課程設(shè)計一級圓錐齒輪減速器

1、巾一、課程設(shè)計任務(wù)書題目：一級圓錐齒輪減速器工作條件：單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班制工作，與輕度震動，使用年限10年。原始數(shù)據(jù):滾筒圓周力f=3x103n,帶速v=1.0m/s；鏈輪直徑i）二150mm。1 一電動機(jī)2- v帶傳動3- 單級醉醉減勰4- 咖l運(yùn)輸鏈注意事項：將設(shè)計人的電了版課程設(shè)計任務(wù)書（從郵箱中卜載）粘貼、整理在此處； 正文中的標(biāo)題（一、二、三）字體為宋體、四號、加粗、居屮，但要求 不同標(biāo)題不能放在同一頁，下一個標(biāo)題及其內(nèi)容妾放在下一頁；設(shè)計計算內(nèi)容字體為宋體、小四號、非加粗，按照樣例排版即可； 行間距要求：單倍行距；以卜-左側(cè)方框內(nèi)為對應(yīng)標(biāo)題及其設(shè)計計算過程，右側(cè)方框?qū)?yīng)位置寫設(shè)計計 算

2、的結(jié)果或結(jié)論。二、電動機(jī)的選擇1、電動機(jī)類型的選擇按工作要求和條件選用三和籠型界步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電 壓 380v, y 型。2、電動機(jī)功率選擇（1）傳動裝置的總效率：ha a / n23* n3*n5式中：hi> n2> n3> n.i> b分別是帶傳動、軸承、齒輪傳動、 聯(lián)軸器和輸送鏈的傳動效率。取幾二095, n2=o. 98, n3=0.97, n4=0.99, n5=0.93,則 na=0. 95x0. 983x0.97x0. 99x0. 93 =0. 80（2）電機(jī)所需的功率：fv ,3000 * 1 o1d =kw=3kw匕卩 10001000pp =

3、厶=3.75kw3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 計算鏈輪工作轉(zhuǎn)速：60x1000v60x1000x1.0z .n = 127.39r/min兀d療xl50按機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書p7表1推薦的傳動比合理范圍， 取v帶傳動比（=24, 一級錐齒輪減速器的傳遞比匸=23。則 總傳動比合理范圍為2； = 4 12 o故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： nd =510 1529廠/min。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min<>根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機(jī)型號， 因此有三種傳動比方案，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、 價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案

4、比較適合，則選 n=1000r/mino4、確定電動機(jī)型號根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速， 選定電動機(jī)型號為y132ml-6o其主要性能：額定功率4kw；滿載轉(zhuǎn)速960r/min；額定轉(zhuǎn)矩 2. 0on a=0. 80pd=3.75kwn = 127.39廠/min nd =510 1529/7 min電動機(jī)型號：y132m1-6三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比ia=nm/n=960/127. 39=7. 532、分配各級傳動比(1)據(jù)指導(dǎo)書p7表1,為使v帶傳動外廓尺寸不致過大，取ij=3o(2 ) id=ivij=2.51ia=7. 53ij=3id=2.

5、 51四、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速n i 二m/i(1=960/2. 51=382. 5r/min nn=n i /ij=382. 5/3=127. 39r/min mil二nil二 127 39r/min2、計算各軸的輸入功率p】二p尸3.75x0.95=3.56 kwph=p, q2x n3=3. 56x0. 98x0. 97=3. 39 kwpin=pnx n2x i4二3. 39x0. 99x0. 98=3. 29kw3、計算各軸扭矩電動機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)矩：td=9. 55x 10p/n尸9. 55x 106x3. 75/960=37. 30 n m 各軸輸入轉(zhuǎn)矩ti=td x

6、 n i=35. 4 n mtn= ti n2x n3=33. 7n mtm=9. 55x 106pni/nni=32. 7n mni=127. 39r/min nii=127. 39r/min nin=382. 5r/minpd=3. 75kwpi二3. 56kwpn=3.39kwpm=3. 29kw“38. 03 n ma二35. 4n m tn=33. 7n mtm=32. 7n - m五、傳動零件的設(shè)計計=jddi=100mm dd2=280mm n/ =342. 86r/min> v帶傳動的設(shè)計計算1、選擇普通v帶截型由教材p156表8-7取工作情況系數(shù)ka=l. 2計算功率

7、pca=kap=1.2x2. 51=3. 012kw 由教材p157圖8-11選用a型v帶2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗算帶速v=5. 03m/s266mm w w760mm取 ao=5oold 二 1600mma=493. 6mmrtl教材教材p157圖8-11推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為：80100mm, 則取 ddi=100mm>dmin=75 mm大帶輪直徑 dd2二m/m dd產(chǎn)960/382. 5x 100=251mm 由教材 p157 表 8-8,取 dd2=250mm實際從動輪轉(zhuǎn)速n/二m 山/d滬960x 100/250二384r/min 轉(zhuǎn)速誤差為:n-ni' /nf(

8、382. 5-384)/382. 5二-0. 0039<0. 05(允許)帶速 v：v= ji ddlnd/60x 1000= n x100x960/60x 1000=5. 024m/s 在525m/s范圍內(nèi),帶速合適3、確定中心距a,并選擇v帶的基準(zhǔn)長度ld根據(jù)教材p152式(8-20) 07(山赳2)502(山赳2)得:0. 7(100+250) w/w2 (100+250)所以有：245mm700mm,取 ao=5oo由教材 p158 式(8-22) ldo=2ao+1. 57 (d+dj + (dd-dd2)74a.得: ld0=2 x 500+1. 57 (100+280) +

9、 (280-100) 74 x 500=1612. 8mm根據(jù)教材p146表(8-2)取ld= 1600mm根據(jù)教材p158式(8-23)得:ap+ (l廠l°) /2二500+ (1600-1560. 75) /2二520mm4、驗算小帶輪包角根據(jù)教材 p152 式(8-20) a flso-cdardj x57. 3°/a=180 - (250-100) x57. 3°/520=180°-20. 9°=163. 5°>120° (適用)5、確定帶的根數(shù)根據(jù)教材p152表(8-4a)查得:p0=0. 95kw 根據(jù)教

10、材p153表(8-4b)查得：apo=0. 11kw 根據(jù)教材p155表(8-5)查得:k =0. 96 根據(jù)教材p146表(8-2)查得:ki二0.99 由教材p158式(8-26)得:z二/ (po+apo) kak】二3/ (0. 95+0. 11) x0. 96x0. 99 =3 取z二3凡二 1609. in6、計算軸上壓力由教材p149表8-3查得q二0. lkg/m,由教材p158式(8-27) 單根v帶的初拉力：fo=5oopca (25-人)/zv ka+qv2=500x (2. 5-0. 93) x4. 8/0. 93x5x5. 03+0. 1x5. 024*162. 17

11、n 則作用在軸承的壓力fp,由教材p159式(8-28)得:fp=2zfosina 1/2=2x3x162. 17xsinl63. 5°/2二963n1、選擇齒輪材料及精度等級考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用 40"調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260hbs。大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面 硬度220hbs；根據(jù)教材p210表10-8選7級精度。齒面粗糙度r“ w1. 63. 2 n m2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計根據(jù)教材 p203 式 10-9a： d > 2.92*nykt、叭（1 0.5 ju進(jìn)行計算i 齒二2. 6z】二 20z尸52確定有關(guān)參數(shù)如下：

12、 傳動比i齒=3取小齒輪齒數(shù)zi=20o則大齒輪齒數(shù)：72=1/3x20=60實際傳動比i。二52/20二2. 6傳動比誤差：i-io/t=2. 6-2. 6/2. 6=0%<2. 5% 可用齒數(shù)比：u=io=2. 6 由教材p224取4>r=0.3 轉(zhuǎn)矩t1ti二35. 4n mm 載荷系數(shù)k取k=1.3 許用接觸應(yīng)力5oh=o wklh/sii由教材 p209 圖 10-21 查得： o illimz1=560mpa。嘰滬500mpa由教材p206式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)nn1=60njlh=60x331. 03x 1 x (16x365x 10)=2. 7648x 10&

13、quot; 血二n】/i二 1. 16x1073=9. 216x108 由教材p207圖10-19查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：kh滬0. 87 khx2=0. 90通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求，選取安全系數(shù)s=1.0 。«1= 0 hiwi khn1/sh=560 x 0. 93/1. 0mpa=487. 2mpa。j2二。mim2 kh/sh二350 x 0. 97/1. 0mpa=450mpau=2.6ti=l 11070n mm° niimzi=560mpa0 mimz2-350mpanfi. 16x109n2=4.46x108khn1=o. 93kh2二0

14、970【j i=520. 8mpaoh2=339. 5mpadit=112. 8mm 彈性影響系數(shù)z由教材p201表10-6查得z,= 189. 8mp嚴(yán) 故得：d»2.92-j（全尸v巾kt、 叭（1 0.5 =67.9計算平均分度圓處的圓周速度vm 分錐角 5 1=arctan(z1/z2) = 當(dāng)量齒數(shù) zvl= z/cos 5產(chǎn)21. 43zv2= zz/cos 5 產(chǎn)144 86平均分度圓處的圓周速度：vm=-h12；r =4a6m/scosq 60x1000計算載荷系數(shù)根據(jù)v二3. 41m/s錐齒輪為7級精度由教材p194圖10-8查得:動載系數(shù)kv=l. 08由教材p1

15、93表10-2查得：使用系數(shù)k、二1rtl教材p195表10-3查得： 齒間嚙合系數(shù)k=1zvl=21.43zv2=144. 86vm = 4.16/77/5由教材p226b表10-9查得：軸承系數(shù)kilfjbe=l. 10故載荷系數(shù)k二阪皿二2. 475按實際的載荷系數(shù)校止所得的分度岡直徑根據(jù) p226 式(10-10 (a) %= 112.8 £ = 152.58模數(shù)：m=d1/z1=152. 58/20=7. 6mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù):m=73、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)教材p226公式10-23： a = kry% <卜血7(1-0.5叭)j +確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 分度鬪直徑：d

16、嚴(yán)m(xù)z尸7x20二 140nini d2=mz2=7x52=364mm齒寬：bs%r = m z' +zj =195故得b<65取b二65 齒形系數(shù)y曲和應(yīng)力修止系數(shù)iq根據(jù)教材p200表10-5得:yfal=2. 72ysai=l. 57y卜滬2 14ysa2=l. 83 許用彎曲應(yīng)力。卜根據(jù)公式:gh1=。訃2/s1；根據(jù)教材 p208 圖 10-20 (c)得 o fliml=420mpa 0 flim2 =330mpa 按一般可靠度選取安全系數(shù)s尸1. 25計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力。f產(chǎn)。flimi /sf=420/1. 25=336mpa0 f 2= 0 flim2/se

17、=330/l. 25=264mpa 將求得的各參數(shù)代入式<rf1=巧1 sm =53mp <420mp“加(1-0.5 叭)""lu=kf；y“屏sa = 48.68m£ < 330mp = cr.jf2 如1 一0.5jqa l故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠5計算齒輪的圓周速度vv= jt dini/60x 1000=2. 43m/s六、軸的設(shè)計計算d 產(chǎn) 152.58m=7di=140mmd2=364mmr=195mmb=65mmyfal=2. 72ysal=l. 57y%2二 2. 14ysa2=l. 830 fliml=420mpa0 fli

18、m2 -330mpas 尸 1.25o fi=53. impa0 f2=48. 68mpav =2. 43m/s輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45調(diào)質(zhì)，硬度217255hbs根據(jù)教材p370 (15-2)式，并查表15-3,取a=115d$115 (3. 70/331.03) 1/3mm=25. 7mm考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則:d=25. 7x (l+5%)mm=27/.選 d=28mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將輸入軸的圓錐齒輪做成懸臂結(jié)構(gòu)，安排在箱體 一側(cè)，兩軸承安排在齒輪的右側(cè)，齒輪左面由套筒定位，右面用擋 圈固定，周向用平鍵連接。兩軸

19、承分別以套杯和套筒定位。(2) 確定軸各段直徑和長度i段：d1=28mm長度取l】二50mmv h=2cc=l.5mm11 段:d2=d1+2h=28+2x2x1. 5=34mm/ d2=34mm軸承端蓋的總寬度為20mmo根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對軸承 添加潤滑脂的耍求，取端蓋的外端面和帶輪右端面的距離1二30nun, 故厶=50mmiii段：參照工作要求并根據(jù)d2=34mm,有軸承產(chǎn)品目錄屮初步選取 0基木游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的單列岡錐滾了軸承30208其內(nèi)徑為 40mm,寬度為18mm。故£ =久二血0101。u=18mmo v段軸承右端有 套筒定位，為使套筒端而可靠地壓緊軸承

20、，此軸段應(yīng)略短于軸承寬 度，故取15= 16mmvi段：取安裝錐齒輪處的軸段vi的直徑為34mm取錐齒輪的寬度為 56mm,取套筒的長度為 20mm,貝u h二56+20+(18-16)二78mmiv 段：取 d1=28mm/4 = 80/nm在iv軸段加一套筒對軸承進(jìn)行定位。套筒的外徑為d=50mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和距離。(3) 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算 求小齒輪分度圓直徑：己知山二140mm 求轉(zhuǎn)矩:已知t產(chǎn)111070niwi 求圓周力：ft根據(jù)教材p198 (10-3)式得：ft=2t,/dml=l 11070/ d】(1-0. 5 r)=1904n 求徑向力陥和軸向力fa】

21、根據(jù)教材p225 (10-22)式得：fr=ft tan a cos 5 】二646. 8nfa=ft tan a sin 5 二248. 8n 軸承支反力：d=28mmli=50mmd2=34mml2 = 50mmd. = 40 mml3=18mm15= 16mml6=78mmd4=28mmz4 = 80mmdi= 140mmti=l 11070n mmft=1904nfr=646. 8nfa=248. 8nfay = 929.872vfby = 283.077v%/594 + 74.2)=342&2n74.2fbz=f1-faz=152a.2nfay = 929.877vfry =

22、 283.07/vp.faz =3428.22fbz =1524.n(mm) 059.4load diagram133.6s9.4load diagiam133.6loacs31dlcick cn e fcr mc(e 山馳cfckcnenaec lc( rrae 妙七283.0?0.000.00-646.80-646.80x(mm)njdshe別 diagiammm 工f«:cr$loa±1,904.001534.000.00-1.s24.230.00-1,524.23£1she< diagram113,097.50x:mm)6.300.000.0021.

23、0c3 92(mm)0.000.00(mm)% <e% <e由于軸單向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，取a 二0. 60校核危險截面c的強(qiáng)度由式(15-5)叭羽=qma+(：t) = 25.8mp。< q.j = 60mpa.= 42.75mp。r. = 60mpaca( o.w3-該軸強(qiáng)度足夠。輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45”調(diào)質(zhì)鋼,硬度(217255hbs)根據(jù)教材p370頁式(15-2),表(15-3)取a=115 da(p3/n3)旳二 115(3. 43/127. 32)旳二34. 64mm 輸出軸的最小值直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑/與聯(lián)軸器

24、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)矩有p351表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取氐二 1.3。則 = =339.1根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊選擇lt7型彈性套注銷聯(lián)軸器，故取半聯(lián)軸器長 度/, = 112mm dx = 40加加,則半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度/ = 84mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，i軸段右端需制出一軸肩， 故取ii軸段肯徑dn= 46mm左端用軸段擋圈定位。按軸段直徑取擋 嚴(yán)徑)二49価，半聯(lián)軸器與軸配合的轂空長度厶=84加加，為了保 證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上二不壓在軸的斷面上，故i段的長 度應(yīng)比11小一些，故取

25、lx = s2mm照工作要求并根據(jù)d2 = 46mm ,有軸承產(chǎn)品口錄小初步選取0基本 游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的單列圓錐滾子軸承33210其內(nèi)徑為 其尺寸為 50x90x32o 故d3 =d7 =50mm。取安裝錐齒輪處的軸段v的直徑為 = 56刖n ,齒輪的左端而與右 軸承之間采用套筒定位，取錐齒輪的寬度為60mm,為了是軸套可靠 的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度。故取/5 = 56mm ,齒輪的右 端面采用軸肩定位。軸肩高度h>0. 07d,故取h=6mmo則iv段的直 徑 d斗=6smm。對于左軸承若直接采用iv軸段定位，則軸肩直徑大于軸承內(nèi)圈直 徑，不利丁拆卸軸承，應(yīng)在左軸承和i

26、v軸段間加一套筒。軸承端蓋 的總寬度為20mm。根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對軸承添加潤滑脂的 要求，取端蓋的外端面和帶輪右端面的距離l=30mm,故厶=50"勸 取齒輪距箱體內(nèi)壁距離a=16mm,考慮到箱體的鑄造誤熱取s=8mm,= 40mmlx = s2mmd2 = 46mmd3=d7 = 50d5 = 56mmls = 56mmda = 6smml2 = 50mml6 = 60/77/7?已知滾動軸承寬度 t=32mm,貝lj l6=a + s + (60-56) + 32 = 60mm取iv段距箱體內(nèi)壁的距離為16mm,在確定軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一定距離，取 8mm,貝lj

27、/3 = 16 + 8 + 32 = 56mm o z4 = 100mm至此，已初步確定了軸的齊段直徑和長度。(2)軸上零件的周向定位錐齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d5有p106表6-1查的平鍵截面&x/z = 16xl0o鍵槽用銃刀加工,長45mm,同樣半聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵12mm x 8mm x 70/nm ,滾動軸承與軸的周向定位是有過渡配合來保證的。(3)求軸上載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做岀周徳計算簡圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時兌取33210型，查的a=23. 2mm02go.826s.6:mm) 0200.8265.6load diogrumlgd diagta

28、mloads,n," ifl 2：: tn:-oaccckl. cn 加 lor note 胡出clck cn g aee for mc(e0.002.s<t772.599.97mm ia77839.03(mm)-383.08303.08o.co(mm)shear diagram-632.68632.6rdi-8?9.03shear dsw*0.00-168,477.8540,997.870.030.00載荷水平面垂直面支反 力fay = 383.98nfaz = -839.03nfry = -632.68nfr7 = 2600n彎矩mcz =168477.85n-mmyi =

29、 77083.64nmmyl =40997.87"加扭矩t=26. 082n. m-77,083.64(mm)26s.6；rnm)(4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度sa_刖+("十87咖e = 6?？?.1j3故安全。i? = 56mm l4 = 1 qqminfay =-383.987vfaz = 839.03n卩耽=一632.68nfbz = -2600nm(v =168477.852 加my =77083.64nmy2 =40997.8777-a? % < b軸承預(yù)計壽命58400小時八、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命:16x365x 10=5

30、8400小時1、計算輸入軸軸承（1）兩軸承徑向反力:氏+ 罷=3702.8/7 f廠 jf； + f；z=e()n初選兩軸承為岡錐滾了軸承30208型根據(jù)教材p322表13-7得軸承內(nèi)部軸向力fd=-查機(jī)械手冊知y=l. 6, e=0 37 oe 務(wù)= 1157.1n乙= = 531.25n有 p322 式 13-11 得 faa = 1157.12v fab = faa-fa= 908.3/v(2)求系數(shù)x、y險/fra二0. 36fab/frb=0. 53根據(jù)教材p321表13-5得e=0. 37xa=1x尸0. 4ya=0yb=1. 6（3）計算當(dāng)量載荷p】、p2 根據(jù)教材p321表13

31、-6取f,>=l. 2 根據(jù)教材p320式13-8a得p1=fp(xafra+yafaa)=4443. 4np2二fp (x(frb+ybfaa)二 2560n（4）軸承壽命計算pa > pb故取p二4443. 4nv e =10/3根據(jù)手冊得30208型的cr=63000n由教材p320式13-5a得lh=10760n (cr/p) e =16670/458. 2 x (1x63000/4443.4)10/3=347322h>58400h預(yù)期壽命足夠2、計算輸出軸軸承1）兩軸承徑向反力:比=曲 + 殆=922.66/v 臨=+f； = 26757v初選兩軸承為岡錐滾了軸承3

32、3210型fra = 3702.8n= 1700/vfda =1157nfdb =531.257v為=1157.1nfqb = 908.37vxa=1ya=0xb=0. 4y尸 1. 6p產(chǎn)4443. 4np2=2560nlh=347322h預(yù)期壽命足夠fra = 922.66nfrb = 2675 nf(ia =307.6n巧廠891.72令 307.6n% = 891 .a根據(jù)教材p322表13-7得軸承內(nèi)部軸向力fd=尋查機(jī)械手冊知y二 1.5, e二0.41。"891.72xa=0. 4ya=1. 5xb=1yb=0有 p322 式 13-11 得為=891.77v fa = fab + fa = 1540.57v(2) 求系數(shù)x、yfaa/fr=l. 67>efnb/frb二o. 33>exa=0.4xb=1p 產(chǎn) 3215.8n 1x32 ionya 二 1.5yb=0(3) 計算當(dāng)量載荷pi、p2根據(jù)教材p32