机械设计课程设计机械设计课程设计计算说明书设计题目 一级圆锥齿轮减速器 目 录一、 设计任务书及设计方案概括……………………3.二、 电动机的选择及计算……………………………4三、 传动装置的运动及动力参数的选择及计算……4四、 传动零件的设计计算……………………………5五、 轴的设计计算……………………………………8六、 箱体及附件的结构设计和选……………………14七、 键联接的选择及计算……………………………15八、滚动轴承的选择及计算…………………………16九、 密封和润滑的设计………………………………17十、 联轴器的设计……………………………………18十一、课程设计总结…………………………………18文献…………………………………………18一、传动方案拟定设计单级直齿圆锥齿轮减速器和一级链传动１. 工作条件：使用年限10年，工作为两班工作制，载荷平稳，环境清洁，运输带允许误差为5%２.原始数据：运输带工作拉力：F=2000N；运输带工作速度：V=1.6m/s；卷筒直径：D=270mm方案拟定： 采用链传动与直齿圆锥齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于链传动没有滑动，能保证准确的平均传动比，链传动对制造和安装的精度要求较低，能适用中心距较大的传动。
1. 电动机 2.联轴器 3、圆锥齿轮减速器 4.链传动5、卷筒 6、运输带二、电动机选择1.电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便 2.电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：Ｐd＝ＰＷ/η 式(2)：ＰＷ＝ＦV/1000 由电动机至运输带的传动总效率为：η=η１××η３×η４×η 式中：η1、η2、η3、η4、η5、分别为联轴器η1＝0.99、滚动轴承（一对）η２＝0.99、锥齿轮减速器传动η3＝0.97、链传动η4＝0.96、和传动滚筒效率η5＝0.96η总=0.99×0.993×0.97×0.96×0.96=0.859 所以：电机所需的工作功率： Pd= FV/1000η =(2000×1.6)/(1000×0.859) =3.725 kw因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd，查电动机技术数据，选电动机额定功率Ped为4kw3.确定电动机转速 滚筒轴工作转速 ： nw=60×1000v/πD=113.18r/min通常，链传动的传动比常用范围2～5，一级锥齿轮减速器为2～3，则总传动比范围ia=4～15，故电动机转速的可选范围 =ia*nw=（4～15）×113.18=452～1698r/min符合此范围的同步转速有750,1000和1500r/min。
即有三种型号的电动机，分别为Y112M-2，Y112M-4和Y132M-6此三种方案通过将其满载转速，质量，价格和传动比进行比较，Y112M-4型电动机最为适合，故选Y112M-4型电动机，额定效率4kw，转速1440r/min，额定转矩2.2 三、传动装置的运动及动力参数的选择及计算分配传动比1、总传动比 ia=nm/nw=1440/113.18=12.722、分配传动装置各级传动比取一级锥齿轮减速器传动比 i1=3则链传动的传动比为 i2=ia/i1=12.72/3=4.24运动和动力参数计算 0轴（电动机轴） P0=Pd=3.725 kw n0=nw=1440 r/min T0=9550×P0/n0=24.70 N*m 1轴 （高速轴） P1=P0η1η2=3.651 kw n1=n0=1440 r/min T1=9550×P1/n1=24.2 N*m 2轴 （低速轴） P2=P1η2η3=3.506 kw n2=n1/i1=480 r/min T2=9550×P2/n2=69.75 N*m3轴 (滚筒轴) P3=P2η2η4=3.332 kw N3=n2/i2=113 r/min T1=9550×P1/n1=281 N*m各轴数据转速n（r/min）功率P（kW）扭矩T0轴14403.72524.701轴14403.65124.22轴4803.50669.753轴1133.332281四、传动零件的设计计算1、 圆锥齿轮传动的计算 1）、选择齿轮类型、材料、精度及齿数： （1）本方案选用直齿圆锥齿轮（轴交角900）传动; (2)采用硬齿面。
大小齿轮选用40Cr调质及表面淬火，大、小齿轮的齿面硬度HRC48～55参考《机械设计》附表8-12，选择锥齿轮精度为8级精度 （3）齿数的选择 对于封闭式硬齿面齿轮，小齿轮的齿数选择z1=25，大齿轮齿数z2=i1z1=3×25=75取标准值Z2=70实际传动比 i0=70/25=2.8，传动比误差：e1= =-5.67%齿数比：u=i0=2.8 2）按齿根弯曲疲劳强度进行设计m≥确定上式各项参数 （1）因为载荷平稳，可选载荷系数Kt=1.5（2）计算转轴T1=9550×P1/n1=24.2 N*m （3）确定齿宽系数 根据《机械设计》表8-3，锥齿轮齿宽选=0.3. （4）确定复合齿形系数YFS，则 δ1=arctan=arctan=18.434950 即δ1=180 26’6’’ δ2=90-18.43495=71.565050 即δ2=710 33’54’故当量齿数为Zv1==≈26 Zv2==≈237根据当量齿数查附图8-4，得 YFS1=4.17 YFS2=3.97 （5）确定弯矩许用应力，则 N1=60n1jLh=60×1440×1×（10×365×2×8）=5.04576×109 N2===1.68192×109由附图8-5，查得疲劳寿命系数KFN1=0.80，KFN2=0.82。
根据表8-4，按一般可靠度，查得最小安全系数SFmin=1.25由附图8-8（c），按碳钢ML线及延长线查得小齿轮 σFmin1= 525MPa σFmin2= 510 MPa则 [σF]1===336N /mm2 [σF]2===334.56N/mm2因此，有==0.01241﹥==0.01186可见，小锥齿轮的弯曲疲劳强度较弱，所以把=0.01241代人公式进行计算，则m≥= 1.615 mm3）修正计算结果 （1）小锥齿轮大头分度圆直径为 d1t=mtz1=1.615×25=40.375mm小锥齿轮的平均分度圆直径为 dm1t= d1t（1-0.5φR）=40.375×（1-0.5×0.3）=34.319mm锥距为 Rt= d1t =63.84mm齿宽为 b=φRR = 0.3×63.84 = 19.152 mm平均速度为 Vmt= = 2.588 m/s（2）根据工作情况特性，查附表8-2，取KA=1.0；根据速度，查附图8-1，圆锥齿轮8级精度按低一级选取，即按9级精度去KV=1.22；查附表8-3，取KFα=1.2。
3)确定齿向载荷分布系数KFβ 根据圆柱齿轮KHβ的计算公式，进行近似计算由附表8-4，按硬齿面、8级精度、悬臂布置、安装时不做调整查找，则计算公式为KFβ≈KHβ=1.23+0.18(1+6.7)+0.61×10-3b=1.23+0.18[1+6.7()2] ()2+0.61×10-3×19.152≈1.34(4）计算载荷系数K=KAKV KFβKFα=1×1.22×1.2×1.34=1.96 m=mt =1.615×=1.76mm因为是闭式齿轮传动，故取m=2.0mm (5）确定锥齿轮的主要尺寸 d1=mz1=2×25=50mm d2=mz2=2×75=150mm R= =79.057mm由b=φRR=0.3×79.057=23.717 mm ，取齿宽b1=b2= 24 mm小锥齿轮的平均分度圆直径为 dm1= d1（1-0.5φR）=50（1-0.5×0.3）=42.2mm大锥齿轮的平均分度圆直径为 dm2= d2（1-0.5φR）=150（1-0.5×0.3）=127.5mm齿顶高ha ha= m =2齿根高hf hf=1.2m =2.4齿顶间隙 c=0.2m =0.42、链传动的设计1、 选择链轮齿数 、 和确定传动比 ：一般链轮齿数在17~114之间，已知传动比i=4.24已知链速v=1.6m/s，所以取Z1=16 ，则 Z2=i2Z1=4.24×16=67.84，取Z2=69则实际传动比：=69/16=4.31传动比误差：e2==1.65%则总传动比误差：-5.67%+1.18%=-4.02% < 5% 符合要求2、计算当量的单排链的计算功率PC：由《机械设计》附表7-2、7-3、7-4查得：KA=1.0 ,KZ=1.11,KM=1.0PC==3.89 KW3、 确定链条型号和节距p：已知 nc=n2=480r/min链条型号：由《机械设计》P176图9-11查得，应选10A单排滚子链。
节距：由《机械设计》附表7-1查得，节距 p=15.8754、 计算链条节数和中心距：初选中心距 a0=（30～50）×15.875=476.25～793.75mm取a0=500mm=107.75选取 Lp=108≈1.75 所以由《机械设计》附表7-5查得：f1 =0.24156 所以 =502.35mm 取a=502mm5、计算链速v，确定润滑方式：v==2.032m/s根据链的速度，应采用油池润滑或油盘飞溅润滑6、计算压轴力FP： FP=KFPFe =1000×KFP 其中KFP=1.15 ，V=2.032M/S 所以FP=1984.2N7、设计结果：选用单排滚子链10A，中心距a=502mm，小链轮齿数Z1=16，大链轮齿数Z2=69，轴上压力FP=1984.2N五、轴的设计计算 1、齿轮轴的设计（1）确定轴上零件的固定方式（如下图）（2）选择抽的材料为45号钢，调质处理，硬度217～255HBS由《机械设计》附表14-1查得对称循环弯曲许用应力[σ-1]=60MPa。