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

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1、機(jī)械課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)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) 二、電動(dòng)機(jī)的選擇犯錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算第10頁(yè)第18頁(yè)五、鍵的校核六、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)1 電動(dòng)機(jī)2 聯(lián)軸器3 圓錐齒輪減速器4 一鏈傳動(dòng)5帶莪運(yùn)輸機(jī)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Zjo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), 單

2、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%o（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(shū)一份。第二章電動(dòng)機(jī)的選擇2-1選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)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)的容最由額定功率表示。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。容最小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)

3、 長(zhǎng)期過(guò)載，發(fā)熱大而過(guò)早損壞；容最過(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Rv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：1 = Th%誡”4“5 = 0.993 X 0.97 X 0.993 X 0.96 X 0.97 a 0.870 所需電動(dòng)機(jī)的功率為：PH = pw/n = 5.04 -r 0.870 = 5.79kw 式中：ni = 0-993聯(lián)軸器的效率；112 = 0.97圓錐齒輪效率；)3 = 0.99滾動(dòng)軸承的效率；)4 = 0.96鏈

4、輪傳動(dòng)的效率；= 0.97-傳動(dòng)滾筒的效率。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定功率P領(lǐng)略大于Pd，選同步轉(zhuǎn)速750r/min選Y160L-8型三相 異步電動(dòng)機(jī)，其P禎=7.5kw, lb =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=60v _ 60x18nD nx0.32=107.43r/niin傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為：i = L =務(wù)=6.7Hw 1U/.43式中5電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，r/min：%工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min0二級(jí)傳動(dòng)中，總傳動(dòng)比為6.7減速器傳動(dòng)比ioi = 3,則鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)傳動(dòng)比迪=丄=? = 2.2310132-4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)1）備軸轉(zhuǎn)速：傳動(dòng)裝

5、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no = Hb=720r/min高速軸山=nm=720r/min低速軸 “2 =工=720/ = 240r/min!01 滾筒軸1 = 240 i022.23=107.6r/niin2) 各軸輸入功率：電動(dòng)機(jī)軸Po = Pd=5.79KW高速軸Pi = P0ii=5.79 X 0.993=5.75KW低速軸 P2 = Pi忖3 = 5.75 X 0.97 X 0.99 = 5.52KW 滾筒軸 P3 = P2T13n4 = 5.52 X 0.99 X 0.96 = 5.25KW3) 各軸轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)軸 To = 9550 X 彗=

6、76.80N. m低速軸t2 =955OX = 219.65N.in;高速軸L = 9550 X箸=76.27N.m;滾筒軸 T3 = 9550 X 般=465.96N.nio107.6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T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(lèi)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

7、； 大圓錐選用調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為240HBS。（2）選齒輪小齒輪選Z=24,大齒輪選7=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)u=-=3=tan=cot,得6=71.6,Z1一8X =18.42. 按齒而接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：di 2.92KT】0)R(l- 0.5Pr)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Ti =7.627 x 104 N.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 = ?（3）從表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa：（4）有圖1021d按齒面硬度查得大小齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限HiH

8、riOOMPa, crHhm2=550MPa；（5）計(jì)算應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)：N =60 j =60 X 720 X 1 X 2 X 8 X 300 X 10 = 2.07 X 1092.07X109=0.69 X 109(6) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=l,由式(10-12)得%】 =Khn 1 叫 /S=0.9 x 600=540MPa: 2=KHN2crliltt2/S=0.95x550=522.5MPa；2) 試算小齒輪分度圓直徑KTiDr(1-O.5 314KT丄YYsam_ Jir（i-o.S4r）2Z12VU2+i Of=2.98對(duì)此結(jié)果，齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的

9、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有關(guān)。取由彎曲強(qiáng)度算 得的模數(shù)，就近圓整為m=3o按接觸算得的分度圓直徑=91.866111111,算 得小齒輪齒數(shù)勺=30,大齒輪齒數(shù)花=90。這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)既滿足了齒面接觸強(qiáng)度乂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d = z1 m=90mmch =厶 m=270mm2）錐度 R= di = 90 X 學(xué)=142.3mm3）錐齒寬度 b= R=|x 142.3=47.4nuiio 選取寬度B

10、 = B2 = 45mm。4）數(shù)據(jù)整理名稱(chēng)符公式直齒圓錐直齒圓錐大號(hào)小齒輪齒輪齒數(shù)Zz3090模數(shù)mm3傳動(dòng)比113分度圓錐 度8= arctg -, i& = 9018.4#71.6分度圓直 徑dd = niz90270齒頂高広h_ = h：m0fl33齒根高h(yuǎn)fhf =（h； + c* ）m3.63.6齒全髙hh = g+hf6.66.6齒頂圓直 徑4dal = dj + 21mcos da2 = cU + 21yncos&95. 69（大 端）271. 89 （大 端）齒根圓直 徑dfdf = 4 - 2h；mcos A。霽=112 X 黑 = 22.39mm3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）下圖為

11、I軸的裝配方案：4、選擇聯(lián)軸器：根據(jù)條件選取Ka = 1.3確定聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩TCJ1 = KaTx = 1.3 X 76.27 = 99.15N. m結(jié)合電動(dòng)機(jī)型號(hào)，選用彈性套柱銷(xiāo)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由勺査表13-5,并用線性插值法求得：X1 = 0.56Y1 = 2.36,由此可得Pi = fp(XiFrl + YiFal) = 1.1 X (0.56 X 1085.41 + 2.36 X 234.94) = 1278.52N軸承2： * = 0由表13-5,用線性插值法可得:血=1.6由勺差表13-5得X? = 1均=0,由此口J得P2 = fp(X2Fr2

12、+ Y2Fa2) = 1.1 X 1 X 3221.57 = 3543.73N軸承壽命S計(jì)算 因?yàn)镻 vP-所以按軸承2計(jì)算軸承的壽命10660 X 720S543.73丿=76566.03 48000所選軸承6309深溝球軸承合格4、做彎矩圖和扭矩圖如下FH1I FI FH2HHF+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:全。小12+（燈尸J28.702+ 110.252+(0.6x76.27)久9.11X10-6=13.47MPa A0=112x=31.9mm由于有鍵槽的存在，取山曲=40mm3. 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豈

13、徑和長(zhǎng)度，如下圖:(A11ZTra:1）取d = 40mm Lq = 70mm2）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d X D X B = 45 X 100 X 25。確定 d3 = 45 mm 取 I3 = 24mm。3）套筒的長(zhǎng)度取為8mm,取17 = 35mm4）査滾動(dòng)軸承手冊(cè)，可取d6 = 50mm取齒輪的輪轂長(zhǎng)為80mm,則可取k = 78mm,定位軸肩的高度h 0.07d6,故取 h=4mm,可得ds = 58mm,取 I5 = 8mm d4 =

14、 5 Omni 14 = 142 mm各段的直徑和長(zhǎng)度如下表所示各段標(biāo)號(hào)1234567d/mm404245505850451/nim70502414287835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(chēng)尺寸為bxh= 12X8,鍵的長(zhǎng)度定為60imn,齒輪與軸周向定 位的鍵的公稱(chēng)尺寸為b X11 = 14X9,鍵的長(zhǎng)度定為601111111、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2X452. 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

15、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:因己知大錐齒輪的平均分度圓直徑為dg = 227.31nun,而2T丄2x219.6502273=1932.69NFrl = FttanacosSx = 1932.69 X tai*弦0cos716 = 222.04NFal = FttanasinSi = 1932.69 X tai20sin71.6 = 667.48N3、求作用在軸上的支反力FHi = -212.37N FH2 = 434.41NFV1 = 675.77NFV2 = 12 5 6.92 NFal = 0 Fa2 = 667.

16、48NFrl = /212.372 + 675.772 = 708.35NFr2 = x/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)G = 52800N= 31800N查表13-6得$ = 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Fal = 0= 667.48N（2）計(jì)算當(dāng)屋動(dòng)負(fù)荷片 =061軸承、= 島=，由表用線性插值法可求得：5 = 0.16 （Jo 31OUU可 一 684.03由勺査表135,并用線性插值法求

17、得：X = lYi = 0,由此可得Pi = fp(XiFri + YxFai) = 1.1X 1 X 708.35 = 779.19N軸承厶滬寫(xiě)= 126由表13-5,用線性插值法可得:釵=0.20J 1 = 0.50“Fr 1329.872由e2査表13-5得X2 = 0.56 Y2 = 2.2,由此可得P2 = fp(X2Fr2 + Y2Fa2) = 1.1 X (0.56 X 1329.87 + 2.2 X 667.48) = 2434.5ON(3) 軸承壽命5計(jì)算因?yàn)镻1 48000h 60 X 240 2434.50丿所選軸承6309深溝球軸承合格5、做彎矩圖和扭矩圖如下FH1nn

18、llTntirrr%0?IFV1VnrFV2I;1U.516、校孩軸的強(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：=曲空=阿.792+】：竽型=18 43Mp v 訂=60MPa ,故caW9.72x10-6a L 1Ja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：=ZljXlO = 2X76QX1O = 1409Mj 60MFP1 kid4x68x40aa軸一右鍵強(qiáng)度計(jì)算2T, x 1032 x 76.67 x 103= = 38.72MB 60MBP2 kid4x 30 x 33a所以兩鍵均安全。5-2軸二鍵校核（一）鍵的校孩 軸二左鍵強(qiáng)度

19、計(jì)算：=2T2 X = 2 X 220.84 X 10? = 57.5M為 60M匕P 丄kid 4 X 48 X 40軸二右鍵強(qiáng)度計(jì)算=2丁2 X 103 = 2 X 220.84 x IP3 = 42.67M匕 8 取8= 10(2) 箱蓋璧厚 ,査表得為0.0085(1!+ d2) + 1 8 取 5i = 10(3) 箱座凸緣厚度b= 1.55= 15(4) 箱蓋凸緣厚度：bA = 1.5& = 15(5) 箱座底凸緣厚度b? = 2.5S = 25(6) 地腳螺栓設(shè)計(jì) df = 0.015(d 丄 + d2) + 1 12取 df = 16(7) 地腳螺栓數(shù)目n = 4(8) 軸承旁

20、聯(lián)接螺栓直徑心= 0.7df = 11.2取d1= 12(9) 箱蓋與座箱聯(lián)接螺栓直徑d? = (0.50.6)df = 8-9.6 取d? = 10(10) 聯(lián)接螺檢CU的間距1 = 150-200(11) 軸承端蓋螺釘直徑 cig = (0.4-0.5) df = 6.4-8： 取 dg = 8(12) 窺視孔蓋螺釘直徑dq = (0.3-0.4) df = 4.8-64； 取血=6(13) 定位銷(xiāo)直徑 d= (0.70.8)d2 = 78：取d = 8(14) 螺栓扳手空間與凸緣寬度：安裝螺 栓直徑1M8MIOM12M16M20M24M30至外箱 壁直徑lnnn131618co26344

21、0至凸緣 邊距離11141620242834沉頭座 直徑Dzmm20242632404860(15) 軸承旁凸臺(tái)半徑Ri = C2 = 16：(16) 凸臺(tái)高度：11 = 20(17) 外箱壁至軸承座端距離h = q + C2 + (5-10) = 39-44 取1丄=42(18) 人齒輪頂圓與內(nèi)壁距離山 1.25 取人丄=14(19) 齒輪端面與內(nèi)距離山 心取山=12(20) 箱蓋,箱座肋#nh 0.85& = 8.5 m 0.858 = 8.5；(21) 軸承端蓋外徑D?=軸承孔直徑+ (55.5)d3 = 140-144取D? = 142(22) 軸承端蓋凸緣厚度t= (l-1.2)d3

22、 = 8-9.6：取t = 9(23) 軸承旁聯(lián)接螺栓距離s D2 = 142第八章設(shè)計(jì)總結(jié)1、做設(shè)計(jì)時(shí)，存在很多問(wèn)題，碰到很多麻煩。因?yàn)樽约菏堑谝淮巫稣麄€(gè)機(jī)器的設(shè)計(jì)，所以 一開(kāi)始很多東西都沒(méi)考世周全，只是按著課本一步步去進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)后面有些 情況跟前面的對(duì)不上，只好又從頭來(lái)過(guò)。開(kāi)始的計(jì)算一些尺寸沒(méi)有從箱體總體結(jié)構(gòu)去分析, 當(dāng)畫(huà)裝配圖時(shí)才發(fā)現(xiàn)很多不能相配合，所以又回到前面去改。雖然現(xiàn)在完成了，町能還存 在一些不合理的地方。2、設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到不少的困難，手頭的資料只有課本還有就是本機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo), 有時(shí)候發(fā)現(xiàn)資料不夠，只能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)到處找資料，這花費(fèi)了不少的時(shí)間。尤其后面處于考 試復(fù)

23、習(xí)階段，一邊復(fù)習(xí)一邊抽時(shí)間做設(shè)計(jì)，整天的時(shí)間都花在里面，經(jīng)常到了晚上睡覺(jué)的 時(shí)候，整個(gè)人腦都有點(diǎn)暈暈的。3、雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到不少的困難，但址終還是一步步地將設(shè)計(jì)完成了，我覺(jué)得這次 設(shè)計(jì)是人學(xué)以來(lái)學(xué)到專(zhuān)業(yè)知識(shí)瑕多的一次，并且很多以前學(xué)過(guò)的知識(shí)這次都運(yùn)用上了，相 當(dāng)于重新地復(fù)習(xí)了一遍，對(duì)于繪圖軟件的應(yīng)用進(jìn)一步地熟練了。所以整個(gè)過(guò)程卜來(lái)學(xué)到的 東西還是挺多的，挺有意義的。參考文獻(xiàn)1 濮良貴，紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計(jì).8版.北京:高等教育出版社,2011.2 孫恒，陳作模，貝文杰機(jī)械原理.7版 北京：高等教育出版社，2011.孔凌熱張春林機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)北京：北京理工大學(xué)出版社，20044胡鳳蘭互換性與技術(shù)測(cè)最基礎(chǔ)北京：高等教育出版社，2011