机械课程设计二级圆锥圆柱齿轮减速器机械设计说明书-(最终).pdf

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1、机械设计机械设计课程设计说明书课程设计说明书设计题目：二级圆锥设计题目：二级圆锥-圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器班班级：机自级：机自设设 计计 者：者：铎铎学学号：号：指导教师：指导教师：机械设计课程设计计算说明书机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定一、传动方案拟定3 3二、电动机的选择二、电动机的选择3 3三、运动、动力学参数计算三、运动、动力学参数计算5 5四、传动零件的设计计算四、传动零件的设计计算6 6五、轴的设计五、轴的设计1111六、轴承的选择和计算六、轴承的选择和计算2424七、键连接的校核计算七、键连接的校核计算2626八、联轴器选择八、联轴器选择2727九、箱体设计九、箱

2、体设计2828十、减速器附件十、减速器附件2828十一、密封润滑十一、密封润滑2929十二、设计小结十二、设计小结3030机械设计课程设计说明书十三、参考文献十三、参考文献3131计算过程及计算说明计算过程及计算说明注释及说明注释及说明F=7KNV=1.10m/sD=400mm一、传动方案拟定一、传动方案拟定设计二级圆锥设计二级圆锥-圆柱齿轮减速器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；每年按 300 个工作日计算，使用期限为 8 年，大修期 4 年，单班制工作;在专门工厂小批量生产P=13.00kW总=0.86Pd=15.13kW（1）原始

3、数据:运输机工作拉力：F=7KN；带速 V=1。10m/s；nw=68。97r/min滚筒直径 D=400mm电动机型号Y200L16i总=10.6i1=2。66i2=3.99机械设计学习指导57 页二、电动机选择二、电动机选择1 1、电动机类型的选择、电动机类型的选择：Y 系列三相异步电动机2 2、电动机功率选择、电动机功率选择:(1)工作机所需功率:P=Tn/9550，因为，把数据带入式子中得 n=68。97r/min，所以 P=1800*68。nI=730r/min97/9550=13.00kW(2）1)传动装置的总效率：总=滚筒4轴承圆柱齿轮联轴器圆锥齿轮=0。960。990.980.

4、990。97=0.862）电动机的输出功率:Pd=P/总=13.00/0.86=15。13kWnII=274.4r/minnIII=68.8r/minnIV=nIII=68.8PI=14.98KwPII=14。3kWPIII=13。9kWPIV=13.8 kWTd=198 NmTI=196NmTII=497。7N mTIII=1929.4N23 3、确定电动机转速：、确定电动机转速：机械设计课程设计说明书计算工作机轴工作转速：nw=601000V/D=6010001.30/360=68.97r/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

5、和 35,则总传动比范围为Id=615。故电动机转速的可选范围为nd=Idnw=（615）68。97=413。81034.6r/min符合这一范围的同步转速有 750 和 1000r/min。mTW=1910.1NmV=1.1103m/sFp1=446MpaFp2=338MpaHp2n=580Mpa机械设计基础第四版 P82P92P93T=563Mpa4 4、确定电动机型号、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P/kW电 动 机 转电速同步转速满载转速动机重量/kg传动装置的传动比传动比圆锥传动比1Y200

6、L162Y225S8综合各方面因素选择第一种方案，即选电动机型号为Y225S8 机。电动机的主要参数见下表18。750573026610.62。663.9918.51000970220143.5圆柱传动比4m=4a=220mm机械设计课程设计P22d12=35mmd2-3=42mmd34=d56=45mmd4-5=54mmd67=42mml12=60mm.l23=50mml34=26mml45=120mml56=26mml67=78mmFt1=4117。6N3机械设计课程设计说明书型号额定功率/kW满载转速中心高轴伸尺寸Fr1=1404.1NFa1=524.1N（r/min）mm7302256

7、0*140Y225S-818.5FBX=255。6NFBY=704.3N=6684。0N三、运动参数及动力参数计算三、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计算总传动比及分配各级的传动比1 1、总传动比：、总传动比：i=nm/nw=730/68。97=10。582 2、分配各级传动比、分配各级传动比:取 i 直=1.52 i 锥锥齿轮啮合的传动比:i1=0。25i=2。66圆柱齿轮啮合的传动比：i2=i/i1=10。58/2。66=3。99FCy=2108.4NMCx=-3477NmMCy1=641NmMCy2=-24.9NmMec=275.06Nm。1.1.计算各轴转速（计算各

8、轴转速（r/minr/min）nI=n=730nII=nI/i1=730/2.66=274.4nIII=nII/i2=274。4/4=68。8nIV=nIII=68。8e=1.36MpaNm2.2.计算各轴的功率（计算各轴的功率（kW)kW)PI=Pd联轴器=15。130。99=14.98PII=PI轴承圆锥齿轮=14。980.990.98=14.3PIII=PII轴承圆柱齿轮=14.30。990.98=13.9PIV=P轴承联轴器=13。90.990。99=13.8Nm3.3.计算各轴扭矩（计算各轴扭矩（N Nm m）Td=9550*Pd/nm=955015。13/730=198TI=955

9、0*PI/nI=194TII=9550PII/nII=497。7TIII=9550*PIII/nIII=1929。4TW=9550*PW/nW=1910.14Nm=40。34mmd12=d56=50mmd23=d45=57mmd34=63mm机械设计课程设计说明书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l23=52mm=46mm.电动机轴轴轴轴工作机轴Ft1=12442.5NFr1=4528。7NFt2=3903。5NFr2=496。87NFa1=1331。1N转速 r/min功率 P/kW转矩/nm传动比效率73015.1319810。9973014

10、.981962.660.97274。414.3497。73。990。9768。81。111929.410.9868.81.111910.11AB=92mm,BC=65mm，CD=125mm=8145。3N=8200.7N4 4。验证带速。验证带速V=nIII=1。1103m/s误差为=-0.0035，合适四、传动零件的设计计算四、传动零件的设计计算1.1.圆锥齿轮的设计计算圆锥齿轮的设计计算d12=70mmd2-3=77mm已知输入功率 P1=P=14。98Kw，小齿轮的转速为 730r/min，=104mm齿数比为 u=2。66，由电动机驱动，工作寿命为 8 年（每年工作 300 天），单班

11、制,输送机连续单向运转,工作时有轻微震动，空载启动。=90mml12=104mml23=66mm=60mm=10mm（1 1）选定齿轮精度等级，材料和确定许用应力）选定齿轮精度等级，材料和确定许用应力1）该减速器为通用减速器,速度不高故选用7 级精度(GB10095-88)2)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=290MpaFlim2=220Mpa同理由图 532b 查得Hlim1=700MpaHlim2=580Mpa3）有式（529），（530

12、)分别求得Fp1=Flim1 YSTYNYx/SFmin=446Mpa5机械设计课程设计说明书Fp2=Flim2 YSTYNYx/SFmin=338MpaHp2=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)2)按接触疲劳强度进行设计计算按接触疲劳强度进行设计计算由设计公式进行计算即d11017kT1Z/Hp(1-0。5R)RuH21/31）小齿轮的名义转矩 T1=TI=194Nm2)选取载荷系数 K=1。31.6同小齿轮悬臂设置，取 k=1.53）选取齿宽系数，取4）选取重合度系

13、数，取 Z5）初算小齿轮大端分度圆直径d6)确定齿数和模数选取取=75大端模数 m=mm，取 m=47）计算主要尺寸（3)3)校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度1）计算从重合度系数因为重合度，所以。2)确定的大值由图 5-26 查得.则因为，所以选择大齿轮进行校核3）校核大齿轮的齿根弯曲疲劳强度故齿根弯曲疲劳强度足够，所选参数合适。6机械设计课程设计说明书 2 2。圆柱直齿轮的设计计算。圆柱直齿轮的设计计算已知：输入功率，小齿轮转速为274.4r/min,齿数比为u=4，电动机驱动，工作寿命为 8 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，

14、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由图 5-32c 查得接触疲劳强度极限应力(2）按轮齿弯曲疲劳强度计算齿轮的模数 m1）确定弯曲应力采用国标时，因为齿轮的循环次数所以取；则=600Mpa2）小齿轮的名义转矩3）选取载荷系数 K=1。64）初步选定齿轮的参数5)确定复合齿形系数，因大小齿轮选用同一材料及热处理，则相同，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 可查得：6）确定重合度系数因为重合度所以将上述各参数代入 m 式中得按表 51，取标准模数。则中心距7)

15、计算传动的几何尺寸:齿宽：(3(3）校核齿面的接触强度）校核齿面的接触强度1)重合度系数7机械设计课程设计说明书2)钢制齿轮把上面各值代入式中可算得：符合要求（4 4）校核齿根弯曲强度）校核齿根弯曲强度故，轴强度满足要求。但是考虑的中心距的问题,所以将模数增大到 4。5五、轴的设计计算五、轴的设计计算输入轴的设计计算输入轴的设计计算1 1已知已知:P1=14.98kw,n1=730r/min，T1=196 Nm2 2选择材料并按扭矩初算轴径选择材料并按扭矩初算轴径选用 45#调质，硬度 217255HBS，=650Mp根据课本 P235（102）式，并查表 102，取 c=115dmin=11

16、5mm=31.38mm考虑到最小直径处要连接联轴器要有键槽,将直径增大 5，则d=31。38（1+5）mm=33mm3.3.初步选择联轴器初步选择联轴器要使轴径 d12 与联轴器轴孔相适应故选择连轴器型号查课本 P297,查 kA=1。5,Tc=kA T1=1。5196=294 Nm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.4.4.轴的结构设计轴的结构设计（1)拟定轴的装配方案如下图：（2）轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位错误错误!为了定

17、位半联轴器，12 轴右端有一轴肩，取 d23=42mm错误错误!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 d23=42mm.查机械设计课程设计8机械设计课程设计说明书P311，表184.选取标准精度约为 03。尺寸系列30309。尺寸：故 d3-4=d5-6=45mm，而 l34=26mm此两对轴承均系采用轴肩定位，查表 18-4，3030 轴承轴肩定位高度 h=4。5mm因此取 d45=54mm。错误错误!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。错误错误!轴承端盖总宽度为 20mm，由于装拆

18、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。错误错误!圆锥齿轮的轮毂宽度 lh=（1。21。5)ds,取 lh=63mm，齿轮端面与箱壁间距取 15mm，故 l67=78mm.错误错误!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，齿轮键长 L=B-(510）=57.5mm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错误错误!轴圆角：5.5.轴强度的计算及校核轴强度的计算及校核求

19、平均节圆直径：求平均节圆直径：已知 d1=28mmdm1=d1(10.5R）=4mm锥齿轮受力：锥齿轮受力：已知 T1=196Nm,则圆周力:Ft1=2000T1/dm1=径向力:Fr1=Ft1=1404.1N轴向力：Fa1=Ft1tan=4117。6N9机械设计课程设计说明书=524.1N错误错误!轴承的支反力轴承的支反力(1)绘制轴受力简图（如下图）(2）轴承支反力水平面上的支反力：+=Ft=4117.6N解得:=-255.6 N,=6684。0N垂直面上的支反力FBy=704。3 NFCy=-FBy=2108.4N（3)求弯矩，绘制弯矩图(如下图)MCx=FtCD=347。7NmMCy1

20、=FByBC=64.1 NmMCy2=Fadm/2=-24.9 Nm（4）合成弯矩：=353。6 Nm=348。6 Nm(5）求当量弯:因单向回转,视转矩为脉动循环，则剖面 C 的当量弯矩:NmNm6 6 断危险截面并验算强度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,10机械设计课程设计说明书=40。9MPa2）A 处虽只受扭矩但截面最小也为危险截面=27.5MPa所以其强度足够。中间轴的设计中间轴的设计1.1.已知已知：2 2选择材料并按扭矩初算轴径选择材料并按扭矩初算轴径错误错误!选用 45调质,

21、，硬度 217255HBS根据课本 P235(102）式，并查表 102，取 c=1083.3.轴的结构设计轴的结构设计（1）拟定轴的装配方案如下图(2)轴上零件的定位的各段长度，直径,及定位错误错误!初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力，故 选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，查取 30310 型,尺寸故 d12=d56=50mm，此两对轴承均系采用套筒定位,查表 184,轴定位轴肩高度 h=4。5mm，因此取套筒直径为 59mm.错误错误!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=（1.21.5)ds，取 lh

22、=55m 为了使套筒可靠的压紧端面，故取=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.错误错误!已知圆锥直齿轮的齿宽为b1=48mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮端面，此处轴长 l45lh，取=46mm。错误错误!以箱体-小圆锥齿轮中心线为对称轴，取(3）轴上零件的周向定位11机械设计课程设计说明书半联轴器与轴、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 mm，齿轮键长 L=B-（510）=50mm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

23、尺寸公差为 K6（4)轴圆角：245 度 4 4。轴强度的计算及校核轴强度的计算及校核1。（1）小直齿轮分度圆直径：已知 d1=80mm，圆周力：Ft1=2000T2/d1=12442.5N径向力:Fr1=Ft1tan=4528.7N（2)锥齿轮受力：已知 T2=497.7Nm，dm2=d2（1-0。5）=255mm则圆周力：Ft2=2000T2/dm2=3903.5N径向力：Fr2=Ft1tancos=496.87N轴向力：Fa1=Ft2tan=1331。1N（3）求轴承的支反力轴承的受力简图水平面上，竖直面上的支反力平衡则：对 A 求矩=8145。3N,=-8200.7N，(4)画弯矩图2

24、.B.处的弯矩：C 处的弯矩：3.合成弯矩：4.转矩5。因单向回转，视转矩脉动循环，已知，查表 121=65MPa,，则剖面 B 处的当量弯矩:12机械设计课程设计说明书剖面 C 处的当量弯矩图:(7）判断危险截面并验算强度剖面 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=1128.1MPa,，W=0.1所以其强度合适。输出轴设计（轴）输出轴设计（轴）已知:输出轴功率为 P=13.9kW，转速为 68。8r/min，转矩为1929。4N m，大圆柱齿轮的直径为 360 mm，齿宽为 4。5mm。1.1.选择轴的材料选择轴的材料选取轴的材料为 45

25、钢（调质)，2.2.按扭矩初算联轴器处的最小直径按扭矩初算联轴器处的最小直径先据表 122，按 45 钢（调质）取 C=110,则：,考虑到最小直径处要连接联轴器要有键槽,将直径增大5%，则 d=65。7(1+5)mm=69mm要使轴径 d12与联轴器轴孔相适应，故选择连轴器型号查课本 P297，查 TA=1.5，设计扭矩:Tc=TAT3=1。51929.4=2893.5Nm,查机械设计课程设计 P298，取 HL6 弹性柱销联轴器，额定扭矩为 3150N m其半联轴器的孔径 d=70mm，长度为 132mm.故取 d12=70mm，l12=130mm3 3。轴的结构设计轴的结构设计(1）拟定

26、轴的装配方案如下图：（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，12 轴右端有一轴肩，取d2-3=77mm，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13机械设计课程设计说明书l=30mm,故 l23=30+30=60mm 挡圈直径 D=78mm2）选 取 轴 承 型 号：圆 锥 滚 子 轴 承 30316 型 号，dDT=80mm170mm42.5mm 所以取3）根据轴承采用轴肩定位，轴肩高度 h=6mm，选4)齿轮与右轴承间采用套筒定位，套筒直径为 92mm,齿轮的轮毂宽度故取为 60mm，轴肩 h0。07d，取 h

27、=7mm，轴环处处的直径=104mm,1.4h,取=10mm，5)取箱体小圆锥齿轮的中心线为对称轴，6）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,L=B(510）=60mm.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 m67）确定轴的倒角尺寸:2。4 4。轴的强度校核。轴的强度校核1）齿轮上的作用力的大小2)求直反力3）画弯矩图:4）画扭矩图：5）弯扭合成：因单向回转，视转矩为脉动循环，则剖面 C 的当量弯矩：Nm=1161。5 Nm6）判断危险剖面:C 截面：24.2MPaA 截面直径最小也为危险截面：33.

28、9MPa2m/s,可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承,并通过油槽润17机械设计课程设计说明书滑其他轴上的轴承，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.十二十二.设计小结设计小结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达到的.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，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。参考文献参考文献:1.纪名刚机械设计第八版 高等教育出版社 20062.王旭、王积森 机械设计课程设计 机械工业出版社 20033.朱文坚机械设计课程设计 科学出版社4.刘鸿文主编材料力学 第四版高等教育出版社 200318