设计输送传动装置百色学院机械设计专业课程设计.doc

百色学院

机械设计基本课程设计
设计计算阐明书

题 目 设计输送传动装置
院 系 物电系
专 业 金属材料工程
姓 名
年 级 大三
指引教师

二零一三年八月

目 录

一 课程设计书 2

二 设计规定 2

三 设计环节 2

1. 传动装置总体设计方案 3
2. 电动机选取 4
3. 拟定传动装置总传动比和分派传动比 5
4. 计算传动装置运动和动力参数 5
5. 设计V带和带轮 6
6. 齿轮设计 8
7. 滚动轴承和传动轴设计 19
8. 键联接设计 26
9. 箱体构造设计 27
10.润滑密封设计 30
11.联轴器设计 30

四 设计小结 31
五 参照资料 32

设计输送传动装置
【设计任务书】
题目：设计输送传动装置
一．总体布置简图 如图1
输出轴功率P/KW
3
输出轴转速n/(r/min)
35
传动工作年限（年）
6
工作制度（班/日）
2
工作场合
车间
批量
小批
二． 总传动比误差为±5%，单向回转，
轻微冲击。
三．原始数据：
四．设计内容：
1. 电动机选取与运动参数计算； 2. 齿轮传动设计计算； 3. V带传动设计计算； 4. 轴构造尺寸设计； 5. 键选取； 6. 滚动轴承选取； 7. 装配图、零件图绘制； 8. 设计阐明书编写。

【电动机选取】
1．电动机类型和构造选取 ：按照已知条件工作规定和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。
2．电动机容量选取：
工作机所需功率：Pw＝3kW
电动机输出功率：Pd＝Pw/η，η≈0.82，Pd＝3.66kW
电动机转速选取：nw=35r/min，V带传动比i1=2—4，单级齿轮传动比i2=3—5（查表2.3）
nd＝（i1×i2×i2）nw。电动机转速范畴为630—3500r/min
3．电动机型号拟定：由附录八查出符合条件电动机型号,并依照轮廓尺寸、重量、成本、传动比等
因素考虑，最后拟定选定Y112M—4型号电动机，额度功率为4KW，满载转速1440r/min
【计算总传动比和分派传动比】
1．由选定电动机满载转速nm和输出轴转速nw，总传动比为i=nm/nw，得i=41.14
2．合理分派各级传动比：V带传动比i1=3，闭合齿轮传动比i2=3.5，开式齿轮传动比i3=3.92
3．运动和动力参数计算成果列于下表：
项 目
电动机轴
轴I
轴II
轴III
转速（r/min）
1440
480
137
35
功率（kW）
3.66
3.48
3.31
3.01
转矩（N·m）
24.27
69.20
230.18
821.83
传动比
3
3.5
3.92
效率
0.96
0.96
0.92
【传动件设计计算】
减速器齿轮设计：
1．按表11.8选取齿轮材料
小齿轮材料为45钢调质，硬度为220—250HBS
大齿轮材料为45钢正火，硬度为170—210HBS
2．由于是普通减速器，由表11.20选用9级精度，规定齿面粗糙度Ra=6.3
3．按齿面接触疲劳强度设计
拟定关于参数与系数：
转矩：T=69154 N·mm
查表11.10得：载荷系数K＝1.1
选小齿轮齿数Z1＝30，则大齿轮齿数Z2＝iZ1=3.5×30=105。实际齿数比u=3.5
因单级直齿圆柱齿轮为对称布置，又为软齿面，由表11.19选用φd（齿宽系数）=1
4．许应接触应力[σH]：
由图11.23查得 σHlim1＝560MPa σHlim2＝530MPa
由表11.19查得 Sh=1。
N1＝60·n1·j·Lh＝60×480×1×（6×52×80）＝7.2×10e8
N2＝N1/i＝7.2×10e8/3.5=2.05×10e8
由表11.26查得 Zn1＝1 Zn2＝1.05
计算接触疲劳许用应力：
[σH]1＝Zn1·σHlim1/Sh＝560MPa
[σH]2＝Zn2·σHlim2/Sh＝557MPa
试算小齿轮分度圆直径，拟定模数：
d1≥ 76.43׳√KT1（μ+1）/φdμ[σH]e2=51.82mm
m=d1/z1=1.73mm 由表11.3取原则模数 m=2mm
5．重要尺寸计算：
分度圆直径 d1=mz1=2×30=60mm d2=mz2=2×105=210mm
齿宽 b=φdd1=1×60=60mm 取b2=60mm 则b1=b2+5=65mm
中心距a=0.5×m（Z1+Z2）=135mm
6．按齿根弯曲疲劳强度校核:
由式（11.12）得出，如σF≤[σF]，则校核合格。
拟定关于系数和参数：
齿形系数YF，查表11.12得 YF1=2.54 YF2=2.14
应力学整系数Ys，查表11.13得 Ys1=1.63 Ys2=1.88
许应弯曲应力[σF]
由图11.24查得 σFlim1=210Mpa σFlim2=190Mpa
由表11.9查得 SF=1.3
由图11.25查得 YNI=YN2=1
由式（11.16）可得
[σF]1=YNI·σFlim/SF=162Mpa [σF]2=YNI·σFlim/SF=146MPa
故计算出
σF1=21Mpa＜ [σF]1 σF2=20Mpa＜[σF]2 齿根弯曲疲劳强度校核合格。
7． 验算齿轮圆周速度：
V=π·d1·n1/（60×1000）=1.5m/s 由表11.21可知，选9级精度适当
8． 几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图：
以大齿轮为例，齿轮直顶圆直径为：da2=d2+2ha=214mm，由于200＜da2＜500之间，因此
采用腹板式构造。齿轮零件工作图略。
开式齿轮设计：
1．按表11.8选取齿轮材料
小齿轮选用40Cr合金钢表面淬火，硬度为48—55HRS
大齿轮选用40Cr合金钢调质，硬度为240—260HBS
2． 由表11.20选用9级精度，规定齿面粗糙度Ra=6.3
3．按齿面接触强度设计
拟定关于参数与系数：
转矩：T=230000N·mm
查表11.10得 载荷系数K＝1.1
选小齿轮齿数Z1＝20，则大齿轮齿数Z2＝iZ1=3.92×20=78.4，圆整数78。
实际齿数比u=3.9，误差为0.5%＜±5%
因单级直齿圆柱齿轮为不对称布置，又为硬齿面，由表11.19选用φd（齿宽系数）=0.5
4．许应接触应力[σH]：
由图11.23查得 σHlim1＝800MPa σHlim2＝720MPa
由表11.19查得 Sh=1.1
N1＝60·n1·j·Lh＝60×137×1×（6×52×80）＝2.05×10e8
N2＝N1/i＝2.05×10e8/3.9=5.26×10e7
由表11.26查得 Zn1＝1.11 Zn2＝1.25
计算接触疲劳许用应力：
[σH]1＝Zn1·σHlim1/Sh＝807MPa
[σH]2＝Zn2·σHlim2/Sh＝818MPa
试算小齿轮分度圆直径，拟定模数：
d1≥ 76.43׳√KT1（μ+1）/φdμ[σH]e2=75.82mm
m=d1/z1=3.791mm 由表11.3取原则模数 m=4mm
5．重要尺寸计算：
分度圆直径 d1=mz1=4×20=80mm d2=mz2=4×78=312mm
齿宽 b=φdd1=0.5×80=40mm 取b2=40mm 则b1=b2+5=45mm
中心距a=0.5×m（Z1+Z2）=196mm
6．按齿根弯曲疲劳强度校核:
由式（11.12）得出，如σF≤[σF]，则校核合格。
拟定关于系数和参数：
齿形系数YF，查表11.12得 YF1=2.81 YF2=2.25
应力学整系数Ys，查表11.13得 Ys1=1.56 Ys2=1.77
许应弯曲应力[σF]
由图11.24查得 σFlim1=720Mpa σFlim2=250Mpa
由表11.9查得 SF=1.5
由图11.25查得 YNI=YN2=1
由式（11.16）可得
[σF]1=YNI·σFlim/SF=480Mpa [σF]2=YNI·σFlim/SF=167MPa
故计算出
σF1=173Mpa＜ [σF]1 σF2=157Mpa＜[σF]2 齿根弯曲疲劳强度校核合格。
7．验算齿轮圆周速度：
V=π·d1·n1/（60×1000）=0.57m/s 由表11.21可知，选9级精度适当
8．几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图：
以大齿轮为例，齿轮直顶圆直径为：da2=d2+2ha=320mm，由于200＜da2＜500之间，因此
采用腹板式构造。齿轮零件工作图略。
【V带传动设计】
1．拟定功率Pc：
查表9.21得 Ka（工作状况系数）=1.1 Pc=Ka٠p=4.4KW。
2． 选用普通V带型号：
依照Pa=4.4Kw，n1=1440r/min，由图9.13选用A型普通V带。
3． 拟定带轮基准直径：
依照表9.6和图9.13选用：dd1=100mm＞dmin=90mm
大带轮基准直径为 dd2=(n1/n2)dd1=270mm，按表9.3选用原则直值dd2=265mm
实际n2转速489.8r/min，误差相对率2%，总误差＜±5%容许。
4． 验算带速V：
V=π·d1·n1/（60×1000）=6.78m/s，带速在5-25m/s范畴内。
5．拟定带基准长度Ld和实际中心距a：
初定中心距a0=1200mm，则Ld0：Ld0=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)²/4a0=2963.38mm
查表9.4取基准长度Ld=2800mm
实际中心距a为a≈a0+(ld-Ld0）/2=1118.31mm
中心距变动范畴为
amin=a-0.015Ld=1076mm amax=a+0.03Ld=1202mm
6． 验算小带轮包角：
a1=180º-57.3º（dd2-dd1）/a=171º＞120º,合格。
7． 拟定V带根数z：
拟定关于系数和参数
依照dd1=90mm，n=1440r/min，查表9.9，得P0=1.07Kw
由表9.18查得Ka=0.001275
依照传动比i=2.94，查表9.19得Ki=1.1373，则△P0=Kb·n·(1-1/Ki)=0.18Kw
由表9.4查得带长度修正系数KL=1.11，由图9.12查得包角系数Ka=0.98
得z≥Pc/(P0+△P0)KaKL=3.24，圆整得z=4
8． 求单根V带初拉力：
由表9.6查得A型普通V带每米长质量q=0.10Kg/m
得F0=（500Pc/ZV）·（2.5/Ka-1)+qv²=46.78N.
9．计算带轮轴上所受压力Fσ=2·F0·z·sin(a1/2)=373.08N
10．带轮构造设计略
11．设计成果：
选用4根A—2800 GB/T 13575.1—92 V带，中心距a=1118mm，小带轮直径90mm，大带
轮直径265mm，轴上压力Fσ=373.08N
【轴设计计算】
Ⅰ轴设计
1． 选取轴材料，拟定许用应力：
由已知条件可知此减速器传递功率属于中小功率，对材料无特殊规定，故选用45钢并经调质
解决。由表16.1查得强度极限σB=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲应力[σ-1b]=60Mpa
2．按钮转强度估算轴径（最小直径）
查表16.2得 C=118—107
得 d≥C³√p/n=（107—118）·³√3.48/480=20.7—22.8mm。
考虑到轴最小直径处要安装带轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为21.32—
23.94mm，由设计手册取原则直径d=24mm
3． 轴构造设计草图:

Ⅰ轴构造草图
Ⅱ轴设计：
1．选取轴材料，拟定许用应力：
由已知条件可知此减速器传递功率属于中小功率，对材料无特殊规定，故选用45钢并经调质
解决。由表16.1查得强度极限σB=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲应力[σ-1b]=60Mpa
2．按钮转强度估算轴径（最小直径）
查表16.2得 C=118—107
得 d≥C³√p/n=（107—118）·³√3.31/137=30.9—34.1mm。
考虑到轴最小直径处要安装齿轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为31.83—
35.81mm，由设计手册取原则直径d=34mm
3．轴构造设计草图:

Ⅱ轴构造草图
Ⅲ轴设计：
1．选取轴材料，拟定许用应力：
由已知条件可知此减速器传递功率属于中小功率，对材料无特殊规定，故选用45钢并经调质
解决。由表16.1查得强度极限σB=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲应力[σ-1b]=60Mpa
2．按钮转强度估算轴径（最小直径）
查表16.2得 C=118—107
得 d≥C³√p/n=（107—118）·³√3.01/35=47.29—52.16mm。
由设计手册取原则直径d=50mm
3．轴构造设计草图略
【键连接选取】
均选取A型平键。
代号
轴径/mm
键宽/mm
键高/mm
键长/mm
Ⅰ轴Ⅰ键
24
8
7
50
Ⅰ轴Ⅱ键
34
10
8
56
Ⅱ轴Ⅰ键
34
10
8
36
Ⅱ轴Ⅱ键
45
14
9
50
【滚动轴承选取及计算】
I轴：
1．经强度校核，选取滚动轴承
6206型 d=30mm D=62mm B=16mm
2．公差级别选取：选普通级PO轴承。

II轴：
1．经强度校核，选取滚动轴承
6208型 d=40mm D=80mm B=18mm
2．公差级别选取：选普通级PO轴承。
【箱体构造尺寸计算】
1．类型选取：选取一级铸铁圆柱齿轮减速器。
2．箱体重要构造尺寸：（mm）
名 称
箱座壁厚δ
箱盖壁厚δ1
箱盖凸缘厚度b1
尺 寸/mm
8
8
12
箱座凸缘厚度b
箱底凸缘厚度b2
地脚螺钉直径df
地脚螺钉数目n
轴承旁连接螺栓直径d1
12
20
16
4
12
盖与座连接螺栓直径d2
连接螺栓d2间距l
轴承端盖螺钉直径d3
检查孔盖螺钉直径d4
定位销直径d
10
150
8
6
8
df、d1、d2至外箱壁直径C1
df、d2至凸缘边沿距离C2
轴承旁凸台半径R1
凸台高度h
外箱壁至轴承座端盖距离l1
16
14
16
40
40
齿顶圆与内箱避间距离△1
齿轮端面与内箱避间距离△2
箱盖、箱座肋厚m1、m2
轴承端盖外径D2
轴承旁连接螺栓距离S
12
12
6.8、6.8
102
125
【减速器附件选取】
通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M18×1.5
油面批示器：选用游标尺M16
起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳
放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M16×1.5
【润滑与密封】
一、齿轮润滑：采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，因此浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。
二、滚动轴承润滑：由于轴承周向速度为，因此宜开设油沟、飞溅润滑。
三、润滑油选取：齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。
四、密封办法选用：选用凸缘式端盖易于调节，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴直径拟定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖构造尺寸按用其定位轴承外径决定。

附录：

装配图：

零件工作图
1.图6-2为轴工作图示例，为了使图上表达内容层次分明，便于辨认和查找，对于不同内容应分别划区标注，例如在轴主视图下方集中标注轴向尺寸和代表基准符号。

2. 齿轮轴向尺寸标注比较简朴，对于小齿轮只有齿宽b和轮毂长度l两个尺寸．前者为自由尺寸，后者为轴系组件装配尺寸链中一环。当齿轮尺寸较大时，为了减轻重量可采用盘形辐板构造．如辐板用车削办法形成时，则标注凹部深度，以便于加工时测量。对于用锻、铸办法形成辐板，则宜直接标注辐板厚度。对于轮缘厚度、辐板厚度、轮毂及辐板开孔等尺寸，为便于测量，均应进行圆整．
　　为了保证齿轮加工精度和关于参数测量，标注尺寸时要考虑到基准面，并规定基准面尺寸和形位公差．齿轮轴孔和端面既是工艺基准也是测量和安装基准。为了保证安装质量和切齿精度，对端面与孔中心线垂直度和端面跳动度均应有规定。齿轮齿顶圆作为测量基准时有两种状况：一是加工时用齿顶圆定位或找正，此时要控制齿顶圆径向跳动；另一种状况是用齿顶圆定位检查齿厚或基节尺寸公差，此时要控制齿顶圆公差和径向跳动。图6-3为直齿轮零件工作图，图6-4为斜齿轮零件工作图，供学习参照。图6-5为锥齿轮零件工作图，供学习参照。图6-6为蜗轮零件工作图，供学习参照。图6-7为皮带轮零件工作图，供学习参照。

设计小结
由于时间比较急迫，因此这次设计存在许多缺陷，例如低速轴承使用寿命过长，制图不够精准等缺陷。但我觉得能做类似课程设计是十分故意义，并且是十分必要。平时咱们在课堂上掌握仅仅是专业基本课理论面，如何去锻炼咱们实践面？如何把咱们所学到专业基本理论知识用到实践中去呢？我想做类似大作业就为咱们提供了良好实践平台。当到自己动手时候，才会经常发现本来自己尚有诸多知识点没吃透，而课程设计让咱们把学过东西运用到实际中去，能学懂学透，这才算是真正学到了东西。这次设计存在许多不完善地方，如果在后来需要设计类似机械，我相信，我能设计出构造更紧凑，传动更稳定精准设备。

这次关于带式运送机上两级圆锥圆柱齿轮减速器课程设计是咱们真正理论联系实际、进一步理解设计概念和设计过程实践考验，对于提高咱们机械设计综合素质大有用处。通过两个星期设计实践，使我对机械设计有了更多理解和结识.为咱们后来工作打下了坚实基本.
　　机械设计是机械工业基本,是一门综合性相称强技术课程，它融《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《互换性与技术测量》、《工程材料》、《机械设计（机械设计基本）课程设计》等于一体。
这次课程设计,对于培养咱们理论联系实际设计思想、训练综合运用机械设计和关于先修课程理论,结合生产实际反映和解决工程实际问题能力，巩固、加深和扩展关于机械设计方面知识等方面有重要作用。
本次设计得到了指引教师细心协助和支持。衷心感谢教师指引和协助。