1、机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 1 -目 录一、设计任务书2二、电机的选择计算一、择电机的转速2二、工作机的有效功率2三、选择电动机的型号3三、运动和动力参数的计算一、分配传动比3二、各轴的转速3三、各轴的功率4四、各轴的转矩4四、传动零件的设计计算1. 闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算42. 闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算6五、轴的设计计算1. 减速器高速轴 I 的设计92. 减速器低速轴 II 的设机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 2 -计113. 减速器低速轴 III 的设计14六、滚动轴承的选择与寿命计算1.减速器高速 I 轴滚动轴承的选择与寿命计算
2、162.减速器低速 II 轴滚动轴承的选择与寿命计算173. 减速器低速 III 轴滚动轴承的选择与寿命计算18七、键联接的选择和验算1. 联轴器与高速轴轴伸的键联接192. 大圆锥齿轮与低速轴 II 的的键联接193. 大圆柱齿轮与低速轴 III 的的键联接20机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 3 -八、润滑油的选择与热平衡计算1. 减速器的热平衡计算212. 润滑油的选择22九、参考文献23机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 4 -计 算 及 说 明 结果一、设计任务书班级机电 6 班学号 07122119 姓名刘丰瑾一、设计题目：设计圆锥圆柱齿轮减速器设计铸
3、工车间的型砂运输设备。该传送设备的传动系统由电动机减速器运输带组成。每日二班工作。（图 1）1电动机；2 联轴器；3减速器；4鼓轮；5传送带二、原始数据：传送带拉力F(KN)传送带速度V(m/s)鼓轮直径D（mm）使用年限（年）1.770 1.392 235 7三、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
4、，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）参考文机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 5 -献；（13）致谢。计 算 及 说 明 结果机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 6 -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）零件工作图两张（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。减速器为展开式圆锥圆柱齿轮的二级传动，轴承初步选
5、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。计 算 及 说 明 结果机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 7 -三、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算一、选择电动机的类型和结构形式按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，Y 系列，封闭式结构，电压 380V，频率 50Hz。二、选择电动机容量工作机主动轴功率： 传动装置w1.70.392.46wPFVK的总效率： 24a135（式中 、 、 、 、 分别为联轴器、滚动轴承、原锥齿轮传动、圆柱齿轮传动和卷筒的传动效率。 ）取 =0.99（联轴器） ，1=0.985（滚动轴承） ， =0.96（齿轮精度为 8
6、 级，不包括轴承效率）23， =0.97（齿轮精度为 8 级，不包括轴承效率） ， =0.96（卷筒效4 5率，不包括轴承）则 24a0.9.50.967.0.82电动机所需功率： wda.2.w085PKK三、确定电动机的转速卷筒州的工作转速为： 601601.392rr13.2minin5VnD按课程设计指导书 P7表 1 查得圆锥圆柱齿轮的传动比一般范围为： =1025，故电动机转速ai计 算 及 说 明 结果机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 8 -(1025)3.12830minda rni根据额定功率 ，且转速满足edP，选电动机型号为： 。32miinrrY10L2
7、-4其主要性能如下表：满 载 时型号额定功率Kw转速rin电流（380V）A效率%功率因数起 动电 流额 定电 流 起 动转 矩额 定转 矩 最 大转 矩额 定转 矩Y10L2-43 1420 6.8 82.5 0.81 7.0 2.2 2.3电动机的外形尺寸：中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸DE装键部位尺寸 FGD100 380288245 160140 12 2860 831四、确定传动装置的总传动比和分配传动比1.总传动比总传动比 1420.53.mani2.分配减速器的各级传动比直齿轮圆锥齿轮传动比按直齿轮圆柱齿轮传动比 ，又0.2.5
8、12.43.6aii锥锥齿轮的传动比一般不大于 3，故取 =3锥则 12.54.83i柱实际总传动比 34.182.5ii锥 柱实，满足要求。0.4iA计 算 及 说 明 结果机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 9 -五、计算传动装置的运动和动力参数1.各轴的转速（各轴的标号均已在图 2 中标出）1420minrn73.inri锥 4.1.28ini柱 3.minr卷 筒 轴2.各轴的输出、输入功率 12.9870.2.95713.dPKw入 6429入出 3.8.入 出 279605705入出 42.13.6PKw入 出 2189入出 .63042.05出卷 筒 轴 入 256
9、卷 筒 轴 出 卷 筒 轴 入 .8.3Kw3.各轴输入、输出转矩 9502.9870.14ddmPTNmn计 算 及 说 明 结果机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 10 -9502.9571.840.3.9502.7965.414395052.6715.34PTNmnTnPNmTn 入入 出出 入入 出出 入入 93950950261.7.4.913.PT Nmn 出出卷 筒 轴 入卷 筒 轴 入 卷 筒 轴卷 筒 轴 出卷 筒 轴 出 卷 筒 轴运动和动力参数计算结果整理于下表：效率 P(Kw) 转矩（ ）Nm轴名输入 输出 输入 输出转速 nr/min 传动比 i效率 电
10、动机轴 2.987 20.09 1420 1.0 0.99轴 2.957 2.913 19.89 19.59 14203.0 0.95轴 2.796 2.754 56.41 55.57 473.334.2 0.96轴 2.671 2.631 225.34 221.96 113.2卷筒轴 2.605 2.463 219.77 207.79 113.2 1.0 0.97计 算 及 说 明 结果机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 11 -四、传动零件的设计计算一、圆锥齿轮传动的设计计算已知输入功率 （略大于小齿轮的实际功率） ，小齿12.957PKw轮的转速为： ，大齿轮的转速为 ，传
11、0minrn2437.minrn动比 ，由电动机驱动，工作寿命（设每年工作 300 天） ，两班制，3i带式输送，平稳，转向不变。1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动方案，选用直齿圆锥齿轮传动，齿形制 ,齿形106JB角 ，齿顶高系数 ，顶隙系数 ，螺旋角 ，20*1ah*.2cm不变位。（2） 、运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 8 级精度。（3） 、材料选择，小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 刚（调质） ，硬度为 240HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4） 、选小齿轮齿数 1213,3269zuz则2.按齿面接触疲劳强度设
12、计公式：1td32122.9(0.5)EFRZKTu（1） 、确定公式内的各计算值1）查得材料弹性影响系数 。1289.EZMPa2）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ，lim160HMPa大齿轮的接触疲劳极限 。lim250H机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 12 -计算及说明 结果3）计算应力循环次数小齿轮： 91601420(8307)2.86310hNnjL大齿轮： 92.83.51u4）查得接触批量寿命系数 10.93HNK275）计算接触疲劳许用应力 1lim0.93658HLMPaS2li.73.Ka6）试选 ，查得1.v0,1.52.875a所以， 02
13、.vK 7）55 411999. 1.042PT Nmn8） 3R（2） 、计算1）试算小齿轮的分度圆直径，带入 中的较小值得H1td324211338959802. 5.795()m2）计算圆周速度 v机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 13 -158.791420.369606tdnmv s计 算 及 说 明 结果3）计算载荷系数根据 ，8 级精度，查得 ，4.369mvs1.23vK所以 。1.023.875avK4）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径： 331 .58.799.3125ttd m 5）技术模数 1.3.62mz3.按齿根弯曲疲劳强度设计公式：m 3124
14、(0.5)FaSRYKTzu（1） 、确定公式内的各计算值1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，大齿轮的弯曲疲150FEMPa劳强度 。2380FEMPa2）查得弯曲疲劳寿命系数 12.6,.9FNFNK3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，则，10.865307.144FNEMPaaS机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 14 -220.93824.914FNEKMPaaS计 算 及 说 明 结果4）载荷系数 K=2.315）节圆锥角 11arctn8.435u290766）当量齿数 1234cos8.5VzZ26917.7）查取齿形系数 125,.FaFaY8）
15、查取应力校正系数 128,.6SSaY9）计算大小齿轮的 ,并加以比较。Fa12.6580.136374FaSY2.9aSF大齿轮的数值大。（2） 、设计计算m3 4221134.980.1692.03(05)机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 15 -综合分析考虑，取 1m=3,z2得， ，2169zu369dm计 算 及 说 明 结果4.几何尺寸计算（1） 、计算大端分度圆直径 69dm23207z（2） 、计算节锥顶距 2269119.86dRum（3） 、节圆锥角 18.45276134（4） 、大端齿顶圆直径 11cos692cos18674.92admm2073508
16、（5） 、齿宽 139.86.Rbm 12m取二、圆柱齿轮传动的设计计算已知输入功率 （略大于小齿轮的实际功率） ，小齿12.957PKw轮的转速为： ，大齿轮的转速为 ，传0minrn2437.minrn机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 16 -动比 ，由电动机驱动，工作寿命（设每年工作 300 天） ，两班制，3i带式输送，平稳，转向不变。计 算 及 说 明 结果1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）由以上计算的数据可得圆锥齿轮的传动在轴的轴向力 219.50tan2cos18.43520.9876aF N锥此轴向力较小，故二级变速装置选用直齿圆锥齿轮。（2） 、运输
17、机为一般工作机器，速度不高，故选用 8 级精度。（3） 、材料选择，小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 刚（调质） ，硬度为 240HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4） 、选小齿轮齿数 1213,4.82396zuz则2.按齿面接触疲劳强度设计公式：1td3212. EdHKTZu（1） 、确定公式内的各计算值1）试选载荷系数 1.5tK2）计算小齿轮传递的转矩 55 421 2.7969.09.05.1043.PT Nmn3）选取齿宽系数 1d机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 17 -4）查得材料弹性影响系数 。1289.EZMP
18、a5）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ，lim160HMPa大齿轮的接触疲劳极限 。lim250H计 算 及 说 明 结果6）计算应力循环次数小齿轮： 8160473.1(28307)9.54210hNnjL大齿轮： 829.520u7）查得接触批量寿命系数 10.97HNK28）计算接触疲劳许用应力 1lim0.976582HLMPaS2li.4.Ka（2） 、计算1）试算小齿轮的分度圆直径，带入 中的较小值得H1td3212. EdHKTZu3 24.57960.819154m=42.8mm2）计算圆周速度 v机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 18 -142.87
19、3.1.0626060tdnmv s3）计算齿宽 b1dtm计 算 及 说 明 结果4）计算齿宽与齿高比 bh模数： 142.81.643ttdz齿高： .59thmm4280.19b5）计算载荷系数根据 ，8 级精度，可查得动载荷系数 ，.6vs 1.vK直齿轮假设 ，10AtKFNmb查得 .2H查得使用系数 a查得 8 级精度，消除了相对支撑为非对称布置时， 231.50(.6)0.1HdKb= 42.8=1.4513由 10.21.453HbKh， 查 得 ： 1.FK 所以 。.293av6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 19
20、 -331 1.942.846.5ttKd m7）计算模数 16032mmz计 算 及 说 明 结果3.按齿根弯曲疲劳强度设计公式：m 312FaSdYKTz（1） 、确定公式内的各计算值1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，大齿轮的弯曲疲150FEMPa劳强度 。2380FEMPa2）查得弯曲疲劳寿命系数 12.9,.3FNFNK3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，则，10.95321.44FNEMPaS22.85.1FNEKa4）计算载荷系数 K .2.4186AvF5）查取齿形系数 169,aFaY机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 20 -6）查取应力校
21、正系数 12.57,1.85SaSaY7）计算大、小齿轮的 ,并加以比较。F，12.6580.136374FaSY2.15.860.1942FaS大齿轮的数值大。计 算 及 说 明 结果（2） 、设计计算m3421.865.10.591.833综合分析考虑，取 ，得1m=. ,z24，124.560dz，取218.3u204.几何尺寸计算（1） 、分度圆直径 60dm212.50zm（2） 、中心距 a12()(6)15d（3） 、齿宽，取10dbm，2665b机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 21 -5.验算 4125.6018tTFNd39.7At ssKb假设成立，计算有
22、效。计 算 及 说 明 结果三、数据整理1.圆锥齿轮齿轮类型：直齿圆锥齿轮（ ,齿形角 ，齿顶高系106JB20数 ，顶隙系数 ，螺旋角 ，不变位） 。*1ah*0.2cm精度 8 级，小齿轮材 40Cr（调质） ，大齿轮材料 45 刚（调质） ，硬度分别为 280HBS 和 240HBS。大端分度圆直径：小齿轮 ，大齿轮169d207dm节锥顶距：R=109.0986mm节圆锥角： ，18.42521.5634大端齿顶圆直径： ， 17.69adm0897ad齿宽： 123b齿数： ，z模数 m=32.圆柱齿轮齿轮类型：直齿圆柱齿轮精度 8 级，小齿轮材 40Cr（调质） ，大齿轮材料 45
23、 刚（调机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 22 -质） ，硬度分别为 280HBS 和 240HBS。分度圆直径： ，169dm207d中心距：a=155mm齿宽： ，15b2b齿数： ，4z10模数：m=2.5mm计 算 及 说 明 结果五、轴的计算一、减速器高速轴 I 的设计1.求输出轴上的功率 ，转速 和转矩PnT由前面的计算可得 2.957PKw140minrn.8TN2.求作用在齿轮上的力圆锥小齿轮 11370.50.5695.2mbddmR128.9.472tTFN1ancos65.tan20cos18.3527.rt N1i9i9t机械设计课程设计计算说明书圆锥圆
24、柱齿轮减速器 - 23 -圆锥大齿轮 2175.9raFN圆柱小齿轮、大齿轮 1256.4108.3tTFNdan8.3tan264.rt计 算 及 说 明 结果3.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢，调质处理。取 ,于是得015A33min015.420PdAm同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩：，则，.3AK取 198.325.87caATKN结合电动机的参数，选用凸缘联轴器，型号 YL4 联轴器，即，该端选用的半联轴器的孔径 ，故取轴径2865YBdm，半联轴器毂孔的长度 L=62mm。dm4.轴的结构设计（1） 、拟定轴上零件的装配方案下图为轴上的装配方案机械设计课程设计计
25、算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 24 -（图 3）（2） 、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，如下图：（图 4）计 算 及 说 明 结果1）由联轴器尺寸确定由联轴器的毂孔长度 L 和直径 d 及相关要求，可确定1125,60dml2）初步选择滚动轴承。轴承同时承载径向力和轴向力，但轴向力较小，故选用单列深沟球轴承。参照工作要求，并根据尺寸，选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承 6206，其尺寸为 。3621dDBm为了利于固定，一般取 比 b 小 1mm（如图 3 所示） ，故可确定3l。330,15dml3）由经验公式算轴肩高度： 40.7(12).41)h取轴肩高为 4
26、mm ，确定 。38dm机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 25 -由课程设计指导书P47 图 46 的要求可得，取 。14332.5()60ldlm46l4）根据轴承安装方便的要求，取 ，得231dm、 均 比 小249根据安装轴承旁螺栓的要求，取 。29l根据齿轮与内壁的距离要求，取 。4165）根据齿轮孔的轴径和长度，确定 。,3dml至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3） 、轴上的零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按手册查得，半联轴器与轴的联接处的平键截面 ，850(/10957)bhmGBT 键槽用键槽铣刀加工，长为 50mm（标准键长见 ）
27、 。6计 算 及 说 明 结果为了保证联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器轮毂与轴配合为 H7/k6。齿轮与轴的联接处的平键截面 82bhm，键槽用键槽铣刀加工，长为 28mm（标准键长见(/10957)GBT ） 。为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选6择齿轮轮毂与轴配合为 H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。（4） 、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 ，除下图标注外，各轴肩处的圆角半径，均245为 R1，如图：机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 26 -（图 5）5.求轴上的载荷根据轴的结构图（图 3）作出轴的计算简图（图 6）（齿轮取齿宽中点处的分度圆直径作为力的作用点，轴承在宽度中点为作用点） 。计 算 及 说 明 结果结合装配图求得, , , ,15.74NF20.5N127.NF20NF, 。38H469H做弯矩、扭矩图：机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 27 -（图 7）计 算 及 说 明 结果计 算 及 说 明 结果计 算 及 说 明 结果机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器 - 28 -计 算 及 说 明 结果计 算 及 说 明 结果计 算 及 说 明 结果计 算 及 说 明 结果计 算 及 说 明 结果
