机械设计课设说明书同轴式

燕山大学
机械设计课程设计报告
题目：带式输送机传动装置
学院：机械工程学院
年级专业：级机制班
学号：
学生姓名：
指导教师：
目录
第一部分
1、摘要 (6)
第二部分
1、项目设计目标与技术要求 (1)
2传动系统方案制定与分析 (1)
3 传动方案的技术设计与分析
3.1 电动机选择与确定 (2)
3.1.1 电动机类型和结构形式选择 (2)
3.1.2 电动机容量确定 (3)
3.1.3 电动机转速选择 (4)
3.2 传动装置总传动比确定及分配
3.2.1 传动装置传动比分配原则 (4)
3.2.2 各级传动比分配 (4)
3.2.2.1 分配方案 (4)
3.2.3 传动装置的运动和动力参数 (4)
4 关键零部件的设计与计算
4.1 设计原则制定 (5)
4.1.1不同类件的安全系数确定 (5)
4.1.2 关键件或主要件加工工艺制定 (6)
4.1.3 材料选择与工艺选择 (9)
4.2齿轮传动设计方案 (10)
4.3 齿轮传动设计计算及校核 (11)
4.4 轴的计算
4.4.1 轴径初估 (14)
4.5 键的选择及键联接的强度计算
4.5.1 键联接方案选择 (16)
4.5.2 键联接的强度计算 (17)
4.6 滚动轴承选择方案及固定方案 (18)
4.6.1 滚动轴承的选择 (18)
4.6.2 轴承固定方案比较 (18)
5 传动系统结构设计与总成
5.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范
5.1.1装配图整体布局 (19)
5.1.2 轴系结构设计与方案分析
5.1.2.1 高速轴结构设计与方案分析 (20)
5.1.2.2 中间轴结构设计与方案分析 (21)
5.1.2.3 低速轴结构设计与方案分析 (23)
5.2 零件图设计 (34)
5.3主要零部件的校核与验算
5.3.1 轴系结构强度校核(选择低速轴进行校核) (25)
5.3.2 角接触球轴承轴承的寿命计算 (27)
6主要附件与配件的选择
6.1联轴器选择 (29)
6.2 润滑与密封的选择
6.2.1 润滑方案对比及确定 (29)
6.2.2 密封方案对比及确定 (30)
6.3 通气器 (31)
6.4 油标 (32)
6.5 螺栓及吊环螺钉 (32)
6.6 油塞 (32)
6.7窥视孔盖 (32)
6.8 定位销 (32)
6.9 轴承盖 (32)
6.10 轴承套杯 (32)
6.11 调整垫片组 (32)
6.12 挡油板 (32)
7 零部件精度与公差的制定
7.1 精度制定原则 (33)
7.2 减速器主要结构、配合要求 (33)
7.3 减速器主要技术要求 (34)
7.4 拆装和调整的说明 (34)
7.5 减速器箱体的附件说明 (34)
8 项目经济性与安全性分析
8.1 零部件材料、工艺、精度等选择经济性 (35)
8.2 减速器总重量估算及加工成本初算 (35)
8.3安全性分析 (35)
9 设计小结 (36)
10 参考文献 (37)
摘要
带式运输机传动装置设计主要内容为传动方案的分析和拟定，选择电机，计算传动装置的运动学参数和动力参数，传动零件和轴的设计，轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择，减速器箱体结构设计及其附件的设计、绘制装配图和零件工作图、编写设计说明书等，在这一过程中需要用到课上《机械设计》所学的理论知识，齿轮的设计原则，校核原则，轴的设计过程和校核，轴承的寿命计算等，再设计过程中要考虑公差等级与经济性的矛盾，考虑到配合的选择，在这一过程中涉及到的知识有《机械设计》，《材料力学》，《机械原理》，《互换性》等，再设计方案的选择，零件材料的选择，安全系数方面，经济性的方面都要综合考虑。

关键词：带式运输机设计传动装置设计与校核经济性
1 项目设计目标与技术要求
任务描述：机械设计课程设计的主要内容为：
（1）传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择；
（2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；
（3）传动零件的设计计算（如除了传动，蜗杆传动，带传动等）；
（4）轴的设计计算；
（5）轴承及其组合部件选择；
（6）键联接和联轴器的选择及校核；
（7）减速器箱体，润滑及附件的设计；
（8）装配图和零件图的设计；
（9）校核；
（10）轴承寿命校核；
技术要求：减速器的应用场合：室外
载荷情况：微振
批量：小批
F= 1794N D=0.31m V=0.67m/s
2传动系统方案制定与分析
各个传动方案的比较及优缺点
同轴式圆柱齿轮传动：
优点：
减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。

缺点：
减速器轴向尺寸及重量较大；高级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长，刚度差；仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。

展开式圆柱齿轮传动齿轮传动：
优点：
传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长。

缺点：
结构较复杂，横向尺寸较小，轴向尺寸较大，中间轴轴较长，刚度差，中间轴轴承润滑较困难。

圆锥圆柱式齿轮传动
优点：
可以改变力矩的方向即可以把横向运动转为竖直运动，用于输入轴与输出轴呈现垂直方向布置的传动装置。

具有承载能力高，噪音低，体积小，重量轻，效率高，使用寿命长的特性。

缺点：
与二级圆柱齿轮减速器相比，加工稍微复杂一些，传动效率低。

蜗轮蜗杆圆柱齿轮传动
优点：
有比较大的传动比，非常紧凑的结构；传动比较平稳，噪声也比较低；
具有自锁功能。

缺点：
传动摩擦损失比较大，效率也很低；加工成本较高。

各种齿轮的优缺点对比：
直齿齿轮：当两个直齿齿轮啮合时，其齿面接触线是与齿轮轴线平行的直线，因此，当直齿轮啮合时，整个尺宽同时进入啮合并同时退出啮合，从而导致冲击、振动和噪声较大，影响了传动平稳性。

斜齿齿轮：当两个斜齿齿轮啮合时，由于轮齿倾斜，一端先进入啮合，另一端后进入啮合，其接触线由短变长，再由长变短。

则冲击、振动和噪声较小，传动较平稳。

与直齿轮相比，斜齿轮更适合于高速传动。

与直齿传动相比，斜齿轮传动有以下优点：
⏹啮合性好。

齿轮开始啮合和脱离啮合都是逐渐的，故传动平稳，噪声小。

对齿廓制造误差反应小。

⏹重合度大。

相对提高了斜齿轮的承载能力，延长了使用寿命。

⏹结构紧凑。

斜齿标准齿轮的最小齿数较直齿轮的少，同样的情况下，斜
齿轮传动结构更紧凑。

斜齿轮的主要缺点：产生轴向推力。

锥齿轮传动：可以用来传递两个相交轴之间的运动和动力。

和圆柱齿轮相比，直齿圆锥齿轮的制造精度低，工作时振动和噪声较大，故圆周速度不宜过高。

综上所述，由于输送端对传动比要求不是很严格准确，而且带传动可以传递较远轴之间的运动，所以将带传动放在卷筒轴上用来输送煤
块，由于齿轮传动与链传动相的传动比准确，传动平稳，噪声小，与蜗
轮蜗杆传动相比效率较高，发热量少，故减速器内部采用齿轮传动。

而
展开式齿轮传动减速器结构较复杂，横向尺寸较小，轴向尺寸较大，间
轴较长，刚度差，中间轴轴润滑较因难。

考虑到工作场合为室外，载荷
为微振，所以采用同轴式齿轮传动。

3 传动方案的技术设计与分析
3.1 电动机选择与确定
3.1.1 电动机类型和结构形式选择
Y系列（IP23)三相异步电动机：该系列为一般用途防护式笼型电动机。

能符合防止手指触及机壳内带电体或转动部分；防止直径大于12mm的小固体异物进入，并防止垂直线成60度角的淋水对电机的影响该系列电动机具有很高的效率、启动性能好、噪声低、体积小重量轻等优点。

适于驱动无特殊要求的各种机械设备。

Y系列（IP44)三相异步电动机：该系列电动机效率高、节能、转矩高、噪声低、振动小，运动安全可靠。

能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部;具有与Y 系列（IP23)相同的用途外，还能适用于灰尘多、水土飞溅的场合。

YEJ 系列电磁制动三相异步电动机:适合于要求快速停止准确定位的传
动机构或装置上，具有制动快，定位准确的优点。

综合以上三种电动机的特点和优点，结合所设计的减速器用于室外工
作，灰尘较多，使用条件较为恶劣，应该考虑灰尘等其他杂物侵入到电机内部，所以选择Y 系列（IP44)三相异步电动机。

3.1.2 电动机容量确定
电动机的容量选得是否得当，对其工作和经济性影响很大。

容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏，容量大过大则电动机的价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满载工作，效率和功率因数都较低，增加电能消耗，造成很大的浪费。

电动机容量主要根据运行时的发热条件来决定。

课程设计所给的题目工作机一般为稳定（或变化很小）载荷下连续运转的机械，而且传递功率较小，故只需使电动机的额定功率等于或稍大于电动机的实际输出功率,一般不需要校验发热和启动力矩。

（1）工作所需要的功率w P 为：
w
w FV P η1000= 其中：96.0,/67.0,1794===w s m V N F η，
所以：kw P w 252.196
.0100067.01794=⨯⨯= （2）电动机的输出功率0P 为:
ηw
0P P =
η为电动机至滚筒轴的传动总效率，查指导手册88页表12-10，其中，联轴的传动效率99.01=η，齿轮的传动效率为 97.02=η，滚动轴承的传动效率98.03=η，则：
85.098.097.099.042243212
2=⨯⨯=⨯⨯=ηηηη （3）电动机所需要的功率为：
kW 47.185
.0252.10===ηw P P 因载荷性质为微震，电动机额定功率m P 需大于0P ，查《机械设计课程设计指导手册》119页表14-4和120页续表14-4，选取电动机额定功率为W k 2.2。

3.1.3电动机转速的选择
滚筒轴工作转速：
min /3.4131
.014.367.06060n r D v w =⨯⨯==π
二级圆柱齿轮减速器传动比范围：40~8i 1=
所以电动机实际转速的推荐值为：
()min /1651~330n 1r n i w
d =⨯=
符合这一范围的同步转速有min /750r 和min /1000r 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和价格等因素，为使传动装置机构紧凑，选用同步转速min /1000r 的电动机。

综上，所选电动机为：型号Y112M-6，满载转速min 940r n = ,额定功
kW 2.2。

3.2 传动装置总传动比确定及分配
3.2.1合理的分配总传动比即各级传动比如何取值，是设计中的重要问题，它直接影响到传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件等。

总传动比分配的一些原则：
（1）各级传动比都应在常用合理的范围内，以符合各种传动形式的工作特点，并使结构比较紧凑。

（2）尽量使传动装置外廓尺寸或重量较小。

（3）在两级或多级的齿轮减速器中尽量使各级大齿轮浸油深度合理（低速级大齿轮浸油稍深，高速级大齿轮能浸到油)。

（4）使各级传动尺寸协调，结构匀称合理，便于安装。

3.2.2传动比分配
（1）总传动比为
6.471
.19910i ===w m n n （2）分配传动比 同轴式二级齿轮减速器齿轮传动比的常用值为：
77.421===i i i 。

这种传动比分配方式润滑条件比较好。

各个部分的功率计算：
3.2.3计算传动装置的运动和动力参数
（1）各轴的转速：
电动机 min /940n 0r =;
轴1 min /940n n 01r ==; 轴2 min /06.19777
.4940n 112r i n === ; 轴3 min /31.4177
.406.197n 223r i n === ; 卷筒轴 min /31.41n n 34r ==
（2）各轴的输入功率：
电动机 w P k 47.10= ;
轴1 kw P P 46.199.001.1101=⨯=⨯=η ;
轴2 kw 39.198.097.046.13
212=⨯⨯=⨯⨯=ηηP P ; 轴3 kw 32.198.097.039.12
323=⨯⨯=⨯⨯=ηηP P ; 卷筒轴 kw 28.198.099.032.11341
=⨯⨯=⨯⨯=ηηP P ; (3)各轴的输入转矩：
m N r kW n p T m d d ⋅=⨯=⨯=93.14min
94047.195509550 Ⅰ轴 m N m N d T T ⋅=⨯⋅==78.1499.093.1411η
Ⅱ轴m N i T T ⋅=⨯⨯⨯==02.6777.497.098.078.1413212ηη
Ⅲ轴 m N i T T ⋅=⨯⨯⨯==89.30377.497.098.002.6723223ηη
卷筒轴 m N T T ⋅=⨯⨯==83.2949.908.90303.89123卷ηη
(4)整理列表：
运动和动力参数计算结果整理于下表：
运动和动力参数表
4 关键零部件的设计与计算
4.1 设计原则制定
4.1.1不同类件的安全系数确定：
齿轮类零件的安全系数：在计算齿轮的许用应力时[σ]时，按下式计算：
[]S lim
K σσ∙=N
其中S 为疲劳强度系数，若按作齿轮材料疲劳极限实验所取得失效概率计算齿轮的疲劳强度时，通常取S=1。

轴类零件的安全系数:当采用安全系数校核轴的强度时：
（1）疲劳强度校核：综合安全系数应满足：
S S S S S S 22≥+∙=τστ
σ
其中 S σ =σσmax s 为弯矩作用下的安全系数， S τ=
ττmax
s 为转矩作用下的安全系数，
当材料质地均匀、载荷与应力计算较精确时，可取 [σ]≥1.3-1.5；材料不够均匀、计算不够精确时，取 [σ]≥ 1.5-1.8；材料均匀性和计算精确度都很低，或尺寸很大的转轴，则取 [σ]≥ 1.8-2.5.重要的轴，破环后会引起重大事故时，应适当增大 [σ]值。

（2）静强度校核：静强度校核的目的在于校核轴对塑形变形的抵抗能力。

在校核时；
S σ =σσmax s S τ=
ττmax
s 对于塑形材料，静强度的许用安全系数见《机械设计》 P145 表10-4 因为减速器中的轴为一般轴，计算精度较低故取疲劳校核中的安全系数为2，对于静强度校核可根据材料的拉压和剪切屈服点的比值来选取。

4.1.2关键件或主要件加工工艺制定：
轴类零件：要求不高的外圆在半精车时既可以加工到规定的尺寸，退刀槽、跃程槽、倒角和螺纹应在半精车时加工，键槽在半精车后进行划线和铣削，调制处理安排在粗车之后。

调制后一定要修研中心孔，以消除热处理变形和氧化皮。

磨削之前，一般还应修研一次中心孔，以提高定位精度。

故主要的加工工艺如下：
下料 →粗车台阶 →热处理 → 修研中心孔 → 半精车台阶 →车退刀槽、跃程槽、倒角和螺纹 →键槽划线 →铣键槽 →修研中心孔 →磨外圆。

齿轮类零件：
齿轮毛坯为自由锻，齿形加工的方案比较：
齿形切削加工方法按其原理可分为：成形法和展成法。

成形法是用与被切齿轮的齿槽法向截面形状相符的成行刀具切出齿形的方法，常见的有铣齿、拉齿等。

铣齿：（1）生产成本低， 齿轮铣刀的结构简单，在普通铣床上就可以完成。

（2）加工精度低 齿形的准确性完全取决于齿轮铣刀，而一个刀号的铣刀要加工一定齿数范围的齿轮，致使齿形误差大，此外，在铣床上采用分度头，分齿误差也较大。

（3）生产效率低 每铣一齿都要重复耗费切入、切出、退刀、和分度的时间。

鉴于以上特点：成形法铣齿一般用于单件小批量生产和机修工作中加工精度9级以下，齿面粗糙度为Ra6.3-3.2的齿轮。

展成法：利用齿轮刀具与被切齿论的啮合运动，在专用齿轮加工机床上切出齿形的一种方法，它比成形法铣齿应用广泛。

插齿和滚齿是展成法中常见的两种方法。

插齿和滚齿的比较：
（1）加工原理相同，均属于展成法。

（2）加工精度和齿面粗糙度基本相同精度8-7级，Ra值为1.6左右。

（3）插齿的分度精度略低于滚齿，而滚齿的齿形精度略低于插齿。

（4）插齿后的齿面粗糙度略优于滚齿。

（5）滚齿的生产效率略高于插齿。

（6）生产类型相同滚齿和插齿在单件小批量及大批量中均被广泛采用。

齿形精工精度：滚齿和插齿一般加工中等精度的齿轮7-8级，对于7级精度以上的齿轮或经淬火的齿轮，在滚齿和插齿之后需要进一步提高齿形精度，常用的齿形精加工方法有：剃齿、珩齿、磨齿和研齿。

由于减速器齿轮的加工精度为中等加工精度，热处理为调制或正火，故不需要进行齿形的精加工，为了提高齿形的精工精度，提高生产效率不选用铣齿和插齿，而采用滚齿加工。

箱体类零件的加工方案：
箱体类零件采用铸造的方式。

铸造分为砂型铸造，特种铸造。

砂型铸造的特点：操作灵活，但劳动强度大，强度大，生产效率低，常用于单件和小批量生产。

特种铸造：分为熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，低压铸造，离心铸造。

熔模铸造：
（1）铸型精密无分型面，铸件的精度高表面质量好，尺寸公差CT7-CT4，表面粗糙度Ra值可达12.5-1.6.
（2）可制造形状复杂的铸件，最小壁厚可达0.7mm，最小孔径可达1.5mm。

（3）能适用各种铸造合金，尤其适用于高熔点和难加工合金的生产。

（4）工序复杂，生产周期长，铸件成本高，铸件尺寸和质量受限制，一般不超过25kg。

熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合金等有特殊要求的精密铸件。

金属型铸造：
（1）铸件冷却速度快，组织致密，力学性能好。

（2）铸件精度和表面质量较高，铸件尺寸公差等级为CT9-CT6，表面粗糙度Ra可达12.5-6.3。

（3）实现了一型多铸，提高了生产效率，改善了劳动条件。

（4）金属型无透气且无退让性，铸件易产生浇不到、裂纹或白口等缺陷。

金属型铸造适用于批量生产非铁合金铸件，对铸铁件只限于形状简单的中小批量。

压力铸造：
（1）铸件尺寸精度很高CT8-CT4，表面粗糙度可达3.2-0.8，压铸件可以不需要机加即可以直接使用。

（2）可以压铸形状复杂的薄壁零件。

（3）铸件组织致密，力学性能好。

（4）生产率高易于实现自动化。

（4）铸件凝固快，补缩困难，易产生缩松。

（6）设备投资大，铸型制造费用高，周期长，故只适用于大批量生产。

低压铸造：
（1）充型平稳，无冲击，飞溅现象，不易产生夹砂、砂眼、气孔等缺陷。

（2）浇注系统简单。

低压铸造主要适用于生产质量要求较高的镁铝合金铸件。

离心铸造：
（1）组织细密，力学性能好。

（2）可以铸造圆形中空的铸件，简化工艺，节约金属。

（3）便于铸造双金属铸件。

（4）离心铸件表面粗糙，尺寸不易控制，需要增大加工余量来保证铸件质量，且不适宜生产偏析的合金。

离心铸造主要用于生产管套类铸件。

由于减速器的批量为中批，所以不宜采用砂型铸造，而采用特种铸造，因为箱体零件的结构不是很复杂，没有必要采用熔模铸造，为了节约成本，不适合采用压力铸造，离心铸造主要用于套管类零件，故不采用，由于箱体类零件采用铸铁材料，且批量为小批，所以选择金属型铸造。

4.1.3材料选择与工艺选择
齿轮类零件：
设计原则制定：
闭式软齿面齿轮传动（失效以点蚀失效为主）：按齿面接触疲劳设计，按齿根弯曲疲劳进行校核。

闭式硬齿面齿轮传动（失效以轮齿折断为主）：按齿根弯曲强度进行设计，按齿面接触疲劳强度进行校核。

开式齿轮传动（失效以磨损和轮齿折断）:因为磨损没有可靠的计算方法，所以按齿根弯曲强度进行设计然后考虑磨损因素，将模数m增大10%—15%。

材料的选择：对于齿轮材料的基本要求是：齿面要硬，齿心要韧，以抵抗齿面失效和轮齿折断。

制造齿轮的材料有：
1）钢分为铸钢和锻钢两类。

除尺寸较大、结构形状复杂宜选用铸钢外，一般均选用锻钢制造齿轮。

（1）软齿面齿轮：这类齿轮多经调制或正火处理后切齿，切齿精度一般为8级，精切可达到7级。

常用的钢号为45、40Cr、38SiMnMo
等。

因齿面硬度不高，故限制了承载能力，但易制造、成本低。

故
常用于对尺寸和重量无特殊要求的场合。

（2）硬齿面齿轮一般为切齿后经过热处理（整体淬火、表面淬火渗碳淬火、渗氮、液体碳氮共渗等）在磨齿。

常用的材料有：
20CrMnTi、20CrMnMo等。

2）铸铁：由于抗弯和耐冲击性能均较差，故铸铁主要是应用在低速不重要的开式传动和功率不大的场合中。

3）非金属材料：在高速、小功率、精度不高的齿轮传动中，也有用非金属材料制造齿轮的，如夹布胶木、尼龙。

因为设计的齿轮为软齿面，考虑到经济性选择45号钢。

轴类零件：
设计原则制定：轴的工作能力决定于它的强度和刚度，对于高速轴，有时还决定于它的振动的稳定性。

在设计轴时，包括结构设计和工作
能力验算两个方面的内容：
1）根据轴上零件的安装和定位及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。

2）轴的承载能力验算是指轴的强度、刚度及稳定性的验算。

材料选择：
（1）轴的主要材料主要采用碳素钢和合金钢。

碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，所以应用广泛。

常用的碳素钢有：30、40、
45和50刚，其中最常用的是45钢。

为保证其力学性能，应进行调制
或正火处理。

不重要的或受力较小的轴以及一般传动的轴可使用
Q235A、Q255、Q235-AF。

（2）合金钢具有角钢的强度和硬度，可淬性较好，可用在大功并要求减轻重量和提高轴的耐磨性时采用。

常用的合金钢有12CrNi2、
12CrNi3等。

（3）轴也可以采用合金铸铁和球墨铸铁来做。

它们的毛坯是铸造成形的，所以以得到合理的形状。

这些材料的吸振性好，可以用热处理
的方法获得所需的耐磨性，对于应力集中的敏感性也较低。

但是铸造
轴的品质不易控制，可靠性差。

考虑到轴的强度，选用钢，不选用铸铁，考虑到经济性原则选择碳素钢45 。

箱体类零件：
材料的选择：
箱体零件材料通常用灰铸铁（HT150、HT200等），对于重型或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。

铸造箱体交易获得合理和复杂
的结构形状，刚度好，易进行切削加工；但制造周期长，重量较大，因而多用于成批生产。

单件生产的减速器，为了简化工艺、降低成本、缩短生产周期，也采用钢板焊接的箱体。

为了节约成本，减少减速器的振动，考虑加工工艺，选择灰铸铁。

4.2
齿轮传动设计方案
4.2.1软齿面/硬齿面方案选择：获得软齿面（硬度<＝350HBS ）热处理的方法有正火和调质。

热处理后切齿，精切可达7级精度。

由于小齿轮受力次数比大齿轮多，为使大小齿轮接近等强度，常采用调质的小齿轮与正火大齿轮配对，使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS 。

获得硬齿面（硬度>350HBS ）的热处理方法有整体淬火、表面淬火、渗碳淬火和氮化等。

一般是在切齿后作表面硬化处理，再进行磨齿等精加工，精度可达5级或4级。

但是随着硬齿面加工技术的发展，使用硬质合金滚刀或钴高速钢滚刀，也可精滚轮齿，而不需要再进行磨齿。

硬化齿轮的齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度及齿面抗胶合能力都得到提高，因此采用硬齿面或中硬齿面是当前发展的趋势。

因为硬齿面的成本高，故虽然它的强度高，但是考虑到经济性的原因和课上所学知识，选择软齿面齿轮。

4.2.2设计及校核原则：以齿面接触疲劳进行设计，以齿根弯曲强度进行校核
为了使传动更加平稳，选择斜齿圆柱齿轮。

4.2.3直齿轮/斜齿轮选择方案：
圆柱直齿轮用于平行轴传动，齿轮啮合与退出时沿着齿宽同时进行，容易产生冲击，振动和噪音。

圆柱斜齿轮除可用于平行中传动，还可用于交叉轴传动（螺旋齿轮机构）其特点：重合系数大，传动平稳，齿轮强度高，适于重负载，相比直齿而言：斜齿有轴向力。

4.3 齿轮传动设计计算
1） 选精度等级、材料及齿数
（1）选精度等级
运输机为一般工作机，速度不高，故选择8级精度。

（2）材料选择
由《机械设计》77页表6-3，选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度
240HBS ，大齿轮材料为45钢（正火），硬度为200HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。

（3）选取齿轮齿数
选小齿轮齿数20z 1= ；大齿轮齿数4.952077.4z z 12=⨯==u ，
圆整取96； 实际齿数比：8.420
96
12==='z z u
传动比误差为：在允许范围内。

,63.077
.4)
8.477.4()(00=-=-'=
∆i i i （4）选取螺旋角
初选螺旋角 14=β，齿宽系数 1.1d =ϕ（查《机械设计》94页表6-7，
轴承相对齿轮不对称布置。

） 2）按齿面接触强度设计 初定小齿轮分度圆直径1d
32
21)(][u
12H E H d Z Z Z Z u KT d σφβ
ε+∙≥ (1)确定载荷系数K
βαK K K K K V A =
A K : 查《机械设计》82页表6-4，由于载荷均匀平稳，所以选取使用25.1=A K ；
V K ：估计圆周速度s m v /1=，s m z /2.0100
v 1
=，由《机械设计》82页图6-11b ）
得：02.1v
=K ；
αK ：端面重合度：βεαcos )]1
1(
2.388.1[2
1z z +-= 64.114cos )]96
1
201(
2.388.1[=+-= 纵向重合度：74.114tan 20
1.1tan sin 1=⨯=== π
βπϕπβεβz m b d n
总重合度：38.3=+=βαγεεε
由《机械设计》84页图6-13，查得齿间载荷分配系数42.1=αK ；βK ：由《机械设计》85页图6-17且 1.1d =ϕ,得18.1=βK ；所以：
2.101.181.421.021.25=⨯⨯⨯==βαK K K K K V A (2)βεZ Z Z Z E H
H Z ：由《机械设计》87页图6-19查得，节点区域系数43.2=H Z ； E Z ： 由《机械设计》87页表6-5查得，弹性系数a 8.189MP Z E =; εZ ：因为1〉βε，取1=βε，重合度系数78.064
.11
1
==
=α
εεZ ; βZ :螺旋角系数985.0cos ==ββZ ； (3)计算接触疲劳许用应力 []S K H HN H lim
σσ=
应力循环次数：82211042.183********t n 60⨯=⨯⨯⨯⨯==N
1097.2i 72
1
2⨯==
N N 由《机械设计》95页图6-25查得寿命系数：07.1，02.121==HN HN K K ,
由《机械设计》95页图6-27c ）查得接触疲劳极限应力： MPa MPa H H 4705902lim 1lim ==σσ，， 取安全系数：1=S 所以：MPa K H
HN H 8.60159002.1][1
lim 11=⨯==σσ, MPa K H HN H 9.50247007.1][2
lim 22=⨯==σσ,
取MPa H 602][=σ
综上：将以上相关数据带入设计公式得：32
21)(][u
12H E H d Z Z Z Z u KT d σφβ
ε+∙≥ mm
5.539
.502985
.078.08.18943.24.818.41.11002.6710.223
2
3)(=⨯⨯⨯+∙⨯⨯⨯=
(4)校核并计算圆周速度
s m n d /55.01000
602
.575.531000
60v 21=⨯⨯⨯=⨯=ππ
(5)修正载荷系数 11.0100
20
55.0100
1
=⨯
=vz ，查《机械设计》82页表6-11b ）得动载荷系数：
01.1='v K ；
（6）校正试算的分度圆直径1d
mm
K K V V 68.5112
.101
.15.53d d 3311=⨯==''
3）确定参数尺寸
（1）计算法向模数
mm
z d m n 50.22014cos 68.51cos 11=⨯='=
β
圆整成标准值，取mm
5.2m n = （2）计算中心距 mm m z z 4.14914
cos 25
.2)9620(cos 2)(a n 21=⨯+=+=
β,圆整取mm 150a = （3）按圆整后中心距修正螺旋角
6005142)(arccos n
21'
''=+= a
m z z β
修正后，β值改变不多，参数βαεε、
H
Z 不必修正。