机械设计课程设计报告
题目： 圆锥—圆柱齿轮二级减速器
学院（系）机械工程学院 年级专业：13级机设2班 学 号：130101010346 学生姓名：王岩 指导教师：闻岩
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目录
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 ........................................................................................................ 2
3.1电动机的选择与确定 ......................................................................................................... 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 ...................................................................................................... 2 3.1.3电动机转速选择 ...................................................................................................... 3 3.2传动装置总传动比确定及分配 ......................................................................................... 3
3.2.1传动装置总传动比确定 .......................................................................................... 3 3.2.2各级传动比分配 ...................................................................................................... 3
3.2.2.1分配方案 ....................................................................................................... 3 3.2.2.1各级传动比确定 ........................................................................................... 3
3.3运动和动力参数的计算 ..................................................................................................... 4 4关键零部件的设计与计算 ............................................................................................................ 4
4.1设计原则制定 ..................................................................................................................... 4 4.2齿轮传动设计方案 ............................................................................................................. 5 4.3圆锥齿轮传动的设计计算 ................................................................................................. 6
4.3.1圆锥齿轮传动参数设计 .......................................................................................... 6 4.3.2齿轮传动强度校核 .................................................................................................. 8 4.4圆柱齿轮传动的设计计算 ................................................................................................. 9
4.4.1圆柱齿轮传动参数设计 .......................................................................................... 9 4.4.2圆柱齿轮传动强度校核 ........................................................................................ 12 4.5 轴的计算 .......................................................................................................................... 13
4.5.1 轴径初估 ............................................................................................................... 13 4.6 键的选择及键联接的强度计算 ...................................................................................... 14
4.6.1 键联接方案选择 ................................................................................................... 14 4.6.2 键联接的强度计算 ............................................................................................... 15 4.7 滚动轴承选择方案 .......................................................................................................... 16 5 传动系统结构设计与总成 ......................................................................................................... 17
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 ........................................... 17
5.1.1装配图整体布局 .................................................................................................... 17 5.1.2 轴系结构设计与方案分析 ................................................................................... 18
5.1.1.1 高速轴结构设计与方案分析 .................................................................... 18 5.1.2.2 中间轴结构设计与方案分析 .................................................................... 19 5.1.2.3 低速轴结构设计与方案分析 .................................................................... 20
5.2零件图设计 ....................................................................................................................... 21 5.3 主要零部件的校核与验算 .............................................................................................. 23
5.3.1 轴系结构强度校核 ............................................................................................... 23 5.3.2 滚动轴承的寿命计算 ........................................................................................... 28
6主要附件与配件的选择 .............................................................................................................. 29
6.1联轴器选择 ....................................................................................................................... 29 6.2 润滑与密封的选择 .......................................................................................................... 30
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6.2.1 润滑方案对比及确定。与环境保护要求关系 ................................................... 30 6.2.2 密封方案对比及确定。与环境保护要求关系 ................................................... 31 6.3 通气器 .............................................................................................................................. 32 6.4 油标 .................................................................................................................................. 32 6.5 螺栓及吊环螺钉 .............................................................................................................. 33 6.6放油孔及螺塞 ................................................................................................................... 33 7 零部件精度与公差的制定 ......................................................................................................... 33
7.1 精度设计制定原则 .......................................................................................................... 33 7.2 减速器主要结构、配合要求 .......................................................................................... 34 7.3 减速器主要技术要求 ...................................................................................................... 34 8 项目经济性分析与安全性分析 ................................................................................................. 35
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 .............................................................................. 36 8.3安全性分析 ....................................................................................................................... 36 8.4 经济性与安全性综合分析 .............................................................................................. 36 9 设计小结..................................................................................................................................... 37 10参考文献 .................................................................................................................................... 37 11三维图 ........................................................................................................................................ 38
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摘 要
带式运输机广泛应用于家电、电子、电器、机械、烟草、注塑、邮电、印刷、食品等各行各业，物件的组装、检测、调试、包装及运输等环节，提高生产效率。其中传动装置是保证运输机连续可靠运转的核心部件，一损俱损。带式运输机传动装置设计的主要内容有：传动方案的分析和拟定；选择电动机；计算传动装置的运动参数和动力参数；根据接触疲劳强度及弯曲疲劳强度设计和校核齿轮零件；根据许用切应力法和许用弯曲应力法设计和校核轴；根据轴径和载荷类型选择轴承并进行寿命计算；联接件、润滑密封和联轴器的选择计算；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、编写设计报告以及设计总结和答辩。此次课程设计中涉及了材料技术、加工技术、热处理技术、检测技术、三维建模技术等。熟悉和应用了计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力等设计的技能。
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1 项目设计目标与技术要求
（1）任务描述：本次设计题目为带式输送机的传动装置，主要任务是
根据理论知识进行传动系统的制定与分析，选择电动机，传动装置传动比的确定与分配；关键零部件的设计与计算；轴承、键、润滑密封、和联轴器的选择计算；绘制装配图和零件工作图；进行项目经济性与安全性的综合分析；最后编写设计说明书以及设计小结和答辩。
（2）技术要求：对于该带式输送机，要求运输带的有效拉力F=1406N,
卷筒的直径D=0.28 m，运输带速度V=1.37m/s。要求输送机再室内工作，大批量生产，载荷平稳，使用年限为八年一班制，一班为八个小时
2传动系统方案制定与分析
本次课设主要考虑二级圆柱齿轮减速器，圆锥-圆柱齿轮二级减速器，蜗轮-齿轮二级减速器和齿轮-蜗杆二级减速器四种传动方案
（1）方案（a）二级圆柱齿轮减速器：二级圆柱齿轮减速器传动比一般为8～60，分为斜齿、直齿或人字齿，结构简单，应用广泛。但轴向尺寸较大，展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而要求轴有较大刚度，用于载荷比较平稳的场,噪音较大
（2）方案（b）圆锥-圆柱齿轮二级减速器：锥齿轮尺寸小，结构紧凑，传动效率高，承载能力高，噪音低，重量轻，适合恶劣环境下长期工作，但制造困难，成本较高。
（3）方案（c）蜗轮-齿轮二级减速器：传动比较大，结构相对紧凑，简单，但传动效率较低，成本高。蜗杆传动布置在高速级，有利于啮合处油膜的形成，齿轮传动布置在低速级，可适当提高效率。 （4）方案（d）齿轮-蜗杆二级减速器：具有更紧凑的结构，传动较平稳。但蜗杆传动布置在低速级，相对滑动速度较小，油膜形成困
难。齿轮在高速级，需要齿轮的精度相对较高，从而增加了制造成本，传动效率低。
通过对已知条件传送带带速为1.37m/s，带轮直径为0.28m，带的有拉力为1406N估算得出减速器需要的传动比不是很大。因而方案（a）和方案（b）符合使用条件。但由于在室内，方案（b）较方案（a）具有更低的尺寸及噪音等优点，因而最终选择方案（b）作为本次设计的传动方案。
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