圆锥-圆柱齿轮减速器 F=2700 v=1.4 d=260.docx

精密机械设计基础
课程设计报告

课程名称： 精密机械设计基础
班级： BG0807
组员： 滕杰、徐永浩、鲍志翔、吴晨程、周张胤
指导老师： 邹海荣
适合专业：测控技术与仪器

2010年12月
目录
第一章 课程设计任务书...................................................3
1、实训要求.............................................................3
2、工作条件.............................................................3
3、已知参数.............................................................3
4、设计内容.............................................................3
5、对课程设计成果的要求..................................................3
第二章 系统传动方案分析选择选择.........................................4
第三章 电动机的选择.....................................................5
1、类型 ...............................................................5
2、电动机容量...........................................................5
2.1 功率的选择........................................................5
2.2 转速的确定........................................................5
2.3 确定型号..........................................................5
第四章 传动装置及运算参数...............................................6
1、传动比分配...........................................................6
2、各轴的转速转矩计算....................................................6
第五章 齿轮的计算.......................................................8
1、锥齿轮的计算..........................................................8
1.1 设计参数..........................................................8
1.2 选材.............................................................8
1.3 选取齿轮..........................................................8
1.4 计算.............................................................8
1.5 各项参数确定 ....................................................10
2、直齿轮的计算........................................................11
2.1 设计参数.........................................................11
2.2 选材............................................................11
2.3 选取齿轮.........................................................11
2.4 计算............................................................11
2.5 各项参数确定.....................................................13
第六章 联轴器的选择...................................................15
第七章 轴的设计计算....................................................15
1、直径确定...........................................................15
2、轴承初选...........................................................15
3、轴的详细计算........................................................15
3.1 设计参数.........................................................15
3.2 作用与齿轮上的力..................................................15
3.3 低速轴的结构设计..................................................15
3.4 轴承的校核.......................................................15
第八章 键的选择和校核..................................................17
第九章 润滑与密封的选择................................................17
第十章 实验小结........................................................18
参考文献...............................................................19一、课程设计任务书
1. 要求：设计一用于带式运输机上的一级圆锥-圆柱齿轮减速器（图一）

                                  图一
2.工作条件：连续单向运转，载荷有轻微冲击，小批量生产，使用期限为年，每年个工作制，卷筒转速容许速度误差为，车间有三相交流，电压。
3.已知参数：
运输带的工作拉力
运输带的工作速度
运输机卷筒直径
4.设计内容：
（1）电动机的选择及运动参数的计算（包括计算电动机所需的功率，选择电动机，分配各级传动比，计算各轴的转速和转矩）；
（2）圆柱齿轮的传动设计（确定圆柱齿轮的主要参数和尺寸）；
（3）圆锥齿轮的传动设计（确定圆锥齿轮的主要参数和尺寸）；
（4）轴（低速轴）的设计（初估轴径、结构设计和强度校核）；
（5）滚动轴承的选择及验算（低速轴）；
（6）键的选择及强度校核（低速轴）；
（7）联轴器的选择（低速轴）；
（9）绘制轴系结构图和零件工作图（用）：
<1>绘制轴系结构图；
<2>绘制零件的工作图：大齿轮的零件图；
注：零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。
（10）编写设计说明书
5.对课程设计成果的要求：
（1）精密机械课程设计说明书（一份）；
（2）设计图纸（两张图—轴系结构图和大齿轮零件图）

二、系统传动方案分析选择选择

如任务书布置图所示采用圆锥圆柱齿轮减速器圆锥齿轮置于高速级。
系统总体方案图如图二：

图二
三、电动机的选择
1、 类型：系列三相异步电动机；
2、 电动机容量
1） 功率的选择

－联轴器的动效率：
－每对轴承的传动效率：
－圆锥齿轮的传动效率：
－圆柱齿轮的传动效率：
—传动滚筒的传动效率：
得：
查设计手册选取电动机额定功率为
2） 转速的确定
卷筒的转速
由设计手册查得圆锥齿轮传动比范围为，圆柱齿轮传动比为，故总传动比范围为
电动机转速范围为
由手册选取电动机满载转速为
3） 确定型号
由上可确定电动机型号为
根
电动机型号
额定功率

同步转速

额定转速

重量

安装高度

伸出端长度

伸出端直径

四、传动装置及运动参数
1、传动比分配

考虑到大锥齿轮与大圆柱齿轮直径不能相差太大，故取圆锥齿轮传动比为,圆柱齿轮传动比为
2、各轴的转速转矩计算

1）高速轴： ；

2)中间轴：

3）低速轴：

4) 滚筒轴：

轴名
功率
转矩
转速
高速轴

中间轴

低速轴

滚筒轴

五、齿轮的计算
1、锥齿轮的计算
1)设计参数
；

2)选材
小锥齿轮 调质处理 硬度
大锥齿轮 淬火处理 硬度
3）选取齿数
小锥齿轮齿数，大锥齿轮齿数，
4)
1》按齿面接触疲劳强度计算

初步计算时，取，，

选定

2》确定许用应力
许用接触应力

对于调质处理的齿轮，
由于载荷稳定，故求轮齿的应力的循环次数

循环基数，当为时，。因为，所以

许用弯曲应力

取单向传动取，因，所以

3》验算接触应力

取
齿轮圆周速度
查得（7级精度齿轮）
4》验算弯曲应力

,故应验算大齿轮的弯曲应力

5)各项参数的确定
①直径；
②锥距
③齿宽，小齿轮比大齿轮稍宽，故取,
名称
符号
小锥齿轮
大锥齿轮
分锥角

齿顶高

齿根高

分度圆直径

齿根圆直径

齿顶圆直径

锥距

顶锥角

根锥角

顶隙

齿根角

当量齿数

齿宽

2、直齿轮的计算
1、圆柱齿轮的计算
1)设计参数

2)选材
小圆柱齿轮 调质处理 硬度
大圆柱齿轮 淬火处理 硬度
3）选取齿数
小圆柱齿轮齿数，大圆柱齿轮齿数，
4)
1》按齿面接触疲劳强度计算

初步计算时，取，，

选定

2》确定许用应力
许用接触应力

对于调质处理的齿轮，
由于载荷稳定，故求轮齿的应力的循环次数

循环基数，当HBW为时，。因为，所以

许用弯曲应力

取单向传动取，因，所以

3》验算接触应力

取
齿轮圆周速度
查得（7级精度齿轮）
4》验算弯曲应力

5)各项参数的确定
①直径；
②齿宽，小齿轮比大齿轮稍宽，故取,
名称
符号
小齿轮
大齿轮
齿顶高

齿根高

3.5mm
分度圆直径

56.7mm
56.7mm
齿根圆直径

49.7mm
49.7mm
齿顶圆直径

62.3mm
62.3mm
全齿高

6.3mm
顶隙

0.7mm
中心距

158.2mm
分度圆齿厚

3mm
齿数

20
20
齿宽

33mm
33mm
齿距

8.79m

六、联轴器的选择
低速级
由于轴为低速级输出轴，故可采用弹性柱销联轴器，它加工制造容易，拆装方便，成本低，能缓冲减震，故取HL3为低速轴与滚筒轴联轴器。
且Tca=Kca*T3=1.5*385.7=578.55 N·m，小于HL3的公称转矩630，故符合要求。
七、轴的设计计算
一）、直径的初步确定（d≥A）
低速轴 dmin= A=34(P=4.16KW,n=103 r/min，A=107)根据联轴器选择dmin=37mm
二）、轴承的初选
低速轴根据受力特点和工作环境选6010型
三）、轴的详细计算
材料：选用45号钢调质处理。查课本表15-1取σb=640MPa
σ-1=275 MPaτ-1=155 MPa [σ-1]=60 MPa

低速轴
1）、设计参数
P3= P2**=4.16KW
n3= n2/i=103 r/min
T3 =9550* P3/ n3=385.7 N·m
2)作用与齿轮上的力
根据受力平衡得：
Ft3=2T2 /dm3 =2952N
F r3 = Ft3* tan20°=1074N

3)低速轴的结构设计
①Ⅰ-Ⅱ段，半联轴器与轴的配合长度为60mm，半联轴器采用轴肩轴向固定，故轴的长度略小于配合长度，取LⅠⅡ=58mm,dⅠⅡ=38mm.
②为了保证端盖的便利拆装取LⅡⅢ=70，且为保证半联轴器的轴向固定，根据设计手册，查得dⅡⅢ=45mm。
③Ⅲ-Ⅳ为与轴承配合段，根据轴承的有关参数，确定dⅢⅣ=50mm，
L=18mm，右端为轴套的轴向固定端，轴套外直径为52mm,长度为10mm，LⅢⅣ=28mm.，Ⅶ-Ⅷ段同Ⅲ-Ⅳ段尺寸大致相同，为保证与小齿轮啮合良好，轴套宽度L=16mm.故，该段长度LⅦ-Ⅷ=34mm。
④Ⅴ-Ⅵ段为齿轮轴肩轴向固定端，得宽度为LⅤ-Ⅵ=10mm
dⅤ-Ⅵ=64mm. Ⅳ-Ⅴ取LⅣ-Ⅴ=52mm. dⅣ-Ⅴ=56mm.与齿轮配合段取d=52mm
4)轴上荷载
①垂直支反力FMY=F r3 *53/（53+106）=358N
FNY= F r3 *106/（53+106）=716N
②水平支反力FMZ= Ft3*53/（53+106）=984N
FNY= Ft3*106/（53+106）=1968N
③根据受力作出弯矩图好转矩图
由图可知N点为危险截面故有
σ= M/0.1d3=10.7 MPa
τ= T/0.2 d3=17.5MPa
④校核
σca=,取α=0.6
得σca=23.6 MPa＜＜[σ-1]=60 MP
故，满足要求。
轴承校核
①轴承径向荷载 Fr1==801N
同理Fr2=2200N
②
当量动荷载
取fp=1.2,则有
P1=fp*Fr1=1153.4N P2= fp* Fr2=2640N
取较大值计算：LH’=106/120*60*=106/120*60*>24000h
故满足要求。
八、键的选择和校核
低速轴上的键联接
半联轴器端 根据轴的直径，选择平键b*h*l=12mm*8mm*50mm 载荷平稳故取[σp]=110MPa
σp1 =2T3*103/k*l*d=2*378.7*1000/0.5*8*50*38=80.2 MPa《[σp]=110MPa 故符合要求
齿轮端 根据轴的直径，选择平键b*h*l=14mm*9mm*40mm 载荷平稳故取[σp]=110MPa
σp1 =2T3*103/k*l*d=90MPa《[σp]=110MPa故符合要求

九、润滑与密封的选择
1、润滑
齿轮采用浸油润滑。轴承采用润滑脂润滑。
2密封
端盖与轴接触处采用毡圈密封

参考文献
【1】 李育锡，机械设计课程设计，高等教育出版社，2008年

【2】 卢颂峰 吴宗泽等，机械设计课程设计（第2版），北京工业大学出版社，2009年

【3】 王之栎，王大康，机械设计综合课程设计（第2版），机械工业出版社，2007年

【4】 熊国全，刘全心等，机械设计基础，华中科技大学出版社，2008年

【5】 杨黎明，杨志勤，机械设计建明手册，国防工业出版社，2007年

【6】 王敬艳，李波等，机械设计实例精解，机械工业出版社，2009年

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