机械综合课程设计圆锥齿轮减速器设计

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1、於辜大辱课程设计报告课程名称：机械基础综合课程设计设计题目：带式输送机的一级圆锥齿轮减速器学 院：机械工程学院专业年级：机械设计制造及其自动化12级姓 名：樊旭然班级学号：机电12-1-04指导教师：张占国二。一四年11月14 日一、 课程设计任务书 错误!二、 电动机的选择 错误!三、 传动比的分配和动力参数计算 错误!四、 运动和动力参数的计算 错误!五、 传动零件设计计算 错误!六、 轴的设计计算 错误!七、 滚动轴承的选择及校核计算 错误!八、 键连接的选择 错误!九、 联轴器的选择及校核计算 错误!十、减速器的润滑与密封 错误!十一、 箱体及附件的结构设计 错误 !设计小结参考文献错

2、误 !未定义书签。错误 !未定义书签。课程设计任务书题目：用于带式输送机的一级圆锥齿轮减速器工作条件：连续单向运转，工作平稳，使用期限10年，小批量生产,两班制工作，运输带速度允许误差为土 5%1 也动机2 一状釉修3 圾懂伸轮断速器4睡借动5於一筏曲原始数据：运输带工作拉力？ = 2200?,运输带工作速度？= 1.6?,卷筒直径？ = 280?二、电动机的选择1 .选择电动机类型根据工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机， 电压380V。2 .选择电动机容量电动机所需工作功率为：CC?QQ = ?工作机所需功率为：?=1000传动装置的总效率为：4=?1?2?3?4?5?6由机

3、械设计综合课程设计第二版表 2-5查得的各个部分 的效率为：弹性联轴器？?1 = 0.99,锥齿轮传动？?2 = 0.97,轴承？?3 = 0.99,轴承？?4= 0.99,滚子链传动？?5= 0.96,传动滚筒？?6 = 0.96, 代入得：4=?1?2?3?4?5?6 = 0.99 X0.97 X0.99 X 0.99 X 0.96 X0.96 =0.833所需电动机功率为：?2200 X 1.6? = 1000 Tl = 1000 X 0.833 = 423?W因载荷平稳，电动机额定功率？?略大于P?即可。根据Y系列 电动机技术数据，选定电动机的额定功率为 ？?？ = 5.5kW。3 .

4、确定电动机转速滚筒工作转速：60 X 1000? 60 X1000 X1.6? = = =1091 ? X 280由机械设计综合课程设计第二版表 2-3和表2-4查得锥4=0.833?= 4.23?W?=109.1 ?=960?齿轮传动的单级传动比为？?12 2r。X( sc )2?(1 - 0.5?)?1）确定公式中各值 选定？?？= 1.3计算小齿轮传递的扭矩?1 = 9550 X?1= 9550 X 绥=41.7? ?1960? =1.3?1 = 41.7? ? = 0.3? = 2.5?=189.8?1?2选取齿宽系数？?？ = 0.3 由机械设计第九版图10-20查得区域系数？?？=

5、 2.5 由机械设计第九版表10-5查得材料的弹性影响系数?= 189.8?1?2计算接触疲劳许用应力?由机械设计第九版图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为门？1= 600? (r?2= 550?由式N = 60nj ?得应力循环次数?1 = 60?1 ? = 60 X 960 X 1 X(2 X8 X300 X10)9=2.765 X 10?12 765 x 1099?2= ? = X2-2= 1.257 X10由机械设计第九版图10-23查得接触疲劳寿命系数?1 = 0.90, ?2 = 0.95取失效概率为1%安全系数为S =1,由打=”?产得(T ?1 =9999?1

6、?1?0.90 X600 ?1=540?(T ?2 =?2?2?0.95 X 550 ?1=523?取?1和?2中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即(T?1 = (T?2 = 523?2)调整小齿轮分度圆直径?1=600?2=550?9?1 = 2.765 X109?2 = 1257 X10S= 1(T ?1=540?0- ?2=523?1?=70.068?34?1? 2?1? 二R X (一一二)?(1- 0.5?)2? ( ? )4_4234 X1.3 X4.17 X1042.5 X189.8 2=Mx () ?0.3 X(1 - 0.5 X0.3)2 X44?20 (523)=70

7、.068?(2)调整小齿轮分度圆直径1)计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度？?1 = ?1?(1 - 0.5?) = 72.068 X(1 - 0.5 X0.3) ?=61258?冗？?？?？1九 X 61.258X96022”= ?-1 =? = 3 079?60 X100060 X1000 当量齿轮齿宽系数?CC ?1?3?2 + 10.3 X 70.068 乂 M好 + 1 c? =?2=2-=25.399?25.399?= ?1 = 61.258= 041462)计算实际载荷系数？?？ 由机械设计第九版表10-2查得使用系数?= 1 根据？?？ = 3.079?、8级进度齿轮，由机械

8、设计第九版图10-8查得动载系数?= 1.17支持锥齿轮精度较低，取齿间载荷分布系数 ? = 1 由机械设计第九版表10-4查得用插值法查的8级精度、小齿轮悬臂时，得齿向载荷分布系数 ？?？= 1.196由此，得到实际载荷系数? = ? = 1 X 1.17 X 1 X 1.196 = 1.3993)由？?1 =吗?丝可以按实际载荷系数算得分度圆宜径为 V ?99 ?1=61.258?=3.079? = 25.399? = 0.4146? = 1? = 1.17? = 1? = 1.196?= 1.399?1 = 70.151? = 3.508? ?1 = 3 /_ T v?9V ? =1.3

9、3 1 199=72.068 X ? = 70.151?1.3及相应的齿轮模数?=?170.151=3.508?1203.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由必：?.：；?能2?!?*得模数,即6 1 = 24.4446 2 = 65.556?1m? .,2.V?(0.5- ?)2?2R+? X ?1）确定公式中的各值 选定？?？= 1.3小、,否?计算卞丁由分锥角206 1 = arctan (?) = arctan (44) = 24.4445 2 = 90 0 - 24.444=65.556?1 = 21.97?2 = 106.33?1 = 2.78?2 = 2.22?1 = 1.56?2 =

10、 1.81可得当量齿数?1 =?120?1?2 =?1 = cos( 24.444 ) = 21.97 ?244=500?=106 33?2cos (65.556 )106.33?2由机械设计第九版图10-17查得齿形系数?1 = 2.78、?2 = 2.22由机械设计第九版图10-18查得应力修正系数?1 = 1.56、？?2= 1.81由机械设计第九版图10-24c查得大齿轮和小齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别是?1 = 500?、？2= 380?由机械设计第九版图10-22取得弯曲疲劳寿命系数？?1 = 0.85、?2 = 0.80=380?1 = 0.85?2 = 0.80(T ?1=250

11、?取弯曲疲劳安全系数S = 1.7,由打=?了?得 ?_,?10.85 X500力=19?= -1 ?=250?9?20.80 X380门?2 =?2?= 1 ?=197?1?12.78 X1.56?11250= 00173?2?22.22 x1.81一 L = = 0.0204 ? 2197因为大齿轮的?；?大于小齿轮,所以取 ?2?2=0.0204 ?22)计算模数?3?1?-_X-一”?(0.5- ?)2?26?2+ 1?一331.3 X4.17 X103=v X 0.0204 = 1.741?0.3 X(1 - 0.5 X0.3)2 X242 X及.22+ 1(2)调整齿轮模数1)计算

12、实际载荷系数前的数据准备圆周速度？?1 = ?1 ? = 1.741 X20= 34.822?1 = ?1(1- 0.5?) = 34.822 X(1 - 0.5 X0.3)=29.599?1?1? X 21.599 X 960? = = = 1 086 ?60 X100060 X10001.086? ?。？?1 V?2 + 10.3 X 34.822 X 及.22 + 1?=2=2?=12.623?(T ?2=197?1?1 ?1=0.0173?2?2 ?2=0.0204? = 1.741?1 = 34.822?1=29.599?=1.086?= 12.623? = 1? = 1.06? =

13、 1.180? = 1.179?= 1.2503)?= 1.717?=? 3 ? _? 一?1 = 35?2 = 77?1 = 70?2 = 144?=2422 386 2=65 0 33 22 2）计算实际载荷系数？?？ 根据？= 1.068?, 8级精度，由机械设计第九版图10-8查得动载荷系数?= 1直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分布系数 ？?？= 1.06 由机械设计第九版表10-4用插值法查得？?？=1.180,于是？?？= 1.179则载荷系数为? = ? = 1 x 1.06X1 x 1.179=1.250?由？ = ?表查得按实际载荷系数算得齿轮模数为:3 1 2501.741

14、 X -3- ? = 1.717?按照齿根弯曲疲劳强度计算的模数，就近选择标准模数?=2mm按照接触疲劳强度算得的分度圆直径？?1 = 70.151mm,算出小齿轮齿数？?1 = ?1 = 702包=35.07,则大齿轮齿数？?2= ?1 = 35.07 X2.2 = 77.17。为了使两齿轮互质，取?1 = 35 ?2 = 774.几何尺寸计算(1)计算分度圆直径?1 = ?1? = 35 X2 = 70?2 = ?2?= 77 X2 = 144?(2)计算分锥角6 1 = arctan (?) = arctan (77) = 24 0 22 38 5 2 = 90 0 - 24 0 22

15、38= 65 33 22?1 = ?2 = 26(3)计算齿轮宽度” _ ?i 72展 + 1 _ 0.3 X 70 X V2.22 + 1 ”=2=2=25.37?取?1 = ?2 = 26?1 = 25?2 = 100(二)链传动的设计计算额定功率?= 3.67?主动链轮转速？1 = 436.4?,传动比？ =4,传动平稳，中心线水平布置1 .选择链轮齿数取小链轮齿数？?1 = 25 ,大链轮齿数为？?2 = ? ?1 = 25 X4 = 1002 .确定计算功率型号10A-1由机械设计第九版表9-6查得工况系数? = 1由机械设计第九版图9-13查得主动链轮齿数系数?= 1, 单排链，则

16、计算功率为：? = ? = 3.67?3 .选择链条型号和节距根据? = 3.67? , ?1 = 436.4 ?,和？?？ 3 9550X1000?0.2?24c ?=?4?初步估算轴的取小直径取轴的材料为40Cr调质处理根据机械设计第九版表15-3 ,取？?0= 120,于是得:义1000?3 4.17.2?=?诟=120X 40=19.58?考虑到轴上键槽，现将轴径扩大5%即?= 19.58 X105%= 20.6mm? = 1191.4?1 = 179.4?1 = 394.8? 19.58? = 20.6mm? = 54.7?弹柱销联轴器LX3联轴器输出轴的最小直径显然是安装半联轴器处

17、轴的直径 ?-?。为了使所选的轴直径？?-?与联轴器的孔相应。故, 需要选取联轴器型号。联轴器的计算转矩？?？= ?,查机械设计第九版 表14-1 ,考虑转矩变化很少，故?= 1.3,则：?= ?= 54.7? ?按照计算扭矩？?？= 54.7? ?,应选取联轴器公称扭矩 大于计算扭矩。查机械设计综合课程设计第二版表6-100 , 查得LX2型弹柱销联轴器，它的公称扭矩560? ?,半联轴器 孔径？?1 = 20,22,24,25,28,30,32,35mm考虑到所选电机型号 Y132M2查机械设计课程综合设 计第二版表6-166得，电动机轴直径D = 38,42,48?,不 能与联轴器相匹配

18、，故选择LX3联轴器，可选孔径？?1 =30,32,35,38,40，能与电机相匹配，它的公称转矩为1250? ?, 许用转速？ = 4750?,孔径为？= 30,故取轴的直径 ?- ?= 30?。半联轴器长度L = 82?,半联轴器于轴配 合的毂孔长度？?1 = 60?。4.轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案。?= 30?- ?=30?1 = 60?- ?32? = 34?- ?58?装配方案如图示:由于齿轮直径较小，加工内孔和键槽不能满足强度和刚度 的要求，故做成齿轮轴的。(2)根据定位要求确定轴的各段长度和直径97?- ?32?轴承30207?- ?=20?35?为了满足半联轴器的

19、定位要求，I-II段轴的左端需要制出一 轴肩，故取II-III段的直径为？?-? = 32?左端用99?- ?=32?- ?40?轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈？= 34?。半联轴器与 轴配合的毂孔长度？?1 = 60?,为了保证轴段挡圈只压在 半联轴器上，而不压在轴的端面上，故I-II段的长度应比 ?1 = 60?湍短一些，现取?- ? = 58?2）初步选择滚动轴承99?- ?35?因为轴承同时受有径向力和轴向力的作用， 故选用单列的圆 锥滚子轴承。按照工作要求根据？?-?= 32?,由? = 48机械设计课程综合设计第二版表 6-67选取0基本游 隙组、标准进度的单列圆锥滚子轴承 302

20、07,其尺寸 ?X?X?= 35? X 72? X 18.25?,故 III-IV 的 轴径取?- ? = 35?,轴段长取?- ?= 20?。两轴承内圈通过轴套固定，可以选择同一型号的轴 承，所以左端V-VI轴的轴径？?-?= 35?。3）为了减少加工面的长度，轴段IV-V加工直径较轴承处略小， 取？?_ ? = 32?。4）满足轴承端盖油毡密封的需要，取II-III 段轴长为?- ?= 40?。5）为了防止润滑油中的灰尘杂质进入轴承，再轴承与齿轮之间放置挡油圈，加上轴承的宽度，取 V-VI轴段长？?-?= 35?。6）保证齿轮段与箱体由足够的距离，取 ?= 48 至此，已初步确定轴的各段直

21、径和长度。（3）轴上零件的周向定位由于该轴为齿轮轴，故齿轮无需周向定位。半联轴器与轴的周向定位采用平键链接。按？?- ? = 30?由机械设计综合课程设计第二版表6-57查得平键截面？ X?=8?X7?,键槽用键槽铳刀加工，长为 40mm同时为了保证半联轴器与轴有较好的对中性，故选择半联轴器毂孔与轴 一 ?7的配合为方6。(4)确定轴上的倒角和圆角尺寸查机械设计第九版表15-2 ,取轴段倒角为C1,各轴肩上的圆角半径为R1。5.求轴上的载荷首先根据轴的结构图，做出轴的计算简图。如图所示:此力系为空间任意力系，对 B点取矩得:? ?2 = 354.2? ?1 = 690.9?M = 41.7?

22、?=394.8? = 24.1?E ?(?) = - ?1 ?+ ? ?2 ? = 0?1 ?394.8 X61.? ?2=? = -68 = 354.2?对C取矩得：? = 41.7?E ?(?) = - ?1 ?+ ? ?1 ? = 06.得剪力图、弯矩图、扭矩图，如图所示:弯矩图，扭矩图和弯矩图可得:= = 0.6C ca=8.10?- 1=70?99?=1191.4?2 = 394.8?2 = 179.4? 22.00?1 ?394.8 X119.? ?1=丽一=690.9?68总扭矩平衡：-M+ M =0.M = M= ? R= 41.7? ? = 394.8? ? = 24.1?

23、? ? = 41.7? ? 按弯扭合成校核轴的强度进行强度校核时，对只校核轴上承受弯矩和扭矩最大截面（B点的左截面），根据上述数据以及轴单向转动，扭转应力为 脉冲循环应力，取a = 0.6,应用第四强度理论，计算轴的计算 应力：一?2?+ （日?）2a41?2+（0.6*41700）2ca =?=0.1 X353=8.10?已选定的轴的材料为40Cr调质处理，查机械设计第二版 表15-1的40Cr的许用弯曲应力?- 1 = 70?因为 ca = 8.10? V 02? = ?/?初步估算轴的取小直径。选轴承30206取轴的材料为45号钢，调质处理。根据机械设计第九版表15-3,取？?0= 11

24、0,于是得：? 3550 X1000?3 ?3 3.49=?、L = 110 x V= 22 00?0.2?v?110436.422.00一一?_ ?=35?考虑到轴上有键槽，现将轴径加大 5%即:?- ?=34? = 22 X105%= 23.1?- ?80?装配方案如图示:?- ?=32?4 .轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案(2)根据定位要求确定轴的各段长度和直径1)齿轮轴段的设计为了满足齿轮的定位要求，III-IV 段轴的右端需要制 出一轴肩，故取III-IV 段的直径为？?-?= 38?,根据箱体的对称分布，现取? ?= 90?,齿轮左端由挡油圈定位，为了使挡油圈顶再齿轮 端

25、面上而不顶在轴的轴肩上，现取II-III轴段长度略小于齿轮宽度，取？?- ? = 48?02)初步选择滚动轴承因为轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单 列的圆锥滚子轴承。按照工作要求根据 ？?. ?= 34?,由机械设计课程综合设计第二版表 6-67选 取0基本游隙组、标准进度的单列圆锥滚子轴承30206,其 尺寸? X ? X ?= 30? X 62? X 17.25?,故 III-IV的轴径取？?- ? = 35?,轴段长取? ?= 34?。将右端轴承也选择30206轴承。所以V-V轴段直径 ?- ? = 30?,该轴段上有挡油圈，油毡密封，取该 轴段长为?- ? = 80?。3)为

26、了减少加工面的长度，轴段IV-V加工直径较轴承处略小，取？?_ ? = 32?。至此，已初步确定轴的各段直径和长度。(3)轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位米用平键链接，按照？?.? =34?,由机械设计综合课程设计第二版表 6-57查得平键截面？ x ? = 10? 乂 8?,键槽用键槽铳刀加工,长为40mm同时为了保证齿轮与轴有较好的对中性，故选择齿 ?7轮与轴的配合为建。链轮与轴周向定位采用平键链接，按照？?-? =28?,由机械设计综合课程设计第二版表 6-57查得平键截面？ x?= 8?X7?,键槽用键槽铳刀加工，长为40mm同时为了保证齿轮与轴有较好的对中性，故选择链轮与轴的配合

27、为装。(4)确定轴上的倒角和圆角尺寸查机械设计第九版表15-2 ,取轴段倒角为C1,各轴肩上的圆角半径为R1。5.求轴上的载荷首先根据轴的结构图，做出轴的计算简图。如图所示:?= 127.5?= 267.3?M = 86.2? ?=267.3? = 7.14? = 86.2?=0.6此力系为空间任意力系，对 A点取矩得:C ca=22.4?- 1=60?得剪力图、弯矩图、扭矩图，如图所示： ?(?) = - ?2 ? + ? ? = 0”?2 ? 394.8 X 56”？173对C取矩得：E ?(?) = - ?2 ? + ? ? = 0 / ?1 ?394.8 X 119.?=?=68= 2

28、67.3?总扭矩平衡：-M+ M =0.M = M= ? R= 862? ? = 267.3? ? = 7.14? ? ? = 86.2? ?6.按弯扭合成校核轴的强度进行强度校核时，对只校核轴上承受弯矩和扭矩最大截面（B点的右截面），根据上述数据以及轴单向转动，扭转应力为脉冲循环应力，取a = 0.6,应用第四强度理论，计算轴的计算应力:?v?2?+(a?)2加4002 +96 X86200)0.1 X34=22.4?已选定的轴的材料为45号钢调质处理，查机械设计第二版表15-1的45号钢的许用弯曲应力?_ 1 = 60?因为 ca = 22.4? ?- 1 = 60?所以该轴的强度时足够的

29、七、滚动轴承的选择及校核计算（一）输入轴轴承选择与计算初选轴承为30207圆锥滚子轴承，面对面安装。/?= 72000h?1 = 1丫1 = 0?2= 1Y2 = 0?1 = 829.1?2 = 425.0?= 10,1?0 = 54.2?,10? 60?3 60? = ? V106= 829.1 义一义960 义72000106=10.1?根据工作条件，轴承预计寿命？?？ = 10 X300 X24 = 72000h1 .输入轴轴上轴承的工作参数:转速？?1 = 960?两轴承的径向反力？?1 = 690.9?, ?2 = 354.2?两轴承的轴向力？?11= 0?, ?12= 179.4?

30、2 .计算当量动载荷?1?2 _ 废4口 为?1 - 0 e 和?2 = 354.2 ?2所以当量动载荷取P = ?1 = 829.1?3 .求所选轴承额定动载荷由机械设计课程综合设计第二版查得所选30207圆锥滚子轴承的额定动载荷系数。？?0= 542?因为?0 ?所以所选的轴承寿命足够。（一）输出轴轴承选择与计算初选轴承为30206圆锥滚子轴承，面对面安装。根据工作条件，轴承预计寿命？?？ = 10 X300 X24 = 72000h1 .输入轴轴上轴承的工作参数:转速？?1 = 436.4?两轴承的径向反力?1 = 58.1?, ?2 = 123.4?两轴承的轴向力？?21 = 0?,

31、?22 = 394.8?2 .计算当量动载荷?1?2394.8口为?1= 0 e和?2= 1234 ?2所以当量动载荷取P = ?1 = 148.1?3 .求所选轴承额定动载荷_ _ _ _ _ _ /? 60?= ?g106103 60 X 436.4 X 72000=148.1 义0106=1.4?1 = 1丫1 = 0?2= 1丫2 = 0?1 = 69.7?2 = 148.1?= 1.4?0 = 43.2?由机械设计课程综合设计第二版查得所选30207圆锥滚子轴承的额定动载荷系数。？?0= 432?因为？?0 ?所以所选的轴承寿命足够。八、键连接的选择及校核计算1.输入轴与半联轴器采用

32、平键链接轴径？?1 = 30?,轴长？?1 = 58?,传递扭矩？?1 = 41.7? ?(1)键连接的选择由机械设计综合课程设计第二版表 6-57查得，选用A型平键，？ X? X?= 8 X7 X40,即键8 X40(2)键连接的校核计算键，轴，半联轴器材料都是钢。由机械设计第九版表6-2查得许用挤压应力? = 120150?,取?=135?。键的工作长度:?= ?- ?= 40- 8 = 32?2000?4000?目由 一?？ = ? = ?/寸, 2000? 4000? 4000 X41.7? = ? = ? = 7 X 8 X 32 = 93.1?因为？?？= 93.1? ? = 13

33、5?所以，该键连接挤压强度不够，考虑到相差不大，现将键改用A型平键？ X? X?= 10X8X45,即键 10X45。(3)校核调整后强度键的工作长度：? = ?- 0.5? = 45- 0.5X8= 41?2000? 4000? 4000 X 86.2?= ? = ? = 7 x8 X41 = 112.1?因为？?？= 112.1? ? = 135?所以，该键连接足够。据此，对输出轴进行修改。将原键槽改成 A型键槽10X45。3.输出轴与链轮采用平键链接轴径？?1 = 28?,轴长？?1 = 60?,传递扭矩？?1 = 86.2? ?(1) 键连接的选择由机械设计综合课程设计第二版表 6-57查得，选用A型平键，？ X? X?= 8 X7 X40,即键8 X40(2) 键连接的校核计算键，轴，齿轮材料都是钢。由机械设计第九版表 6-2查得许用挤压应力? = 120150?,取?= 135?。键的工作长度:?= ?- ?= 40- 8 = 32?由？?？=2000?4000?日 ?（寸:? = 41?=112.1?键 C10X45? = 32?99?=192.2? = 56?=109.9?键 8 X56