毕业设计-带式输送机二级直齿圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计说明书

机械设计课程设计任务书

设计题目：带式输送机二级直齿圆柱齿轮减速器 适用专业：机械设计制造及其自动化 学时数：4周

一、课程设计的性质、目的和任务

机械设计课程设计是本课程的最后一个教学环节，总体来说，目的有三个： 1、综合运用机械设计及其它有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机械设计训练，使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展；

2、学习和掌握机械设计的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际问题的能力； 3、进行基本技能的训练，对计算、制图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。 二、课程设计的内容、要求和提交内容 1、课程设计内容：

1）传动方案的分析与拟定 给定数据及要求：

设计用于带式运输机上的展开式两级直齿圆柱齿轮减速器。工作平稳，单向运转，单 班制工作，运输机容许速度误差为5％。减速器小批量生产，使用期限15年。

两级圆柱齿轮减速器简图

1－电动机轴；2—电动机；3—带传动中间轴；4—高速轴；5—高速齿轮传动

6—中间轴；7—低速齿轮传动；8—低速轴；9—工作机；

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附表A

输送带工作拉力F/kN 输送带速度?/m?s 卷筒直径D/mm ?13.2 0.5 350 电机同步转速1000r/min:

2）电动机的选择计算

3）传动装置的运动及动力参数的选择和计算 4）传动零件的设计计算 5）轴的设计计算 6）滚动轴承的选择和计算 7）键联接选择和计算 8）联轴器的选择

9）减速器的润滑方式和密封类型的选择 10）减速器附件的选择与设计 2、设计要求

1）要求学生在教师指导下独立完成设计说明书一份（40页以上） 2）要求学生独立绘制零件图及装配图（1张A0图纸、2张A2图纸）

3）要求学生所绘图样符合机械制图的标准，标准件要按标准画法、简化画法或比例画法绘制，并要标准化。

4）要求学生在图样上要有正确的、较完整的尺寸标注与技术要求。

5）要求在机件的表达方法上有独到的见解，视图选择正确、布置合理,同组学生所作图样不能完全相同。 3、提交内容：

1）A0图纸1张、A2图纸2张 （1）符合一般制图要求； （2）仔细填写参数表； （3）图面清洁，线条均匀；

2）设计说明书一份（不少于40页），设计说明书包含内容： （1）课题研究的背景及意义

2

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（2）设计内容； （3）主要参考资料目录； （4）主要收获与建议

三、课程设计的基本要求及进度安排 时间安排： 序号 1 2 3 4 5 6 7

四、课程设计考核方法及成绩评定

1、对学生评分按五个等级进行：优，良，中，及格，不及格。 2、对课程设计考评按三项内容进行，所占比例为： 图样部分及说明书 40％ 答辩 40％ 出勤 20％

内容安排 设计任务分析，设计准备 传动装置的总体设计 传动零件的设计计算及强度校核 设计、绘制装配图 零件图设计 编写设计计算说明书 总结和答辩 时间 2天 4天 4天 10天 4 5 1

第二部分 传动装置的总体设计

一、传动方案

1、 设计要求：卷筒直径D=350mm，牵引力F=3200N，运输带速度V=0.5m/s，

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连续单向运转，载荷平衡，空载启动，使用年限8年，每年使用350天，每天16小时，运输带的速度误差允许?5%。 2、 减速器采用二级圆柱齿轮减速器 总体布局如图所示

1- 电机 2- 传送带 3- 减速器 4- 联轴器 5- 轮 6- 传送带 7- 轴承（六个）

二、电动机的选择

1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机（工作要求：连续工作机器）。 2、电动机功率选择：

（1）传动装置的总功率：（查指导书表1-7）

?32??联??承??带??轮??滚筒=0.99?0.993?0.96?0.972?0.96=0.833

卷筒所需要的有效效率 P?=FV320?00.5??1.KW6 10001000所需电动机功率：P?

滚筒轴转速：n?=P???1.6?1.921KW 0.83360V60?0.5==27.30r/min ?D??0.35（2）确定电动机的型号

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根据指导书12—1表中Y型电动机数据选择：

因为在设计任务书中必须选择同步转速为1000r/min的电动机，1.921<2.2所以选择Y112M—6型电动机

额定功率电动机型号 Y112M—6

三、计算总传动比及分配各传动比 总传动比：i=Ped/kW 2.2 电动机转速/(r/min) 同步转速 1000 满载转速 940 总传动比 34.44 940=34.44； 27.30 分配传动装置的传动比

（1.3—1.5）i2 由指导书P5及P196可知i带=3.00 i1?i减=i1?i2i减i2==2.91 1.35i1=1.35?i2=3.94

第三部分 传动装置的运动和动力参数计算

1、 各轴的转速n（r/min） 高速轴一的转速 n1 中间轴二的转速 n2?nm=940r/min

?n1/i1?940/5.31?177.024r/min?

低速轴三的转速 n3?n2/i2?177.024/3.94?44.930r/min? 滚筒轴四的转速 n4?n3?44.930r/min?

2、 各轴的输入功率 P(kW)

高速轴一的输入功率 P1?Pm??带=2.2?0.96=2.112KW

中间轴二的输入功率 P2=P1??承??轮=2.112?0.99?0.97=2.028KW

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低速轴三的输入功率 P3=P2??承??轮=2.028?0.99?0.97=1.948KW 滚筒轴四的输入功率 P4?P3??联??承?1.948?0.99?0.99?1.909KW 3、 各轴的输入转矩T（N·m）

高速轴一的输入转矩 T1=9550P1/n1=21.46 N.m 中间轴二的输入转矩 T2=9550P2/n2=109.41 N.m 低速轴三的输入转矩 T3=9550P3/n3=414.05 N.m 滚筒轴四的输入转矩 T4=9550P4/n4=405.76 N.m

根据以上数据列出各轴的传动参数的数据表

传动参数的数据表 电机轴 轴1 轴2 轴3 滚动轴4 功率P/kW 2.2 2.112 2.028 1.948 1.909 转矩22.35 21.46 109.41 414.05 405.76 T/( N·m) 转速940 940 177.024 44.930 44.930 n/(r/min) 传动比i 效率η

3.0 0.96 3.94 0.97 2.91 0.97 1.0 0.99 第四部分 传动零件的设计计算

一、带的设计与计算

1、确定计算功率Pc，选取V带型号： 查表得KA?1.3

Pca?KAP?1.3?2.2?2.86KW

n1 =940r/min

由图8—11可选 A型（机械设计 第八版）

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2、确定带轮的基准直径dd1 dd2 验证带速v

由表8—6和8—8 取小带轮的基准直径dd1=118mm dd2= i dd1 =3* dd1=354mm 根据表8—8， 取整dd2=355mm v??dd1n160?1000???112?94060?1000?5.80m/s

5<5.80<30m/s 故带速合适。 3、初定中心距a0

由式 0.7?dd1?dd2??a0?2?dd1?dd?2

366.5mm?a0?946mm 故a0=500mm 4、初算带的基准长度L0 L0?2a0+

?(dd1+dd2)+(dd1-dd2)2/a0 2=2?500+

?(118+355)+(355-118)2/4?500= 2023.46 2由表8—2，选取带的基准长度Ld=2000mm 5、实际中心距 中心距a可调整，则

a=a0+(Ld-L0)/2=500+(2000-2023.46)/2=488mm 取a=400

考虑到安装调整和补偿初拉力需要，中心距调整余量为

(a?0.015ld)~(a?0.03ld)

则中心距的取值范围为470~560mm， 6、小带轮包角

?1=180??=180?dd2?dd1?57.3? a355?118?57.3?152.84?90 能满足要求。 5007

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7、计算V带根数z

（1）计算单根V带的额定功率Pr

由表8—4a得P0=1..06KW 8—4b得?P0=0.11KW 由表8—5得K??0.92，由表8—2得KL?1.01

Pr=(P0??P0)K?Kl=1.02KW

（2）计算V带的根数z z?

Pc2.2??2.26 取3根

(P0??P0)K?Kl1.02 8、作用在带轮轴上的力

由表8—3得A带的单位长度质量q=0.1kg/m，所以 F0?500Pc2.5(?1)?qv2=166N zvK? 压力轴的最小值为 F??2Z F0sin二、齿轮的设计与计算

?12?2?2?166?sin152?644N 2 4.2.1 高速级传动斜齿圆柱齿轮的设计计算 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1)选用斜齿圆柱齿轮传动

2)运输机为一般工作机器，速度不高，由有机设书表10-8知，选用7级精度（GB10095-88）

3)材料选择：有机设书表10-1选择小齿轮材料为40Cr钢（调质），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)选小齿轮齿数为Z1?23，大齿轮齿数Z2?Z1*i?23?3.94?91

5）初选螺旋角??14 2、按齿面接触强度设计

由设计计算公式（10-9a）进行试算，即

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3 d1t?2KtT1u?1?ZHZE??d??u????H?????2

(1)确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数 Kt?1.6 2)计算小齿轮传递的转矩T1?9550P1?0.98?103?21.03?103N.m n13)由表10-7选取齿宽系数 ?d?1

4)由表10-6查得材料的弹性影响系数 ZE?189.8MPa5)由图10-21d按齿面硬度查得：

小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?600MPa； 大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2?550MPa； 6)由式10-13计算应力循环次数

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N1?60n1jLh?60?940?1?(2?8?300?8)?2.16576?109h N2?N1i1?2.16576?109?3.94?5.5?108h

7)由图10-19查得接触疲劳寿命系数 KHN1?0.93 KHN2?0.98 8)计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，得: ??H??=

????????KH1H2HN1?Hlim1?KHN2?Hlim22S2

0.93?600?0.98?550MPa?548.5MPa2?19)由图10-30选取区域系数ZH?2.43

10)由图10-26查得??1?0.765 ??2?0.885 则： ?????1???2?1.65 (2）计算

1)试算小齿轮分度圆直径d1t，代入数值：

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d1t?332KtT1u?1?ZHZE??d??u????H???? ?22 =

2?1.6?21.03?1033.94?1?2.43?189.8?????mm?32.68mm

1?1.653.94?548.5? 2)计算圆周速度v v??d1tn160?1000???32.68?94060000ms?1.61ms

3)计算齿宽b

b??d?d1t?1?32.68mm?32.68mm 4)计算齿宽与齿高比b/h 模数 mnt?d1tcos?32.68?cos14?mm?1.38mm z123 齿高 h?2.25mnt?2.25?1.38mm?3.105mm b/h?32.68?3.105?10.52

5)计算纵向重合度 ???0.318?dz1tan??0.318?1?23?tan14??1.83 6)计算载荷系数

根据v?1.61m/s，7级精度，由图10-8（机设书）查得动载系数Kv?1.08 由表10-2查得使用系数KA?1 因斜齿轮，假设 KAFt/b?100N/mm。 由表10-3查得 KHa?KFa?1.4

由表10-4插值查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置式 KH??1.417 由b/h=10.53, KH??1.417查图10-13得KF??1.325,故载荷系数

K?KAKVKH?KH??1?1.08?1.4?1.417?2.14

7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得 d1?d1t38)计算模数m

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K2.14?32.68?3mm?37.79mm Kt1.6

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mn?d1cos?37.79?cos14?mm?1.59mm z123 3、按齿根弯曲强度设计

由式（10-17）得弯曲强度的设计公式为

3 mn?(1) 确定公式内各计算数值

2KT1Y?cos2??dz??21?YFaYSa??F?

1)计算载荷系数 K?KAKVKF?KF??1?1.08?1.4?1.325?2 2)根据纵向重合度 ???1.83，从图10-28查得螺旋角影响系数 Y??0.88 3)计算当量齿数 Zv1?Z1Z223122 ??25.20Z???133.67 v2cos3?cos314?cos3?cos3144)查取齿形系数

由表10-5查得 YF?1?2.616 YF?2?2.153

5)查取应力较正系数

由表10-5查得 YS?1?1.591 YS?2?1.817 6)由图10-20c查得

小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ?FE1?500MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 ?FE2?380MPa

7)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 KFN1?0.86 KFN2?0.91 8)计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式（10-12）得 ??F?1? ??F?2?KFN1?FE10.86?500?MPa?307.14MPa S1.4KFN2?FE20.91?380?MPa?247MPa S1.411

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9)计算大、小齿轮的

YFaYSa??F?并加以比较

YFa1YSa1??F?1?2.616?1.591?0.01355

307.142.153?1.817?0.01584

247

YFa2YSa2??F?2?大齿轮的数值大。

(2)设计计算： mn?332KT1Y?cos2??z??2d1?YFaYSa??F?

=

2?2?21.03?103?0.88?cos214?0.01584mm?1.09mm 21?23?1.65 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，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所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.09mm并就近圆整为标准值m1?1.25mm，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径d1?37.79mm，来计算应有的齿数 ，于是有：

小齿轮齿数 z1?d1cos?37.79?cos14??29.33 取z1?30 mn1.25大齿轮齿数 z2?uz1?3.94?30?119

这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4、 几何尺寸计算 （1）计算中心距 a1?(z1?z2)m1(30?119)?1.25?mm?96.04mm

2cos?2?cos14将中心距圆整为97mm

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（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 ??arccos(z1?z2)m1(30?119)?1.25??15.11

2a2?96.04 因??(8?~20?) 值改变不多，故??、K?、ZH等不必修正 （3）计算大、小齿轮的分度圆直径 d1?z1m12az12?96.04?30??mm?39.84mm cos?z1?z230?119z2m12az22?96.04?119??mm?153.34mm cos?z1?z230?119 d2?（4）计算齿轮宽度

b??dd1?1?38.84mm?39.84mm

取B1?45mm ，B2?40mm （5）验算

2T12?2.103?104 Ft??N?1082.90N

d138.84

KAFt1?1082.90?N/mm?27.88N/mm?100N/mm，合适 b38.844.2.2低速级减速齿轮设计

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1)选用斜齿圆柱齿轮传动

2)运输机为一般工作机器，速度不高，有机设书表10-8知，选用7级精度（GB10095-88）

3）材料选择：由机设书表10-1选择小齿轮材料为40Cr钢（调质），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)选小齿轮齿数为Z3?23，大齿轮齿数Z4?Z3*i2?23?2.91?67 5）初选螺旋角??14 2、按齿面接触强度设计

由设计计算公式（10-21）进行试算，即

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3 d3t?2KtT2u?1?ZHZE??d??u????H???? ?2（1）确定公式内的各计算数值

1)试选载荷系数 Kt?1.6

2)计算小齿轮传递的转矩 T2?95503)由表10-7选取齿宽系数 ?d?1

4)由表10-6查得材料的弹性影响系数 ZE?189.8MPa5)由图10-21d按齿面硬度查得：

小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim3?600MPa； 大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim4?550MPa； 6)由式10-13计算应力循环次数

12P2?0.98?103?107.22?103N.m n2

N3?N2?4.0786?108h

N4?N3/i2?4.0786?108?2.91?1.40?108h

7)由图10-19查得接触疲劳寿命系数 KHN3?0.93 KHN4?0.95 8)计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，得: ??H??????????KH1H2HN3?Hlim3?KHN4?Hlim42S2

?0.93?600?0.95?550MPa?540.25MPa

2?1 9)由图10-30选取区域系数 ZH?2.43

10)由图10-26查得??3?0.765 ??4?0.87 则： ?????3???4?1.635 （2）计算

1)试算小齿轮分度圆直径d3t，代入数值：

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d3t?32KtT2?d??u?1?ZHZE??u????H???? ?223 =

2?1.6?107.22?1032.91?1?2.433?189.8?????mm?57.71mm

1?1.6352.91?540.25? 2)计算圆周速度v v??d3tn260?1000???57.71?177.02460000m/s?0.54m/s

3)计算尺宽b

b??d*d3t?1?57.71?57.71mm 4)计算尺宽与齿高比b/h 模数 mnt?d3tcos?57.71?cos14?mm?2.44mm z323 齿高 h?2.25mnt?2.25?2.44mm?5.48mm

5)计算纵向重合度 ???0.318?dz3tan??0.318?1?23?tan14??1.83 6)计算载荷系数

根据v?0.62m/s，7级精度，由图10-8（机设书）查得动载系数Kv?1.02 由表10-2查得使用系数KA?1 斜齿轮，假设KAFt/b?100N/mm 由表10-3查得KHa?KFa?1.4

由表10-4查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置式 KH??1.423 由b/h=10.53，KH??1.423查图10-13得KF??1.335，故载荷系数 K?KAKVKH?KH??1?1.02?1.4?1.423?2.03

7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得

3 d3?d3t

8)计算模数m

K?57.71?Kt32.03mm?62.33mm 1.615

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wie8.html