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1、機械設計課程設計說明書 設計題目：二級圓錐圓柱齒輪減速器 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 2013年1月 日 設計計算說明書 一、設計任務書————————————————————————3 二、電動機的選擇 ——————————————————————4 三、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 ——————————————6 四、傳動零件的計算 —————————————————————7 五、軸的計算 —————————————————————

2、———14 六、軸承的計算 ———————————————————————20 七、鍵連接的選擇及校核計算 —————————————————22 八、減速器附件的選擇 ————————————————————23 九、潤滑與密封 ———————————————————————23 十、設計小結 ————————————————————————23 十一、參考資料目錄 —————————————————————24 一、機械設計課程設計任務書 設計帶式運輸機傳動裝置（兩級錐齒輪—圓柱齒輪減速器） 一、 總體布局簡圖 二、 工作條件：連續(xù)單向運轉，工作時有輕微震動

3、，小批量生產，二班制工作，運輸帶速度允許誤差為±5%。 三、 原始數(shù)據(jù)： 四、 設計內容： l 電動機選擇與運動參數(shù)的計算； l 齒輪傳動設計計算； l 軸的設計； l 滾動軸承的選擇； l 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核； l 裝配圖、零件圖的繪制； l 設計計算說明書的編寫； 五、 設計任務 l 繪制減速器裝配圖1張。 l 繪制減速器零件圖1-2張。 l 編寫設計說明書一份。 計算與說明 主要結果 二、電動機的選擇 1、選擇電動機的類型 按工作要求和條件，選用三機籠型電動機，封閉式結構，電壓380V，Y型。 2、選擇電動機的容量

4、（其中：為電動機功率，為負載功率，為總效率。） 由電動機到傳輸帶的傳動總效率為 式中：、、、、分別為卷筒、圓柱齒輪、圓錐齒輪、圓錐滾子軸承、彈性柱銷聯(lián)軸器的傳動效率。 查表知： 類別 效率 聯(lián)軸器 0.99 圓柱齒輪（8級，稀油潤滑） 0.97 圓錐齒輪（8級，稀油潤滑） 0.96 滾子軸承（稀油潤滑） 0.985 滾筒（不包括軸承） 0.96 所以 因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率只需要稍大

5、于即可， 按表中Y系列的電動機數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率11kw 3、 確定電動機轉速 卷筒轉速 錐齒輪圓柱齒輪減速器傳動比范圍一般為i=10～25 電動機轉速應在范圍內即764～1910 方案 電動機型號 額定功率 kw 電動機轉速 電動機重量Kg 同步轉速 滿載轉速 1 Y160L-6 11 1000 970 147 2 Y160M-4 11 1500 1460 123 PS_通常多選用同步轉速為1500和1000r/min的電動機（軸不需要逆轉時常用前者）

6、 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和帶傳動、減速器的傳動比,選擇第2種方案，即電動機型號為Y160M-4。 電動機中心高H =160mm,外伸軸段D×E=42×110mm。 三、 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 1、分配各級傳動比 總傳動比 查表，推薦圓錐齒輪傳動比，且， 得，,滿足要求。 2、由傳動比分配結果計算軸速 電機軸 I軸 II軸 Ⅲ軸 工作機軸 各軸輸入功率 電機軸 I軸

7、 II軸 III軸 工作機軸 PS：Ⅰ—Ⅲ軸的輸出功率分別為輸入功率p乘軸承效率0.985。 各軸輸入轉矩 電機軸 I軸 II軸 III軸 工作機軸 各軸的輸出轉矩分別為各軸的輸入轉矩乘軸承效率0.985 將計算結果列在下表 軸號 輸入功率P/kW 輸入轉矩T/() 轉速n/（r/min） 電機軸 7.76 50.76 1460 I軸 7.682 50.25 1460 II軸 7.264 142.54 486.67

8、III軸 6.940 866.37 76.50 工作機軸 6.768 844.89 76.50 四、傳動零件的計算 1、圓錐直齒齒輪傳動的計算 選擇齒形制GB12369-90，齒形角 設計基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=3，傳遞功率，主動軸轉速 ，采用二班制工作，壽命10年（一年以300天計），小錐齒輪懸臂布置。 （1）選擇齒輪材料和精度等級 ①材料均選取45號鋼調質。小齒輪齒面硬度為280HBS，大齒輪齒面硬度為240HBS。 ②精度等級取8級。 ③試選小齒輪齒數(shù),則 （2）按齒面接觸疲勞強度設計 查表 有

9、齒面接觸疲勞強度設計公式 ① 試選載荷系數(shù)：。 ② 計算小齒輪傳遞的扭矩： ③ 取齒寬系數(shù)： ④ 確定彈性影響系數(shù)：由表， ⑤ 確定區(qū)域系數(shù)：查[3]圖10-30，標準直齒圓錐齒輪傳動： ⑥ 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式[3]式10-13，計算應力循環(huán)次數(shù)： ⑦ 查[3]圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)：， ⑧ 查[3]圖10-21(d)得疲勞極限應力：， ⑨ 由[3]式10-12計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1%，安全系數(shù)， ， = ⑩ 由接觸強度計算出小齒輪分度圓直徑：， 則 ? 齒輪的圓周速度 ? 計算載荷系數(shù)： a：

10、齒輪使用系數(shù)，查[3]表10-2得 b：動載系數(shù)，查[3]圖10-8得 c：齒間分配系數(shù)，查[3]表10-3得 d：齒向載荷分布系數(shù) 查[3]表10-9得，所以 e：接觸強度載荷系數(shù) 按載荷系數(shù)校正分度圓直徑 取標準值，模數(shù)圓整為 計算齒輪的相關參數(shù) ， ， 確定齒寬： 圓整取 (3)校核齒根彎曲疲勞強度 載荷系數(shù) 當量齒數(shù)， 查[3]表10-5得，，， 取安全系數(shù) 由[3]圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)， 查[3]圖10-20(c)得彎曲疲勞極限為：， 許用應力 校核強度，由[3]式10-23 計算得 可知彎曲強度滿足，

11、參數(shù)合理。 2、圓柱斜齒齒輪傳動的計算 設計基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=6.4，傳遞功率，主動軸轉速，采用二班制工作，壽命10年（一年以300天計）。 （1）選擇齒輪材料、精度等級和齒數(shù) ①小齒輪材料選取40Cr鋼調質，大齒輪選取45鋼調質，小齒輪齒面硬度為280HBS，大齒輪齒面硬度為240HBS。 ②精度等級取8級。 ③試選小齒輪齒數(shù) 初選螺旋角 （2）按齒面接觸疲勞強度設計 查[3](10-21)有齒面接觸疲勞強度設計公式 試選載荷系數(shù)： 計算小齒輪傳遞的扭矩： 取齒寬系數(shù)： 確定彈性影響系數(shù)：由[3]表10-6， 確定區(qū)域系數(shù)：查[3]圖10

12、-30，標準直齒圓錐齒輪傳動： 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式[3]式10-13，計算應力循環(huán)次數(shù)： 查[3]圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)：， 查[3]圖10-21(d)得疲勞極限應力：， 由[3]式10-12計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1%，安全系數(shù)， ， 由[3]圖10-26查得 代入數(shù)值計算 小齒輪直徑 圓周速度 齒寬b及模數(shù)， 計算縱向重合度 計算載荷系數(shù)： a：齒輪使用系數(shù)，查[3]表10-2得 b：動載系數(shù)，查[3]圖10-8得 c：齒間分配系數(shù)，查[3]表10-3得 d：查[3]表10-4得齒向載荷分布系數(shù) 查[3]圖10

13、-13得 e：接觸強度載荷系數(shù) 按載荷系數(shù)校正分度圓直徑 計算模數(shù) (3)按齒根彎曲強度設計 由[3]式10-17 / 計算載荷系數(shù) 由縱向重合度，從[2]圖10-28得 計算當量齒數(shù) 由[3]圖10-20得彎曲疲勞強度極限， 由[3]圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)， 取彎曲疲勞安全系數(shù) 由[3]式10-12得 由[3]表10-5得齒形系數(shù)， 得應力校正系數(shù)， 計算大、小齒輪的并加以比較。 ， 大齒輪的數(shù)值大,選用大齒輪。 計算得，取 校正齒數(shù) ， 圓整中心距 修正螺旋角 變化不大，不必修正前面計算數(shù)值。 計算幾何尺

14、寸 ， ，取齒寬為， 五、 軸的計算 1、I軸的計算 (1)軸上的功率，轉速， 轉矩， (2)初估軸的最小直徑 先按[2]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)[2]表15-3，取，于是得 由于輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸徑。為了使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應，故需同時選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉矩，查[3]表14-1 再根據(jù)查[1] 表12-5電動機的輸出軸直徑為42mm。所以選取彈性柱銷聯(lián)軸器型號為LX3，孔徑選為42mm。軸孔長度為型，長度L=84mm。 (3)軸的結構設計 擬定軸上零件的裝配方案，如下圖

15、 軸段1-2，由聯(lián)軸器型號直徑為38mm，右端應有軸肩定位，軸向長度應該略小于50mm，取48mm。 軸段2-3，由軸承內圈直徑得軸段直徑為46mm，軸段長度定為62mm。 軸段3-4，由受力情況選擇圓錐滾子軸承，型號取30210，內徑58mm。所以軸段直徑為50mm，長度為27mm。 軸段4-5，根據(jù)圓錐滾子軸承的安裝要求，軸徑為46mm，長度為91mm。

16、 軸段5-6，同3-4段一樣。 軸段6-7，取直徑為58mm，長度為8mm。 軸段7-8，取直徑為50mm，長度略小于齒輪寬，取50mm。 零件的周向定位 查[1]表14-24得 左端半聯(lián)軸器定位用平鍵，平鍵的，長度L=70，右端小齒輪定位

17、用平鍵， ，L=25。 軸上圓角和倒角尺寸 參考表，取軸端倒角為°，圓角取1.6mm。 (4) 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結構圖和受力情況得出軸所受彎矩扭矩 （5）按彎扭合成應力校核軸的強度 由上圖可知，應力最大的位置，只需校核此處即可，根據(jù)[3]式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 查[3]表15-1得，因此，軸安全。 2. Ⅱ軸的計算 （1）軸上的功率，轉速，轉矩， (2)求作用在齒輪上的力 大圓錐齒輪：圓周力，軸向力，徑向力 圓柱齒輪：圓周力， 軸向力， 徑向力。 (3)初估軸的最小直徑

18、 先按[2]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)[2]表15-3，取，于是得 (4)軸的結構設計 軸段1-2，根據(jù)最小直徑，選擇軸承，因為有徑向力個軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承，型號為30206，，所以軸段直徑為50mm，長度為34mm。 軸段2-3，因為齒輪輪轂長度為53mm，軸段長度定為53mm，直徑52mm。 軸段3-4，根據(jù)2-3段和齒輪的安裝直徑所以選擇直徑為60mm。長度為13mm 軸段4-5，安裝小齒輪，所以軸長度為105mm，軸直徑為111mm。 軸段5-6，此段安裝同1-2段，軸徑為50mm。 零件的周向定位 查

19、表得 齒輪定位用平鍵，錐齒輪選擇，長度略小于軸段，取L=25mm，圓柱齒輪選擇，L=70mm。 軸上圓角和倒角尺寸 參考[2]表15-2，取軸端倒角為°，圓角取1.6mm (5)求軸上的載荷 根據(jù)軸的結構圖和受力情況得出軸所受力和彎矩扭矩如表所示 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 彎矩和扭矩圖如下： (6)按彎扭合成應力校核軸的強度 由上圖可知，應力最大的位置，校核此處即可，根據(jù)[2]式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，

20、取，軸的計算應力 查[2]表15-1得，因此。 所以最終可以確定彎扭校核結果為安全。 3、III軸的計算 (1)軸上的功率，轉速，轉矩 ， (2)求作用在齒輪上的力 圓周力，沒有軸向力，只有徑向力。 (3)初估軸的最小直徑 先按[2]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)[2]表15-3，取，于是得 ，由于輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸徑。為了使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應，故需同時選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉矩，查[2]表14-1 選取凸緣聯(lián)軸器型號為GY7，公稱轉矩為1600N?m孔徑選為50mm。聯(lián)軸器

21、與軸配合的輪轂長度為112mm。 (4)軸的結構設計 擬定軸上零件的裝配方案，如下圖 軸段1-2，由聯(lián)軸器型號得直徑為56mm，右端應有軸肩定位，軸向長度應該略小于142mm，取140mm。 軸段2-3，此處與滾動軸承6011配合，取直徑為軸承孔徑63mm，長度取為58mm。 軸段3-4，選擇軸徑為65mm長度L=23mm。 軸段4-5，此段為大齒輪定位，選取直徑分別為74mm，長度為86mm。 軸段5-6，左端用于大齒輪定位，長度略小于齒寬，所以直徑為68mm，長度為96mm。 軸段6-7，齒輪離機座壁應該有一段距離，所以選擇軸徑為65mm，長度為43mm。 查表得

22、 左端半聯(lián)軸器定位用平鍵，，長度略小于軸段，取100mm， 右端大齒輪定位用平鍵，，長度略小于軸段，取63mm。 軸上圓角和倒角尺寸 參考[2]表15-2，取軸端倒角為°，圓角取1.6mm (5)求軸上的載荷 根據(jù)軸的結構圖和受力情況得出軸所受彎矩扭矩如圖所示 (6)按彎扭合成應力校核軸的強度 由上圖可知，應力最大的位置，只需校核此處即可，根據(jù)[2]式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 查[2]表15-1得，因此，軸安全。 六、軸承的計算 1、I軸的軸承校核 軸承30207的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力，

23、 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力， 軸向力，左側軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 ， 軸承壽命的校核 2、II軸的軸承校核 軸承30207的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力， 軸向力，右側軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 ， 軸承壽命的校核 3、III軸的軸承校核 軸承

24、30208的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力， 軸向力，左側軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 ， 軸承壽命的校核 七、鍵連接的選擇及校核計算 將各個連接的參數(shù)列于下表 鍵 軸直徑mm 工作長度mm 轉矩 Nm 極限應力Mpa 42 70 72.71 14.92 42 25 72.71 66.58 33 25 139.61 105.02 33 70

25、 139.61 35.63 50 100 812.55 77.39 39 63 812.55 106.17 根據(jù)平鍵連接強度條件[2]式6-1 得，其中k=0.5h。算出各鍵極限應力如上表。查[2]表6-1得，所以以上各鍵強度合格。 八、減速器附件的選擇 1、通氣器 由于在室內使用，選簡易式通氣器，采用M12×1.25 2、油面指示器，油面變動范圍大約為17mm，取A20型號的圓形游標 3、起吊裝置 采用箱蓋吊換螺釘，按重量取M12，箱座采用吊耳 4，放油螺塞 選用外六角油塞及墊片M16×1.5 九、潤滑與密封 1、齒

26、輪的潤滑 采用浸油潤滑，浸油高度為半個齒寬到一個齒寬，取為35mm。 2、滾動軸承的潤滑 根據(jù)軸承周向速度，所以開設油溝、飛濺潤滑。 3、 潤滑油的選擇 齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于閉式齒輪設備，選用中負荷工業(yè)齒輪油220。 4、 密封方法的選取 選用凸緣式端蓋易于調整，采用氈圈密封，結構簡單。 軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 十、設計小結 由于時間緊迫，所以這次的設計存在許多缺點，比如某些尺寸沒有考慮圓整，齒輪的計算不夠精確等。通過這次的實踐，能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設備

27、。另外認識到機械設計是一個系統(tǒng)性很強的工作，是需要明晰的條理與充分的耐心才可以圓滿完成的。 這次關于帶式運輸機上的兩級圓錐圓柱齒輪減速器的課程設計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設計的綜合素質大有用處。通過兩個星期的設計實踐，使我對機械設計有了更多的了解和認識.為我們以后的工作打下了堅實的基礎. 　　機械設計是機械工業(yè)的基礎,是一門綜合性相當強的技術課程，它融《機械原理》、《機械設計》、《理論力學》、《材料力學》、、《工程材料》、《機械設計（機械設計基礎）課程設計》等于一體。 這次的課程設計,對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設計思想、訓練綜合運用機

28、械設計和有關先修課程的理論,結合生產實際反應和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關機械設計方面的知識等方面有重要的作用。設計中還存在不少錯誤和缺點，需要繼續(xù)努力學習和掌握有關機械設計的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設計習慣和思維從而提高設計實踐操作能力。 十一、參考資料目錄 [1]《機械設計課程設計指導書》（第二版） ，高等教育出版社，龔溎義主編，羅圣國等編。2011.8（2012.12重?。? [2]《機械設計》，武漢理工大學出版社，楊明忠，朱家誠主編，2001.10（2013.7重?。? [3]《機械設計課程設計手冊》（第四版），高等教育出版社，吳宗澤等主編

29、，2012.5（2013.1重印） [4]《機械原理》，西南交通大學出版社，趙登峰，陳永強，鄧茂云主編，2012.1 同步轉速為1500r/min 確定電機Y系列三相異步電動機，型號為Y160M-4，額定功率11kW， 滿載轉速： 1460r/min

30、 ， 45號鋼調質。小齒輪齒面硬度為280HBS，大齒輪齒面硬度為240HBS

31、

32、 ， ，

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34、