机械课程设计螺旋输送机传动装置.doc

机械设计基础课程设计说明书

设计题目： 螺旋输送机传动装置
学生姓名：
学 号：
专业年级：
指导老师：
成 绩：

2023年1月

机械设计课程设计说明书

学生姓名 肖百健 专业班级 10级交通运送一班 学 号 20230736
指导教师 职 称 讲师 教研室 机电系教研室
题目 螺旋输送机传动装置
传动系统图：

原始数据：输送机工作轴功率 p = 3.2kw
输送机工作轴转速 n = 36(r/min)
工作条件：三班制单向连续运转，载荷较平稳;使用折旧期 2023；
工作环境 室外，灰尘较大，环境最高温度35度；
动力来源 电力，三相交流，电压380/220v；
检修间隔期 三年一大修 两年一中修 半年一小修；
制造条件及生产批量，一般机械厂制造，单间生产。

目录
1.电动机的选择与运动参数的计算
1.1、电动机的选择…………………………………………………………… （4）
1.2、传动比的分派…………………………………………………………… （6）
1.3、传动装置运动参数………………………………………………………… （6）
2. 各齿轮的设计计算
2.1、直齿圆柱齿轮减速设计…………………………………………………… （9）
2.2、直齿圆锥齿轮减速设计…………………………………………………… （13）
3.轴结构设计
3.1 、高速轴的设计…………………………………………………………… （18）
4.校核
4.1、高速轴轴承和键的校核………………………………………………… （23）
4.2、联轴器的选择……………………………………………………………（23）
4.3、减速器的润滑……………………………………………………………（23）
5.箱体尺寸及技术说明
5.1、减速器箱体尺寸………………………………………………………… （25）
6.福建设计
附件设计…………………………………………………………… （26）
7.其他技术说明
其他技术说明……………………………………………………………（27）
8.设计心得………………………………………………………………………（29）
参考文献………………………………………………………………………… （30）

设计计算与说明
计算结果
1. 电动机的选择与运动参数的计算
1.1、电动机的选择
1.1.1、拟定传送机所需的功率
设定传送机自身的功率

1.1.2、拟定传动总效率
其中、、、分别为联轴器、一对锥齿轮、一对圆柱齿轮、球轴承的效率。
查表可得：、、、

1.1.3、电动机的输出功率

1.1.4、选择电动机
单级圆柱斜齿轮的传动比
锥齿轮 -3
则总动比的范围是 2-18
所以，的电动机的转速范围为 260-2340 r、
选择电动机型号为：Y132M2-6

Y132M2-6 电动机重要技术数据
额定功率

满载转速

同步转速

额定转矩

最大转矩

1.1.5、电动机的外型尺寸

Y132M2-6电动机外形尺寸为（mm）
A
B
C
D
E
F
G
H
216
178
89
38
80
10
33
132
K
AB
AC
AD
HD
BB
L

12
280
270
210
315
238
515

电动机安装尺寸（mm）
中心高H
外形尺寸
LX（AC/2+AD）XHD
地脚安装尺寸AXB
地脚螺钉孔直径K
轴伸尺寸DXE
装键部位
尺寸FXGD
132
515X345X315
216X178
12
38X80
10X41

1.2、总传动比计算及传动比分派
1.2.1、总传动比计算
由题目给定参数可知输送机工作轴转速

1.2.2、传动比的分派
一级圆柱齿轮减速器传动比一般。
一级圆锥齿轮减速器，用于输入轴与输出轴垂直相交的传动时，若采用直齿轮一般，因此取一级闭式圆柱斜齿齿轮传动比=3
则一级开式圆锥此轮传动的传动比
1.1.3、传动装置运动参数的计算
（1）、对于圆柱斜齿齿轮传动：
高速轴的输入功率：
低速轴的输入功率：
对于圆锥齿轮传动：
高速轴的输入功率
低速轴的输入功率
（2）、各轴转速的计算
对于圆柱齿轮传动： 高速轴转速
低速轴转速
对于圆锥齿轮传动： 高速轴转速
低速轴转速
（3）、各轴输入转矩的计算
对于圆柱齿轮传动：
高速轴输入转矩
低速轴输入转矩
对于圆锥齿轮传动：
高速轴输入转矩
低速轴输入转矩

（4）、各轴功率、转速、转矩列于下表:
轴 名
功率
转速
转矩
圆柱齿轮传动
高速轴
4.6175
960
45.9345
低速轴
4.3894
320
130.996
圆锥齿轮传动
高速轴
4.2586
320
127.0925
低速轴
3.7560
130
275.9215

2. 各齿轮的设计计算
2.1、直齿圆柱齿轮减速设计
2.1.1工况分析
直齿圆柱斜齿齿轮传动采用软齿面闭式传动，初选传动精度为7级，齿轮表面粗糙度为，其重要失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多一些，取，，压力角为。
2.1.2设计原则
1、设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度计算。
2、按齿根弯曲疲劳强度设计。
2.1.3设计计算
（ 1）、选择齿轮材料并拟定螺旋角
小齿轮用45调质，齿面硬度250HBS
大齿轮用45常化210HBS
选螺旋角为
（2）、按齿面接触接触强度设计
即
(1) 拟定公式的各值
1.试选 2.区域系数
3.查得 则
4.许用接触应力 ：

5.安全系数 S=1 失效概率为1% 选齿宽系数
弹性影响系数
查表，

6.应力循环次数

则
7.计算圆周速度
8. 计算齿宽b及模数

9. 重合度
10.计算载荷系数k
已知使用系数 根据 v=2.3091m/s 动载荷系数

载荷系数
11.按实际载荷系数校正所算的分度圆直径

12.计算模数
（3）、按齿根弯曲强度设计

（1）1. 计算载荷系数

2.纵向重合度
查得螺旋角影响系数
3计算当量齿数

（4）查取齿形系数

（5）查取应力校正系数

（6）.计算大小齿轮的
=
（7）拟定公式内各参数
1.查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 取 s=1.4
2.弯曲疲劳系数
3.
4.=0.014229 =0.013646
（4）.设计计算
计算的1.23
（1）取=1.5

取
（2）.几何尺寸的计算

取a=96
（3）正螺旋角
（4） 计算大小齿轮的分度圆直径
（5）计算齿宽

圆整后取

（5）、计算齿轮其他参数
齿顶高
顶隙
齿根高
全齿高
分度圆直径

基圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

齿距
齿厚 s=p/2=2.355
齿槽宽 e=p/2=2.355
2.2、直齿圆锥齿轮减速设计
2.2.1选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数
（1）输送机为一般工作机械，速度不高，故选用7级精度。
（3）材料选择 选则小齿轮材料为45钢，调质解决，硬度为250HBS。大齿轮材料为45钢，常化，硬度为210HBS，两者硬度差为40HBS。
（4）选小齿轮齿数
则：。
2.2.2按齿面接触疲劳强度设计
按参考文献[1]式10-9a计算
即
（1)拟定公式内的各项数值
①试选载荷系数 =1.3.
②计算小齿轮的转矩：
③由《机械设计》201页表10-6查出材料的弹性影响系数：

④由参考文献[1]209页表10-21按齿面硬度查出：
小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa；
大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa
⑤由参考文献[1]式10-13计算应力循环次数：
=60×320×1×（2×1×8×365×8）=2.246×
=2.246×/3.5=9.111×。
⑥由参考文献[1]207页图10-19查出得接触疲劳寿命系数：
=0.94,=0.96。
⑦计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1。
=0.94×600MPa=564MPa
=0.96×550MPa=528MPa
⑧由参考文献[1]193页10-2取；由《机械设计》194页10-8试选动载系数；由《机械设计》226页表10-9取及为1；,，则=1.5×1.25=1.875，所以：

⑨锥齿轮传动的齿宽系数常取ΦR=
(2)计算
①计算小齿轮分度圆直径
113.27mm
②计算圆周速度==1.897m/s
③计算载荷系数
V=1.897m/s,7级精度，查得与试选值相同，故选取
故选取mm
④计算小齿轮模数mm
2.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计

（1）拟定计算参数
①计算载荷系数1×1.08×1×1.875=2.025。
② 由参考文献[1]208页表10-21查出：
小齿轮的弯曲疲劳强度极限=460MPa；
大齿轮的弯曲疲劳强度极限=440MPa
③由参考文献[1]206页10-18查表弯曲疲劳寿命系数=0.88,=0.92。
④计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1
==404.8MPa
==418MPa
⑤计算节圆锥角

⑥计算当量齿数=21.5647，133.670
⑦由参考文献[1]200页10-5查取齿形系数及应力校正系数
查表得：=2.74，=2.164.，=1.555，=1.869。
⑧计算大小齿轮的并加以比较
=0.0105；=0.0094。
小齿轮值较大
（2）计算

=
综合分析取=5mm ,,mm
2.2.4几何尺寸计算
（1）锥齿轮大端分度圆直径
100mm,=250mm
（2）计算锥距R
=255mm
（3）节圆锥角：
,

（5）计算齿宽
,,
取
2.2.5计算齿轮其他参数
分度圆直径

齿顶高
齿根高
全齿高
顶隙
齿顶圆直径

齿根圆直径

齿宽 ，,
齿根角
根锥角

顶锥角

3.轴结构设计
3.1、高速轴的设计
3.1.1选择轴的材料及热解决
由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊规定故选择常用材料45钢,调质解决.
3.1.2初估轴径
按扭矩初估轴的直径,则:

拟定参数，A为材料系数，查得A 118-107，在这里取118，再考虑键对轴的削弱，若计算的轴截面上有键槽则应将轴颈增大，一个键槽增大3%-5%,两个增大7%-10%。

3.2.3、初选轴承
1）轴选轴承为6208
2）轴选轴承为6208
3）轴选轴承为6209
根据轴承拟定各轴安装轴承的直径为:
D1=40mm
D2=40mm
D3=45mm

3.2.4、联轴器的选择
联轴器选择为YL8和YL9刚性联轴器
3.2.5结构设计
现只对高速轴作设计,其它两轴设计略,结构详见图)为了拆装方便,减速器壳体用剖分式,轴的结构形状如图所示.
（1） 各轴直径的拟定
初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始拟定直径。
1）第一段轴要安装联轴器YL8，故该段轴径为=38mm
2） 该轴轴段安装轴承6208,故该段直径为。
3） 轴承右段有轴肩，故该段直径为。
4）轴肩过后为一段D=40mm轴，齿轮处，直径为。
5） 齿轮右端用轴肩固定。
6） 轴肩过后为安装轴承处。
（2）各轴段长度的拟定
1） 轴段1的长度为联轴器的长度
2） 轴段2为轴承安装处和轴承端盖的安装处和挡油盘安装处，取
3） 轴段3为轴肩，取
4） 轴段4为齿轮左断面和轴肩之间的距离，取。
5） 轴段5为齿轮，取长度。
6） 轴段6安装轴承和挡油盘，长度为
（3）轴上零件的周向固定
为了保证良好的对中性坚固性，采用齿轮轴。与轴承内圈配合轴应选用k6，轴与联轴器均采用C型普通平键联接，轴与齿轮均采用A型普通平键联接。
（4）轴上倒角与圆角
为保证6208轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为。
3.2.5轴的受力分析
1）画轴的受力简图
2）计算支座反力
作用于齿轮上的圆周力
径向力
在水平面上

在垂直面上

3）作轴的水平面和垂直面的弯矩图
作垂直面弯矩图

作水平面弯矩图

计算合成弯矩，作合成弯矩图

计算转矩
计算危险截面当量弯矩：

其中，应力校正系数为。
3.2.6判断危险截面
如上所诉可知，轴的危险截面位于安装齿轮的位置。
其危险截面为
3.2.7轴的弯扭合成强度校核
查表可得 折合系数
计算抗扭截面系数

轴受力图

图.1
3.2.8.轴的安全系数校核
由表10-1查得

由表查得
弯曲应力
应力幅
平均应力
切应力

安全系数

S在需用安全系数范围内，故a-a剖面安全。

4. 校 核
4.1、高速轴轴承

选择轴承的型号为6208， e=0.024 x=0.56 y=1.85
1） ： P=
2） 验算60208的寿命

4.2、键的校核
键1 10×8 L=56
则强度条件为
查表许用挤压应力
所以键的强度足够
4.3、联轴器的选择
联轴器选择为YL8和YL9型弹性联轴器
4.4、减速器的润滑
（1） 齿轮的润滑
因齿轮的圆周速度<12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。
低速齿轮浸入油里约1/3，高速级齿轮靠低速级齿轮带油润滑。
（2） 滚动轴承的润滑
因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V＜2m/s所以采用脂润滑。

5.减速器箱体尺寸
箱体壁厚 箱盖壁厚
箱盖凸缘厚度 箱座凸缘厚度
地脚螺栓直径 地脚螺栓数目
定位销直径
箱盖，箱座肋厚
大齿轮顶圆与内箱壁距离
齿轮端面与内箱壁距离
轴承端面至箱体内壁距离
大齿轮齿顶圆至箱体底面内壁间距
减速器中心高H=102mm 箱体内壁轴向间距

6. 附件设计
6.1.视孔盖和窥视孔
在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件啮合区位置，并有
足够的空间，以便于能进一步进行操作，窥视孔有盖板机体上开窥
视孔与凸缘一块，以便于机械加工出支撑盖板的表面并用垫片加
强密封，盖板用铸铁制成，用M10紧固。
6.2放油孔与螺塞
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近
的一侧，与便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁
应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支撑面，并加封油圈加以
密封。
6.3油标
油标位于便于观测减速器油面稳定之处。油尺安顿的部位不
能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。
6.4通气孔
由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大为便于排气，
在机盖顶部窥视孔盖上安装通气器，以便于达成体内为压力平衡。
6.5起盖螺钉
起盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度，钉杆端
部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。
6.6定位销
为保证刨分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联
凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。
6.7吊钩
在机盖上直接铸处吊钩和吊环，用以吊起或搬运较重的物体

7.其他技术说明
7.1、对零件的规定
装配前所有的零件均要用煤油或者汽油清洗，在配合表面涂上润滑油。在箱体内表面涂防侵蚀涂料，箱体内不允许有任何杂物。
（1）对滚动轴承游隙的调整规定
为保证滚动轴承的正常工作，应保证滚动轴承的轴向有一定的游隙。对游隙不可调的轴承，可取游隙为0.25至0.4mm。对可调游隙的轴承，其游隙值可查机械设计手册。本设计采用深沟球轴承，因此可取游隙0.3mm。
7.2啮合传动侧隙和接触斑点
传动侧隙和接触斑点使齿轮传动中两项影响性能的重要指标，安装时必须保证齿轮副或蜗杆副所需的侧隙及齿面接触斑点。
传动侧隙的大小和传动中心距有关，与齿轮的精度无关。侧隙检查可用塞尺或
者把铅丝放入互相啮合的两齿面间，然后测量塞尺或者铅丝变形后的厚度。本设计中啮合侧隙用铅丝检查不小于0.16 mm,铅丝不得大于最小侧隙的四倍。
接触斑点的规定是根据传动件的精度拟定的。它的检查时在积极轮的齿面上涂色，将其转动2至3周后，观测从动轮齿上的着色情况，从而分析接触区的位置和接触面积的大小。本设计用涂色法检查斑点，按齿高接触斑点不小于40%；按齿长接触斑点不小于50%.必要时可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况。
若齿轮传动侧隙或者接触斑点不符合设计规定，可调整传动件的啮合位置或者对齿面进行刮研、跑和。
7.3对润滑密封的规定
减速器剖分面、各接触面及密封处均不允许漏油，渗油。剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，但决不允许使用垫片和使用任何填料。
7.4对实验的规定
减速器装配完毕后，在出厂前一半要进行空载实验和整机性能实验，根据工作和产品规范，可选择抽样和所有产品实验。
先做空载实验，在额定转速下正反转各1至2h。规定运转平稳.噪声小，连接固定处不松动，不漏油。
负载实验时规定在额定转速和额定功率下，油池温升不要超过35摄氏度，轴承温升不能超过40摄氏度。
7.5对外观、包装和运送的规定
减速器应根据箱体的规定，在箱体表面涂上灰色油漆。轴的外伸端及各附件应涂有包装。运送用的减速器包装箱应牢固可靠，装卸时候不可倒置，安装搬运时候不得使用箱盖上的吊钩、吊耳、吊环等。
7.6对润滑油的规定
机座内采用L-CKD150润滑油，并装润患有至规定高度。

8.设计心得
机械设计基础的课程设计可以说是对机械专业学生的一种非常直接、非常有效的综合考察方法。 也是机械专业基础知识学习的毕竟途径。通过这为期两周的课程设计，基本上，我又把书本教材看了一遍，并且比以前看的更加仔细了。通过理论验算，受力分析，画零件图，装配图，让我对于设计一个成品的过程，当然，不仅仅是本次设计的减速器，有了更深的了解，对机械的有关各零部件的有机结合有了深刻的结识。并且，把所学的理论力学，材料力学，公差与测量技术，工程材料，CAD，等等许多机械的学科很好的综合起来。对我而言，这样的一种练习，不仅仅只是课程设计，而是对专业综合知识的强化训练。
虽然，通过将近两周的努力，任务基本完毕，但是整个设计还是存在很多缺陷，在设计过程中还是碰到了很多问题，如标准件的选择，装配图的绘制等等，虽然是设计出来，但是我也明白，对于其中的尺寸的设计，以及查表之后的计算过程中产生的误差等都没可以很好的把握。让我更加彻底的结识到自己专业知识的局限性之处。从而更加明确了自己此后要努力的方向。
我一直觉得，把理论知识应用到实际当中去，这不仅比上理论课故意思，并且更可以让我们明白机械设计基础这门课程的重要性，也让我们十分清楚的知道，对于所学知识，哪些是非常重要，必须掌握的。以实践的方式去学习，我觉得是十分故意义的，并且也是值得提倡的。
希望学院以后能多改变教学方式，多注重实践性的学习，把培养学生的爱好作为教学的重要目的，在教学时尽量把理论知识通俗化，而不是学术化。多提供我们一些途径让我们把所学知识在实践中得到应用。或许，这种教学方式可以说成是科研型教学模式吧。

参考文献

[1].《机械设计》蒲良贵 纪名刚 高等教育出版社
[2].《机械设计课程设计》陆玉 何在洲 佟延伟 主编 第3版 机械工业出版社
[3].《机械制图》 刘朝儒 吴志军 高政一 主编
[4].《机械设计手册》 蔡春源 主编 辽宁科学科技出版社
[5].《机械设计课程设计手册》 张龙 主编 国防工业出版社

电动机型号：Y132M2-6

D1=40mm
D2=40mm
D3=45mm

联轴器
YL8 YL9