二级圆柱圆锥齿轮减速器的设计说明书

机械设计课程设计姓名：班级：指导教师：成绩：日期：目录引言1．设计题目……………………………………………………………………………………12．总体传动方案的设计与分析………………………………………………………………13．电动机的选择………………………………………………………………………………24．传动装置运动及动力参数计算……………………………………………………………45．减速器齿轮的参数计算及校核……………………………………………………………65.1高速级减速齿轮的设计…………………………………………………………………65.2低速级减速齿轮的设计计算……………………………………………………………96．轴的设计计算………………………………………………………………………………146.1轴Ⅰ的设计计算…………………………………………………………………………146.2轴Ⅱ的设计计算…………………………………………………………………………166.3轴Ⅲ的设计计算…………………………………………………………………………187．轴及各轴上轴承的强度校核………………………………………………………………207.1轴Ⅰ及与之配合的轴承的强度校核……………………………………………………207.2轴Ⅱ及与之配合的轴承的强度校核……………………………………………………247.3轴Ⅲ及与之配合的轴承的强度校核……………………………………………………288．键的选择及强度校核………………………………………………………………………329．箱体的设计计算……………………………………………………………………………3410．小型标准件的选择………………………………………………………………………3611．减速器的结构，密封与润滑……………………………………………………………3712．设计小结…………………………………………………………………………………3813．附件………………………………………………………………………………………38参考文献………………………………………………………………………………………39引言课程设计是全面考察学生掌握基本理论知识的重要环节，同时也是检验学生对基本知识的应用能力，反映学生的实践能力等的重要依据。机械设计课程设计涉及多门学科的知识，其中机械设计、机械原理、材料力学、机电传动技术、机械制造技术、机械制造装备技术等相关知识是课程设计的理论指导。本次课程设计是设计一个用于带式运输机的圆柱圆锥齿轮减速器。减速器是用于电动机和工作机之间独立的闭式传动装置。本减速器属两级传动减速器（电机——联轴器——减速器——联轴器——滚筒）。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，圆柱圆锥齿轮传动设计，圆柱圆锥齿轮的基本尺寸设计，齿轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和A0图纸装配图1张、A3图纸零件图2张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。圆柱圆锥齿轮减速器的计算机辅助设计，计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步深入地对这一技术进行深入地了解和学习。本文主要介绍二级圆柱圆锥齿轮减速器的设计过程及其相关零、部件的CAD图形。利用其他的一些辅助软件可以帮助计算立体几何实物的强度硬度，材料的选择等，利用有限元分析软件能对轴等零件进行有限元分析，利用三维计算机辅助设计（CAD），能清楚、形象的表达减速器的外形特点。计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计及制造领域广泛采用的先进技术。11.设计题目1.1工作条件1.1.1两班制，每班8小时，连续单向转动，载荷变化不大，空载启动，室内工作，有粉尘，环境最高温度35°C；1.1.2使用期限：10年；1.1.3检修间隔期为：大修周期为3年；1.1.4运输带速度允许误差为±5%；1.1.5设计工作机效率w=0.95；1.1.6小批量生产。1.2设计原始数据数据编号输送带工作拉力F/KN输送带转速V/m/s运输带卷筒直径D/mm2-41.251.62901.3设计任务1.3.1设计带式运输机上的两级圆锥-圆柱齿轮减速器装配图1张。1.3.2绘制输出轴、大齿轮的零件图1张。1.3.3编写设计说明书1份。2.总体传动方案的设计与分析2.1选择方案两级圆锥-圆柱齿轮减速器传动系统运动简图如图所示。2图2.12.2方案特点分析该工作机采用的是原动机为Y系列三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，电压380V，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。传动装置采用圆柱圆锥齿轮减速器组成的封闭式减速器，采用齿轮传动能实现结构紧凑,比较平稳的传动，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响。并且在电动机心轴与减速器输入轴及减速器输出轴与卷筒轴之间采用弹性联轴器联接，因为三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。总而言之，此工作机属于中等功率、载荷变化不大的工作机，其各部分零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本比较低；结构较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。3.电动机的选择3.1选择电动机类型按照工作要求和工作条件，则选用Y系列三相异步电动机，其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。3.2选择电动机的容量33.2.1工作机的有效功率wP由运输带的工作拉力F=1250N,输送带工作速度V=1.6m/s，工作机效率η=0.95，则有：wP=wfvη1000=95.010006.11250KW=KW01.2错误!未指定书签。3.2.2从电动机到工作机输送带间的总效率为：354321式中，1、2、3、4、5分别为弹性联轴器、圆锥齿轮、圆柱齿轮、刚性联轴器、角接触球轴承的传动效率。由《机械设计课程设计》表9.1可知，1=0.995，2=0.97，3=0.97，4=0.99，5=0.99，则872.098.099.097.097.0995.03所以，电动机所需工作功率为：305.2872.001.2wwdpp3.3确定电动机的转速由《机械设计课程设计》推荐传动比合理范围，二级圆柱圆锥齿轮减速器106.9i，40maxi，而工作机卷筒中转速为：min/425.10529014.36.1100060100060rDvnw所以，电动机转速可选范围为：min/)625.2635~25.1054(425.105)25~10(rninwd3.4选择电动机符合这一范围的同步转速为1000r/min和1500r/min两种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。根据电动机的类型、容量和转速，查《机械设计课程设计》表15.1，选定电动机型号为：Y132M1-6，其中主要性能参数如（表3.4.1），电动机主要外形和安装尺寸如（表3.4.2）4所示：电动机型号额定功率P/KW满载转速/r/min额定转矩起动转矩额定转矩最大转矩Y132M1-649602.02.0表3.4.1型号HABCDEGDFGKbb1b2hAABBHAL1Y13213221617889388081033122802101353156023818515表3.4.24.传动装置运动及动力参数计算4.1计算装置的总传动比i106.9425.105960wmnni4.2分配传动比圆柱圆锥iii，2765.2106.925.025.01iii圆锥为使锥齿轮的尺寸不致过大，则取277.21i，0.4277.2106.912iiii圆柱。4.3计算各轴的转速第Ⅰ轴min/9601rnnm第Ⅱ轴min/607.421277.2960112rinn第Ⅲ轴min/4.1050.4607.421223rinn卷筒轴min/4.1053rnn卷筒4.4计算各轴的输入功率5第Ⅰ轴KWPPd293.2995.0305.211第Ⅱ轴KWPP18.297.098.0293.22512第Ⅲ轴KWPP07.297.098.018.23523卷筒轴KWPP01.299.098.007.2453卷筒4.5计算各轴的输入转矩因为电动机的输出转矩dT：mmNnPTmdd466103.2960305.21055.91055.9，则第Ⅰ轴mmNTTd44111029.2995.0103.2第Ⅱ轴mmNiTT4412512100.5277.297.098.01029.2第Ⅲ轴mmNiTT5423523100.20.497.098.0100.5卷筒轴mmNTT554531094.199.098.0100.2卷筒4.6将以上计算数据汇集于下表轴名功率P/KW转矩T/N·mm转速n/r/min传动比i效率电机轴2.3054103.296010.995第Ⅰ轴2.29341029.29602.2770.95第Ⅱ轴2.184100.5421.60740.95第Ⅲ轴2.075100.2105.410.97卷筒轴2.0151094.1105.45.减速器齿轮的参数计算及校核65.1高速级减速齿轮的设计由高速级传动比277.21i，输入转速min/960rn,轴Ⅰ的输入功率P=2.293KW,mmNT411029.2，则齿数比95.21iu。5.1.1选择齿轮的精度等级、材料及齿数①运输机为一般工作机，速度不高，故选用8级精度齿轮传动；②选材料：小锥齿轮：45Cr（调质），硬度280HBS；大锥齿轮：45钢（调质），硬度240HBS；二者硬度差为40HBS。③初选小锥齿轮齿数241Z，则大锥齿轮的齿数为：8.702495.2112ZiZ，取712Z。5.1.2按齿面接触强度设计由32121)5.01()][(92.2uKTZdRRHEt（式5.1）（1）确定公式中各量的数值并计算td1①试选载荷系数5.1tK；②小锥齿轮传递的转矩mmNT4110689.3；③因为35.0~25.0R，取3.0R；④查《机械设计》中表10-6得，材料的弹性影响系数218.189MPaZE；⑤查《机械设计》中图10-30得，区域系数5.2HZ；⑥查《机械设计》中图10-21d，按齿面硬度查得小锥齿轮的接触疲劳强度极限为：MPa600lim，大锥齿轮的为：MPa550lim；⑦计算应力循环次数N，由公式hnjLN60得9110212.2)830082(19606060hnjLN9911210750.095.210212.2iNN7⑧查《机械设计》中图10-19得，接触疲劳寿命系数92.01HNK,95.02HNK；⑨计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式SKNlim][得MPaMPaSKHNH55260092.0][1lim11MPaMPaSKHNH52855095.0][2lim22⑩综上有mmuKTZdRRHEt298.6595.2)3.05.01(3.010689.35.1)5288.189(92.2)5.01()][(92.232423212111计算圆周速