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1、题目五：设计一用于带式运输机上的圆锥圆柱齿轮齿轮减速器。工作经常满载，空载启动，工作有轻振，不反转，单班制工作。运输带容许速度误差为5%。减速器为小批生产，使用期限10年。运输带拉力F (N) ： 2000运输带速度V (m/s)： 卷筒直径D (mm) ： 320 目录设计任务书3传动方案的拟订及说明3电动机的选择3计算传动装置的运动和动力参数5传动件的设计计算7轴的设计计算.16滚动轴承的选择及计算.38键联接的选择及校核计算.42联轴器的选择.43减速器附件的选择.44润滑与密封.44设计小结.44参考资料目录.45设计计算及说明结果一、 设计任务书设计一用于带式运输机上的圆锥圆柱齿轮减
2、速器，带式运输机驱动卷筒的圆周力牵引力F=2000N，带速v=1.2m/s，卷筒直径D=320mm，输送机常温下经常满载，空载起动，工作有轻震，不反转。工作寿命10年设每年工作300天，一班制。二、传动方案的拟订及说明计算驱动卷筒的转速选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为13。根据总传动比数值，可拟定以下传动方案：图一三、 选择电动机1电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的YIP44系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。设计计算及说明结果2电动机容量(1)卷筒的输出功率(2)电动机输出功率传动装置的总效率式中、为从电
3、动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。由?机械设计机械设计根底课程设计?表2-4查得：V带传动=0.96；滚动轴承=0.988；圆柱齿轮传动=0.97；圆锥齿轮传动=0.96；弹性联轴器=0.99；卷筒轴滑动轴承=0.96；那么故 (3)电动机额定功率由?机械设计机械设计根底课程设计?表20-1选取电动机额定功率。3电动机的转速推算电动机转速可选范围，由?机械设计机械设计根底课程设计?表2-1查得带传动常用传动比范围，单级圆柱齿轮传动比范围，圆锥齿轮传动比范围，那么电动机转速可选范围为：设计计算及说明结果初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比拟，如下表：方案
4、电动机型号额定功率电动机转速(r/min)电动机质量(kg)同步满载1Y132M1-641000960732Y112M-441500144043传动装置的传动比总传动比V带传动二级减速器4两方案均可行,但方案1传动比拟小,传动装置结构尺寸较小,因此采用方案1,选定电动机的型号为Y132M1-64电动机的技术数据和外形,安装尺寸由?机械设计机械设计根底课程设计?表20-1、表20-2查得主要数据，并记录备用。四、计算传动装置的运动和动力参数1传动装置总传动比2分配各级传动比因为是圆锥圆柱齿轮减速器，所以圆锥圆柱齿轮减速器传动比设计计算及说明结果3各轴转速轴号见图一4各轴输入功率按电动机所需功率计
5、算各轴输入功率，即5各轴转矩工程轴1轴2轴3轴4轴5转速(r/min)960960287功率(kw)转矩(N*m)传动比1141效率1设计计算及说明结果五、传动件的设计计算圆锥直齿轮设计输入功率，小齿轮转速960r/min，齿数比u=3.35，由电动机驱动，工作寿命10年设每年工作300天，一班制，带式输送机工作经常满载，空载起动，工作有轻震，不反转。1、 选定齿轮精度等级、材料及齿数1） 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，应选用7级精度(GB10095-88)2） 材料选择 由?机械设计第八版?表10-1选择小齿轮材料为(调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢调质，硬度为24
6、0HBS。3） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取整。那么2、 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即（1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 计算小齿轮的转矩3） 选齿宽系数设计计算及说明结果4由?机械设计第八版?图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限5由?机械设计第八版?表10-6查得材料的弹性影响系数6） 计算应力循环次数7) 由?机械设计第八版?图10-19取接触疲劳寿命系数8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，平安系数S=1，得（2） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值2） 计算圆周速度v设计计算及说明结果3） 计
7、算载荷系数根据，7级精度，由?机械设计第八版?图10-8查得动载系数直齿轮由?机械设计第八版?表10-2查得使用系数根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查?机械设计第八版?表得轴承系数，那么接触强度载荷系数4） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得5） 计算模数m取标准值6） 计算齿轮相关参数7） 圆整并确定齿宽圆整取，设计计算及说明结果3、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数2） 计算当量齿数3） 由?机械设计第八版?表10-5查得齿形系数应力校正系数4） 由?机械设计第八版?图20-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限5） 由?机械设计第八版?图
8、10-18取弯曲疲劳寿命系数6） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳平安系数，得7校核弯曲强度设计计算及说明结果根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度，所选参数适宜。圆柱斜齿轮设计输入功率，小齿轮转速187r/min，齿数比u=4，由电动机驱动，工作寿命10年设每年工作300天，一班制，带式输送机工作经常满载，空载起动，工作有轻震，不反转。1、 选定齿轮精度等级、材料及齿数1） 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，应选用7级精度(GB10095-88)2） 材料选择 由?机械设计第八版?表10-1选择大小齿轮材料均为45钢调质，小齿轮齿面硬度为250HBS，大齿轮齿面硬度为220HBS。3
9、） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数4） 选取螺旋角。初选螺旋角 2、按齿面接触强度设计,设计计算及说明结果由设计计算公式进行试算，即(1) 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 计算小齿轮的转矩3） 选齿宽系数4） 由?机械设计第八版?图10-30选取区域系数5） 由?机械设计第八版?图10-26查得，那么6） 由?机械设计第八版?表10-6查得材料的弹性影响系数7） 计算应力循环次数8） 由?机械设计第八版?图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限9） 由?机械设计第八版?图10-19取接触疲劳寿命系数设计计算及说明结果10计算接触疲劳许用应力取失效概
10、率为1%，平安系数S=1，得2计算1试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得2） 计算圆周速度v3） 计算齿宽b及模数4） 计算纵向重合度5计算载荷系数设计计算及说明结果根据，7级精度，由?机械设计第八版?图10-8查得动载系数由?机械设计第八版?表10-3查得由?机械设计第八版?表10-2查得使用系数由?机械设计第八版?表10-13查得 由?机械设计第八版?表10-4查得接触强度载荷系数6按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得7） 计算模数取8） 几何尺寸计算（1） 计算中心距（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正3计算大小齿轮的分度圆直径+设计计算及说明结果4计算
11、齿轮宽度圆整后取 3、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数2） 根据重合度，由?机械设计第八版?图10-28查得螺旋角影响系数3） 计算当量齿数4由?机械设计第八版?表10-5查得齿形系数应力校正系数5） 由?机械设计第八版?图20-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限6由?机械设计第八版?图10-18取弯曲疲劳寿命系数 设计计算及说明结果7） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳平安系数，得8） 校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度，所选参数适宜。六、轴的设计计算输入轴设计1、求输入轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力高速级小圆锥齿轮的
12、分度圆半径为设计计算及说明结果而圆周力、径向力及轴向力的方向如图二所示图二设计计算及说明结果3、 初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢调质，根据?机械设计第八版?表15-3，取，得，输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查?机械设计第八版?表14-1，由于转矩变化很小，故取，那么查?机械设计机械设计根底课程设计?表17-4，选HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的
13、装配方案见图三图三设计计算及说明结果（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1） 为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，应选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由?机械设计机械设计根底课程设计?表15-7中初步选取0根本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由?机械设计机械设计根底课程设计?表15-7查得30306型轴承的定位轴肩高度，因此取3取安装齿轮处的轴段6-7的直径；为使套筒可靠地压紧轴承， 5-6段应略短于轴承宽度，故取。4轴承
14、端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油 的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取 5锥齿轮轮毂宽度为64.86mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。6） 由于，故取（3） 轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由?机械设计第八版?表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为保设计计算及说明结果证齿轮与轴配合有良好的对中性，应选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、 求轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T6、按
15、弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢调质，由?机械设计第八版?表15-1查得，故平安。6、 精确校核轴的疲劳强度（1） 判断危险截面截面5右侧受应力最大2截面5右侧设计计算及说明结果抗弯截面系数抗扭截面系数截面5右侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按?机械设计第八版?附表3-2查取。因，经插值后查得又由?机械设计第八版?附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为设计计算及说明结果由?机械
16、设计第八版?附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由?机械设计第八版?附图3-4得外表质量系数为轴未经外表强化处理，即，那么综合系数为又取碳钢的特性系数计算平安系数值故可知平安。中间轴设计1、求中间轴上的功率、转速和转矩 设计计算及说明结果2、求作用在齿轮上的力圆柱斜齿轮的分度圆半径而圆锥直齿轮的平均分度圆半径而圆周力、，径向力、及轴向力、的方向如图四所示设计计算及说明结果图四3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为调质，根据?机械设计第八版?表15-3，取，得，中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和设计计算及说明结果4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的
17、装配方案见下列图图五2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，应选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由?机械设计机械设计根底课程设计?表15-7中初步选取0根本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由?机械设计机械设计根底课程设计?表15-7查得30306型轴承的定位轴肩高度，因此取套筒直径。2取安装齿轮的轴段，锥齿轮左端与左轴承之间采用设计计算及说明结果套筒定位，锥齿轮轮毂长，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取，齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，那么轴环
18、处的直径为。3） 圆柱直齿轮齿宽，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取。4箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，那么取。3轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由?机械设计第八版?表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为22mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，应选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由?机械设计第八版?表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，应选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。4确定轴上圆角和倒角尺寸取轴
19、端倒角为5、 求轴上的载荷设计计算及说明结果载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T6、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为调质，由?机械设计第八版?表15-1查得，故平安。7、精确校核轴的疲劳强度1判断危险截面截面5左右侧受应力最大2截面5右侧抗弯截面系数抗扭截面系数设计计算及说明结果截面5右侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按?机械设计第八版?附表3-2查取。因，经插值后查得又由?机械设计第八版
20、?附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由?机械设计第八版?附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由?机械设计第八版?附图3-4得外表质量系数为设计计算及说明结果轴未经外表强化处理，即，那么综合系数为又取合金钢的特性系数计算平安系数值故可知平安。3截面5左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5左侧弯矩M为设计计算及说明结果截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力过盈配合处的，由?机械设计第八版?附表3-8用插值法求出，并取，于是得轴按磨削加工，由?机械设计第八版?附图3-4得外表质量系数为故得综合系数为计算平安系数值设计计算及说明结果故可知平安。输出轴设计1、求输
21、出轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力圆柱斜齿轮的分度圆半径而圆周力、径向力及轴向力的方向如图六所示设计计算及说明结果图六设计计算及说明结果3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢调质，根据?机械设计第八版?表15-3，取，得，输出轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查?机械设计第八版?表14-1，由于转矩变化很小，故取，那么查?机械设计机械设计根底课程设计?表17-4，选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔
22、长度为84mm。4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案见图六设计计算及说明结果图六2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的 直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端挡圈直径， 半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联 轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比略短些，现取 。2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，应选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由?机械设计机械设计根底课程设计?表15-7中初步选取0根本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30310，其尺寸为，而。左端轴承采
23、用轴肩进行轴向定位，由?机械设计机械设计根底课程?设计计算及说明结果表15-7查得30310型轴承的定位轴肩高度，因此取；齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位，齿轮轮毂的宽度为71mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，那么轴环处的直径为。轴环宽度，取。4轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取 5箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，那么取。3轴上的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接，按由?机械设计第八版?表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工
24、，长为50mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，应选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。4确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、求轴上的载荷设计计算及说明结果载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T6、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢调质，由?机械设计第八版?表15-1查得，故平安。7、精确校核轴的疲劳强度1判断危险截面截面7右侧受应力最大2截面7右侧抗弯截面系数抗扭截面系
25、数设计计算及说明结果截面7右侧弯矩M为截面7上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按?机械设计第八版?附表3-2查取。因，经插值后查得又由?机械设计第八版?附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由?机械设计第八版?附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由?机械设计第八版?附图3-4得外表质量系数为设计计算及说明结果轴未经外表强化处理，即，那么综合系数为又取碳钢的特性系数计算平安系数值故可知平安。七、滚动轴承的选择及计算输入轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由?机械设计机械设计根底
26、课程设计?表15-7中初步选取0根本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为， ，载荷水平面H垂直面V支反力F那么设计计算及说明结果那么那么那么，那么 那么故合格。中间轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由?机械设计机械设计根底课程设计?表15-7中初步选取0根本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，载荷水平面H垂直面V支反力F设计计算及说明结果那么那么那么那么，那么 那么故合格。输出轴轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由?机械设计机械设计根底课程设计?表15-7中初步选取0根本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30310，其尺寸为，设计计算及说明结果载荷水平面
27、H垂直面V支反力F那么那么那么那么，那么 那么故合格设计计算及说明结果八、键联接的选择及校核计算输入轴键计算1、 校核联轴器处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，那么键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。2、 校核圆锥齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，那么键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。中间轴键计算1、 校核圆锥齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，那么键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。2、 校核圆柱齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，那么键联接所能传递的转矩为：设计计算及说明结果，故单键即可。输出轴键计算1、 校核联轴器处的键连接该处选用普
28、通平键尺寸为，接触长度，那么键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。2、 校核圆柱齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，那么键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。九、联轴器的选择在轴的计算中已选定联轴器型号。输入轴选HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。输出轴选选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。设计计算及说明结果十、减速器附件的选择由?机械设计机械设计根底课程设计?选定通气帽，A型压配式圆形油标A20GB116
29、0.1-89，外六角油塞及封油垫,箱座吊耳，吊环螺钉M12GB825-88，启盖螺钉M8。十一、润滑与密封齿轮采用浸油润滑，由?机械设计机械设计根底课程设计?表16-1查得选用N220中负荷工业齿轮油GB5903-86。当齿轮圆周速度时，圆锥齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。由于大圆锥齿轮，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。十二、设计小结这次关于带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的根底.机械设计是机械工业的根底,是一门综合性相当强的技术课程，它融?机械原理?、?机械设计?、?理论力学?、?材料力学?、?互换性与技术测量?、?工程材料?、?机械设计课程设计?等于一体。这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反响和解决工程实际问题的能力，稳固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。