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1、机械设计基础课程设计机械设计基础课程设计 计算说明书计算说明书设计题目：二级圆锥设计题目：二级圆锥- -圆柱齿轮减速圆柱齿轮减速 器器设计者： 学号： 同组者： 学院： 专业班级： 指导教师： 湖南大学课程设计 第 页 1二一四年六月二十一日目目 录录一、设计任务书 2二、总体设计计算41. 电机型号选择2. 各级传动比分配3. 各轴的运动参数和动力参数计算（转速、功率、转矩）三、传动机构设计计算61. 直齿圆柱传动2. 圆锥齿轮传动四、轴系零件设计计算101. 输入轴的设计计算2. 中间轴的设计计算3. 输出轴的设计计算湖南大学课程设计 第 页 2五、滚动轴承的选择与寿命校核计算20六、 键
2、连接的强度校核计算23七、润滑和密封方式的选择24八、箱体的设计25九、附件的结构设计和选择25十、设计总结26参考文献27湖南大学课程设计 第 页 3一、设计任务书设计任务书1 1、二级圆锥二级圆锥- -圆柱设计方案圆柱设计方案（1）已知条件：输送带牵引力 F=3500N带速 V=1.7m/s卷筒直径 D=200mm（2）整体方案如下：图 1-1 二级圆锥-圆柱齿轮减速器整体外观参考图湖南大学课程设计 第 页 4图 1-2 二级圆锥-圆柱齿轮减速器内部结构参考图图 1-3 二级圆锥-圆柱设计运动方案简图湖南大学课程设计 第 页 5二、总体设计计算二、总体设计计算1 1、电机型号选择、电机型号
3、选择 （1）电动机类型选择：Y 系列三相异步电动机 （2）电动机功率计算：输出功率：P输出= FV/1000=5.95KW 按机械设计基础课程设计P7 表 2-4 取 联轴器=0.99轴承的效率的确定：圆锥齿轮处选用圆锥滚子轴承直齿圆柱处选用圆锥滚子轴承 按机械设计基础课程设计P7 表 2-4 取 轴承=0.98圆锥齿轮效率的确定： 按机械设计基础课程设计P7 表 2-4 取 锥齿=0.96 直齿圆柱齿轮效率的确定： 按机械设计基础课程设计P7 表 2-4 取 圆柱=0.97 传动装置的总效率： 总=3轴承2联轴器锥齿圆柱=0.9930.9920.950.97 =0.85 电机所需的工作功率：
4、 P工作= P输出/总=7.02KW （2）确定电动机转速 卷筒转速： n筒=601000V/D =6010001.7/（200）=162.33r/min 按机械设计基础课程设计P4 表 2-1 推荐的传动比合理范 围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 ia=36。取圆锥传动 比 i1=23，则总传动比理时范围为 ia=618。故电动机转速的 可选范围为 nd=ian2=（618）162=9722916r/min，符 合这一范围的同步转速有 1000 和 1500r/min。 根据容量和转速，由有关手册查出有两种适用的电动机型号： 因此有两种传动比方案：1000 和 1500r/min。综合
5、考虑电动机传 动平稳和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比， 可见第 2 方案比较适合，所以选同步转速为 1000r/min 。 （3）确定电动机型号 按手册 P167 表 12-1，选用 Y160M-6 型三相异步电动机。 Ped=7.5KW，n1=970r/min，额定转矩 2 质量 119kg。 2 2、计算传动装置总传动比和分配各级传动比、计算传动装置总传动比和分配各级传动比（1）传动装置总传动比： i总= n1/ n筒=6P输出=5.95KW 联轴器=0.99轴承=0.98锥齿=0.95圆柱=0.97总=0.85P工作=7.02KWn筒=162.33r/minn电机=10
6、00r/min电动机型号Y160M-6i总=6湖南大学课程设计 第 页 6（2）分配各级传动比： 取低速级圆柱齿轮的传动比 i2=3，则高速级圆锥齿轮的 传动比 i1=2。 所得 i1、i2值分别符合圆锥、圆柱齿轮传动比的传动范围。3 3、各轴运动参数及动力参数计算、各轴运动参数及动力参数计算电动机为电动机为轴，减速器高速轴为轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，低速轴为轴轴 （1）计算各轴转速（r/min）nI=970r/min nII=nI/i1=970/2=485(r/min) nIII=nII/i2=485/3=161.67(r/min) （2）计算各轴的输入功率（KW） PI=Ped联=
7、7.425KW PII=PI轴承锥齿=7.4250.990.95=6.983KW PIII=PII轴承圆柱=6.9830.990.97=6.706KW （3）计算各轴扭矩（Nmm）TI=9.55106PI/nI =9.551067.425/970 =73102Nmm TII=9.55106PII/nII =9.551066.983/485 =137500Nmm TIII=9.55106PIII/nIII =9.551066.706/162 =396056Nmm低速级圆柱齿轮i2=3 高速级圆锥齿轮i1=2nI=970r/min nII=485(r/min) nIII=161.67 (r/min
8、) PI=7.425KW PII=6.983KW PIII=6.706KWTI=73102Nmm TII=137500Nmm TIII=396056Nmm湖南大学课程设计 第 页 7三、传动机构设计计算三、传动机构设计计算1 1、直齿圆柱齿轮传动的设计计算、直齿圆柱齿轮传动的设计计算 (1)选定齿轮传动类型、材料、热处理方式及精度等级 根据所选传动方案，选用闭式齿轮传动。 大、小齿轮均采用软齿面。小齿轮材料选用 40Cr，调质，齿 面硬度为,280HBS。大齿轮选 45 钢，调质，齿面硬度 250HBS；按手册 P129 表 10-4 选 8 级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m (2)按齿面
9、接触疲劳强度设计 确定有关参数如下：传动比 i2=3 取小齿轮齿数 Z1=27。则大齿轮齿数：Z2= i2Z1=327=81 实际传动比 I0=81/27=3 传动比误差：i-i0/i=3-3/3=0%d1/ / Z1=2.62mm按 P97 表 6-12，取 m=4mm 重新计算 F2=93.75F2 故不满足齿根弯曲疲劳强度要求。(4)几何尺寸计算 d1=mZ1=120mm d2=mZ2=240mm a=m/2 x (Z1+ Z2)=180mm b=40mm,取 b 2=40mm b 1= b 2，取 b 1=40mm(5)验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度 V=d1n1/601000
10、 m/s =6.09m/s10m/s 按机械设计基础P77 表 6-5 可知选择 7 级精度合适。Zv2=134.00F1=248Mpa F2=192Mpam=2.25mmd1=120mm d2=240mm a=180mm b 1=40mm b 2=40mm湖南大学课程设计 第 页 11四、轴系零件设计计算四、轴系零件设计计算1、输入轴（输入轴（轴）的设计计算轴）的设计计算 (1)已知条件nI=970r/min PI=Ped联=7.425KWTI=73102Nmm 高速级小圆锥齿轮的分度圆直径： d1=mZ1=120mm (2)作用在齿轮上的力 高速级小圆锥齿轮分度圆锥的平均直径： mmddR
11、m12.102) 3 . 05 . 01 (1205 . 0111NdTFmt76.14022111costantrFFNco5 .4566 .26s20tan76.14021sintantaFFN7 .2316 .26sin20tan76.1402(3)确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢，调质处理，按机械设计基础P229 表 14-2，取 C=103126。mmnPCd83.2430.20970425. 7)126103(3311 min因轴需要与电机相连接，Y160M-6 输出轴轴径为 42mm，故取=42mmmind(4)各轴段直径的确定1）轴段 12 应与联轴器相配合确定联轴器型
12、号mmN1023421TKTAca其中KA为工况系数，按机械设计基础P241 表 15-1 取 KA =1.4 按手册 P99 表 8-7（GB/T 50142003） ，选用 J 型轴孔 LX3 弹性柱销联轴器；公称转矩 500Nm 许用转速 6300r/min，转动惯量 0.009Kg/m2，d2 =42mm， L=84mm。 所以根据联轴器 d2 =42mm ，L=84mm，nI=1430r/min PI =2.178KW TI=14545Nm d1= 45mm=1402.76NtF=456.5NrF=231.7NaF=25mmmindd12=42mmJ 型轴孔 LX3 弹性柱销联轴 器湖南大学课程设计 第 页 12故取 d12=42mm，L12=80mm2）轴段 23 应为联轴器的定位轴肩，装套筒 根据轴段 12 直径为 d12=42mm，轴段 23 直径 d23=48mm，L23=60mm。3）轴段 34 应与轴承相配合确定轴承型号因为轴承既承受轴向力又承受径向力的作用
