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机械设计课程设计任务书
带式输送机传动装置设计
原始收据:
题 号
参 数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
输送带工作拉力F／kN
7
6.5
6
5.5
5.2
5
4.8
4.5
4.2
输送带工作速度v／(m／s)
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
滚筒直径D／mm
400
400
400
450
400
500
450
400
450

已知条件：
1．输送带工作拉力F = 7 kN；
2．输送带工作速度v =1.1 m／s(允许输送带速度误差为±5％)
3．滚筒直径D = 400 mm；
4．滚筒效率η=0.96(涉及滚筒与轴承的效率损失)；
5．工作情况 两班制，连续单向运转，载荷较平稳；
6．使用折旧期 8年；
7．工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度35℃；
8．动力来源 电力，三相交流，电压380／220V；
9．检修间隔期 四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修；
10．制造条件及生产批量 一般机械厂制造，小批量生产。

设计工作量：
1．减速器装配图1张(A0或A1)；
2．零件工作图1～3张；
3．设计说明书及装配草图1份。

附：参考传动方案

方案一

方案二

方案四
方案三

目录

绪 论 3
Ⅰ 课题题目及重要技术参数说明 4
1.1.设计题目 4
1.2.设计任务 4
1.3.重要技术参数说明 5
1.4.传动系统工作条件 5
1.5.设计进度 5
Ⅱ 传动装置的总体设计 6
2.1.方案设计 6
2.2.引用数据参数 6
Ⅲ 电动机的选择 7
3.1.计算工作机所需功率 7
3.2.计算传动系统的总效率 7
3.3.计算电动机所需功率 7
Ⅳ 运动和动力参数计算 7
4.1.传动比分派 7
4.2.各轴转速计算 7
4.3.各轴输入功率计算 8
4.4.各轴输入扭矩计算 8
Ⅴ 带传动的设计计算 8
5.1.拟定计算功率 9
5.2.选择V带带型 9
5.3.拟定带轮的基准直径验算带速V 9
5.4.拟定V带中心距a和基准长度 9
5.5.验算小带轮上的包角 10
5.6.计算带的根数Z 10
5.7.计算单根V带的初拉力的最小值 10
5.8.计算压轴力 10
5.9.带轮设计如下图 11
Ⅵ 齿轮传动的设计计算 11
6.1.高速级斜齿轮设计计算 11
6.1.1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 11
6.1.2.按齿面接触强度计算 11
6.1.3.按齿根弯曲强度计算 13
6.1.4.几何尺寸计算 14
6.1.5.结构设计见下图 15
6.2.低速级直齿轮设计计算 15
6.2.1.选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 15
6.2.2.按齿面接触强度设计 15
6.2.3.按齿数弯曲强度设计 16
6.2.4.几何尺寸计算 17
Ⅶ 轴系零件的结构设计计算 18
7.1.轴1的设计计算 18
7.2.轴2的结构设计 21
7.3.轴3的结构设计 23
Ⅷ 滚动轴承的选择与计算 24
8.1.轴承的安装方案 25
8.2轴承的校核 25
8.2.1.Ⅰ轴轴承选择及校核 25
8.2.2.II轴轴承校核 25
8.2.3.III轴的轴承校核 26
Ⅸ 键连接选择及校核 26
9.1.键类型的选择 27
9.2.键联接的强度校核 27
Ⅹ 润滑与密封 27
10.1.润滑 28
10.2密封 28
Ⅺ 箱体设计 28
11.1拟定减速器铸造箱体的结构尺寸 28
11.2螺栓螺钉直径的拟定 29
11.3通气器的拟定 30
11.4起吊装置的拟定 31
11.5油面指示器的拟定 31
11.6油孔和螺塞的拟定 31
11.7起盖螺钉的拟定 31
11.8定位销的拟定 32
Ⅻ 总结 32
参考文献 32

绪 论
本论文重要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计基础》，《机械制图》，《工程力学》，《公差与互换性》等多门课程知识，并运用《AUTOCAD》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的. 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。重要体现在如下几个方面：

（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

（2）通过对通用机械零件.常用机械传动或简朴机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立对的的工程设计思想，培养独立﹑全面﹑科学的工程设计能力和创新能力。

（3）此外培养了我们查阅和使用标准﹑规范﹑手册﹑图册及相关技术资料的能力以及计算，绘图数据解决，计算机辅助设计方面的能力。

（4）加强了我们对Office软件中Word功能的结识和运用。

Ⅰ 课题题目及重要技术参数说明
1.1.设计题目
本次设计的对象为带式输送机传动系统中的减速器。规定传动系统中具有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。
1.2.设计任务
1.设计方案论述。
2.选择电动机。
3.减速器外部传动零件设计（含联轴器选择）。
4.减速器设计。
①设计减速器传动零件，并验算是否满足工作规定；
②对各轴进行结构设计，按弯扭合成强度条件验算各轴的强度；
③根据工作载荷情况，选择各对轴承，计算输出轴上轴承的寿命；
④选择各键，验算输出轴上键连接的强度；
⑤选择各配合尺寸处的公差与配合；
⑥决定润滑方式，选择润滑剂；
5.绘制减速器的装配图和部分零件工作图。
6.编写设计说明书。
规定：
1.减速器装配图一张，轴及轴上齿轮的零件图各一张；
2.图纸按标准作图，数据解决准确，图面整洁；
3.参考文献标明去处。
1.3.重要技术参数说明
1.输送带工作拉力 F= 2.5kN；
2.输送带工作速度 υ=1.4m/s；
3.滚动直径 D= 250mm；
4.滚筒效率 ηj=0.96；
1.4.传动系统工作条件
1.工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；
2.使用折旧期8年；
3.工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度35oC；
4.动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；
5.检修间隔期：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修；
6.制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。
1.5.设计进度
序号
起 迄 日 期
工 作 内 容
1
12．14---12．17
设计前准备工作（明确任务，查阅查料、手册，观测）
2
12．18---12．20
拟定传动方案、选择电动机、传动零件设计计算
3
12．21---12．22
轴的设计计算
4
12．23--12．24
轴承、键、联轴器及润滑剂的选择
5
12．25---12．27
装配图设计及复核计算
6
12．28---01．01
零件工作图设计
7
01．02
整理设计说明书、准备答辩

Ⅱ 传动装置的总体设计

2.1.方案设计
选择展开式二级圆柱齿轮减速器，其结构简朴，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此规定轴有较大的刚度，高速级齿轮布置在远离转矩的输入端，这样，轴载转矩的作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象，用于载荷比较平稳的场合，高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。总体布置简图如下：

图1 带式输送机传动系统简图
2.2.引用数据参数
——V带传动效率，取0.92；
——高速级斜齿轮传动效率（7级精度），取0.98；
——低速级直齿轮传动效率（8级精度），取0.97；
——弹性柱销联轴器效率，取0.99；
——滚动轴承效率，取0.99；
——润滑油润滑等因素影响，取0.99；
——滚筒效率，取0.96。

Ⅲ 电动机的选择

3.1.计算工作机所需功率

3.2.计算传动系统的总效率

3.3.计算电动机所需功率

考虑电动机价格：选择Y132S1-2电动机，额定功率为，满载转速为。

Ⅳ 运动和动力参数计算

4.1.传动比分派
总传动比： （）
带传动比取，则减速器总传动比为：
高速级斜齿圆柱齿轮减速器的传动比为：
低速级传动比为：
4.2.各轴转速计算

4.3.各轴输入功率计算

4.4.各轴输入扭矩计算

将以上得到的参数列入下表中，以供查阅：

轴号
转速
功率
轴距
1
1450
3.22

2
332.95
3.03

3
107.06
2.82

4
107.06
2.74

Ⅴ 带传动的设计计算

5.1.拟定计算功率
查表得工况系数，故
5.2.选择V带带型
根据 ，小带轮转速，查表选择Z型带。
5.3.拟定带轮的基准直径并验算带速V
、初选小带轮基准直径并查表取小带轮。
‚、验算带速:

由于，故带速合适。
ƒ、计算大带轮的基准直径

查表，该直径为基准系列，不需圆整。
5.4.拟定V带中心距a和基准长度
、初定中心距为：
‚、拟定带所需的基准长度：

查表，选带的基准长度为
ƒ、计算实际中心距

中心距的变化范围为。

5.5.验算小带轮上的包角

5.6.计算带的根数Z

、计算单根V带的额定功率
由和 ，查表得:
根据 和Z型带，查表得：
又查表有，包角修正系数 ，长度系数；
则：
‚、计算V带根数Z:

取8根。
5.7.计算单根V带的初拉力的最小值

查表得Z型带的单位长度质量，所以：
应使带的实际初拉力

5.8.计算压轴力
压轴力的最小值为：

5.9.带轮设计如下图

Ⅵ 齿轮传动的设计计算
6.1.高速级斜齿轮设计计算
6.1.1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
①、运送机为一般工作机器，速度稍高：选用7级精度；
②、材料选择：由表选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45号钢（调质），硬度为240HBS；
③﹑选小齿轮齿数,大齿轮齿数
④、初选螺旋角。由于接触齿面为软齿面（），
6.1.2.按齿面接触强度计算

⑴拟定公式内的各计算数值
①查图选取区域系数,试选
②查图得：
③查表得材料弹性影响系数，齿宽系数取
④查图，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。
⑤计算应力循环次数

⑥查图取接触疲劳寿命系数
⑦计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，则：

⑧许用接触应力
⑵计算：
①试算小齿轮分度圆直径，代入中较小值：

②计算圆周速度：

③计算齿宽及模数：

④计算纵向重合度：

⑤计算载荷系数：
已知使用系数,根据；7级精度，查表得动加载系数，查表得：，故载荷系数

⑥按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径

⑦计算模数
6.1.3.按齿根弯曲强度计算

⑴拟定计算参数
①拟定载荷系数

②根据纵向重合度，查得螺旋角影响系数
③计算当量齿数

④查取齿形系数
⑤查取应力校正系数
⑥查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限

⑦查得弯曲疲劳寿命系数
⑧计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数，则

⑨计算大小齿轮的并加以比较
大齿轮的数值大
⑵设计计算
，
对比计算结果，取法面模数即可满足齿根弯曲疲劳强度，但要同时满足接触疲劳弯曲，需按接触疲劳强度所算得的分度圆直径来计算齿数。有:

取，则
6.1.4.几何尺寸计算
⑴计算中心距
将中心距调整为138mm
(2)按调整后的中心距修正螺旋角

因β值改变不多，故参数等不必修正。

⑶计算大小齿轮的分度圆直径

⑷计算齿轮宽度
调整后取
6.1.5.高速级齿轮结构设计

注：由于小齿轮直径较小，所以小齿轮用齿轮轴，大齿轮结构设计见下图
6.2.低速级直齿轮设计计算
6.2.1.选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数
①选用8级精度
②材料选择。大小齿轮材料和高速级大小齿轮相同
③选小齿轮齿数大齿轮齿数
6.2.2.按齿面接触强度设计

⑴拟定公式内的各计算数值
①试选载荷系数，转矩，取齿宽系数
②查得弹性影响系数
③由齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限
④计算应力循环次数

⑤取接触疲劳寿命系数
⑥计算接触疲劳强度许用应力： 取失效概率为1%，安全系数为1，则

⑵计算
①计算小齿轮分度圆直径，代入的平均值

②计算圆周速度v

③计算齿宽b

④计算齿宽与齿高之比：
模数：
齿高：

⑤计算载荷系数：
根据，8级精度，查表得动载系数,直齿轮：,取使用系数;用插值法查得8级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查得,故载荷系数

⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径

⑦计算模数：
6.2.3.按齿数弯曲强度设计

⑴拟定公式内各计算数值
①查小齿轮的弯曲疲劳极限；大齿轮的弯曲疲劳极限
②取弯曲疲劳寿命系数
③计算弯曲疲劳许用应力 ：取弯曲疲劳安全系数，则：

④计算载荷系数
⑤査取齿形系数：，校正系数：
⑥计算大、小齿轮的并加以比较：
大齿轮的数值大。
⑵设计计算：

对比结果：取，即满足齿根弯曲强度，按接触强度算出分度圆直径，算出
小齿轮齿数：
大齿轮齿数：
这样，齿轮即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
6.2.4.几何尺寸计算
⑴计算分度圆直径：
⑵计算中心距：

⑶计算齿轮宽度：
取

6.2.5.结构设计及绘零件图见下图

Ⅶ 轴系零件的结构设计计算

7.1.轴1的设计计算
⑴选择轴的材料，初算轴径，选取轴的材料为45铜，调质解决。
求作用在齿轮上的力，
查表得

分度圆直径
而

⑵轴的设计

设计方案见下图

⑶求轴上的载荷，画出轴的计算简图，弯矩图，和扭矩图:

图一

从轴的结构简图及扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面，将计算出的截面C处的及的值列于下表：
载荷
水平面
垂直面
支反力

弯矩

总弯矩

扭矩

⑷弯矩合成应力校核轴的强度
取，轴的计算应力

前已选定轴的材料为45钢，调质解决，查得弯曲应力极限为，因此，故安全。
⑸精确校核轴的疲劳强度
由于C截面弯矩最大，即只进行C截面疲劳强度校核，其它截面无须校核。

查表，C截面的应力集中系数取，绝对尺寸影响系数，表面质量系数
轴的综合影响系数：

材料特性系数：

安全系数：

由可知截面C安全，即轴1合适。
7.2.轴2的结构设计

⑴设计方案见下图

⑵选择轴的材料，初算轴径，选取轴的材料为45铜，调质解决，查表得
⑶求作用在直齿轮上的力
分度圆直径

⑷求轴上载荷，画出轴的计算简图，弯矩图和扭矩图

图二
从上图拟定D截面为危险截面，见计算出的截面D处的值列于下表：
载荷
水平面
垂直面
支反力

弯矩

总弯矩

扭矩

⑸按弯矩合成应力校核轴的强度，取，则

由，故安全。
⑹精确校核轴的疲劳强度
只须进行D截面的疲劳强度校核即可。

查表，D截面的应力集中系数取，绝对尺寸影响系数 ，表面质量系数
轴的综合影响系数：

材料特性系数：

安全系数

，故D截面安全。
7.3.轴3的结构设计
⑴设计方案如下图

⑵选择轴的材料，初算轴径，选取轴的材料为45铜，调质解决，查表得
⑶求作用在直齿轮上的力

⑷求轴上载荷，画出轴的计算简图，弯矩图和扭矩图

图三
从上可以拟定E截面为危险截面，则：
载荷
水平面
垂直面
支反力

弯矩

总弯矩

扭矩

（5）按弯矩合成应力校核轴的强度，取，

由，故安全。
（6）精确校核轴的疲劳强度：
只须进行E截面的疲劳强度校核即可。

查表，E截面的应力集中系数取，绝对尺寸影响系数 ，表面质量系数
轴的综合影响系数：

材料特性系数：

安全系数

，故截面安全。

Ⅷ 滚动轴承的选择与计算
8.1.轴承的安装方案
轴1和轴2的轴承均采用正装，且 1轴和2轴承类型选为单列的圆锥滚子轴承，由于3轴没有受到径向力作用，所以3轴的轴承型号选为深沟球轴承。
8.2轴承的校核
8.2.1.Ⅰ轴轴承选择及校核
轴承为30072；查表有：
接触角，外径，基本额定动载荷，
判断系数，温度系数取，
计算轴承力：

，取较大值
,转速,预期寿命
由；则：
；
计算当量动载荷P和当量静载荷C，取，载荷系数，则：

由，故所选轴承合用。
8.2.2.II轴轴承校核
轴承为30072；查表有：
接触角，外径，基本额定动载荷，
判断系数，温度系数取，
计算轴承力：

，取较大值
,转速,预期寿命
由；则：
；
计算当量动载荷P和当量静载荷C，取，载荷系数，则：

由，故所选轴承合用。
8.2.3.III轴的轴承校核
轴承为30072；查表有：
基本额定动载荷，温度系数取，取 ；
计算轴承力：

，取较大值
又转速,预期寿命
计算当量动载荷P和当量静载荷C，取，载荷系数，则：

由，故所选轴承合用。
Ⅸ 键连接选择及校核
9.1.键类型的选择
1轴
左端连接V带轮，键槽部分的轴径为28mm，轴段长30mm，所以选择圆头普通平键(C型)，取键长（GB-1960—79）
2轴
轴段长为30mm，轴径为30mm，所以选择平头普通平键（B型）
，取键长（GB-1960—79）
3轴
轴段长为30mm，轴径为35mm，所以选择普通平键（B型）
，取键长（GB-1960—79）
右端连接凸缘联轴器，键槽部分的轴径为50mm，轴段长30mm，所以选择单圆头普通平键(C型) ，取键长GB-1960—79）
9.2.键联接的强度校核
1轴
，（合适）
2轴
，（合适）
3轴
，（合适）
，（合适）
均在许用范围内。
Ⅹ 润滑与密封
10.1.润滑
本设计采用油润滑，润滑方式为飞溅润滑，并通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。
1) 齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为50+10～20㎜。取为60㎜。
2) 滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。
3) 润滑油的选择
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。

10.2密封
选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。轴与轴承盖之间用接触式毡圈密封，型号根据轴段直径选取。

Ⅺ 箱体设计
11.1拟定减速器铸造箱体的结构尺寸
⑴、箱座（体）壁厚：；；；
（低速中心距）；（双级减速器）；
求得：。
⑵、箱盖壁厚：；求得：。
⑶、箱座厚度：；求得：。
⑷、箱盖厚度：；求得：。
⑸、箱底座凸缘厚度：；求得：。
⑹、轴承旁凸台的高度：h；由结构规定拟定：
⑺、轴承旁凸台的半径：；求得：。
⑻、轴承盖（即轴承座）的外径：
，（凸缘式）
(嵌入式)
：轴承盖螺钉直径；D：轴承外径；
求得：
⑼、底座凸缘尺寸：
⑽、轴承旁连接凸缘尺寸：
⑾、箱体、箱盖连接凸缘尺寸：
⑿、箱体外壁至轴承座端面的距离：
求得：
⒀、大齿轮齿顶圆与箱体内壁的距离：

拟定
⒁、齿轮端面与箱体内壁的距离：

拟定
11.2螺栓螺钉直径的拟定
⑴、地脚螺钉：由《机械设计》表5-17可知：
地脚螺钉

（或）

双级减速器
直径
16
20
24
30

数目
6
6
6
6

通孔直径
20
25
30
40

沉头座直径
45
48
60
85

求得：地脚螺钉直径；地脚螺钉数目 ；
通孔直径；沉头座直径。
⑵、连接螺栓：由《机械设计》表5-17可知：
连接螺栓
连接螺栓直径d
6
8
10
12
14
16
20
通孔直径d'
7
9
11
13.5
15.5
17.5
22
沉头座直径D
13
18
22
26
30
33
40
A、 轴承旁连接螺栓直径：
；求得，
则由上表可得：其通孔直径；其沉头座直径；
B、箱座、箱盖连接螺栓直径： ；求得：，
则由上表可知得：其通孔直径；其沉头座直径；
C、轴承盖螺钉直径：
方法1：
求得：或；
方法2：查《机械设计》表8-37凸缘式轴承盖：
轴承外径D
螺钉直径
螺钉数目
45-65
M6-M8
4
70-100
M8-M10
4-6
110-140
M10-M12
6
150-230
M12-M16
6
对比之下，选择方法2。
窥视孔和视孔盖：（如图10-1窥视孔和视孔盖）。
①、查表《机械设计》表8-40窥视孔和视孔盖。
；选用以下系列：
L1
L2
L3
L4
b1
b2
b3
d
n
δ
R
180
165
150
42.5
140
125
110
7
8
4
5

②、视孔盖材料为Q235A；
③、视孔盖螺钉直径
选用M7螺钉直径。
11.3通气器的拟定
查表《机械设计》表8-47通气帽。画表《机械设计课程设计》P262，表8-47
通气器选用通气帽，d为系列。
11.4起吊装置的拟定
选用吊耳环起吊：
，选定；
，选定；
，选定；
，选定。
11.5油面指示器的拟定
查表《机械设计》表8-44游标尺：

d1
d2
d3
h
a
b
c
D
D1

4
12
6
28
10
6
4
20
16

4
16
6
35
12
8
5
26
22

6
20
8
42
15
10
6
32
26
选用M20（20）系列。
11.6油孔和螺塞的拟定
查表：《机械设计》8-50外六角螺塞、封油垫。
选用d为系列。（如下表）
d
d1
D
e
s
l
h
b
b1
c
可用减速器中心距

17.8
30
24.2
21
0-0.28
30
15
4
3
1.0
两级
油孔根据螺塞随机拟定：
油孔螺塞 油孔螺塞
11.7起盖螺钉的拟定
材料Q235,起盖螺钉选用为M10系列。
11.8定位销的拟定
定位销直径
选定
Ⅻ 总结
通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要尚有很大的距离，在此后还需要继续学习和实践。
本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，的确给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械.电气等多方面的内容，通过设计计算.认证.画图，提高了我对机械结构设计.控制系统设计及步进电动机的选用等方面的结识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。

参考文献
1. 《机械设计课程设计》，孙岩等主编，北京理工大学出版社。
2. 《机械设计课程设计》，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。
3. 《机械制图》教材
4. 《机械设计基础》教材
5. 《工程力学》教材
6. 其它机械类专业课程教材