1、燕山大学机械设计课程设计说明书题目： 带式输送机传动装置学院（系）：机械工程学院 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 目录一、传动方案分析 .11蜗杆传动 .12斜齿轮传动 .1二电动机选择计算 .11原始数据 .12电动机型号选择 .1三总传动比确定及各级传动比分配 .3四传动装置的运动和动力参数 .3五传动零件的设计计算 .41蜗杆蜗轮的选择计算 .42齿轮传动选择计算 .9六轴的设计和计算 .171初步计算轴径 .172轴的结构设计 .173输出轴的弯扭合成强度计算 .19七. 角接触轴承的选择校核 22八键的选择 .24九传动装置的附件及说明 .25十联轴器的选择 .26十一
2、润滑和密封说明 .271润滑说明 .272密封说明 .27十二拆装和调整的说明 .27十三设计小结 .27十四参考资料 .29燕山大学 机械设计课程设计1一、传动方案分析1蜗杆传动蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于中、小功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑动速度，可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可以提高承载能力和传动效率。考虑到上述原因，将蜗杆传动布置在第一级。2斜齿轮传动斜齿轮传动的平稳性较直齿圆柱齿轮传动好，常用在高速级和要求传动平稳的场合。因此将斜齿轮传动布置在第二级。因此，蜗杆传动斜齿圆柱齿轮传动，这样的
3、传动方案是比较合理的。二电动机选择计算1原始数据传输带牵引力 F=1874N传输带工作速度 V=0.39m/s滚筒直径 D=0.40m2电动机型号选择1. 选择电动机类型按工作要求和工作条件，选用 Y 系列三相异步电动机F=1874NV=0.39m/sD=0.40m燕山大学 机械设计课程设计22. 确定电机容量电动机的输出功率 Pd=Pw / a其中，传输带所需功率Pw 18740.39.76Fk式中 为卷筒效率（不包括轴承） ，取 =0.96w传动装置的总效率 a=（1 ） 22 3 (4)4式中 1 为联轴器的效率 1=0.97，2 为齿轮传动效率（ 8 级精度齿轮传动）2=0.87 ,
4、3 为蜗轮蜗杆传动效率（双头蜗杆） 3=0. 8，4 为轴承效率（滚动轴承）4=0.99, ；a=0.993 0.87 0. 8 0.970.970.960.97=0.62电动机功率 Pd=Pw / a=0.73/0.62=1.18kw3. 选择电动机转速卷筒轴的工作转速为 60.3918.6min40rnD按推荐的传动比合理范围，i =6090，故电动机可选转速范围为da.(9)1674/ini r符合这一范围的同步转速有 1500r/min。因此选用同步转速为1500r/min 的电动机。综合考虑电动机和传动装置尺寸的重量、价格、功率等因素，决定选用型号为 Y90L-4 三相异步电动机。其
5、主要性能如表：功率 Pw =0.73kw电动机型号Y90L-4燕山大学 机械设计课程设计3三总传动比确定及各级传动比分配总传动比为（满载转速 nm=1400r/min）Ia=nm/n=1400/18.6=75.26取齿轮传动比 i2=(0.040.07) Ia 取 i1=20，i 2=i/ i1=75.26/20=3.763四传动装置的运动和动力参数设蜗杆为 1 轴，蜗轮轴为 2 轴，圆柱齿轮轴为 3 轴,卷筒轴为 4 轴，1.各轴转速：n1=nm =1400 r / minn2=n1 / i1=1400 / 20= 70r / minn3=n2 / i2=70 /3.665=18.6r /
6、minn4=n3=18.6r/min2.各轴输入功率：P1=Pd01= Pd1 =1.180.97=1.14kwP2=P112= P134=1.140.80.87=0.91kwP3=P223= P224=0.910.970.96=0.79kw电动机型号额定功率/kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y90L-4 1.5 1500 1400 2.2 2.3蜗轮副传动比 20齿轮副传动比 3.763电动机功率 Pd =1.18kwi1=20i2 =3. 763燕山大学 机械设计课程设计4P4=P334= P314=0.790.990.98=0.76kw
7、3.各轴输入转距：电动机轴输出转矩为：Td=9550Pd/nm=95501.18/1400=8.05NmT1=Td=8.05 NmT2=T1i112= T1i134=8.05200.80.98=124.15NmT3=T2i223= T2i224=124.153.7630.970.98=405.62 NmT4=T3=405.62 Nm运动和动力参数表：轴号功率 P/kw转矩 T/（Nm）转速 n/(rmin) 传动比 i 效率 电机轴 1.18 8.05 14001.00 0.991 轴 1.14 8.05 140020 0.78402 轴 0.91 124.15 703.763 0.95063
8、 轴 0.79 405.62 18.6卷筒轴 0.76 405.62 18.61.00 0.9033运动和动力参数燕山大学 机械设计课程设计5五传动零件的设计计算1蜗杆蜗轮的选择计算(1).选择蜗杆的传动类型根据 GB/T 100851988 的推荐 ,采用渐开线蜗杆(ZI) 。(2).初选材料、精度等级和蜗杆头数蜗杆传动传递的功率不大，速度中等，故蜗杆用 45 钢，调质处理，蜗轮用铸锡青铜 ZCuSn10P1，砂型铸造。轮芯用灰铸铁 HT100 制造。精度等级：初选 8 级蜗杆头数 Z1=2Z2=i Z1=20 2=40(3).按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接
9、触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。 2329.47cosEHZmqkT =9.26 由 Z1=2 得。. 确定载荷 K因工作载荷微振，故取载荷分布不均匀系数 K =1.0，由于所选用为电动机，由机械设计查表 6-4 取 KA=1.25，取 KV=1.1，预估v2 3m/s；则 K=KAK KV =1.251.01.1=1.375 Z1=2， 1 取 0.8 确定作 用在蜗轮上的转距 T2渐开线蜗杆蜗杆用 45 钢蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1K =1.0KA=1.25 KV=1.1Z1=2Z2=40燕山大学 机械设计课程设计621348.05.098TiNm 确定弹性影响系数因选用
10、的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故 ZE=155 MPa 确定许用接触应力 H=78210(0.75.9)bN根据蜗轮材料为铸锡青铜 ZCuSn10P1，砂型铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可查得 =220MPab 应力循环次数 7226047(8302)5.410Nnt则 781.96a5.H MP =9.26 1.375 124.15 =744.8mm33mq240（ ） 取 =800mm33m=4mm d1=50mm q=12.5(4). 传动基本尺寸确定1.蜗轮分度圆直径：d 2=mZ2=440=160mm2.传动中心距：a=1/2（d 1+d2）=1/2（50+60）=1053.蜗杆
11、导程角： 1tant9.0524“5ZqZE=155a=220MPab=800m3mqm3a=105mm8 级精度合适m=4mm d1=50mm q=12.5燕山大学 机械设计课程设计74.确定精度等级蜗轮圆周速度： 2= 1 取 =1413Z 78.06. 螺旋角系数 cos10.92Z=189.8 1.6 0.78 0.992=361.27EHMPa 计算接触疲劳许用应力 limHNK接触疲劳强度极限 lim12H由机械设计图 6-27 c)，b)分别查得接触疲劳极限应力=550MPa =450MPalim1Hlim2H寿命系数 =1.10， =1.201NK2NN1=60n2j =60
12、70 1 (4 8 300 2)=5.414 107hLN2=60n3j =5.414 107/3.763=2.143 107h 取安全系数 S=1，取失效概率为 1%1lim12li2.05=9.41HNKMPaS=550lim1HMPa =450li2MPaS=1失效概率为1%燕山大学 机械设计课程设计1312min540HHMPa 试算小齿轮分度圆直径 ，代入1dH2231d 23().04.153.761.763.054EHZKTum 校正试算的分度圆直径校正齿轮圆周速度 1263.07.23/4/601dnv s修正载荷系数按 ，由机械设计图 6-11 b)查得1z.30.49/ms
13、动载系数 =1.00K校正分度圆直径 3311.06.6.597vdm（2）确定主要参数尺寸1.计算法向模数 1cos6.59cos102.89ndmmz圆整成标准值，取 mn=3.0mm2.计算中心距 12()(180)3.15.84coscosnza m=1.00K分度圆直径61.59mmmn=3.0mma=160mm燕山大学 机械设计课程设计14圆整取 a=160mm3.按圆整后的中心距修正螺旋角 12()(2180)3.arcosarcos1459“6nzm因 值改变不多，故 等值不必修正。,HKZ4.计算大、小齿轮的分度圆直径 123.06.5cos8.2.4nozmdm5.计算齿轮
14、宽度b1=b2+(510)mm10.9653.8dbm所以取 21.;.0（3）校核齿根弯曲疲劳强度11112221FFaSFnaSKTYbdm1. 重合度系数 =0.25+0.75/ =0.25+0.75/1.66=0.68Y2. 螺旋角系数 =1- =1-1.90 18.86o/120o=0.740.75120o取 =0.75Y3. 当量齿数16.53dm242160.5bm=0.70Y=0.75燕山大学 机械设计课程设计151233214.73cos8.609Vz4.查取齿形系数由机械设计图 6-21 查得 12.68,.1FaFaY4. 查取应力修正系数由机械设计图 6-22 查得 1
15、2.57,.SaSa5. 计算弯曲疲劳许用应力 弯曲疲劳极限应力由机械设计图 6-28 c） ，b）查得lim124039FMPa 寿命系数由机械设计图 6-26 按 ，715.40N分别查得 = =172.1430NFK2 安全系数 S=1 取失效概率为 1%11lim22a390FNFKMP 计算弯曲应力12.68FaY12.578SaYlim124039FMPaS=1燕山大学 机械设计课程设计1611111222.4950.572680.75634.156.3FFaSnFFaSKTYbdmMPY弯曲疲劳强度满足要求。（4）齿轮的主要参数和几何尺寸 齿顶圆 *12d673.0m5426aa
16、ah 齿根圆 12d673.59.4247mfffhF 分度圆1267.054d 齿根高 *3.0125.7fnanhmcxm 齿顶高 *ananx齿轮的主要参数和几何尺寸燕山大学 机械设计课程设计17 齿宽12650bm中心距 a=160 0.032mm 螺旋角 =18.86o 六轴的设计和计算1初步计算轴径轴的材料选用常用的 45 钢当轴的支撑距离未定时， 无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径 d，计算公式为：3PdCn1，3 轴为外伸轴，初算轴径作为最小直径。 13232333.4079.20.15.60.798.4dmnPCdn考虑到 1 轴要
17、与电动机联接，初算直径 d1 必须与电动机轴和联轴器孔相匹配，所以初定 d1=20mm 、 d2 =30mm 、 d3 =40mm。2轴的结构设计中心距 a=1600.032 mm 螺旋角 = 18.86o燕山大学 机械设计课程设计18蜗杆的初步设计如下图：轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（38）mm，否则可取（13） mm 或者更小。轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离 L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，
18、一般可取 L=（13）mm。轴上的键槽应靠近轴的端面（13）mm 处。中间轴的初步设计如下图：装配方案：左端：从左到右依次安装角接触轴承、挡油板和小齿轮；右端：从右到左依次安装角接触轴承、挡油板、蜗轮。输出轴的初步设计如下图：装配方案：左端：从左到右依次安装角接触轴承、甩油板、大齿轮；右端：从右到左依次安装联轴器、密封圈、角接触轴承、甩油燕山大学 机械设计课程设计19板。3输出轴的弯扭合成强度计算由轴两端直径 d=50mm，查机械零件手册得到应该使用的轴承型号为7210C，D=90mm ，B=18mm。 求作用在齿轮上的力，轴上的弯距、扭距，并作图齿轮上的作用力：转矩 T=124150Nmm圆
19、周力 21450=372.6tTFNd径向力 tantan145or轴向力 t372t8.627F由此可画出大齿轮轴的受力图 计算轴承支反力水平面 12752673.631RN29.1072735燕山大学 机械设计课程设计20垂直面 “1537215376tFRN2 9t计算水平弯矩图 图，垂直面弯矩 图，和合成弯矩图xyMxz图2xyz 判断轴的危险截面，初步分析危险截面位于有最大弯矩附近且有应力集中处。对此截面进行安全系数校核。轴的材料选用 45 钢正火： 由表 10-5 所580,290bsMPaa列公式可求的疲劳极限10.4.614.8.26.55029bPa由式 得1010,，264
20、9.825.890.4截面的应力 弯矩 M1=340179NmmT2=649737NmmM1=340179Nmm=24.2Mpa0m649737燕山大学 机械设计课程设计21，13407925aMPaW0m36.2T1=8.ama 求截面的有效应力集中系数，因在此截面处有轴直径的变化，过渡圆角半径 r=1mm，其应力集中可由 机械设计表 10-9查得 D/d=42/40=1.051.1r/d=1/40=0.025由插值法查得，1.583k 求表面状态系数 及尺寸系数,由机械设计表 10-13 查得 0.9275表 10-14 查得 0.84,.7 求安全系数 由机械设计式 10-5（设为无限寿
21、命，k N=1）得 11264.76.58.9+00974NamkS11.6.35.3860109275NamkS由机械设计式 10-6 得，综合安全系数：28.1amMPkN=1燕山大学 机械设计课程设计22224.7635.81.SS因此轴的强度满足要求。七. 角接触轴承的选择校核校核角接触轴承 7210C，由机械设计手册查得r00lim42.836/in,15CKNn基 本 额 定 动 载 荷基 本 额 定 静 载 荷脂 润 滑1. 寿命计算，计算内部轴向力由机械设计表 11-4 知，7210C 轴承 S 0.7Fr，则120495867rAFN12.200S12aF轴承 I 被压紧，轴
22、承 II 被放松125087aNS 0.7Fr燕山大学 机械设计课程设计23计算当量动载荷由机械设计表 11-7 查得， 1.2pf由机械设计课程设计指导手册 计算：37P150284,arFeXY270.958.4,areF，11a().202508568prPfXYN，22a()1.49.7prfF计算寿命 12max,568P3610042589.1hCL hn2.静载荷验算由机械设计表 11-10 查得00.5.46XY，11282835raPF1.2pf燕山大学 机械设计课程设计240220.5167.48raPXFY满足要求。3.极限转速校核 1r24580.2693.1rPC由机
23、械设计图 11-4 查得 1120.68,.9ff12tan4.8,tan.7aar rFF由机械设计图 11-5 查得2120.9,.fflim680538.619n21li.17f结论：轴承的各项指标均合格，选用 7210C 型轴承符合要求。八键的选择普通平键具有靠侧面传递转矩。对中良好，结构简单、装拆方便的特点。因此该减速器的键联接选用普通平键。1. 输入轴与联轴器联接采用平键联接选择 A 型平键联接根据轴径 d =20mm ，L =52mm，查机械设计课程设计指导手册，选用 GB 1096-79 系列的键 A645，键高 h=6。燕山大学 机械设计课程设计252. 中间轴与蜗轮、齿轮联
24、接采用平键联接选择 A 型平键联接，根据轴径 d =37mm ，与蜗轮配合的轴长度L =53mm，查 机械设计课程设计指导手册选用 GB 1096-79 系列的键A1045，键高 h=8。与小齿轮配合的轴的长度 L=63mm，查机械设计课程设计指导手册选用 GB 1096-79 系列的键 A1056，键高 h=8。3. 输出轴与大齿轮、联轴器联接采用平键联接与大齿轮的连接：选择 A 型平键联接根据轴径 d =53mm ，L =58mm，查 机械设计课程设计指导手册 得，选用 A 型平键，选用 GB 1096-79 系列的键 A1650，则键高 h=10。与联轴器的联接：选择 A 型平键联接根据
25、轴径 d =40mm ，L =82mm，选用 GB 1096-79 系列的键 A1270，则键高 h=8。九传动装置的附件及说明1窥视孔盖为了检查传动件啮合情况，润滑状态以及向箱内注油，在减速器箱盖顶部开窥视孔，以便于检查传动件的啮合情况、润滑状况、接触斑点及齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并有足够大小，以便手能伸入操作。减速器内的润滑油也由窥视孔注入，为了减少油的杂质，可在窥视孔装一过滤网。平时将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定，盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片。2放油螺塞放油孔的位置设置在油池的最低处，并安装在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。螺塞材
26、料采用 Q235。3油标油标尺常放置在便于检测减速器油面及油面稳定处，对于多级传动油标安置在低速级传动件附近。长期连续工作的减速器，在杆式油标的外面常装有油标尺套，可以减轻油的搅动干扰，以便在不停车的情况下随时检测油面。4通气器减速器在运转时，箱体内温度升高，气压增大，对减速器密封极为不燕山大学 机械设计课程设计26利。为沟通箱体内外的气流使箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大，从而造成减速器密封处渗漏，在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器。通气器设有金属滤网，可减少停车后灰尘随空气吸入机体。5起盖螺钉箱盖，箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔
27、，拆卸时，拧动装于其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖。起盖螺钉材料为 Q235A。螺杆顶部做成半圆形，以免顶坏螺纹。6定位销为保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体的联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销，并尽量设置在不对称位置。定位销为圆公称直径（小端直径）可取 ， 为箱座与箱2(0.78)dd盖凸缘联接螺栓的直径；取长度应稍大于箱体联接凸缘的总厚度，以利于装卸。7起吊装置在箱盖上铸有吊环，用来拆卸和吊运箱盖，也可用来吊运轻型减速器。8轴承盖轴承盖结构采用螺钉联接式，材料为铸铁（HT150） 。9轴承套杯轴承套杯可用作固定轴承的轴向位置，同一轴线上两端轴承外径不相等时使座孔可一次
28、镗出。10调整垫片组调整垫片组的作用是调整轴承的轴向位置。垫片组材料为 08F。十联轴器的选择减速器载荷平稳，因此选择刚性固定式联轴器凸缘联轴器，这种联轴对中性器机构简单、成本低，但对两轴的要求高。输入轴的联轴器选择根据电机轴的直径选择 HLI 轴孔直径 20mm 轴孔长度 55mm；输出轴的联轴器选择 GY6 轴孔直径 40mm，轴孔长度 85mm。燕山大学 机械设计课程设计27十一润滑和密封说明1润滑说明蜗杆采用浸油润滑，大斜齿圆柱齿轮采用浸油润滑，小斜齿轮通过大斜齿轮甩油润滑。轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速 v1500r /min，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的 1/22/3。
29、2密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂上润滑脂。橡胶油封应注意按图纸所示位置安装。十二拆装和调整的说明在安装齿轮或蜗杆蜗轮时，为了使运动副能正常运转，必须保证需要的侧隙及足够的齿面接触斑点。蜗杆副沿齿高接触斑点不小于 55%，沿齿长接触斑点不小于 50%，齿轮副按齿高接触斑点不于 40%，按齿长接触斑点不小于 35%。必要时可用研磨或刮后研磨以改善接触情况。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴承的垫片，使蜗杆轴中心线通过蜗轮中间平面。十三设计小
30、结一转眼，二十几天的课程设计就要结束了，看着这些图纸，回想这些天的忙碌，感触颇深。燕山大学 机械设计课程设计28通过这次课程设计，我们亲身参与了一次机械产品的设计过程，从结构确定、传动件主体设计，到零件细节设计、装配体工程图绘制，再到三维仿真设计，最后编写说明书，总结汇报。我们亲自参与了每一个过程，这似乎就是一整套机械设计的流程。在我们大学阶段，这种对设计流程的学习与参与非常重要。这能帮助我们适应机械设计这一工作，提前了解机械设计工作的方法，掌握设计技能，帮助我们在以后的工作中更快的适应，为我们的工作打下坚实的基础。这次课程设计，每个人的题目相似，但要求不同，不同于以往的分组设计，大家必须在设
31、计过程中通过对自己的数据的分析，设计出满足题目要求的减速器。这样就使原来的集思广益，拓展成了单人能力的发挥，提高了大家的个人设计能力。但是，相似的题目，又给了大家讨论的部分，让我们也能相互学习，相互帮助，共同克服难关。大家在这种集体与个人的双重作用下，既锻炼了个人设计能力，也锻炼了相互交流的能力。这与现实工作情况也是十分相似的。在课程设计过程中，我们应用的大学学到的很多基础知识，对大学所学课程有了一定的理解。在对相关数据的处理中，我们应用了高等数学的计算方法，采用了大学物理 、 理论力学 、 材料力学的相关分析方法，应用了机械设计的设计原理，应用了机械原理的设计依据。在图纸的绘制过程中，我们应
32、用了画法几何 、 机械制图的绘图方法。在材料选择上，我们应用了工程材料 、 金属工艺的相关内容。在设计校核中，我们应用了互换性的相关知识，以及机械设计中的校核方法。在绘制三维动画仿真的过程中，我们也采用了机械制图所学的绘制方法， 计算机辅助设计中所学的软件使用方法。另外，我们也充分应用了我们自学的一部分软件，例如 solidworks、绘声绘影、caxa 等等，这些都成为了我们这次设计的基础。这次课程设计充分调动了我们所学到的知识，让我们将自己所学与实践结合起来。如果没有大学学到的这些基础课程，我们很难完成这次课程设计。所以，我对大学课程的安排，有了更加深入的理解。在这二十几天的课程设计中，每个人都忙忙碌碌。从早到晚，教室中几乎座无虚席。大家时而专心绘图，时而停手思考，时而三两人交流问题。看得出大家都很努力，争取将这次课程设计做好。我认为只有亲身参与其中，才能达到课程设计的目的，只有不断努力，才能做好课程设计。在这次课程设计中，老师悉心指导，给予了我们相当大的帮助。在我们整个设计过程中，老师也全程参与，给我们讲解了现实的设计方法、加工工艺，指出了我们设计过程中的错误与不足。在老师一步步的指导下，我们最终完成了设计，得到了一个可以接受的设计产品。感谢老师的指导，我相信这次课程设计，对我们以后的工作会有很大的帮助。
