机械设计说明书.docx

目 录
1.机械设计课程设计任务书…………………………………………………………2

2.电动机的选择………………………………………………………………………3

3.总传动比及传动比分配……………………………………………………………4

4.传动装置运动参数的计算…………………………………………………………5

5.各组传动齿轮设计…………………………………………………………………7

6.链传动设计…………………………………………………………………… 15

7.各组传动轴设计…………………………………………………………………16

8.各传动轴上键设计………………………………………………………………34

9.各组传动轴承设计………………………………………………………………36

10箱体结构尺寸……………………………………………………………………39

感想…………………………………………………………………………………41

参考文献……………………………………………………………………………42

一、机械设计课程设计说明书
题目E.悬挂式输送机传动装置设计
1．设计条件
1）机器功用 通用生产中传送半成品、成品用，被运送物品悬挂在输送链上；
2）工作情况 单向连续运输，轻度振动；
3）运动要求 输送链速度误差不超过5％；
4）使用寿命 8年，每年350天，每天16小时；
5）检修周期 一年小修，三年大修；
6）生产批量 中批生产；
7）生产厂型 中、大型通用机械厂。

悬挂式输送机
1、输送链 2、主动星轮 3、链传动 4、减速器 5、电动机
2．原始数据
1）主动星轮圆周力（kN）9；
2）主动星轮速度（m/s）：0.9；
3）主动星轮齿数：9；
4）主动星轮节距（mm）：100。

3．设计任务
1）设计内容 ①电动机选型；②链传动设计；③减速器设计；④联轴器选型设计；⑤其他。
2）设计工作量 ①减速器装配图1张；②零件图2张；③设计计算说明书1份。

4．设计要求
1）减速器设计成展开式二级减速器；
2）所设计的减速器至少有一对斜齿轮。

二、电动机的选择
1 类型：Y系列三相异步电动机；
2 型号：
工作机所需输入功率：＝9×0.9＝8.1Kw;

电机所需功率：;
其中，

=0.825
为高速级联轴器效率，0.99
为圆锥滚子轴承效率，0.98
为闭式圆柱齿轮效率，0.97（按8级精度）
为链传动效率，0.96

电机转速选：1500；
所以查表选电机型号为：Y160M-4
电机参数：
额定功率：11Kw
满载转速：＝1460

三、总传动比及传动比分配
（1）估算传动装置的总传动比i
在上边已确定电动机满载转速为n＝1460r/min，

＝1460/60＝24.3
（2）分配传动比

从减速器的高速轴开始各轴命名为1轴、2轴、3轴、4轴。
—高速级传动比
—低速级传动比
－链传动的传动比
由于=1.5～2.5,取=2,所以=24.3/2=12.15
而,所以取＝3.97，＝3.06

四、传动装置运动参数的计算

（1）各轴转速计算
第1轴转速
第2轴转速
第4轴转速
主动星轮转速

（2）各轴功率计算
第1轴功率
第2轴功率
第3轴功率
主动星轮功率

（3）各轴扭矩计算
第1轴扭矩
第2轴扭矩
第3轴扭矩
主动星轮扭矩

（4）将以上计算数据列表

轴号
转速
n(r/min)
输出功率
P(kW)
输出扭矩
T(Nm)
电动机
1460
9.82
64.23
1
1460
9.53
62.34
2
367.76
9.09
235.27
3
120.18
8.61
684.19
主动星轮
60.09
8.10
1287.32

五、各组传动齿轮设计
（1）高速级齿轮参数设计
设计项目及说明
结 果
1） 选用齿轮材料，确定许用应力
由表选 小齿轮40Cr调质
大齿轮45正火

许用接触应力 由式6－6，
接触疲劳极限 查图6－4
接触强度寿命系数 应用循环次数N 由式6－7

查图得
接触强度最小安全系数
则

许用弯曲应力 由式
弯曲疲劳强度极限 查图，
弯曲强度寿命系数 查图
弯曲强度尺寸系数 查图
弯曲强度最小安全系数
则

2） 齿面接触疲劳强度设计计算
确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度，参考表选取
小轮分度圆直径，由式得

齿宽系数 查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置
小轮齿数 在推荐值20～40中选
大轮齿数 圆整取
齿数比
传动比误差
小轮转矩
载荷系数K
－使用系数 查表
－动载系数 由推荐值1.05～1.4
－齿间载荷分配系数 由推荐值1.0～1.2
－齿向载荷分布系数 由推荐值1.0～1.2
载荷系数K
材料弹性系数 查表
节点区域系数 查图
重合度系数 由推荐值0.75~0.88
螺旋角系数
故
齿轮模数m
标准中心距a
圆整后取：
分度圆螺旋角：
小轮分度圆直径
圆周速度v
标准中心距a 齿宽b
大轮齿宽
小轮齿宽
3） 齿根弯曲疲劳强度校核计算
有式6－10
齿形系数 查表6.5 小轮
大轮
应力修正系数 查表6.5 小轮
大轮
重合度
=

重合度系数
故

4） 齿轮其他主要尺寸计算
大轮分度圆直径
根圆直径

顶圆直径

.2

Ⅱ公差组8级

合适

.25

m＝2.5mm

齿根弯曲强度满足

（2）低速级齿轮参数设计
设计项目及说明
结 果
1） 选用齿轮材料，确定许用应力
由表6.2选 小齿轮40Cr调质
大齿轮45正火

许用接触应力 由式6－6，
接触疲劳极限 查图6－4
接触强度寿命系数 应用循环次数N 由式6－7

.06
查图6－5得

接触强度最小安全系数
则

许用弯曲应力 由式6－12，
弯曲疲劳强度极限 查图6－7
弯曲疲劳强度极限 查图6－7，
弯曲强度寿命系数 查图6－8
弯曲强度尺寸系数 查图6－9
弯曲强度最小安全系数
则

2） 齿面接触疲劳强度设计计算
确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度，参考表6.7、表6.8选取
小轮分度圆直径，由式6－5得

齿宽系数 查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置
小轮齿数 在推荐值20～40中选
大轮齿数 圆整取
齿数比
传动比误差
小轮转矩
载荷系数K
－使用系数 查表6.3
－动载系数 由推荐值1.05～1.4
－齿间载荷分配系数 由推荐值1.0～1.2
－齿向载荷分布系数 由推荐值1.0～1.2
载荷系数K
材料弹性系数 查表6.4
节点区域系数 查图6－3
重合度系数 由推荐值0.85～0.92
故
齿轮模数m
按表6.6圆整
标准中心距a
圆整后取：
分度圆螺旋角：
小轮分度圆直径
圆周速度v
齿宽b 圆整
大轮齿宽
小轮齿宽
5） 齿根弯曲疲劳强度校核计算
有式6－10
齿形系数 查表6.5 小轮
大轮
应力修正系数 查表6.5 小轮
大轮
重合度
=

重合度系数
故

6） 齿轮其他主要尺寸计算
大轮分度圆直径
根圆直径

顶圆直径

Ⅱ公差组8级

合适

.25

m＝3mm

齿根弯曲强度满足

综上 ，得两组齿轮的相关几何参数

高速级齿轮参数
第二级齿轮参数

2．5
3

69
92

275
283

172
188

63
85

268
276

74
98

279
290

61
91

56
86

（3）链传动参数设计

设计项目及说明
结 果
1） 选择齿轮齿数、
小链轮齿数 估计链速为0.6～3m/s,由表5.3取
大链轮齿数3*18=54 圆整
2） 确定链节数
初取中心距，则链节数为

3） 确定链节距p
载荷系数 查表5.4
小链轮齿数系数 查表5.5，估计为链板疲劳
多排链系数 查表5.6
链长系数 查图5-13
由式5-9
根据小链轮转速和，查图5-12，确定链条型号
4)确定中心距a
由式5-12

5)验算速度v

3） 计算压轴力Q
链条工作压力F
压轴力系数
由公式5-13 压轴力

节

20A单排链
p=31.75mm

a =1258mm

v=1.21m/s
符合估计
F=7115.7N

Q=8540N

5．各组传动轴设计

（1） 高速轴设计与校核

设计项目及说明
结 果
1） 计算作用在齿轮上的力
转矩
输出小齿轮分度圆直径
圆周力
径向力
2） 初步估算轴的直径
选取40Cr作为轴的材料，调质处理
由式8－2 计算轴的最小直径并加大3％以考虑键槽的影响
查表8.6 取
则
3）轴的结构设计
（1）确定轴的结构方案
右轴承从轴的右端装入，靠内箱体与挡油环固定。左轴承从轴的左端装入，靠齿轮端盖与挡油环固定。将此轴设计为齿轮轴，所以在轴上加工齿轮。
（2）确定各轴段直径和长度
1段 由于1轴经联轴器联结的电动机的轴为28mm,查表14-6并由和选择连轴器型号为连轴器，因为,所以，比毂孔长度短1～4mm作为1段长度
2 段 为使半连轴器定位，轴肩高度，孔倒角C取1.6mm，且符合标准密封内径(JB/ZQ 4606-86)。取端盖宽度41mm,端盖外端面与半联轴器右端面15mm，则
3段 为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T297-95，暂选深沟球轴承6206，，其宽度。轴承润滑式选择：，选择脂润滑。齿轮与箱体内壁间隙取15mm，考虑轴承脂润滑，取轴承距箱体内壁距离，则
4 段 由于本轴属于齿轮轴（即轴与齿轮做成一体），所以取此段为齿根圆直径为轴径，长应为齿轮的轮毂宽度。

5 段 此处要与轴承配合，所以轴径应该缩小为30mm，长度为挡油环宽度加上轴承宽度。

3） 绘制轴的弯矩图和扭矩图

（1） 求轴承反力
H水平面

V垂直面

（2） 求齿宽中点处的弯矩
H水平面

V垂直面

合成弯矩M

扭矩T

（3）确定轴的弯矩和扭矩
4）按弯扭合成强度校核轴的强度
当量弯矩，取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩

轴的材料为40cr号钢，调质处理。由表8.2查得，由表8.9查得材料许用应力
由式8-4得轴的计算应力为

5 ) 精确校核轴的疲劳强度
（1）轴的细部结构设计
圆角半径：各轴肩处圆角半径见装配图。
键槽：齿轮、半连轴器与轴周向固定采用A型平键联接，按GB1096-79半连轴器处的键为：
配合：参考现有设计图纸或设计手册、图册

精加工方法：参考现有设计图纸或设计手册、图册

（2） 选择危险截面
在装配图中可以看到各截面均有应力集中源，选择其中应力较大、应力较集中较严重的截面。
（3） 计算危险截面工作应力
截面弯矩：
截面扭矩：
抗弯截面系数：
抗扭截面系数：
截面上弯曲应力：
截面上扭剪应力：
弯曲应力副：
弯曲平均应力：
扭切应力：
（4） 确定轴材料机械性能
查表8.2，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限
碳钢材料特性系数：
（5） 确定综合影响系数
轴肩圆角处有效应力集中系数，根据，，由表8.9差值计算得
键槽处有效应力集中系数，根据由表8.10差值计算得

尺寸系数，根据d由图8-12查得
表面状况系数，根据，表面加工方法查图8-2得
轴肩处综合影响系数为：

键槽处综合影响系数为：

同一截面如有两个以上得应力集中源，取其中较大得综合影响系数来计算安全系数，故按配合处取综合影响系数。
（6） 计算安全系数
由表8.13取需用安全系数[S]＝1.8
由式8-6

该轴满足强度要求

1段：键

1段：H7/k6
3、6段：m6
1段精车
2、3、6段：磨削

齿轮的下端根部

疲劳强度安全

（2）中间轴设计与校核
设计项目及说明
结 果
1） 计算作用在齿轮上的力
转矩
输出轴上大齿轮分度圆直径
圆周力
径向力
2） 初步估算轴的直径
选取45号钢作为轴的材料，调质处理
由式8－2 计算轴的最小直径并加大3％以考虑键槽的影响
查表8.6 取
则
3）轴的结构设计
（1）确定轴的结构方案
右轴承从轴的右端装入，靠挡油环定位。左轴承从轴的左端装入，靠挡油环定位。将此轴设计为阶梯轴，齿轮与轴采用普通平键周向定位。
（2）确定各轴段直径和长度
1段 根据圆整，根据GB/T297-95，暂选轴承为深沟球轴承6407，于是得，其宽度。轴承润滑方式选择：，选择脂润滑。同时还要使轴承距离箱体内壁12mm，还有15mm是齿轮到箱体内壁的距离。而且下个轴段是与轮毂配合，所以在这个细的轴段上还应该加长一段距离。

2 段 此段轴与齿轮的轮毂配合，所以轴的外径就等于齿轮的直径，而长度为齿轮轮毂的厚度再减去1～2mm

3段 为了使齿轮得到很好的定位，在此处设置一处轴肩。
4 段 此处用于轴与齿轮轮毂配合，所以轴的外径就等于齿轮的直径，而长度为齿轮轮毂的厚度再减去1～2mm.
5 段 此段长度及轴径的确定与第一段相同，同样考虑到与齿轮的配合和与齿轮轮毂的配合。
（3）确定轴承及齿轮作用力位置
深沟球轴承可以把轴承的中点位置当成轴承的支点位置，因此轴的支撑点到齿轮载荷作用点距离到大轮为
4）绘制轴的弯矩图和扭矩图
（7） 求轴承反力
H水平面

V垂直面

（8） 求齿宽中点处的弯矩

扭矩T

5）按弯扭合成强度校核轴的强度
当量弯矩，取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩

轴的材料为45号钢，调质处理。由表8.2查得，由表8.9查得材料许用应力
由式8-4得轴的计算应力为

该轴满足强度要求

（3）输出轴设计与校核
设计项目及说明
结 果
1） 计算作用在齿轮上的力
转矩
输出轴上大齿轮分度圆直径
圆周力
径向力
2） 初步估算轴的直径
选取45号钢作为轴的材料，调质处理
由式8－2 计算轴的最小直径并加大3％以考虑键槽的影响
查表8.6 取
则
3）轴的结构设计
（1）确定轴的结构方案
右轴承从轴的右端装入，靠挡油环定位。左轴承从轴的左端装入，靠挡油环定位。将此轴设计为齿轮轴，所以在轴上加工齿轮。
（2）确定各轴段直径和长度
1段 根据圆整.
2段 为了方便挡油圈定位，所以此处要突出，做成轴肩，同时为了方便加工，将此段做成与齿轮轮毂相等的大小。
3 段 此段为轴肩，方便下方齿轮的定位的。
4 段 此处用于轴与齿轮轮毂配合，所以轴的外径就等于齿轮的直径，而长度为齿轮轮毂的厚度再减去1～2mm.
5 段 此段与1段对称分布
6 段 此段为输出段

（3）确定轴承及齿轮作用力位置
深沟球轴承可以把轴承的中点位置当成轴承的支点位置，所以其支点尺寸，因此轴的支撑点到齿轮载荷作用点距离
4）绘制轴的弯矩图和扭矩图
（9） 求轴承反力
H水平面

V垂直面

（10） 求齿宽中点处的弯矩

扭矩T

5）按弯扭合成强度校核轴的强度
当量弯矩，取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩

轴的材料为45号钢，调质处理。由表8.2查得，由表8.9查得材料许用应力
由式8-4得轴的计算应力为

6 ) 精确校核轴的疲劳强度
（1）轴的细部结构设计
圆角半径：各轴肩处圆角半径见装配图。
键槽：齿轮与轴周向固定采用A型平键联接，按GB/T1095-2003和GB/T1096-2003齿轮处的键为：
配合：参考现有设计图纸或设计手册、图册

精加工方法：参考现有设计图纸或设计手册、图册

（11） 选择危险截面
在装配图中可以看到各截面均有应力集中源，选择其中应力较大、应力较集中较严重的截面。
（12） 计算危险截面工作应力
截面弯矩：
截面扭矩：
抗弯截面系数：
抗扭截面系数：
截面上弯曲应力：
截面上扭剪应力：
弯曲应力副：
弯曲平均应力：

扭切应力：
（13） 确定轴材料机械性能
查表8.2，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限
碳钢材料特性系数：
（14） 确定综合影响系数
轴肩圆角处有效应力集中系数，根据，，由表8.9差值计算得
配合处综合影响系数，根据，配合H7/r6由表8.11差值计算得
键槽处有效应力集中系数，根据由表8.10差值计算得

尺寸系数，根据d由图8-12查得
表面状况系数，根据，表面加工方法查图8-2得
轴肩处综合影响系数为：

键槽处综合影响系数为：

同一截面如有两个以上得应力集中源，取其中较大得综合影响系数来计算安全系数，故按配合处取综合影响系数。
（15） 计算安全系数
由表8.13取需用安全系数[S]＝1.8
由式8-6

该轴满足强度要求

疲劳强度安全

6．各传动轴上键设计
（1）高速轴上联轴器处键设计与校核
设计项目及说明
结 果
1． 由于，查表选，可得键的相关尺寸

2． 因为该轴段长度，所以定义键的长度l
3． 验算其积压强度 查表得其许用挤压应力

满足挤压应力要求

（2）中间轴上大齿轮处键设计与校核
设计项目及说明
结 果
1． 由于，查表选，可得键的相关尺寸

2． 因为该轴段长度，所以定义键的长度l
3． 验算其积压强度 查表得其许用挤压应力

满足挤压应力要求

（3）中间轴上小齿轮处键设计与校核
设计项目及说明
结 果
1． 由于，查表选，可得键的相关尺寸
2． 因为该轴段长度，所以定义键的长度l
3． 验算其积压强度 查表得其许用挤压应力

满足挤压应力要求

（4）输出轴上齿轮处键设计与校核
设计项目及说明
结 果
1． 由于，查表选，可得键的相关尺寸
2． 因为该轴段长度，所以定义键的长度l
3． 验算其积压强度 查表得其许用挤压应力

满足挤压应力要求

（5）输出轴上联轴器处键设计与校核
设计项目及说明
结 果
1． 由于，查表选，可得键的相关尺寸
2． 因为该轴段长度，所以定义键的长度l
3． 验算其积压强度 查表得其许用挤压应力

满足挤压应力要求

7．各组传动轴承设计

（1）第一对轴承的选用与校核

设计项目及说明
结 果
初选为深沟球轴承，转速为2890r/min，

P=

所以最后得出结论，选用深沟球轴承6206

.2

满足3年大修
B=23

（2）第二对轴承的选用与校核

设计项目及说明
结 果
初选为深沟球轴承，转速为447.2r/min，

P=

所以最后得出结论，选用深沟球轴承6207

满足3年大修
B=17

（3）第三对轴承的选用与校核

初选为深沟球轴承，转速为247r/min，

P=

所以最后得出结论，选用深沟球轴承6208

满足3年大修
B=18

8．箱体结构尺寸
1．箱体壁厚 10mm
箱盖壁厚 10mm
2. 箱座上部凸缘高度 15mm
箱盖凸缘厚度 15mm
箱座底凸缘厚 25mm
3. 地脚螺钉直径 M20
4. 轴承连接螺柱直径 M16
5. 箱盖与箱座连接螺栓 M10
6. 轴承端盖螺钉直径 M8
7. 检查孔盖螺钉直径 M6
8. 定位销直径 10mm
9. 轴承旁凸台半径 22mm
10. 凸台高度 43mm
11. 外箱壁至轴承内壁距离 47mm
12. 齿轮顶圆与箱壁距离 20mm
13. 箱盖肋板厚 10mm
14. 箱座肋板厚 10mm
15. 通气孔选择 M12X1.25
16. 油标选择杆式油标 M12
17. 放油孔及放油塞选择 M20X1.5
18. 密封件选用毛毡密封
19. 轴承选择脂润滑,所以每个轴承都有各挡油环

感 想
三周课程设计就这么快就结束了，一切完成以后真有点轻松感,也发现自己原来有许多没掌握的知识,也在这个过程中学到了不少知识。
虽学习机械的东西的时间不短了,但学了这么长时间真没有感到学到什么东西,更别提设计了,一提到设计真有点茫然的感觉,不知从何下手.但最终还是完成了,虽然完成得不怎么样,但看着自己作出来的东西还真有点成就感.
虽然是短短的三周时间，但是它却使我了解了一些设计的工序，以及设计人员设计的步骤，学到了很多不知道的东西。当然这一切都在老师的指导下进行的，回想一下，刚开始真有点一无所知的感觉，但是通过老师的指导帮助和同学之间的讨论，使我在短短的三周里有了很大的提高，掌握了许多曾经未曾掌握的知识。
通过课程设计使我发现了自身的一些不足，例如CAD的课程学习不够扎实,通过制图又学到了不少功能.特别是字体的修改，而且有很多东西都是有标准的，但是自己却不知道去用，而且自己有很多想当然的设计过程，也给自己带来了不小的麻烦，但这些教训都是我今后工作的经验，回想起来，多少个不眠之夜还是值得的,看到自己做出的东西真有几分欣慰。

参考文献
1． 程志红主编。机械设计。南京：东南大学出版社
2． 程志红、唐大放主编。机械设计课程上机与设计。南京：东南大学出版社
3． 王洪欣主编。机械设计。南京：东南大学出版社
4． 庄宗元主编。AutoCAD 2004。徐州：中国矿业大学出版社
5． 中国矿业大学机械制图教材编写组编。画法几何及机械制图。徐州：中国矿业大学出版社
6． 甘永力主编。几何量公差与检测。上海：上海科学技术出版社