1、機械設計課程設計設計說明書設計題目 膠帶式輸送機傳動裝置設計者 班級 運升101 指導老師 時間 2011.12目錄第一章 概述1 1-1 前言1 1-2設計任務書2第二章 減速器的結構草圖3第三章 電機的選擇4第四章 傳動裝置的運動和動力參數計算6 4-1分配傳動比6 4-2傳動裝置的運動和動力參數計算6第五章 v帶的設計及選擇8 第六章 高速級直齒輪設計和強度校核10 6-1 齒面接觸強度計算10 6-2 輪齒彎曲強度驗算11 6-3 結構設計16第七章 斜齒輪設計和強度校核13 7-1 齒面接觸疲勞強度計算13 7-2 輪齒彎曲強度驗算14 7-3 結構設計15第八章 軸的初步設計18

2、8-1 選擇軸的材料18 8-2 估算齒輪軸徑18 8-3確定各段軸的尺寸18第九章 軸的校核 19 9-1高速軸的校核19 9-2低速軸的校核20第十章 鍵和聯軸器的選擇 23 10-1鍵連接選擇23 10-2聯軸器選擇23第十一章 減速器附件2411-1箱體設計2411-2附件24第十二章 減速器潤滑方式及密封26第十三章 結語27 第一章 概述1-1 前言本書是根據學校課程安排，在學習了機械設計基礎這門課的基礎上，為了完成作業編寫而成。書內主要設計的是兩級圓柱齒輪減速器，適用于機械加工過程中使用，可供機械加工人員參考。減速器設計書系列是由2010級運升一班全體同學在老師的指導下編寫，本書

3、是此系列之一，可對比其他減速器設計書一起使用。本書是按設計的進程，編寫了電機的選擇，帶傳動的設計，齒輪的設計，軸的設計，箱體的設計和減速器附件的設計等。對各部分的尺寸和結構選擇均有詳細的說明并加有設計圖。同時，為使機械設計基礎課程能夠與現代計算機技術結合起來，本書的編寫設計過程應用了機械cad、畫圖工具等軟件技術。本書參考的資料有：機械設計基礎(高等教育出版社)第七版，機械設計課程設計（東北大學出版社），機械設計師手冊（機械工程出版）等。承蒙韓旭東老師審閱書稿，提出了許多寶貴建議，在此謹致謝意。謹請讀者對書中不妥之處提出寶貴意見。編 編者 2011年1月1-2 設計任務書 低速級:斜齒輪 高速

4、級：直齒輪設計條件：設計熱處理車間零件情況傳送設備，該設備傳動系有電機、減速器傳至傳送帶二班制工作，工作期限八年。題目項目123456輪轂直徑300330350350380300傳送帶傳送速度0.630.750.850.800.800.70傳送帶從動軸所需要扭矩7006706506501050900本組選用第一組數據傳動裝置簡圖：第二章 減速器的結構草圖第三章 電動機的選擇1.選擇電動機的類型按工作要求和工作條件選用y系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結構，電壓380v。2.確定電動機效率pw 按下試計算 試中fw=4666n v=0.63m/s 工作裝置的效率考慮膠帶卷筒器及其軸承的效率

5、取 代入上試得 電動機的輸出功率功率 按下式 式中為電動機軸至卷筒軸的傳動裝置總效率由試 由表2-4滾動軸承效率=0.99：聯軸器傳動效率= 0.99：齒輪傳動效率=0.97（7級精度一般齒輪傳動）則=0.833所以電動機所需工作功率為 因載荷平穩，電動機核定功率pw只需要稍大于po即可。按表4.12-1中y系列電動機數據，選電動機的核定功率pw為4.0kw。3.確定電動機轉速按表2-1推薦的傳動比合理范圍，兩級同軸式圓柱齒輪減速器傳動比而工作機卷筒軸的轉速為 現以同步轉速有1500和1000兩種方案進行比較，由表4.12-1查的電動機數據，計算出的總傳動比列于表1.1-1表1.1-1 電動機

6、數據及總傳動比方案號電動機型號額定功率/kw同步轉速/（r/min）滿載轉速（r/min）電動機質量/kg總傳動比1y112m-44150014405135.882y132m1-6410009607323.94綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質量及價格等因素，為使傳動裝置結構緊湊，決定選用方案2。電動機型號為y132m1-6，額定功率為4kw,同步轉速為1000,滿載轉速為960r/min,由表4.12-2查得電動機的中心高h=132mm,外伸軸段de=3880mm。第四章 傳動裝置的運動和動力參數4-1.分配傳動比1.總傳動比為 2.分配傳動比 考慮潤滑條件等因素，初定 ，4-2 計算傳動裝

7、置的運動和動力參數1.各軸的轉速 0軸 i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 2.各軸的輸入功率 0軸 p3.53kw i軸 kwii軸 kwiii軸 kw 卷筒軸 kw 3.各軸的輸入轉矩電動機軸 i軸 ii軸 iii軸 工作軸 將上述計算結果匯總與下表，以備查用。項目電動機軸軸軸工作軸轉速（r/min）960480119.440.0940.09功率p（kw）3.533.353.223.093.03轉矩t（nm）35.1266.72257.55736.08721.43傳動比i14.673.571效率0.990.970.970.93第五章 v帶的設計及選擇已知條件：y132m1-6額定功率：p=4k

8、w,滿載轉速n1=960r/min 從動軸轉速n2=480r/min兩班制工作1、計算功率 由表8-3查得工作情況系數 ，故 2、選擇v帶型號 根據上述數據，查圖8-4(機設)選b型v帶。3.確定帶輪直徑 （1）、參考圖8-2a（機設）及表8-4（機設）選取小帶輪直徑 （2）、從動帶輪直徑 查表8-4（機設） 取4、驗算帶速 小于25m/s 5.確定中心距和帶長（1）、初選中心距 取（2）、初算帶的基準長度查表8-1(機設)取帶的基準長度ld=1400mm、計算中心距:a 6.驗算小帶輪包角1 能滿足要求 7.確定v帶根數z (1)、單根v帶所能傳遞的功率由表8-2a運用線性插值法求n1=96

9、0r/min和時的 額定功率p0值。 (2)、單根v帶傳遞功率的增量p0 已知b型小帶輪轉速n1=960r/min傳動比i=2 由表（8-2b）查得p0=0.29kw (3)、由表查得（8-5）查得包角系數 (4)、由表(8-6)查得長度系數kl=0.90 (5)、計算v帶根數z， 取z=3根 所以采用v帶為b-1400x3 8作用在帶輪軸上的力 f0，由式（8-17）求單根v帶的張緊力 q由表8-8查得q=0.17kg/m 9計算對軸的壓力fq 10確定帶輪的結構尺寸，給制帶輪工作圖 小帶輪基準直徑dd1=125mm大帶輪基準直徑dd2=250mm，基準圖見零件工作圖。第六章 高速級直齒輪設

10、計和強度計算 6-1. 齒輪面接觸強度計算1.確定作用在小齒輪上的轉矩 2選擇齒輪材料，確定許用接觸應力根據工作要求，采用 齒面硬度350hbs 小齒輪選用45鋼，調質，硬度為260hbs 大齒輪選用45鋼，調質，硬度為220hbs 由表9-5的公式，可確定許用接觸應力 小齒輪=380+0.7hbs=380+0.7260=562mpa 大齒輪=380+0.7hbs=380+0.7220=534mpa3.選取齒寬系數,取=0.44.確定載荷系數k，因齒輪相對軸承對稱布置，且載荷較平 衡，故取k=1.35。5計算中心距a a=48(i+1) 6.選擇齒數并確定模數 取z1=28則z2=iz1=42

11、8=113 m=取標準模數（表9-1）m=2mm7.齒輪幾何尺寸計算 小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑 d1=mz1=228=56mm a1=d1+2m=56+22=60mm 大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑 d2=mz2=2113=226mm da2=d2+2m=226+4=230mm中心距 a=(d1+d2)/2=(56+226)/2=141大齒輪寬度 b2=aa=0.4141=56.4mm小齒輪寬度 因小齒輪齒面硬度高，為補償裝配誤差，避免工作時在大齒輪齒面上造成壓痕，一般b1應比b2寬些，取b1=b2+5=56.4+5=61.48確定齒輪的精度等級 齒輪圓周速度 v=(d1n1）/60000=

12、(3.1470750)/60000=1.43m/s根據工作要求和圓周速度，由表（9-3）選用8級等級6-2 齒輪彎曲強度驗算1.確定許用彎曲應力 根據表（9-7）查得2.查取齒形系數,比較/ 小齒輪z1=28，由表9-6查得=2.56, 大齒輪z2=113由表9-6查得=2.20 /=2.56/192=0.013 /=2.20/184=0.012 因/所以應驗算小齒輪3驗算彎曲應力 計算時應以齒寬b2代入，則=(21.46.67102.56)/56.4282=75.69mpa192mpa 安 全 6-3 結構設計第七章 斜齒輪設計和強度計算7-1 齒面接觸疲勞強度計算 1）選擇齒輪材料、確定許

13、用接觸應力【】2 根據工作要求，采用齒面硬度350hbs 小齒輪選用40cr鋼，調質，硬度為260hbs. 大齒輪選用42simn鋼，調質，硬度為220hbs根據表9-5公式確定許用接觸應力【】 小齒輪【】=380+260=640mpa 大齒輪【】=380+220=600mpa2)選擇齒寬系數=0.43）確定載荷系數k 因齒輪相對軸承對稱布置，且帶式輸送機載荷較平穩，取k=1.3 4)初步計算中心距由公式（9-27）知，a=46(i+1)=46(2.98+1)=183.08=168.53mm=169mm5)選擇齒數、螺旋角、確定模數取小齒輪數z=20,則z=iz=2.9820=59.6 取z=

14、60 中心距取為a=169初步選定=12由公式（9-28）可得法向模數m=4.133mm根據表9-1，取m=4mm,取為標準模板后，必須按式（9-29）重新計算精準的螺旋角。即 =arccos=arccos=arccos0.9467=18.782 在8-20范圍內，上述參數合適。 6）確定其他尺寸。分度圓直徑：d=84.50mmd=253.51mm齒頂圓直徑：d= d+2m=84.50+24=92.50mmd=d+2m=253.51+24=261.51mm齒根圓直徑：d=d-2.5 m=84.50-2.54=74.50mm d= d-2.5 m=253.51-2.54=243.51mm中心距：

15、a=169.005=169mm大齒輪齒寬：b=a=0.4169=67.6mm.取 b=70mm大齒輪齒寬：b= b+(5-10)=7580mm 取 b=75mm小齒輪齒面硬，為便于安裝，故齒寬要大些，以免工作時在大齒輪齒面上造成壓痕。7）確定齒輪精度等級 齒輪周轉速度v=80.53根據工作要求及周轉速度，由表9-3取9度等級7-2 齒輪彎曲強度驗算 1）確定許應彎曲應力帶式輸送機齒輪傳動是單向傳動，由9-7可得齒輪的許用彎曲應力。【】=155+0.3hbs=155+0.3260=233mpa【】=155+0.3hbs=155+0.3220=221mpa 2)查齒形系數斜齒輪應按當量齒數z,查y

16、值z=23.57=24z=71由表9-6查的：y=2.67. y=2.25 =0.1146 =0.010因 應驗算小齒輪3）驗算彎曲應力：由式（9-30）得：=60.45mpa233 mpa驗算合用7-3 結構設計 附齒輪傳動參數表名稱符號單位高速級低速級小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪中心距amm125160傳動比i4.673.59模數mmm22.5壓力角2020齒數z22210328100分度圓直徑dmm44206670250齒頂圓直徑damm4821075255齒根圓直徑dfmm3920163.75243.75齒寬bmm50457570旋向左旋右旋右旋左旋材料40cr4540cr45熱處理狀態調

17、質調質調質調質齒面硬度hbs280240280240第八章 軸的初步設計 8-1 選擇軸的材料選取軸的材料為45號鋼，熱處理為正火回火。由機械設計p276表12-2查的 c1181078-2 估算軸的直徑 1軸（高速軸） 考慮到聯軸器、鍵槽的影響，取d122cm2軸 (中間軸)cm取d2353軸 cm取d350cm8-3 確定各段軸的尺寸1、低速軸（徑向尺寸） d150 d2=58 d3=60 d4=68 d5=70d6=62 d7=60軸向尺寸 l1=110l2=52 l3=31l4=73 l5=10l6=68 l7=45/2、中間軸（徑向尺寸） d135 d2=37 d3=44d4=37

18、d5=35軸向尺寸 l1=36l2=55 l3=10l4=73 l5=423、高速軸(徑向尺寸)： d122d2=27 d3=30d4=37 d5=60d6=d4=37 d7=d3=30軸向尺寸： l1=35l2=52 l3 =19l4=89 l5=61l6=12 l7=19九 軸的校核計算9-1 高速軸的校核1、軸強度校核1). 高速軸的強度校核由前面選定軸的材料為45鋼，調制處理，由工程材料及其成形基礎表查得抗拉強度=700mpa2）.計算齒輪上受力（受力如圖所示） 切向力徑向力3）.計算彎矩水平面內的彎矩：垂直面內的彎矩：故 取=0.6， 計算軸上最大應力值： 故高速軸安全，合格。彎矩圖

19、如下：2 低速軸的校核1) 低速軸的強度校核由前面選定軸的材料為45鋼，調制處理，由工程材料及其成形基礎表查得抗拉強度=700mpa2）.計算齒輪上受力（受力如圖所示） 切向力徑向力軸向力3）.計算支點反作用力及彎矩支承反力 水平面內的彎矩： 垂直面支承反力垂直面內的彎矩： 合成彎矩軸上轉矩t=736.08n.mm4）計算截面i-i,ii-ii的直徑已知軸的材料取45鋼調質，查表12-3計算得=0.6， 軸截面i-i處的當量彎矩軸截面ii-ii處的當量彎矩故軸截面i-i的直徑因為在截面處有鍵槽所以軸的直徑要增加，并考慮結構要求取截面ii-ii處的直徑因為在截面處有鍵槽所以軸的直徑要增加，并考慮

20、結構要求取第十章 減速器附件10-1 鍵聯接選擇鍵類型的選擇選擇45號鋼，其許用擠壓應力=1501軸左端連接彈性聯軸器，鍵槽部分的軸徑為32mm，軸段長56mm，所以選擇單圓頭普通平鍵(a型)鍵b=8mm,h=7mm,l=45mm2軸軸段長為73mm，軸徑為43mm，所以選擇平頭普通平鍵（a型）鍵b=12mm,h=8mm,l=63mm軸段長為43mm，軸徑為43mm，所以選擇平頭普通平鍵（a型）鍵b=12mm,h=8mm,l=35mm3軸軸段長為68mm，軸徑為48mm，所以選擇圓頭普通平鍵（a型）鍵b=14mm,h=9mm,l=58mm右端連接凸緣聯軸器，鍵槽部分的軸徑為38mm，軸段長78

21、mm，所以選擇單圓頭普通平鍵(a型)鍵b=10mm,h=8mm,l=69mm10-2 聯軸器的選擇由于減速器載荷平穩，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經濟問題，選用彈性套柱銷聯軸器1.減速器進口端 選用tx3型（gb/t 5014-2003）彈性套柱銷聯軸器，采用z型軸孔，a型鍵，軸孔直徑d=2230mm,選d=30mm,軸孔長度為l=45mm2.減速器的出口端 選用gy5型（gb/t 5843-2003）彈性套柱銷聯軸器，采用y型軸孔，c型鍵，軸孔直徑d=5071mm,選d=50mm,軸孔長度為l=60mm第十一章 減速器附件11-1.箱體設計名稱符號參數設計原則箱體壁厚100.025a

22、+3 =8箱蓋壁厚180.02a+3 =8凸緣厚度箱座b151.5箱蓋b1121.51底座b2252.5箱座肋厚m80.85地腳螺釘型號dfm160.036a+12數目n4軸承旁聯接螺栓直徑d1m120.75 df箱座、箱蓋聯接螺栓直徑尺寸d2m12（0.5-0.6）df連接螺栓的間距l160150200軸承蓋螺釘直徑d38（0.4-0.5）df觀察孔蓋螺釘d46（0.3-0.4）df定位銷直徑d9.6（0.7-0.8）d2d1,d2至外箱壁距離c122c1=c1mind2至凸緣邊緣距離c216c2=c2mindf至外箱壁距離c326df至凸緣邊緣距離c424箱體外壁至軸承蓋座端面的距離l15

23、3c1+ c2+(510)軸承端蓋外徑d2101 101 106軸承旁連接螺栓距離s115 1 40 139注釋：a取低速級中心距，a160mm2.附件為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結構設計給予足夠的重視外，還應考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設計。 名稱規格或參數作用窺視孔視孔蓋130100為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內注入潤滑油，應在箱體的適當位置設置檢查孔。圖中檢查孔設在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。材料為q235通氣器通氣螺

24、塞m101減速器工作時，箱體內溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內熱脹空氣能自由排出，以保持箱內外壓力平衡，不致使潤滑油沿分箱面或軸伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設通氣器。材料為q235軸承蓋凸緣式軸承蓋六角螺栓（m8）固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。圖中采用的是凸緣式軸承蓋，利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。材料為ht200定位銷m938為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯接凸緣上配裝定位銷。中采用的兩個定位圓錐銷，安置在箱體縱向兩側聯接凸緣上，對稱箱體應呈對稱布置，以免錯裝。材料為45號鋼油面指示器油標尺m16檢查減速器內油池油面的高度，經常保持油池內有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩定的部位，裝設油面指示器，采用2型 油塞m201.5換油時，排放污油和清洗劑，應在箱座底部，油池的最低位置處開設放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，油塞和箱體接合面間應加防漏用的墊圈（耐油橡膠）。材料為q235起蓋螺釘m1242為加強密封效果，通常在裝配時