設(shè)計用于鏈式運輸機的圓錐圓柱齒輪減速器說明書機械設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、重慶交通大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：設(shè)計用于鏈式運輸機的二級圓錐-圓柱齒輪減速器 學(xué) 院： 機電學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計自造及其自動化 班 級： 工程機械一班 設(shè)計目錄1. 題目及總體分析32. 各主要部件選擇33. 選擇電動機44. 分配傳動比45. 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算56. 設(shè)計高速級齒輪67. 設(shè)計低速級齒輪118. 減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計15軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計15軸（中間軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計17軸（輸出軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計209. 滾動軸承及鍵的校和計算壽命2410. 潤滑與密封2711. 箱體結(jié)構(gòu)尺寸2712. 設(shè)計總結(jié)2913.

2、參考文獻29設(shè)計任務(wù)書題目： 設(shè)計用于鏈式運輸機的二級圓錐-圓柱齒輪減速器1）參考傳統(tǒng)方案 2）工作條件連續(xù)單向工作，工作時有輕微振動，使用期10年，經(jīng)常滿載荷，兩班制工作，運輸鏈工作速度允許誤差為5%，減速器由一般廠中小量生產(chǎn)。3）原始數(shù)據(jù) 題 號e3運輸鏈工作拉力4000運輸鏈工作速度0.90運輸鏈鏈輪齒數(shù)10運輸鏈節(jié)距60一.各主要部件選擇目的設(shè)計計算與說明主要結(jié)果動力源電動機聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器齒 輪錐齒直輪傳動高速級做成錐齒，低速級做成直齒軸 承此減速器軸承所受軸向力不大球軸承鏈 輪滾子鏈二：電動機的選擇設(shè)計計算與說明主要結(jié)果電動機的輸出功率的計算工作機所需有效功率為pwfv4000n0

3、.9m/s=3.6錐齒輪的傳動(7級精度)效率為1=0.97圓柱齒輪傳動(7級精度)效率為20.98 球軸承傳動效率(四對)為30.99 4彈性聯(lián)軸器傳動效率(一個)取40.99運輸鏈輪效率為50.96要求電動機輸出的有效功率為：要求電動機輸出功率為：po=4.15kw類型根據(jù)有粉塵的要求選用y（ip44）系列的電動機選用y（ip44）系列選用查得型號y132s4封閉式三相異步電動機參數(shù)如下額定功率pe=5.5kw滿載轉(zhuǎn)速n=1440 r/min滿載時效率=85.3%功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)矩t=2.2滿載時輸出功率為 略大于，在允許范圍內(nèi)選用y（ip44）系列y132m2-6型封閉式三相異步電動機三：

4、分配傳動比設(shè)計計算與說明主要結(jié)果分配傳動比傳動系統(tǒng)的總傳動比為： 工作機滿載時輸入軸的轉(zhuǎn)速電動機的滿載轉(zhuǎn)速 故總傳動比 四：傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算設(shè)計計算與說明傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算設(shè)：從電動機到輸送機滾筒軸分別為0軸、1軸、2軸、3軸、4軸；對應(yīng)于各軸的轉(zhuǎn)速分別為 、 、 、 、 ；對應(yīng)于0軸的輸出功率和其余各軸的輸入功率分別為 、 、 、 、 ；對應(yīng)于0軸的輸出轉(zhuǎn)矩和其余名軸的輸入轉(zhuǎn)矩分別為 、 、 、 、 ；相鄰兩軸間的傳動比分別為 、 、 、 ；相鄰兩軸間的傳動效率分別為 、 、 、 。根據(jù) n2= n1 n3= n2 p1= p0 p2= p1 可以算出如下結(jié)果：結(jié)果軸號

5、發(fā)動機兩級錐-圓柱減速器工作機0軸1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn)速n(r/min）n0=1440n1=1440n2=720n3=180n4=90轉(zhuǎn)矩t(nm)t0=27.52t1=27.25t2=52.92t3207.45t4397.9功率p (kw)p0=4.15p1=4.11p2=3.99p3=3.91p4=3.75兩軸聯(lián)接聯(lián)軸器錐齒輪圓柱齒輪鏈 輪傳動比 ii01=1i12=2i23=4i34=2傳動效率0.970.980.96五：高速級齒輪的設(shè)計（錐齒輪的設(shè)計）設(shè)計計算與說明主要結(jié)果選精度等級、材料和齒數(shù)） 選用直齒錐齒輪傳動。） 速度不高，故選用級精度） 材料選擇。由機械設(shè)計表6.1選取小齒輪材

6、料為（調(diào)質(zhì)），硬度為，大齒輪材料為鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為hbs，二者材料硬度差為hbs。） 選小齒輪齒數(shù)1，大齒輪齒數(shù)211224=48,取z2=49。符合互為質(zhì)數(shù)。1z2=75按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行試算，即 ）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（）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）知齒輪，查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)（4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)（5）由圖6.14按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限（6）由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（7）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （8）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為，安全系數(shù)為s=1

7、設(shè)計計算與說明主要結(jié)果按齒面接觸強度設(shè)計）計算（）試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得（）計算圓周速度（）模數(shù)及主要尺寸的確定 模數(shù)：，取。分度圓直徑： 節(jié)錐角：錐距 平均分度圓直徑： 齒寬 取3 ）校核齒根彎曲疲勞強度（1） 彎曲強度校核公式：設(shè)計計算與說明主要結(jié)果齒根彎曲疲勞強度 （2）確定各參數(shù) 平均分度圓處螺旋角，則 查得動載系數(shù)1.15 齒向載荷分布系數(shù) 使用系數(shù) 故 （3）分度圓圓周力 （4）齒輪系數(shù)yf和應(yīng)力修正系數(shù)ys 查表6.4得 （5）許用彎曲應(yīng)力可由下式算得 由機械設(shè)計圖6.15可查出彎曲疲勞極限應(yīng)力 查得壽命系數(shù) 查得 ，查得安全系數(shù)是 故許用彎曲應(yīng)力 設(shè)計計算與說明主要

8、結(jié)果齒根彎曲疲勞強度因此滿足齒根彎曲疲勞強度齒面接觸強度驗算） 齒面接觸強度驗算 接觸強度壽命系數(shù)最小安全系數(shù)因此齒面強度足夠六.設(shè)計低速級圓柱直齒傳動設(shè)計計算與說明主要結(jié)果） 選用級精度） 由表6.1選擇小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），硬度為，大齒輪材料為鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為hbs。） 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)取按齒面接觸疲勞強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行試算，即1） 確定公式各計算數(shù)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）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)（5）由圖6.14按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限大齒輪的接觸疲勞強度極限（）由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（）由圖6.

9、16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計（）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力取失效概率為，安全系數(shù)為s=1，由式得 ） 計算（） 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值（） 計算圓周速度v （） 計算齒寬（） 計算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高（）（） 計算載荷系數(shù)k根據(jù)，級精度，查得動載荷系數(shù)假設(shè)，由表查得由表6.2查得使用系數(shù)由表查得查得設(shè)計計算與說明主要結(jié)果按齒面接觸疲勞強度設(shè)計故載荷系數(shù)（）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得（）計算模數(shù)按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度的設(shè)計公式為） 確定公式內(nèi)的計算數(shù)值（） 由圖6.15查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限（） 由圖6

10、.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) （） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為，安全系數(shù)為s=1.3，由式得（） 計算載荷系數(shù)（）查取齒形系數(shù)由表6.4查得（）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得設(shè)計計算與說明主要結(jié)果按齒根彎曲強度設(shè)計 （）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大） 設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)2.47，并就近圓整為標準值2.5 按接觸強度算得的分度圓直徑算出小齒輪齒數(shù)取大齒輪齒數(shù)取幾何尺寸計算） 計算分度圓直徑） 計算齒根圓直徑） 計算中心距 ） 計算齒寬寬度驗算 合適七.減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計設(shè)計計算與

11、說明 主要結(jié)果1 軸1的設(shè)計：a) 求作用在錐齒輪上的力：因為錐齒的dm1=72mm，節(jié)錐角 1=26.1，則周向分力為：ft=2t2/ dm1=2*72/0.061=1769.9n，垂直于分度圓圓錐母線分力為：f= fttg=1390.29*tg26.1=566.38n，徑向分力為：fr1= fcos1=458.77n，軸向分力為fa1= fsin1=169.98n，法向載荷為fn= ft/cos=1966.5n，如圖：b) 初步確定軸最小半徑：先按式15-2估算軸最小直徑。選軸材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由表11.3取c=112，則有dmin=19.088mm，這是安裝聯(lián)軸器的直徑，為使所選的軸

12、直徑d1與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故要選聯(lián)軸器的型號：聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩tca=kat2=1.3*54.16=66508nmm（查表得取ka=1.3），則查表選用yl5yld5型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為63nm，半聯(lián)軸器孔徑為d1=24mm，故取d-=24mm，半聯(lián)軸器長l=40mm，半聯(lián)軸器與軸配合轂長為l1=38mm。c) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：軸上零件裝配如圖：為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，-軸段右端要有一軸肩，故取-段直徑為d-=28mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑d=35mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度l1=38mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上不壓在軸端面上，取l-=36mm。初步選定滾

13、動軸承，因軸承同時受徑向力，根據(jù)d-=28mm，取用30206型號單列圓錐滾子軸承，其尺寸為d*d*t=30mm*62mm*17.25mm，則有d-=d-=30mm，l=17.25mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑d-=36mm。右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定，-長應(yīng)為：取l-=17.5mm，取套同長10mm。設(shè)裝齒輪處軸段的直徑為d-=25mm，此軸段應(yīng)短于輪寬，取l-=36mm。取軸承端蓋總寬為20mm，外端面與半聯(lián)軸器右端面間距離為20mm，故取l-=40mm。結(jié)合變速箱結(jié)構(gòu)，取l-=60mm。 軸上零件的周向定位：齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接。按d-=30mm由查得平

14、鍵截面b*h=8mm*7mm，鍵槽用銑刀加工，長20mm，同時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h6/n5；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，用平鍵為5*4*30，半聯(lián)軸器與軸的配合為h6/k5，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，選軸的直徑尺寸公差為h6/js5。求軸上的載荷：先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖，在確定軸承支點的位置時，從查得a=13.8mm，因此作出簡支梁的軸支承夸距：為l=86.9mm。由上可知b 截面為危險截面。將b面的個數(shù)列于下表：載荷水平面垂直面支反力fnh1=340.43n fnh2=1049.86nfnv1=117.71n fnv2=36

15、3.01n彎矩mh=29821.72nmmmv1=10311.444nmm總彎矩m=31554.09nmm扭矩t2=54.16nm按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度：由式及上表的數(shù)值，取=0.6，軸的計算應(yīng)力為： 16.014mpa，因為軸的材料前以選定為45鋼，由表查得其-1=60mpa，故安全。2軸2的設(shè)計：1） 軸1、2的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩：p1=4.11kw，n1=1440r/min，t1=27.25n.mp2=3.99kw，n2=720r/min，t2=52.92n.m2） 求作用在齒輪上的力 （1）求作用在低速級小齒輪上的力 圓周力： 徑向力： 軸向力：（2）求作用在高速級大齒輪上的力。因大齒

16、輪為從動輪，所以作用在其上的力與主動輪上的力大小相等方向相反。 圓周力：徑向力：軸向力： 3）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計-表15-3，取，于是得：軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑和取4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (a)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，根據(jù)，選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承32006型，其尺寸為，得：32006型軸承的定位軸肩高度，因此取取安裝齒輪處的軸段-，-的直徑，取，(3)軸

17、上零件的周向定位 齒輪采用平鍵聯(lián)接，按，查機械設(shè)計表得平鍵截面，聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵長度為63mm，聯(lián)接圓錐齒輪的平鍵長度為36mm.5）求軸上的載荷 對于32006型圓錐滾子軸承， 計得：，根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示載荷水平面垂直面 支反力f彎矩m總彎矩扭矩t6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即圓柱齒輪的截面，取，軸的計算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計表，查得，因此，安全。3.軸3的設(shè)計即輸出軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計 1）3軸上的功率p3,轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩t3， 2）求作用在齒輪上的力 圓周力：徑向

18、力：軸向力：3）初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得：軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，取。 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設(shè)計師手 冊（軟件版）選用tl8型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為710n.m。半聯(lián)軸器的孔徑為45mm，故?。话肼?lián)軸器長度為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求，-軸段左端需制

19、出軸肩，故取-段的直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上，故-段的長度應(yīng)比l1略短一些，現(xiàn)取。(b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)，查機械設(shè)計師手冊（軟件版）選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承32011，其尺寸為，故，而，滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度，因此，取.(c)取安裝齒輪處的軸的直徑；齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為75mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則，。因、兩軸在箱體內(nèi)

20、的長度大致相等，取， 。3）軸上零件的周向定位查機械設(shè)計表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面4）求軸上的載荷 對于32011型圓錐滾子軸承，載荷水平面垂直面支反力f彎矩m總彎矩扭矩t5) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即安裝齒輪處，取，軸的計算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計， 查得，因此，安全。計得：，根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示。九滾動軸承及鍵的校和計算壽命主要結(jié)果主要結(jié)果1，輸入軸的軸承1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為圓

21、錐滾子軸承，軸承的預(yù)期壽命取為：lh29200h 由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為fr1=340.43n，軸向力為fa1=159.90n， 2）初步選擇滾動軸承型號為30206，其基本額定動載荷為cr=51.8kn，基本額定靜載荷為c0r=63.8kn。3）徑向當量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。輸入軸的鍵1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 圓錐齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。2)校核鍵聯(lián)接的強度鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為鍵的工作長度，合適，合適2 2軸的軸承（1）選擇的圓錐滾子軸承型號為32006，尺寸為，基本額定動載

22、荷。（2） 當量動載荷前面已求得，軸承1、2受到的徑向載荷為：軸承1、2受到的軸向載荷為：查簡明機械工程師手冊-表7.7-39得軸承的當量動載荷為：按機械設(shè)計-表13-6查得（3）驗算軸承壽命因為，所以按軸承2的受力驗算。對于滾子軸承，。減速器的預(yù)定壽命，合適。3 3軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸聯(lián)接圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為 聯(lián)接圓錐齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。2)校核鍵聯(lián)接的強度鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度，合適，合適4 輸出軸的軸承（1）選擇的圓錐滾子軸承型號為32011，尺寸為，基本額定動載荷。（2） 當量動載荷前面已求得，軸承1、2受

23、到的徑向載荷為：軸承1、2受到的軸向載荷為：查簡明機械工程師手冊-表7.7-39得軸承的當量動載荷為：按機械設(shè)計查得 （3）驗算軸承壽命因為，所以按軸承1的受力驗算。對于滾子軸承，。減速器的預(yù)定壽命 ，合適。輸出軸的鍵1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 圓柱齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。2)校核鍵聯(lián)接的強度鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度，合適，合適十.潤滑與密封1 潤滑方式的選擇齒輪用潤滑油潤滑，并利用箱內(nèi)傳動件濺起的油潤滑軸承。 根據(jù)i，ii，iii軸的速度因子，i，ii，iii軸的軸承用脂潤滑2密封方式的選擇由于i，ii，iii軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封3.潤滑油的選擇因為該減速器屬于一般減速器，查機械設(shè)計課程設(shè)計可選用中負載工業(yè)齒輪油n100號潤滑油。十一減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸：1箱座壁厚，2箱蓋壁厚3箱座凸緣厚度4箱蓋凸緣厚度5