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圆锥—圆柱齿轮二级减速器

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2

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机械设计课程设计
2011-2012第2学期

姓 名：
班 级：
指导教师：
成 绩：

日期：2012年 6月

目 录

设计目的 ……………………………………………………………3
第一部分 传动方案的总体设计 …………………………………4
第二部分 各齿轮的设计计算 ……………………………………6
第三部分 轴的设计 ………………………………………………10
第四部分 校核 …………………………………………………25
参考文献 …………………………………………………………29
心得体会 ………………………………………………………30

1. 设计目的
设计题目6 带式运输机圆锥-圆柱齿轮减速器

1）系统简图

2）工作条件
工作经常满载，空载起动,工作有轻振，不反转；双班制工作；运输带容许速度误差为5%，减速器为小批量生产，使用期限为十年,每年按300天计;
3）原始数据
输送带拉力F（N） 1300
输送带速度v（m/s） 2.1
滚筒直径D(mm) 300
4）设计工作量
（1）设计说明书
(2）减速器装配图
（3）减速器零件图
第一部分 传动方案的总体设计

设计内容
计算及说明
结 果
一、传动方案（已给定）

二、该方案的优缺点:

三、原动机的选择（Y系列三相交流异步电动机）

四、传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配

五、各传动轴的转速；输出功率;输入转矩；

（1）外传动为电动机通过联轴器直接驱动.
(2）减速器为两级展开式圆锥圆柱齿轮减速器.
(3)方案简图如下:

减速器结构紧凑，为两级展开式圆锥圆柱齿轮减速器。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。锥齿轮布置在高速级,减小锥齿轮尺寸，容易加工，改变了轴的方向，但限制了传动比，锥齿轮传动比在2~3之间。低速轴齿轮在远离联轴器处，减小了弯曲变形所引起的载荷分布不均的现象。

工作机所需功率：

传动装置总效率:

其中，
（弹性联轴器效率)=0。99，
（滚动轴承效率）=0。98，
（卷筒效率)=0.96，
（低速齿轮传动效率）=0.96，
(高速齿轮传动效率）=0.94，

所需电动机功率：

选择电动机型号为 Y112M—4
额定转速:1440r∕min；
额定功率:4 kw；
满载转矩:;
额定转矩：；
最大转矩:；
同步转速：1500r/min
1、总传动比：

2、各级传动比的分配：
；
3、各轴的转速：

4、各轴的输出功率：

5、各轴的输入转矩：

电动机为Y112M—4

i=10.77

第二部分 各齿轮的设计计算
一、高速级减速齿轮设计
设计内容
计算及说明
结 果
1.齿轮的材料、精度和齿数选择

2.设计计算

3、校核齿根弯曲疲劳强度

因传递功率不大转速不高,选小齿轮为40Gr（280HBS)，大齿轮45钢（240HBS）,调质处理，均采用软齿面。初选齿轮精度为8级，取小齿轮齿数
;
（1）设计准则 按齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳强度校核。
（2）按齿面接触疲劳强度设计
初步估计小齿轮V=5m/s,精度8级；
查表10-2，图10-8可得：
使用系数KA=1.25；
动载系数Kv=1.25；
齿向载荷分配系数

齿向载荷分配系数

载荷系数

小齿轮传递的转矩:

齿宽系数:
当量齿数（为分度圆锥角）

参考图10—19，得:接触疲劳寿命系数：

参考图10—21，得齿面接触硬度：

S=SH=1

故，分度圆直径d1=61。772mm
（3）按齿面弯曲疲劳强度校核
（按中等要求）查图10—20c，得
小齿轮弯曲疲劳极限：

大齿轮弯曲疲劳极限：

计算应力循环系数：

参考图10—18，得弯曲疲劳寿命系数：

计算弯曲疲劳许用应力(取安全系数S=1。5);

则模数可求得：

参考表10—6，可取；
综合(2)（3），根据m的大小主要取决于齿根弯曲疲劳强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的能力仅与齿面直径有关。
故选取:

对齿数进行修整：

该设计的齿轮传动,既满足齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
（4）几何尺寸计算

小齿轮40Gr，
大齿轮45钢，
均调质处理，
8级精度
Z1=24
Z2=72

初定V=5m/s

K=2。930

T1=22。95N。m

d1=61。772mm

二、低速级减速齿轮设计
设计内容
计算及说明
结 果
1.齿轮的材料、精度和齿数选择

2.设计计算

3、校核齿根弯曲疲劳强度

因传递功率不大转速不高,小齿轮和大齿轮均选45钢，小齿轮220HBS，大齿轮250HBS调质处理，软齿面。初选齿轮精度为8级,取大小齿轮齿数为：

故实际传动比为：

(1)设计准则 按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核.
(2）按齿面接触疲劳强度设计
试选载荷系数Kt=1。3
参考表10—7，得齿宽系数
参考表10—6，得材料的弹性影响系数：

参考图10-21d，查得小齿轮的接触疲劳强度极限：

计算应力循环次数:

参考图10—19，得接触疲劳寿命系数：

计算疲劳接触许用应力:
取安全系数S=1；

计算小齿轮分度圆直径d1t（取疲劳接触许用应力较小值）

计算圆周速度
计算齿宽

计算齿宽与齿厚之比

计算载荷系数：根据v=1.36m/s，8级精度；
参考图10—8，得动载系数Kv=1。1
圆柱直齿轮齿面载荷分配系数:

参考表10-2，得使用系数；
参考表10—4，得齿向载荷分配系数:；
由，，参考图10—13，得:

故载荷系数：；
按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径:

计算模数m：；
(3)按齿根弯曲疲劳强度校核；
参考图10-20c,得：

参考图10—18,得：

计算弯曲疲劳许用应力(取S=1。5）,得：

计算载荷系数K：；
参考表10-5，得齿形系数：

参考表10—5，得应力校正系数：

计算大小齿轮的，并加以比较：

故取小齿轮计算齿轮模数:

圆整后,取m=2。0mm;
综合（2）（3），根据m的大小主要取决于齿根弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的能力仅与齿面直径有关。
故取
对齿数进行修正：

计算圆周速度:
，
故所选8级精度合格。
几何尺寸计算：

取;

45钢
均调质处理
8级精度

Z1=31
Z2=111

所选8级精度合格

第三部分 轴的设计
高速轴的设计
设计内容
计算及说明
结 果
1、选择轴的材料及热处理

2、初估轴径

3、初选轴承

4、结构设计

5、轴的受力分析

6、判断危险截面

7、轴的弯扭合成强度校核
因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，选择45钢,调质处理。

(1）各轴段直径大小及长度
参考表15-3，得 A0 =126~103，取较大值,A0=120，则

因轴与联轴器之间有键槽，轴颈应增大3％~5%。所以轴最细端处直径

由联轴器的参数可设计:

根据轴肩定位特性：
故选

依据端盖、套杯等相关几何参数，可设计：

选用轴承7008AC；

参考小锥齿的相关参数设计：

为了使悬臂轴系有较大的刚度，齿宽中点与轴承中心的轴向距离为悬臂长度为L2，与轴承和支点距离的关系是：
（2)低速轴上配件的选择；
小锥齿周向固定的选用的键：

联轴器安装选用的键：

套杯：（参考机械设计课程设计表4。8)

端盖:

毛毡圈：

考虑到轴的强度和联轴器的选择，且要承受轴向力，初选轴承7208AC；
联轴器的选择：
;轴伸长E=60mm；
高速轴外伸端轴径：

依联轴器，确定减速器外伸端轴径,根据传动装置的工作条件拟选用TL型弹性套柱销联轴器：
转矩;

参考机械工程手册第二版：表6。1-23,选取TL5联轴器能满足要求；

确定键:
参考机械设计课程设计，表16.2,得：

(3)各轴段的强度校核：（图手绘）
45钢
调质处理

中间轴的设计计算
设计内容
计算及说明
结 果
1、选择轴的材料及热处理

2、初估轴径

3、初选轴承

4、结构设计

5、轴的受力分析

因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，选择45钢，调质处理.

（1）各轴段的直径及长度
考虑轴端不承受转矩，只承受少量弯矩取较大值120，则

参考机械设计课程设计，得：有两个键槽时，轴直径应增大10％～15％；
故
根据尺寸计算，小圆柱直齿轮B=68mm,
故取
依据轮毂长度

则可取得为34~45.3mm，考虑轴的位置，刚度，安装要求等因素，取 ；
参考资料得，定位轴肩；
则可取

取整数；；
便于轴的加工,轴对称布置,

参考机械设计课程设计，
取；
为保证大小锥齿良好啮合，由几何关系,得：

由轴承标准件的类型，可选择：

为保证轴承的正确安装，齿轮端面与箱体的间距等因素，选取

（2）中速轴上配件选择；
根据轴段直径大小及长度，参考表6-1，得:
齿轮的轴向定位:键的选择;
小圆柱直齿轮轴段：

大锥齿轴段:

轴承初选用：
两端闷盖选择：参考机械设计课程设计，得:

（3）轴的强度计算（图手绘)

45钢
调制处理

低速轴的设计与计算
设计内容
计算及说明
结 果
1、选择轴的材料及热处理

2、初估轴径

3、初选轴承

4、结构设计

5、轴的受力分析

因传递功率不大,并对重量及结构尺寸无特殊要求,选择45钢，调质处理。

考虑轴端不承受转矩,只承受少量弯矩取较大值120，则

依传递扭矩,T=213。88N·m
则：
参考《机械设计手册》，选用十字滑块联轴器；
相关尺寸如下：

即可选；
根据轴承标准件类型，可选取:

根据大圆柱齿轮部分尺寸：

参考机械设计手册:

依定位轴肩特性，

为保证轴承对称安装以及挡油环相同的设计原则：
取
为保证齿轮端面与箱体间距，取

由端盖相关尺寸以及安装要求：取:
根据联轴器的相关尺寸,取：
（2）低速轴上配件选择；
选取轴承7209AC;
闷盖：

透盖：

毛毡圈：

(3)轴的强度计算（图手绘）

45钢
调制处理

第四部分 校核
设计内容
计算及说明
结 果
1、高速轴承及键的校核

2、减速器的润滑
一、高速轴承的校核

2、键的校核

综上校核:键强度符合；
1、 齿轮的润滑
因为齿轮的圆周速度小于12m/s，所以采用浸油润滑。高速齿轮浸入油里0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入高度约为1个齿高(不小于10mm）。
2、 滚动轴承的润滑
因润滑油中传动零件的圆周速度大于或等于1。5～2m/s，所以采用飞溅润滑。

二、中速轴承的校核

3、 键的校核

三、低速轴承的校核

故轴承满足要求

键连接强度足够

参考文献
心得体会
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