机械课程设计二级圆锥圆柱齿轮减速器机械设计说明书(共享)

机械设计课程设计说明书设计题目：二级圆锥-圆柱齿轮减速器班级：设计者：学号：指导教师：机械设计课程设计说明书2机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定3二、电动机的选择3三、运动、动力学参数计算5四、传动零件的设计计算6五、轴的设计11六、轴承的选择和计算24七、键连接的校核计算26八、联轴器选择27九、箱体设计28十、减速器附件28十一、密封润滑29十二、设计小结30十三、参考文献31机械设计课程设计说明书3计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计二级圆锥-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，输送带工作速度误差为5%；每年按300个工作日计算，使用期限为10年，大修期4年，单班制工作；在专门工厂小批量生产（1）原始数据：运输机工作周转矩：T=1800N·m；带速V=1.30m/s；滚筒直径D=360mm二、电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）工作机所需功率：PW=Tn/9550,因为6000/DVn，把数据带入式子中得n=68.97r/min,所以PW=1800*68.97/9550=13.00kW(2)1）传动装置的总效率：注释及说明T=1800N·mV=1.30m/sD=360mmPW=13.00kW机械设计课程设计说明书4η总=η滚筒×η4轴承×η圆柱齿轮×η2联轴器×η圆锥齿轮=0.96×0.994×0.98×0.992×0.97=0.862)电动机的输出功率：Pd=PW/η总=13.00/0.86=15.13kW3、确定电动机转速：计算工作机轴工作转速：nw=60×1000V/πD=60×1000×1.30/π×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2~3和3~5，则总传动比范围为I’d=6~15。故电动机转速的可选范围为nd=I’d×nw=（6~15）×68.97=413.8~1034.6r/min符合这一范围的同步转速有750和1000r/min。4、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Ped/kW电动机转速电动机重量/kg传动装置的传动比同步转速满载转速传动比圆锥传动比圆柱传动比1Y2018.5100970220143.54η总=0.86Pd=15.13kWnw=68.97r/min机械设计课程设计说明书50L1-602Y225S-818.575073026610.62.663.99综合各方面因素选择第一种方案，即选电动机型号为Y225S-8机。电动机的主要参数见下表型号额定功率/kW满载转速mn(r/min)中心高mm轴伸尺寸Y225S-818.573022560*140三、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1、总传动比：i=nm/nw=730/68.97=10.582、分配各级传动比:取i直=1.52i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=3.991.计算各轴转速（r/min）nI=nm=730nII=nI/i1=730/2.66=274.4nIII=nII/i2=274.4/4=68.8nIV=nIII=68.82.计算各轴的功率（kW）PI=Pd·η联轴器=15.13×0.99=14.98PII=PI·η轴承·η圆锥齿轮=14.98×0.99×0.98=14.3电动机型号Y200L1—6i总=10.6i1=2.66i2=3.99《机械设计学习指导》57页nI=730r/minnII=274.4r/minnIII=68.8r/minnIV=nIII=68.8PI=14.98Kw机械设计课程设计说明书6PIII=PII·η轴承·η圆柱齿轮=14.3×0.99×0.98=13.9PIV=PⅢ*η轴承*η联轴器=13.9×0.99×0.99=13.83.计算各轴扭矩（N·m）Td=9550*Pd/nm=9550×15.13/730=198TI=9550*PI/nI=194TII=9550*PII/nII=497.7TIII=9550*PIII/nIII=1929.4TW=9550*PW/nW=1910.1Td、TI、TII、TIII、TW=依次为电动机轴，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和工作机轴的输入转矩。参数轴名电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴工作机轴转速r/min730730274.468.868.8功率P/kW15.1314.9814.313.913.8转矩/n*m198196497.71929.41910.1传动比12.663.9911效率0.990.970.970.984.验证带速V=160*1000DnIII=1.296m/s误差为1.291.31.3=-0.0035%,合适四、传动零件的设计计算1.圆锥齿轮的设计计算已知输入功率P1=PⅠ=14.98Kw,小齿轮的转速为730r/min，齿数比为u=2.66，由电动机驱动，工作寿命为10年（每年工作300天），单班制，输送机连续单向运转，工作时有轻微震动，空载启动。（1）选定齿轮精度等级，材料和确定许用应力PII=14.3kWPIII=13.9kWPIV=13.8kWTd=198N·mTI=196N·mTII=497.7N·mTIII=1929.4N·mTW=1910.1N·mV=1.296m/s机械设计课程设计说明书71）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229～286HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为229～286HBS，按齿面硬度中间值，有图5-29b按碳钢查MQ线得σFlim1=290MpaσFlim2=220Mpa同理由图5-32b查得σHlim1=700MpaσHlim2=580Mpa3）有式（5-29），（5-30）分别求得σFp1=σFlim1YSTYNYx/SFmin=446MpaσFp2=σFlim2YSTYNYx/SFmin=338MpaσHp2=σHlim2YSTZNZW/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）按接触疲劳强度进行设计计算由设计公式进行计算即d1≥1017{kT1Z2/[σHp(1-0.5φR)]2φRu[σH]2}1/31)小齿轮的名义转矩T1=TI=194N·m2）选取载荷系数K=1.3~1.6同小齿轮悬臂设置，取k=1.53)选取齿宽系数，取3.0R4)选取重合度系数，取Z88.05)初算小齿轮大端分度圆直径d0.88()2(10.5*0.3)*550311.5*150.251017**109.1mm0.3*3.56)确定齿数和模数选取1211z28z*z2.662874.5i，则σFp1=446MpaσFp2=338MpaσHp2n=580Mpa《机械设计基础第四版》P82P92~P93机械设计课程设计说明书8取2z=75大端模数m=11d/z3.89mm，取m=47）计算主要尺寸1122222212mz428112mmdmt475300mmR1/21/2112300160*0.316048RdddmmbRmmmm锥距(3)校核齿根弯曲疲劳强度pszbmFF2R121FYY)5.01(KT23601)计算从重合度系数75.025.0Y因为重合度12111.883.2)1.72zz（，所以0.75Y0.250.691.72。2)确定psFF/Y的大值01121arctanarctanarctan28/7520.47zz211112229069.5329.9cos214cosVVZZZZ由图5-26查得0.4Y,3.4Y2F1Fss。则1111224.150.009284464.00.01183338FsFpFsFpYMpaYMpa因为2211FpFsFpFsYY，所以选择大齿轮进行校核T15752847021表Pmmzmmzm机械设计课程设计说明书93)校核大齿轮的齿根弯曲疲劳强度F222FP223601.51944.00.694842810.50.3112M338Mpapa（）故齿根弯曲疲劳强度足够，所选参数合适。2.圆柱直齿轮的设计计算已知：输入功率2P14.3Wk，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10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，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56~62HRC。由图5-29c查得弯曲疲劳强度极限应力paM450limF由图5-32c查得接触疲劳强度极限应力paM1500limH(2)按轮齿弯曲疲劳强度计算齿轮的模数m3FP21FS1ZYYKT6.12dm1)确定弯曲应力FPXNFlimSTlimFFPYYSY采用国标时，STFminXY2.0,S1.5,Y1.因为齿轮的循环次数8N6060274.41(103008)4.010nat所以取1YN；则XNFlimSTlimFFP1YYSY=600Mpa2)小齿轮的名义转矩1T1TT497.7Nm1211230016048dmmdmmRmmbmm69.0Y1229.9214VVZZF2FP2112机械设计课程设计说明书103)选取载荷系数K=1.64）初步选定齿轮的参数121221Z20ZZ3.992079.8Z80Z0.5,4Zdiu，，取5)确定复合齿形系数FSY,因大小齿轮选用同一材料及热处理，则FP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：25.4YFS16）确定重合度系数Y因为重合度12111.883.21.7ZZ（）所以0.75Y0.250.69将上述各参数代入m式中得3FP21FS1ZYYKT6.12dm321.5497.74.060.6812.60.5205633.3按表5-1，取标准模数4mmm。则中心距121(ZZ)2002ammm7）计算传动的几何尺寸：齿宽：11222112Z42080Z48032040(5~10)48ddmmmdmmmbdmmbbmm（3）校核齿面的接触强度paM450limFpaM1500limHFP1=563Mpa1T497.7Nmm=4机械设计课程设计说明书11HP211EH)1KTZZ112ubdu（1)重合度系数85.0Z2)钢制齿轮paM8.189ZE把上面各值代入式中可算得：H1125.2MpapaM1250112.11500ZZSWNlimHlimHHPHHP符合要求（4）校核齿根弯曲强度1F11211F2121FlimF1F2minF1FP1F2FP12000351.972000343.4600,FSFSSTNFTKYYbmZTKYYbmZYYMPaS许用弯曲应力：故，轴强度满足要求。五、轴的设计计算输入轴的设计计算1．已知：P1=14.98kw,n1=730r/min,T1=196N·m2．选择材料并按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217~255HBS，b=650Mp根据课本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=115dmin=115mm=31.