机械课程设计—锥齿轮减速器_开式齿轮

机械课程设计
说明书
单级锥齿轮减速器
—开式齿轮
目录
（1）引言……………………………………………………………………………………（2）设计题目………………………………………………………………………………（3）电动机的选择…………………………………………………………………………（4）传动零件的设计和计算……………………………………………………………（5）减速箱结构的设计…………………………………………………………………（6）轴的计算与校核………………………………………………………………………（7）键连接的选择和计算………………………………………………………………（8）联轴器的选择………………………………………………………………………（9）设计小结……………………………………………………………………………（10）参考文献……………………………………………………………………………
一、引言
课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的主要环节。

本次是设计一个锥齿轮减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。

课程设计内容包括：设计题目，电机选择，运动学动力学计算，传动零件的设计及计算，减速器结构设计，轴的设计计算与校核。

锥齿轮减速器的计算机辅助机械设计，计算机辅助设计及计算机辅助制造（CAM/CAD）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步深入的对这一技术进行深入的了解和学习。

设计题目：锥齿轮减速器——开式齿轮重要数据：1.传动方案
编号：b
方案：锥齿轮减速器——开式齿轮
2. 带式运输机的工作原理
如图
3. 工作情况
1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内
工作，有粉尘，环境最高温度35度；
2）使用折旧期：8年；
3）检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次
小修；
4）动力来源：电力，三相流，电压380、220V；
5）运输带速度允许误差： 5%；
6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。

4.设计数据
运输带工作拉力F/N 2500
运输带工作速度V/(m/s） 1.1
（二）、确定传动装置的总传动比和分配传动比 1、总传动比
由选定的的电动机满载转速m n 和工作机主动轴转速n ，可得传动装置的总传动比为 n
n
i m
a
= (1)
电动机型号为Y160L-6 ，满载转速nm= 970r/min ,且工作机主动轴转速n = 87.31r/min,则由上面公式(1)可得：
27.1855
.52960==a i
2、分配传动比
总传动比为各级传动比的乘积，即
n a
i i
i i ⋅⋅⋅=21(2)
设0i 、i 分别为圆锥齿轮的传动比和圆柱齿轮的传动比，在圆锥齿轮减速器的传动比范围内40=i 则由公式 （2）可得
i i i a
•=0
= 18.27
得57.44
27.180===
i i i a 根据圆柱齿轮减速器的传动比范围
可取4.5 ，则06.45
.427
.180==i
型号
额定功率KW 满载时
转速r/min 电流 A 效
率
% 功率因数 Y32M 1-6
4
960
2.0
2.0
27.18=a
i
5.4=i
06.40
=i
）材料选择，小齿轮材料为。

(二)、轴的尺寸计算
1、求输出轴上的功率1
P，转速1n和转矩1T
由前面的计算可得kw
P
I
92
.3
=
m in
960r
n
I
=
m
N
T
I
•
=39
2、初步确定轴的最小直径
查得110
=
C
mm
n
p
C
d58.17
960
92
.3
110
3
1
1
3
min
=
⨯
=
=
3、轴的结构设计
(1)下图为I轴的装配方案：
(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，如下
图：
4、选择联轴器：根据条件选取5.1
=
A
K
确定联轴器转矩m
N
T
K
T
I
A
ca
•
=
⨯
=
=5.
58
39
5.1
结合电动机型号，选用弹性套柱销联轴器，型号LT4联轴
器
40
28
40
28
1
1
⨯
⨯
J
J
即该端选用的半轴连接器的孔径mm
d28
1
=，故取轴径
mm
d
d34
5
2=
=
mm
l50
2=
mm
l16
42=
mm
l52
4=
mm
mm l
d46
;
306
6=
=
准键长见/10961079GB T - ）。

小锥齿轮与轴的联接处的平键截面mm mm h b 78⨯=⨯，键槽用键槽铣刀加工，长为30mm （标准键长见/10961079GB T - ）。

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mm mm h b 810⨯=⨯ (20031096/-T GB )，键槽用键槽铣刀加工，长为26mm 准键长见20031096/-T GB ）。

为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选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。

10、确定轴上的圆角和倒角尺寸
取轴端倒角为2×45°，各轴肩处的圆角半径见图
(三)、求轴上的载荷及其校核
根据轴的结构图，做出轴的计算简图：
N a F
62.5442
=
N F 39.6671=径向
N F 96.17552=径向
0.1=p
f
N F N F N N 39.167126.65021=-=N F N F H H 39.53824.15021
=-=N A N A 088.18521==
()2
2T
M
M
ca
α
+
=
()()mm
N
T
M
M
ca
⋅
=
⨯
⨯
+
=
+
=58.
65480
1000
26.48
6.0
37.
587302
2
2
1
2α
mm
d59.27
min
=
(6)、校核轴的强度
只需校核轴上最大弯矩截面的强度：
[]MPa MPa W M ca ca 6023.10401.058
.6548013
1=<=⨯==-σσ，故安全。

二、减速器低速轴II 的计算
1.求输出轴上的功率2P ，转速2n 和转矩2T
由前面的计算可得
KW P 73.32= m in /45.2362r n =
m N ca
T
⋅=505.258
mm d
301
=
mm L 60=
mm l mm d 53,3211==
mm l mm d 21,4033==
mm h 34=
mm d 464=
mm l 484=
mm d mm h 56;555==
mm l 1105=
mm d 392= mm l 502=
m
N
T⋅
=5.
150
2
2.初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理。

取110
=
C于是得
mm
n
P
C
d59
.
27
45
.
236
73
.3
1103
3
2
2
min
=
⨯
=
=
同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩：
取K=1.5,m
N
T
K
T
A
ca
⋅
=
⨯
=
=75
.
225
5.
150
5.1
2
按照计算转矩ca
T，选用弹性注销联轴器，型号LT6
联轴器
55
32
55
32
1
1
⨯
⨯
J
J
，即该端选用的半联轴器的孔径mm
d32
1
=，故取轴径mm
d32
1
=，半联轴器毂孔的长度L=55mm。

3.轴的结构设计
（1）、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，如
下图：
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
mm
l
mm
d53
,
32
1
1
=
=
2）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
加工，长为63mm（标准键长见2003
1096
/-
T
GB）。

为了
保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴
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245
⨯，除下图标注外，各轴肩处的圆
角半径，均为R1，如图：
4.求轴上的载荷
根据轴的结构图（图3）作出轴的计算简图
（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）。

轴承1和轴承2之间的距离为179mm，轴承2和锥齿
轮间的距离为33.5mm
大锥齿轮：
mm
h
d
d
R
b
d
f
m
6.
81
2
5.0
1
2
2
2
=
-
=
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
-
=
N
F8.
377
1
=
径向
N
F29
.
831
2
=
径向
0.1
=
p
f
2.2
,
56
.0
1
1
=
=y
x
N
P78
.
1572
2
=
N
A
N
F
A
a
15
.
384
1
2
=
=
=
N
A
N
F
A
a
15
.
384
1
2
=
=
=
MPa ca 86.10=σ
MPa MPa b
1552751-=τσ
9.校核轴的强度
已知轴的计算弯矩后，即可针对某些危险截面（即计算弯矩大而直径可能不足的截面）做强度校核计算，通常只校核轴上承受最大计算弯矩的截面（即危险截面C ）的强度。

MPa W M ca ca 86.10431.01
.863563
2=⨯==
σ
因为轴的材料为45钢，经调质处理不起机械性能由表11.1和表11.4查得
[]MPa b 601=-σ,MPa MPa MPa b 155,275,64011--==τσσ
所以
[]
1-<σσca 故安全。

七 键连接的选择和计算
根据轴的各个阶梯的直径和长度尺寸选取键的尺寸，查有关资料如下： 本减速器的工作条件为有轻度冲击载荷，选择键如下： 键名 国标
1 轴I(联轴器) 键10X8GB1096-2003 A 型
2 轴I （齿轮处） 键 10X8 GB1096-200
3 A 型。