哈工程圆锥圆柱齿轮减速器设计

1机械设计课程设计计算说明书设计题目二级圆锥圆柱齿轮减速器设计机械设计制造及其自动专业10-714班设计者王宝学号201071424指导教师杨恩霞2012年12月30日（哈尔滨工程大学）目录2一课程设计书-------------------------------------------------------------------3二设计要求------------------------------------------------------------------------3三设计步骤1.传动装置总体设计方案---------------------------------------------------42.电动机的选择---------------------------------------------------------------43.确定传动装置的总传动比和分配传动比------------------------------54.计算传动装置的运动和动力参数---------------------------------------55.各级齿轮的设计与校核-------------------------------------------------66.传动轴的设计与校核-------------------------------------------------------117.对各对轴承的校核---------------------------------------------------------248.键联接设计和校核---------------------------------------------------------269.减速器机体结构尺寸------------------------------------------------------2710.密封设计-------------------------------------------------------------------28四设计心得------------------------------------------------------293一.课程设计书设计课题:设计一用于带动螺旋输送机输送聚乙烯树脂材料的两级圆锥圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,其效率为0.92(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限5年(300天/年),三班制工作,车间有三相交流,电压380/220V。螺旋轴转矩280N·m,螺旋轴转速150r/min。二.设计要求1.减速器装配图一张(A1)。2.设计说明书一份。三.设计步骤1.传动装置总体设计方案2.电动机的选择3.确定传动装置的总传动比和分配传动比4.计算传动装置的运动和动力参数5.各级齿轮的设计与校核6.传动轴的设计与校核7滚动轴承校核8.键联接设计和校核9.减速器机体结构尺寸10.密封设计4一．传动装置的总体设计减速器要符合绿色环保，工作时间长，质量好。传动方案设计：二．选择电动机1、选择电动机系列按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式扇式结构，即：电压为380VY系列的三相交流电源电动机。2、选电动机功率（1）、传动滚筒所需有效功率24.3981000wTnPkw（2）、传动装置总效率各部分效率如下闭式齿轮传动效率：)8(97.0η1级精度＝滚动轴承效率：2η0.98＝（三对）弹性联轴器效率：99.0η3＝可移式联轴器效率：40.98mNTrnKWpw280min/150398.4KWpw398.45螺旋输送机：92.0η5＝24η0.970.980.990.920.790得＝＝（3）、所需电动机功率4.3985.567η0.790WdPPKW3、确定电动机转速(1)n150/min(2)(8~15)150/min1200~2250/nddrnninrrmiin、螺旋输送机转速：、电机输出转速：—二级减速器传动比范围—螺旋输送机转速选择电动机转速时，电动机重量轻，价格便宜，但总传动比大，传动装置过大。转速选择小了，电动机过重，价格过贵。择中选择三．确定传动装置的总传动比和分配传动比传动比分配0Y132M1500/min,P7.5KW150/min,0/minM81kgrnrnr由选定电动机－4，同步转速功率螺旋输送机转速满载荷转速＝144。质量01214409.61500.252.44Wniniii总传动比取两级齿轮减速器输入级的传动比为：则输出的传动比为：四．计算传动装置的运动和动力参数运动条件及运动参数分析计算0轴：0轴即电动机输出轴：00w000PPKW1440/min955036920.0PnrTNmmn＝＝5.567，，1轴：1轴即减速器输入轴2100101111Pη5.5670.995.51214401440/min1955000036550.8PKWnnriPTNmmnKWpd567.5i1=2.4i2=4mmNTrnKWp8.36550min/1440512.511162轴：2轴即减速器中间轴1221ηη5.5120.970.985.239PPKW1212221440600/min2.4995000083388.5nnriPTNmmn3轴：3轴即减速器输出轴1232232333ηη5.2390.970.984.981600150/min49550000317076.6PPKWnnriPTNmmn4轴：4轴即传动滚筒轴44324444ηη4.9810.980.984.783150/min9550000304520.4PPKWnrPTNmmn各轴运动和动力参数汇总表轴名功率P/KW转矩T/(N•mm)转速n/(r/min)电机轴（0轴）5.56736920.014401轴5.51236550.814402轴5.23983388.56003轴4.981317076.6150卷筒轴（4轴）4.783304520.4150五.各级齿轮的设计与校核(一).低速级斜齿齿轮传动的设计与校核1.齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用软齿面渐开线斜齿圆柱齿轮齿轮材料及热处理i.材料：低速级小齿轮选用40Cr钢调质处理，齿面硬度为280HBS,取小齿齿数1Z=23齿轮精度为8级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度240HBS，大齿轮齿数Z2=Z1i2=92。mmNTrnKWp5.83388min/600239.5222mmNTrnKWp6.317076min/150981.433372.初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计213)][(12HHEdZZiiKTda.确定各参数算数值（1）计算小齿轮传递的转矩T1=83388.5N·mmT2=317076.6N·mm（2）初选齿宽系数，由表查得＝1（3）初选螺旋角初定螺旋角＝14（4）初选载荷系数Kt=1.5（5）计算应力值环数N1=60n1jhL=60×600×1×（5×365×24）=1.577×109(次)N2=60n2jhL=60×150×1×（5×365×24）=3.492×108(次)（6）弹性系数和节点区域系数为50.28.1892/1HaEzMpz（7）端面重合度120.7610.8921.653（8）查取接触疲劳系数（允许局部点蚀）ZN1=0.98ZN2=1.07（9）查表得齿轮接触疲劳极限lim1600HaMPlim2550HaMP(10)安全系数SH=1[H1]=HHNSZ1lim1=6000.98=588MPa[H2]=HHNSZ2lim2=1.07×550=588.5MPab.确定传动尺寸初算小齿轮分度圆直径d1t2131)][(12HHEdtZZiiKTd=3221.583388.541189.82.50()49.76mm11.6534588圆周速度dn49.76600V1.56m/s601000601000动载荷系数Kv=1.13假设mmN/100bFKtt，得齿间载荷分部系数Kａ=1.2使用系数KA=1.00齿间载荷分部系数KB=1.08K=AvKKKK1.2×1.00×1.13×1.08＝1.46按K值对d1t修正922321ZZT1=83388.5N·mmT2=317076.6N·mm14＝1N1=1.577×109（次）N2=3.492×108（次）ZN1=0.98ZN2=1.07ZH=2.50aHMP6001limaHMP5502lim[H1]=588MPa[H2]=588.5PMaKv=1.13Kａ=1.008ttkkdd311311.4649.311.5tdmmC.确定模数mn=cos1d/Z1=2.08,取mn=2mmd.确定螺旋角和中心距)(cos2ma21nZZ=118.5205mm取a=120mm，则2a)Z(Zmarccos21n16.5978d1=mnZ1/cos=48.00mmd2=192.00mme.确定齿宽由b=d1=47.408mm取b1=55mmb2=50mm3.按齿根弯曲强度校核1tFFSFnaFKFYYYMPabmSa.确定各参数（1）由表7-4查取齿形系数和应力校正系数Zv1=Z1/(cos3)=25,查表得112.62,1.59FSYYZv2=Z2/(cos3)=100,查表得222.18,1.79FSYY(2)接触疲劳系数Y1N=0.89Y2N=0.92(3)取安全系数SF=1.40(4)查表得齿轮接触疲劳极限aFMP6001limlim2440FaMP(5)纵向重合度＝＝1.83Y＝0.875[1F]=1lim10.89600381.431.4NFaFYMPS[2F]=2lim20.92440289.141.40NFaFYMPS验算：11.4683388.522.621.590.875113.2595021.65348.00tFFSanaFKFYYYMPbmS122211106.09FFFSaFSYYMPYYt1KF270.36100/bAAKTmmNmmbd,符合条件。1F[1F]2F[2F]结论：弯曲强度足够KA=1.2KB=1.08=16.5978d1=48.000mmd2=192.000mma=120mmmmbmmbmmm505522159.1,62.211SFYY79.1,18.222SFYY[1F]=381.43MPa[2F]=289.14MPa9低速级齿轮的主要参数小齿轮大齿轮大齿轮小齿轮齿数Z2392中心距a120mm齿宽b55mm50mm模数m2mm分度圆直径d48.000mm192.000mm压力角20齿顶圆直径da53mm197mm螺旋角16.5978齿根圆直径df43mm187mm当量模数2.09（二）、高速级锥齿轮设计与校核1.齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用软面渐开线圆锥齿轮（1）齿轮材料及热处理①材料：高级小齿轮选用40Cr调质处理，硬度280HBS。取小齿齿数1Z=23。高速级大齿轮选用45钢调制处理，硬度240HBSZ2=i×Z1=2.4×23=55.2取Z2=55。齿轮精度为8级2.设计计算1.按齿面接触强度设计32124()(10.5)[]EHRRHKTZZdia.确定各参数算数值（1）1/3R（2）初选载荷系数Kt=1.