机械设计课程设计计算说明书设计题目:圆锥-圆柱齿轮减速器前言机械设计综合课程是针对机械设计系列课程的要求，由原机械原理课程设计和机械设计课程设计综合而成的一门设计实践性课程；是继机械原理和机械设计课程后，理论与实践紧密结合，培养工科学生设计能力的课程。

课程内容主要涉及机械设计、机械原理、机械制图、机械制造基础、材料学、力学等基础知识。

针对机械工程中常用传动装置和执行机构的分析选型，零部件运动学、动力学和结构的分析计算和设计，绘制机械系统图、部件装配图和零件图，编写计算说明书，最终完成设计任务。

设计的目的主要体现在：（1）培养综合运用所学的理论知识与实践技能，树立正确的设计思想，掌握机械设计的一般方法和规律，提高机械设计能力；（2）通过设计实践，熟悉设计过程，学会正确使用资料、设计计算、分析设计结果及绘制图样，在机械设计基本技能的运用上得到训练；（3）在巩固所学知识的同时，强化创新意识，在设计实践中深刻领会机械设计工程的内涵，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。

目录一、设计任务书———————————————————————1二、传动系统方案的分析————————————————————1三、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算————————1四、传动零件的设计计算———————————————————4五、轴的计算 ————————————————————————14六、轴承的校核 ———————————————————————28七、键连接的选择及校核计算 —————————————————30八、联轴器的选择 ——————————————————————32九、润滑与密封 ———————————————————————32十、减速器附件的选择 ————————————————————33十一、设计小结 ———————————————————————33十、参考文献 ————————————————————————33设计计算及说明结果一、设计任务书1.1传动方案示意图图一、传动方案简图1.2原始数据传送带拉力F(N)传送带速度V(m/s)卷筒直径D （mm ）24001.52601.3工作条件2班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动，运输带速度允许速度误差为%5 。

ωηωηαη3η4η1.4使用期限工作期限为十年，检修期间间隔为三年。

1.5生产批量 小批量生产二、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3.1 电动机的选择1、电动机类型选择：根据动力源与工作条件选Y 系列三相异步电动机，额定电压交流380V 。

2、电动机容量选择：（1）工作机所需功率w P =FV/1000 =3.6（kW ）F-工作机阻力v-工作机线速度-工作机效率可取1 (2) 电动机输出功率d P考虑传动装置的功率损耗，电动机的输出功率为 d P =w P /αη为从电动机到工作机主动轴之间的总效率，即5243241αηηηηηη==0.8421η-滚动轴承传动效率取0.99 2η-圆锥齿轮传动效率取0.96-圆柱齿轮传动效率取0.97 -联轴器效率取0.99 5η-卷筒效率取0.96 d P =η1000FV=4.28kwF=2400N V=1.5m/sαη=0.842d P =4.28kw（3）确定电动机的额定功率ed P因载荷平稳，电动机额定功率ed P 略大于d P 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w n =60×1000V/πD=60x1000x1.5/3.14x260=110.24r/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'1d n —'2d n =(8-15）w n 881.92—1653.6/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。

ed P =5.5kww n =110.24r/min表2 电动机方案比较表方案 电动机型号 额定功率（kw ） 电动机转速（r/min ） 电动机质量（kg ）传动装置总传动比 同步 满载1 Y132M2-6 5.5 1000 960 739.043 2 Y132S-4 5.5 1500 1440 6813.188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，因此可采用方案1，选定电动机型号为Y132M2-63.2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=wmn n =960/110.24=8.712、分配各级传动比高速级为圆锥齿轮,其传动比应小些约i .i 2501≈（i ≤3)，低速级为圆柱齿轮传动其传动比可大些。

所以可取1i 3.02 2i =33.3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） 960/min m n r =选Y132M2-6型电动机1i =3.022i =3 I n =960r/minⅡn =317.88I n ＝0/i n m =960r/min∏n ＝1/　Ⅰi n =960/3.02=317.88r/min Ⅲn ＝Ⅱn /2i =424.779/3=105.96r/min IV n =Ⅲn =105.96r/min 2、各轴输入功率 d P =4.28kwI P =I P η0=4.28kw ×0.99=4.24kw==∏32ηηI P P 4.24kw ×0.96×0.97=3.94kw32ηη∏=P P III =3.94kw ×0.96×0.97=3.67kw IV P =III P .42ηη=3.49kwr/minIV n =Ⅲn=105.96r/minI P =4.24kw II P =3.94kw III P =3.67kw IV P =3.49kw3、各轴转矩 med d n PT ⨯=9550=42.6N.m9550II IP T n =⨯=42.24N.m 9550IIII IIP T n =⨯=3.94N.m 9550IIIIII IIIP T n =⨯=105.96N.m 9550IVIV IVP T n =⨯=3.49N.M 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III 工作机轴IV 转速（r/min ） 960 960 317.88 105.96 105.96 功率（kw ）4.284.243.943.673.49转矩(N m ⋅)42.642.2118.37330.77314.55传动比 1 3.02 3 1四、传动零件的设计计算4.1斜齿圆柱齿轮传动的设计已知输入功率为II P =3.94kw 、小齿轮转速为Ⅱn =317.88r/min 、齿数比为3。

工作寿命10年（设每年工作300天），2班制，带式输送，工作平稳，转向不变。

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。

（2）材料选择。

参考《机械设计（第九版）》表10—1选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS ，大齿轮材料为45（调质），硬度为240HBS ，二者材料硬度相差40HBS 。

小齿轮： 40Cr （调质）280 HBS大齿轮： 45（调质） 240 HBS7级精度（3)对于闭式软齿面齿轮，齿数可以选择较多些，故选小齿轮齿数1z 25=,则大齿轮齿数123Z Z ==75。

初选螺旋角︒=14β。

2、按齿面接触强计计算进行齿轮尺寸的初步确定，即 []()32111756uu T K d H d t t ±⨯≥σφ （1）确定公式内的各计算数值 1）试选载荷系数t k =22）低速级小齿轮传递的转矩1T =42.2N m ⋅3）齿宽系数d φ，非对称布置，由表8-3选取d φ=1.0 4）应力循环次数为N 1=60n 1j h L =60×424.779×1×（2×8×300×10）=1.223×109N 2=9812 1.22310 3.058104N u ⨯==⨯5）接触疲劳寿命系数NH K ,由1N 、2N 查附图8-6，得K 1H N =0.90,K 2H N =0.94 6）由附表8-7（g ）查取齿轮的接触疲劳强度极限=Hlim1σ760Mpa =Hlim2σ580Mpa 7）接触疲劳许用应力[]H σ,由表8-4，取安全系数05.1=H S ，则t k =21T =42.2N.md φ=11 1.22310N =⨯2 3.05810N =⨯ K 1H N =0.90 K2H N =0.94=Hlim1σ760Mpa=Hlim2σ580Mpa[]21lim110.9760651.429/1.05HN H H H K N mm S σσ⨯=== []22lim220.94580519.238/1.05HN H H H K N mm S σσ⨯===取许用接触疲劳强度[][]22519.238/H H N mm σσ== （2）试算 []()32111756uu T K d H d t t ±⨯≥σφ =79.275mm[]H σ=519.238MPat d 1=79.275mm 3.修正计算1）计算低速轴齿轮圆周速度v ，则 100060d v 11t ⨯=n π=1.32m/2）计算低速轴齿轮圆周力t F ,则 ==11t 2d T F 2.552×310 3）计算载荷系数K.根据v=1.32m/s,选择7级精度合适。

查得使用系数1=A K 。

由图10—8查得动载荷系数νK =1.07.根据btF K A =77.18<100N/mm 对于经表面硬化的斜齿7级精度齿轮，查得齿间载荷分配系数H F K K αα==1.1。

，按硬齿面、装配时不做检验调整、7级精度公式计算，则齿向载荷分布系数为 βH K =1.417故 载荷系数=F K 1.578 一般情况下，取ββF H K K =4) 按实际的载荷系数校正小齿轮直径1d ，则 1d =59.50mm5) 计算低速轴的斜齿轮的模数n m ，则 n m =1.426mmH F K K αα==1.11d =59.50mm对于闭式软齿轮传动，只需通过接触疲劳强度进行设计计算，对于低速（<3m/s ）、7级精度、不重要的传动，也可以不必进行强度校核计算。