福建农林大学机械设计课程设计说明书二级圆柱圆锥齿轮减速器

目 录

1 传动简图的拟定………………………………………………1 2 电动机的选择…………………………………………………2 3 传动比的分配…………………………………………………2 4 传动参数的计算………………………………………………3 5 圆锥齿轮传动的设计计算……………………………………3 6 圆柱齿轮传动的设计计算……………………………………6 7 轴的设计计算…………………………………………………11 8 键连接的选择和计算…………………………………………20 9 滚动轴承的设计和计算………………………………………21 10 联轴器的选择…………………………………………………22 11 箱体的设计……………………………………………………22 设计总结…………………………………………………………25 参考文献…………………………………………………………26

1 传动简图的拟定 1.1 技术参数： 碾轮上的阻力矩为2800N， 碾轮轴的转速n=40 r／min ， 允许有±5%的偏差。 1.2 工作条件： 混沙机由交流电动机带动，单班制工作，工作时经常满载、有轻微振动，工作年限为五年。 (设计时)。 1.3 拟定传动方案 传动装置由电动机，减速器，工作机等组成。减速器为二级圆锥圆柱齿轮减速器。外传动为齿轮传动。方案简图如图。 Pw=11.73kw η=0.764 Pd=15.353kw n=1500r/min 电动机型号： Y112M—4 i总=36.75 i1=3.2 i2=3.75 i3=3.06 n1=1470r/min n2=459.37r/min n3=122.5r/min 2 电动机的选择 2.1 电动机的类型：三相交流异步电动机（Y系列） 2.2 功率的确定 2.2.1 工作机所需功率Pw (kw): Pw=Tnw/9550=2800*40/9550= 11.73kw n4=40r/min P1=15.25kW P2=14.3kW P3=13.9kW 2.2.2 电动机至工作机的总效率η： η=?1×?1×?25×?3×?4×?5 =0.993×0.993×0.985×0.94×0.97×0.94=0.764 （?1为联轴器的效率，?2为轴承的效率，?3为圆锥齿轮传动的效率，?4为圆柱齿轮的传动效率，?5为开式圆锥齿轮传动的效率） 2.2.3 所需电动机的功率Pd (kw): PP d=w/η=11.73Kw/0.764=15.353kw 2.4 确定电动机的型号 因同步转速的电动机磁极多的，尺寸小，质量大，价格高，但可使传动比和机构尺寸减小，其中Pm=4kN，符合要求，但传动机构电动机容易制造且体积小。 由此选择电动机型号：Y180M—4 电动机额定功率Pm=18.5kN,满载转速=1470r/min P4=13.06kW T1=99.07 N·m T2=297.28N·m T3=1083.63N·m T4=3118.075N·m z1=35 z2=107 滴油润滑 m =3 mm d1=104.53 mm d2=321 mm 电动机型号 额定功率 (kw) 满载转速 (r/min) 起动转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 z1=24 z1=91 m=3.0 Y180M-4 18.5 1470 2.0 2.2 选取B35安装方式 z1=30 z2=113 a=214.5mm Β=16.39。 3 传动比的分配 总传动比：i总=nm/n出=1470/40=36.75 设高速轮的传动比为i1,低速轮的传动比为i2,开式圆锥齿轮传动比为i3，减速器的传动比为i减,开式圆锥齿轮传动的传动比推荐3-4，选i3=3.06 ，i减=i总/i3=12,选i1=3.2，i2=3.75 d1=90mm d2=339,mm B2=95mm B1=100mm d12=30mm d23=35 mm 则 i=i1i2i3=3.2×3.75×3.06=36.72 ?i=（i-i总）/i总=0 符合要求。 4 传动参数的计算 4.1 各轴的转速n(r/min) 高速轴Ⅰ的转速：n1=nm=1470 r/min 中间轴Ⅱ的转速：n2=n1/i1=1470/3.2=459.37 r/min 低速轴Ⅲ的转速：n3=n2/i2=490/3.75=122.5r/min 碾轮轴Ⅳ的转速：n4=n3/i3=140/3.06=40 r/min 4.2 各轴的输入功率P（kw）?1×?1×?25×?3×?4×?5 高速轴Ⅰ的输入功率：P1=pm*?1=15.35*0.993=15.25kw 中间轴Ⅱ的输入功率：P2=p1*η2*?3=15.25*0.94=14.3kw 低速轴Ⅲ的输入功率：P3=p2*η2*?4=14.3*0.97=13.9kw 碾轮轴Ⅳ的输入功率：P4=p3*?5*η2=13.9*0.94=13.06kw 4.3 各轴的输入转矩T(N·m) 高速轴Ⅰ的输入转矩：T1?9550P1/n1? 99.07N·m 中间轴Ⅱ的输入转矩：T2?9550P2/n2? 297.28N·m 低速轴Ⅲ的输入转矩：T3?9550P3/n3? 1083.63N·m 轴全长343mm l45=105mm 轴总长：296mm d12=60 mm d34=70mm d67=86mm l56=12mm 轴总长：477mm 碾轮轴Ⅳ的输入转矩：T4?9550P4/n4? 3118.075N·m 5 圆锥齿轮传动的设计计算 5.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 5.1.1 选用闭式直齿圆锥齿轮传动，按齿形制GB/T12369?1990齿形角??20o，顶隙系数c*?0.2，齿顶高系数ha*?1，螺旋角?m?0o，轴夹角??90?，不变位，齿高用顶隙收缩齿。 5.1.2 根据课本表10-1，材料选择，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。 5.1.3 根据课本表10-8，选择7级精度。 5.1.4 传动比u=z2/z1=3 节锥角，?2?90??18.43??71.57? 不产生根切的最小齿数： Zmin?2ha*cos?1/sin2?=16.22 选z1=35，z2=uz1=35*3=105 选取z2=107 5.2 按齿面接触疲劳强度设计 2?ZE?KT1? 公式： d1t≥2.923????????1?0.5??2u ?H?RR5.2.1 试选载荷系数Kt=2 5.2.2 计算小齿轮传递的扭矩T1=95.5×105P1/n1=9.9×104N·mm 5.2.3 选取齿宽系数?R=0.3 5.2.4 由课本表10-6查得材料弹性影响系数ZE?188MPa1/2 5.2.5 由图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?600MPa，大齿轮的接触疲劳极限?Hlim2?550MPa。 5.2.6 计算应力循环次数 N2?N1/u?2.76?108`` 5.2.7 由图10-19查得接触疲劳寿命系数 6.2.8 计算接触疲劳许用应力 5.2.9 试算小齿轮的分度圆直径 代入??H?中的较小值得 ?ZE?KT1? d1t≥3????????1?0.5??2u=88.663 mm ?H?RR5.2.10 计算圆周速度v dm1?d1t?1?0.5?R??88.663?(1?0.5?0.3)?75.364mm =（3.14159×75.364×1470）/（60×1000）5.801m/s 5.2.11 计算载荷系数 齿轮的使用系数载荷状态均匀平稳，查表10-2得KA=1.25。 由图10-8查得动载系数KV=1.15。 由表10-3查得齿间载荷分配系数KH?=KF?=1.1。 依据大齿轮两端支承，小齿轮悬臂布置，查表10-19得轴承系数2Kv=1.23 由公式KH?=KF?=1.5KH?be=1.383接触强度载荷系数K=KAKVKH?KH?=1.25×1.23×1×1.383=2.13 5.2.12 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 d1?d1t3K/Kt=88.663×32.13/1.3=104.525 mm m=d1/z1=104.525/35=2.99mm 取标准值m = 3 mm 。 5.2.13 计算齿轮的相关参数 d1=mz1=3×35=105 mm d2=mz2=3×107=321 mm ?1?arctan?1/u??18.43?=185.3 校核齿根弯曲疲劳强度 5.3.1 确定弯曲强度载荷系数 K=KAKVKF?KF?=2.13 5.3.2 计算当量齿数 zv1=z1/cos?1=35/cos18.1?=36.8 zv2=z2/cos?2=107/cos71.9?=344.4 5.3.3 查表10-5得 YFa1=2.62,YSa1=1.59,YFa2=2.11,YSa2=1.89 5.3.4 计算弯曲疲劳许用应力 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 ?6'47\ ?2=90?-?1=71?53'13\