机械设计专业课程设计锥齿轮.doc

机械设计课程设计
阐明书

设计题目 链板式输送机传动装置

机电学院05051101班

设 计 者： 尚臣龙

学 号：301356

-07-12
西北工业大学

目 录

课程设计题目
第一某些 传动方案拟定
第二某些 电动机选取
第三某些 计算总传动比及分派各级传动比
第四某些 运动参数及动力参数计算
第五某些 传动零件设计计算
第六某些 轴设计计算
第七某些 深沟球轴承选取及校核计算
第八某些 键联接选取及校核计算
第九某些 联轴器选取
第十某些 润滑及密封
第十一某些 箱体及附件构造设计和选取
设计小结
参照资料

1. 设计目
机械设计课程是培养学生具备机械设计能力技术基本课。课程设计则是机械设计课程实践性教学环节，同步也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面设计能力训练，其目是：
（1）通过课程设计实践，树立对的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其她先修课程理论与实际知识去分析和解决机械设计问题能力。
（2）学习机械设计普通办法，掌握机械设计普通规律。
（3）通过制定设计方案，合理选取传动机构和零件类型，对的计算零件工作能力，拟定尺寸和掌握机械零件，以较全面考虑制造工艺，使用和维护规定，之后进行构造设计，达到理解和掌握机械零件，机械传动装置或简朴机械设计过程和办法。
（4）学习进行机械设计基本技能训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用原则和规范等。

2. 设计方案及规定
课程设计题目：
设计链板式运送机传动装置（简图如下）

原始数据：
输送链牵引力F/kN
1.2
运送机链速V/(m/s)
0.75
传送链链轮节圆直径d/mm
92
工作条件：持续单向转动，工作时有轻微震动，使用年限(每年300个工作日)，小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速容许误差为5％。链板式传动机传动效率为0.95。
计算与阐明
重要成果
第一某些 传动方案拟定
传动方案（已给定）
1） 外传动为V带传动。
2） 减速器为一级展开式圆锥齿轮减速器。
3） 方案简图如下：

第二某些 电动机选取
1、电动机类型选取： Y系列三相异步电动机
2、电动机功率选取：
1.工作机所需功率：
2.从电动机到工作机输送链之间总效率为
=
式中，，，，分别为链板传动效率，滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率，带传动效率。据《机械设计手册》知=0.95，=0.98，=0.97，=0.99，=0.96，则有：

因此电动机所需工作功率为：

电动机额定功率

3、拟定电动机转速：
计算鼓轮工作转速：

按手册推荐传动比合理范畴，取圆锥齿轮传动一级减速器传动比范畴=2～3。取V带传动比=2～4，则总传动比理时范畴为i=4～12。转速范畴（623.096-1869.288r/min）
符合这一范畴同步转速有750、1000和1500r/min。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见转速1500r/min比较适合，则选n=1500r/min 。
4、拟定电动机型号
依照以上选用电动机类型，由理论需求电机功率：
及同步转速，选定电动机型号为Y90L-4。
其重要性能：额定功率：1.5KW，满载转速1400r/min。
第三某些 计算总传动比及分派各级传动比
1、 总传动比：

2、分派各构件传动比：

3、 初定减速器内传动比，则带传动传比就为

第四某些 运动参数及动力参数计算
1、各轴转速：
电动机转速
小锥齿轮轴转速
大锥齿轮转速
链轮轴转速
2、 各轴功率：

3、 各轴转矩：
电动机轴：
轴1：
轴2：
轴3：
4、参数汇总
参 数
转速（r/min）
功率（kW）
转矩（）
轴Ⅰ
467.32
1.44
29.43
轴Ⅱ
155.77
1.37
83.92
轴Ⅲ
155.77
1.33
81.42
第五某些 传动零件设计计算
1. 皮带轮传动设计计算
（1） 选取普通V带截型
由机械设计课本表6-7得：工况系数kA=1.3

因此由图6-10选取z型v带
（2） 拟定带轮基准直径，并验算带速选用
轴Ⅰ实际转速:

验证带速度：

介于之间，适当。
（3） 拟定带长和中心矩
按设计规定

取

查表6-2取
实际轴间距

安装时所需最小轴间距离

张紧或补偿伸长所需最大轴间距离

(4) 验算小带轮包角
包角

包角适当。
(5)拟定带根数
由 ， 及表6-2、6-4、6-5和6-6
得 ，，，，则

可以选用
(6)计算轴压力
单根v带初拉力：由表6-3得:

压轴力：

小轮基准直径
小轮外径
由表6-11得：
带轮宽
大轮基准直径
大轮外径
2．齿轮传动设计计算
1、选定精度级别，材料热解决方式，齿数初定：
1）本输送机工作速度、功率都不高，选用7级精度；
2）选取小齿轮材料为40Cr，调质解决，硬度
3）大齿轮材料为45钢，调质解决，硬度为机械设计教材表8-1
4）选用小齿轮齿数Z1=20，初步拟定传动比为i2=3则大齿轮齿数Z2= i2 Z1=3×20=60
5）此时传动比
2、按齿面接触疲劳强度计算：
锥齿轮以大端面参数为原则值，取齿宽中点处当量齿轮作为强度计算根据进行计算。表8-2和8-4
由公式其中为齿轮节点区域系数，为弹性影响系数
1) 初拟载荷系数，取齿宽系数
计算节锥角

2) 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限为：
应以大齿轮材料所决定许用接触应力为准,对45号钢,取,大齿轮：
3) 接触疲劳强度寿命系数
取安全系数,
计算接触疲劳寿命系数,式中
,
因,故
4)计算接触疲劳许用应力
许用接触应力

5）按齿面接触强度设计传动
区域系数
弹性影响系数
由式8-11得小齿轮分度圆直径：

齿轮模数
3、按齿根弯曲疲劳强度计算：

两齿轮当量齿数

查8-3表 得
对小齿轮取,对大齿轮仍用接触强度时数据,取,按线性插值得弯曲疲劳极限分别为

许用应力

较大，故选其校验

4、拟定模数
综上 ，依照原则模数表取
5、齿轮参数计算：
由齿数求分度圆直径

计算中心距

锥距R，由

齿宽
圆整取

6、齿轮参数汇总：
名 称
代 号
小锥齿轮
大锥齿轮
齿数
Z
20
60
模数
m
3mm
分锥角
δ

分度圆直径
d（mm）
60
180
齿顶高
ha (mm)a
3
齿根高
hf(mm)
3.6
齿顶圆直径
da(mm)
65.6921
181.8974
齿根圆直径
df(mm)
53.1695
177.7232
锥距
R(mm)
94.8683
顶隙
c(mm)
0.6
分度圆齿厚
S(mm)
4.712
当量齿数
ZV
21.08
189.74
齿宽
β(mm)
28
齿宽系数
φR
0.3
平均分度圆直径
d（mm）
51
153
第六某些 轴设计计算？
输入轴设计计算
1、按照扭转强度初定直径
选用45号钢作为轴材料，调质解决，取
估算最小轴径：

考虑有键槽，将直径增大5%，则

考虑到键槽对轴强度削弱以及带轮对小轴有较大拉力，咱们选取小轴最小径。
2、输入轴构造设计
( 1 )轴上零件定位，固定和装配
1 2 3 4 5 6
( 2 )拟定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d1=20mm 长度取L1=60mm
键长 50mm b=h=6mm
Ⅱ段：d2=25mm 长度取L2=30mm
Ⅲ段：d3=30mm长度取L3=15mm用来和轴承进行过度配合，初选用30206型圆锥滚子轴承。
Ⅳ段： d4=28mm长度为L4=42mm
Ⅴ段： d5=30mm长度为L5=26mm用来和轴承进行过度配合，初选用30206型圆锥滚子轴承。
Ⅵ段：齿轮某些
( 3 )轴强度校核
齿轮之间力：
对小锥齿轮受力分析：
（外）
（左）
（下）
带轮处：
（下）
对输入轴进行受力分析得
轴承1 ：Fr1=1.144KN（上）
Ft1=1.154KN（外）
轴承2：Fr2=0.206KN（下）?
Ft2=2.127KN（里）?

轴承3位置为危险截面
这里只校核危险截面3强度。轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数
一方面计算截面3抗弯截面系数
？
？

轴计算应力

该轴材料为45号钢，调质解决，查得其许用应力因而，，故满足规定。
输出轴设计计算
1、按照扭转强度初定直径
选用45号钢最为轴材料

考虑有键槽，将直径增大5%，则

考虑到联轴器尺寸，咱们选大轴最小径
2、输出轴构造设计
( 1 )轴上零件定位，固定和装配

1 2 3 4 5 6
( 2 )拟定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d1=28mm、长度取L1=60mm，与联轴器相连。

Ⅱ段:由轴肩高度取（0.07~0.1）d1 取 d2=32mm 长度取L2=31mm。
Ⅲ段：d3=33mm长度取L3=35mm用来和轴承进行过度配合，初选用30207型圆锥滚子轴承。
Ⅳ段：d4=40mm长度为L4=96.3mm，定位。
Ⅴ段：d5=36mm长度为L5=46mm，与大齿轮配合。
VI段：d6=35mm长度为L6=31mm，和轴承进行过度配合,初选用30207型圆锥滚子轴承。
( 3 )轴强度校核
齿轮之间力：
Fa2=0.395KN
Fr2=0.132KN
Ft2=Ft1=1.154KN
大齿轮上动力参数：
P2=1.3689kw 转速 n2=155.7736r/min T2=83.9230Nm

危险面2处弯矩：表12-6

由于轴单向转动，扭矩可以以为按脉动循环变化，故取折合系数

前已选定轴材料为45号钢，正火解决，查得，因而，故满足规定。
第七某些 圆锥滚子轴承选取及校核计算
依照依照条件，轴承预测寿命
L=10×300×12=36000h
由于轴承会受到较大轴向力，故选取深沟球轴承
1、对于从动轴，选取30207轴承，由受力分析知：
，

而查表知 基本额定动载荷
故查表得，，,则当量动载荷，载荷系数
，

，因,因此按轴承1受力大小验算

而有效期限L=10×300×12=36000h，故，满足规定。
2、对于积极轴，选取30206轴承，由受力分析知：
，，

而查表知 基本额定动载荷,

故查表得，，,则当量动载荷,载荷系数
，

，且，则

而有效期限L=10×300×12=36000，故，满足规定。

第八某些 键联接选取及校核计算
（1）带轮与输入轴所用键校核
轴径，轴长
选用A型平键，通过查表得到

轮毂材料是铸铁，键和轴材料是45号钢，选用较小材料做为计算，即

，满足规定。
（2）输出轴和齿轮连接采用键校核
轴径，轴长
采用A型平键连接。通过查表得到

轴和齿轮材料都是45号钢，因此抗压需用应力是：

，满足规定。
（3）输出轴和联轴器连接采用键校核
轴径，轴长
采用A型平键连接。通过查表得到

轮毂材料是铸铁，键和轴材料是45号钢，选用较小材料做为计算，即

，满足强度规定。

第九某些 联轴器选取
减速器输出轴与工作机之间用联轴器连接，由于轴转速较低，传递转矩较大，综合考虑选用弹性套柱销联轴器，联轴器上扭矩为83.9230Nm，选用型号为LT5。

第十某些 润滑及密封
齿轮润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.54m/s，为锥齿轮传动，浸油高度应没过大锥齿轮齿宽，至少应没过1/2齿宽，齿顶距箱底至少30mm,这里设计为45mm。选用CKC150润滑油。
轴承润滑
由于浸油齿轮圆周速度，齿轮不能有效把油飞溅到箱壁上，因而选用脂润滑方式。脂润滑具备形成润滑膜强度高，不容易流失，容易密封，一次加脂可以维持相称长一段时间，也有助于传动装置维护。
选用ZL-2号通用锂基润滑脂（GB 7324-1994） 。
密封
端盖与轴间密封
轴承用轴承盖紧固，已知轴承用脂润滑，且轴最高圆周速度不超过2m/s，属于低速范畴，因而这里可以使用毡圈油封。毡圈油封构造简朴，摩擦较大，易损耗，应注意及时更换。

第十一某些 箱体及附件构造设计和选取
减速器附件选取
起吊装置：采用箱盖吊环螺钉、箱座吊耳
通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M12×1.25
油面批示器：选用油尺M12
放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M14×1.5
箱体及其附件参数
名 称
尺 寸（mm）
箱 座 壁 厚
8
箱 盖 壁 厚
8
箱盖凸缘厚度
12
箱座凸缘厚度
12
箱座底凸缘厚度
20
地脚螺钉直径
12
地脚螺钉数目
4(个)
小锥齿轮轴轴承旁
连接螺栓直径
10
大锥齿轮轴轴承旁
连接螺栓直径
10
盖与座连接螺栓直径
8
轴承端盖螺钉直径
M6
视孔盖螺钉直径
M6
定位销直径
6`
凸台高度
39
大齿轮顶圆与内箱壁距离
10
箱盖，箱座肋厚
6.8
积极端轴承端盖外径
92
被动端轴承端盖外径
112
箱体附件涉及窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置等等。
箱体 加工工艺路线：锻造毛坯→时效→油漆→划线→粗精加工基准面→粗、精加工各平面→粗、半精加工各重要加工孔→精加工重要孔→粗、精加工各次要孔→加工各紧固孔、油孔等→去毛刺→清洗→检查。
减速器装拆顺序及注意事项 ：箱体和箱盖通过螺栓连接，拆下螺栓即可将箱盖取下，对于两轴系零件，整个取下该轴，即可一一拆下各零件。其他各某些拆卸比较简朴。 拆卸零件不要用硬东西乱敲，以防敲毛敲坏零件，影响装配复原。对于不可拆零件，如过渡配合或过盈配合零件则不要容易拆下。对拆下零件应妥善保管，以免丢失。
技术规定：
1.装配前，滚动轴承用汽油清洗，其他零件用煤油清洗，箱体内不容许有任何杂物存在，箱体内壁涂耐磨油油漆；
2.齿轮副侧隙用铅丝检查，侧隙值应不不大于0.14mm；
3.滚动轴承轴向调节间隙均为0.05-0.1mm；
4.齿轮装配后，用涂色法检查齿面接触斑点，沿齿高不不大于65%，沿齿长不不大于60%；
5.减速器剖面分面涂密封胶或水玻璃，不容许使用任何填料；
6.减速器内装L-AN15（GB443-89），油量应达到规定高度；
7.减速器外表面涂绿色油漆。

电动机型号为Y90L-4

i=8.9874

z型带

输入轴
满足规定

输出轴
满足规定

输出轴承
30207

输入轴承
30206

输入轴采用A型键
6×6×50

输出轴与齿轮采用A型键
10×8×32

输出轴与联轴器采用A型键
10×8×32

轮毂采用A型键
8×7×50

凸缘联轴器

锂基润滑脂

十一、设计小结
通过这两周忙碌且充实机械课程设计，我觉得我付出了许多，也收获了许多。这次课程设计让我将此前学习理论知识进一步巩固与吃透，也深深体会到了一种工程中机械设计人员辛苦。在这次课程设计实习过程中，我曾经遇到了许许多多困难，从刚开始不知所措，然后通过问同窗，问教师，亦或者自己反过去查阅课本，复习此前学过知识，直到最后将问题解决。这一切付出与努力，在最后大图画完时候都变成贵重回忆，通过这次课程设计，我明白了一种道理，在做一件事情时候只要你可以全身心投入进去，在面对困难时不退缩，那么最后一定会收获到自己想要成果。
十二、参照书目：
《机械设计课程设计》……………………西北工业大学 李育锡 主编
《机械制图》……………………西北工业大学 臧宏琦 王永平 主编
《机械设计基本》…………………………………………李育锡 主编