圆锥齿轮圆柱齿轮减速器内含装配图和零件图Word文件下载.doc
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连续单向运转，载荷较平稳，两班制。
环境最高温度350C；
允许运输带速度误差为±
5%，小批量生产。
设计步骤：
传动方案拟定
由图可知，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为带型运输设备。
减速器为两级展开式圆锥—圆柱齿轮的二级传动，轴承初步选用圆锥滚子轴承。
联轴器2、8选用弹性柱销联轴器。
第1章选择电动机和计算运动参数
1.1电动机的选择
1.计算带式运输机所需的功率：
P===3.6kw
2.各机械传动效率的参数选择：
=0.99（弹性联轴器），=0.98（圆锥滚子轴承），=0.96（圆锥齿轮传动），=0.97（圆柱齿轮传动），=0.96（卷筒）.
所以总传动效率：
=
=
=0.808
3.计算电动机的输出功率：
==kw4.4547kw
4.确定电动机转速：
查表选择二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比合理范围=8~25（华南理工大学出版社《机械设计课程设计》第二版朱文坚黄平主编），工作机卷筒的转速==90.95r/min，所以电动机转速范围为。
则电动机同步转速选择可选为750r/min，1000r/min，1500r/min。
考虑电动机和传动装置的尺寸、价格、及结构紧凑和满足锥齿轮传动比关系（），故首先选择1000r/min，电动机选择如表所示
表1
型号
额定功率/kw
满载转速r/min
轴径D/mm
伸出长E/mm
启动转矩
最大转矩
额定转矩
Y132M2-6
5.5
960
42
110
2.0
2.总传动比：
3.传动比的分配：
，=<
3，成立=4
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅲ轴=4.149×
0.98×
0.97=3.944kw
卷筒轴
1.5各轴的输入转矩
电动机轴的输出转矩
故Ⅰ轴4.387
Ⅱ轴
Ⅲ轴
卷筒轴
第2章齿轮设计
2.1高速锥齿轮传动的设计
（二）选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1.按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动
2.输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度。
3.材料选择由《机械设计》第八版西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著的教材表10—1选择小齿轮材料和大齿轮材料如下：
表2
齿轮型号
材料牌号
热处理方法
强度极限
屈服极限
硬度（HBS）
平均硬度（HBS）
齿芯部
齿面部
小齿轮
45
调质处理
650
360
217~255
240
大齿轮
正火处理
580
290
162~217
200
二者硬度差约为40HBS。
4.选择小齿轮齿数19，则：
，取。
实际齿比
5.确定当量齿数
，。
（三）按齿面接触疲劳强度设计
1.确定公式内的数值
1）试选载荷系数
2）教材表10—6查得材料弹性系数（大小齿轮均采用锻钢）
3）小齿轮传递转矩4.387
4）锥齿轮传动齿宽系数。
5）教材10—21d图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；
10—21c图按齿面硬度查得大齿轮接触疲劳强度极限。
6）按式（10—13）计算应力循环次数
；
7）查教材10—19图接触疲劳寿命系数，。
8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1，
则=
2.计算
1）计算小齿轮分度圆直径（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）
=
=86.183mm
2）计算圆周速度
3）计算齿宽b及模数
39.654mm
mm
4）齿高
5）计算载荷系数K由教材10—2表查得：
使用系数使用系数=1；
根据v=3.68m/s、8级精度按第一级精度，由10—8图查得：
动载系数=1.22；
由10—3表查得：
齿间载荷分配系数=；
取轴承系数=1.25，齿向载荷分布系数==
所以：
6）按实际载荷系数校正所算得分度圆直径
7）就算模数：
mm
（四）按齿根弯曲疲劳强度设计
m
1.确定计算参数
1）计算载荷
2）查取齿数系数及应了校正系数由教材10—5表得：
，；
，。
3）教材10—20图c按齿面硬度查得小齿轮的弯曲疲劳极限；
教材10—20图b按齿面硬度查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限。
4）教材10—18图查得弯曲疲劳寿命系数。
5）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4。
6）计算大小齿轮的并加以比较，
=，，大齿轮的数值大。
2.计算（按大齿轮）
=
=3.286mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳计算的模m大于由齿根弯曲疲劳强度的模数，又有齿轮模数m的大小要有弯曲强度觉定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关。
所以可取弯曲强度算得的模数2.698mm并就近圆整为标准值mm（摘自《机械原理教程》第二版清华大学出版社4.11锥齿轮模数（摘自GB/T12368—1990）），而按接触强度算得分度圆直径=104.046mm重新修正齿轮齿数，,取整，则，为了使各个相啮合齿对磨损均匀，传动平稳，一般应互为质数。
故取整。
则实际传动比，与原传动比相差1.2%，且在误差范围内。
（五）计算大小齿轮的基本几何尺寸
1.分度圆锥角：
1）小齿轮
2）大齿轮
2.分度圆直径：
1）小齿轮
3.齿顶高
4.齿根高
5.齿顶圆直径：
1）小齿轮
2）大齿轮
6.齿根圆直径：
7.锥距
8.齿宽，（取整）b=45mm。
则：
圆整后小齿宽，大齿宽。
9.当量齿数，
10.分度圆齿厚
11.修正计算结果：
1）由教材10—5表查得：
2），再根据8级精度按教材10—8图查得：
动载系数=1.25；
3）
4）校核分度圆直径
=98.780
5）=，，大齿轮的数值大，按大齿轮校核。
6）
=
=3.08mm
实际，，均大于计算的要求值，故齿轮的强度足够。
（六）齿轮结构设计小齿轮1由于直径小，采用实体结构；
大齿轮2采用孔板式结构，结构尺寸按经验公式和后续设计的中间轴配合段直径计算，见下表；
大齿轮2结构草图如图。
高速级齿轮传动的尺寸见表
大锥齿轮结构草图
表3大锥齿轮结构尺寸
名称
结构尺寸及经验公式
计算值
锥角
锥距
R
149.520mm
轮缘厚度
16mm
大端齿顶圆直径
283.511mm
榖空直径D
由轴设计而定
50mm
轮毂直径
80mm
轮毂宽度L
取55mm
腹板最大直径
由结构确定
188mm
板孔分布圆直径
134mm
板孔直径
24mm
腹板厚度
18mm
表4高速级锥齿轮传动尺寸
计算公式
法面模数
5mm
齿数
21
56
传动比
2.667
分度圆直径
105mm
280mm
齿顶圆直径
114.363mm
齿根圆直径
93.764mm
275.787mm
齿宽
45mm
2.2低速级斜齿轮传动的设计
（七）选定齿轮类型﹑精度等级﹑材料及齿数
1.按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。
2.经一级减速后二级速度不高，故用8级精度。
3.齿轮材料及热处理
小齿轮选用45钢调质，平均硬度为240HBS，大齿轮材料为45刚正火，平均硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS。
4.齿数选择
选小齿轮齿数，根据传动比，则大齿轮齿数，取=76。
实际传动比
5.选取螺旋角。
初选螺旋角β=14。
（二）按齿面接触强度设计
1.确定各参数的值:
1）试选载荷系数=1.3
2）计算小齿轮传递的扭矩。
3）查课本表10-7选取齿宽系数。
4）查课本表10-6得材料的弹性影响系数。
7）；
8）查教材10—19图接触疲劳寿命系数，。
9）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1，
=<
1.23
10）查课本图10-30选取区域系数Z=2.433。
11）查课本图10-26得，，则=0.754+0.886=1.64。
1）试算小齿轮分度圆直径d，由计算公式得
=59.506mm
3）计算齿宽b和模数
b=
4）齿高
=
5）计算纵向重合度
6）计算载荷系数K
已知使用系数，根据v=1.13m/s，8级精度，查课本图10-8得动载系数；
查课本表10-4得K=1.454；
查课本图10-13得K=1.388；
查课本表10-3得。
故载荷系数
7）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
8）计算模数
（三）按齿根弯曲强度设计
≥
1）计算载荷系数
2）小齿轮传递的扭矩
3）根据纵向重合度，查课本图10-28得螺旋角影响系数=0.88。
4）计算当量齿数
5）查取齿形系数和应力校正系数
查课本表10-5得。
6）计算弯曲疲劳许用应力
查课本图10-20c得齿轮弯曲疲劳强度极限。
查课本图10-18得弯曲疲劳寿命系数。
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则
7）计算大﹑小齿轮的并加以比较
大齿轮的数值大，选用大齿轮。
2.设计计算
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，又有齿轮模数m的大小要有弯曲强度觉定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以可取弯曲强度算得的模数（摘自《机械原理教程》第二版清华大学出版社4.3标准模数（摘自GB/T1357—1987）），而按接触强度算得分度圆直径=67.340mm重新修正齿轮齿数，,取整，则实际传动，与原分配传动比4一致。
3.几何尺寸计算
1）计算中心距
将中心距圆整为170mm。
2）按圆整后的中心距修正螺旋角
=arccos
因值改变不多,故参数,,等不必修正。
3）计算大﹑小齿轮的分度圆直径
4）计算齿轮宽度
圆整后取b=68mm
小齿轮，大齿轮
4.齿轮结构设计
小齿轮3由于直径小，采用齿轮轴结构；
大齿轮5采用孔板式结构，结构尺寸按经验公式和后续设计的中间轴配合段直径计算，大斜齿圆柱齿轮见下表5；
大齿轮4结构草图如上图。
低速级圆柱斜齿轮传动尺寸见下表。
大斜齿轮结构草图
表5斜齿大圆柱齿轮结构尺寸
结构尺寸经验计算公式
榖空直径d
由轴设计而定d=d轴
70mm
112mm
70mm（取为与齿宽相等）
240mm
176mm
（32~44.8）mm
腹板厚度C
表6低速级圆柱斜齿轮传动尺寸
3mm
法面压力角
螺旋角
22
88
4
68mm
272mm
74mm
278mm
60.5mm
264.5mm
中心距
170mm
3.1轴材料选择和最小直径估算
轴采用材料45钢，进行调质处理。
则许用应力确定的系数103，取高速轴，中间轴，低速轴。
按扭转强度初定该轴的最小直径，即：
。
当轴段截面处有一个键槽，就将计数值加大5%~7%，当两个键槽时将数值增大到10%~15%。
1.高速轴：
，因高速轴安装联轴器有一键槽，则：
22.41mm。
对于连接电动机和减速器高速轴的联轴器，为了减少启动转矩，其联轴器应具有较小的转动惯量和良好的减震性能，故采用LX型弹性柱销联轴器（GB/T5014—2003）。
1）联轴器传递的名义转矩=9550
计算转矩（K为带式运输机工作系数，K=1.25~1.5,取K=1.5）。
2）根据步骤1、2和电机直径d电机=42mm，则选取LX3型联轴器。
其中：
公称转矩
，联轴器孔直径d=（30、32、35、38、40、42、45、48）满足电机直径d电机=42mm。
3）确定轴的最小直径。
根据d轴=（0.8~1.2）d电机，所以。
取
2.中间轴：
考虑该处轴径尺寸应大于高速级轴颈处直径，取。
3.低速轴：
。
考虑该处有一联轴器有一个键槽，则：
，取整：
3.2轴的结构设计
根据轴上零件的结构、定位、装配关系、轴向宽度及零件间的相对位置等要求，参考表4-1、图4-24（《机械设计课程设计》第3版哈尔滨理工大学出版社），初步设计轴草图如下
3.2.1高速轴的结构设计
高速轴轴系的结构如图上图所示。
1）轴承部件的结构设计为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。
按轴上零件的安装顺序，从最细处开始设计。
（2）联轴器与轴段轴段上安装联轴器，此段设计应与联轴器的选择设计同步进行。
为补偿联轴器所联接两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。
由表查得GB/T5014-2003中的LX3型联轴器符合要求：
公称转矩为1250N·
mm，许用转速4700r/min，轴孔范围为30～48mm。
考虑到d1>
33.6mm，取联轴器孔直径为35mm，轴孔长度L联=82mm，Y型轴孔，A型键，联轴器从动端代号LX333*82GB/T5014—2003，相应的轴段的直径d1=35mm。
其长度略小于孔宽度，取L1=80mm半联轴器与轴的配合为。
（3）轴承与轴段和的设计在确定轴段的轴径时，应考虑联轴器的轴向固定及密封圈的尺寸。
若联轴器采用轴肩定位，其值最终由密封圈确定该处轴的圆周速度均小于3m/s，可选用毡圈油封，查表初选毡圈。
考虑该轴为悬臂梁，且有轴向力的作用，选用圆锥滚子轴承，初选轴承33010，由表得轴承内径d=50mm，外径D=90mm，宽度B=20mm，内圈定位直径da=58mm，轴上力作用点与外圈大端面的距离故d3=50mm，联轴器定位轴套顶到轴承内圈端面，则该处轴段长度应略短于轴承内圈宽度，取L3=24mm。
该减速器锥齿轮的圆周速度大于2m/s，故轴承采用油润滑，由齿轮将油甩到导油沟内流入轴承座中。
通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则d5=50mm，其右侧为齿轮1的定位轴套，为保证套筒能够顶到轴承内圈右端面，该处轴段长度应比轴承内圈宽度略短，故取L5=24mm，轴的配合为公差为k6。
（4）由箱体结构，轴承端，装配关系，取端盖外端面与联轴面间距L=30,故去L2=45mm,又根据大带轮的轴间定位要求以及密封圈标准，取d2=40mm。
（5）齿轮与轴段的设计，轴段上安装齿轮，小锥齿轮处的轴段采用悬臂结构，d6=40mm，L6=63mm。
选用普通平键14945mm,小锥齿轮与轴的配合为。
（6）因为d4为轴环段，应大于d3，所以取d4=60mm，又因为装配关系箱体结构确定L4=110mm。
列表
轴段
d
L
1
35mm
2
40mm
3
60mm
110mm
5
6
63mm
3.2.2中间轴直径长度确定
（1）轴承部件的结构设计为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。
按轴上零件的安装顺序，从最细处开始设计
（2）轴段及轴段的设计该轴段上安装轴承，此段设计应与轴承的选择设计同步进行。
考虑到齿轮上作用较大的轴向力和圆周力，选用圆锥滚子轴承。
轴段及轴段上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又符合轴承内径系列。
根据dmin=45mm，取轴承30209，由表得轴承内径d=45mm，外径D=85mm，宽度B=19mm，故d1=45mm，=42mm。
通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则d5=45mm，=40mm。
轴的配合为公差为m6。
齿轮轴段与轴段的设计轴段上安装齿轮3，轴段上安装齿轮2。
为于齿轮的安装，d2和d4应略大于d1和d5，选d2=50mm，d5=60mm。
由于齿轮的直径比较小，采用齿轮轴，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒固定，齿轮2轮廓的宽度范围为（1.2～1.5）d4=72～90mm，取其轮毂宽度，其左端采用轴肩定位，右端采用套筒固定。
为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段长度应比齿轮2的轮毂略短，故L2=55mm。
选用普通平键14945mm大锥齿轮与轴的配合为。
轴段的设计该段位中间轴上的两个齿轮提供定位，其轴肩高度范围为（0.07～0.1）d2=3.5～5mm，所以可得d3=57mm，=20mm。
轴段
42mm
53mm
57mm
20mm
3.2.3输出轴长度、直径设置。
（1）轴承部件的结构设计为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。
（2）由表查得GB/T5014-2003中的LX3型联轴器符合要求：
mm，许用转速4750r/min，轴孔范围为30～48mm。
取联轴器孔直径为45mm，轴孔长度L联=112mm，J1型轴孔，A型键，联轴器从动端代号为LX345*84GB/T5014—2003，相应的轴段的直径d1=45mm。
其长度略小于孔宽度，取L1=82mm。
，半联轴器与轴的配合为。
（3）密封圈与轴段的设计在确定轴段的轴径时，应考虑联轴器的轴向固定及密封圈的尺寸。
若联轴器采用轴肩定位，轴肩高度h=（0.07～0.1）d1=（0.07～0.1）*45mm=3.15～4.5mm。
轴段的轴径d2=d1+2*（3.15～4.5）mm，其值最终由密封圈确定。
该处轴的圆周速度均小于3m/s，可选用毡圈油封，取d2=50mm，=40mm。
（4）轴承与轴段和轴段的设计考虑齿轮油轴向力存在，但此处轴径较大，选用角接触球轴承。
轴段上安装轴承，其直径应既便于安装，又符合轴承内径系列。
现取轴承为30211由表得轴承内径d=50mm，外径D=100mm，宽度B=21mm。
所以取d3=55mm，由于该减速器锥齿轮的圆周速度大于2m/s，轴承采用油润滑，无需放挡油环，取L3=42mm。
为补偿箱体的铸造误差，取轴承靠近箱体内壁的端面与箱体内壁距离。
通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则d7=55mm，轴段的长度为=44mm。
（5）齿轮与轴段的设计轴段上安装齿轮4，为便于齿轮的安装，d6应略大于d7，齿轮4轮廓的宽度范围为（1.2～1.5）*57=68.4～85.5mm，所以取d6=70mm，，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒固定。
为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段长度应比齿轮4的轮毂略短，取L6=68mm
轴段和轴段的设计轴段为齿轮提供轴向定位作用，定位轴肩的高度为h=（0.07～0.1）d6=4.9～7mm，取h=7mm,则d5=80mm，L5=1.4h=9.8mm，取L5=20mm。
轴段的直径可取轴承内圈定位直径，即d4=70mm，则轴段的长度=20mm。
大斜齿轮与轴的配合为。
82mm
55mm
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