錐-圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書.docx

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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)內(nèi)容( 錐-圓柱齒輪減速器 ) 專 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) ： 1202 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)老師 ： 馬利云 呂梁學(xué)院:礦業(yè)工程系 完成時(shí)間 ： 年 月 日目 錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書2二、電機(jī)的選擇計(jì)算一、選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形勢(shì)2二、選擇電動(dòng)機(jī)容量2三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速3三、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算一、分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)比3 四、皮帶，皮帶輪設(shè)計(jì)3 一、V帶設(shè)計(jì)3 二、確定V帶中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度3五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算一、 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4二、 閉式直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6三、數(shù)據(jù)整理6六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 減速器高速軸I的設(shè)計(jì)92. 減速器低速軸II的設(shè)計(jì)113. 減速器低速軸III的設(shè)計(jì)14七、 滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算1.減速器高速I軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算162.減速器低速II軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算173. 減速器低速III軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算18八、 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算1. 聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接192. 大圓錐齒輪與低速軸II的的鍵聯(lián)接193. 大圓柱齒輪與低速軸III的的鍵聯(lián)接20八、 潤(rùn)滑油的選擇與熱平衡計(jì)算1. 減速器的熱平衡計(jì)算212. 潤(rùn)滑油的選擇22九、 參考文獻(xiàn)23設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果一、設(shè)計(jì)說明書 一、設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)圓錐圓柱齒輪減速器 適合在多灰塵并稍有波動(dòng)的環(huán)境中工作，生產(chǎn)小批量，兩班制。 1.發(fā)電機(jī) 2.減速皮帶 3.減速器 4.聯(lián)軸器 5.滾筒 6.傳送皮帶二、原始數(shù)據(jù)：傳送帶拉力F(KN)傳送帶度V(m/s)鼓輪直徑D（mm）使用年限（年）2.71.330010二.電機(jī)的選擇計(jì)算由圖可，該設(shè)備原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置為減速器，工作機(jī)為運(yùn)輸設(shè)備。減速器為展開式圓錐圓柱齒輪的二級(jí)傳動(dòng)，軸承初步選用深溝球軸承。聯(lián)軸器選用齒形聯(lián)軸器。一、選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要 求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，Y系列，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，頻率50Hz。二、選擇電動(dòng)機(jī)容量 工作機(jī)主動(dòng)軸功率：PW=FV1000=27001.31000=3.15KW 傳動(dòng)裝置的總效率：=聯(lián)承錐柱帶筒式中聯(lián)、承、錐、柱、帶、筒分別為聯(lián)軸器、滾動(dòng)軸承、圓錐齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)和卷筒的傳動(dòng)效率。）取聯(lián)=0.99（聯(lián)軸器）承=0.99（滾動(dòng)軸承），錐=0.97（圓錐齒輪精度為7級(jí)，不包括軸承效率），柱=0.98（圓柱齒輪精度為7級(jí)，不包括軸承效率），帶=0.96（滾筒效率，不包括軸承）筒=0.95（V帶的傳動(dòng)效率） =0.990.9940.970.980.960.96=0.83電動(dòng)機(jī)所需功率：Pd=Pw=3.150.83=3.80三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：nw=60vD=601.30.3=82.76（r/min）按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P6表2-1查得圓錐圓柱齒輪的傳動(dòng)比一般范圍為：=822,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd=inw=(822)82.76=668.081820.72（r/min）根據(jù)額定功率，且轉(zhuǎn)速滿足662.08nd1820.72，查機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)表9.2-6選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-4。其主要性能如下表：型號(hào)額定功率Kw滿 載 時(shí)轉(zhuǎn)速電流（380V）A效率%功率因數(shù)Y132S-45.5144011.685.50.847.02.22.3電動(dòng)機(jī)的外形尺寸：中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑 K軸伸尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD1323802882452161401238801033傳動(dòng)比i=144082.76=17.399工作計(jì)滿載時(shí)輸入軸的轉(zhuǎn)速nw=60Vd=82.80(r/min)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nw=1440r/min 故總傳動(dòng)比i=144082.76=17.40三、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1.分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)比查表得i帶=2.5 按直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)比i錐=1.35i=3.07，又因錐齒輪的傳動(dòng)比一般不大于3，故取i錐=3 i柱=17.432.5=2.32電動(dòng)機(jī)軸：P0=Pr=4.39kw n0=1440 r/min T0=9.554.391031440=29.11 (N/m) 軸： P1=P0帶=4.390.95=4.17 kw n1=n0i帶=576 r/min T1=9.55P1n1=9.554.17103576=69.14 N/m 軸： P2=P1錐承=4.170.980.98=4.0 kw n2=n1i錐=192 r/min T2=9.55P2n2=9.554.0103192=198.96 N/m軸： P3=P2柱承=4.00.980.98=3.84 kw n3=n2i柱=82.76 r/min T 3=9.55P3n3=9.553.8410382.76=443.11 N/m軸：P4=P3聯(lián)筒=4.00.980.99=3.73 kw n4=n3=82.76 r/min T4=9.55P4n4=9.553.7310382.76=430.42 N/m軸號(hào)輸入功率(kW)轉(zhuǎn)速（r/min）輸入轉(zhuǎn)矩(Nm)4.1757669.144.0192198.963.8482.76443.113.7282.76430.42四、皮帶，皮帶輪設(shè)計(jì)1.V帶設(shè)計(jì) 確定計(jì)算功率并選擇V帶類型 確定計(jì)算功率pca,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表5.3-12工作情況系數(shù)kA=1.2通過兩班制，載荷變動(dòng)力，得kA=1.3工作功率Pca=kAPe=1.35.5=7.15kw 選擇pca，nm差機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖5.1-1得選擇A型普通V帶 選小齒輪根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表5.3-36，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=90mm 驗(yàn)算帶速v，v=dd1nw601000=90144060000=6.78m/s 因?yàn)?/sv30m/s,故帶速合適 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2， dd2=i1dd1=2.590=225mm2.確定V帶中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 計(jì)算中心距 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 227mma0630mm 初定中心距a0=450mm 計(jì)算所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度 根據(jù)表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5.3-12 Ldo=2a0+2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)24a0 =2450+2315+13524400 =1405.941406mm 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5.3-8取Ldo=1430mm計(jì)算實(shí)際中心距表5.3-8 a=a0+Ld-Ldo2 =450+1430-14062 =462mm 根據(jù)表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表5.3-39得基準(zhǔn)寬度bd=11.0mm amin=a-2bd+0.09Ld=311.3mm amax=a+0.02Ld=490.6490mm 所以中心距范圍在311490mm 皮帶輪相關(guān)數(shù)據(jù)： 基準(zhǔn)寬度：bd=11.0mm 基準(zhǔn)線上槽深：hamin=2.75mm 基準(zhǔn)線下槽深：htmin=11.08.7mm 槽間距：e=1.50.3mm 槽邊距：dmin=9mm 最小輪緣厚: min=6mm 帶輪寬：B=(Z-1)e+2f=78mm (Z輪槽數(shù)） 外經(jīng)：dn=dd+2ha=95.5mm驗(yàn)算帶包角11180。-dd2-dd157.3。a=163.26。163。120。計(jì)算帶的根數(shù) a.計(jì)算單根V帶的額定功率pr 因dd1=90mm和nw=1440r/min得p0=1.7kw 根據(jù)nw=1440r/min，i=2.5和A型帶得p0=0.17kw（由機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊(cè)表5.3-19） 得K=0.96（表5.3-14）得kL=0.96（表5.3-15）于是 pr=p0+p0KkL=1.7+0.170.960.96=1.72kw b.計(jì)算V帶的根數(shù) Z=PcaPr=7.151.72=4.16取5根確定帶的初拉力和壓軸力 A型帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量m=0.11kg/m（表5.3-16） 所以（表5.3-12）F0min=5002.5-KPcaKZv+mv2 =500(2.5-0.96)7.150.9656.78+0.116.782 =174.23174N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力F0F0minFpmin=2ZF0minsin12=25174sin163。2 =1720.891771N帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.帶輪材料的確定，大小帶輪材料都選用HT200b.帶輪的結(jié)構(gòu)形式（根據(jù)課程指導(dǎo)書P183小帶輪選用實(shí)心式，大帶輪孔板式五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算一、閉式直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知輸入功率4.21kw，小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)為1440r/min，大齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)為576r/min，齒數(shù)比i=3，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命為10年（設(shè)每年工作300天，二班制），帶式輸送機(jī)工作經(jīng)常滿載，空線起動(dòng)，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多灰塵，小批量生產(chǎn)。1.選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)（1）按傳動(dòng)方案，選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，查機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)表5.6-2得齒形制GB/T12369-1990，齒形角=20。，齒頂ha*=1，頂隙系數(shù)C*=0.2 ，螺旋角m=0，不變位。（2）小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），硬度為240285HBS，取用280HBS；大齒輪材料為鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 229286HBS，取用240HBS。H1=380+HBS=380+280=660MPaH2=380+0.7HBS=380+0.7240=548MPaF1=155+0.3HBS=155+0.3280=239MPaF2=140+0.2HBS=140+0.2240=188MPa （3）選小齒輪齒數(shù)，取Z1=23，大齒輪齒數(shù),Z2=uZ1=323=69 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=6.98104 N/mm 選擇齒寬系數(shù)，由于齒輪為非對(duì)稱布置，且為軟齒面，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表9-6得R=13初定載荷系數(shù)Kt=1.31.6，由于齒輪為非對(duì)稱布置，取Kt=1.6.查得材料的彈性影響系數(shù)計(jì)算分度圓直徑： d1t3(268ZE H)22KT1R（1-0.5R）2u根據(jù)上列參數(shù)計(jì)算得d1t=77.21mm確定載荷系數(shù)K由機(jī)械設(shè)計(jì)表9-2得KA=1.3齒輪的圓周速度：dm1=1- 0.5Rd1=1-0.51377.21=64.34 mmv=d1n1601000=3.1464.04576601000=1.94m/s 錐齒輪的精度等級(jí)為7級(jí)，由 機(jī)械設(shè)計(jì)圖9-8得，KV=1.1 ； 表9-3得K=1.1 ；圖9-9得K=1.0 ；K=KAKVKK=1.31.11.11.0=1.573與所選相差不大，所以不矯正分度圓直徑。 m=d1Z1=77.2123=3.36 mm ；取標(biāo)準(zhǔn)m=4mm ，校正d1=80 mm ；（4）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒形系數(shù)和齒根應(yīng)力修正系數(shù)cos1=u1+u2=31+32=0.9487cos2=11+u2=11+32=0.3162Zv1=z1cos1=230.9487=24.24Zv2=z2cos2=700.3162=221.37查機(jī)械設(shè)計(jì)表9-5得YFa1=2.69YFa2=2.06YSa1=1.57YSa2=1.95驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度F1=4kT1YFa1YSa11- 0.5R 2m3z121+u2R 代入數(shù)字得F1=74.89MPaF1=239 Mpa ；F2=F1YFa2YSa2YFa1YSa1=2392.061.952.691.57=91.68F2=188 Mpa彎曲強(qiáng)度足夠。(5）計(jì)算齒輪的幾何尺寸 d1=mZ1=423=92 mm d2=mZ2=470=280 mm da1=d1+2m cos1=92+240.9487=99.5896 mm da2=d2+2mcos2=280+240.3162=282.5296 mm df1=d1-2.4m cos1=92-2.440.9487=82.8925 mm df2=d2-2.4mcos2=280-2.440.3162=276.9645 mm節(jié)圓頂距：R=d2u2+1=9221+32=145.4648 mm齒寬：b=RR=13145.4648=48.488 mm取b1=b2=48 mm二、 閉式直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.由機(jī)械設(shè)計(jì)9-1公式，確定許用應(yīng)力。傳動(dòng)無特殊要求，采用軟齒面齒輪，確定選用小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），硬度為240285HBS，取用260HBS；大齒輪材料為鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 229286HBS，取用240HBS。H1=380+HBS=380+260=640MPaH2=380+0.7HBS=380+0.7240=548MPaF1=155+0.3HBS=155+0.3260=233MPaF2=140+0.2HBS=140+0.2240=188MPa2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度選小齒輪齒數(shù)，Z1=2040，取Z1=31，大齒輪齒數(shù),Z2=uZ1=2.3231=71.92,取用Z2=72小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=2.0095105 m/s選擇齒寬系數(shù)，由于齒輪為非對(duì)稱布置，且為軟齒面，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表9-6得d=0.8.初定載荷系數(shù)Kt=1.31.6，由于齒輪為非對(duì)稱布置，取Kt=1.5.查得材料的彈性影響系數(shù) 計(jì)算分度圓直徑由端面重合度可得=1.88-3.2（1z1+1z2）=1.82，則 Z =4-3=4-1.823=0.85d1t3(268ZEZH)2KT1du+1u 根據(jù)上列參數(shù)計(jì)算得d1t=75.30mm確定載荷系數(shù)KA 查機(jī)械設(shè)計(jì)表9-2得KA=1.5 齒輪的圓周速度v=d1n1601000=3.1475.30192601000=0.757 m/s精度等級(jí)選7級(jí)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)圖9-8可知Kv=1.15；查表9-3得K=1.1 ；由圖9-9知KH=1.065 ；則K=KAKVKHKH=1.51.151.11.065=2.02與初定值相差較大，校正后的分度圓直徑為：d1=d1t3KKt=75.332.021.5=83.15 mm 確定齒輪模數(shù):m=d1z1=83.1531=2.68 mm查標(biāo)準(zhǔn)選m=3 mm3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒形系數(shù)和齒根應(yīng)力修正系數(shù)由Z1=31，Z2=72查機(jī)械設(shè)計(jì)表9-5得YFa1=2.50YFa2=2.25YSa1=1.63YSa2=1.75驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力Y=0.25+0.75=0.25+0.751.82=0.66由 機(jī)械設(shè)計(jì)式9-6得F1=2kT1YFa1YSa2Yd1bm =22.022.501.630.6674.4933=105.19MPaF1=233Mpa齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。4.計(jì)算齒輪的幾何尺寸 d1=mZ1=331=93mm d2=mZ2=372=216 da1=d1+2m=93+23=99mm da2=d2+2m=216+23=222mm df1=d1-2.5m=93-2.53=85.5mm df2=d2-2.5m=216-2.53=208.5mma=m2（Z1+Z2）=32（31+72）=154.5mmb2=dd1=0.893=74.4mm ，取b2=75mm ，b1=b2+5=75+5=80mm 三、數(shù)據(jù)整理1、圓錐齒輪 齒輪類型：直角圓錐齒輪（GB/T12369-1990,齒形角=20。, ，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，不變位）精度7級(jí)，小齒輪材40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料45剛（調(diào)質(zhì)），硬度分別為280HBS和240HBS。大端分度圓直徑：小齒輪d1=92mm，大齒輪d2=280mm節(jié)錐頂距： R=145.4648mm節(jié)圓錐角： cos1=0.9487 cos2=0.3162大端齒頂圓直徑：da1=99.59mm da2=282.52mm齒寬： b1=b2=48mm 齒數(shù)： Z1=23， Z2=70模數(shù)： m=32、圓柱齒輪齒輪類型：直齒圓柱齒輪；精度7級(jí)，小齒輪材40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料45剛（調(diào)質(zhì)），硬度分別為260HBS和240HBS。分度圓直徑： d1=93 mm， d2=216 mm 中心距： a=154.5 mm 齒寬： b1=80 mm，b2=75 mm 齒數(shù)： Z1=31， Z2=72模數(shù)： m=2.5 mm六、軸的計(jì)算一、減速器高速軸I的設(shè)計(jì)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 P1=4.21 kw n1=576 r/min T1=69.80 N/m2.求作用在齒輪上的力圓錐小齒輪 dm1=（1-0.5bR）d1=1-0.548145.464892=76.82mm Ft=2T1dm1=269.80100076.82=1817.23N Fr1=F1tancos1=1817.23tan20。0.9487=627.49N F1=F1tansin1=1817.23tan20。sin18.435。=209.10N 圓錐大齒輪 Fr2=F1=627.49N F2=Fr1=209.10N 圓柱小齒輪、大齒輪 Ft=2T2d1=22009510393=4321.51N Fr=Fttan=4321.51tan20。=152.90N3.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。查機(jī)械設(shè)計(jì)表14-2得A=126103 dmin=A3P1n1=10534.21576=20.38mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表4.2-57選用軸承代號(hào)6000型6306單列深溝球軸承得到，其尺寸dDB=35mm75mm17mm 為了利于固定，一般取比b小1mm（如圖所示），故可確定。4. 由經(jīng)驗(yàn)公式算軸肩高度： 取軸肩高為4mm ，確定。 由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P47圖46的要求可得， ，取。5.根據(jù)軸承安裝方便的要求，取，得 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 。6.根據(jù)齒輪孔的軸徑和長(zhǎng)度，確定。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。