1、北 京 科 技 大 學課程設計計算說明書題 目: 學 院: 專 業: 班 級: 學 生: 學 號: 指導教師: - 40 -目錄一、【設計任務書】- 1 -1.傳動裝置簡圖- 1 -2.已知條件- 1 -3.設計任務- 1 -4.技術參數- 2 -二、總體方案設計- 1 -2.1選電機- 1 -2.1.1類型的選擇- 1 -2.2功率的確定- 1 -2.3 傳動裝置的總傳動比計算及各級傳動比分配- 2 -2.4 軸的轉速- 3 -2.5軸的輸入功率- 3 -2.6 各軸的轉矩- 3 -三、設計齒輪- 4 -3.1低速級齒輪傳動設計- 5 -3.2高速級齒輪傳動設計- 10 -四、聯軸器- 15

2、 -4.1輸入軸聯軸器- 15 -4.2靠近工作機的聯軸器- 16 -五、軸系的設計- 17 -5.1 軸設計- 17 -5.1.1軸直徑設計- 17 -5.1.2軸各軸段長度設計- 18 -5.1.3軸強度校核- 19 -5.1.4I軸軸承強度校核- 22 -5.1.5I軸鍵強度校核- 23 -5.2軸設計- 23 -5.2.4軸直徑設計- 23 -5.2.5軸各軸段長度設計- 24 -5.2.6軸強度校核- 25 -5.2.7軸軸承強度校核- 29 -5.2.8軸鍵強度校核- 30 -5.3軸設計- 30 -5.3.4軸直徑設計- 30 -5.3.5軸各軸段長度設計- 31 -5.3.6軸

3、強度校核- 32 -5.3.7軸軸承強度校核- 35 -5.3.8軸鍵強度校核- 36 -六、箱體結構尺寸設計- 36 -七、滑動軸承- 38 -八、滾筒設計- 39 -結束語- 40 -參考文獻- 41 -一、 【設計任務書】1. 傳動裝置簡圖帶式輸送機傳動裝置2. 已知條件工作情況：兩班工作制，單向連續運轉，載荷平穩，輸送帶水平放置。工作環境：室內，有灰塵，最高環境溫度35，通風條件一般。動力來源：電力，三相交流，電壓380V/220V。工作壽命：8年。檢修間隔期：4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修。制造條件：一般機械制造廠，小批量生產。齒輪減速器浸油潤滑；取大齒輪的攪油效率；取滾筒

4、-輸送帶效率。3. 設計任務選擇電動機型號。選擇聯軸器類型和規格。設計圓柱齒輪減速器。設計滾筒軸滑動軸承。繪制圓柱齒輪減速器裝配工作圖。繪制帶式輸送機總裝圖。繪制減速器中23個零件工作圖（由教師指定）。編寫設計計算說明書。4. 技術參數題號參數12345678910輸送帶拉力F/kN1.52.22.32.52.62.83.34.04.54.8輸送帶速度v/（m/s）1.11.11.11.11.11.41.21.61.81.25滾筒直徑D/ mm220240300400220350350400400500滾筒長度L/ mm350400450600350550550600600750注：輸送帶速度

5、允許誤差±5%3號題：參數：輸送帶拉力F/kN 2.3輸送帶速度v/（m/s） 1.1滾筒直徑D/ mm 300滾筒長度L/ mm 450二、 總體方案設計2.1選電機2.1.1類型的選擇電動機是一般機械廣為使用的原動機，已經標準化、系列化。本系統使用的原動機選擇電動機。通用的電動機為Y系列三相異步電動機，Y系列三相異步電動機為一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，具有防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動機內部之特點，B級絕緣，工作環境溫度不超過+40°C，相對濕度不超過95%，額定電壓380V，頻率50HZ。其安裝尺寸和功率等級符合國家標準，具有高效、節能、起動轉矩大、噪

6、聲底、振動小、運行安全可靠等優點。故本系統選擇Y系列三相異步電動機。2.2功率的確定由要求得知：取大齒輪的攪油效率；查手冊得知：運輸帶的齒輪箱的齒輪精度等級一般取68；同時為降低成本，故選擇齒輪的精度為7級。查手冊得（機械設計課程設計手冊p4）知：圓柱齒輪傳動中7級精度的一般齒輪傳動（油潤滑）的效率取0.98，即；由于本機構負荷較小，但是斜齒輪有較大的軸向力，因此選用價格相對便宜的角接觸軸承，需要3對。查手冊得（機械傳動和摩擦副的效率概略值）知：球軸承（稀油潤滑）的效率；滑動軸承采用液體潤滑，考慮到環境中有粉塵，以及可能其他出現的減低效率的情況，因此按照潤滑不良來取值；聯軸器初選撓性聯軸器，查

7、手冊得（機械傳動和摩擦副的效率概略值）知：梅花形彈性聯軸器的效率。有要求有滾筒-輸送帶效率。可得總效率：得，工作機所需功率則，電動機所需功率可查設計手冊選取Y112-4型電動機部分參數如下電動機型號額定功率/KW滿載轉速/（r/min）中心高/mm軸徑/mm伸出部分長度/mm鍵槽寬/mmY112M-441440112286082.3 傳動裝置的總傳動比計算及各級傳動比分配工作機轉速初選電動機轉速為因此總傳動比采用二級圓柱斜齒輪進行減速，由于，取有，則。2.4 軸的轉速 電機軸以及輸入軸中間軸輸出軸滾筒轉速2.5 軸的輸入功率 輸入軸:中間軸:輸出軸:滾筒軸:2.6 各軸的轉矩電機軸 輸入軸中間

8、軸輸出軸滾筒軸綜上得各軸數據填入下表：功率P（KW）轉速n（r/min）扭矩T（N×m）傳動比i效率h電機軸軸3.16144020.960.9900軸3.07266.67109.940.9605軸2.9270.18397.350.9132軸2.8070.18381.020.8772三、 設計齒輪為確保傳動系統能夠平穩運轉，并且為小批量生產，傳動裝置的轉速較高，要求傳動平穩，故選用傳動平穩性高、結構緊湊、承載能力高的斜齒圓柱齒輪。同時，為使結構更加緊湊，采用硬齒面齒輪傳動。由于是閉式硬齒面齒輪，其主要失效形式是輪齒彎曲疲勞折斷。3.1 低速級齒輪傳動設計由于采用的是同軸式，兩對嚙合齒輪

9、中心距相同，故為了簡化計算，則優先計算低速級齒輪傳動。 初選材料：小齒輪：17CrNiMo6 ，滲碳淬火，5462HRC； 大齒輪：37SiMn2MoV ，調質，5055HRC； 根據小齒輪齒面硬度58HRC和大齒輪齒面硬度52HRC，按輪齒接觸疲勞極限應力圖MQ線查得齒面接觸疲勞極限應力為： ，按齒根彎曲疲勞極限應力圖MQ線查得輪齒彎曲疲勞極限應力為： ， 循環次數:按壽命系數圖查得接觸壽命系數按壽命系數圖查得彎曲壽命系數查表取最小安全系數：于是 單項運動，取0.7 按齒輪的彎曲疲勞承載能力計算齒輪的主要參數： 確定計算載荷：小齒輪轉矩 查表，考慮本齒輪傳動是斜齒圓柱齒輪傳動，電動機驅動，軸

10、承相對齒輪不對稱布置，取載荷系數K=1.6，則 齒寬系數查表，硬齒面取，初選 則： ， 查外齒輪復合齒形系數圖可得：兩輪復合齒形系數為;由于將四齒輪參數代入計算，于是 取標準模數，則 取標準中心距, 則： 選擇齒輪精度等級 齒輪圓周速度 查表選擇7級精度。精確計算計算載荷 查表，。齒輪傳動嚙合寬度查表得 ，取查表，減速器軸剛度較大，驗算輪齒接觸疲勞承載能力 區域系數查圖，標準齒輪,彈性系數查表得，；因大齒輪的許用齒面接觸疲勞應力值較小，故將帶入，于是齒面接觸疲勞強度足夠。驗算輪齒彎曲疲勞承載能力查圖6-20得：輪齒彎曲疲勞承載能力足夠。低速級斜齒輪圓柱齒輪傳動幾何尺寸：名稱小齒輪大齒輪法向模數

11、22法向壓力角2020螺旋角分度圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑頂隙標準中心距節圓直徑傳動比i齒寬b3.2高速級齒輪傳動設計采用同軸式，兩對嚙合齒輪中心距相同，因此高速機齒輪中心距為180mm。 選材料： 小齒輪：17CrNiMo6 ，滲碳淬火，5462HRC； 大齒輪：37SiMn2MoV ，調質，5055HRC； 根據小齒輪齒面硬度58HRC和大齒輪齒面硬度52HRC，按輪齒接觸疲勞極限應力圖MQ線查得齒面接觸疲勞極限應力為： ， 按齒根彎曲疲勞極限應力圖MQ線查得輪齒彎曲疲勞極限應力為： ，循環次數按壽命系數圖查得接觸壽命系數按壽命系數圖查得彎曲壽命系數查表取最小安全系數：于

12、是 單項運動，取0.7 按齒輪的彎曲疲勞承載能力計算齒輪的主要參數：確定計算載荷：小齒輪轉矩 查表，考慮本齒輪傳動是斜齒圓柱齒輪傳動，電動機驅動，軸承相對齒輪不對稱布置，取載荷系數K=1.6，則 齒寬系數查表，硬齒面取，初選 ，則： ， 查外齒輪復合齒形系數圖可得：兩輪復合齒形系數為;由于 將二齒輪參數代入計算，于是由于中心距為180mm，因此取標準模數，則： 選擇齒輪精度等級齒輪圓周速度 查表選擇7級精度。精確計算計算載荷 查表，。齒輪傳動嚙合寬度查表得 ，取查表，減速器軸剛度較大，驗算輪齒接觸疲勞承載能力 區域系數查圖，標準齒輪,彈性系數查表得，；因大齒輪的許用齒面接觸疲勞應力值較小，故將

13、帶入，于是齒面接觸疲勞強度足夠。驗算輪齒彎曲疲勞承載能力查圖6-20得： 輪齒彎曲疲勞承載能力足夠。高速級斜齒輪圓柱齒輪傳動幾何尺寸：名稱小齒輪大齒輪法向模數22法向壓力角2020螺旋角分度圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑頂隙標準中心距節圓直徑傳動比i齒寬b四、 聯軸器4.1 輸入軸聯軸器電動機Y112M-4的參數：電動機伸出端軸長/mm伸出端軸頸/mm中心高度/mmY112M-46028112根據電動機軸和軸的轉矩和轉速：轉速（r/min）轉矩（N·m）電動機軸144021.20軸144020.96查手冊可選擇梅花形彈性聯軸器型號為型，其參數如下：型號公稱轉矩許用轉速軸

14、孔直徑J型軸孔長度質量LM61001200028440.934.2靠近工作機的聯軸器軸、軸的工作參數：參數軸轉速（r/min）轉矩（N·m）軸70.18397.35軸70.18381.02查手冊可選擇凸緣聯軸器型號為GYS6凸緣聯軸器，其參數如下：型號公稱轉矩許用轉速軸孔直徑Y型軸孔長度質量GYS6900680040847.59五、 軸系的設計5. 1 軸設計軸示意簡圖：5.1.1軸直徑設計軸材料選擇17CrNiMo6 ，無法查到該材料的數據，采用比起強度低的45鋼確定最小直徑，這種方法是偏安全的。對于的軸，當軸的同一截面上開有一個鍵槽時，軸徑應加大5%；有兩個鍵槽時，軸徑加大10%

15、；則： 取LT6彈性套柱銷聯軸器，軸孔直徑查表選 滿足上述計算式直徑。由于軸較小，因此采用齒輪軸。因此材料需選用17CrNiMo6。查表有該材料的-1=850Mpa。顯然強度是大于45鋼的。5.1.2軸各軸段長度設計1) 根據軸徑選擇角接觸球軸承的型號：軸承代號d/mmD/mmB/mm /mma/mm /kN /kN極限轉速7008AC4068156214.71920.580002) 選擇凸緣式軸承蓋，材料為HT150,軸承外徑D=68mm,螺釘直徑 ，螺釘數為4；軸承蓋參數如下：3) 密封圈選用氈圈密封。其參數為：軸徑dD3549347軸各軸段主要參數設計如下：5.1.3軸強度校核各支點長度

16、參照上圖I軸具體參數。1) 受力分析（從上到下為受力分析，水平力以及垂直力）2) 斜齒輪受力分析螺旋角=6.042305°，小齒輪直徑d1=56.3128mm。轉矩T1=20.96N·m=20960N·mm圓周力徑向力軸向力3) 求解支反力水平面垂直面4) 畫出水平彎矩圖左斷面右斷面5) 畫出垂直彎矩圖6) 合成彎矩圖按照合成彎矩圖7) 轉矩圖取=0.6，8) 彎扭組合 9) 選擇軸的材料為齒輪軸，故材料為17CrNiMo6，采取滲碳淬火，表面硬度為58HRC，查表有-1=850Mpa10) 校核強度比較后，發現齒輪左斷面為危險點，故校核該處強度。故軸強度符合要求

17、。5.1.4 I軸軸承強度校核1) 選擇軸承類型、型號及主要參數軸承代號內徑d/mm外徑D/mm寬度B/mma/mm40681514.77008AC極限轉速r/min基本額定動載荷Cr/KN基本額定靜載荷Cor/KN潤滑方式800020.015.2脂潤滑2) 計算支反力以及派生軸向力由于無沖擊，因此,工作溫度小于100，因此。3) 計算壽命壽命為一年工作260天，兩班制，折合為年為190年，符合要求。5.1.5 I軸鍵強度校核因此鍵強度足夠。5.2 軸設計軸示意簡圖：5.2.4 軸直徑設計軸材料選擇45鋼 ，A0=126，-1=60Mpa。對于的軸，當軸的同一截面上開有一個鍵槽時，軸徑應加大5

18、%；有兩個鍵槽時，軸徑加大10%；則： 由于軸承蓋為悶蓋，因此沒有伸出軸。取 滿足上述計算式直徑。5.2.5 軸各軸段長度設計1) 根據軸徑選擇角接觸球軸承的型號：軸承代號d/mmD/mmB/mm /mma/mm /kN /kN極限轉速7207AC3572176515.72919.280002) 選擇凸緣式軸承蓋，材料HT150,軸承外徑D=72mm,螺釘直徑 ，螺釘數為4；軸承蓋參數如下： 3) 確定各段長度 軸各軸段主要參數設計如下：5.2.6 軸強度校核各支點長度參照上圖I軸具體參數。1) 受力分析（從上到下為受力分析，水平力以及垂直力）2) 斜齒輪受力分析 二齒輪與三齒輪螺旋角分別為6

19、.042305°，8.549079°轉矩T2=10.9940N·m=109940N·mm圓周力徑向力軸向力3) 求解支反力水平面垂直面4) 畫出水平彎矩圖二齒輪三齒輪5) 畫出垂直彎矩圖二齒輪三齒輪6) 合成彎矩圖按照合成彎矩圖7) 轉矩圖8) 彎扭組合按照合成當量彎矩,結合彎扭合成易知三齒輪左斷面為危險截面，因此只需要對三齒輪左截面進行合成9) 選擇軸的材料軸材料為45鋼，采取調質，表面硬度為217255HBW，查表有-1=100120Mpa10) 校核強度比較后，發現齒輪左斷面為危險點，故校核該處強度。故軸強度符合要求。5.2.7 軸軸承強度校核1)

20、 選擇軸承類型、型號及主要參數軸承代號內徑d/mm外徑D/mm寬度B/mma/mm35721715.77207AC極限轉速r/min基本額定動載荷Cr/KN基本額定靜載荷Cor/KN潤滑方式800029.019.2脂潤滑2) 計算支反力以及派生軸向力由于有輕微沖擊，因此,工作溫度小于100，因此。3) 計算壽命壽命為一年工作260天，兩班制，折合為年為22.16年，符合要求。5.2.8 軸鍵強度校核因此鍵強度足夠。5.3 軸設計軸示意簡圖：5.3.4 軸直徑設計軸材料選擇45鋼，A0=103，-1=60Mpa。對于的軸，當軸的同一截面上開有一個鍵槽時，軸徑應加大5%；有兩個鍵槽時，軸徑加大10

21、%；則： 取GYS6凸緣聯軸器，軸孔直徑查表選 滿足上述計算式直徑。5.3.5 軸各軸段長度設計1) 根據軸徑選擇角接觸球軸承的型號：軸承代號d/mmD/mmB/mm /mma/mm /kN /kN極限轉速7211AC55100219120.950.538.556002) 選擇凸緣式軸承蓋，材料為HT150,軸承外徑D=100mm,螺釘直徑 ，螺釘數為4；軸承蓋參數如下：3) 密封圈選用氈圈密封。其參數為：軸徑dD5069498則 軸各軸段主要參數設計如下：5.3.6 軸強度校核各支點長度參照上圖軸具體參數。1) 受力分析（從上到下為受力分析，水平力以及垂直力）2) 斜齒輪受力分析螺旋角=8.

22、549079°，小齒輪直徑d3=74.8315mm。轉矩TII=109.94N·m=109940N·mm圓周力徑向力軸向力3) 求解支反力水平面垂直面4) 畫出水平彎矩圖5) 畫出垂直彎矩圖6) 合成彎矩圖按照合成彎矩圖7) 轉矩圖取=0.6，8) 彎扭組合9) 選擇軸的材料軸材料為45鋼，采取調質，表面硬度為217255HBW，查表有-1=100120Mpa10) 校核強度比較后，發現齒輪右斷面為危險點，故校核該處強度。故軸強度符合要求。5.3.7 軸軸承強度校核1) 選擇軸承類型、型號及主要參數軸承代號內徑d/mm外徑D/mm寬度B/mma/mm551002120.97211AC極限轉速r/min基本額定動載荷Cr/KN基本額定靜載荷Cor/KN潤滑方式560050.538.5脂潤滑2) 計算支反力以及派生軸向力由于無沖擊，因此,工作溫度小于100，因此。3) 計算壽命壽命為一年工作260天，兩班制，折合為年為939年，符合要求。5.3.8 軸鍵強度校核因此鍵強度足夠。六、 箱體結構尺寸設計箱體設計： 取 箱蓋凸緣厚度：箱座凸緣厚度：箱座底凸緣厚度：吊鉤：K=42mm; H=0.8K=33.6mm; h=