圓錐—圓柱齒輪減速器

圓錐—圓柱齒輪減速器,圓錐,圓柱齒輪,減速器 目 錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書·········································································2 二、電機(jī)的選擇計(jì)算 一、擇電機(jī)的轉(zhuǎn)速································································2 二、工作機(jī)的有效功率···························································2 三、選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)···························································3 三、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 一、分配傳動(dòng)比·····································································3 二、各軸的轉(zhuǎn)速·····································································3 三、各軸的功率·····································································4 四、各軸的轉(zhuǎn)矩·····································································4 四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算········································4 2. 閉式直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算········································6 五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 減速器高速軸I的設(shè)計(jì)······················································9 2. 減速器低速軸II的設(shè)計(jì)·················································11 3. 減速器低速軸III的設(shè)計(jì)·······················································14 六、 滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 1.減速器高速I軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算·······························16 2.減速器低速II軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算······························17 3. 減速器低速III軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算···························18 七、 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 1. 聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接··········································19 2. 大圓錐齒輪與低速軸II的的鍵聯(lián)接·········································19 3. 大圓柱齒輪與低速軸III的的鍵聯(lián)接·····························20 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書——圓錐—圓柱齒輪減速器 - 32 - 八、 潤滑油的選擇與熱平衡計(jì)算 1. 減速器的熱平衡計(jì)算·····························································21 2. 潤滑油的選擇·····································································22 九、 參考文獻(xiàn)····························································23 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 班級(jí) 機(jī)械0402 學(xué)號(hào) 200406010219 姓名 鄭利江 一、設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)圓錐—圓柱齒輪減速器 設(shè)計(jì)鑄工車間的型砂運(yùn)輸設(shè)備。該傳送設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)—減速器—運(yùn)輸帶組成。每日二班工作。 （圖1） 1—電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器；3—減速器；4—鼓輪；5—傳送帶 二、原始數(shù)據(jù)： 傳送帶拉力F(KN) 傳送帶速度V(m/s) 鼓輪直徑D（mm） 使用年限（年） 1.770 1.392 235 7 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求： 1.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份，其內(nèi)容通常包括下列幾個(gè)方面：（1）傳動(dòng)系統(tǒng)方案的分析和擬定以及減速器類型的選擇；（2）電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；（3）傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算（如除了傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，帶傳動(dòng)等）；（4）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；（5）軸承及其組合部件設(shè)計(jì)；（6）鍵聯(lián)接和聯(lián)軸器的選擇及校核；（7）減速器箱體，潤滑及附件的設(shè)計(jì)；（8）裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)；（9）校核；（10）軸承壽命校核；（11）設(shè)計(jì)小結(jié)；（12）參考文獻(xiàn)；（13）致謝。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 2.要求每個(gè)學(xué)生完成以下工作： （1）減速器裝配圖一張（0號(hào)或一號(hào)圖紙） （2）零件工作圖兩張（輸出軸及該軸上的大齒輪），圖號(hào)自定，比例1︰1。 （3）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。 二、傳動(dòng)方案的擬定 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下： （圖2） 由圖可知，該設(shè)備原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置為減速器，工作機(jī)為型砂運(yùn)輸設(shè)備。 減速器為展開式圓錐—圓柱齒輪的二級(jí)傳動(dòng)，軸承初步選用深溝球軸承。 聯(lián)軸器2選用凸緣聯(lián)軸器，8選用齒形聯(lián)軸器。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 三、電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 一、選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，Y系列，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，頻率50Hz。 二、選擇電動(dòng)機(jī)容量 工作機(jī)主動(dòng)軸功率：傳動(dòng)裝置的總效率： （式中、、、、分別為聯(lián)軸器、滾動(dòng)軸承、原錐齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)和卷筒的傳動(dòng)效率。）取=0.99（聯(lián)軸器），=0.985（滾動(dòng)軸承），=0.96（齒輪精度為8級(jí)，不包括軸承效率），=0.97（齒輪精度為8級(jí)，不包括軸承效率），=0.96（卷筒效率，不包括軸承）則 電動(dòng)機(jī)所需功率： 三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 卷筒州的工作轉(zhuǎn)速為： 按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P7—表1查得圓錐—圓柱齒輪的傳動(dòng)比一般范圍為：=10~25，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 根據(jù)額定功率≥，且轉(zhuǎn)速滿足 ，選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：。 其主要性能如下表： 型號(hào) 額定功率Kw 滿 載 時(shí) 轉(zhuǎn)速 電流（380V） A 效率 % 功率 因數(shù) 3 1420 6.8 82.5 0.81 7.0 2.2 2.3 電動(dòng)機(jī)的外形尺寸： 中心高H 外形尺寸 L×(AC/2+AD)×HD 底角安裝尺寸 A×B 地腳螺栓孔 直徑 K 軸伸尺寸 D×E 裝鍵部位 尺寸F×GD 100 380×288×245 160×140 12 28×60 8×31 四、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 1.總傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比 2.分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)比 按直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)比 ，又錐齒輪的傳動(dòng)比一般不大于3，故取=3 則 實(shí)際總傳動(dòng)比 ，滿足要求。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1.各軸的轉(zhuǎn)速（各軸的標(biāo)號(hào)均已在圖2中標(biāo)出） 2.各軸的輸出、輸入功率 3.各軸輸入、輸出轉(zhuǎn)矩 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表： 軸名 效率P(Kw) 轉(zhuǎn)矩（） 轉(zhuǎn)速n r/min 傳動(dòng)比 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 2.987 20.09 1420 1.0 0.99 Ⅰ軸 2.957 2.913 19.89 19.59 1420 3.0 0.95 Ⅱ軸 2.796 2.754 56.41 55.57 473.33 4.2 0.96 Ⅲ軸 2.671 2.631 225.34 221.96 113.2 1.0 0.97 卷筒軸 2.605 2.463 219.77 207.79 113.2 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知輸入功率（略大于小齒輪的實(shí)際功率），小齒輪的轉(zhuǎn)速為：，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)比，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命（設(shè)每年工作300天），兩班制，帶式輸送，平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按傳動(dòng)方案，選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，齒形制,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，不變位。 （2）、運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度。 （3）、材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度相差40HBS。 （4）、選小齒輪齒數(shù) 2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： ≥ （1）、確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1）查得材料彈性影響系數(shù)。 2）按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 3）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪： 大齒輪： 4）查得接觸批量壽命系數(shù) 5）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 6）試選，查得 所以， 7） 8） （2）、計(jì)算 1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值得 ≥ 2）計(jì)算圓周速度v 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 3）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，8級(jí)精度，查得， 所以。 4）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑： 5）技術(shù)模數(shù) 3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： m≥ （1）、確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。 2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則， 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 4）載荷系數(shù) K=2.31 5）節(jié)圓錐角 6）當(dāng)量齒數(shù) 7）查取齒形系數(shù) 8）查取應(yīng)力校正系數(shù) 9）計(jì)算大小齒輪的 ,并加以比較。 大齒輪的數(shù)值大。 （2）、設(shè)計(jì)計(jì)算 m≥ 綜合分析考慮，取 得，， 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 4.幾何尺寸計(jì)算 （1）、計(jì)算大端分度圓直徑 （2）、計(jì)算節(jié)錐頂距 （3）、節(jié)圓錐角 （4）、大端齒頂圓直徑 （5）、齒寬 二、圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知輸入功率（略大于小齒輪的實(shí)際功率），小齒輪的轉(zhuǎn)速為：，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)比，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命（設(shè)每年工作300天），兩班制，帶式輸送，平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）由以上計(jì)算的數(shù)據(jù)可得圓錐齒輪的傳動(dòng)在Ⅱ軸的軸向力 此軸向力較小，故二級(jí)變速裝置選用直齒圓錐齒輪。 （2）、運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度。 （3）、材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度相差40HBS。 （4）、選小齒輪齒數(shù) 2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： ≥ （1）、確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1）試選載荷系數(shù) 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3）選取齒寬系數(shù) 4）查得材料彈性影響系數(shù)。 5）按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪： 大齒輪： 7）查得接觸批量壽命系數(shù) 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 （2）、計(jì)算 1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值得 ≥ =42.8mm 2）計(jì)算圓周速度v 3）計(jì)算齒寬b 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 4）計(jì)算齒寬與齒高比 模數(shù)： 齒高： 5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，8級(jí)精度，可查得動(dòng)載荷系數(shù) ， 直齒輪假設(shè) ， 查得 查得使用系數(shù) 查得8級(jí)精度，消除了相對(duì)支撐為非對(duì)稱布置時(shí)， = =1.4513 由 所以。 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑： 7）計(jì)算模數(shù) 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： m≥ （1）、確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。 2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則， 4）計(jì)算載荷系數(shù) K 5）查取齒形系數(shù) 6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 7）計(jì)算大、小齒輪的,并加以比較。 ， 大齒輪的數(shù)值大。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 （2）、設(shè)計(jì)計(jì)算 m≥ 綜合分析考慮，取，得 ， ，取 4.幾何尺寸計(jì)算 （1）、分度圓直徑 （2）、中心距 （3）、齒寬 ，取 ， 5.驗(yàn)算 假設(shè)成立，計(jì)算有效。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 三、數(shù)據(jù)整理 1.圓錐齒輪 齒輪類型：直齒圓錐齒輪（,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，不變位）。 精度8級(jí)，小齒輪材40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料45剛（調(diào)質(zhì)），硬度分別為280HBS和240HBS。 大端分度圓直徑：小齒輪，大齒輪 節(jié)錐頂距：R=109.0986mm 節(jié)圓錐角：， 大端齒頂圓直徑：， 齒寬： 齒數(shù)：， 模數(shù)m=3 2.圓柱齒輪 齒輪類型：直齒圓柱齒輪 精度8級(jí)，小齒輪材40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料45剛（調(diào)質(zhì)），硬度分別為280HBS和240HBS。 分度圓直徑： ， 中心距：a=155mm 齒寬：， 齒數(shù)：， 模數(shù)：m=2.5mm 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 五、軸的計(jì)算 一、減速器高速軸I的設(shè)計(jì) 1.求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由前面的計(jì)算可得 2.求作用在齒輪上的力 圓錐小齒輪 圓錐大齒輪 圓柱小齒輪、大齒輪 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 3.初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取,于是得 同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： ，則， 結(jié)合電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，選用凸緣聯(lián)軸器，型號(hào)YL4聯(lián)軸器，即，該端選用的半聯(lián)軸器的孔徑，故取軸徑，半聯(lián)軸器轂孔的長度L=62mm。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）、擬定軸上零件的裝配方案 下圖為Ⅰ軸上的裝配方案 （圖3） （2）、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，如下圖： （圖4） 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 1）由聯(lián)軸器尺寸確定 由聯(lián)軸器的轂孔長度L 和直徑d及相關(guān)要求，可確定 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。 軸承同時(shí)承載徑向力和軸向力，但軸向力較小，故選用單列深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù)尺寸，選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6206，其尺寸為。 為了利于固定，一般取比b小1mm（如圖3所示），故可確定。 3）由經(jīng)驗(yàn)公式算軸肩高度： 取軸肩高為4mm ，確定。 由《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》P47圖46的要求可得， ，取。 4）根據(jù)軸承安裝方便的要求，取，得 根據(jù)安裝軸承旁螺栓的要求，取 。 根據(jù)齒輪與內(nèi)壁的距離要求，取 。 5）根據(jù)齒輪孔的軸徑和長度，確定。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 （3）、軸上的零件的周向定位 齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按手冊(cè)查得，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見）。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇聯(lián)軸器輪轂與軸配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接處的平鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為28mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見）。為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H7/n6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 （4）、確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為，除下圖標(biāo)注外，各軸肩處的圓角半徑，均為R1，如圖： （圖5） 5.求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖3）作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 （圖6） （齒輪取齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑作為力的作用點(diǎn)，軸承在寬度中點(diǎn)為作用點(diǎn)）。 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 結(jié)合裝配圖求得 ,,,, ,。 做彎矩、扭矩圖： （圖7） 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果  計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果 計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果  計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果  計(jì) 算 及 說 明 結(jié)果