二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计说明书.doc

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1、若数据和此论文中的不同，我可以帮你们修改的！该论文配有相关图纸！需要者可以加我QQ：844423381XX学院毕业设计说明书课 题： 二级圆锥-圆柱齿轮减速器 子课题: 同课题学生姓名: 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 二级圆锥-圆柱齿轮减速器摘要 减速器是各类机械设备中广泛应用的传动装置。减速器设计的优劣直接影响机械设备的传动性能。 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率

2、，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。 减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它的主要优点是：瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴间的运动和动力 适用的功率和速度范围广 传动效率高 工作可靠，使用寿命长外轮廓尺寸小，结构紧凑。 绪论 随着社会的发展和人民生活水

3、平的提高，人们对产品的需求是多样化的，这就决定了未来的生产方式趋向多品种、小批量。在各行各业中十分广泛地使用着齿轮减速器，它是一种不可缺少的机械传动装置. 它是机械设备的重要组成部分和核心部件。目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区，推动了中国装配制造业发展。1.1 本设计的目的及意义目的： A 通过设计熟悉机器的具体操作，增强感性认识和社会适应能力，进一

4、步巩固、 深化已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解决问题的能力。B 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。C 对所学技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。D 学会利用多种手段(工具)解决问题，如：在本设计中可选择CAD等制图工具。E 了解减速器内部齿轮间的传动关系。意义： 通过设计，培养学生理论联系实际的工作作风，提高分析问题、解决问题的独立工作能力；通过实习，加深学生对专业的理解和认识，为进一步开拓专业知识创造条件，锻炼动手动脑能力，通过实践运用巩固了所学知识，加深了解其基本原理12 减速器的发展状况减速

5、器是用于原动机与工作机之间的独立的传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在现代机械中应用极为广泛，具有品种多、批量小、更新换代快的特点。渐开线二级圆柱齿轮减速器具有体积小、重量轻、承载能力大、传动平稳、效率高、所配电机范围广等特点，可广泛应用于各行业需要减速的设备上。二级圆柱齿轮减速器的计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术。通过本课题的研究，将进一步对这一技术进行深入地了解和学习。13 减速器的发展趋势当今的减速器正向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。我国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发

6、展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化，在现代机械中应用极为广泛。 减速器行业涉及的产品类别包括了各类齿轮减速器、行星齿轮减速器及蜗杆减速器，也包括了各种专用传动装置，如增速装置、条素装置、以及包括柔性传动装置在内的各类复合传动装置等，产品服务领域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。其作为传动机械行业里的一个重要的分支，在机械制造领域中扮演着越来越重要的角色。近几年，随着中国产业经济的迅猛发展，减速器行业在国内也取得了日新月异的进步。 由于编者水平有限，设计中有错误与不当之处在所难免，希

7、望老师批评指正。关键字：减速器、齿轮、轴承、联接目 录摘要2绪论4一、设计任务书8 一、设计题目8 二、原始数据8 三、设计内容和要求8二、传动方案的拟定9三、电动机的选择9 1.选择电动机的类型9 2.选择电动机功率9 3.确定电动机转速10四、传动比的计算 1. 总传动比10 2. 分配传动比10五、传动装置运动、动力参数的计算1.各轴的转速102.各轴功率计103.各轴转矩11六、 传动件的设计计算一、高速级锥齿轮传动的设计计算111.选择材料、热处理方式和公差等级112.初步计算传动的主要尺寸113.确定传动尺寸124.校核齿根弯曲疲劳强度135.计算锥齿轮传动其他几何尺寸14二、低速

8、级斜齿圆柱齿轮的设计计算1.选择材料、热处理方式和公差等级142.初步计算传动的主要尺寸153.确定传动尺寸164.校核齿根弯曲疲劳强度175.计算锥齿轮传动其他几何尺寸18七、齿轮上作用力的计算191.高速级齿轮传动的作用力192.低速级齿轮传动的作用力19八、减速器装配草图的设计19九、轴的设计计算20 一、高速轴的设计与计算20 1.已知条件21 2.选择轴的材料21 3.初算轴径22 4.结构设计22 5.键连接23 6.轴的受力分析23 7.校核轴的强度24 8.校核键连接的强度24二、中间轴的设计与计算25 1.已知条件25 2.选择轴的材料25 3.初算轴径26 4.结构设计26

9、 5.键连接28 6.轴的受力分析28 7.校核轴的强度29 8.校核键连接的强度30三、低速轴的设计与计算30 1.已知条件30 2.选择轴的材料30 3.初算轴径30 4.结构设计31 5.键连接32 6.轴的受力分析32 7.校核轴的强度33 8.校核键连接的强度34十、减速器箱体的结构尺寸35十一、润滑油的选择与计算36十二、装配图和零件图37致谢38参考文献39一、设计任务书一、设计题目：设计圆锥圆柱齿轮减速器设计卷扬机传动装置中的两级圆锥-圆柱齿轮减速器。该传送设备的传动系统由电动机减速器运输带组成。轻微震动，单向运转，在室内常温下长期连续工作。 （图1）1电动机；2联轴器；3减速

10、器；4卷筒；5传送带二、原始数据：运输带拉力F(KN)运输带速度V(m/s)卷筒径D（mm）使用年限（年）100000.350010三、设计内容和要求：1. 编写设计计算说明书一份，其内容通常包括下列几个方面：（1）传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择；（2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；（3）传动零件的设计计算（如除了传动，蜗杆传动，带传动等）；（4）轴的设计计算；（5）轴承及其组合部件设计；（6）键联接和联轴器的选择及校核；（7）减速器箱体，润滑及附件的设计；（8）装配图和零件图的设计；（9）校核；（10）轴承寿命校核；（11）设计小结；（12）参考文献；（13）致谢

11、。2. 要求每个学生完成以下工作：（1）减速器装配图一张（0号或一号图纸）（2）零件工作图二张（输出轴及该轴上的大齿轮），图号自定，比例11。（3）设计计算说明书一份。二、传动方案的拟定运动简图如下：（图2）由图可知，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为型砂运输设备。减速器为两级展开式圆锥圆柱齿轮的二级传动，轴承初步选用深沟球轴承。联轴器2选用凸缘联轴器，8选用齿形联轴器。三、电动机的选择电动机的选择见表1计算项目计算及说明计算结果1.选择电动机的类型根据用途选用Y系列三相异步电动机 2.选择电动机功率 运输带功率为 Pw=Fv/1000=10000*0.3/1000 Kw=3Kw

12、 查表2-1，取一对轴承效率轴承=0.99，锥齿轮传动效率锥齿轮=0.96，斜齿圆柱齿轮传动效率齿轮=0.97，联轴器效率联=0.99，得电动机到工作机间的总效率为总=4轴承锥齿轮齿轮2联=0.994*0.96*0.97*0.992=0.88 电动机所需工作效率为 P0= Pw/总=3/0.88 Kw=3.41Kw 根据表8-2选取电动机的额定工作功率为Ped=4KwPw=3Kw总=0.88 P0=3.41KwPed=4Kw 3.确定电动机转速输送带带轮的工作转速为 nw=(1000*60V)/d=1000*60*0.3/*500r/min=11.46r/min由表2-2可知锥齿轮传动传动比i

13、锥=23，圆柱齿轮传动传动比i齿=36，则总传动比范围为 i总=i锥i齿=23*(36)=618电动机的转速范围为n0=nwi总11.46*(618)r/min=68.76206.28r/min 由表8-2知，考虑到此转速很小，最接近的同步转速为750r/min，所以本例选用750r/min的电动机，其满载转速为720r/min,其型号为Y160M1-8nw=11.46r/minnm=720r/min四、传动比的计算及分配传动比的计算及分配见表2计算项目计算及说明计算结果1.总传动比i=nm/nw=720/11.46=62.83i=62.832.分配传动比高速级传动比为 i1=0.25i=0.

14、25*62.83=15.71为使大锥齿轮不致过大，锥齿轮传动比尽量小于3，取i1=3低速级传动比为 i2=i/i1=62.83/3=20.94此值过大，取i2=4i1=3i2=4五、传动装置运动、动力参数的计算传动装置运动、动力参数的计算见表3计算项目计算及说明计算结果1.各轴转速n0=720r/minn1=n0=720r/minn2=n1/i1=720/3r/min=240r/minn3=n2/i2=240/4r/min=60r/minnw=n3=60r/minn1=n0=720r/minn2=240r/minnw=n3=60r/min2.各轴功率p1=p0联=3.41*0.99kw=3.3

15、8kwP2=p11-2=p1轴承锥齿=3.38*0.99*0.96kw=3.21kwP3=p22-3=p2轴承直齿=3.21*0.99*0.97kw=3.08kwPw=p33-w=p3轴承联=3.08*0.99*0.99kw=3.02kwp1=3.38kwP2=3.21kwP3=3.08kwPw=3.02kw3.各轴转矩T0=9550p0/n0=9550*3.41/720Nmm=45.23NmT1=9550p1/n1=9550*3.38/720Nmm=44.83NmT2=9550p2/n2=9550*3.21/240Nmm=127.73NmT3=9550p3/n3=9550*3.08/60Nm

16、m=490.23NmTw=9550pw/nw=9550*3/60Nmm=477.5NmT0=45.23NmT1=44.83NmT2=127.73NmT3=490.23NmTw=477.5Nm六、 传动件的设计计算 一、高速级锥齿轮传动的设计计算锥齿轮传动的设计计算见表4 计算项目计算及说明计算结果1.选择材料、热处理方式和公差等级 考虑到带式运输机为一般机械，大、小锥齿轮均选用45钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，由表8-17得齿面硬度HBW1=217255，HBW2=162217.平均硬度HBW1=236，HBW2=190.HBW1-HBW2=46.在3050HBW之间。选用8级精度。45

17、钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度2.初步计算传动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为d11) 小齿轮传递转矩为T1=448302) 因v值未知，Kv值不能确定，可初步选载荷系数Kt=1.33) 由表8-19，查得弹性系数ZE=189.84) 直齿轮，由图9-2查得节点区域系数ZH=2.55) 齿数比=i=36) 取齿宽系数=0.37) 许用接触应力可用下式公式 由图8-4e、a查得接触疲劳极限应力为 小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为N1=60n1aLh=60*720*1*2*8*250*10=1.728*109N2=N1/i1=1.728*109/

18、3=5.76*108由图8-5查得寿命系数ZN1=1，ZN2=1.05；由表8-20取安全系数SH=1，则有取 初算小齿轮的分度圆直径d1t,有 d1t82.90mm3.确定传动尺寸（1）计算载荷系数 由表8-1查得使用系数KA=1.0，齿宽中点分度圆直径为 dm1t=d1t(1-0.5)=82.90*(1-0.5*0.3)mm=70.47mm故vm1=dm1tn1/60*100=*70.47*720/60*1000m/s=2.66m/s由图8-6降低1级精度，按9级精度查得动载荷系Kv=1.23，由图8-7查得齿向载荷分配系数K=1.13，则载荷系数K=KAKvK=1.0*1.23*1.13

19、=1.4(2） 对d1t进行修正 因K与Kt有较大的差异，故需对Kt计算出的d1t进行修正 ，即 d1=82.90=84.97mm（3） 确定齿数 选齿数Z1=20，Z2=uZ1=3*20=60，（4） 大端模数m ，查表8-23，取标准模数m=5mm（5） 大端分度圆直径为 d1=mZ1=5*20mm=100mm84.97 d2=mZ2=5*60mm=300mm(6) 锥齿距为 R=（7） 齿宽为 b=0.3*158.11mm=47.43mm 取b=50mm d1=84.97mm Z1=23 Z2=60m=5mmd1=100mmd2=300mmR=158.11mmb=50mm4.校核齿根弯曲

20、疲劳强度 齿根弯曲疲劳强度条件为 （1） K、b、m和同前（2） 圆周力为 Ft=（3） 齿形系数YF和应力修正系数YS 即当量齿数为 由图8-8查得YF1=2.65,YF2=2.13，由图8-9查得YS1=1.58，YS2=1.88（4） 许用弯曲应力 由图8-4查得弯曲疲劳极限应力为 由图8-11查得寿命系数YN1=YN2=1,由表8-20查得安全系数SF=1.25，故 满足齿根弯曲强度5.计算锥齿轮传动其他几何尺寸ha=m=5mmhf=1.2m=1.2*5mm=6mmC=0.2m=0.2*5mm=1mda1=d1+2mcos=100+2*5*0.949mm=109.49mmda2=d2+

21、2mcos=300+2*5*0.316mm=303.16mmdf1=d1-2.4mcos=100-2.4*5*0.949mm=88.61mmdf2=d2-2.4mcos=300-2.4*5*0.316mm=296.21mmha=5mmhf=6mmC=1mda1=109.49mmda2=303.16mmdf1=88.61mmdf2=296.21mm 二、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算 斜齿圆柱齿轮的设计计算见表5计算项目计算及说明计算结果1.选择材料、热处理方式和公差等 大、小锥齿轮均选用45钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，由表8-17得齿面硬度HBW1=217255，HBW2=162217.

22、平均硬度HBW1=236，HBW2=190.HBW1-HBW2=46.在3050HBW之间。选用8级精度。45钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度2.初步计算传动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为1) 小齿轮传递转矩为T2=1277302) 因v值未知，Kv值不能确定，可初步选载荷系数Kt=1.43) 由表8-19，查得弹性系数ZE=189.84) 初选螺旋角，由图9-2查得节点区域系数ZH=2.465) 齿数比=i=46) 查表8-18，取齿宽系数=1.17) 初选Z3=20，则Z4=uZ3=4*20=80，则端面重合度为 = =1.64轴向重合度为

23、由图8-13查得重合度系数8） 由图11-2查得螺旋角系数Z=0.999） 许用接触应力可用下式计算 由图8-4e、a查得接触疲劳极限应力为 小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为N3=60n2aLh=60*240*1*2*8*250*10=5.76*108N4=N3/i2=5.76*108/4=1.44*108由图8-5查得寿命系数ZN3=1.05，ZN4=1.13；由表8-20取安全系数SH=1.0，则有 取初算小齿轮的分度圆直径d3t，得 =64.36mmZ3=20Z4=80d3t64.36mm3.确定传动尺寸（1）计算载荷系数 由表8-21查得使用系数KA=1.0因=0.81m/s，由图8

24、-6查得动载荷系数Kv=1.1，由图8-7查得齿向载荷分配系数K=1.09，由表8-22查得齿向载荷分配系数K=1.18，则载荷系数为 K=KAKvKK=1.0*1.1*1.09*1.18=1.41（2） 对d3t进行修正 因K与Kt有较大的差异，故需对Kt计算出的d3t进行修正，即 =64.51mm(3) 确定模数mn mn=按表8-23，取mn=4mm（4） 计算传动尺寸 中心距为 =204.5mm取整，螺旋角为 因值与初选值相差较大，故对与有关的参数进行修正 由图9-2查得节点区域系数ZH=2.43，端面重合度为 = =1.60轴向重合度为由图8-3查得重合度系数，由图11-2查得螺旋角

25、系数Z=0.99 =65.89mm因=0.83m/s，由 图8-6查得动载荷系数Kv=1.1，载荷系数K值不变 mn=按表8-23，取mn=4mm，则中心距为 螺旋角为修正完毕，故 b4=95mm b3=100mm K=1.41d3t65.89mmmn=4mma=210mmd3=84.03mmd4=336.13mmb4=95mmb3=100mm4.校核齿根弯曲疲劳强度 齿根弯曲疲劳强度条件为 1） K、T3、mn和d3同前2） 齿宽b=b3=100mm3） 齿形系数YF和应力修正系数YS。当量齿数为 由图8-8查得YF3=2.55，YF4=2.18；由图8-9查得YS3=1.55，YS4=1.764） 由图8-1查得重合度系数5） 由图11-23查得螺旋角系数6） 许用弯曲应力为 由图8-4f、b查得弯曲疲劳极限应力由图8-11查得寿命系数YN3=YN4=1，由表8-20查得安全系数SF=1.25，故=26.54Mpa满足齿根弯曲疲劳强度