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=2100N ，运输带速度 s m 6.1=∨，滚筒直径 D=400mm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：一、 选择电动机和计算运动参数(一) 电动机的选择1. 计算带式运输机所需的功率：P w =1000FV =10006.12100⨯=3.36kw 2. 各机械传动效率的参数选择：1η=0.99（弹性联轴器）， 2η=0.98（圆锥滚子轴承），3η=0.96（圆锥齿轮传动），4η=0.97（圆柱齿轮传动），5η=0.96（卷筒）.所以总传动效率：∑η=21η42η3η4η5η=96.097.096.098.099.042⨯⨯⨯⨯ =0.808 3. 计算电动机的输出功率：d P =∑ηwP =808.036.3kw ≈4.16kw 4. 确定电动机转速：查表选择二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比合理范围∑'i =8~25（华南理工大学出版社《机械设计课程设计》第二版朱文坚 黄平主编），工作机卷筒的转速w n =40014.36.1100060d v 100060⨯⨯⨯=⨯π=76.43 r/min，所以电动机转速范围为min /r 75.1910~44.61143.7625~8n i n w d ）（）（’=⨯==∑。
则电动机同步转速选择可选为 750r/min ，1000r/min ，1500r/min 。
考虑电动机和传动装置的尺寸、价格、及结构紧凑和 满足锥齿轮传动比关系（3i i 25.0i ≤=I ∑I 且），故首先选择750r/min ，电动机选择如表所示 表1(二) 计算传动比： 1. 总传动比：420.943.76720n n i w m ≈==∑2. 传动比的分配：I I I ∑⨯=i i i ，∑I =i 25.0i =355.2420.925.0=⨯<3，成立355.2420.9i i i ==I ∑∏=4 (三) 计算各轴的转速：Ⅰ轴 r/m in 720n n m ==I Ⅱ轴 r/min 73.305355.2720i n n ===I I ∏ Ⅲ轴 r/min 43.76473.305i n n ===∏∏I I I (四) 计算各轴的输入功率：Ⅰ轴 kw 118.499.016.41d =⨯==I ηP PⅡ轴 kw 874.396.098.0118.432=⨯⨯==I ∏ηηP P Ⅲ轴 42ηη∏I I I =P P =3.874×0.98×0.97=3.683kw 卷筒轴 kw 573.399.098.0683.312=⨯⨯==I I I ηηP P 卷 (五) 各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩mm 1052.572016.41055.9n 1055.946m d 6d •⨯=⨯⨯=⨯=N P T 故Ⅰ轴 =⨯==I 99.051778.51d ηT T 5.462mm 104•⨯NⅡ轴 mm 102103.110355.296.098.046260.5i 5432•⨯=⨯⨯⨯⨯==I I ∏N T T ηη Ⅲ轴 m m 10602.410497.098.021028.1i 5542•⨯=⨯⨯⨯⨯==∏∏I I I N T T ηη 卷筒轴 mm 10465.41099.098.0602.45512•⨯=⨯⨯⨯==∏N T T ηη卷二、 高速轴齿轮传动的设计(一) 选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数1. 按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动2. 输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度。
3. 材料选择 由《机械设计》第八版西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著的教材 表10—1选择小齿轮材料和大齿轮材料如下：4. 选择小齿轮齿数=1z 25，则：875.5825355.2z i z 12=⨯==I ，取59z 2=。
实际齿比36.22559z z u 12===5. 确定当量齿数 36.2tan cot u 21===δδ ∴036.67964.2221==δδ， ∴ 14.27921.025cos z z 11v1===δ，28.151390.059cos z z 22v2===δ 。
(二) 按齿面接触疲劳强度设计[]()32121u 5.0192.2d RR H E KT Z Φ-Φ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥σ 1. 确定公式内的数值1) 试选载荷系数8.1t =K2) 教材表10—6查得材料弹性系数a 8.189MP Z E =（大小齿轮均采用锻钢） 3) 小齿轮传递转矩 =I T 5.462mm 104•⨯N 4) 锥齿轮传动齿宽系数33.035.0b25.0=Φ≤=Φ≤R R R，取。
5) 教材10—21d 图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限a 570lim1MP H =σ；10—21c 图按齿面硬度查得大齿轮接触疲劳强度极限a 390lim2MP H =σ。
6) 按式(1—13)计算应力循环次数()9h 1110074.21030082172060j n 60⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==L N ；891210788.836.210074.2u ⨯=⨯==N N7) 查教材10—19图接触疲劳寿命系数01.11=HN K ，05.12=HN K 。
8) 计算接触疲劳许用应力[]H σ 取失效概率为1%，安全系数为S=1，则 []1H σ=a 7.57557001.1lim11MP S K H HN =⨯=σ[]a 5.40939005.1lim222MP SK H HN H =⨯==σσ∴ []H σ=[][]a 6.49225.4097.575221MP H H =+=+σσ<1.23[]2H σ[]a 6.492MP H =∴σ取2. 计算1) 计算小齿轮分度圆直径1d （由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）[]()32121t u 5.0192.2d RR H E KT Z Φ-Φ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥σ =()324236.233.05.0133.010462.58.16.4928.18992.2⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯ =87.470 mm 2) 计算圆周速度 m/s 296.360000720470.8714.3100060n d v t 1=⨯⨯=⨯=I π3) 计算齿宽b 及模数m =+⨯⨯=+Φ=Φ=2136.233.0470.8721u d b 22t 1RR R 36.992mm 4988.325470.87z d m 1t 1nt ===mm 4) 齿高m m 8723.74988.325.2m 25.2h nt =⨯==699.48723.7992.36h b == 5) 计算载荷系数K 由教材10—2表查得：使用系数使用系数A K =1；根据v=3.296m/s 、8级精度，由10—8图查得：动载系数V K =1.18；由10—3表查得：齿间载荷分配系数αK =1==ααF H K K ；取轴承系数be βH K =1.25，齿向载荷分布系数βK =αβH H K K ==875.15.1be =⨯βH K所以：213.2875.1118.11=⨯⨯⨯==βαH H V A K K K K K6) 按实际载荷系数校正所算得分度圆直径 mm 705.938.1213.2470.87d d 33t t11=⨯==K K7) 就算模数： 748.325705.93z d m 11n ===mm (三) 按齿根弯曲疲劳强度设计m ()[]3aa 21211u z 5.014F S F R R Y Y KT σ+Φ-Φ≥1. 确定计算参数1) 计算载荷213.2875.1118.11=⨯⨯⨯==βαF F V A K K K K K2) 查取齿数系数及应了校正系数 由教材10—5表得：568.2a1=F Y ，601.1a1=S Y ；14.22=Fa Y ，83.12=Sa Y 。
3) 教材10—20图c 按齿面硬度查得小齿轮的弯曲疲劳极限 a 4001MP FE =σ；教材10—20图b 按齿面硬度查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限 a 3202MP FE =σ。
4) 教材10—18图查得弯曲疲劳寿命系数 92.091.021==FN FN K K ，。
5) 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 。
[]a 2604.140091.0111MP S K FE FN F =⨯==σσ []a 29.2104.132092.0222MP S K FN FN F =⨯==σσ 6) 计算大小齿轮的[]F S F Y Y σaa 并加以比较，[]1a1a1F S F Y Y σ=01581.0260601.1568.2=⨯ ，[]01862.029.21083.114.22a2a2=⨯=F S F Y Y σ ，大齿轮的数值大。
2. 计算（按大齿轮） ()[]3aa 22121t 1u z 5.014m F S F R R Y Y KT σ+Φ-Φ≥=()3222401862.0136.22533.05.0133.010462.5213.24⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=2.901mm对比计算结果，由齿面接触疲劳计算的模m 大于由齿根弯曲疲劳强度的模数，又有齿轮模数m 的大小要有弯曲强度觉定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关。
所以可取弯曲强度算得的模数 2.901 mm 并就近圆整为标准值3m n = mm （摘自《机械原理教程》第二版清华大学出版社 4.11 锥齿轮模数（摘自GB/T12368—1990）），而按接触强度算得分度圆直径1d =93.705mm 重新修正齿轮齿数，235.313705.93m d z n 11===,取整33z 1=，则715.7733355.2z i z 112=⨯==，为了使各个相啮合齿对磨损均匀，传动平稳，12z z 与一般应互为质数。
故取整77z 2=。
则实际传动比333.23377z z i 121===，与原传动比相差2.2%，且在%5±误差范围内。
(四) 计算大小齿轮的基本几何尺寸1. 分度圆锥角：1) 小齿轮 199.23z z arccot121==δ 2) 大齿轮 801.66199.23909012=-=-=δδ 2. 分度圆直径：1) 小齿轮 m m 99333z m d 1n 1=⨯== 2) 大齿轮 m m 231773z m d 2n 2=⨯== 3. 齿顶高 mm 3mm 31m h h n a a =⨯==*4. 齿根高 ()()mm 6.3mm 32.01m c h h n a f =⨯+=+=**5. 齿顶圆直径：1) 小齿轮 m m 515.1049191.03299cos h 2d d 1a 11a =⨯⨯+=+=δ 2) 大齿轮 m m 363.2333939.032231cos h 2d d 2a 2a2=⨯⨯+=+=δ 6. 齿根圆直径：1) 小齿轮 m m 382.929191.06.3299cos h 2d d 1f 11f =⨯⨯-=-=δ2) 大齿轮 m m 164.2283939.06.32231cos h 2d d 2f 2f2=⨯⨯-=-=δ7. 锥距 mm 660.125773323z z 2m sin 2mz 222221=+⨯=+==δR8. 齿宽 m m 845.41660.125333.0b =⨯=Φ=R R ，（取整）b=41mm 。