二级圆锥--斜齿轮减速器设计.doc

二级圆锥--斜齿轮减速器设计.doc

《二级圆锥--斜齿轮减速器设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二级圆锥--斜齿轮减速器设计.doc（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

JIANGXIAGRICULTURALUNIVERSITY

机械设计课程设计说明书

题目：

二级圆锥--斜齿轮减速器设计（题号Ⅱ-03）

学院：

工学院

姓名：

学号：

专业：

机械设计制造及其自动化

年级：

机制1103班

指导教师：

林金龙职称：

（小二宋体加粗）

二0年月

摘要

课程设计的目的是综合运用《机械设计》课程以及其它先修课程的理论和生产实际知识，进行机械设计基本训练，培养理论联系实际的正确设计思想。

通过二级变速箱的设计，学习并掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计过程和方法，培养学生进行独立设计和解决实际设计问题的能力。

对学生在工程计算、工程制图和运用设计资料（包括手册、标准和规范等）以及进行经验估算、试算和处理数据等机械设计的基本技能方面进行一次全面训练，以提高他们的实际工作能力。

设计内容包括传动方案的拟定和分析、电动机的选择与传动装置运动和动力参数计算、传动零件的设计以及绘图。

关键词：

二级减速器；圆锥齿轮；圆柱斜齿轮。

1传动方案的拟定与分析

1.1带式运输机的工作条件

带式输送机连续单向运转，工作有轻微振动。

经常满载、空载起动、单班制工作，运输带允许的速度误差为5%，小批量生产，使用期限10年（一年按300天计算）。

1.2参考方案

（a）（b）

（c）

图1-1带式输送机传动方案

1.3传动方案的分析及确定

齿轮传动具有结构紧凑，传动效率高等优点，而圆锥齿轮具有重合度大、承载能力高、传动效率高、传动平稳、噪音小等优点。

综合考虑，选用二级圆锥—斜齿圆柱齿轮，即图1-1（b）。

2电动机的选择

2.1选择电动机的类型和结构形式

Y系列三相异步电动机是我国20世纪80年代的更新换代产品，具有高效、节能、振动小、噪声小和运行可靠的特点，所以按工作条件要求，选用Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。

2.2选择电动机的容量

工作机所需的功率为

式中，=2.3KN,=1.0m/s,=0.96,代入上式得

KW

电动机所需功率为

从电动机至滚筒主动轴之间的传动装置的总效率为

=

查机械设计课程设计第二篇第十一章得=0.97，=0.98，=0.98，=0.99，=0.99，则

==0.868

选取电动机额定功率，使=（1～1.3），查《机械设计课程设计》第二篇第二十章取=3.0KW

2.3确定电动机转速

工作机卷筒轴的转速为

按《机械设计课程设计》第二篇第十一章推荐的传动比合理范围，取单级圆柱齿轮传动比3～6，单级圆锥齿轮传动比2～4，总传动比的合理范围6～24，故电动机转速的可选范围为

（6～24）r/min=279.48～1117.92r/min

符合这一转速范围的同步转速有750r/min、1000r/min两种，由标准查出两种适用的电动机型号，因此有两种传动比方案，如表3-3所示

表2-1传动比方案对照

方案

电动机型号

额定功率/KW

电动机转速r/min

电动机质量㎏

传动装置的传动比

同步

满载

1

Y132S-6

3

1000

960

65

20.61

2

Y132M-8

3

750

710

80

15.24

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速器的传动比，方案1比较合适，所以选定电动机的型号为Y132S-6。

3计算传动装置的总传动比并分配各级传动比

2.4传动装置的总传动比

传动装置的总传动比为

2.5分配各级传动比

因，所以取，则

4计算传动装置的运动参数和动力参数

4.1各轴转速

Ⅰ轴r/min

Ⅱ轴r/min

Ⅲ轴r/min

滚筒轴r/min

4.2各轴功率

Ⅰ轴

Ⅱ轴

Ⅲ轴

滚筒轴

4.3各轴转矩

Ⅰ轴

Ⅱ轴

Ⅲ轴

滚筒轴

将运动和动力参数计算结果进行整理如下表：

参数

轴名

电动机轴

Ⅰ轴

Ⅱ轴

Ⅲ轴

卷筒轴

转速功率n/

960

960

246.15

46.6

46.6

功率P/KW

2.76

2.73

2.6

2.5

2.43

转矩T/

27.46

27.16

100.87

512.34

497.99

传动比i

1

3.9

5.28

1

效率

0.99

0.95

0.96

0.97

5传动零件的设计计算

5.1直齿圆锥齿轮的设计计算

5.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

选用标准的直齿圆锥齿轮传动，压力角取为，不变位。

带式输送机为一般工作机器，参考《机械设计》表10-6，选用7级精度

材料选择。

由《机械设计》表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。

选小齿轮齿数=21，大齿轮齿数==21×3.9=81.9，取=82。

5.1.2按齿面接触疲劳强度设计

试计算小齿轮分度圆直径，即

确定公式中的各参数值。

1）试选=1.3。

2）计算小齿轮传递的扭矩。

3）选取齿宽系数=0.3。

4）由《机械设计》图10-20查得区域系数=2.5。

5）由《机械设计》图10-5查得材料的弹性影响系数=189.8

6）计算接触疲劳许用应力。

由《机械设计》图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为，。

计算应力循环次数：

，

由《机械设计》图10-23查得接触疲劳寿命系数=0.90，=0.95

取失效概率为1%，安全系数S=1，则

=540MPa

=523MPa

取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即

==523MPa

试计算小齿轮分度圆直径，即

=mm

=51.596mm

调整小齿轮分度圆直径

计算实际载荷系数的数据准备。

1）圆周速度v

2）当量齿轮的齿宽系数。

计算实际载荷系数。

1）由《机械设计》表10-2查得使用系数=1。

2）根据=2.204、7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载系数=1.10。

3）直齿圆锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数=1。

4）由《机械设计》表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮悬臂时，得齿向载荷分布系数=1.544。

由此，得到实际载荷系数

==1×1.1×1×1.544=1.698

由实际载荷系数得分度圆直接为

mm

相应的齿轮模数

mm

5.1.3按齿根弯曲强度设计

试算齿轮模数，即

确定公式中的各参数值。

1）试选=1.3。

2）计算。

由分锥角和，可得当量齿数=，=。

由《机械设计》图10-17查得齿形系数=2.78、=2.13。

由《机械设计》图10-18查得应力修正系数=1.57、=1.87。

由《机械设计》图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为=500MPa、=380MPa。

由《机械设计》图10-22取弯曲疲劳寿命系数=0.85、=0.88。

取弯曲疲劳安全系数S=1.7，则

因为大齿轮的大于小齿轮，所以取

==0.0202

试算模数。

=

=1.228mm

调整齿轮模数。

计算实际载荷系数前的数据准备。

1）圆周速度v。

2）齿宽b。

计算实际载荷系数。

1）根据=1.102m/s，7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载荷系数=1.08。

2）直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数=1。

3）由《机械设计》表10-4用插值法查得=1.54，于是=1.51。

则载荷系数为

按实际载荷系数算得的齿轮模数为

mm

按照齿根弯曲强度计算的模数，就近选择标准模数m=2mm，按照接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。

取=28，则大齿轮齿数，为了使两齿轮互质，取=109。

5.1.4几何尺寸计算

计算分度圆直径。

计算分锥角

计算齿轮宽度

取mm。

主要设计结论如下：

齿数=28、，模数，压力角，变位系数=0、=0，分锥角、，齿宽mm。

小齿轮选用40Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质）。

齿轮按7级精度设计。

5.1.5锥齿齿轮的结构设计

因小齿轮齿顶圆直径与轴径相差不大，所以选用整体式结构为宜。

而大齿轮齿顶圆直径大于160mm，又小于500mm，故选用腹板式结构。

5.2斜齿圆柱齿轮的设计计算

5.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

选用斜齿圆柱齿轮传动，压力角取。

带式输送机为一般工作机器，参考《机械设计》表10-6，选用7级精度

材料选择。

由《机械设计》表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。

选小齿轮齿数=21，大齿轮齿数==21×5.28=110.88，取=110。

初选螺旋角。

5.2.2按齿面接触疲劳强度设计

试计算小齿轮分度圆直径，即

确定公式中的各参数值。

1）试选=1.3。

2）计算小齿轮传递的扭矩。

3）由《机械设计》图10-20查得区域系数=2.43。

4）由《机械设计》图10-5查得材料的弹性影响系数=189.8

5）由《机械设计》表10-7选取=0.8。

6）计算接触疲劳强度的重合度系数。

=

7）计算螺旋角系数。

7）计算接触疲劳许用应力。

由《机械设计》图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为，。

计算应力循环次数：

，

由《机械设计》图10-23查得接触疲劳寿命系数=0.95，=0.99

取失效概率为1%，安全系数S=1，则

=570MPa

=544.5MPa

取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即

==544.5MPa

则小齿轮分度圆直径为

=

=52.073mm

调整分度圆直径。

计算实际载荷系数前的数据准备。

1）圆周速度v。

2）齿宽b。

计算实际载荷系数。

1）由《机械设计》表10-2查得使用系数=1。

2）根据、7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载系数=1.03。

3）齿轮的圆周力N,，查《机械设计》表10-3得齿间载荷系数=1.4。

4）由《机械设计》10-4有插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置，=1.290.

则载荷系数为

按实际载荷系数算得的分度圆直径

mm

及相应的齿轮模数

mm

5.2.3按齿根弯曲疲劳强度设计

试算齿轮模数，即

确定公式中的各参数值。

1）试选=1.3。

2）计算弯曲疲劳强度的重合度系