机械课程设计(螺旋输送机传动装置).docx

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

目录
1.电动机的选择与运动参数的计算
1.1、电动机的选择…………………………………………………………… （4）
1.2、传动比的分配…………………………………………………………… （6）
1.3、传动装置运动参数………………………………………………………… （6）
2. 各齿轮的设计计算
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 、高速轴的设计…………………………………………………………… （18）
3.2 、高速轴的设计…………………………………………………………… （18）

4.校核
4.1、高速轴轴承和键的校核………………………………………………… （23）
4.2、联轴器的选择……………………………………………………………（23）
4.3、减速器的润滑……………………………………………………………（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.其他技术说明
其他技术说明……………………………………………………………（27）
8.设计心得………………………………………………………………………（29）
参考文献………………………………………………………………………… （30）

设计计算与说明
题目三 螺旋输送机传动装置设计
1) 工作条件：工作机连续单向运转，工作时有轻微冲击，工作机效率0.95，工作年限8年,大修期限2年．每年工作250天，单班制工作，输送机主轴允许转速误差±5%；在：专门工厂小批量生产。要求功率富裕量10%
h
2)原始数据：
题目编号
1
2
3
4
5
工作轴转矩（N·m）
700
800
950
1200
1800
工作轴转速(r∕min)
200
180
160
140
110
锥齿轮传动比
2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2．设计任务
1）确定传动方案,完成总体方案论证报告；
2）选择电动机型号；
3）设计减速传动装置。
3．具体作业
1）机构简图一份；
2）减速器装配图一张；
3）零件工作图二张（输出轴及输出轴上的传动零件）；
4）设计说明书一份。
1. 电动机的选择与运动参数的计算
1.1、电动机的选择

传动系统图：

原始数据：输送机工作轴转矩
输送机工作轴转速
锥齿比 r=2.5
1.1.1、确定工作机所需的功率
工作机效率

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

1.1.3、电动机的输出功率

1.1.4、选择电动机
单级圆柱斜齿轮的传动比
锥齿比 2.5
则总动比的范围是 7.5-12.5
所以，的电动机的转速范围为 1200-2000 r、
选择电动机型号为：Y180M-4

Y180M-4 电动机主
技术数据
额定功率

满载转速

同步转速

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、传动比的分配
锥齿比
一级圆柱齿轮减速器，若采用直齿轮一般，因此取一级闭式圆柱斜齿齿轮传动比
则一级开式圆锥此轮传动的传动比
1.1.3、传动装置运动参数的计算
（1）、对于圆柱斜齿齿轮传动：
高速轴的输入功率：
低速轴的输入功率：
对于圆锥齿轮传动：
高速轴的输入功率
低速轴的输入功率
（2）、各轴转速的计算
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）、各轴输入转矩的计算
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
18.315
1470
118.985
低速轴
17.769
400
424.234
圆锥齿轮传动
高速轴
17.415
400
415.783
低速轴
16.206
160
967.295
2. 各齿轮的设计计算
2.1、直齿圆柱齿轮减速设计
2.1.1工况分析
直齿圆柱斜齿齿轮传动采用软齿面闭式传动，初选传动精度为7级，齿轮表面粗糙度为，其主要失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多一些，取，，压力角为。
2.1.2设计原则
1、设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度计算。
2、按齿根弯曲疲劳强度设计。
2.1.3设计计算
（ 1）、选择齿轮材料并确定螺旋角
小齿轮用40Cr调质，齿面硬度280HBS
大齿轮用45钢调质 240HBS ，两者材料相差40HBS
选螺旋角为
（2）、按齿面接触接触强度设计
即
(1) 确定公式的各值
1.试选
2.小齿轮传递的转矩
3．由表10-7选取齿宽系数
3.由图10-30区域系数
4.由表10-6查得材料的弹性影响系数
5.由图10-26查得 则
6.应力循环次数

7.由图10-19取接触疲劳寿命系数
8.许用接触应力 ：
安全系数 S=1 失效概率为1% 选齿宽系数

查表，

则
9.计算圆周速度
10. 计算齿宽b及模数

9. 计算纵向重合度
10.计算载荷系数k
由表10-2轻微冲击则使用系数 根据图10-8 v=4.532m/s 动载荷系数
由表10-3
载荷系数
11.按实际载荷系数校正所算的分度圆直径

12.计算模数
（3）、按齿根弯曲强度设计

（1）1. 计算载荷系数

2.由图10-28 纵向重合度
查得螺旋角影响系数
3计算当量齿数

（4）由表10-5查取齿形系数

（5）查取应力校正系数

（6）.计算大小齿轮的
=
（7）确定公式内各参数
1.查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 取 s=1.4
2.弯曲疲劳系数
3.

4.=0.0112358 =0.0160213
大齿轮的数值大
（4）.设计计算
计算的
（1） 对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数
大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，=2.0mm
,即可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数

取
（2）.几何尺寸的计算

取a=150
（2） 正螺旋角
（3） 因为
（4） 计算大小齿轮的分度圆直径
（5）计算齿宽

圆整后取
（5）、计算齿轮其他参数
齿顶高
顶隙
齿根高
全齿高
分度圆直径

端面压力角

基圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

齿距
齿厚 s=p/2=3.142.35512121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212
齿槽宽 e=p/2=3.14
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）输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度。（GB 10095-88）
（2）材料选择 选则小齿轮材料为40Cr钢，调质处理，硬度为280HBS。大齿轮材料为45钢，调质，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
（4）选小齿轮齿数
则：。

2.2.2按齿面接触疲劳强度设计
按参考文献[1]式10-9a计算
即
（1)确定公式内的各项数值
①试选载荷系数 =1.8
②计算小齿轮的转矩：
③10-6查出材料的弹性影响系数：

④表10-21按齿面硬度查出：
小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa；
大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa
⑤10-13计算应力循环次数：
=60×400×1×（8×250×24）=1.152×
=1.152×/2.5=4.608×。
⑥由参考文献[1]207页图10-19查出得接触疲劳寿命系数：
=0.92,=0.97。
⑦计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1。
=0.92×600MPa=552MPa
=0.96×550MPa=533.5MPa
⑧表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锥齿轮传动的齿宽系数常取ΦR=
(2)计算
①计算小齿轮分度圆直径
2.92160.05mm
②计算圆周速度==3.35m/s
齿宽b=
模数

③计算载荷系数
V=3.35m/s,8级精度，查得
表10-2取；表10-9取及为1；,，则=1.5×1.25=1.65，所以：

故mm
④计算小齿轮模数mm
2.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计

（1）确定计算参数
①计算载荷系数1.25×1.15×1×1.65=2.37
② 由[1]208页表10-21查出：
小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa；
大齿轮的弯曲疲劳强度极限=380MPa
③由参考文献[1]206页10-18查表弯曲疲劳寿命系数=0.85,=0.88
④计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1
==303.5MPa
==238.86MPa
⑤计算节圆锥角

⑥计算当量齿数=21.5647，133.670
⑦由参考文献[1]200页10-5查取齿形系数及应力校正系数
查表得：=2.62，=2.1376.，=1.59，=1.8324
⑧计算大小齿轮的并加以比较
=0.0137226；=0.0164145。
大齿轮值较大
（2）计算

=
对比计算结果，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度的承载能力仅与齿轮直径有关，所以取由弯曲疲劳强度算得的m=5.82，并取圆整为标准值m=6mm，前面计算,,
mm
mm
2.2.4几何尺寸计算
（1）锥齿轮大端分度圆直径
126mm,=438mm
（2）计算锥距R
=169.63mm
（3）节圆锥角：

（5）计算齿宽
,,
取
2.2.5计算齿轮其他参数
分度圆直径

齿顶高
齿根高
全齿高
顶隙
齿顶圆直径

齿根圆直径

齿宽 ，,
齿根角

3.轴结构设计
3.1、高速轴的设计
3.1.1选择轴的材料及热处理
由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.
1、

3.1.2初估轴径
按扭矩初估轴的直径,取则:

联轴器的的计算转矩 由表14-1

查GB/T5014 选用HL2性弹性柱销联轴器，其工称转矩
315000
半联轴器的孔径取28mm则=28mm
半联轴器为L=62mm，半联轴器与轴配合的长度
4.轴的结构设计
（1）装备方案如零件图

(2) mm 取挡圈直径D=40mm
(3) 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上=42mm
(4) 初步选择滚动轴承，由mm，取0基本游隙组
单列圆锥滚子轴承30508 其尺寸
故
查得轴肩定位，且轴肩高度h=3.5mm,
则mm
取安装齿轮处的轴段直径
已经知道齿轮轮毂宽度为70mm为了使套筒端面可靠压紧齿轮，取由h>0.07d，取h=4mm,故取，b>=1.4h,
取
轴承端盖总宽度为30mm,为了便于装卸及添加润滑脂的要求取端盖的外面到半联轴器的距离为l=30mm，故取。
由于齿轮都为对称布置，故取齿轮到两箱体间距离16mm
滚动轴承宽度T=24.75mm
mm

3.轴上的零件的周向定位
齿轮，半联轴器与轴的周向定位.由表6-1查得平键14x9x40mm，键槽铣刀加工，长为40mm,半联轴器的平键为
4. 确定轴上圆角和倒角尺寸
参考表15-2，取轴端倒角为，圆角,
5. 由图15-24可知危险截面在C处，求轴向载荷
a=20mm

轴受力图

载荷
水平面H
垂直面V
支反力

弯矩M

总弯矩

扭矩T

6校核弯扭合成应力确定轴的强度
由15-5表以及上表数据，以及单向旋转，则扭转应力为脉动循环变应力，
取
12.0876MPa
由于选定材料 故安全。

低速轴的设计
3.2.1
由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.
1、

3.2.2初估轴径
按扭矩初估轴的直径,取则:

联轴器的的计算转矩 由表14-1

查GB/T5014 选用TL8性弹性套柱销联轴器，其工称转矩
710000
半联轴器的孔径取45mm则=45mm
半联轴器为L=112mm，半联轴器与轴配合的长度
4.轴的结构设计
（1）装备方案如零件图

(2) mm 取挡圈直径D=55mm
(3) 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上=82mm
(4) 初步选择滚动轴承，由mm，
单列圆锥滚子轴承30311其尺寸
故
查得轴肩定位，且轴肩高度h=6mm,
则mm
取安装齿轮处的轴段直径
已经知道齿轮轮毂宽度为65mm为了使套筒端面可靠压紧齿轮，取由h>0.07d，取h=6mm,故取，b>=1.4h,
取
轴承端盖总宽度为20mm,为了便于装卸及添加润滑脂的要求取端盖的外面到半联轴器的距离为l=30mm，故取。
由于齿轮都为对称布置，故取齿轮到两箱体间距离18.5mm
滚动轴承宽度T=31.50mm
mm

3.轴上的零件的周向定位
齿轮，半联轴器与轴的周向定位.由表6-1查得平键mm，键槽铣刀加工，长为40mm,半联轴器的平键为
4. 确定轴上圆角和倒角尺寸
参考表15-2，取轴端倒角为，圆角,
5. 由图15-24可知危险截面在C处，求轴向载荷
a=26mm
轴受力图
h

载荷
水平面H
垂直面V
支反力

弯矩M

总弯矩

扭矩T

6校核弯扭合成应力确定轴的强度
由15-5表以及上表数据，以及单向旋转，则扭转应力为脉动循环变应力，
取
18.019MPa
由于选定材料 故安全。
4. 校 核
4.1、高速轴轴承

选择轴承的型号为30508， e=0.38 Y=1.6
1）
2） 验算60208的寿命

4.2、键的校核
键1 8×7 L=36
则强度条件为
查表许用挤压应力
所以键的强度足够
键2 14×9 L=72

故安全
4.3、联轴器的选择
联轴器选择为HL2性弹性柱销联轴器和TL8性弹性套柱销联轴器
4.4、减速器的润滑
（1） 齿轮的润滑
因齿轮的圆周速度<12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。
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） 滚动轴承的润滑
因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V＜2m/s所以采用脂润滑。

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
大齿轮顶圆与内箱壁距离
齿轮端面与内箱壁距离
轴承端面至箱体内壁距离
大齿轮齿顶圆至箱体底面内壁间距
减速器中心高H=180mm 箱体内壁轴向间距

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
足够的空间，以便于能深入进行操作，窥视孔有盖板机体上开窥
视孔与凸缘一块，以便于机械加工出支撑盖板的表面并用垫片加
强密封，盖板用铸铁制成，用M10紧固。
6.2放油孔与螺塞
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近
的一侧，与便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁
应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支撑面，并加封油圈加以
密封。
6.3油标
油标位于便于观察减速器油面稳定之处。油尺安置的部位不
能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。
6.4通气孔
由于减速器运转时，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，以便于达到体内为压力平衡。
6.5起盖螺钉
起盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度，钉杆端
部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。
6.6定位销
为保证刨分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联
凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。
6.7吊钩
在机盖上直接铸处吊钩和吊环，用以吊起或搬运较重的物体
6.8 密封
选择橡胶油封组件作为密封。

7.其他技术说明
7.1、对零件的要求
装配前所有的零件均要用煤油或者汽油清洗，在配合表面涂上润滑油。在箱体内表面涂防侵蚀涂料，箱体内不允许有任何杂物。
（1）对滚动轴承游隙的调整要求
为保证滚动轴承的正常工作，应保证滚动轴承的轴向有一定的游隙。对游隙不可调的轴承，可取游隙为0.25至0.4mm。对可调游隙的轴承，其游隙值可查机械设计手册。本设计采用深沟球轴承，因此可取游隙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的重要指标，安装时必须保证齿轮副或蜗杆副所需的侧隙及齿面接触斑点。
传动侧隙的大小和传动中心距有关，与齿轮的精度无关。侧隙检查可用塞尺或
者把铅丝放入相互啮合的两齿面间，然后测量塞尺或者铅丝变形后的厚度。本设计中啮合侧隙用铅丝检验不小于0.16 mm,铅丝不得大于最小侧隙的四倍。
接触斑点的要求是根据传动件的精度确定的。它的检查时在主动轮的齿面上涂色，将其转动2至3周后，观察从动轮齿上的着色情况，从而分析接触区的位置和接触面积的大小。本设计用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不小于40%；按齿长接触斑点不小于50%.必要时可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况。
若齿轮传动侧隙或者接触斑点不符合设计要求，可调整传动件的啮合位置或者对齿面进行刮研、跑和。
7.3对润滑密封的要求
减速器剖分面、各接触面及密封处均不允许漏油，渗油。剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，但决不允许使用垫片和使用任何填料。
7.4对试验的要求
减速器装配完毕后，在出厂前一半要进行空载试验和整机性能试验，根据工作和产品规范，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，油池温升不要超过35摄氏度，轴承温升不能超过40摄氏度。
7.5对外观、包装和运输的要求
减速器应根据箱体的要求，在箱体表面涂上灰色油漆。轴的外伸端及各附件应涂有包装。运输用的减速器包装箱应牢固可靠，装卸时候不可倒置，安装搬运时候不得使用箱盖上的吊钩、吊耳、吊环等。
7.6对润滑油的要求
机座内采用L-CKD150润滑油，并装润滑油至规定高度。
8.设计心得
机械设计基础的课程设计可以说是对机械专业学生的一种非常直接、非常有效的综合考察方法。 也是机械专业基础知识学习的毕竟途径。通过这为期两周的课程设计，基本上，我又把书本教材看了一遍，而且比以前看的更加仔细了。通过理论验算，受力分析，画零件图，装配图，让我对于设计一个成品的过程，当然，不仅仅是本次设计的减速器，有了更深的了解，对机械的有关各零部件的有机结合有了深刻的认识。并且，把所学的理论力学，材料力学，公差与测量技术，工程材料，CAD，等等许多机械的学科很好的综合起来。对我而言，这样的一种练习，不仅仅只是课程设计，而是对专业综合知识的强化训练。
虽然，经过将近两周的努力，任务基本完成，但是整个设计还是存在很多缺陷，在设计过程中还是遇到了很多问题，如标准件的选择，装配图的绘制等等，虽然是设计出来，但是我也明白，对于其中的尺寸的设计，以及查表之后的计算过程中产生的误差等都没能够很好的把握。让我更加彻底的认识到自己专业知识的不足之处。从而更加明确了自己今后要努力的方向。
我一直觉得，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的重要性，也让我们十分清楚的知道，对于所学知识，哪些是非常重要，必须掌握的。以实践的方式去学习，我觉得是十分有意义的，而且也是值得提倡的。
希望学院以后能多改变教学方式，多注重实践性的学习，把培养学生的兴趣作为教学的主要目的，在教学时尽量把理论知识通俗化，而不是学术化。多提供我们一些途径让我们把所学知识在实践中得到应用。或许，这种教学方式可以说成是科研型教学模式吧。

参考文献

[1].《机械设计》蒲良贵 纪名刚 第八版 高等教育出版社 2006.
[2].《机械设计课程设计》李育锡 主编 高等教育出版社 2008.
[3].《机械设计简明手册》 杨黎明 杨志勤 主编 国防工业出版社，2007.
[4].《机械设计手册》 成大先主编 化学工业出版社 ，2000.
[5].《机械设计手册》 吴忠泽 主编 机械工业出版社