圆锥-圆柱齿轮减速器含零件图装配图机械设计课程设计2013-2014第2学期姓名：_______________班级：__________________指导老师：__________________成绩：__________________目录前言 (1)第一章、设计要求 (2)1.1、传动装置 (2)1.2、带式运输机原始数据 (2)1.3、工作条件 (2)1.4、应完成的工作 (3)第二章、设计方案 (3)2.1、电动机的选择 (3)2.2、传动系统的运动和动力参数计算 (4)2.3、传动零件的计算 (5)2.4、轴的计算 (12)2.5、键连接 (27)2.6、箱体的尺寸设计 (28)2.7、减速器附件的选择 (29)2.8、润滑与封闭 (30)第三章、设计小结 (30)第四章、参考资料目录 (30)前言1、设计目的机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。
课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。
（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。
（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件的工作能力，确定尺寸及掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。
（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册、运用标准和规范等。
计算与说明主要结果第一章、设计要求1.1、传动装置设计一用于带式运输机的圆锥—圆柱齿轮减速器。
传动装置简图如下图所示。
1.2、带式运输机原始数据1.3、工作条件单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微题号5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 运输带工作拉力F/kN 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1运输带工作速度v/(m/s) 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8运输带滚筒直径D/mm 250 260 270 280 290先按[3]式15-2初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理。
根据[3]表15-3，取1120=A ，于是得mm .n P A d min 21630==II(4)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案，如下图由于输入轴的最小直径是安装联轴器处轴径。
为了使所选轴径1d 与联轴器孔径相适应，故需同时选择联轴器型号。
联轴器的计算转矩，查[3]表14-1mm N T K T A ca ⋅=⨯==68790458605.11查表，选择GB/T 5014-2003中的LX1型联轴器公称转矩m N T n ⋅=250，许用转速[]min /r n 8500=，轴孔的直径范围为12~24mm ，mm .~.d t 011768616>。
联轴器的毂孔直径为20mm ， mm L 52=联○1轴段①，由联轴器型号直径为=1d 20mm ，右端应有轴肩定位，轴向长度应该略小于52mm ，取=1L 50mm 。
Y 型轴孔，A 型键，联轴器从动端代号为LX1 5220⨯GB/T 5014-2003 ○2轴段②，④，先初选轴承型号，由受力情况选择圆锥滚子轴承，型号取30205，内径为25mm ，mm D 52=，mm .T 2516=， mm B 15=，mm d a 31=，mm D a 44=，mm .a 5123=。
所以轴段直径为25mm ，即mm d d 2542==，长度应略小于轴承内圈宽度15mm ，取为mm L L 1342==。
○3轴段③，其内径mm d d a 313==。
左端联轴器右端面距离短盖取30mm ，加上轴承宽度和端盖宽度，轴段长度定为65.25mm 。
○47811.=βmm .d 14573= mm .d 862424=mm b 683=mm b 634= mm .m t 042= mm h a 2=mm .h f 52= mm .h 54= mm .c 50=mm .d a 14613= mm.d a 862464=mm .d f 14523=mm .d f 862374=N .F t 97381= N .F a 2861=N .F r 752541=45钢，调质处理mm .d min 216=扭矩T mmNT⋅=288901根据轴的结构图和受力情况得出轴所受弯矩扭矩如图mmL1001=mm.l4633=mm.l51322=mml861=mmL1253=○1轴承部件的结构设计 该轴不长，固采用两端固定方式，按轴上零件的安装顺序，从min d 处开始设计。
○2轴段①及轴段⑤的设计 该轴承选用圆锥滚子轴承，根据mm .d min 8422=，暂取轴承30205，轴承内径mm d 25=，外径mm D 52=，总宽度mm 2516.T =，内圈宽度mm B 15=，内圈定位直径mm d a 31=，外圈定位直径mm D a 44=轴承对轴上力作用点与外圈大端面的距离mm .a 5123=，固mm d 251=，通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则mm d 255=。
○3齿轮轴段②和轴段④的设计 轴段②上安装齿轮3，轴段④上安装齿轮2。
为了便于安装,42d d 和应分别大于51d d 和,所以可以取mm d 282=，经验算，其强度不满足要求，可暂定mm d d 3242==进行计算。
齿轮3的直径较小，采用实心式，其右端采用轴肩定位，左端采用轴套定位，齿轮2的轮毂的宽度范围约为()mm ~.d .~.4843851214=，取其轮毂宽度mm l 384=，其左端采用轴肩定位，右端采用轴套固定。
为使套筒端面能够顶到此轮端面，轴段②和轴段④的长度应比相应的齿轮轮毂略短，mm b 683=，故取mm L 662=，mm L 364=。
○4轴段③的设计 该段为中间轴上的两个齿轮提供定位，其轴肩高度范围为()mm .~.d .~.23242100702=，取其高度mm h 3=，mm d 38=。
轴承寿命满足要求45钢，调质处理N .F t 97382= N .F a 752542=N .F r 2862=N .F t 128353= N .F a 75753= N F r 10533=总弯矩mm N ...M a ⋅=+=9117179310611854969922 mm N ..M 'a ⋅=+=111206310611873325122mm N .M b ⋅=368808 mm N .M 'b ⋅=562436扭矩Tmm N T ⋅=810002弯矩和扭矩图如下：(8)按弯扭合成应力校核轴的强度由上图可知，a-a 剖面左侧弯矩大，但其右侧除了有弯矩还作用有扭矩，其轴颈较小，故其两侧都有可能是危险面，故需要分别计算。
a-a 剖面的抗弯截面系数()3222322670232mm d t d bt d W =--=π 抗扭截面系数为()3222345887216mm d t d bt d W T =--=πa-a 剖面左侧弯曲应力为MPa .W Ma b 943==σa-a 剖面右侧弯曲应力为MPa .WM 'a 'b 741==σ剪切应力为MPa .W TT813==I I τ按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的轴承，弯矩按脉动循环处理，故取折合系数60.=α，当量应力为mm L 662= mm L 364=mm d 383=mm L 123=mm B X 134=mm L 301= mm L 305=mm.l mm .l mm.l 1427587550321===(),b'bcaMPa.σατσσ>=+=946422故a-a剖面右侧为危险面，而45钢调质处理抗拉强度极限MPaB650=σ查表得其许用弯曲应力[]MPab601=-σ，强度满足要求。
(9)校核键连接的强度齿轮3处键连接的挤压应力为MPa.hldTp3244222==σ锥齿轮2处键连接挤压应力为MPa.hldTp5574424==σ取键、轴及带轮的材料都为钢，由表得[][]ppp,MPa~σσσ<=2150125，强度足够。
(10)校核轴承的寿命①计算轴承的轴向力查表得30205轴承得NCr32200=，NCor37000=，370.e=，61.Y=。
查表得30205轴承内部轴向力计算公式，则轴承1、2的内部轴向力分别为N.YRS6721211==,N.YRS5463222==，由图6得，外部轴向力N.A95329=,1245793953295463SN...AS>=+=+,则两轴的轴向力分别为N.SF,N.ASFaa5463457932221===+=②计算轴承1的当量动载荷因,FF,RRaa2121>>故只需校核轴承1的寿命。
373411.e.RFa=≤=查表得当量动载荷计算公式即NFYFXFPrar230911=⨯=+=轴承在C100以下工作，查表得01.ft=，对于减速器查表的载荷系数51.fp=校核轴承寿命轴承1的寿命为h.PfCfnLpth26284060103106=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=I I，而减速器预计寿命为2.4.3、低速级轴的设计与计算(1)已知条件 低速轴上的传送功率；转速min /r .n 95115=I I I ，转矩mm N T ⋅=327803，齿轮4的分度圆直径mm .d 862424=，齿轮宽度mm b 634=(2)选择轴的材料 因传递的功率不大又没有对重量和尺寸有特殊的要求，故查表选用45钢，调质处理。
(3)求作用在齿轮上的力圆周力N .F t 128353=，轴向力N .F a 75753=，径向力N F r 10533=。
(4)初估轴的最小直径(5)根据表，取112，于是得mm .n P A d min 43630==I I II I I，轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增大3%~5%,轴端最细处直径为()mm .~.mm .~...d 2385370500304364361=⨯+>(6)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案，如下图○1轴承部件的结构设计 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5-6，此处与大齿轮配合，取直径为齿轮孔径45mm ，长度略小于轮毂长度取为58mm 。
○3轴段①及联轴器的设计 为补偿联轴器所连接两轴的安装误差，隔离震动，采用弹性柱销联轴器。