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)計任務(wù)書·········································································2 二、電機的選擇計算 一、擇電機的轉(zhuǎn)速································································2 二、工作機的有效功率···························································2 三、選擇電動機的型號···························································3 三、運動和動力參數(shù)的計算 一、分配傳動比·····································································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、傳動零件的設(shè)計計算 1. 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算········································4 2. 閉式直齒輪圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算········································6 五、軸的設(shè)計計算 1. 減速器高速軸I的設(shè)計······················································9 2. 減速器低速軸II的設(shè)計·················································11 3. 減速器低速軸III的設(shè)計·······················································14 六、 滾動軸承的選擇與壽命計算 1.減速器高速I軸滾動軸承的選擇與壽命計算·······························16 2.減速器低速II軸滾動軸承的選擇與壽命計算······························17 3. 減速器低速III軸滾動軸承的選擇與壽命計算···························18 七、 鍵聯(lián)接的選擇和驗算 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 機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書——圓錐—圓柱齒輪減速器 - 32 - 八、 潤滑油的選擇與熱平衡計算 1. 減速器的熱平衡計算·····························································21 2. 潤滑油的選擇·····································································22 九、 參考文獻····························································23 計 算 及 說 明 結(jié)果 一、設(shè)計任務(wù)書 班級 機械0402 學(xué)號 200406010219 姓名 鄭利江 一、設(shè)計題目：設(shè)計圓錐—圓柱齒輪減速器 設(shè)計鑄工車間的型砂運輸設(shè)備。該傳送設(shè)備的傳動系統(tǒng)由電動機—減速器—運輸帶組成。每日二班工作。 （圖1） 1—電動機；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)計內(nèi)容和要求： 1.編寫設(shè)計計算說明書一份，其內(nèi)容通常包括下列幾個方面：（1）傳動系統(tǒng)方案的分析和擬定以及減速器類型的選擇；（2）電動機的選擇與傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算；（3）傳動零件的設(shè)計計算（如除了傳動，蝸桿傳動，帶傳動等）；（4）軸的設(shè)計計算；（5）軸承及其組合部件設(shè)計；（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；（8）裝配圖和零件圖的設(shè)計；（9）校核；（10）軸承壽命校核；（11）設(shè)計小結(jié)；（12）參考文獻；（13）致謝。 計 算 及 說 明 結(jié)果 2.要求每個學(xué)生完成以下工作： （1）減速器裝配圖一張（0號或一號圖紙） （2）零件工作圖兩張（輸出軸及該軸上的大齒輪），圖號自定，比例1︰1。 （3）設(shè)計計算說明書一份。 二、傳動方案的擬定 運動簡圖如下： （圖2） 由圖可知，該設(shè)備原動機為電動機，傳動裝置為減速器，工作機為型砂運輸設(shè)備。 減速器為展開式圓錐—圓柱齒輪的二級傳動，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 算 及 說 明 結(jié)果 三、電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 一、選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，Y系列，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，頻率50Hz。 二、選擇電動機容量 工作機主動軸功率：傳動裝置的總效率： （式中、、、、分別為聯(lián)軸器、滾動軸承、原錐齒輪傳動、圓柱齒輪傳動和卷筒的傳動效率。）取=0.99（聯(lián)軸器），=0.985（滾動軸承），=0.96（齒輪精度為8級，不包括軸承效率），=0.97（齒輪精度為8級，不包括軸承效率），=0.96（卷筒效率，不包括軸承）則 電動機所需功率： 三、確定電動機的轉(zhuǎn)速 卷筒州的工作轉(zhuǎn)速為： 按課程設(shè)計指導(dǎo)書P7—表1查得圓錐—圓柱齒輪的傳動比一般范圍為：=10~25，故電動機轉(zhuǎn)速 計 算 及 說 明 結(jié)果 根據(jù)額定功率≥，且轉(zhuǎn)速滿足 ，選電動機型號為：。 其主要性能如下表： 型號 額定功率Kw 滿 載 時 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 電動機的外形尺寸： 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、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 1.總傳動比 總傳動比 2.分配減速器的各級傳動比直齒輪圓錐齒輪傳動比 按直齒輪圓柱齒輪傳動比 ，又錐齒輪的傳動比一般不大于3，故取=3 則 實際總傳動比 ，滿足要求。 計 算 及 說 明 結(jié)果 五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1.各軸的轉(zhuǎn)速（各軸的標(biāo)號均已在圖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 算 及 說 明 結(jié)果 運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表： 軸名 效率P(Kw) 轉(zhuǎn)矩（） 轉(zhuǎn)速n r/min 傳動比 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機軸 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 算 及 說 明 結(jié)果 四、傳動零件的設(shè)計計算 一、圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算 已知輸入功率（略大于小齒輪的實際功率），小齒輪的轉(zhuǎn)速為：，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動比，由電動機驅(qū)動，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、材料及齒數(shù) （1）按傳動方案，選用直齒圓錐齒輪傳動，齒形制,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，不變位。 （2）、運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度。 （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.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 公式： ≥ （1）、確定公式內(nèi)的各計算值 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度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。 計 算 及 說 明 結(jié)果 3）計算應(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）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 6）試選，查得 所以， 7） 8） （2）、計算 1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值得 ≥ 2）計算圓周速度v 計 算 及 說 明 結(jié)果 3）計算載荷系數(shù) 根據(jù)，8級精度，查得， 所以。 4）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑： 5）技術(shù)模數(shù) 3.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 公式： m≥ （1）、確定公式內(nèi)的各計算值 1）查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度。 2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則， 計 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）計算大小齒輪的 ,并加以比較。 大齒輪的數(shù)值大。 （2）、設(shè)計計算 m≥ 綜合分析考慮，取 得，， 計 算 及 說 明 結(jié)果 4.幾何尺寸計算 （1）、計算大端分度圓直徑 （2）、計算節(jié)錐頂距 （3）、節(jié)圓錐角 （4）、大端齒頂圓直徑 （5）、齒寬 二、圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 已知輸入功率（略大于小齒輪的實際功率），小齒輪的轉(zhuǎn)速為：，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動比，由電動機驅(qū)動，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 算 及 說 明 結(jié)果 1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) （1）由以上計算的數(shù)據(jù)可得圓錐齒輪的傳動在Ⅱ軸的軸向力 此軸向力較小，故二級變速裝置選用直齒圓錐齒輪。 （2）、運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度。 （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.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 公式： ≥ （1）、確定公式內(nèi)的各計算值 1）試選載荷系數(shù) 2）計算小齒輪傳遞的轉(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度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。 計 算 及 說 明 結(jié)果 6）計算應(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）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 （2）、計算 1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值得 ≥ =42.8mm 2）計算圓周速度v 3）計算齒寬b 計 算 及 說 明 結(jié)果 4）計算齒寬與齒高比 模數(shù)： 齒高： 5）計算載荷系數(shù) 根據(jù)，8級精度，可查得動載荷系數(shù) ， 直齒輪假設(shè) ， 查得 查得使用系數(shù) 查得8級精度，消除了相對支撐為非對稱布置時， = =1.4513 由 所以。 6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑： 7）計算模數(shù) 計 算 及 說 明 結(jié)果 3.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 公式： m≥ （1）、確定公式內(nèi)的各計算值 1）查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度。 2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）計算彎曲疲勞許用應(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）計算大、小齒輪的,并加以比較。 ， 大齒輪的數(shù)值大。 計 算 及 說 明 結(jié)果 （2）、設(shè)計計算 m≥ 綜合分析考慮，取，得 ， ，取 4.幾何尺寸計算 （1）、分度圓直徑 （2）、中心距 （3）、齒寬 ，取 ， 5.驗算 假設(shè)成立，計算有效。 計 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，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，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 算 及 說 明 結(jié)果 五、軸的計算 一、減速器高速軸I的設(shè)計 1.求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由前面的計算可得 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 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 同時選取聯(lián)軸器型號，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩： ，則， 結(jié)合電動機的參數(shù)，選用凸緣聯(lián)軸器，型號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 （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 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）初步選擇滾動軸承。 軸承同時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)驗公式算軸肩高度： 取軸肩高為4mm ，確定。 由《課程設(shè)計指導(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 算 及 說 明 結(jié)果 為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，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中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H7/n6。滾動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）作出軸的計算簡圖 （圖6） （齒輪取齒寬中點處的分度圓直徑作為力的作用點，軸承在寬度中點為作用點）。 計 算 及 說 明 結(jié)果 結(jié)合裝配圖求得 ,,,, ,。 做彎矩、扭矩圖： （圖7） 計 算 及 說 明 結(jié)果 計 算 及 說 明 結(jié)果 計 算 及 說 明 結(jié)果 計 算 及 說 明 結(jié)果  計 算 及 說 明 結(jié)果 計 算 及 說 明 結(jié)果  計 算 及 說 明 結(jié)果  計 算 及 說 明 結(jié)果