机械设计课程设计说明书带式运输机传动装置（含蜗杆圆柱齿轮减速器）

1、仲恺农业工程学院机械设计课程设计 课程名称: 机械设计课程设计题目名称: 带式运输机传动装置（含蜗杆-圆柱齿轮减速器）学 院: 机电工程学院专业班级: 机械设计制造及其自动化082班学 号: 姓 名: 指导教师: 目录一、课程设计任务书2（一）设计题目：2（二）、传动方案：3（三）、原始数据：3（四）、工作条件与技术要求：3（五）、设计任务量：4二、总体设计4（一）、电动机的选择41、电动机类型的选择42、电动机功率的选择43、电动机转速的选择4（二）传动比的分配5（三）传动装置的运动和动力参数计算51、各轴转速的计算52、各轴输入功率计算63、各轴的输入转矩计算6三、传动零件的设计计算7（一）齿轮的设计计算71、高速级蜗轮蜗杆传动的设计计算72、低速级齿轮传动的设计计算11四、轴的设计与校核16（一）蜗轮轴的设计16（二）蜗杆轴的设计204.2.5蜗杆、轴承、键的强度校核22（三）齿轮轴的设计24五、箱体的设计计算28六、键等相关标准的选择29七、减速器结构与润滑的概要说明31八、设计小结32九、参考文献32一、课程设计任务书（一）设计题目：运输机传动装置（含蜗杆圆柱齿轮减速器）设计

2、（二）、传动方案：所选的传动方案如下图所示：（三）、原始数据：已知条件传送带牵引力F/kN传送带速度v/（m/s）滚筒直径D/mm参数6.50.42350（四）、工作条件与技术要求：输送带速度允许误差为5%；输送机效率；工作情况：单班制，连续单向运转，载荷较平稳；工作年限：8年；工作环境：室内，清洁；动力来源：电力，三相交流，电压380V；检修间隔期：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修；制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。（五）、设计任务量：减速器装配图1张（A0或A1）；零件工作图13张；设计说明书1份。二、总体设计（一）、电动机的选择1、电动机类型的选择根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。2、电动机功率的选择工作机所需要的有效功率为：其中，为工作机传动效率。为了计算电动机所需功率，需确定传动装置总效率。设各效率分别为：（弹性联轴器）、（蜗杆传动）、（滚动轴承）、（圆柱齿轮传动）。由表2-2查得：；则传动装置的总效率为：。电动机所需功率为：由表16-1选取电动机的额定功率为4kW。3、电动机转速的选择选用常用同步转速1000r/min和1500r/min

3、两种作对比。工作转速总传动比，其中为电动机的满载转速。现将两种电动机的有关数据列于下表比较：方案电动机型号额定功率/kW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比iIY132M164100096041.867IIY112M441500144062.800由上表可知方案II总传动比过大，为了能合理地分配传动比，提高传动效率决定选用方案I。4、电动机型号的确定根据电动机功率和同步转速，选定电动机型号为Y132M16。查表16-2知电动机的机座中心高为132mm，外伸轴径为38mm，外伸轴长度为80mm。（二）传动比的分配现总传动比为。为了提高传动效率，低速级圆柱齿轮传动比可取，则。（三）传动装置的运动和动力参数计算1、各轴转速的计算 2、各轴输入功率计算3、各轴的输入转矩计算将各轴的运动和动力参数列于下表：编号转速n/(r/min)功率/kW转矩/Nm09603.97239.51I9603.93239.12II47.933.083614.28III22.932.931220.3IV22.932.8431184.067其中，传动比，。三、传动零件的设计计算（一）齿轮的设计计算1

4、、高速级蜗轮蜗杆传动的设计计算(1)选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。(2)齿轮材料，热处理及精度蜗杆：45钢淬火，螺旋齿面要求淬火，淬火后硬度为4555HRC蜗轮：铸锡磷青铜ZCuSn10Pl,金属模制造，齿芯用灰铸铁HT100 (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，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，传动中心距为：1)确定作用在蜗轮上的转矩按，估取效率，则2)确定载荷系数K取载荷分布不均系数；机械设计表11-5选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数；则3)确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故。4)确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值，从机械设计图11-18中可查得。5)确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度，可从表机械设计表11-7中查得蜗轮的基本许用应力=268MPa。使用寿命应力循环次数寿命系数则=0.8077268MPa=216.46MPa6)计算中心距取中心距，因，帮从机械设计表11-2中取模数，蜗

5、杆分度圆直径。这时，从机械设计图11-18中可查得接触系数=2.76，因为，因此以上计算结果可用。（4）蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1）蜗杆轴向齿距直径系数齿顶圆直径齿根圆直径分度圆导程角=111836蜗杆轴向齿厚2）蜗轮蜗轮齿数；变位系数；验算传动比，这时传动比误差为，是允许的。蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径为：蜗轮齿根圆直径为：蜗轮咽喉母圆半径（5）校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据，从机械设计图11-19中可查得齿形系数。螺旋角系数许用弯曲应力从机械设计表11-8中查得由ZCuSn10Pl制造的蜗轮的基本许用应力=56MPa。寿命系数弯曲强度满足。（6）验算效率（0.950.96）已知11183611.31；与相对滑动速度有关。从机械设计表11-18中用插值法查得、；代入式中得，大于原估计值，因此不用重算。蜗杆速度：（7）校核蜗轮的齿面接触强度对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时材料弹性系数接触系数载荷系数（载荷平稳）蜗轮实际转矩许用接触应力校核蜗轮轮齿接触疲劳强度即齿面强度够。（8）热平衡校核，初步估计散热面积A估算箱体的散热面积：其中，P为蜗杆传递功率，为蜗杆传递效率，为箱体的表面传

6、热系数，取15W/（mK）；为油的工作温度，取65度；为周围空气温度，取20度。（9）精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器。从GB/T10089-1988圆柱蜗杆，蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f,标注为8f GB/T10089-1988。蜗杆与轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式，与铸造铁心采用H7/S6配合，并加台肩和螺钉固定（螺钉选用6个）。涡轮蜗杆的配合面表面粗超度，Ra的上限值取0.8，用去除材料的方法获得表面粗糙度。2、低速级齿轮传动的设计计算（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。2）运输机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度（GB 1009588）。3）材料选择。由机械设计表101选择小齿轮材料为45钢，调质处理，平均硬度为235HBS。大齿轮材料为45钢，正火，硬度为190HBS，二者硬度差为45HBS。4）选小齿轮齿数,则大齿轮齿数，取。齿数比。5）初选螺旋角。（2）按齿面接触疲劳强度设计1） 确定公式内的各项数值1、试选载荷系数。2、由机械设计图10-30选取区域系数。3、由

7、机械设计图10-26查得，；则。4、小齿轮传递的转矩5、由机械设计表10-7选取齿宽系数。6、由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数（大小齿轮均采用锻造）。7、由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；由机械设计图10-21c按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限。8、计算应力循环次数；。9、由机械设计图10-19查得接触疲劳寿命系数,。10、计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，；2）计算1、计算小齿轮分度圆直径2、计算圆周速度。3、计算齿宽b及模数；。4、齿高，。5、计算纵向重合度。6、计算载荷系数K由机械设计表10-2查得：使用系数；根据、8级精度，由机械设计图10-8查得：动载荷系数；由机械设计表10-3查得：（假设）；由机械设计表10-4查得8级精度、调质小齿轮相对支承非对称布置时：根据、，由机械设计图10-13查得：。故载荷系数。7、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径8、计算模数。（3）按齿根弯曲疲劳强度设计1）确定计算参数1、计算载荷系数。2、根据纵向重合度，从机械设计图10-28查得螺旋角影响系数。3、计算当量齿数；。4、查取

8、齿形系数及应力校正系数 由机械设计表10-5查得：。5、由机械设计图10-20c和图10-20b按齿面硬度分别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、由机械设计图10-18查得弯曲疲劳寿命系数；7、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.48、计算大小齿轮的并加以比较，；，大齿轮的数值大。2）计算（按大齿轮）对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数乘积）有关。故可取由弯曲强度算得的模数3.42mm并就近圆整为标准值=3.5mm，而按接触强度算得的分度圆直径重新修正齿轮齿数，取=36，则：，取。实际传动比，与原传动比2.09基本一致。（4）几何尺寸计算1）中心距计算，将中心距圆整为200mm。2）按圆整后的中心距修正螺旋角。3）计算大小齿轮的分度圆直径4）计算齿轮宽度，圆整后取b=130mm。则：（大齿轮），（小齿轮）。（5）齿轮结构设计小齿轮1由于直径较小，采用齿轮轴结构；大齿轮2采用孔板式结构。结构尺寸按经验公式和后续设计的中间轴配合段直径计算，齿轮传动的尺寸见下表：名称计算公式结果/mm法面模数3.5法面压力角20螺旋角齿数3675传动比2.03分度圆直径129.73270.27齿顶圆直径136.73277.27齿根圆直径12

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