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課程設(shè)計(jì)(說明書)
一級(jí)錐齒輪減速器設(shè)計(jì)
（說明書）
學(xué)生姓名
學(xué)院名稱
專業(yè)名稱
指導(dǎo)教師
2013年
1月
7日
目 錄
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 2
2 減速器傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 3
2.1電動(dòng)機(jī)的選擇 3
2.2確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 5
3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 8
4 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
5 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算 14
6 鍵連接的選擇和計(jì)算 22
7 聯(lián)軸器的選擇 23
8 結(jié) 論 23
9致 謝 23
10 參考文獻(xiàn) 24
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、 課程設(shè)計(jì)題目：
設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)用的減速器（簡(jiǎn)圖如下）
原始數(shù)據(jù)：
已知條件：輸送帶工作拉力F (N) 2400
輸送帶速度V（ｍ/ｓ） 1.7
卷軸直徑D （ｍｍ） 300
工作條件：
設(shè)計(jì)一用于鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上的圓錐齒輪減速器。工作平穩(wěn)，經(jīng)常滿載，兩班制工作，引鏈容許速度誤差為-4％到5％。減速器小批生產(chǎn)，使用期限10年。
2 減速器傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
2.1電動(dòng)機(jī)的選擇
1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型：
按工作要求和條件，選用三機(jī)籠型電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。
2、選擇電動(dòng)機(jī)容量 ：
電動(dòng)機(jī)所需的功率為：
（其中：為電動(dòng)機(jī)功率，為負(fù)載功率，為總效率。）
而KW, 所以KW
傳動(dòng)效率分別為：
聯(lián)軸器效率
滾動(dòng)軸承的效率
圓錐齒輪傳動(dòng)效率
鏈輪的傳動(dòng)效率
卷筒傳動(dòng)效率
傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之乘積,即：
所以 KW
所以
3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為
查表可得：一級(jí)圓錐齒輪減速器傳動(dòng)比，鏈傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比合理范圍為，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750,1000和1500
根據(jù)這個(gè)查表可以選擇的電動(dòng)機(jī)有以下幾種：
表1
方案
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率 P
KW
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
r/min
電動(dòng)機(jī)重量
Kg
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
1
Y132S– 4
5.5
1500
1440
68
2
Y132M2 – 6
5.5
1000
960
84
3
Y160M2– 8
5.5
750
710
119
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比可見第2個(gè)方案比較合適因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M 2– 6，轉(zhuǎn)速為960r/min ，功率為5.5KW 。
2.2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
由選定的的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為
= (1)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132SM2-6 ，滿載轉(zhuǎn)速 = 960r/m ,且工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n = 108.28r/min,則由上面公式(1)可得：
2、分配傳動(dòng)比
總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比的乘積，即
(2)
設(shè)分別為圓錐齒輪的傳動(dòng)比和鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比，在鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍內(nèi)取
則由公式 （2）可得
=8.866
所以圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比：
當(dāng)前總傳動(dòng)比為
傳動(dòng)后運(yùn)輸鏈速度的誤差為Δ：
Δ=，在運(yùn)輸鏈允許誤差±5%內(nèi)。
3、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
（1）、各軸轉(zhuǎn)速
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
(2)、各軸輸入功率
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
(3)、各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩
所以各軸輸出轉(zhuǎn)矩為：
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
軸名
效率P
KW
轉(zhuǎn)矩T
N*M
轉(zhuǎn)速 n
r/m
電動(dòng)機(jī)軸
5.5
54.71
960
I軸
5.34
53.08
960
II軸
5.02
109.86
436.36
III軸
4.63
404.94
109
3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
（1）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，齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。
（2）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。
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)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(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。
3）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
小齒輪：
大齒輪：
4）查表得到： ,.
5) 查得接觸批量壽命系數(shù)
6）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
7）可以選取，，，；
所以
8)
9）
10)
(2)計(jì)算
1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入許用應(yīng)力中的較小值
得：
=
2）計(jì)算圓周速度v
3)齒數(shù)，由公式得大齒輪齒數(shù)
，c=18
所以
取。則大齒輪
4）模數(shù)
大端模數(shù)
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為4
5）大端分度圓直徑
6）節(jié)錐頂距
7）節(jié)圓錐角（未變位時(shí)，與分度圓錐角相等）
18.664968°=18°39′54″
71.335032°=71°20′6″
8)大端齒頂圓直徑
小齒輪
大齒輪
9）齒寬
取
10）進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算
<444.6MPa
所以強(qiáng)度符合。
3、按齒根彎曲疲勞強(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
取彎曲疲勞系數(shù)S=1.6則
4)查取齒形系數(shù) ，
5)應(yīng)力校正系數(shù) ，
6)計(jì)算大小齒輪的，并加以比較：
大齒輪大所以取0.01836
(2)、帶入以上數(shù)據(jù)可以求得
(3)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算帶入公式
<213.75MPa所以符合。
7）、數(shù)據(jù)整理
名稱
符號(hào)
公式
直齒圓錐小齒輪
直齒圓錐大齒輪
齒數(shù)
30
66
模數(shù)
m
m
4
傳動(dòng)比
i
i
2.2
分度圓錐度
，
分度圓直徑
120
264
4 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
名稱
符號(hào)
減速器型式及尺寸關(guān)系/mm
箱座壁厚
8
箱蓋壁厚
8
箱蓋凸緣厚度
12
箱座凸緣厚度
12
箱座底凸緣厚度
20
地腳螺釘直徑
12
地腳螺釘數(shù)目
4
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
9
機(jī)蓋與座聯(lián)接螺栓直徑
7
聯(lián)接螺栓的間距
180
軸承端蓋螺栓直徑
5
視孔蓋螺釘直徑
4
定位銷直徑
5
、、到外箱壁距離
18、16、13
、至凸緣邊緣距離
16、14、11
軸承旁凸臺(tái)半徑
凸臺(tái)高度
外箱壁至軸承座端面距離
30
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離
12
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離
10
箱蓋、箱座肋厚
、
；
軸承端蓋外徑
軸承端蓋凸緣厚度
9
軸承旁聯(lián)接螺栓距離
5 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算
(一)、選擇軸的材料
初選軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能查表可得：
。
(二)、軸的尺寸計(jì)算
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、初步確定軸的最小直徑
查得
3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
下圖為軸的裝配方案：
4、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，故選用單列滾子軸承。
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)的單列滾子軸承
NF206，其尺寸為。從而可以知道：
。
6、由經(jīng)驗(yàn)公式算肩高度：
故取h=4mm，從而確定
由書上公式要求得：,取
7、根據(jù)軸承安裝方便的要求，取，均比小1mm,則：
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
所以
8、根據(jù)齒輪孔的軸徑和長(zhǎng)度，確定
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
9、軸上零件的周向定位
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(zhǎng)為50mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見）。
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(zhǎng)為26mm準(zhǔn)鍵長(zhǎng)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。
10、確定軸上的圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為2×45°，各軸肩處的圓角半徑見圖
(三)、求軸上的載荷及其校核
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖：
（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)）。
軸承1和軸承2之間的距離為88mm，軸承2和錐齒輪間的距離為51.5mm
1、 計(jì)算作用在齒輪上的力
圓錐大齒輪
圓錐大齒輪
2、 求作用在軸上的支反力
,
,
,
所以
所以
3、校核軸承壽命：
查手冊(cè)得NF206型滾子軸承參數(shù)
查表8.6得
（1） 計(jì)算軸承所承受的軸向載荷
因?yàn)檩S承1固定，軸承2游離，結(jié)合受力分析圖可知，軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”。由此可得軸承2不受軸向力，所以
,
（2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷
軸承1： ，由表8.5，用線性插值法可求得：
由查表8.5，并用線性插值法求得：，由此可得
軸承2：
由表8.5，用線性插值法可得：
由差表8.5，用線性插值法求得，由此可得
（3）軸承壽命計(jì)算
因?yàn)?所以按軸承2計(jì)算軸承的壽命
所選軸承NF206滾子軸承合格
(2) 做彎矩圖
根據(jù)上述的圖，求出總的彎矩和做出彎矩圖
(4)作扭矩圖
扭矩圖如圖11.2（機(jī)械設(shè)計(jì)課本）所示，為了使扭矩圖符合下述強(qiáng)度計(jì)算公式，圖中已把T這算成的含義見前面，并且取
(5)作出計(jì)算彎矩圖
根據(jù)以作的總彎矩圖和扭矩圖，求出計(jì)算彎矩圖，的計(jì)算公式為
(6)、校核軸的強(qiáng)度
只需校核軸上最大彎矩截面的強(qiáng)度：
，故安全。
6 鍵連接的選擇和計(jì)算
根據(jù)軸的各個(gè)階梯的直徑和長(zhǎng)度尺寸選取鍵的尺寸，查有關(guān)資料如下： 本減速器的工作條件為有輕度沖擊載荷，選擇鍵如下：
鍵名 國(guó)標(biāo)
1 軸I(聯(lián)軸器) 鍵10X8GB1096-2003 A型
2 軸I（齒輪處） 鍵 10X8 GB1096-2003 A型
3 軸II（聯(lián)軸器） 鍵 8X7 GB1096-2003 A型
4 軸II（齒輪處） 鍵10X8 GB1096-2003 A型
查表的鋼的靜聯(lián)接在時(shí)的許用應(yīng)力[ ]=125~150MPa
校核鍵1 =17.23MPa〈 [] d = 35mm L = 48mm
校核鍵2 = 19.24 MPa〈[] d = 33 mm L = 46mm
校核鍵3 = 63.28 MPa〈[] d = 30 mm L = 48mm
校核鍵4 =37.5 MPa〈[] d = 30mm L = 50 mm
所以所有鍵均符合設(shè)計(jì)要求，可用。
7 聯(lián)軸器的選擇
考慮到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸直徑、軸的最小直徑、傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩選取聯(lián)軸器
聯(lián)軸器為凸緣聯(lián)軸器：型號(hào)如下
GY5聯(lián)軸器 (GB/T5843-2003)
公稱轉(zhuǎn)矩T=400N/m 額定轉(zhuǎn)速 n=8000r/min
質(zhì)量 5.43Kg D=120㎜
8 結(jié) 論
減速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，期間設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、編制工藝等等，都是較為繁瑣的事情。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展這些過程都變的簡(jiǎn)單化。為了適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)的需求，就必須運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)解決過去計(jì)算繁瑣，繪圖工作量大及工作效率低，更新速度慢的問題。
通過本設(shè)計(jì)我對(duì)各種減速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)大概的了解，對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)作了一個(gè)很好的總結(jié)，設(shè)計(jì)中尚有很多不合理和不理解的地方，以待在今后的學(xué)習(xí)工作中來彌補(bǔ)。
9致 謝
感謝學(xué)校和系里為我們學(xué)生提供了優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)條件，使我們能夠順利的完成設(shè)計(jì)的任務(wù)。我要對(duì)所有幫助過我的老師我同學(xué)說一聲感謝，你們都辛苦了！
10 參考文獻(xiàn)
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