带式输送机减速器设计

系统简图：
原始数据：运输带拉力F=6550N，运输带速度 ，滚筒直径D=320mm
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
设计计算及说明
结果
(一)电动机的选择
1.计算带式运输机所需的功率：P = = =4.26kw
2.各机械传动效率的参数选择： =0.99（弹性联轴器），
圆柱齿轮的线速度（m/s）
锥齿轮的线速度（m/s）
直齿轮
斜齿轮
直齿
曲齿
5级及以上
≥15
≥30
≥12
≥20
6级
＜15
＜30
＜12
＜20
7级
＜10
＜15
＜8
＜10
8级ຫໍສະໝຸດ Baidu
＜6
＜10
＜4
＜7
（3）初选齿数
取 =24，
2.确定材料许用接触应力
（1）确定接触疲劳极限 ，由图7-18（a）查MQ线得
，
（2）确定寿命系数
结果
因 ＞1，由式（7-26）得重合度系数
（7）确定螺旋角系数
（8）试算所需小齿轮直径
取 =242mm
4.确定实际载荷系数 与修正所计算的分度圆直径
（1）确定使用系数 ，按电动机驱动，载荷平稳，查表７-2取 =1
（2）确定动载系数
计算圆周速度
故前面取8级精度合理，由齿轮的速度与精度查图7-8得 ＝1.11
（2）确定动载系数
计算平均圆周速度
查表7-7，7级精度，由齿轮的速度与精度查图7-8得 ＝1.19。
（3）确定齿间载荷分配系数
锥距
齿宽初定 =0.3×279.4=83.83 mm
圆周力计算
单位载荷计算
由表7-11查得 =1.2。
（4）确定齿向载荷分布系数
由表7-12取 =1.1，有效工作齿宽 ，按式（7-34）计算得
（1）初定螺旋角 =15°，并试选载荷系数 =1.3
（2）计算小齿轮传递的转矩
（3）确定齿宽系数 ，由表7-6选取齿宽系数 =0.8
（4）确定材料弹性影响系数 ，由表7-5查得
（5）确定节点区域系数 ，由图7-14得 =2.43
（6）确定重合度系数
由式（7-27）可得端面重合度为
轴面重合度
设计计算及说明
4.计算传动装置的运动和动力参数6
5.齿轮的设计7
6.滚动轴承和传动轴的设计19
7.键联接设计26
8.箱体结构的设计34
9.润滑密封设计35
四设计小结31
《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
（5）计算载荷系数
（6）按实际载荷系数修正所算的分度圆直径，由式（7-12）计算得
（7）试算模数
设计计算及说明
结果
5.齿根弯曲强度计算
按式（7-38）计算弯曲强度，其公式为
确定上式中的各计算数值如下：
（1）由图7-21（a）确定弯曲极限应力值，取 ，
（2）由已知条件取弯曲疲劳寿命系数
（3）由表7-8确定弯曲疲劳安全系数，查得
设计计算及说明
结果
表1
型号
额定功率/kw
满载转速r/min
轴径D/mm
伸出长E/mm
启动转矩
最大转矩
额定转矩
额定转矩
Y160M2-8
5.5
715
42
110
2.0
2.0
(二)计算传动比：
1.总传动比：
2.传动比的分配： ， , =3.77
(三)计算各轴的转速：
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
(四)计算各轴的输入功率：
Ⅰ轴
表面淬火
45～55
重载、有冲击
40Cr
调质
700
500
241～286
一般传动
表面淬火
48～55
重载、有冲击
20Cr
渗碳、淬火
635
390
56～62
冲击载荷
20CrMnTi
渗碳、淬火
1080
835
56～62
38CrMoAlA
调质、氮化
1000
850
229
氮化HV>850
无冲击载荷
ZG310-570
正火
=0.98（圆锥滚子轴承），
=0.96（圆锥齿轮传动），
=0.97（圆柱齿轮传动），
=0.96（卷筒）.
所以总传动效率： =
=
=0.808
3.计算电动机的输出功率： = = kw 5.27kw
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 =8~25，工作机卷筒的转速 = =38.81 r/min，所以电动机转速范围为 。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（ ），故首先选择750r/min，电动机选择如表所示
（4）由图7-23确定尺寸系数，得 ＝１
（5）按式（7-22）计算弯曲强度许用应力得
（6）确定齿形系数 、
计算分度圆锥角
计算当量齿数 、 为
查图7-16取 ，
（7）确定应力校正系数，根据 、 由图7-17查得 ，
（8）计算大小齿轮的 值
，
设计计算及说明
结果
大齿轮的数值大。
（9）将以上各值代入公式计算得
Ⅱ轴
Ⅲ轴 =4.9×0.98×0.97=4.66kw
卷筒轴
(五)各轴的输入转矩
电动机轴的输出转矩
故Ⅰ轴 6.97
Ⅱ轴
设计计算及说明
结果
Ⅲ轴
卷筒轴
高速轴齿轮设计
---------直齿圆锥齿轮设计
1.选择齿轮材料、热处理方法、齿数
（1）选择齿轮材料与热处理
根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。查表7-1取：小齿轮材料为40Gr钢，调质处理，硬度HBS1=260；大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度HBS2=230；两齿轮齿面硬度差为30HBS，符合软齿面传动的设计要求。
长期运转和较长的维修间隔；齿轮失效会造成严重的事故和损失
1.25～1.3
1.6
一般可靠度
通用齿轮和多数工业齿轮
1.0～1.1
1.25
（4）由图7-23得尺寸系数 ＝１
（5）由式（7-22）得许用弯曲应力
（6）确定计算载荷
初步确定齿高 =2.25 =2.25×6=13.5， =0.8×145/13.5=8.59
课程名称：机械设计
设计题目：二级锥齿轮减速器
起止日期：自2012年12月24日至2013年1月6日共2周
内
容
及
任
务
一、设计任务:
二级锥齿轮减速器
二、设计的主要技术参数
运输带工作拉力（F/N）
运输带工作速度（m/s）
卷筒直径（mm）
6550
0.65
320
工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期10年，小批量生产，二班制工作，运输带速度允许误差为 5%。
查图7-12得 =1.23,计算载荷
设计计算及说明
结果
（7）确定齿形系数 当量齿数为 ，
由图7-16查得
（8）由图７-17查得应力校正系数 ，
设计计算及说明
结果
（9）计算大小齿轮的 值
，
大齿轮的数值大。
（10）求重合度系数
端面压力角
基圆螺旋角的余弦值为
当量齿轮端面重合度，由式（7-30）得
按式（7-30）计算
特殊工作条件下要求可靠度很高的齿轮
1.5～1.6
2.0
较高可靠度
长期运转和较长的维修间隔；齿轮失效会造成严重的事故和损失
1.25～1.3
1.6
一般可靠度
通用齿轮和多数工业齿轮
1.0～1.1
1.25
3.根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计
齿面接触强度按式（7-25）计算，其公式为
确定上式中的各计算数值如下：
表7-1 齿轮常用材料及其力学性能
材料牌号
热处理
材料力学性能/MPa
硬度
应用范围
HBS
HRC
45
正火
580
290
162～217
一般传动
调质
650
360
217～255
表面淬火
40～50
小型闭式传动，重载有冲击
40MnB
调质
750
500
240～280
中低速、中载齿轮
42SiMn
调质
750
470
217～289
带式输送机
设计说明书
二级锥齿轮减速器设计
起止日期：2012年12月24日 至2013年1月6日
学 生 姓 名
班 级
学 号
成 绩
指 导 教 师（签 字）
机械工程学院
2012年12月20日
湖南工业大学
学年论文任务书
2012—2013学年第一学期
机械工程学院（系、部）机械工程及其自动化专业机工1002班级
（3）确定齿间载荷分配系数
齿宽初定 =0.6×242=145mm
计算单位宽度载荷值为
查表7-3取 =1.4
（4）确定齿向载荷分布系数 ，由表7-4得
（5）计算载荷系数
（6）按实际载荷系数修正所算的分度圆直径，由式（7-12）得
设计计算及说明
结果
（7）计算模数
6mm
5.齿根弯曲疲劳强度计算
由式（7-28）得弯曲强度的设计公式为
mm
由于齿轮的模数ｍ的大小主要取决于弯曲强度，所以将计算出来的3.27按表7-9圆整为m=3。再根据接触疲劳强度计算出的分度圆直径 =130mm，协调相关参数与尺寸为
，取
锥齿轮分度圆直径为 ，
这样设计出来的齿轮能在保证满足弯曲强度的前提下，取较多的齿数，做到结构紧凑，减少浪费，且重合度增加，传动平稳。
设计计算及说明
结果
6.齿轮几何尺寸计算
(1）中心距
把中心距圆整成216mm。
(2）修正螺旋角
螺旋角变化不大，所以相关参数不必修正。
(3）分度圆直径
(4）确定齿宽 ，取b2=70mm ，b1=80mm
7.齿轮各部分详细尺寸汇总
齿轮
3
4
分度圆直径d
145
536
模数Mn
1.25
1.25
齿数Z
112
414
，
确定上式中的各计算数值如下：
（1）由图7-21（a）取 ，
2）由图7-22查得弯曲疲劳寿命系数
设计计算及说明
结果
（3）由表7-8查得弯曲疲劳安全系数
表7-8 最小安全系数参考值
可靠度要求
齿轮使用场合
最小安全系数
SHmin
SFmin
高可靠度
特殊工作条件下要求可靠度很高的齿轮
1.5～1.6
2.0
较高可靠度
569
314
163～207
低速重载
HT300
300
187～255
低速中载、无冲击
QT500-5
正火
500
300
147～241
代替铸钢
夹布胶木
100
25～35
高速轻载
设计计算及说明
结果
2）选择齿轮的精度
此减速器为一般工作机，速度不高，参阅表7-7，初定为8级精度。
表7-7齿轮的精度等级的适用范围
齿轮精度
（11）由图7-25得螺旋角影响系数
（12）将上述各值代入公式计算，得
由于齿轮的模数 的大小主要取决于弯曲强度，所以将计算出来的1.157按国标取为 =1.25。并根据接触强度计算出的分度圆直径 =70mm，
协调相关参数与尺寸为：
，取
这样设计出来的齿轮能在保证满足弯曲强度的前提下，取较多的齿数，做到结构紧凑，减少浪费，且重合度增加，传动平稳。
三、设计工作量
设计计算说明书一份,零件图3张A3图纸,装配图1张A0图纸
进
度
安
排
起止日期
工作内容
2012.12.24~2012.12.25
设计方案分析，电动机选择，运动和动力参数设计
2012.12.26~2013.1.1
齿轮及轴的设计
2013.1.2~2013.1.3
轴承及键强度校核，箱体结构及减速器附设计
（2）选齿数
取 ，
2.确定材料许用接触应力
（1）确定接触疲劳极限 ，由图7-18（a）查MQ线得
，
（2）确定寿命系数 ，由已知条件，取
（3）确定尺寸系数 ，由图7-20查得
（4）确定安全系数 ，由表7-8取 =1.05
（5）计算许用接触应力 ，按式(7-20)计算得
3.根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计
小齿轮循环次数
大齿轮循环次数
设计计算及说明
结果
由图7-19查得
（3）确定尺寸系数 ，由图7-20取
（4）确定安全系数 ，由表7-8取 =1.05
（5）计算许用接触应力 ，按式(7-20)计算，得
设计计算及说明
结果
表7-8最小安全系数参考值
可靠度要求
齿轮使用场合
最小安全系数
SHmin
SFmin
高可靠度
按式（7-35）计算接触强度，其公式为
设计计算及说明
结果
确定上式中的各计算数值如下：
（1）试选载荷系数 =1.5
（2）选取齿宽系数 =0.3
（3）由表7-5得材料的弹性影响系数
（4）由图7-14确定节点区域系数 =2.5
（5）试算所需小齿轮直径d1t
4.确定实际载荷系数K与修正所计算的分度圆
（1）确定使用系数 ，按电动机驱动，载荷平稳，查表７-2取 =1
锥齿轮详细参数：
齿轮
1
2
锥角
11.56
78.44
法面模数
3
3
齿数
44
212
分度圆直径
132
636
齿宽
80
74
锥距
279.4
传动比
4.89
设计计算及说明
结果
低速级齿轮设计
----------圆柱斜齿轮设计
齿轮3.4设计计算
1.选择齿轮材料、热处理方法、精度等级及齿数
（1）选择齿轮材料与热处理根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。查表7-1取小齿轮材料为40Gr钢，调质处理，硬度HBS1=260；大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度HBS2=230；两齿轮齿面硬度差为30HBS，符合软齿面传动的设计要求。
2013.1.4 ~2013.1.6
零件图和装配图绘制
主
要
参
考
资
料
[1]、《机械设计》银金光，刘扬主编，清华大学出版社
[2].《机械设计课程设计》银金光，刘扬主编，清华大学出版社
一课程设计任务书2
二设计要求2
三设计步骤
1.传动装置总体设计方案4
2.电动机的选择5
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比6