带式输送机的传动装置(两级同轴式圆柱斜齿轮减速器)机械设计课程设计

1、机械设计课程设计题目：设计一带式输送机的传动装置 （两级同轴式圆柱斜齿轮减速器）方案图如下:i6输送带1 .设计目的22 .设计方案 33 .电机选择 54 .装置运动动力参数计算 75 .带传动设计 96 .齿轮设计 187 .轴类零件设计288 .轴承的寿命计算 319 .键连接的校核 3210 .润滑及密封类型选择 3311 .减速器附件设计 3313.心得体会3414参考文献35211. 设计目的机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：（ 1）通过课程设计实践，树

2、立正确的设计思想，增强创新意识， 培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。（ 2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。（ 3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力， 确定尺寸和掌握机械零件， 以较全面的考虑制造工艺， 使用和维护要求， 之后进行结构设计， 达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。（ 4） 学习进行机械设计基础技能的训练， 例如： 计算， 绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。2.设计方案据所给题目：设计一带式输送机的传动装置（两级同轴式圆柱斜齿轮减速器）方 案图

3、如下：技术与条件说明：1）传动装置的使用寿命预定为15年每年按300天计算.2班制工作每班按2）工作机的载荷，性质是平稳、轻微冲击、中等冲击、严重冲击；单、双向回转；3）电动机的电源为三相交流电，电压为 380/220伏；4）传动布置简图是由于受车间地位的限制而拟订出来的，不应随意修改，但对于传动 件的型式，则允许作适宜的选择；5）输送带允许的相对速度误差w 35%。设计要求1）减速器装配图1张；2）零件图2张（低速级齿轮，低速级轴）；3）设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写4）相关参数：f=2050n, v=1.2 m/ , d=300mm。设计内容计算及说明结 果电动机选择3.1 电动

4、机类型的选择按工作要求和工作条件选用y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为 380v。3.2 选择电动机的容量工作机有效功率p w = -fv-，根据任务书所给数据f=2050v ,1000v=1.2 ms。贝 u有：fv 2050 x 1.2pw=2.46kw10001000从电动机到工作机输送带之间的总效率为“广“1”4 m力2mlm ”5式中n2, n3, 3, “5分别为联轴器，轴承，齿轮传动，卷筒和v带传动效率。据1表9.1知,=0.99,42=0.983=0.97,“4=0.96, n5 =0.96,则有：x一 一 4一 一 2一一 一一口=0.99父0.98

5、 x 0.97 父 0.96 父 0.96=0.792所以电动机所需的工作功率为：pw2.46pd = -=3.11kw”工 0.7923.3 确定电动机的转速按推荐的两级同轴式圆柱斜齿轮减速器传动比i齿=840和带的传动比i带=24。则系统的传动比范围应为：i 寸i 齿 勺带=(840)父(24) =16200工作机卷筒的转速为601000 xv 6010001.2 nw=叼3.14300% 76 min所以电动机转速的可选范围为nd=ixnw= (16200) m764in“工=0.792pd =3.11kwn w =76 /min装置运动和 动力参数计 算=（121612160）为n符合

6、这一范围的同步转速有 1500 %in和3000 r4in两种，但 是综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量和价格因素，决定选 用同步转速为1500 r4n的电动机。据1表15.1和15.2可选择y112m 4电动机，其主要参数如表 3.1所示表3.1 y112m 4型电动机主要参数:转矩 洋专矩2.2i 齿=18.95i 1=3.64i 2 =2.6电动机型号额定功率/kw满载转速（r4in）启动转速取j额定转速额为y112m-4414402.2电动机型号中心高/mm总长/mm键/mmy112m-41124008m 74.1传动装置总传动比和分配各级传动比n 14401）传动装置总传动比i y

7、=上= = 18.95-nw762）分配到各级传动比 因为 旧带勺齿已知带传动比的合理范 围为24。故取i带=2则i齿= 9.475在840的范围内故合适。分配减速器传动比，因为1齿=1勺2其中i1为齿轮局速级的传动比，i 2为齿轮低速级的传动比。故可先取i 1=3.64则i2 =2.64.2传动装置的运动和动力参数计算电动机：转速：n0=1440%in输入功率：p0=pd=3.11kw输出转矩：丁。=9.55父106父d =9.55父106父n01440=2.06 父 104 n *mm1轴：转速：n1 ：输入功率：输入转矩：2轴：转速：n2输入功率：输入转矩：3轴：转速：n3输入功率：输入

8、转矩：卷筒轴：转速：n卷输入功率：输入转矩：no irminp卷=p3 mti2 m1 =2.69 父 0.98 父 0.99=2.61kwt 卷=t321一 5 一一 一一=3.39 100.98 0.99=3.29 105n，mm带传动设计轴号功率(kw)转矩（n,mm）转速（；4in）电机轴3.11,一 42.06x1014401轴2.99一一 一 43.96x107202轴2.841.37父105197.83轴2.69一 一 53.39x1076卷同轴2.613.29 父10576表4.1 各轴运动和动力参数5.1确定计算功率pca据2表8-7查得工作情况系数 k a =1.1。故有：

9、pca=k a p = 1.1 4=4.4kw ca a5.2 选才i v带带型据pca和n有2图8-11选用a带。5.3 确定带轮的基准直径dd1并验算带速（1）初选小带轮的基准直径d d1有2表8-6和8-8,取小带轮直径dd1=90mm。(2)验算带速v,有：d xdd1 xao 3.14黑90m1440dd1=90mmv=60m100060m1000=6.87 rms因为6.78 ml在5 ms30嗯之间，故带速合适。(3)计算大带轮基准直径 dd2dd2=180mmdd2 = i带 xdd1 =2m90 = 180mm5.4确定v带的中心距a和基准长度ld据2式8-20初定中心距 a

10、0=400mm(2)计算带所需的基准长度 / _| _| 、 2“a , 71 /.|,、+(dd1-dd2)l d0 2a0 + . (dd1 +dd2) *24ao3.14(180 -90)2=2父400 + (180+90) +-2400=1244mm由2表8-2选带的基准长度 ld=1250mm(3)计算实际中心距ld -ld0/cc, 1250 1244a 定 a0 + -= 400 +22定 403mm5.5 验算小带轮上的包角057.3 口。a =180 (dd2dd1)m= 167.5 90a5.6 计算带的根数z(1)计算单根v带的额定功率pr由 dd1 = 90mm和 n

11、= 1440 %n 查2表 8-4a得p0=1.064kw据 n0=1440rmin , i=2 和 a 型带，查28-4b 得 p0=0.17kw查2表 8-5 得 k 立=0.97, kl=0.93,于是:pr二(po+ap0)mkl ”口=(1.064+0.17)父 0.97 父 0.93=1.11kw(2)计算v带根数zpca4.4 z= -=3.96pr1.11l d =1250mma=403mmz=4齿轮设计故取4根。5.7计算单根v带的初拉力最小值(f0) min由2表8-3得a型带的单位长质量 q=0.1 kgm。所以、(2.5-kjpca2(fo) min =500 x 二一

12、 十 qv心父zm v(2.50.97)父4.42=500 x + 0.1 父 6.780.97x4x6.78=133n应使实际拉力f0大于(f0) min5.8 计算压轴力fp压轴力的最小值为：(fp) min=2mzx (f0) min 父 sin g =2 父 4 父 133 m 0.99=1053n5.9 带轮设计(1)小带轮设计由y112m电动机可知其轴伸直径为d=28mm,故因小带轮与其装配，故小带轮的轴孔直径d 0=28mm。有4p 622表14-18可知小带轮结构为实心轮。(2)大带轮设计大带轮轴孔取22mm ,由4p 622表14-18可知其结构为辐板式。6.1速级齿轮设计1

13、 .选定齿轮类型，精度等级，材料及模数1)按要求的传动方案，选用圆柱斜齿轮传动；2)运输机为一般工作机器，速度不高，故用7级精度；(gb1009588)3)材料的选择。由2表10-1选择小齿轮材料为 40cr (调质) 硬度为280hbs ,大齿轮的材料为45钢(调质)硬度为240hbs,两者硬度差为 40hbs;4)选小齿轮齿数为 z1 =24 ,大齿轮齿数 z 2可由z 2 =i 1父乙得z2 =87.36,取87;5)初选螺旋角p =14 0。2 .按齿面接触疲劳强度设计 按公式：、弥工 u1 /zhze、2d1t 至 31 （）d *d&duoh（1）确定公式中各数值1）试选 kt=1

14、.3。2）由2图10-30选取区域系数 zh =2.4333）由3图 16.2-10 可得： %=0.78, %2=0.87贝u % = % + %2=0.78+0.87=1.65。4）由2表10-7选取齿宽系数 %=1。5）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： ,-4t1=3.96m 10 n *mm。 16）由2表10-6查的材料的弹t生影响系数ze =189.8mp 27）由2图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限hlim 1 =600mp ;大齿轮的接触疲劳强度极限仃 hlim2 =550mp。8）由2图10-19取接触疲劳寿命系数 k hni=0.90；khn2=0.

15、95。9）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1 % ,安全系数s=1 ,有 kk hn1 0 h lim 1仃h1=0.9 m600-540mpsr 一 ,k hn 2。h lim 2-仃h2=0.95 父 550=522.5mps1 %1 +%2 540 +522.5所以%=2=2=531.25mp（2）计算1）计算小齿轮的分度圆直径d1t,由计算公式可得：3 2 1.3 3.96 104 4.64（2.433 189.8）21 1.653.64531.25=39.17mm2）计算圆周速度。二 d1t”3.14 39.17 720v=60 100060 1000=1.48 ms3）计算齿宽b

16、及模数。b= d d1t =1 39.17=39.17mmd1t cos :m nt =1.58mm乙h=2.25m nt =2.25 1.58=3.56mm39.17b/h= =11.003.564）计算纵向重合度&p。=0.318 d 乙 tan -=0.318 1 24 tan14 =1.9035）计算载荷系数ko已知使用系数 ka=1,据v=1.577s, 7级精度。由2图10-8 得 k v =1.08, khp=1.417。由2图 10-13 查得kfp=1.35,由2图 10-3 查彳导 khq=khb=1.4故载荷系数：k=k v k a k h ：. k h 一：=1 1.0

17、8 1.4 1.417=2.146）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：d1=d1t 3=39.17 3 二 =46.25mm7）计算模数mnmnd1cos： 46.25 cos14=1.86mm243.按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式：mn2kt1y： cos2_ 3-l、dz1 二yfaysa hf(1)确定计算参数1)计算载荷系数。k=k akv kf. kf-=1 1.08 1.4 1.352)=2.04根据纵向重合度 邪=1.903,由2图10-28查得螺角影响系3)z-1cos24一=-3=26.29cos 14z 2二二v cos3 :873=95.29cos3144)查取齿形

18、系数由2表10-5查得y fa1 =2.592, yfa2=202165)查取应力校正系数由2表10-5查得ysa1=1.596, ysa2 =1.7776)由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极ofei=500mp,大齿轮的弯曲疲劳强度极限crfe2=380mp7)由2图10-18取弯曲疲劳寿命系数 k fn1 =0.85 , k fn2 =0.888)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 s=1.4,则有:kfniei/85 500 =303.57mps1.4,-f 2 =kfn2；e2 0.88 380=238.86mp1.4一 ，一八yfaysa-9)计算大、小齿轮的-fa-s

19、a,并加以比较l-fyfaiysai2.592 1.596=0.01363o f1303.57yfa2ysa2 2.216 1.777 =0.01649二 f2238.86(2)设计计算mn -342 2.04 3.69 100.88 cos140.016491 242 1.65对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=1.5mm,已可满足弯曲疲劳强度，用接触疲劳强度算得分度圆直径d 1=46.25mm来计算应有的齿数。于是由:d cos :z1 =mn46.25 cos14=29.91.5取 z1 =30,贝u z2 = i1 乂乙=3.64

20、 m 30=1094.几何尺寸计算(1)计算中心距(zi z2)mn(30 109) 1.5a=一 二2cos -2 cos14=107.9mm圆整为108mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角(zi z2)mn-=arccos2a(30 109) 1.5=arccos2 108=14.45因p值在允许范围内，故 名二等参数比用修正(3)计算大，小齿轮的分度圆直径乙mn30 1.5d1 =- = 46.63mmcos - cos14m n =1.5z产30z2= 109a=108mm14.45z?mn109 1.5d2 =.=169.43mmb = 47mmb 2 = 52mmcos -cos1

21、4(4)计算齿轮宽度b= dd1 =1 46.63=46.63mm圆整后取 b 1=47mm , b 2 =52mm5.大小齿轮各参数见下表高速级齿轮相关参数名称符号计算公式及说明法面模数mnmn = 1.5mm端面模数mtmt =_mnn：=_1.5 o 总方5mm cos p cos14.45法面压力角n% =20。端面压力角一.一。,tanrfx tan20y-j arctanjlx_arctan_20.6-cos pcos14.45o -螺旋角pp =14.45齿顶高haha =hanmn =1x1.5 =1.5m齿根高hfh f yh*n) _j1 -40.25) j-j.5 9.8

22、75mm全齿高hh i 4hf.5+1.875 =3.375mm分度圆直径d1,mi1乙1.5 30-cd1 白6.63mmcos p cos14.45od2mz,1.5x109d2_ 69.43mm2 -cos pj-cos14.45o -齿顶圆直径da1d,1 t1h2h,a6.63 书x.539.63mmda2da2 t2 -42ha 答9.43 米算.5 里2.43mm齿根圆直径df1d f1 t1 _2hf 3.63 _2x.875 2 .88mmd f 2df 2 m -2hf 旁9.43_2x875 旁5.68mm基圆直径db1d b1 d1 cos 0-46.63 次os20.

23、8o 43 .59mmdb2d b2 d2 cos469.43%os20.8o -45839 mm中心距aa 二;：“1 +)一二o x30 409)3.9mm2 cos ij_2cos14 .456.2低速级齿轮设计1 .选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数1）按选定的齿轮传动方案，选用圆柱斜齿轮；2）选用 7 级精度；（gb10095-88 ）3）材料的选择。由2表10-1选择小齿轮材料为 40cr （调质） 硬度为280hbs ,大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240hbs 二者的硬度差为40hbs ;4）初选小齿轮齿数为z3=24,大齿轮 z 2 =2.6 24=62.4,取63;5）初

24、选螺旋角0=14 口。2 .按齿面接触疲劳强度设计“、；2ktt2 u1 /zhze、2d 3t至3小，“ r1） r uoh（1）确定公式内各数值1 ）初选 kt=1.32 ）由2图10-30选区域系数 zh =2.4333 ）由3图 16.2-10 可取：8a3=0.78 , &4=0.86则 %=君接 + 鼻杜=0.78+0.86=1.644 ）由2表10-7选取齿宽系数露=15）计算小齿轮传递的转矩：9.55父 106 m p2t2=2皿=9.55 父106 父2.84197.8=13.7 m104n*mm16）由2表10-6查得材料的弹性影响系数ze=189.8mp27）由2图10-

25、21d按齿面硬度得小齿轮齿面接触疲劳强度极限仃hlim3 =600mp,大齿轮的齿面接触疲劳强度极限仃 hlim4=551mp=0.958）由2图10-19取接触疲劳寿命系数 khn 3=0.90 ,khn 49）计算接触疲劳许用应力取失效i率为1%安全系数s=1,有k hn3 0 h lim 3h 3=0.9 600s=540mpk hn4；- h lim 4 ah 4 =0.95 x 550=522.5mp二 h3 : h4 540 522.5；-h =h22=531.25mp计算计算小齿轮分度圆直径d3t。由公式得3t，2 1.3 13.7 104 3.6 ,2.433 189.8、23

26、t 一 3（）,1 1.642.6531.252）计算圆周速度v=叼%1 =3.14父61.02父197.860 100060 1000=0.632ms3）计算齿宽b及模数b= dd3t =1 61.02=61.02mmntd3t cos :一z361.02 cos14=2.47mm24h=2.25m nt =2.25 2.47=5.56mmb/h= 61.02 =10.975.564）计算纵向重合度8p；-：=0.318 dz3 tan ： =0.318 1 24 tan14=1.9035）计算载荷系数k已知使用系数ka=1,据v=0.632 ms, 7级精度。由2 图 10-8 得 kv=

27、1.02 , khp=1.424 由2图 10-13 查得kfp=1.38 ,由2表10-13查得kh片kfa=1.4.故动载系k=kakvkh kh：=1 1.02 1.4 1.424=2.036)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径k.2.03d , =d 3 =61.023.=70.79mm3 kt1.37)计算模数mnd cos :1=2.863.按齿根弯曲疲劳强度设计由2式10-17可知2kt2y：cosysayfa二 f(1)确定计算参数计算载荷系数k=kakv kf, kf .=1 1.02 1.4 1.38 =1.97计算纵向重合度配1.903，由2图10-28查得螺旋角影响

28、系数y/0.88.z324=3=26 29v3 3 .326.29cos - cos 14=z4v4 =3 cos633=69cos 14查取齿形系数由2表10-5查得yfa3=2.592, yfa4=2.2395)查取应力校正系数由2表 10-5 查得 ysa3 =1.596 , ysa4 =1.748 sa3sa46 )由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限二fe3=500mp大齿轮的弯曲疲劳强度极限c-fe4=380mr7 )由2图10-18 取弯 曲疲劳寿 命系数 kfn3 =0.85 ,kfn4=0.88.8)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 s=1.4。则有:-fk

29、fn3、fe 30.85 500=303.57mp1.4=13.5323kfn4; fe4 0.88 380fn4 fe4=u=238.86mp1.4)计算大小齿轮的yfaysa ,并加以比较%yfa3ysa3二 f 32.592 1.596 =0.01363303.574.yfa4ysa4二 f4(2)设计计算mn2.239 必设 0.01639238.86。2 1.97 1.37 105 0.88 cos214 _3； 0.016391 242 1.64可取m =2mm又由于两级中心距相等， 所以由z4=2.6z3 n3和a=03z4)mn以及算得的a=108mn立解得z =29,2cos

30、：z4=76几何尺寸计算(1)按圆整后的数值修正螺旋角一(z3 z4)mn =(29 76) 2=arccos=2cos：2 0.9m n =2mmz3=29z 4 = 76：=13.53因p值相差小多，故参数 6仪等不用修正(2)计算大小齿轮的分度圆直径，z3mn29x2d3 = _3 n =o =59.7mmcospcos13.53,z4mn76 x 2_d4 = o=156.3mmcos p cos13.53(3)计算齿轮宽度b=*dd1=1x59.7=59.7mm圆整后取 b4=60mm b3=65mm5.大小齿轮各相关参数见卜表 低速级大小齿轮各相关参数b 3 = 60mmb 4 =

31、 65mm名称符号计算公式及说明法面模数mnmn = 2mm端面模数mn2m, g - 2. 06mmt -cos pcos13.53o 法面压力角nan =20。端面压力角%o.tan),tan20-c / 一arctanarctan _20.53-cos pcos13.53o 螺旋角pp =13.53齿顶高hah =h*mn =1父2 =2mm aan n齿根高hfhf th期+步mn zz1 由.25) $=2.5mm全齿高hh =ha -+hf =2 42.5 =4.5mm分度圆直径d37mnz32 m292d3 = n 3 = =59.7mmcos a cos13.53od4mnz,

32、2x76d4 =-b= =156.3mmcos p cos13.53o齿顶圆直径da3da3 h 42ha =59.7 七2 zz63.7mm a。3ada4da4 z4 -teha t563-te2 t60.3mm齿根圆直径d f 3df3 h _2hf zz59.7 -2 2.5t4.7mm轴类零件的 设计df4df4 =4 _2hf 156.3 _2 亥.5 _j51.3mm基圆直径db3_od b3 d3cos 59 .7 於os20.4655.93 mmdb4d b4 d、cos 156.3笺os20.46o 164.44mm中心距aa =107.9mm7.1 i轴的设计计算1 .求

33、轴上的功率，转速和转矩由前面算得 p1=2.99kw, n1=720r4所，4t 1=2.06 10 n*mm2. 求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为d 1 =46.63mm= 2ti t- di2 20600=884n46.63r=ft二884tan 20cos14.45=332nfa 二ft tan : =884 tan14.45 =228n3. 初步确定轴的最小直径现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3 ,取a0=118,于是得：dmin = 22mmmin =a0=19mma12.99=a03.720因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-

34、7顺d=20.33mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取dmin=22mm查 4p 620表14-16知带轮宽 b=56.4mm故此段轴长取 55mm4.轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，选用2图15-1的装配方案i ii iii iv v vi vii viii(2)据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1 ) i-ii 段是与带轮连接的其 di二22mm l i二55mm2 ) ii-iii段用于安装轴承端盖，轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴的结构设计而定)。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与i-ii段右端的距离为30mm故取l ii二50mm因其右端面需制出一轴肩故取diiii =29mm3 )初选轴承，因为有轴向力和径向力故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并据d iii =29mm由轴承目录里初选30207号其尺寸为d=0.07d，故取 h=6mmw止匕处 dv_vi=66mm 宽度 b 至 1.4h