 ：eeMW33.9MPa2m/s,可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。对箱体进行密封为了防止外界的灰尘，水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的流失。通过这次对圆锥圆柱二级减速器的设计，使我们真正的了解了机械设计的概念，在这次设计过程中，反反复复的演算一方面不断的让我们接进正确，另一方面也在考验我们我们的耐心，思维的严密性和做研究的严谨性。我想这也是这次设计我们是哟应该到达的。这些让我感受颇深。通过三个星期的设计实践，我们真正感受到了设计过程的谨密性，为我们以后的工作打下了一定的基础。机械设计是机械这门学科的基础的基础，是一门综合性较强的技术课程，

30、他融汇了多门学科中的许多知识，例如，机械设计 ， 材料力学， 工程力学， 机械设计课程设计等，我们对先前学的和一些未知的知识都有了新的认识。也让我们认识到，自己还有好多东西还不知道，以后更要加深自己的知识内涵， 同时，也非常感谢老师对我们悉心的指导，得已让我们能更好的设计。参考文献 ：1. 黄华梁、彭文生编机械设计四版高等教育出版社 2007 2. 王旭、王积森 机械设计课程设计机械工业出版社2003 3. 朱文坚机械设计课程设计科学出版社精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 31 页机械设计课程设计说明书31 4. 刘鸿文主编材料力学 第四版高等教育出版社2003 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 31 页