1、機械設計課程設計 2015-2016第1學期姓 名： 班 級： 指導教師： 成 績： 日期：2015 年 12 月題目：設計帶式輸送機傳動裝置（二級展開式直齒圓柱齒輪減速器）原始數據：運輸帶工作拉力F（N）1550運輸帶工作速度v(m/s)1.12卷筒直徑D(mm)350工作條件：連續單向運轉，工作時有輕微振動，使用期限為15年，小批量生產，兩班制工作，運輸帶速度允許誤差為±5。1、要求： (1)隨時復習教科書、聽課筆記及習題。(2)及時了解有關資料，做好準備工作，充分發揮自己的主觀能動性和創造性。(3)認真計算和制圖，保證計算正確和圖紙質量。(4)按預定計劃循序完成任務。2、課程設

2、計成果(1)減速器的裝配圖一張(2)繪零件圖(a齒輪的零件圖;b軸的零件圖 )(3)編寫設計說明書3、主要參考文獻(1) 所學相關課程的教材(2)機械設計課程設計(3)機械設計手冊(4)電動機手冊4、課程設計工作進度計劃(1) 準備階段，設計計算階段（1天）(2) 減速器的裝配圖一張（4天）(3) 繪零件圖（3天）(4) 編寫設計說明書（3天）(5) 答辯或考察階段(1天)指導教師（簽字）劉俊萍日期2015年12月7日學生（簽字）： 接受任務時間： 年 月 日課程設計（論文）指導教師成績評定表題目名稱 設計帶式輸送機傳動裝置（二級展開式直齒圓柱齒輪減速器）評分項目分值得分評價內涵工作表現20%

3、01學習態度6遵守各項紀律，工作刻苦努力，具有良好的科學工作態度。02科學實踐、調研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規定的任務，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識的能力10能運用所學知識和技能去發現與解決實際問題，能正確處理實驗數據，能對課題進行理論分析，得出有價值的結論。05應用文獻的能力5能獨立查閱相關文獻和從事其他調研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設計（實驗）能力，方案的設計能力5能正確設計實驗方案，獨立進行裝置安裝、調試、操作等實驗工作，數據正確、可靠；研究思路

4、清晰、完整。07計算及計算機應用能力5具有較強的數據運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設計等。08對計算或實驗結果的分析能力（綜合分析能力、技術經濟分析能力）10具有較強的數據收集、分析、處理、綜合的能力。成果質量45%09插圖（或圖紙）質量、篇幅、設計（論文）規范化程度5符合本專業相關規范或規定要求；規范化符合本文件第五條要求。10設計說明書（論文）質量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。11創新10對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。成績 指導教師簽名： 年月日目 錄1. 設計目的2. 設計任務書及方案3. 電機選擇

5、和傳動裝置的運動、動力參數計算4. 帶傳動的設計計算5齒輪的設計計算6. 軸的設計計算7. 高速軸鍵的校核計算8. 高速軸軸承壽命計算9. 聯軸器的選擇10. 減速器的潤滑和密封11. 箱體的結構設計12. 設計總結13. 參考資料1 設計目的機械設計綜合課程設計是機械原理及設計課程的重要實踐性環節，是學生在校期間第一次較全面的設計能力訓練，在實現學生總體培養目標中占有重要地位。本課程設計的教學目的是：1） 綜合運用機械原理及設計課程及其它有關先修課程的理論和生產實踐知識進行實踐，使理論知識和生產知識密切地有機結合起來，從而使這些知識得到進一步鞏固、加深和擴展。2） 在設計實踐中學習和掌握通用

6、機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設計方法和步驟，培養學生分析和解決機械設計問題的能力，為以后進行的設計工作打下初步基礎3） 通過設計，使學生在計算、繪圖、運用并熟悉設計資料（包括手冊、標準和規范等）以及進行經驗估算等工程師在機械設計方面必須具備的基本訓練進行一次訓練。2. 設計任務書及方案帶式運輸機傳動系統中的展開式二級圓柱齒輪減速器1）系統簡圖2）工作條件連續單向運轉，工作時有輕微振動，使用期限為15年，小批量生產，兩班制工作，運輸帶速度允許誤差為±5。3）原始數據運輸帶工作拉力F（N）1550運輸帶工作速度v(m/s)1.12卷筒直徑D(mm)3504）設計工作量（1）設計

7、說明書（2）減速器裝配圖（3）減速器零件圖計算及說明結 果3 電機選擇和傳動裝置的運動、動力參數計算1）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（填寫型號）電動機。（2）選擇電動機的容量此帶式運輸機，其電動機所需功率為式中：工作機的有效功率，即工作機的輸出功率，單位為kW。從電動機到工作輸送帶間的總效率，是組成傳動裝置和工作機的各部分運動副或傳動副的效率乘積。設分別為聯軸器、滾動軸承、齒輪傳動、卷筒傳動及帶傳動的的效率，則查機械設計課程設計指導書表9-1取，則0.792工作機的有效功率1.736所以電動機所需功率2.191（3）確定電動機的轉速二級圓柱齒輪減速器傳動比工作機卷

8、筒軸的轉速為電動機型號額定功率kW滿載轉速Y100L2-4314202.22.261.146所以電動機的轉速可選范圍為=489.168,2445.84綜合考慮，決定選用的轉速r/min電動機。根據電動機類型、容量和轉速由機械手冊選定電動機型號為 ，其主要性能如下：2)傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1）總傳動比為 23.225 其中為滿載轉速。（2）分配傳動比考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近。取故，3）各軸的運動和動力參數（1）各軸的轉速高速軸 645.45中間軸 =167.7低速軸III =61卷筒軸 （2）各軸的輸入功率軸 =2.82軸 =2.66III軸 =2.55卷筒軸 =2.47

9、(3)各軸的輸入轉矩電動機軸的輸出轉矩為=20176.06I軸 =18981.6軸=69469.19III軸 =181602.4卷筒軸 =176190.6現將計算結果匯總如下：軸名功率PkW轉矩T(N·mm)轉速n()電機軸320176.061420軸2.8218901.6645.45軸2.6669469.19167.7III軸2.55181602.461卷筒軸2.47176190.6614 帶傳動的設計計算帶傳動的工作條件：兩班制，連續單向運轉，工作有輕微振動，室內工作，運輸帶工作速度允許誤差為±5。1）確定計算功率 由表8-7查得工作情況系數，故 3.62）選擇V帶的帶

10、型 根據、，由圖8-11選用A型。3）確定帶輪的基準直徑，并驗算帶速 （1）由表8-6和8-8，取主動輪的基準直徑75mm（2）驗算帶速 5.58 ，帶速合適。（3）計算從動輪的基準直徑 165mm 4）確定V帶的中心距和基準長度（1） 由式 1，初定中心距300。 （2）計算帶所需的基準長度 由表8-2選帶的基準長度990mm （3）實際中心距 =303mm 中心距的變化范圍為。 5）驗算小帶輪上的包角 若大于90度則包角合適。6）計算帶的根數 （1）計算單根V帶的額定功率 由，查表8-4a得 根據 查表8-5得，表8-2得，于是 （2）計算V帶的根數 8.57 取9根。 7）計算單根V帶的

11、初拉力的最小值 由表8-3得A型帶的單位長度質量0.105，所以 式中Z為根數，V為帶速。 8）計算壓軸力 5齒輪的設計計算1）高速級齒輪的設計計算已知（1）齒輪材料，熱處理及精度  材料：小齒輪選用40Cr ，調質處理，齒面硬度為280HBS 取小齒齒數=26大齒輪選用45，調質處理，齒面硬度為240HBS Z=×Z= 100.1 取Z=100 齒輪精度7級精度設計準則齒輪要正常工作必須滿足一定的強度以免失效，因此要通過強度計算來設計齒輪的尺寸，先分別按齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度計算出最小分度圓直徑進而算出模數，比較兩者的大小，然后按標準模數取值，再根據模數算出最

12、后的分度圓直徑等齒輪尺寸。考慮到裝配時兩齒輪可能產生軸向誤差，常取大齒輪齒寬b2=b，而小齒輪寬b1=b+(510)mm，以便于裝配。（2）按齒面接觸強度設計 （a）確定公式中的各計算值試選載荷系數1.3 計算小齒輪傳遞的力矩 小齒輪作不對稱布置，查表10-7，選取由表10-6查得材料的彈性影響系數由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。計算應力循環次數 2.8*109 7.3*108由圖10-19取接觸疲勞壽命系數 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為，安全系數1.2 540mpa 523mpa （b）計算 計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值 48.1

13、mm計算圓周速度 1.62m/s計算尺寬 48.1mm計算尺寬與齒高之比 1.85 4.16 11.6計算載荷系數 根據，7級精度，查圖10-8得動載荷系數1.16 直齒輪， 由表10-2查得使用系數1.25 由表10-4用插值法查得1.417 由，查圖10-13得 故載荷系數 2.26 按實際的載荷系數校正所算的分度圓直徑 57.91mm計算模數 2.23 （3）按齒根彎曲疲勞強度校核 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限。由圖10-18取彎曲疲勞壽命。計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數1.4 303.6mpa 238.9mpa計算載荷系數 1.96查

14、取齒形系數及應力校正系數 由表10-5查得 2.15 1.93 1.83 1.93計算大小齒輪的 于是有0.0130.017選用數值較大的。于是有mm=2.71對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，按教材圓整為標準模數，取m=2mm但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d=57.9 來計算應有的齒數。于是 取29則 =111.65 取112計算幾何尺寸中心距a=141mm分度圓直徑齒輪寬度b=58mm由機械設計課程設計指導書以下簡稱指導書，取齒頂圓直徑=62mm=228mm齒根圓直徑=53mm=119mm齒輪齒數模數分度圓直徑齒寬

15、中心距材料I292586514145crII1122245845鋼2）低速級齒輪傳動的設計計算輸入功率，轉速，傳動比為。（1）齒輪材料、精度、齒數材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選用8級精度（GB10095-88）。設計準則齒輪要正常工作必須滿足一定的強度以免失效，因此要通過強度計算來設計齒輪的尺寸，先分別按齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度計算出最小分度圓直徑進而算出模數，比較兩者的大小，然后按標準模數取值，再根據模數算出最后的分度圓直徑等齒輪尺寸。考慮到裝配時兩齒輪可能產

16、生軸向誤差，常取大齒輪齒寬b2=b，而小齒輪寬b1=b+(510)mm，以便于裝配。（2）按齒面接觸強度設計 （a）確定公式中的各計算值試選載荷系數1.35 計算小齒輪傳遞的力矩 小齒輪作不對稱布置，查表10-7，選取由表10-6查得材料的彈性影響系數由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。計算應力循環次數 2.64*108 6.8*107由圖10-19取接觸疲勞壽命系數 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為，安全系數 648mpa 550mpa （b）計算 計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值 66.3mm計算圓周速度 0.21m/s計算尺寬 66.3m

17、m計算尺寬與齒高之比 2.29 5.15 12.87計算載荷系數 根據，8級精度，查圖10-8得動載荷系數 直齒輪， 由表10-2查得使用系數1.25 由表10-4用插值法查得1.426 由，查圖10-13得1.35 故載荷系數 2.16按實際的載荷系數校正所算的分度圓直徑 77.54mm計算模數 2.67 （3）按齒根彎曲疲勞強度校核 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限。由圖10-18取彎曲疲勞壽命。計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數1.2 362.5 291.3計算載荷系數 2.04查取齒形系數及應力校正系數 由表10-5查得 3.15 2.33

18、1.44 1.69計算大小齒輪的 于是有0.0130.014選用數值較大的。于是有mm=1.21對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，按教材圓整為標準模數，取m=2mm但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d=77.54來計算應有的齒數。于是 取39則 =107.25 取108計算幾何尺寸中心距a=147mm分度圓直徑=78mm齒輪寬度b=18mm由機械設計課程設計指導書以下簡稱指導書，取齒頂圓直徑zA=82MM=220mm齒根圓直徑=73mm=211齒輪齒數模數分度圓直徑齒寬中心距材料III392788514745crIV108

19、21621645鋼6軸的設計計算1）高速軸I高速軸作用在齒輪上的力：小齒輪分度圓直徑切向力654.5徑向力238.2為標準壓力角 (2)根據扭轉強度條件（P366公式15-2）確定軸的最小直徑。查教材P366表15-3，45鋼取，則18.27考慮到軸上有鍵槽，將軸徑增大5%，則19.18查表選取(3)軸的結構設計確定各段直徑與長度A段：， 60 聯接帶輪B段： 25 ， 65 軸承端蓋，密封。C段： 30 16 選取6006型軸承，則B=13，d=30，D=55，脂潤滑加擋油環。D段：33， 90 非定位軸肩E段：36， 65 齒輪軸F段：33， 5 非定位軸肩G段：30 16 選取6006型

20、軸承，則B=13，d=30，D=55，脂潤滑加擋油環。完成該軸的結構設計如圖。（此軸為書上習題15-6，本次設計中軸的結構與此軸不同，可參考此軸設計計算過程進行設計，中間軸與輸出軸計算過程與此相同）（4）按彎扭合成理論校核 如圖做出軸的受力簡圖求支反力水平面內：根據力矩平衡得垂直面內：根據力矩平衡得根據力平衡得負號表示與圖中方向相反。作水平面內的彎矩圖B點的彎矩值作垂直面內的彎矩圖B點左側的彎矩值B點右側的彎矩值合成彎矩M，作扭矩圖作彎矩合成彎矩圖，其中扭轉應力按脈動循環應力計算，取（P368），可得當量彎矩值：按彎扭合成強度理論校核（P369）B點右側截面 校核最細軸段 對于調質處理的45鋼，查教材P358表15-1得其許用彎曲應力，故強度滿足要求。2） 中間軸II3）輸出軸III7鍵聯接的校核計算1）I軸上與帶輪連接的鍵，取鍵標記為：已經選擇：齒輪。根據教材 取許用擠壓應力工作長度2）II軸上與帶輪連接的鍵，（計算過程同I軸）3）III軸上與帶輪連接的鍵，（計算過程同I軸）8滾動軸承的選擇及壽命計算1）I軸軸承型號6006根據指導書查得已選的 軸承 的額定動載荷所受軸承力可見軸承 所受力大于軸承 受力，所以只需算軸承 軸承 當量動載荷