机械设计课程设计：二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计
设计计算及说明 一、设计任务书 1.1传动方案示意图 图一、传动方案简图 结果 1.2原始数据 传送带拉力F(N) 2500 传送带速度V(m/s) 1.6 滚筒直径D（mm） 280 1.3工作条件 三班制，使用年限为10年，连续单向于运转，载荷平稳，小批量生产，运输链速度允许误差为链速度的?5%。 1.4工作量 1、传动系统方案的分析； 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； 4、轴的设计计算； 5、轴承及其组合部件选择和轴承寿命校核； 6、键联接和联轴器的选择及校核； 7、减速器箱体，润滑及附件的设计； 8、装配图和零件图的设计； 9、设计小结； 10、参考文献； 二、传动系统方案的分析 传动方案见图一，其拟定的依据是结构紧凑且宽度尺寸较小，传动效率高，适用在恶劣环境下长期工作，虽然所用的锥齿轮比较贵，但此方案是最合理的。其减速器的传动比为8-15，用于输入轴于输出轴相交而传动比较大的传动。 三、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算 结果
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机械设计课程设计：二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计
设计计算及说明 3.1 电动机的选择 1、电动机类型选择：选择电动机的类型为三相异步电动机，额定电压交流380V。 2、电动机容量选择： ?ω （1）工作机所需功率P=FV/1000 wF=2500N F-工作机阻力 V=1.6m/s v-工作机线速度 ?ω工作机效率可取0.96 - (2) 电动机输出功率P d 考虑传动装置的功率损耗，电动机的输出功率为 ?α P=/Pdw ?α 为从电动机到工作机主动轴之间的总效率，即 2 ?α??14?2?3?4?5=0.833 ??=0.833 ?-滚动轴承传动效率取0.99 ?2-圆锥齿轮传动效率取0.95 1?3圆柱齿轮传动效率取0.97 -?4联轴器效率取0.99 - ?5-卷筒效率取0.96 P ?ω?α?2500?1.6?5kw d=FV/10001000?0.96?0.833 （3）确定电动机的额定功率Ped 因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可。所以可以暂定电动机的额定功率为5.5Kw。 3、确定电动机转速 卷筒工作转速 nw=60×1000V/πD=60X1000X1.6/3.14X280=109.2r/min 由于两级圆锥-圆柱齿轮减速器一般传动比为8-15，故电动机的转速的可选范围为 '' nd1—nd2=(8-15）nw =873.6—1638r/min。 Pd=5kw Ped=5.5kw nw=109.2 r/min 可见同步转速为1000r/min ，1500r/min 的电动机都符合，这里初选同步转速为1000r/min ，1500r/min的两种电动机进行比较，而转速越高总传动比越大传动装置的结构会越大，成本越高。所以应综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格及总传动比。
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机械设计课程设计：二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计 设计计算及说明 表2 电动机方案比较表（指导书 表19-1） 结果 方案 电动机型额定功率电动机转速（r/min） 电动机传动装置 号 （kw） 质量总传动比 同步 满载 （kg） 1 Y132M2-6 5.5 1000 960 73 8.79 2 Y132S-4 5.5 1500 1440 43 13.19 由表中数据可知，方案1的总传动比小，传种装置结构尺寸小，因此可采用选Y132M2-6型电动机 方案1，选定电动机型号为Y132M2-6 3.2传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配 1、传动装置总传动比 i?nm/nw=960/109.2=8.79 2、分配各级传动比 高速级为圆锥齿轮其传动比应小些约i1?0.25i，低速级为圆柱齿轮传动其传 i1=2.2 动比可大些。所以可取 i2=4 i1=2.2 i2=4 3.3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中标出） n?＝nm/i0=960r/min nⅡ＝nⅠ/i =960/202=436.36r/min 1 nⅢ＝nⅡ/i2=436.36/4=109.2r/min nIV?nⅢ=109.2r/min 2、各轴输入功率 PI?Pedη4=4.95kw PII?PI??1?. =4.655kw 2III?PII??2??3=4.47kw Pn?=960 nⅡ=436.36 nIV?nⅢ =109.2r/min PI=4.95 kw PII=4.65 kw PIII=4.47 kw PIV=4.38 kw 3
PIV=PIII.η1.η4=4.38kw 3、各轴转矩 TI?9550?PI=49.24N.m nI
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设计计算及说明 P TII?9550?II=101.88N.m nII 结果 PIII TIII?9550?=390.92N.m nIII PIV TIV?9550?=383.04N.M nIV 将计算结果汇总列表如下 表3 轴的运动及动力参数 项目 电动机轴 高速级轴I 中间轴II 低速级轴工作机轴 III IV 转速960 960 436.36 109.2 109.2 （r/min） 功率（kw） 5 4.95 4.655 4.47 4.382 转矩49.76 49.24 101.88 390.92 383.04 (N?m) 传动比 1 2.2 4.0 1 效率? 0.99 0.94 0.96 0.98 四、传动零件的设计计算 4.1斜齿圆柱齿轮传动的设计（主要参照教材《机械设计（第八版）》） 已知输入功率为PII=4.655kw、小齿轮转速为nⅡ=436.36r/min、齿数比为4。小齿轮： 40Cr（调质） 工作寿命10年（设每年工作300天），三班制，带式输送，工作平稳，转向不变。 280 HBS 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 大齿轮： （1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（GB10095-88） 45钢（调质） （2）材料选择 由《机械设计（第八版）》表10-1小齿轮材料为40Cr（调 240 HBS 7级精度 质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬 度相差40HBS。 （3)选小齿轮齿数z1?22,则大齿轮齿数z2?4z1?88 初选螺旋角 结果 4
??14?。 2、按齿面接触疲劳强度计算按下式设计计算
机械设计课程设计：二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计 设计计算及说明 3 d1t?2KtT1?d??u?1ZHZE2??() u[?H]=（1）确定公式内的各计算数值 1）试选载荷系数kt1=1.6 2）查教材图表（图10-30）选取区域系数ZH=2.435 3）查教材表10-6选取弹性影响系数ZE=189.8 MPa 4）查教材图表（图10-26）得 ?a1=0.765 ?a2=0.88 ?a??a1??a2=1.645 5）由教材公式10-13计算应力值环数 N1=60n1jLh =60×436.36×1×（3×8×300×10）=1.885×10h N2=0.471X10h 6）查教材10-19图得：K??1=0.9 K??2=0.95 7）查取齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?650Mpa ?Hlim2?550Mpa 8）由教材表10-7查得齿宽系数?d=1 9）小齿轮传递的转矩T1=95.5×10×P2/n2=9550X4655/436.36=101.88N.m 599 kt1=1.6 ZH=2.435 12 ZE=189.8 ?a=1.645 K??1=0.9 K??2=0.95 ?Hlim1?650 Mpa ?Hlim2?550Mpa ?d=1 10）齿轮的接触疲劳强度极限：取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式（10-12）T=101.88N.m 得: K? [?H]1=HN1Hlim1=0.9×650=585 MPa S [?H]2=KHN2?Hlim2=0.95×550=522.5 MPa S??H?= 553.75 MPa V=1.27m/ 结果 许用接触应力为 [?H]?([?H]1?[?H]2)/2?553.75MPa （2）设计计算 1）按式计算小齿轮分度圆直径d1t 3d1t?32KtT1?d???u?1ZHZE2?() u[?H]= =2?1.6?10.188?10452.435?189.82??()?55.67mm 1?1.6454553.75
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