机械设计课程设计
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带式输送机
设计说明书
二级锥齿轮减速器设计
起止日期：2012 年 12月 24 日 至 2013 年 1 月 6 日
学 生 姓 名
班 级 学 号 成 绩 指 导 教 师（签 字）
机械工程学院 2012年12月20日
湖南工业大学
学年论文任务书
2012—2013学年第一学期
机械工程学院（系、部）机械工程及其自动化专业机工1002 班级课程名称：机械设计
设计题目：二级锥齿轮减速器
起止日期：自2012 年12 月24 日至2013 年 1 月 6 日共 2 周
目录
一课程设计任务书 2 二设计要求2
三设计步骤
1. 传动装置总体设计方案 4
2. 电动机的选择 5
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 6
4. 计算传动装置的运动和动力参数 6
5. 齿轮的设计 7
6. 滚动轴承和传动轴的设计 19
7. 键联接设计 26
8. 箱体结构的设计 34
9.润滑密封设计 35
四设计小结31
《机械设计》
课程设计任务书
设计题目：带式运输机圆锥—圆柱齿轮减速器 设计内容：
（1）设计说明书（一份） （2）减速器装配图（1张） （3）减速器零件图（不低于3张
系统简图：
原始数据：运输带拉力 F=6550N ，运输带速度 s m 65.0=∨，滚筒直径
D=320mm
工作条件：连续单向运转，载荷较平稳，两班制。
环境最高温度350C ；允许运输带速度
误差为±5%，小批量生产。
设计步骤
2）选择齿轮的精度
此减速器为一般工作机，速度不高，参阅表7-7，初定为8级精度。
表7-7齿轮的精度等级的适用范围
齿轮精度 圆柱齿轮的线速度（m/s ） 锥齿轮的线速度（m/s ） 直齿轮 斜齿轮 直齿 曲齿 5级及以上 ≥15 ≥30 ≥12 ≥20 6级 ＜15 ＜30 ＜12 ＜20 7级 ＜10 ＜15 ＜8 ＜10 8级
＜6
＜10
＜4
＜7
（3）初选齿数
取1z =24，21 3.72489z uz ==⨯= 2.确定材料许用接触应力
（1）确定接触疲劳极限lim H σ，由图7-18（a ）查MQ 线得
lim1720H MPa σ=，lim2580H MPa σ=
（2）确定寿命系数N Z
小齿轮循环次数91160603001(2830015) 1.310h N n jL ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ 大齿轮循环次数982 1.310/3.7 3.5110N =⨯=⨯
由图7-19查得121N N Z Z ==
（3）确定尺寸系数X Z ，由图7-20取121X X Z Z == （4）确定安全系数H S ，由表7-8取H S =1.05 （5）计算许用接触应力[]H σ，按式(7-20)计算，得
[]lim2111720
6861.05
N X H H H Z Z MPa S σσ⨯⨯==≈
[]lim22115805521.05
N X H H H Z Z MPa S σσ⨯⨯=
=≈
（7）计算模数
1
1
145
24d m z =
==6mm
5.齿根弯曲疲劳强度计算
由式（7-28）得弯曲强度的设计公式为
213
2
12cos .()[]
Fa Sa
n d F KT Y Y Y Y m z βεβϕσ≥
，
确定上式中的各计算数值如下：
（1）由图7-21（a ）取lim1300F MPa σ=，lim2220F MPa σ=
2）由图7-22查得弯曲疲劳寿命系数121
N N Y Y ==
（3）由表7-8查得弯曲疲劳安全系数 1.25F S =
表7-8 最小安全系数参考值
可靠度要求 齿轮使用场合
最小安全系数 S Hmin S Fmin 高可靠度
特殊工作条件下要求可靠度很高的齿轮
1.5～1.6
2.0 较高可靠度 长期运转和较长的维修间隔；齿轮失效会造成严重的事故和
损失 1.25～1.3 1.6 一般可靠度 通用齿轮和多数工业齿轮
1.0～1.1
1.25
（4）由图7-23得尺寸系数X Y ＝１
（5）由式（7-22）得许用弯曲应力
[]lim11300211
4801.25F ST N X
F F
Y Y Y MPa S σσ⨯⨯⨯===
[]lim22220211
3521.25
F ST N X
F F
Y Y Y MPa S σσ⨯⨯⨯=
=
=
（6）确定计算载荷K
初步确定齿高 h =2.25m =2.25×6=13.5，/b h =0.8×145/13.5=8.59
查图7-12得F K β=1.23,计算载荷1 1.15 1.4 1.23 1.98A v F K K K K K αβ==⨯⨯⨯=
（7）确定齿形系数Fa Y 当量齿数为 3124/cos 1526.6v z ==o ，3277/cos 1585.5v z ==o 由图7-16查得122.6, 2.22
Fa Fa Y Y ==
（8）由图７-17查得应力校正系数 1 1.59sa Y =，2 1.76sa Y =
3.低速轴：mm 16.5539
66.4112n d 33
303
min 3=⨯=≥I I I
P A 。
考虑该处有一联轴器和大斜齿圆柱齿轮，有两个键槽，则：()m m 48.63m m 5515.01d min 3=⨯+=，取整：
mm 65d min 3=。
（二）轴的结构设计
根据轴上零件的结构、定位、装配关系、轴向宽度及零件间的相对位置等要求，参考表4-1、图4-24（《机械设计课程设计》第3版哈尔滨理工大学出版社），初步设计轴草图如下
A. 高速轴的结构设计
高速轴轴系的结构如图上图所示。
1) 各轴段直径的确定
11d ：最小直径，安装与电动机相连联轴器的轴向外伸轴段，m m 35d d 1min 11==。
12d ：根据大带轮的轴向定位要求以及密封圈标准，取45mm
3.轴承处轴段，根据圆锥滚子轴承30210 确定轴径50mm
4.轴环段取60mm
5.轴承处根据轴承取50mm
6.小锥齿轮处取40mm
2)轴各段长度
1.由选择的联轴器取60mm
2.由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定40mm
3.由圆锥滚子轴承确定20mm
4.由装配关系、箱体结构确定110mm
5.由圆锥滚子轴承确定20mm
6.由套筒及小锥齿轮确定63mm
B.中间轴直径长度确定
1）初步选定圆锥滚子轴承，因轴承同时承有径向力和轴向力的作用，故选单列圆
d=40mm，由课程设计表12.4轴承产品目录中初步锥滚子轴承。
参照工作要求并根据
min
选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承选用型号为30209，其主要参数为：d=45㎜，D=85㎜，T=20.75mm,B=19mm,C=16mm,所以取其直径45mm。
2）因为安装小斜齿轮为齿轮轴，其齿宽为80mm，直径为77.006mm，所以长80mm 直径77.006mm。
3)轴的轴环段直径60mm，长10mm。
C.输出轴长度、直径设置。
1）初步选定圆锥滚子轴承，因轴承同时承有径向力和轴向力的作用，故选单列圆
d=40mm，由课程设计表12.4轴承产品目录中初步锥滚子轴承。
参照工作要求并根据
min
选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承选用型号为30209，其主要参数为：d=45㎜，D=85㎜，T=20.75mm,B=19mm,C=16mm,所以取其直径45mm。
2）因为安装大斜齿轮，其齿宽为75mm，所以长75mm直径50mm。
3)轴的轴环段直径60mm，长10mm。
4）过渡轴直径50mm 长度58mm
5）轴承端直径45mm，长度42mm
6）箱盖密封轴直径40，长度35mm
7)选择联轴器的直接35mm，长度60mm。
参考文献
[1]、《机械设计》银金光，刘扬主编，清华大学出版社
[2]. 《机械设计课程设计》银金光，刘扬主编，清华大学出版社
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基础.
机械设计是机械工业的基础,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,结合生产实际反应和解决工程实际问题的能力，巩固、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。
设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。