一級(jí)錐齒輪減速器設(shè)計(jì)【F=3500 V=1.3 D=400】【CAD圖紙和說(shuō)明書(shū)】

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電動(dòng)機(jī)容量的選擇工作機(jī)所需功率為：電動(dòng)機(jī)至滾筒軸的傳動(dòng)裝置總效率。取聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，圓錐齒輪傳動(dòng)效率，滾子軸承效率，開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)效率，滾筒效率，電動(dòng)機(jī)至滾筒的傳動(dòng)總效率為：電動(dòng)機(jī)的輸出功率為電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表19-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率為5.5kw。1.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：展開(kāi)式單級(jí)減速器推薦的傳動(dòng)比為：，開(kāi)式圓柱傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：得總推薦傳動(dòng)比為：所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為：符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min。綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min的電機(jī)。型號(hào)為Y132M2-6，滿載轉(zhuǎn)速，功率5.5。二 分配傳動(dòng)比2.1總傳動(dòng)比滿載轉(zhuǎn)速。故總傳動(dòng)比為：2.2分配傳動(dòng)比為使結(jié)構(gòu)勻稱不發(fā)生干涉現(xiàn)象，取圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比；開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：；傳動(dòng)誤差，合適三 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算3.1各軸的轉(zhuǎn)速電機(jī)軸1軸 ；2軸 ；3軸 ；滾筒軸 3.2各軸的輸入功率1軸 ；2軸 ；3軸 ；滾筒軸；3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸 ；1軸 ；2軸 ；滾筒軸 ；3.4整理列表軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比電機(jī)軸5.2452.13 9601軸5.18851.61 96012軸5.033200.27 24043軸4.933196.29 2401滾筒軸4.737729.42 62.023.87四 開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)4.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。選小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)，取4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（3）小齒輪相對(duì)兩支承對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù)（4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)（5）由圖6.14按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限（6）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（7）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得（9）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值計(jì)算圓周速度v計(jì)算齒寬b計(jì)算齒寬與齒高之比b/h模數(shù)齒高計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)假設(shè)，由表查得由表6.2查得使用系數(shù)由表查得查得故載荷系數(shù)（10）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得（11）計(jì)算模數(shù)4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為（1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值由圖6.15查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)為S=1.2，由式得計(jì)算載荷系數(shù)（2）查取齒形系數(shù)由表6.4查得（3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得（4）計(jì)算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大（5）設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.64，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m3mm按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑算出小齒輪齒數(shù)取大齒輪齒數(shù)取4.4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒寬寬度取B2=85mm, B1=90mm4.5驗(yàn)算 合適圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下：序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式及參數(shù)選擇1齒數(shù)Z28，1082模數(shù)m3mm3分度圓直徑4齒頂高5齒根高6全齒高7頂隙8齒頂圓直徑9齒根圓直徑10中心距五 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)5.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)選用直齒錐齒輪傳動(dòng)，速度不高，故選用7級(jí)精度材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表6.1選取小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)Z121，大齒輪齒數(shù)Z2i1Z14.021=84，取Z2=84。5.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 ）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：（3）選取齒寬系數(shù) （4）知齒輪，查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)（4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)（5）由圖6.14按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限（6）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（7）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)為S=1 ）計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得（2）計(jì)算圓周速度（3）模數(shù)及主要尺寸的確定 模數(shù)：，取。分度圓直徑： 節(jié)錐角：錐距 平均分度圓直徑： 齒寬，取5.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1） 彎曲強(qiáng)度校核公式：（2）確定各參數(shù) 平均分度圓處螺旋角，則 查得動(dòng)載系數(shù)1.15 齒向載荷分布系數(shù) 使用系數(shù) 故 （3）分度圓圓周 （4）齒輪系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS查表4.4得 （5）許用彎曲應(yīng)力可由下式算得由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6.15可查出彎曲疲勞極限應(yīng)力小錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限查得壽命系數(shù) 查得 ，查得安全系數(shù)是 故許用彎曲應(yīng)力：因此滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度5.4驗(yàn)算1）齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算接觸強(qiáng)度壽命系數(shù),最小安全系數(shù)因此齒面強(qiáng)度足夠圓錐齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下：名稱符號(hào)公式直齒圓錐小齒輪直齒圓錐大齒輪齒數(shù)2184模數(shù)mm3傳動(dòng)比ii4.0分度圓錐度，分度圓直徑63252齒頂高33齒根高3.63.6齒全高h(yuǎn)6.66.6齒頂圓直徑，68.82(大端)253.46（大端）齒根圓直徑56.015250.254齒距p9.429.42齒厚s4.714.71齒槽寬e4.714.71頂隙c0.60.6錐距R129.88129.88齒頂角，齒根角齒頂圓錐角，齒根圓錐角，當(dāng)量齒數(shù)21.65346.25齒寬4545六 軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì)6.1 輸入軸（1）求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩=5.188kW，=960r/min，=51.61Nm（2）求作用在齒輪上的力已知高速級(jí)小圓錐齒輪的分度圓半徑為mm N如圖：（3）初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）根據(jù)課本表15-3，取得：因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大5%10%，取=22mm 左右。=22mm（4）軸各段各段尺寸的確定為了滿足帶輪的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑=28mm初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=28mm ，由指導(dǎo)書(shū)表15-1，初步選取03系列， 30306GB/T 276，其尺寸為，故而為了利于固定由指導(dǎo)書(shū)表15-1查得取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑齒輪的左端與套筒之間采用軸肩定位。已知齒輪輪轂的寬度為45mm，應(yīng)使套筒端面可靠地壓緊軸承，由套筒長(zhǎng)度，擋油環(huán)長(zhǎng)度以及略小于輪轂寬度的部分組成，故為使套筒端面可靠地壓緊軸承，5-6段應(yīng)略短于軸承寬度，故取。軸承端蓋的總寬度為30mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離故取， 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。（5）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵，按=22mm查得平鍵截面長(zhǎng)50 mm軸與錐齒輪之間的平鍵按由課本表6-1查得平鍵截面長(zhǎng)為35 mm，鍵槽均用鍵槽銑刀加工。為保證齒輪、半聯(lián)軸器與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇半聯(lián)軸器與軸配合為，齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為，其他均為R=1.6軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明-5030與滾動(dòng)軸承30306配合-2933軸環(huán)-1938與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位-3030與滾動(dòng)軸承30306配合-1928與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位-4622與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合總長(zhǎng)度193mm（5）求軸上的載荷根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面B處的MH、MV及M的值列于下表。載荷水平面H垂直面V支反力FB截面彎矩M總彎矩扭矩（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。6.2 輸出軸（1）軸上的功率P2,轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2，（2）求作用在齒輪上的力圓周力：mm 徑向力：軸向力：（3）初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得：該處開(kāi)有鍵槽故軸徑加大510，且軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取。按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用HL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為35mm，故??；半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求，-軸段左端需制出軸肩，故取-段的直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上，故-段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取。(b) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（軟件版）選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承32010，其尺寸為，故，而，滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度，因此，取.(c)取安裝齒輪處的軸的直徑；齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為50mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則，。因、兩軸在箱體內(nèi)的長(zhǎng)度大致相等，取， 。（5）軸上零件的周向定位查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明-2150與滾動(dòng)軸承30310配合-1252與套筒配合-4855與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位-1260軸環(huán)-60-2150與滾動(dòng)軸承30310配合-4542與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位-8035與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合總長(zhǎng)度285.5mm（6）求軸上的載荷 對(duì)于30210型圓錐滾子軸承，載荷水平面垂直面支反力F彎矩M總彎矩扭矩T（7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即安裝齒輪處，取，軸的計(jì)算應(yīng)力：前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)， 查得，因此，安全。計(jì)得：，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示。七 滾動(dòng)軸承及鍵的校核7.1輸入軸的軸承1）.按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào)，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為圓錐滾子軸承，軸承的預(yù)期壽命取為：Lh29200h。由上面的計(jì)算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N，軸向力為Fa1=159.90N2）初步選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)為30207，其基本額定動(dòng)載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。3）徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 動(dòng)載荷為，查得，則有 滿足要求。7.2 輸入軸的鍵1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸輸入軸處選用單圓頭平鍵，尺寸為圓錐齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為鍵的工作長(zhǎng)度，合適，合適7.3 輸出軸的軸承（1）選擇的圓錐滾子軸承型號(hào)為30210，尺寸為，基本額定動(dòng)載荷。（2） 當(dāng)量動(dòng)載荷前面已求得，軸承1、2受到的徑向載荷為：軸承1、2受到的軸向載荷為：查簡(jiǎn)明機(jī)械工程師手冊(cè)-表7.7-39得軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為：按機(jī)械設(shè)計(jì)查得 （3）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承1的受力驗(yàn)算。對(duì)于滾子軸承，。減速器的預(yù)定壽命，合適。7.4輸出軸的鍵1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 圓柱齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長(zhǎng)度，合適，合適八 潤(rùn)滑與密封8.1潤(rùn)滑方式的選擇齒輪用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，并利用箱內(nèi)傳動(dòng)件濺起的油潤(rùn)滑軸承。根據(jù)I，II，III軸的速度因子，I，II，III軸的軸承用脂潤(rùn)滑8.2密封方式的選擇由于I，II，III軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封8.3潤(rùn)滑油的選擇因?yàn)樵摐p速器屬于一般減速器，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)可選用中負(fù)載工業(yè)齒輪油N100號(hào)潤(rùn)滑油。九 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸1箱座壁厚，2箱蓋壁厚3箱座凸緣厚度4箱蓋凸緣厚度5箱座底凸緣厚度6地底螺釘直徑，取M207地底螺釘數(shù)目8軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 ，取M149箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 取M1010聯(lián)接螺栓的間距12窺視孔蓋螺釘直徑,取M613定位銷直徑14，至外箱壁距離15軸承旁凸臺(tái)半徑16凸臺(tái)高度17箱體外壁至軸承座端面距離19大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離20齒輪端面與內(nèi)箱壁距離21箱蓋，箱座筋厚,22軸承端蓋外徑 23軸承旁聯(lián)接螺栓距離24大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離25箱底至箱底內(nèi)壁的距離26減速器中心高27箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離28軸承端蓋凸緣厚度29軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離30旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離31齒輪頂圓至軸表面的距離參考文獻(xiàn)【1】機(jī)械設(shè)計(jì)楊忠志、朱家誠(chéng)主編，武漢理工大學(xué)出版社【2】機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)第二版 龔溎義主編，高等教育出版社【3】機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第3版，吳宗澤、羅圣國(guó)主編，高等教育出版社【4】機(jī)械精度設(shè)計(jì)檢測(cè)應(yīng)琴主編，西南交通大學(xué)出版社26