1、全套图纸加 153893706机械设计基础课程设计( 减速器 )题 目 单级直齿锥齿轮减速器设计指导教师学 院专业班级学生学号学生姓名2009 年 1 月 9 日设 计 任 务 书一、 课程设计题目：用于交代运输的单级直齿圆锥齿轮减速器，传送带允许的速度误差为 。双班制工作，有轻微振动，有粉尘，单件、小批量生产。%5原始数据：设计方案项目1 2 3 4 5运输带曳引力 F（kN） 3.3 4 4.5 4.8 5运输带速度 V（m/s） 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7卷筒直径 D（mm） 350 350 300 300 250使用年限 Y 5 5 5 5 5本组设计数据：第 1 组数
2、据：运输带曳引力 F（kN） 3.3 。运输带速度 V（m/s） 0.9 。卷筒直径 D（mm） 350 。使用年限 Y（年） 5 。设 计 与 计 算一、电动机选择及传动装置总体设计1.电动机同步转速的选择卷筒轴的转速 1601.94.min35VnrD:V 带传动的传动比 12i:单级锥齿轮的传动比 链传动的传动比 35i总传动比 12860:电动机转速 1(860)9.24.minwnnr:综合考虑，选择同步转速为 的电动机。15ir2.电动机功率的选择滚动轴承效率 （三对） ，带传动效率 ，单级锥齿轮10.920.96效率 ，链传动效率 ，卷筒效率 30.9640.965传动装置总效率
3、： 3312450.96.824:工作机所需功率 .2.7wPFVkW电动机的输出功率： 取2973.604.84Pk即电动机的额定输出功率 ，满载转速 ，电动k10minnr:机型号为 124YM3.传动比分配该传动装置实际传动比 14029.3.mwni合理分配各级传动比：V 带传动的传动比 13i单级锥齿轮的传动比 2.58链传动的传动比 3i4.计算各轴转速、输入功率、输出功率、输入转矩从电动机输出至卷筒依此为 0 轴、1 轴、2 轴、3 轴（1）0 轴计算：03.64PkW104minnr:009523.91PTNmn:（2）1 轴计算：023.640.93.6kW入 13.460.
4、93.28PkW入1出118minnri:119508.TNmn:入（3）2 轴计算：31.4250.963.8PkW入 出 123.80.93.25PkW入出1287.min.nri :22950.7TNmn:入（4）3 轴计算： 423.50.93.125PkW入 出 13 6.970入出1237.49.minnri :335607.9PTNmn:入二、V 带传动设计计算传动带选择普通 V 带1、确定计算功率： cP查得工作情况系数 1.2AK计算功率 0364.5c kW:2、选择 V 带型号查图选 A 型 V 带。3.确定大小带轮直径 和1d2min75d查表选取小带轮直径 190m验
5、算带速 11146.76060dnv s带速在 范围内，合适。52ms:从动带轮直径 21()390(1.2)64.di m查表取 264.确定中心距 和带长adL初选中心距应满足 0a120120.7()()a将 代入得 12,d48.57取 054m求带的计算基准长度 dL2 210120() (6590)2()54(902)16544dLa ma 查表取带的基准长度 8dLm计算中心距:00180625(54)142dLam5.验算小带轮包角 1合适2187.3620a6.确定 V 带根数 Z查得 且 时 1140minr90d，0.7Pkw.7Pk由表查得包角系数 ，长度系数.a 1.
6、0Lk计算 V 带根数 03.56()caLPZk取 根 47计算单根 V 带初拉力 205.(1)7.5caPFqvNZvk8计算对轴的压力 QF10 1642sin(247.5sin)0.2852QF N9确定带轮的结构尺寸，绘制带轮工作图小带轮基准直径 采用实心式结构，大带轮基准直径190dm，采用孔板式结构，基准图见零件工作图。265d三、齿轮的设计计算单级圆锥齿轮减速器设计1.齿轮的材料、精度和齿数选择因传递功率不大，转速不高，材料都采用 45 号钢，大齿轮正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用 8 级，轮齿表面粗糙度为，软齿面闭式传动，失效形式为齿面疲劳点蚀，考虑传动平稳1.
7、6Ra性，齿数宜取多些，取 1210,65zzi2.设计计算因齿轮选用软齿面，按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。按齿面接触疲劳强度设计选取材料的接触疲劳极限应力lim158HMPalim2375HMPa选取材料弯曲疲劳极限应力14FE 210FE查表得弯曲疲劳安全系数： ，接触疲劳安全系数： 1.6FS1.25HS选取工作载荷系数： .4K求许用接触应力和许用弯曲应力lim11468HMPaSlim2230HMPaS1127.5FE 2219.75FE查表得材料弹性系数 ，标准齿轮的节点区域系数 ，89.EZ 2.HZ齿宽系数 0.2R计算最小直径2131 21483.74EH
8、RZkTdmu计算模数取183.74.20edmz4.5e计算几何尺寸：分度圆直径： 129.5edzm大小齿轮分锥角 1122arctn7.039089z平均分度圆直径 12.5.415meRdm平均模数 0.3.87eR外锥距 15.2sinedR齿宽 4.8Rebm圆整为 ，满足43m105e当量齿数 120.95cos.4Vz大小齿轮齿顶高 .5aehm齿根高 124f全齿高 .9.e顶隙 0cm齿顶圆直径 1122cos8.609547aeedm齿根圆直径 1122.4cos79.6834feedmm齿顶角 artn.aehR齿根角 rct2.01ffe顶锥角 128.745aa根锥
9、角 12.02786ffff3.校核弯曲疲劳强度查得大小齿轮的齿形系数 以及齿根应力修正系数 为：FaYSaY12.89a2.15Fa57S 8S计算圆周力： 12.79.65tmtTFkNd校核大小齿轮的弯曲强度：安全1 1.4179.52867.933tSaFF FmkYMPab 安全2 2.6.15.tSaFF F四、链传动设计计算1.确定链轮齿数链传动输入功率 123.80.93.25PkW入出输入轴转速 1247.min.5nri :传动比 3i根据传动比，取小链轮齿数 ，则 1z2175zi链条节距为 ，初定两链轮中心距 p04ap2.确定链条节数链条节数 201210()3.58
10、pazzLa取偶数 132p有轻微振动，取工作载荷系数 1.4AK3.选取链传动排数和链条型号计算载荷 2.57cAPkW出修正系数 1.08()349zK为满足承载需要，并使整体结构紧凑，取三排链，则查表得多排链系数 2.5mK链传动所能传递的功率 01.35czmPkWK根据功率和转速，选取链条型号为 ，节距 ，排距A15.87pm，滚子外径 ，每米长质量18.tpm10.6d 1().0qkg:单 排4.确定实际中心距将中心距设计成可调的，不必计算实际中心距，可取 0415.8763apm5.计算链速 1125.8714.30.975606zpnv ms:6.计算圆周力 .104.975
11、cPFkNv7.计算作用在轴上的压力 .3.46.8Qk8.计算链轮主要尺寸：小链轮：分度圆直径： 15.87126.0sinsipdmz齿顶圆直径： max1.256.2.51.870.613.4dpdin1().().561a mz齿根圆直径： 126.0.16.2fd大链轮：分度圆直径： 25.8739.010sinsipdmz齿顶圆直径： max1.5379.01.5.8710.638.7dpdin126().().5.4.5a mz齿根圆直径： 1379.01.638.9fd五、轴系设计1 轴即高速轴的设计：1.选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求
12、故选择常用材料 45 钢，调质处理。2.初步估算轴颈直径：按扭矩初估轴的直径,查表得 ,取 ，则:1078C:10C1331.4602.8PdCmn因考虑加键会削弱轴的强度，所以将轴颈直径增加 4%1(4%)21.(4)2.098d查表，取 25m3.初选轴承根据轴颈直径初步选择采用轴承 7306E根据轴承确定安装轴承处轴段的直径为 25m4.各轴直径的确定初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段 1 安装带轮，故该段直径为轴颈直径 ，轴段 2 应对带轮轮毂25m进行定位，直径取为 ，轴段 3 安装轴承 ,故该段直径为29m7306AC。3 段不装任何零件，但考虑到轴承
13、的轴向定位，及轴承的安0m装，取 3 段直径为 ，轴段 5 与轴段 3 相同，轴段 6 安装零件有37挡油环和小锥齿轮，该段直径取为轴颈直径 。 25m5.各轴段长度的确定初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定轴段长度，该轴轴段 1 安装带轮，根据带轮宽度，取该段长度为 ，二段轴47m肩用以固定带轮，取 ，轴段 3 安装轴承，根据轴承宽度，取35m，轴段 4 不安装任何零件，但考虑到轴承的轴向定位，及轴承9m的安装，取 4 段为 ，轴段 5 与轴段 3 相同，轴段 6 安装零件有6挡油环和小锥齿轮，根据档油环和齿轮宽度，取 ，轴的总长为m。24m6.轴上零件的周向固定为了保证良好的
14、对中性，齿轮与轴选用过盈配合 。与轴承内7/6Hk圈配合轴颈选用 ，齿轮与大带轮均采用 A 型普通平键联接，且都6n为键 。821097GB7.轴上倒角与圆角为保证轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据机械设计手册的推荐，取轴肩圆角半径为 ，其他轴肩圆角半径均为 ，轴的左1m2m右端倒角均为 。458.轴的受力分析（1）画轴的受力简图（2）计算支座反力 12.79tmTFkNd1tancos.tan20cos17.30.619r kNi79it.0QFkN在水平面上 335512146()()()022t rHQlllllFF代入数据计算得 .60rkN21.8HQtrHk在垂直面上 31351
15、224()()0mrarVldlllFF代入数据计算得 0.46rVkN121.8rrV画出水平面上的弯矩图 a，垂直面上的弯矩图 b，合成弯矩图 c画出扭矩图 d扭矩 168.472mtdTFN:（3）判断危险截面危险截面为靠近齿轮的轴承中间处，该处的弯矩为max120.97HMN:max34.725VMN:22axmax10.9.1.8V m（4）轴的弯扭合成强度校核该轴的扭切应力是脉动循环变应力，折合系数 0.6则危险截面出的当量弯矩为 22()13.46eMTNm:危险截面处的弯曲应力为 223()9.00.1e MPaWd查表得 符合要求0bPaeb2 轴即低速轴的设计：1.选择轴的
16、材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料 45 钢，调质处理。2.初步估算轴颈直径按扭矩初估轴的直径,查表得 ,取 ，则:1078C:10C233194Pdmn因考虑加键会削弱轴的强度，所以将轴颈直径增加 4%1(%)30.98(1)32.19d查表，取 40m3.初选轴承根据轴颈直径初步选择采用轴承 7309E根据轴承确定安装轴承处轴段的直径为 45m4.各轴直径的确定初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从下端开始确定直径.该轴轴段 1 安装轴承、挡油环和套筒，故该段直径为轴颈直径 ，轴段45m2 应对轴承定位，直径取为 ，轴段 3 定位齿轮,故该段直径
17、为50m。4 段是轴承的安装，直径 ，轴段 5 装链轮，该段直径取56m4为轴颈直径 。 05.各轴段长度的确定初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从下端开始确定直径。该轴轴段 1 安装轴承、挡油环和套筒，根据安装零件的具体宽度，取该段长度为 ，二段装齿轮，取 ，轴段 3 轴肩用于固定齿轮，50m46m以及为保证结构合理性，取 ，轴段 4 安装轴承以及透盖，取1054 段为 ，轴段 5 装链轮，取 ，轴的总长为 。6 16m6.轴上零件的周向固定为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合 。与轴承内7/Hk圈配合轴颈选用 ，齿轮与大带轮均采用 A 型普通平键联接，且都6m为键 。821097G
18、B7.轴上倒角与圆角为保证轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据机械设计手册的推荐，取轴肩圆角半径为 ，其他轴肩圆角半径均为 ，轴的左1m2m右端倒角均为 。458.轴的受力分析（1） 画轴的受力简图（2） 计算支座反力。 213.7.6955tmTFkNd2tansi.0.4.60kco169tan2cos789.1rt kN6.08QFkN在水平面上，轴承的宽度 25bm52 413()()()02t rHQlllF代入数据计算得 .4rkN217.509rHQrHtFFkN在垂直面上 22 41 321()()0mrvarVdl lbbl代入数据计算得 0.7rVFkN21.8rrV画出水
19、平面上的弯矩图 a，垂直面上的弯矩图 b，合成弯矩图 c画出扭矩图 d扭矩 213.7mtdTFN:（3）判断危险截面危险截面为靠近链轮的轴承处，该处的弯矩为max389.12HMN:max1.485VMN:a.（4）轴的弯扭合成强度校核该轴的扭切应力是脉动循环变应力，折合系数 0.6则危险截面出的当量弯矩为 2 222max389.10.613.749.5eMT Nm:危险截面处的弯曲应力为 22max33409.5.490.11e MPaWd查表得 符合要求013bMP0eb六、轴承寿命校核1.高速轴轴承寿命校核为方便计算，现将靠近齿轮的轴承设定为轴承 1，远离齿轮的设为轴承 2（1）计算
20、轴承内部的轴向力 211.84rrHrVFkN229rrr11.1.4920.4cotct53s kNY22806.rrsF1 2.916as skF所以轴承 1 为放松端 1.49asN轴承 2 为压紧端 20.1.68sFk（2）计算轴承的当量动载荷查表得 1.5tan30.15e1.492.8rFe2.60.7ar查表可得 。故当量动载荷11220.4,.9;.4,1.96XYXY080.423.981raPFkN22. 7r（3）计算所需的径向基本额定动载荷 rC因为 ，故应该以轴承 2 的径向当量动载荷 作为计算依据，因12P 2P受轻微振动，查表得 ；工作温度正常，查表得 ，预期寿
21、1.5Pf1tf命 。所以306540hLh1/3160()52.798PrhtfnCLkN查表得轴承 的径向基本额定动载荷 ，因为 故7306E.rC1rC所选轴承适用。2.低速轴轴承寿命校核为方便计算，现将靠近齿轮的轴承设定为轴承 1，远离齿轮的设为轴承 2（1）计算轴承内部的轴向力： 2113.rrHrVFkN22759rrr11.1.7800.4cotcts kNY22432.o25rrsF12sas所以轴承 1 为压紧端 3.76sakN轴承 2 为放松端 24.asF（2）计算轴承的当量动载荷查表得 1.5tan70.35e162.0.arFe243.57.9ar查表可得 。故当量
22、动载荷11220.4,.7;0.,1.4XYXY437367.80raPFkN22.59.215r（3）计算所需的径向基本额定动载荷 rC因为 ，故应该以轴承 2 的径向当量动载荷 作为计算依据，因21P 2P受轻微振动，查表得 ；工作温度正常，查表得 ，预期寿1.5Pf1tf命 。所以306540hLh1/326()9.86PrhtfnCkN（4）查表得轴承 的径向基本额定动载荷 ，因为70E102rCkN故所选轴承适用。2r六、课程设计的心得体会可以说，这次课程设计，实质上是对我们学习知识能力的综合考验。一个复杂的设计，包括了很多细小的部分，每部分又都需要用心去认真完成，相当于采集很多原料
23、，通过加工而成的一件精致的工艺品。同时，只有不断探索、学习，才能提升自己的能力。当然，知识只有在实践中才能发挥价值。因而，这次课程设计，让我对减速器的相关知识有了更深的了解。同时，也让我明白了一个道理“细节决定成败” ，一些细微的东西，对整个大局也有举足轻重的作用，万不可忽视，只有不断操作，才能不断提升。可以说，这次实践是对机械设计知识的升华与拓展。正因为此，在设计中难免会遇到一些困难，好在都能及时解决。其次，这次课程设计也增强了我的动手能力，独立思考能力及创新意识，同时，同学们互相学习，彼此交流，一起动脑筋研究，都很好地完成了任务。“一份耕耘，一份收获” ，此次课程设计不仅使我对机械设计的理论知识有了进一步了解，锻炼了操作能力、思考能力、创新能力，同时也为今后的学习生活奠定了坚实的基础，可谓获益匪浅！
