三级圆锥齿轮减速器设计

目录摘要 (2)前言 (3)1 概论 (4)2 轴及轴上零件的设计 (5)2.1 一轴及轴上零件的设计 (5)2.2 二轴参数及轴上零件设计 (6)2.3 三轴参数及轴上零件设计 (7)3 齿轮设计与参数计算 (12)3.1 第一级齿轮传动设计与参数计算 (12)3.2 第二级齿轮传动设计与参数计算 (13)3.3 第三级齿轮传动设计及参数计算 (14)4 传动装置的布置及传动参数的计算 (16)4.1 传动装置的布置原则 (16)4.2 电动机选择 (16)4.3 总传动比计算及分配 (18)4.4 传动参数的计算 (18)5 箱体设计 (20)附表一 (22)附表二 (22)附表三 (23)附表四 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)摘要进入21世纪，科学技术有着飞速的发展，伴随着科学技术的发展机械制造技术也有了较大的发展。

在实际生产中，标准减速器不可能完全满足机械社备的各种功能要求，故常常还要自行设计非标准的减速器，而非标准的减速器又有通用和专用两种，而本次主要介绍刮板链式运输机三级圆锥齿轮减速器的设计。

面对我国经济近年来的快速发展，机械行业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。

由于减速器应用广泛，为了提高质量，降低成本，便于专业化生产和用户选用，使得作为制造行业重要设备的各类机加工艺装备也有了许多新的变化。

设计既是产品开发周期中的关键环节，有贯穿于产品开发过程的始终。

设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材。

制造手段以及产品运行，使用和维修方法。

设计不合理会导致产品功能不完善，成本提高或可靠性，安全性不好。

产品设计上的缺陷造成的先天不足，难以采取制造和使用措施加以弥补。

少数情况下，即有可能，损失也大。

严重的设计不合理甚至会造成的产品不能用或产品制造不出来，导致产品开发失败。

减速器的装配图是用来表达减速器的工作原理及各零件间装配关系的图样，也是制造、装配减速器和拆绘减速器零件图的依据，故附减速器装配图。

关键字：减速器圆弧锥齿轮刮板输送机优化设计齿轮前言煤炭是重要的能源之一，在世界范围内的使用仅次于石油，属于世界第二大使用能源。

那么，这些深埋在低地饿资源是如何从地下运输到地面的？整个流水线是这样的，在采区里，有采煤机把煤采下来，然后至刮板运输机上，整个流水线由几台大刮板运输机组成，煤运至刮板运输机尽头，下面由矿车运输到地面。

为了充分巩固所学的机械知识，培养综合运用所学知识的能力，掌握工程设计的步骤和方法，学会搜集资料和使用工具书的方法。

我们对刮板运输机的减速器部件重新进行了改进设计，相当有意义。

减速器是一种封闭在箱体内的齿轮或蜗杆传动所组成的独立的传动装置，通常应用于原动机和工作机之间，用来降低转速，增大转距或改变轴线之间的相互位置以适应工作要求。

在个别情况下也用来增速，此时应成为增速器。

减速器由于结构紧凑，使用维修简单和效率较高，在工程中得到了广泛的应用。

为了便于成批生产，对于某些类型的减速器已经标准化，由专业厂进行生产，用户可根据工作要求选用标准减速器。

1 概论用与中SFD-320/17B型刮板运输机主要适用于小型煤矿的缓倾斜薄或极薄煤层爆破采煤的工作面内运输煤炭。

17B型为单链型系列化产品，具有较高的标准化，通用化水平，产品具有体积小，重量轻，使用维护简单容易，安全可靠，能整体弯曲推移等特点。

本次设计只针对减速器内部结构进行了改进，减速器的三级齿轮变速，由一对圆形锥齿轮，一对圆柱斜齿轮变速，由一对圆柱圆柱斜齿轮和一对圆柱直齿轮组成，减速器第四轴采用轴与空心轴结构，安装在空心轴一端的连接盘与安装在轴上的连接盘用保险销连接，使用过程中当输送机瞬间过载或刮板链刮卡等现象发生时，保险销被切断，电动机卸载，起到保护电动机的作用，为了防止在保险销被切断时四轴与轴套发生剧烈摩擦发热出现卡死现象，在进行四轴设计时在四轴与轴套间加了两排滚针，这样的话四轴与轴套间的滑动摩擦就变成了滚动摩擦，大大的减小了二者间的摩擦力。

第四轴密封壳体上有注油孔，减速器的箱体结构为上下对称，可翻转180度使用，以适用煤矿工作面安装需要，在翻转使用时，透气塞应安装在减速器上部，油塞在下部。

2 轴及轴上零件的设计2.1一轴及轴上零件的设计2.1.1 确定轴的最小直径选取轴的材料为40Gr 调质，（用于载荷较大，但冲击不太大的重要轴），查《机械设计基础》表8-11取C=105。

可得：d min =3p /n C =23.58mm 取：d=40mm 2.1.2 轴的结构设计(1)、确定轴上零件的装配方案，装配方案如图所示(2)、按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段①：轴段①与联轴器通过键相连，查手册，凸缘式联轴器因轴的最小直径为40，因此选用内孔为40ｍｍ的联轴器，各部分尺寸如上图所示：因此初步设定①段直径为40ｍｍ，长度为60ｍｍ。

轴段②：为了便于安装，应使轴段①右端制出轴肩取轴肩高度ｈ=2.5ｍｍ.（ｈ＞0.07ｄ）所以轴段②直径为d=45ｍｍ.根据减速器与一轴压盖的结构，一轴压盖右端面，通过调整螺母固定在减速器右端面上，一轴压盖最小内孔设计成47ｍｍ，总长设计为65ｍｍ。

其中包括②段和③段，②段长度为42ｍｍ，装油封一端的轴承右端轴向定位用两个圆螺母、中间设置防松垫片、进行轴承间的轴向定位。

轴段③：一轴轴承选用ＧＢ⒉⒐⒎-⒍⒋，滚动轴承7610，其内径为50ｍｍ，轴段③长度为25ｍｍ，在③和④过渡处设一个槽，让轴承左端一小段覆盖沟槽，目的是为了轴承轴向定位到靠、沟槽长度Ｌ=3ｍｍ、深ｈ=1ｍｍ轴段④：此处装轴承、轴承宽度为44ｍｍ，可取④长为41ｍｍ，轴承右端用挡圈定位轴段⑤：此处不装任何零件，为了方便装轴承，以及加工中的困难，把⑤段ｈ减小1ｍｍ轴段⑥：此处装轴承，直径＠50ｍｍ、ｌ=44ｍｍ轴段⑦：放置挡油盘、轴径减小（ｈ=2ｍｍ）轴段⑧：设计直径＠60ｍｍ、宽度4ｍｍ轴段⑨：为圆弧锥齿轮轴承放在轴承套内、轴承套与箱体上的圆弧面配合，轴承套的固定，是在轴承套内两轴承中间设一个圆柱孔，通过螺钉，从箱体上固定，轴向定位，在端面用调整螺母固定。

2.1.3 轴的强度较核因缺乏此方面的经验，不再做以下计算，凭前人的设计经验，借鉴优良设计方案，轴的强度中够（后3根轴类同）2.2 二轴参数及轴上零件设计2.2.1 确定轴的最小直径选取轴的材料为40MNVB调质（用于载荷系数较大，但冲击不太大的重要轴）查《机械设计基础》表8-11取Ｃ=105ｄ≥3c p n=31.56mm22取ｄ=50mm2.2.2 轴的结构设计(1)、确定轴上零件装配方案，如图所示：(2)、按轴向定位要求确定各轴段轴径及长度轴段①：装轴承、因最小直径为50ｍｍ，因此运用内径为50ｍｍ的轴承，ＧＢ297-64滚动轴承7610，轴承宽度ｌ=43ｍｍ，因此取①段长度ｌ=45ｍｍ轴段②：装配圆弧锥齿轮，设置轴肩以进行轴承轴向定位，轴段②直径设计为ｄ=55ｍｍ，长度ｌ=60ｍｍ轴段③：此处不装配任何零件，只起轴肩作用，对圆弧锥齿轮起到轴向定位作用，设置平键对齿轮进行周向定位，轴径ｄ=62ｍｍ、ｌ=38ｍｍ轴段④：此处为斜齿轮轴（将在底四章叙述设计)轴段⑤：只起过渡作用，因齿轮轴轴径较大，而一根又必须用同一型号的轴承，因此需要有个过渡轴径取ｄ=62ｍｍ、长度取ｌ=12ｍｍ轴段⑥：装轴承，取ｄ=50ｍｍ、ｌ=43ｍｍ2.3 三轴参数及轴上零件设计2.3.1 计算轴的最小直径选取轴的材料为40Ｇｒ调质（用于载荷较大，但冲击力不太大的重要轴）查《机械设计基础》表8-11取C=105ｄ=3c p n=46.57mm33取ｄ=55mm2.3.2 轴的结构设计(1)、确定轴上零件装配方案，如图所示(2)、按轴向定位要求确定各轴段直径及长度尺寸轴段①：此处装轴承，因经设计计算，三轴最小直径为55ｍｍ，因此所用内径为55ｍｍ的ＧＢ297-64滚动轴承7611型的轴承，所以①段轴径取ｄ=55ｍｍ，轴长取ｌ=47ｍｍ轴段②：为了保证轴承轴向定位，此处设置了轴肩，轴径取ｄ=70ｍｍ，轴长取ｌ=47ｍｍ轴段③：为直齿轮轴（其具体尺寸设计将在第四章中设计完成）轴段④：装配斜齿轮，周向固定用平键，轴向固定左边在轴段③和④之间设一个轴肩，右边定位用挡圈，轴径取ｄ=62ｍｍ，轴长取ｌ=70ｍｍ轴段⑤：安装轴承，左边用挡圈定位，右边用轴承盖定位，轴径取ｄ=55ｍｍ，轴长取ｌ=52.4 参数及轴上零件设计2.4.1 计算轴的最小直径选取轴的材料为40Cr调质（用于载荷系数较大，但冲击力不太大的重要轴）。

查《机械设计基础》表8-11，取C=105d≥3c p n=64.8mm44取d=69mm2.4.2 结构设计(1).根据轴和轴上零件配合关系，确定轴的尺寸如下页所示：(2).分析轴上零件的配合关系首先在没有压盖螺孔的一端与轴配合的是空心轴，空心轴和四轴之间没有两排滚针，中间有隔套隔角，实现空心轴和四轴之间是滚动配合。

空心轴右端和轴肩之间设有用耐磨材料制的止推垫，空心轴的轴向固定，右端用轴肩，左端用挡圈。

空心轴上的零件，右端依次是大直齿轮，齿轮定位.右端用挡圈，左端用套，接着装轴承，右端用隔套定位，左端用密封套定位，接着轴承盖，空心轴最左端装的是内连接盘，内连接盘左端轴向定位用档圈，外连接盘装在轴上，轴向定位用档圈。

四轴右端，接着空心轴的是两个轴肩，一个是空心轴的定位，另一个是为了轴承的定位，轴承外边设置密封壳体，内设油封。

3 齿轮设计与参数计算3.1 第一级齿轮传动设计与参数计算圆弧锥齿轮传动适用于高速传动平稳的场合，因此第一级齿轮传动就选用圆弧锥齿轮传动材料选择选择原则：大齿轮软小齿轮硬根据上述选择原则，材料选择如下大齿轮 40cr 调质后表面高频淬火 50HRC δ-1=50公斤/mm2小齿轮 20MnVb 渗碳淬火 63HRC δ-1=60公斤/mm2已知条件：螺旋角β=33度44~56” n1=1470r/mini=2.57 n2=572r/minz1=14 齿轮寿命为5年z2=36p1=17kw每年工作330天，总工作时间T=330×24×5=39600小时应力循环次数：N1=60n1T=3.49272×109N2=60n2T=1.35972×109因N1,N2均大于5×106 , 故Ksw=1按表5-9，取安全系数 n1=2.5,n2=1.65-10, Kσ1=1.24 Kσ2=1.35[σ0]w1=1.4×6000×1/2.5×1.24=2709.68kg.N/cn2[σ0]w2=1.4×5000×1/2.5×1.24=3240.74kg.N/cn2初步选定齿轮强度为8级弯曲强度的计算1、取Ф2=B/L=0.3, Фdm=Ф2√i2+1 /2-ФL=0.49按表5-11，考虑齿轮悬臂安装，取KJ=1.252、设v=1m/s,由表5-12得 Kd=1.13、Mn1=7162p 1/n 14、传动比I=n 1/n 25、取z 1=14, z 2=36（实际误差不大）6、当量齿数z T =z/cos θ 因f 1+f 2=900,I=tanf则f 2=arctani=arctan2.57=68.740 f1=900-68.740=21.260 故z T1=z 1/cosf 1=15.05 z T2=z 2/cosf 2=1003.2 第二级齿轮传动设计与参数计算第二级为斜齿圆柱齿轮传动3.2.1 选材小齿轮 20MnVB 渗碳淬火 56-62ARC σ-1=525Mpa 大齿轮 40cr 表面淬火 50-55ARC σ-1=500Mpa σHim2=1325Mpa σHim1=1400MpaσHim2=800Mpa σHim1=1100Mpa由表6-10查得 S Him =1.25 S Fmin =1.5 [σH1]=1400/1.25=1120Mpa [σH2]=1325/1.25=1060Mpa [σF1]=11100/1.25=733Mpa [σF2]=800/1.5=533Mpa3.2.2 参数计算按齿面接触疲劳强度计算 d ≥()()23115901/4HK T i d σ+传递转矩T 1=9550×103p 1/n 1=266965.91N.mm载荷系数K: K=1.6 Фd =0.91许用接触应力 [σH ]. [σH ]= [σH2]=1060Mpa i=3.38 d ≥()()35901.600.91 3.382⨯1.6⨯266965.913.38+1⨯=57.33取z1=13, z2=44选β=100 则法面模为m n =d1cos β/z 1=4.34 取m n =153.2.3中心矩a=m n (z1+z2)/2cos β=145.41 实际β=arcosm n (z1+z2)/2a=1.10 取100在8-25内，合适3.2.4 其它尺寸分度圆直径d 1=(m n/cos β).z 1=66mm d 2=m n z 2/cos β=224mm 齿顶圆直径d a1=d 1+2m n =76mm d a2=d 2+2m n =234mm齿宽b 2=φdd 1=0.91×66=60mm b 1=b2+(5-10)=65mm3.3 第三级齿轮传动设计及参数计算第三级为直齿圆柱齿轮传动3.3.1 选材：主动轮 20MnVB渗碳淬火 56~62HRC σ-1=522Mpa 从动轮 40Cr表面淬火 50~55HRC σ-1=500Mpa σF =2K 1T 1T FS /d 1bm ≤[σF ] 将b=φd 代入上式 m ≥[]2311F 2S K T T F d z φσσHlim1=1400MpaσHlim2=1325Mpa σFlim1=1100Mpa σFlim2=800Mpa由表6-10得 S Hmin =1.25 S Fmin =1.5 由式6-25得[σF1]= σFlim1/ S Fmin =733Mpa [σF2]= σFlim2/ S Fmin =533Mpa取Z1=15，K=1.6T1=9550×15.05/169=850460N•mm Φd 取0.5，T FS1=4.7 T FS2=4.2 Y FS1/[σF1]=4.7/733=7.54×10-3 m ≥232 1.6850460 4.020.515533⨯⨯⨯⨯⨯=5.67 取m=6参数计算 取Z 1=15 ，Z 2=43 d 1=mz=15×6=90mm b 2=90×0.89=80mm b 1=b2+()510 =80+6=86mmd 2=MZ 2=43×6=258mm h a =0.8×6=4.8mmh f =（0.8+0.25）×6=6.3mm4 传动装置的布置及传动参数的计算4.1 传动装置的布置原则4.1.1 传动方案的总体布置如下1）电动机输出轴与一轴用凸缘式联轴器联接，起到过载保护作用。