中国矿业大学机电工程学院课程设计说明书

1、专 业 课 程 设 计说 明 书设计题目： 传 动 装 置 学生姓名： 耿 娜 学生学号： 21040259（22）专业班级： 机械工程及自动化04级2班指导教师： 王洪欣 中国矿业大学应用技术学院目 录一、设计任务书 3二、传动装置总体设计方案 4三、电动机的选择计算 5四、传动系统运动学和动力学参数计算 6五、传动件的设计计算 8（一） 第二级直齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算 8（二） 第一级直齿圆锥齿轮的基本参数及强度计算 15六、轴系零件的设计计算 21（一） 输入轴结构设计和强度计算 21（二） 中间轴的结构设计 25（三） 输出轴的结构设计 29七、键的强度校核 34八、轴承选择与

2、核计算 37九、箱体的基本参数 44设计小结 43参考资料 44一、 分配传动比 6二、 传动装置的运动和动力参数计算 6三、电动机的选择 5（三） 开式齿轮的基本参数及强度计算 17设 计 任 务 书1. 传动装置总图 2.设计要求：1） 选择电动机类型和规格；2） 设计减速器和开式齿轮传动；3） 选择联轴类型和型号；4） 绘制减速器装配图和零件图；5） 编写设计说明书。3.已知条件1） 输送机主轴功率，输送机主轴转速；2） 输送机效率，齿轮搅油效率；3） 工作情况 单向转速，连续工作，工作平稳；4） 机械公用 输送散装物料，如砂、灰、谷物、煤粉等；5） 运动要求 输送机主轴转速误差不超过0

3、.07；6） 使用寿命 5年，每年300天，每天8小时；7） 检修周期 半年小修；两年大修；8） 生产批量 中批生产；9） 生产厂型 中小型械制造厂。项目内容及计算说明：计算结果：一、电动机的选择：1）输送机主轴效率功率： Kw2） 输送机主轴转速： r/min3）传动装置总效率： 选取 弹性柱销联轴器效率： 圆锥齿轮传动效率： 深沟球轴承效率： 输送机效率： 圆柱齿轮啮合效率： 开式圆锥齿轮啮合效率： 齿轮搅油效率： 总效率： =0.783984） 电动机输出功率： Kw所以：选择电动机型号为:Y160M-6型三相异步电动机,同步转速 r/min，异步转速r/min。二、分配传动比：1. 估

4、算传动装置的总传动比：2. 根据公式：试分配传动比： 第一级齿轮传动：第二级齿轮传动：第三级（开式）齿轮传动：则：三、传动装置的运动和动力参数计算：1.计算各轴转速： r/min r/min r/min r/min2.计算各轴输入功率： Kw kW kW 2. 计算各轴输入转矩： Nm Nm Nm Nm将上述结果列于表中：轴号转 速功 率转 矩1 r/min Kw Nm2r/min Kw Nm3r/min Kw Nm4r/minKw Nm四、传动零件的设计计算：（一） 直齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料： 小齿轮选用40Cr调质 大齿轮选用正火许用接触应力由式=确定齿轮精度等

5、级，按估计齿宽中点分度圆上的圆周速度m/s。查表取： 小轮大端分度圆由式： 计算： 齿宽系数 按齿轮相对轴承为非对称布置： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 齿数比 传动比误差 在范围内， 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数 查 得： 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 由推荐值 载荷系数的初值 弹性系数 查表得： 节点影响系数 查表得： 许用接触应力 接触疲劳极限 接触寿命系数 应力循环次数由式： 则：查表 得，（不允许有点蚀） 硬化系数 查表得： 接触安全系数 查表得： 则： 故：的值为：齿轮模数 圆整：小轮分度圆直径为： 大轮分度圆直径 圆周速度 标准中心矩： 齿宽

6、圆整: 大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 重合度系数 由式 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 查表得： 弯曲寿命系数 查表得： 尺寸系数 查表得： 安全系数 查表得： 则： 所以： N/mm N/mm4.齿轮的其他基本几何参数与结构图 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 cos 齿距 齿厚、槽宽 顶隙 中心距 齿宽 2）大圆柱齿轮外观图：（二） 直齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料：查表： 小齿轮选用40C

7、r调质 小齿轮选用正火2.按齿面接触疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级，按， 估取圆周速度m/s。查表取： 小轮大端分度圆直径由式： 计算： 齿宽系数 按齿轮相对轴承非对称布置，取： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 齿数比 传动比误差 误差在范围内： 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数值 查 得： 齿向载荷分布系数 查 表： 齿向载荷分布系数 由及式 取：载荷系数的初值 弹性系数 查表得： 节点影响系数（ 查表得： 重合度系数 （） 查表得： 许用接触应力 接触疲劳极限应力 应力循环次数 则：查表 得接触寿命系数（不允许有点蚀）: 硬化系数 查表得： 接触强度安全系数按一

8、般可靠度查 取： 故：的值为：齿轮模数 圆整：小轮分度圆直径的值为： 圆周速度 大轮分度圆直径 中心距 齿宽mm 大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 重合度系数 由式 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 查表得： 弯曲寿命系数 查表得： 尺寸系数 查表得： 安全系数 查表得： 则： 所以： N/mm N/mm 4.齿轮的其他基本几何参数与结构图1） 基本几何尺寸计算： 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 cos 齿距 齿厚、槽

9、宽 基圆齿距 cos法向齿距 顶隙 中心距 齿宽 2）大圆柱齿轮外观图：（三） 开式齿轮的基本参数及强度计算： （一） 直齿圆锥齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料： 小齿轮选用40Cr调质 大齿轮选用正火许用接触应力由式=确定齿轮精度等级，按估计齿宽中点分度圆上的圆周速度m/s。查表取： 小轮大端分度圆由式： 计算： 齿宽系 在推荐值中选： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大齿数 齿数比 传动比误差 在范围内， 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数值 查 得： 齿向载荷分布系数 载荷系数的初值 2/8.189mmNZE= 弹性系数 查表得： 节点影响系数 查表得： 许用接触

10、应力 接触疲劳极限 接触寿命系数 应力循环次数由式： 则：查表 得，（不允许有点蚀） 接触安全系数 查表得： 则： 故：的设计值为：齿轮模数 圆整：小轮大端分度圆直径为： 小轮平均分度圆直径 圆周速度 动载荷系数 查表得： 载荷系数 大轮大端分度圆直径 锥距 齿宽 圆整: 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 齿形系数由当量齿数 查表得和应力修正系数 查表得和 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 弯曲寿命系数 查得： 尺寸系数 查得： 安全系数 查得： 则： N/mm N/mm 4.齿轮的其他基本几何参数与结构图 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆锥角 arc tan 分

11、度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 cos cos 齿根圆直径 cos cos 锥距 齿顶角 arc tan 齿根角 arc tan 齿宽 2）大圆锥齿轮外观图： 五、齿轮公差组的确定： 1.高速轴齿轮的精度等级：小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径 公称中心距 齿轮的圆周速度 综合考虑三项精度要求，确定齿轮传递运动准确性、传动平稳性、轮齿载荷分布均匀性的精度等级为8级、8级、7级。 2.确定齿轮的应检精度指标的公差或极限偏差：查表得齿轮轴上的齿轮的四项应检精度指标的公差或极限偏差为：齿距累积总公差m，单个齿距极限偏差m，齿廓总公差m，螺旋线总公差m，齿轮径向跳动公差m。查表得输出轴上的

12、大齿轮的四项应检精度指标的公差或极限偏差为：齿距累积总公差m，单个齿距极限偏差m，齿廓总公差m，螺旋线总公差m，齿轮径向跳动公差m。本减速器的齿轮属于普通齿轮，不需要规定个齿距累积极限偏差。 六、轴的结构设计及强度计算：（一） 输入轴的结构设计和强度计算： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩：圆周力： 径向力： 2.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 查表取A=115则： mm 3.轴的结构设计： （1）确定轴的结构方案：该轴（输入轴）的轴承分别从两端装入，由挡油盘定位。 轴段主要用于安装联轴器，其直径应于联轴器的孔径相

13、配合，因此要先选择联轴器。联轴器的计算转矩为，根据工作情况选取，则： Nm。根据工作要求选用弹性柱销联轴器，型号为HL3,许用转矩 Nm。 与输入轴联接的半联轴器孔径mm，因此选取轴段的直径为mm。半联轴器轮毂总长度mm，（J型轴孔），与轴配合的轮毂孔长度为mm。 （2）确定各轴段的直径和长度： 轴段:为配合轴颈，按半联轴器孔径，选取轴段直径为mm。为保证定位要求，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（mm）略短mm；半联轴器右端用套筒轴向定位，其长度为扳手的有效活动距离和输入轴轴承盖长度之和。此处取为mm。所以，轴段总长为。轴段:为支撑轴颈，用来安装轴承。预选轴承型号为6208深沟球轴承。

14、宽度mm。所以轴段直径应为轴承内圈直径mm；为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，长度为mm，轴段长度应比轴承宽度短mm，确定其长度为mm。轴段：此轴段为连接轴身，为了保证定位轴肩有一定的高度和轴承有足够的支撑跨距其直径和长度确定为：mm，mm轴段：为齿轮轴的齿轮部分，其分度圆的直径为d=100mm,因此其尺寸L=75mm。轴段：也是支撑轴颈，其直径应为mm，为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，长度为mm， 即长度为mm。 4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 N N （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 NmmV垂直面Nmm合成弯矩M扭矩T Nmm当量弯矩弯矩图和扭矩图

15、：5.校核轴的强度：查表得 N/mm,材料的许用应力即 N/mm,轴的计算应力为：（二） 中间轴的结构设计：1.计算作用在齿轮上的力： 转矩： 大齿轮上受到的力与小齿轮上的力护卫相反力，则： 轴向力： N 径向力： N2.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 查表取A=115则： mm 3.轴的结构设计： 确定轴的结构方案： 该轴（中间轴）左端齿轮轴，大圆柱齿轮从右端装入，然后分别自两端装入挡油板和轴承。结构如图：（2）确定各轴段的直径和长度：轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为6208深沟球轴承。其内圈直径mm，宽度mm。

16、挡油板宽度为32mm，所以，确定轴段直径为mm，长度为mm。轴段：为齿轮轴部分，长度为mm。轴段的直径为mm。轴段：为联接轴身。用于保证轴承的支撑跨距和轴上零件的轴向定位。所以，确定轴段直径为mm，长度为mm。轴段：用于安装大圆柱齿轮，已知轮毂孔直径为mm，长度为mm。同样为了保证定位精度，取轴段长度为mm。轴段：为支撑轴颈，结构尺寸与轴段完全相同。4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 NN （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 NmmNmm V垂直面NmmNmm合成弯矩M扭矩T Nmm当量弯矩弯矩图和扭矩图 5.校核轴的强度：查表得 N/mm,材料的许用应力即 N

17、/mm,轴的计算应力为：（三） 输出轴的结构设计： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩：圆周力：N 径向力： N2 .初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 查表取A=115则： mm 2.轴的结构设计： （1）确定轴的结构方案： 该轴（输出轴）左端先后装入大圆柱齿轮、挡油板、轴承、轴承套，右端先装入挡油板、轴承。联轴器将在传动系统装配时安装，减速器装配过程中不应装配。结构如图：轴段：用于安装联轴器，与联轴器配合的长度为82mm,直径为mm，轴套长度为45mm。因此，确定轴段直径为mm，长度为mm轴段：为支撑轴颈，预选轴承型

18、号为6208深沟球轴承。其内圈直径mm，宽度mm。挡油板长度为34mm，所以，确定轴段直径为mm，长度为mm。 轴段：用于安装大圆柱齿轮，其轮毂孔直径为mm,长度为mm。轴段：为联接轴身。综合考虑轴承的支撑跨距和轴身的力学性能,确定其直径mm,长度mm。轴段：用于安装右轴承，型号同样是6208深沟球轴承，挡油板长度为24mm。所以确定轴段直径为mm，长度为mm。4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 N N （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 NmmV垂直面Nmm合成弯矩M扭矩T Nmm当量弯矩弯矩图和扭矩图：5.校核轴的强度：查表得 N/mm,材料的许用应力即 N

19、/mm,轴的计算应力为：七、1.输入轴轴承型号6208的寿命校核计算： 1）.支反力： 2）.轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 N h 满足设备中修的要求，寿命足够！ h 满足设备中修的要求，寿命足够！ 2.中间轴轴承型号6208的寿命校核计算： 1）.支反力： 2）.轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 N h 满足设备中修的要求，寿命足够！ h 满足设备中修的要求，寿命足够！3.输出轴轴承型号6208的寿命校核计算： 1）.支反力： 2）.轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 N h 满足设备中修的要求，寿命足够！ h 满足设备中修

20、的要求，寿命足够！ 八、平键的强度校核：已知：N/mm, 1. 输入轴： mm mm Nmm键 GB 1096-1979: N/mm2.中间轴： mm mm Nmm键 GB 1096-1979: N/mm3.输出轴： mm ，mm， mm，mm Nmm键 GB 1096-1979: N/mm键 GB 1096-1979: N/mm九、确定箱体的基本参数： (取低速轴中心距mm) 机座壁厚 机盖壁厚 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 轴承旁螺栓直径 机盖与机座连接螺栓直径 轴承盖螺钉直径 窥视孔螺钉直径 定位销直径 轴承旁凸台半径 查表： 外机壁至轴承座端面

21、距离 大齿轮顶圆与内机壁距离 齿轮端面与内机壁距离 机盖、机座肋板厚 通气器：简易通气器 整机结构图 Kwr/min Kw合适！ r/min r/min r/min r/min Kw Kw Kw Kw N·m Nm Nm NmHBSHBS组公差8级=0.8合适！ Nm=1.1 N/mm N/mmN/mmN/mm mm mm mm m/s mm mm mm N/mm N/mmN/mmN/mm N/mmN/mm齿根弯曲强度足够， mm mm mm mm mmmmmmmmmm mm mm mmmmmmmmmmmmHBSHBS组公差8级合适！Nmm2/8.189mmNZE= N/mm N/m

22、m，N/mmN/mmmmmmm/smmmmmmmmmm N/mm N/mmN/mmN/mmN/mmN/mm齿根弯曲强度足够 mm mm mm mm mmmmmmmmm mm mm mmmmmmmmmmmmmmmmHBSHBS组公差7级 合适！ Nm N/mm N/mmN/mmN/m mm mm mm m/s mm mm mm N/mm N/mmN/mmN/mmN/mmN/mm齿根弯曲强度足够 mm mm mm mm mmmmmmmmmm mm mm8级、8级、7级m mmmmm mmmmNmm NNmmNmmmmm mm mm mm mmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmm

23、NmmNmm满足要求！ N NmmmmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmNmm满足要求NmmN N mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmm满足要求NN满足强度要求！满足强度要求！NN满足强度要求！满足强度要求！NN满足强度要求！满足强度要求！满足要求满足要求满足要求满足要求mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm 设 计 小 结时至今日，大学期间的在校课程学习阶段几乎全部结束。学院为了保证对每一个学生的培养质量，增设了自1月2日开始的为期三周的“专业课程设计”。接到任务书之后，我搜集了多方面的相关资料，对从源动机开始至工作机为止的传动部分，经过设计、计算、选型、校验以及再设计、再计算、再选型、再校验的复杂、枯燥、重复的过程，终于在规定的时间内将全部的任务完成。在设计过程中，我专心致力于其事。前期以设计，计算，选型为主，后期则将重点放在校核与画图上。三周时间，几乎天天埋头于公式、手册之中，可谓废寝忘食。为了加强锻炼，我采用了计算机绘图。动态的效果细化到了每一个零部件的倒角、圆角；图中的每一处重要的尺寸、结构都严格按照国家的相关标准设计绘制。说明书方面，也充分发挥了计算机的优势，结合我所掌握的全部知识，使其具有图文并貌的页面，并且尽量靠近毕业设计的编写格式。此