螺旋输送机传动装置专业课程设计CAD.doc

机械设计基础课程设计说明书

设计题目： 螺旋输送机传动装置
学生姓名：
学 号：
专业年级：
指导老师：
成 绩：

12月30
题目：设计螺旋输送机传动装置
传动系统图：

原始数据：
输送机工作轴转矩T/（N·m）
输送机工作轴转速n/(r·min-1)
265
130
工作条件：
连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期8年，小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速误差为±5%。

目录
1.电动机选择和运动参数计算
1.1、电动机选择…………………………………………………………… （4）
1.2、传动比分配…………………………………………………………… （6）
1.3、传动装置运动参数………………………………………………………… （6）
2. 各齿轮设计计算
2.1、直齿圆柱齿轮减速设计…………………………………………………… （9）
2.2、直齿圆锥齿轮减速设计…………………………………………………… （13）
3.轴结构设计
3.1 、高速轴设计…………………………………………………………… （18）
4.校核
4.1、高速轴轴承和键校核………………………………………………… （23）
4.2、联轴器选择……………………………………………………………（23）
4.3、减速器润滑……………………………………………………………（23）
5.箱体尺寸及技术说明
5.1、减速器箱体尺寸………………………………………………………… （25）
6.附件设计
附件设计…………………………………………………………… （26）
7.其它技术说明
其它技术说明……………………………………………………………（27）
8.设计心得………………………………………………………………………（29）
参考文件………………………………………………………………………… （30）

设计计算和说明
计算结果
1. 电动机选择和运动参数计算
1.1、电动机选择
1.1.1、确定传送机所需功率
设定传送机本身功率

1.1.2、确定传动总效率
其中、、、分别为联轴器、一对锥齿轮、一对圆柱齿轮、球轴承效率。
查表可得：、、、

1.1.3、电动机输出功率

1.1.4、选择电动机
单级圆柱斜齿轮传动比
锥齿轮 -3
则总动比范围是 6-15
所以，电动机转速范围为 （6-15）×130=780-1950 r/min
选择电动机型号为：Y132S-4 5.5KW 1440r/min

Y132M2-6 电动机关键技术数据
额定功率

满载转速

同时转速

额定转矩

最大转矩

1.1.5、电动机外型尺寸

Y132S-4电动机外形尺寸为（mm）
A
B
C
D
E
F
G
H
216
178
89
38
80
10
33
132
K
AB
AC
AD
HD
BB
L

12
280
270
210
315
200
475

电动机安装尺寸（mm）
中心高H
外形尺寸
LX（AC/2+AD）XHD
地脚安装尺寸AXB
地脚螺钉孔直径K
轴伸尺寸DXE
装键部位
尺寸FXGD
132
475X345X315
216X178
12
38X80
10X41

1.2、总传动比计算及传动比分配
1.2.1、总传动比计算
由题目给定参数可知输送机工作轴转速

1.2.2、传动比分配
一级圆柱齿轮减速器传动比通常。
=3.9
则一级开式圆锥此轮传动传动比
1.1.3、传动装置运动参数计算
（1）、对于圆柱斜齿齿轮传动：
高速轴输入功率：
低速轴输入功率：
对于圆锥齿轮传动：
高速轴输入功率
低速轴输入功率
（2）、各轴转速计算
对于圆柱齿轮传动： 高速轴转速
低速轴转速
对于圆锥齿轮传动： 高速轴转速
低速轴转速
（3）、各轴输入转矩计算
对于圆柱齿轮传动：
高速轴输入转矩
低速轴输入转矩
对于圆锥齿轮传动：
高速轴输入转矩
低速轴输入转矩

（4）、各轴功率、转速、转矩列于下表:
轴 名
功率
转速
转矩
圆柱齿轮传动
高速轴
4.69
1440
31.18
低速轴
4.41
370
113.83
圆锥齿轮传动
高速轴
4.28
370
110.43
低速轴
3.91
130
286.01

2. 各齿轮设计计算
2.1、斜齿圆柱齿轮减速设计
2.1.1工况分析
斜齿圆柱齿轮传动采取软齿面闭式传动，初选传动精度为7级，齿轮表面粗糙度为，其关键失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多部分，取23，，压力角为。
2.1.2设计标准
1、设计准则，按齿面接触疲惫强度计算，再按齿根弯曲疲惫强度计算。
2、按齿根弯曲疲惫强度设计。
2.1.3设计计算
（ 1）、选择齿轮材料并确定螺旋角
小齿轮用45调质，齿面硬度280HBS
大齿轮用45Cr调制240HBS
选螺旋角为
（2）、按齿面接触接触强度设计
即
(1) 确定公式各值
1.试选 2.区域系数
3.查得 则
4.许用接触应力 ：

5.安全系数 S=1.5 失效概率为1% 选齿宽系数
弹性影响系数
查表，

6.应力循环次数

则
7.计算圆周速度
8. 计算齿宽b及模数

9. 重合度
10.计算载荷系数k
已知使用系数 依据 v=3.46m/s 动载荷系数

载荷系数
11.按实际载荷系数校正所算分度圆直径

12.计算模数
（3）、按齿根弯曲强度设计

（1）1. 计算载荷系数

2.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）.计算大小齿轮
=
（7）确定公式内各参数
1.查得小齿轮弯曲疲惫强度极限 取 s=1.4
2.弯曲疲惫系数
3.
4.=0.010588 =0.013679
（4）.设计计算
计算1.12
（1）取=2

取
（2）.几何尺寸计算

取a=96
（3）正螺旋角
（4） 计算大小齿轮分度圆直径
（5）计算齿宽

圆整后取

（5）、计算齿轮其它参数
齿顶高
顶隙
齿根高
全齿高
分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

2.2、直齿圆锥齿轮减速设计
2.2.1选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数
（1）输送机为通常工作机械，速度不高，故选择7级精度。
（3）材料选择 选则小齿轮材料为40Cr，调质淬火处理，硬度为55HRC。大齿轮材料为40Cr，调质淬火处理，硬度为55HRC.
（4）选小齿轮齿数
则：。
2.2.2按齿面接触疲惫强度设计
按参考文件[1]式10-9a计算
即
（1)确定公式内各项数值
①试选载荷系数 =1.3.
②计算小齿轮转矩：
③由《机械设计》201页表10-6查出材料弹性影响系数：

④由参考文件[1]209页表10-21按齿面硬度查出：
小齿轮接触疲惫强度极限=1100MPa；
大齿轮接触疲惫强度极限=1100MPa
⑤由参考文件[1]式10-13计算应力循环次数：
=8.5×
=3.0×。
⑥由参考文件[1]207页图10-19查出得接触疲惫寿命系数：
=0.9,=0.95。
⑦计算接触疲惫许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1。
=0.9×1100MPa=990MPa
=0.95×1100MPa=1045MPa
⑧由参考文件[1]193页10-2取；由《机械设计》194页10-8试选动载系数；由《机械设计》226页表10-9取及为1；,，则=1.5×1.25=1.875，所以：

⑨锥齿轮传动齿宽系数常取ΦR=
(2)计算
①计算小齿轮分度圆直径
65.4mm
②计算圆周速度==1.27m/s
③计算载荷系数
V=1.27m/s,7级精度
④计算小齿轮模数mm
2.2.3 按齿根弯曲疲惫强度设计

（1）确定计算参数
①计算载荷系数1.25×1.3×1×1.06=1.72。
② 由参考文件[1]208页表10-21查出：
小齿轮弯曲疲惫强度极限=600MPa；
大齿轮弯曲疲惫强度极限=600MPa
③由参考文件[1]206页10-18查表弯曲疲惫寿命系数=0.82,=0.92。
④计算弯曲疲惫许用应力 取弯曲疲惫安全系数S=1
==528MPa
==552MPa
⑤计算节圆锥角

⑥计算当量齿数19，54
⑦由参考文件[1]200页10-5查取齿形系数及应力校正系数
查表得：=2.85，=1.54，=2.304，=1.712。
⑧计算大小齿轮并加以比较
=0.0105；=0.0094。
小齿轮值较大
（2）计算

=
综合分析取=4mm ,,mm
2.2.4几何尺寸计算
（1）锥齿轮大端分度圆直径
66mm,=185mm
（2）计算锥距R
98.16mm
（3）节圆锥角：
,

（5）计算齿宽
,,
取
2.2.5计算齿轮其它参数
分度圆直径

齿顶高
齿根高
全齿高 h=9mm
顶隙 c=0.8
齿顶圆直径

齿宽 ，,
顶锥角

3.轴结构设计
3.1、高速轴设计
3.1.1选择轴材料及热处理
因为减速器传输功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常见材料45钢,调质处理.
3.1.2初估轴径
按扭矩初估轴直径,则:

确定参数，C为材料系数，查得C 118-107，在这里取118，再考虑键对轴减弱，若计算轴截面上有键槽则应将轴颈增大，一个键槽增大3%-5%,两个增大7%-10%。

3.2.3、初选轴承
1）轴选轴承为6208
2）轴选轴承为6208
3）轴选轴承为6209
依据轴承确定各轴安装轴承直径为:
D1=40mm
D2=40mm
D3=45mm

3.2.4、联轴器选择
联轴器选择为HL3和GL5刚性联轴器
3.2.5结构设计
现只对高速轴作设计,其它两轴设计略,结构详见图)为了拆装方便,减速器壳体用剖分式,轴结构形状图所表示.
（1） 各轴直径确实定
初估轴径后,可按轴上零件安装次序,从左端开始确定直径。
1）第一段轴要安装联轴器HL3，故该段轴径为=30mm
2） 该轴轴段安装轴承6208,故该段直径为。
3） 轴承右段有轴肩，故该段直径为。
4）轴肩过后为一段D=40mm轴，齿轮处，直径为。
5） 齿轮右端用轴肩固定。
6） 轴肩过后为安装轴承处。
（2）各轴段长度确实定
1） 轴段1长度为联轴器长度
2） 轴段2为轴承安装处和轴承端盖安装处和挡油盘安装处，取
3） 轴段3为轴肩，取
4） 轴段4为齿轮左断面和轴肩之间距离，取。
5） 轴段5为齿轮，取长度。
6） 轴段6安装轴承和挡油盘，长度为
（3）轴上零件周向固定
为了确保良好对中性坚固性，采取齿轮轴。和轴承内圈配合轴应选择k6，轴和联轴器均采取C型一般平键联接，轴和齿轮均采取A型一般平键联接。
（4）轴上倒角和圆角
为确保6208轴承内圈端面紧靠定位轴肩端面，依据轴承手册推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其它轴肩圆角半径均为2mm。依据标准GB6403.4-1986，轴左右端倒角均为。
3.2.5轴受力分析
1）画轴受力简图
2）计算支座反力
作用于齿轮上圆周力
径向力
在水平面上

在垂直面上

3）作轴水平面和垂直面弯矩图
作垂直面弯矩图

作水平面弯矩图

计算合成弯矩，作合成弯矩图

计算转矩
计算危险截面当量弯矩：

其中，应力校正系数为。
3.2.6判定危险截面
如上所诉可知，轴危险截面在安装齿轮位置。
其危险截面为
3.2.7轴弯扭合成强度校核
查表可得 折合系数
计算抗扭截面系数

轴受力图

图.1
3.2.8.轴安全系数校核
由表10-1查得

由表查得
弯曲应力
应力幅
平均应力
切应力

安全系数

S在需用安全系数范围内，故a-a剖面安全。

4. 校 核
4.1、高速轴轴承

选择轴承型号为6208， e=0.024 x=0.56 y=2.1
1） ： P=
2） 验算60208寿命

4.2、键校核
键1 8×7 L=70
则强度条件为
查表许用挤压应力
所以键强度足够
4.3、联轴器选择
联轴器选择为HL3和GL5型弹性联轴器
4.4、减速器润滑
（1） 齿轮润滑
因齿轮圆周速度<12 m/s，所以才用浸油润滑润滑方法。
低速齿轮浸入油里约1/3，高速级齿轮靠低速级齿轮带油润滑。
（2） 滚动轴承润滑
因润滑油中传动零件（齿轮）圆周速度V＜2m/s所以采取脂润滑。

5.减速器箱体尺寸
箱体壁厚 箱盖壁厚
箱盖凸缘厚度 箱座凸缘厚度
地脚螺栓直径 地脚螺栓数目
定位销直径
箱盖，箱座肋厚
大齿轮顶圆和内箱壁距离
齿轮端面和内箱壁距离
大齿轮齿顶圆至箱体底面内壁间距

6. 附件设计
6.1.视孔盖和窥视孔
在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件啮合区位置，并有
足够空间，方便于能深入进行操作，窥视孔有盖板机体上开窥
视孔和凸缘一块，方便于机械加工出支撑盖板表面并用垫片加
强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固。
6.2放油孔和螺塞
放油孔在油池最底处，并安排在减速器不和其它部件靠近
一侧，和便放油，放油孔用螺塞堵住，所以油孔处机体外壁
应凸起一块，由机械加工成螺塞头部支撑面，并加封油圈加以
密封。
6.3油标
油标在便于观察减速器油面稳定之处。油尺安置部位不
能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。
6.4通气孔
因为减速器运转时，机体内温度升高，气压增大为便于排气，
在机盖顶部窥视孔盖上安装通气器，方便于达成体内为压力平衡。
6.5起盖螺钉
起盖螺钉上螺纹长度要大于机盖连接凸缘厚度，钉杆端
部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。
6.6定位销
为确保刨分式机体轴承座孔加工及装配精度，在机体联
凸缘长度方向各安装一圆锥定位销，以提升定位精度。
6.7吊环
在机盖上直接铸处吊钩和吊环，用以吊起或搬运较重物体

7.其它技术说明
7.1、对零件要求
装配前全部零件均要用煤油或汽油清洗，在配合表面涂上润滑油。在箱体内表面涂防侵蚀涂料，箱体内不许可有任何杂物。
（1）对滚动轴承游隙调整要求
为确保滚动轴承正常工作，应确保滚动轴承轴向有一定游隙。对游隙不可调轴承，可取游隙为0.25至0.4mm。对可调游隙轴承，其游隙值可查机械设计手册。本设计采取深沟球轴承，所以可取游隙0.3mm。
7.2啮合传动侧隙和接触斑点
传动侧隙和接触斑点使齿轮传动中两项影响性能关键指标，安装时必需确保齿轮副或蜗杆副所需侧隙及齿面接触斑点。
传动侧隙大小和传动中心距相关，和齿轮精度无关。侧隙检验可用塞尺或
者把铅丝放入相互啮合两齿面间，然后测量塞尺或铅丝变形后厚度。本设计中啮合侧隙用铅丝检验大于0.16 mm,铅丝不得大于最小侧隙四倍。
接触斑点要求是依据传动件精度确定。它检验时在主动轮齿面上涂色，将其转动2至3周后，观察从动轮齿上着色情况，从而分析接触区位置和接触面积大小。本设计用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点大于40%；按齿长接触斑点大于50%.必需时可用研磨或刮后研磨方便改善接触情况。
若齿轮传动侧隙或接触斑点不符合设计要求，可调整传动件啮合位置或对齿面进行刮研、跑和。
7.3对润滑密封要求
减速器剖分面、各接触面及密封处均不许可漏油，渗油。剖分面上许可涂密封胶或水玻璃，但决不许可使用垫片和使用任何填料。
7.4对试验要求
减速器装配完成后，在出厂前二分之一要进行空载试验和整机性能试验，依据工作和产品规范，可选择抽样和全部产品试验。
先做空载试验，在额定转速下正反转各1至2h。要求运转平稳.噪声小，连接固定处不松动，不漏油。
负载试验时要求在额定转速和额定功率下，油池温升不要超出35摄氏度，轴承温升不能超出40摄氏度。
7.5对外观、包装和运输要求
减速器应依据箱体要求，在箱体表面涂上灰色油漆。轴外伸端及各附件应涂有包装。运输用减速器包装箱应牢靠可靠，装卸时候不可倒置，安装搬运时候不得使用箱盖上吊钩、吊耳、吊环等。
7.6对润滑油要求
机座内采取L-CKD150润滑油，并装润患有至要求高度。

8.设计心得
机械设计基础课程设计能够说是对机械专业学生一个很直接、很有效综合考察方法。 也是机械专业基础知识学习毕竟路径。经过这为期两周课程设计，基础上，我又把书本教材看了一遍，而且比以前看愈加仔细了。经过理论验算，受力分析，画零件图，装配图，让我对于设计一个成品过程，当然，不仅仅是此次设计减速器，有了更深了解，对机械相关各零部件有机结合有了深刻认识。而且，把所学理论力学，材料力学，公差和测量技术，工程材料，CAD，等等很多机械学科很好综合起来。对我而言，这么一个练习，不仅仅只是课程设计，而是对专业综合知识强化训练。
即使，经过快要两周努力，任务基础完成，不过整个设计还是存在很多缺点，在设计过程中还是碰到了很多问题，如标准件选择，装配图绘制等等，即使是设计出来，不过我也明白，对于其中尺寸设计，和查表以后计算过程中产生误差等全部没能够很好把握。让我愈加根本认识到自己专业知识不足之处。从而愈加明确了自己以后要努力方向。
我一直认为，把理论知识应用到实际当中去，这不仅比上理论课有意思，而且更能够让我们明白机械设计基础这门课程关键性，也让我们十分清楚知道，对于所学知识，哪些是很关键，必需掌握。以实践方法去学习，我认为是十分有意义，而且也是值得提倡。
期望学院以后能多改变教学方法，多重视实践性学习，把培养学生爱好作为教学关键目标，在教课时尽可能把理论知识通俗化，而不是学术化。多提供我们部分路径让我们把所学知识在实践中得到应用。或许，这种教学方法能够说成是科研型教学模式吧。

参考文件

[1].《机械设计》蒲良贵 纪名刚 高等教育出版社
[2].《机械设计课程设计》陆玉 何在洲 佟延伟 主编 第3版 机械工业出版社
[3].《机械制图》 刘朝儒 吴志军 高政一 主编
[4].《机械设计手册》 蔡春源 主编 辽宁科学科技出版社
[5].《机械设计课程设计手册》 张龙 主编 国防工业出版社

电动机型号：Y132S-4

.9

D1=40mm
D2=40mm
D3=45mm

联轴器
YL8 YL9