課程設計兩級錐齒輪圓柱齒輪減速器含設計書裝配圖2張零件圖

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1、 機械設計課程設計說明書 設計題目：二級圓錐圓柱齒輪減速器 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 2013年1月 日 設計計算說明書 一、設計任務書————————————————————————3 二、電動機的選擇 ——————————————————————4 三、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 ——————————————6 四、傳動零件的計算 ——————————————

2、———————7 五、軸的計算 ————————————————————————14 六、軸承的計算 ———————————————————————20 七、鍵連接的選擇及校核計算 —————————————————22 八、減速器附件的選擇 ————————————————————23 九、潤滑與密封 ———————————————————————23 十、設計小結(jié) ————————————————————————23 十一、參考資料目錄 —————————————————————24

3、 一、機械設計課程設計任務書 設計帶式運輸機傳動裝置（兩級錐齒輪—圓柱齒輪減速器） 1、 總體布局簡圖 2、 工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微震動，小批量生產(chǎn)，二班制工作，運輸帶速度允許誤差為5%。 3、 原始數(shù)據(jù)： 4、 設計內(nèi)容： l 電動機選擇與運動參數(shù)的計算； l 齒輪傳動設計計算； l 軸的設計； l 滾動軸承的選擇； l 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核； l 裝配圖、零件圖的繪制； l 設計計算說明書的編寫； 5、 設計任務 l 繪制減速器裝配圖1張。 l 繪制減速器零件圖1-2張。 l 編寫設計說明書一份。

4、 24 計算與說明 主要結(jié)果 二、電動機的選擇 1、選擇電動機的類型 按工作要求和條件，選用三機籠型電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。 2、選擇電動機的容量 （其中：為電動機功率，為負載功率，為總效率。） 由電動機到傳輸帶的傳動總效

5、率為 式中：、、、、分別為卷筒、圓柱齒輪、圓錐齒輪、圓錐滾子軸承、彈性柱銷聯(lián)軸器的傳動效率。 查表知： 類別 效率 聯(lián)軸器 0.99 圓柱齒輪（8級，稀油潤滑） 0.97 圓錐齒輪（8級，稀油潤滑） 0.96 滾子軸承（稀油潤滑） 0.985 滾筒（不包括軸承） 0.96 所以 因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率只需要稍大于即可， 按表中Y系列的電動機數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率11kw 3、 確定電動機轉(zhuǎn)速

6、卷筒轉(zhuǎn)速 錐齒輪圓柱齒輪減速器傳動比范圍一般為i=10～25 電動機轉(zhuǎn)速應在范圍內(nèi)即764～1910 方案 電動機型號 額定功率 kw 電動機轉(zhuǎn)速 電動機重量Kg 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 1 Y160L-6 11 1000 970 147 2 Y160M-4 11 1500 1460 123 PS_通常多選用同步轉(zhuǎn)速為1500和1000r/min的電動機（軸不需要逆轉(zhuǎn)時常用前者） 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和帶傳動、減速器的傳動比,選擇第2種方案，即電動機型號為Y160M-4

7、。 電動機中心高H =160mm,外伸軸段DE=42110mm。 3、 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 1、分配各級傳動比 總傳動比 查表，推薦圓錐齒輪傳動比，且， 得，,滿足要求。 2、由傳動比分配結(jié)果計算軸速 電機軸 I軸 II軸 Ⅲ軸 工作機軸 各軸輸入功率 電機軸 I軸 II軸 III軸 工作機軸 PS：Ⅰ—Ⅲ軸的輸出功率分別為輸入功率

8、p乘軸承效率0.985。 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電機軸 I軸 II軸 III軸 工作機軸 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.985 將計算結(jié)果列在下表 軸號 輸入功率P/kW 輸入轉(zhuǎn)矩T/() 轉(zhuǎn)速n/（r/min） 電機軸 7.76 50.76 1460 I軸 7.682 50.25 1460 II軸 7.264 142.54 486.67 III軸 6.940 866.37 76.50 工作機軸 6.768 844.89 76.5

9、0 四、傳動零件的計算 1、圓錐直齒齒輪傳動的計算 選擇齒形制GB12369-90，齒形角 設計基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=3，傳遞功率，主動軸轉(zhuǎn)速 ，采用二班制工作，壽命10年（一年以300天計），小錐齒輪懸臂布置。 （1）選擇齒輪材料和精度等級 ①材料均選取45號鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度為280HBS，大齒輪齒面硬度為240HBS。 ②精度等級取8級。 ③試選小齒輪齒數(shù),則 （2）按齒面接觸疲勞強度設計 查表 有齒面接觸疲勞強度設計公式 ① 試選載荷系數(shù)：。 ② 計算小齒輪傳遞的扭矩： ③ 取齒寬系數(shù)： ④

10、確定彈性影響系數(shù)：由表， ⑤ 確定區(qū)域系數(shù)：查[3]圖10-30，標準直齒圓錐齒輪傳動： ⑥ 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式[3]式10-13，計算應力循環(huán)次數(shù)： ⑦ 查[3]圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)：， ⑧ 查[3]圖10-21(d)得疲勞極限應力：， ⑨ 由[3]式10-12計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1%，安全系數(shù)， ， = ⑩ 由接觸強度計算出小齒輪分度圓直徑：， 則 ? 齒輪的圓周速度 ? 計算載荷系數(shù)： a：齒輪使用系數(shù)，查[3]表10-2得 b：動載系數(shù)，查[3]圖10-8得 c：齒間分配系數(shù)，查[3]表10-3得

11、 d：齒向載荷分布系數(shù) 查[3]表10-9得，所以 e：接觸強度載荷系數(shù) 按載荷系數(shù)校正分度圓直徑 取標準值，模數(shù)圓整為 計算齒輪的相關(guān)參數(shù) ， ， 確定齒寬： 圓整取 (3)校核齒根彎曲疲勞強度 載荷系數(shù) 當量齒數(shù)， 查[3]表10-5得，，， 取安全系數(shù) 由[3]圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)， 查[3]圖10-20(c)得彎曲疲勞極限為：， 許用應力 校核強度，由[3]式10-23 計算得 可知彎曲強度滿足，參數(shù)合理。 2、圓柱斜齒齒輪傳動的計算 設計基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=6.4，傳遞功率，主動軸轉(zhuǎn)速，采用

12、二班制工作，壽命10年（一年以300天計）。 （1）選擇齒輪材料、精度等級和齒數(shù) ①小齒輪材料選取40Cr鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪選取45鋼調(diào)質(zhì)，小齒輪齒面硬度為280HBS，大齒輪齒面硬度為240HBS。 ②精度等級取8級。 ③試選小齒輪齒數(shù) 初選螺旋角 （2）按齒面接觸疲勞強度設計 查[3](10-21)有齒面接觸疲勞強度設計公式 試選載荷系數(shù)： 計算小齒輪傳遞的扭矩： 取齒寬系數(shù)： 確定彈性影響系數(shù)：由[3]表10-6， 確定區(qū)域系數(shù)：查[3]圖10-30，標準直齒圓錐齒輪傳動： 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式[3]式10-13，計算應力循環(huán)次數(shù)： 查[3]圖10-19

13、得接觸疲勞壽命系數(shù)：， 查[3]圖10-21(d)得疲勞極限應力：， 由[3]式10-12計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1%，安全系數(shù)， ， 由[3]圖10-26查得 代入數(shù)值計算 小齒輪直徑 圓周速度 齒寬b及模數(shù)， 計算縱向重合度 計算載荷系數(shù)： a：齒輪使用系數(shù)，查[3]表10-2得 b：動載系數(shù)，查[3]圖10-8得 c：齒間分配系數(shù)，查[3]表10-3得 d：查[3]表10-4得齒向載荷分布系數(shù) 查[3]圖10-13得 e：接觸強度載荷系數(shù) 按載荷系數(shù)校正分度圓直徑 計算模數(shù) (3)按齒根彎曲強度設計 由[

14、3]式10-17 / 計算載荷系數(shù) 由縱向重合度，從[2]圖10-28得 計算當量齒數(shù) 由[3]圖10-20得彎曲疲勞強度極限， 由[3]圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)， 取彎曲疲勞安全系數(shù) 由[3]式10-12得 由[3]表10-5得齒形系數(shù)， 得應力校正系數(shù)， 計算大、小齒輪的并加以比較。 ， 大齒輪的數(shù)值大,選用大齒輪。 計算得，取 校正齒數(shù) ， 圓整中心距 修正螺旋角 變化不大，不必修正前面計算數(shù)值。 計算幾何尺寸 ， ，取齒寬為， 5、 軸的計算 1、I軸的計算 (1)軸上的功率，轉(zhuǎn)速， 轉(zhuǎn)矩， (2

15、)初估軸的最小直徑 先按[2]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)[2]表15-3，取，于是得 由于輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸徑。為了使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應，故需同時選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查[3]表14-1 再根據(jù)查[1] 表12-5電動機的輸出軸直徑為42mm。所以選取彈性柱銷聯(lián)軸器型號為LX3，孔徑選為42mm。軸孔長度為型，長度L=84mm。 (3)軸的結(jié)構(gòu)設計 擬定軸上零件的裝配方案，如下圖 軸段1-2，由聯(lián)軸器型號直徑為38mm，右端應有軸肩定位，軸向長度應該略小于50mm，取48mm

16、。 軸段2-3，由軸承內(nèi)圈直徑得軸段直徑為46mm，軸段長度定為62mm。 軸段3-4，由受力情況選擇圓錐滾子軸承，型號取30210，內(nèi)徑58mm。所以軸段直徑為50mm，長度為27mm。 軸段4-5，根據(jù)圓錐滾子軸承的安裝要求，軸徑為46mm，長度為91mm。

17、 軸段5-6，同3-4段一樣。 軸段6-7，取直徑為58mm，長度為8mm。 軸段7-8，取直徑為50mm，長度略小于齒輪寬，取50mm。 零件的周向定位 查[1]表14-24得 左端半聯(lián)軸器定位用平鍵，平鍵的，長度L=70，右端小齒輪定位用平鍵， ，L=25。 軸上圓角和倒角尺寸 參考表，取軸端倒角為，圓角取1.6mm。 (4) 求軸上的載荷

18、根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受彎矩扭矩 （5）按彎扭合成應力校核軸的強度 由上圖可知，應力最大的位置，只需校核此處即可，根據(jù)[3]式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 查[3]表15-1得，因此，軸安全。 2. Ⅱ軸的計算 （1）軸上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩， (2)求作用在齒輪上的力 大圓錐齒輪：圓周力，軸向力，徑向力 圓柱齒輪：圓周力， 軸向力， 徑向力。 (3)初估軸的最小直徑 先按[2]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)[2]表15-3，取，于是得

19、 (4)軸的結(jié)構(gòu)設計 軸段1-2，根據(jù)最小直徑，選擇軸承，因為有徑向力個軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承，型號為30206，，所以軸段直徑為50mm，長度為34mm。 軸段2-3，因為齒輪輪轂長度為53mm，軸段長度定為53mm，直徑52mm。 軸段3-4，根據(jù)2-3段和齒輪的安裝直徑所以選擇直徑為60mm。長度為13mm 軸段4-5，安裝小齒輪，所以軸長度為105mm，軸直徑為111mm。 軸段5-6，此段安裝同1-2段，軸徑為50mm。 零件的周向定位 查表得 齒輪定位用平鍵，錐齒輪選擇，長度略小于軸段，取L=25mm，圓柱齒輪選擇，L=70mm。 軸上圓角和倒角尺寸

20、 參考[2]表15-2，取軸端倒角為，圓角取1.6mm (5)求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受力和彎矩扭矩如表所示 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 彎矩和扭矩圖如下： (6)按彎扭合成應力校核軸的強度 由上圖可知，應力最大的位置，校核此處即可，根據(jù)[2]式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 查[2]表15-1得，因此。 所以最終可以確定彎扭校核結(jié)果為安全。 3、III軸的計

21、算 (1)軸上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩 ， (2)求作用在齒輪上的力 圓周力，沒有軸向力，只有徑向力。 (3)初估軸的最小直徑 先按[2]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)[2]表15-3，取，于是得 ，由于輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸徑。為了使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應，故需同時選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查[2]表14-1 選取凸緣聯(lián)軸器型號為GY7，公稱轉(zhuǎn)矩為1600N?m孔徑選為50mm。聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長度為112mm。 (4)軸的結(jié)構(gòu)設計 擬定軸上零件的裝配方案，如下圖 軸段1-2，由聯(lián)軸器

22、型號得直徑為56mm，右端應有軸肩定位，軸向長度應該略小于142mm，取140mm。 軸段2-3，此處與滾動軸承6011配合，取直徑為軸承孔徑63mm，長度取為58mm。 軸段3-4，選擇軸徑為65mm長度L=23mm。 軸段4-5，此段為大齒輪定位，選取直徑分別為74mm，長度為86mm。 軸段5-6，左端用于大齒輪定位，長度略小于齒寬，所以直徑為68mm，長度為96mm。 軸段6-7，齒輪離機座壁應該有一段距離，所以選擇軸徑為65mm，長度為43mm。 查表得 左端半聯(lián)軸器定位用平鍵，，長度略小于軸段，取100mm， 右端大齒輪定位用平鍵，，長度略小于軸段，取63mm。

23、軸上圓角和倒角尺寸 參考[2]表15-2，取軸端倒角為，圓角取1.6mm (5)求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受彎矩扭矩如圖所示 (6)按彎扭合成應力校核軸的強度 由上圖可知，應力最大的位置，只需校核此處即可，根據(jù)[2]式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 查[2]表15-1得，因此，軸安全。 六、軸承的計算 1、I軸的軸承校核 軸承30207的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力， 軸向力，左側(cè)軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當

24、量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 ， 軸承壽命的校核 2、II軸的軸承校核 軸承30207的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力， 軸向力，右側(cè)軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 ， 軸承壽命的校核 3、III軸的軸承校核 軸承30208的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力，

25、軸向力，左側(cè)軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 ， 軸承壽命的校核 七、鍵連接的選擇及校核計算 將各個連接的參數(shù)列于下表 鍵 軸直徑mm 工作長度mm 轉(zhuǎn)矩 Nm 極限應力Mpa 42 70 72.71 14.92 42 25 72.71 66.58 33 25 139.61 105.02 33 70 139.61 35.63 50 100 812.55 77.39 39 63 812.55 1

26、06.17 根據(jù)平鍵連接強度條件[2]式6-1 得，其中k=0.5h。算出各鍵極限應力如上表。查[2]表6-1得，所以以上各鍵強度合格。 八、減速器附件的選擇 1、通氣器 由于在室內(nèi)使用，選簡易式通氣器，采用M121.25 2、油面指示器，油面變動范圍大約為17mm，取A20型號的圓形游標 3、起吊裝置 采用箱蓋吊換螺釘，按重量取M12，箱座采用吊耳 4，放油螺塞 選用外六角油塞及墊片M161.5 九、潤滑與密封 1、齒輪的潤滑 采用浸油潤滑，浸油高度為半個齒寬到一個齒寬，取為35mm。 2、滾動軸承的潤滑 根據(jù)軸承周向速度，所以開設油溝

27、、飛濺潤滑。 3、 潤滑油的選擇 齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于閉式齒輪設備，選用中負荷工業(yè)齒輪油220。 4、 密封方法的選取 選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用氈圈密封，結(jié)構(gòu)簡單。 軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 十、設計小結(jié) 由于時間緊迫，所以這次的設計存在許多缺點，比如某些尺寸沒有考慮圓整，齒輪的計算不夠精確等。通過這次的實踐，能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設備。另外認識到機械設計是一個系統(tǒng)性很強的工作，是需要明晰的條理與充分的耐心才可以圓滿完成的。 這次關(guān)于帶式運輸機上的兩級圓錐圓

28、柱齒輪減速器的課程設計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設計的綜合素質(zhì)大有用處。通過兩個星期的設計實踐，使我對機械設計有了更多的了解和認識.為我們以后的工作打下了堅實的基礎. 　　機械設計是機械工業(yè)的基礎,是一門綜合性相當強的技術(shù)課程，它融《機械原理》、《機械設計》、《理論力學》、《材料力學》、、《工程材料》、《機械設計（機械設計基礎）課程設計》等于一體。 這次的課程設計,對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設計思想、訓練綜合運用機械設計和有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實際反應和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關(guān)機械設計方面的知識等方面有重要的作用

29、。設計中還存在不少錯誤和缺點，需要繼續(xù)努力學習和掌握有關(guān)機械設計的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設計習慣和思維從而提高設計實踐操作能力。 十一、參考資料目錄 [1]《機械設計課程設計指導書》（第二版） ，高等教育出版社，龔溎義主編，羅圣國等編。2011.8（2012.12重印） [2]《機械設計》，武漢理工大學出版社，楊明忠，朱家誠主編，2001.10（2013.7重?。? [3]《機械設計課程設計手冊》（第四版），高等教育出版社，吳宗澤等主編，2012.5（2013.1重?。? [4]《機械原理》，西南交通大學出版社，趙登峰，陳永強，鄧茂云主編，2012.1

30、 同步轉(zhuǎn)速為1500r/min 確定電機Y系列三相異步電動機，型號為Y160M-4，額定功率11kW， 滿載轉(zhuǎn)速： 1460r/min ，

31、 45號鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度為280HBS，大齒輪齒面硬度為240HBS

32、

33、 ， ，

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