机械设计课程设计斜齿轮二级圆锥说明书.docx

1、目录 1一、任务书 2二、电动机的选择 2三、运动、动力学参数计算 2四、传动零件的设计计算 3五、轴的设计 13六、轴的校核 16七、箱体设计 20八、密封润滑 21九、参考文献 21 计算过程及计算说明二电动机选择:1.计算电机所需的功率：1）：工作机输入功率Pw=3.3kw, 由机械设计课程设计表2-4得1=0.99,2=0.99,3=0.96,4=0.96，式中1、2为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。则：=0.992*0.992*0.962*0.962=0.972):电机所需功率为：3)：电动机额定功率因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可，综合考虑及查教材表14.1最终选

2、取电动机型号为Y132M2-6型，同步转速为1000r/min,其相关参数见下表1。电动机型额定功率/kw满载转速r/min启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132M2-65.59602.02.0表1三运动、动力学参数计算2.计算传动比总传动比为 。对于圆锥圆柱齿轮减速器，高速级锥齿轮的传动比则圆柱齿轮减速器传动比 四、传动零件的设计计算3.计算传动装置各轴的运动和动力参数1）计算传动装置各轴的运动和动力参数2)各轴的输入功率：3)各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：将上述数据汇总于下表2：参数 轴名机轴轴1轴2轴3卷筒轴转速n(r/min)960960400100100功率P(kW)4.1

3、84.123.923.733.66转矩T(n/mm)4.131044.091049.331043.551053.48105传动比12.441效率表22高速轴齿轮传动的设计：a）.选定高速级齿轮的类型、精度等级、材料、齿数： 按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动。输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度。材料选择 引用机械设计（第八版）教材表10-1选择小齿轮45钢，调制处理，平均硬度为235HBS。大齿轮材料为45钢，正火，硬度为190HBS，二者硬度差为45HBS,其结果如下表3。齿轮型号材料牌号热处理方法强度极限/MPa屈服极限/MPa硬度（HBS）/齿芯部-齿面平均硬度小齿轮45调质65

4、0360217-255236大齿轮45常化580290162-217189.5表31） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数，实际传动比。2） 确定当量齿数：，= b).按齿面接触疲劳强度设计1） 试选载荷系数 试取Kt=1.82） 计算小齿轮的转矩3） 选齿宽系数4）由教材机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，10-21c图按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限。5）由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数（大小齿轮均选用锻钢）6） 按式（10-13）计算应力循环次数7） 查教材表10-19得，8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得 =467.

5、7MPa。c.计算：1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值2)计算圆周速度v3)计算载荷系数根据v=4.108m/s，8级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载系数直齿轮由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查机械设计（第八版）表得轴承系数，则接触强度载荷系数4)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得5)计算齿宽级模数模数6）齿高7） 就算模数d.按齿根弯曲疲劳强度计算：1） 确定弯曲强度载荷系数2） 由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数3） 由机械设计（第八版）图20-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限4

6、） 由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数5） 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数，得6） 计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。 对比计算结果，齿面接触疲劳强度计算的模数m大于按齿根弯曲疲劳强度计算的模数。取由弯曲疲劳强度算得的模数2.629并就近圆整为标准值m=3，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 取整为31所以，大齿轮齿数 实际传动比，与原传动相差1%在误差内。e.计算大小齿轮的基本几何尺寸1）2）齿顶圆直径：齿根圆直径：小齿轮大齿轮锥距：齿宽，则取b=40，B1=44mm,B2=39mm。3）当量齿数Zv分度圆厚度：f.修正计算结果：由机械设计（第八版

7、）表10-5查得齿形系 应力校正系数 1）根据8级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载系数直齿轮由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查机械设计（第八版）表得轴承系数，则接触强度载荷系数1） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得2）大齿轮的数值大 对比计算结果，齿面接触疲劳强度计算的模数m大于按齿根弯曲疲劳强度计算的模数，故强度足够。综上齿轮数据见下表4，表5.高速级锥齿轮传动的尺寸如下：名称计算公式结果模数3mm齿数3174分度圆直径93mm222mm齿顶圆直径98.534mm224.318mm齿宽B1 B24439传动比i2.387锥

8、角1222.73067.270齿根圆直径92.359mm219.218mm锥距120.346mm表4大锥齿轮结构尺寸如下名称计算公式结果锥角67.270锥距R120.346mm轮缘厚度e=(34)mn11mm大端齿顶圆直径224.318mm榖空直径D由轮设计而定50mm轮毂直径D1D1=1.6D80mm轮毂宽度LL=(11.25)D50mm腹板最大直径D0由结构确定160mm板孔分布圆直径D2120mm板孔直径d0由结构确定12mm腹板厚度CC=(0.10.17)R=10mm18mm表53. 低速级圆柱齿轮传动的设计低速级齿轮的设计与高速级齿轮的设计是一样的，其中包括齿面解除疲劳强度计算、齿根

9、弯曲强度计算和校核。其最终得出的结果如下表6，表7.低速级圆柱斜齿轮传动的尺寸如下：名称计算公式结果模数25mm法面压力角20齿数27109分度圆直径69.485mm280.515mm齿顶圆直径74.485mm285.515mm齿宽B3 B47772传动比i4.037螺旋角13.729齿根圆直径63.235mm274.265mm中心距175mm表6 斜齿大圆柱齿轮结构尺寸如下名称计算公式结果榖空直径d由轮设计而定50mm轮毂直径D3D3=1.6D80mm轮毂宽度LL=(1.21.5)d72mm腹板最大直径D0D0=da-(1014)Mn255mm板孔分布圆直径D1174mm板孔直径D2D2=(

10、0.250.35)(D0-D3)43.561.25mm腹板厚度CC=(0.20.3)B18mm表7五、轴的设计（一）轴的材料选择和最小直径估算 根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调制处理。按扭矩强度法进行最小直径估算，即：。除算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，d增大5%7%，两个键槽增大10%15%，值查表可知，对于45钢为103126.确定高速轴，中间轴,低速轴。高速轴：，最小直径处要安装一键槽来连接联轴器，输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。1） 联轴器的名义转矩，计算

11、转矩（k为带式运输机工作系数k=1.251.5，取1.5）2） 根据1和电机直径d=38mm选取LH3型联轴器，其中公称转矩Tn=630n.m，许用转速 =5000r/min联轴器直径d=（30,32,35,38,40,42,45,48）满足电机直径d=38mm.3） 确定轴最小直径d轴=（0.81.2）d电机所以d1min=30.4，取d1min=32mm。中间轴：，该处要安装一键槽，另考虑该处轴径尺寸应大于高速轴径处尺寸，取低速轴：该处有一联轴器和大斜齿圆柱齿轮有两键槽， 取（二）减速器的装配草图设计及结构设计1，高速轴的结构设计最小直径，安装联轴器。=满足半联轴器的轴向定位根据，根据GB

12、/T 297-1994, 初步选0组游隙，标准精度单列圆锥滚子轴承30209，其基本尺寸为，则，而取。根据取 所以边轴承右端面采用轴套定位，取。安装齿轮处-轴段的直径齿轮轴孔深度取轴承端盖的总宽度为20mm，故 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；半联轴器与轴的连接，选用，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。倒角为245。2 中间轴的结构设计初步选择滚动轴承。根据，根据GB/T 297-1994，初选

13、圆锥滚子轴承30208，其尺寸为，轴段,取，轮毂宽度为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长取，故取。环处的直径为，轴环宽度，箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为45mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为60mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。确定轴

14、上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为3，低速轴的结构设计联轴器与高速轴一致孔径d1=48mm，联轴器L=112mm，毂孔长度L1=84mm，选择单列圆锥滚子轴承30312。定位轴肩高度4，则d56=70mm齿轮轮毂宽为72，则mm。h0.07d，则mm，箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴：采用平键：长为50mm齿轮轮毂与轴的配合为，半联轴器与轴选平键配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。取轴端倒角为。六轴的校核1. 按弯矩和转矩的合成应力校核轴的强度轴上载荷大小如下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 由式得查参考书机械设计表15-1得截面D的强度足

15、够轴上各作用力如下表：2.验算轴的疲劳强度D截面的弯矩值最大并有键槽，因此验算此截面的疲劳强度 该截面轴径，槽宽，槽深，则此截面的抗弯、抗扭截面模量W、WT分别为：此截面的应力幅平均应力（忽略由轴向力作用产生的）查参考书5得：由表1-10等效系数：，由表1-7尺寸系数：， 由表1-8表面质量系数： 由表1-12许用安全系数： 由表1-4应力集中系数：键槽处: ，；配合处： ，；按规定取中最大值,则，=1.53满足疲劳强度要求3. 校核轴承寿命:单列圆锥滚子轴承30208，查表8-159，得则内部轴向力所以 即， 则 对减速器，由机械设计课本表13-6，取动载荷系数，因大修期为3年，预期寿命为，

16、故合格。七箱体的设计箱体的主要结构尺寸如下表所列：名称符号结构尺寸箱座壁厚10箱盖壁厚8箱座凸缘厚度b15箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度p25箱座上的肋厚m8.5箱盖上的肋厚6.8地脚螺栓直径15地脚螺栓数目n4地脚螺栓螺栓直径M20螺栓通孔直径25螺栓沉头座直径48地脚凸缘尺寸L130L225轴承旁连接螺栓直径11.25轴承旁螺栓螺栓直径M10螺栓通孔直径11螺栓沉头座直径24剖分面凸缘尺寸1814上下箱连接螺栓直径7.5上下箱螺栓螺栓直径M12螺栓通孔直径13.5螺栓沉头座直径26剖分面凸缘尺寸2016定位销孔直径5.25八润滑与密封齿轮采用浸油润滑。大圆锥齿轮可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。九参考文献1、机械设计（第八版）濮良贵，纪名刚主编高等教育出版社2、机械设计课程设计金清肃主编 华中科技大学出版社3、机械原理朱理主编 高等教育出版社4、工程制图赵大兴主编 高等教育出版社5、材料力学刘鸿文主编 高等教育出版社 6、机械设计手册） 机械设计手册编委 机械工业出版社7、机械制图实例教程 钟日铭主编 清华大学出版社8、互换性与测量技术基础 徐学林主编 湖南大学出版社 21