机械设计课程设计计算说明书带式运输机圆锥——圆柱齿轮减速器设计者：指导教师：2009年12月目录一¸设计任务书 (1)二¸电机的选择计算 (2)三¸运动和动力参数的计算 (3)四¸传动零件的设计计算1. 闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算 (4)2. 闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算 (8)五¸轴的设计计算1.减速器高速轴I的设计 (12)2.减速器低速轴II的设计 (17)3. 减速器低速轴III的设计 (23)六¸滚动轴承的选择与寿命计算1.减速器高速I轴滚动轴承的选择与寿命计算 (28)2.减速器低速II轴滚动轴承的选择与寿命计算 (29)3. 减速器低速III轴滚动轴承的选择与寿命计算 (31)七¸键联接的选择和验算 (32)八¸联轴器的校核 (34)九¸润滑油的润滑方式选择 (35)十¸减速器箱体附件选择设计 (35)十一¸主要设计尺寸 (37)十二¸参考文献 (40)机械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数据及其要求：运输带拉力F=2100N；运输带速度：V=1.6M/S 滚筒直径D=400mm 机器的年产量;500台；机器的工作环境：清洁，最高温度35℃机器的载荷特性：平稳；机器的工作时间：10（每年工作300天）其他设计要求：1、允许带运输速度误差±5% ； 2、小批量生产设计注意：1、设计由相当A0图纸2张及计算说明书1份组成。
2、设计必须根据进度(由指导老师拟定)按期完成。
3、设计图纸及计算说明书必须经指导老师审查签字后，方能参加设计答辩。
完成期限年月日T为联轴器所传递的名义转矩，即：T=9550pn = 9550×4960=39.8 N.mTc= KT =1.5×39.8=59.7 N.m联轴器的许用转矩 Tn=1250 N.m > Tc=59.7 N.m,许用转速 [n]=4750 r/min>n=960 r/min所以联轴器符合使用要求d. 作用在小锥齿轮的受力：（1）圆周力Ft1=2T1/dm1=2×38136.8/90=847.48 N，（2）径向力Fr1= Ft1·tanα·cosδ1=847.48×tan20°×cos18.435°=292.63N （3）轴向力Fa1= Ft1·tanα·sinδ1=847.48×tan20°×sin18.435°=97.54Ne．轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和和长度,1)为了满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴该轴受力计算简图如图1.2b ，齿轮1受力(1)求垂直面内的支撑反力：=70mm 轴承的T=19.75mm a≈17.6mm.∵lⅣ−Ⅴ+2(T-a)=70+2×(19.75-17.6)=74.3mm∴L2=lⅣ−Ⅴ根据实际情况取L2=74mm，估取L3=55mmB ∵ΣMB=0 ∴RCy= Ft1（L2+L3）/L2=847.48（74+55）/74=1477.36 N∵ΣY=0，∴RBy= Ft1-Rcy=847.48-1477.36=-629.88 N，MCy= 1477.36×74=109324.64N.mm(2)水平面内的支撑反力：∵ΣMB=0，∴RCz=[Fr1(L3+L2)-Fa1dm1/2]/L2 =[292.63（74+55）-97.54×62.5/2]/74=468.934 N，∵ΣZ=0，∴RBz= Fr1- RCz =292.63-468.934=-175.764N，∵水平面内C点弯矩， Mz=468.934×74=34701.116 N.mm(3)合成弯矩：M =√MCy2+MCz2=√109324.642+34701.1162 =114699.8N.mm(4) 作轴的扭矩图如图1.2c所示，计算扭矩：T=T1=38136.8N·mm(5)校核高速轴I：根据参考文献[3]第三强度理论进行校核：由图1.2可知，D点弯矩最大，故先验算D处的强度，∵M D＜M1 D ，∴取M= M1 D =3117.814N.m，又∵抗弯截面系数：W=0.1d3=0.1×323=3276.8m m3根据轴各定位的要求确定轴的各段直径和长度1）初步选定滚动轴承，因轴承同时承有径向力和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承。
参照工作要求并根据d min=23.32~28.998 mm取dⅠ−Ⅱ=35mm，，由课程设计，表12.4轴承产品目录中初步选取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30207，其主要参数为：d=35㎜，D=72㎜，T=18.75mm,B=17mm,C=15mm,,da min=42mm,所以取套筒的厚度为8mm因为机箱壁厚为8m，dⅡ−Ⅲ=50mm，lⅠ−Ⅱ=43.25mmlⅡ−Ⅲ=50.2mm，dⅤ−Ⅳ=35mm，lⅤ−Ⅳ=18.75mm。
2）因为安装小直齿轮为齿轮轴，其齿宽为75mm，直径为70mm，所以，dⅢ−Ⅳ=70mm，lⅢ−Ⅳ=75mm3)轴的Ⅵ-Ⅴ段设置挡油环和套筒，其中挡油环的长度为12.75mm，套筒的长度为14.5mm，高度为10mm，所以取，dⅣ−Ⅴ=40mm，lⅣ−Ⅴ=27.25mm。
至此，已初步确定了轴的各段直径和长度（2）轴上零件的周向定位大锥齿齿轮与轴的周向定位采用平键连接。
为了保证齿轮与轴具有良好的配合的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7n6，滚动轴承与轴的周向定位是有过渡配合来保证的。
此处选轴的直径尺寸公差为m6.（3）取轴端倒角为2×45°，各轴肩处的圆角半径为R2.f. 求垂直面内的支撑反力：该轴受力计算简图如图,齿轮1受力∵轴承的T=18.25mm，a≈15.3mm，lⅢ−Ⅳ=75mm，lⅣ−Ⅴ=27.25mm。
∴L3=lⅢ−Ⅳ/2+lⅣ−Ⅴ+(T-a)=37.5+27.25+(18.25-15.3)=67.7 mm内MD=√Mdy2+Mdz2=√1420822+(55308.5)2 =152467.5N.mm i.作轴的扭矩图如图所，计算扭矩：T=T2=95624.68N·mmj. 校核低速轴II强度，由参考文献[3]第三强度理论进行校核：1. 由图1.3可知，D点弯矩最大，故先验算D处的强度，∵M D＞M C ，∴取M= M D =152467.5N.mm，又∵抗弯截面系数：W=0.1d3=0.1×703=34300m m3∴σ=√M2+(αT)2w = √152467.52+(0.6×95624.68)234300=4.75Pa≤[σb]-1= 59 Mp a所以满足强度要求。
k.精确校核轴的疲劳强度（所用的表来自《机械设计》）(1)判断危险面虽然键槽对轴有削弱，但轴的最小直径是按扭转强度确定的，因此这个截面不是危险面。
只有在截面C处有较大的应力集中，因此必须对其进行精确校核。
(2)截面C右侧抗弯截面系数W=0.1d3=0.1×403=12500 mm3抗扭截面系数W T=0.2d3=0.2×403=25000 mm3截面C右侧的弯矩M为联轴器的校核：计算转矩为：Tc =KTK为工作情况系数，工作机为带式运输机时，K=1.25~1.5。
根据需要取1.5。
T为联轴器所传递的名义转矩，即：T=9550pn = 9550×3.497376.56=436.24 N.mTc= KT =1.5×436.24=654.4 N.m联轴器的许用转矩 Tn=1250 N.m > Tc=654.4 N.m,许用转速 [n]=4750 r/min>n=76.56 r/min所以联轴器符合使用要求d.作用在小直齿的力：（1）圆周力Ft4=Ft3=2942.3N（2）径向力Fr4=Fr3=1070.91Ne.轴的结构设计(1) 拟定结构方案如下图：（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和和长度,1)为了满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴与轴具有良好的配合的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7n6，同样半联轴器与轴相连，配合也为H7n6。
滚动轴承与轴的周向定位是有过渡配合来保证的。
此处选轴的直径尺寸公差为m6.（3）取轴端倒角为2×45°，各轴肩处的圆角半径为R2.f．求轴上的载荷。
该轴受力计算简图如图1.2b ，齿轮1受力a.求垂直面内的支撑反力：∵L1=B/2+lⅢ−Ⅳ+lⅣ−Ⅴ+b2/2=10+57.25+10+32.5=109.75mm∴L2= b2/2+lⅦ−Ⅷ-B/2=32.5+52-10=74.5mmB ∵ΣMA=0∴RCy= Ft4×L1/(L1+L2)= 2942.3×109.75/(109.75+74.5)=1752.6 N∵ΣY=0，∴RAy= Ft4-RCy=2942.3-1752.6=1189.7N，垂直面内D点弯矩MAy =MCy =0，MBy= Ft4×L1=2942.3×109.75=322917.5N.mmb. 水平面内的支撑反力：∵ΣMA=0，∴RCz=Fr4×L1/(L1+L2) = 1070.91×109.75/(109.75+74.5)=637.9N ∵ΣZ=0，∴RAz= Fr4- RCz =1070.91-637.9=433N，∵水平面内D点弯矩MAz= MCz=0,MBz=1070.91×109.75=117532.4N.mmc. 合成弯矩：MB=√MBy2+MBz2=√322917.52+117532.42 =343641.6N.mm d. 作轴的扭矩图如图1.2c所示，计算扭矩：T= T3=435799 N·mm6 .校核高速轴I：根据参考文献[3]第三强度理论进行校核：由图1.2可知，D点弯矩最大，故先验算D处的强度，∵M D＜M1 D ，∴取M= M1 D =343641.6N.m，又∵抗弯截面系数：W=0.1d3=0.1×603=21600m m3∴σ=√M12+(αT1)2w = √343641.62+(0.6×435799)221600mm3=19.99Pa≤[σb]-1= 59 Mp a所以满足强度要求。