目   录
设计任务书……………………………………………………1
传动方案的拟定………………………………………………2
电动机的选择…………………………………………………2
传动比的分配…………………………………………………3
计算传动装置的运动和动力参数……………………………3
传动件的设计计算……………………………………………4
齿轮的设计计算………………………………………………5
轴的设计计算…………………………………………………7
键联接的选择…………………………………………………11
联轴器的选择…………………………………………………12
减速器附件的选择……………………………………………12
润滑与密封……………………………………………………12
设计小结………………………………………………………12
参考资料目录…………………………………………………13
机械设计课程设计任务书

题目：设计一台带式运输机中使用的单级直齿圆柱齿轮减速器

一、带式运输机传动示意图
  
1、电动机；   2、三角带传动；   3、减速器；   4、联轴器；
5、传动滚筒；   6、皮带运输机

二、工作情况：
齿轮单向传动，有轻微冲击
三、    原始数据
运输带牵引力：F=3000N
运输带速度：V=1.35m/s
传动滚筒的直径：D=375mm
使用年限：10年
输送带允许速度误差：±4%
每年按300天计，二班制
环境{zg}温度：35℃
四、    设计内容
1、机械系统总体传动方案的分析和拟订：
2、电动机的选择与传动装置运动参数的计算；
3、传动件（齿轮、带轮）等的计算；
4、轴的设计；
5、轴承及其组合部件设计；
6、键连接和联轴器的选择；
7、润滑设计；
8、箱体、机架等零件设计；
9、有关附件的设计（油标、xx窗口）等；
10、装配图与零件图设计及绘图。
五、设计任务
1、画出装配图一张，1号图纸，
  零件图2张，2-3号图。
2、设计说明书一份，（约6000-8000字）。
六、设计进度
1、设计准备（0.5天）；
2、拟定传动方案，传动比分配等（1天）
3、强度校核；（轴、齿轮） （1天）
4、其它结构设计 （0.5天）
5、编写使用说明书（1天）
6、绘制装配图（3天）
7、绘制零件图（1天）

传动方案的拟定
为了确定传动方案，可根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为
 

电动机的选择
一、电动机类型的选择
电动机的类型根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。
二、电动机功率的选择
工作机所需要的有效功率为：
  
电动机的功率：

根据表2-2查得：
=0.95
=0.99
=0.97(8级)   
=0.99
=0.96
则
电动机所需功率为：
由表16-1选取电动机的额定功率为5.5kw
三、电动机转速的选择
由表16-1可取同步转速为1000r/min
四、电动机型号的确定
由表16-1可得：电动机型号为Y132M2-6
满载转速 =960r/min

传动比的分配

先取V带的传动比为 =3
则

传动装置的运动和动力参数计算
一、各轴的转速计算：

二、    轴的输入功率计算：

三、    轴的输入转矩计算：

传动件的设计计算
一、    定计算功率

   为工况系数，查课本表6-6可得： =1.2
则  
二、    择带的型号
根据带传动的计算功率 及小带轮转速 ，按课本图6-24初选带的型号为B型。
三、    确定带轮基准直径
查课本表6-7可得 =125mm
因为 ，所以初选 =140mm

   =411.6mm
  取基准 =425mm
四、    验算带速v

v在5～25m/s之间，所以带速v适合
五、    计算中心距a、带长 和包角

初选中心距 =400mm
根据带轮的基准直径和初选的中心距 ，可初步计算带的长度：

由课本表6-4选取相近的基准长度 =1800mm
近似计算实际中心距：

小带轮包角 ：
（合适）
六、    确定带的根数z
已知 =140mm，查课本表6-2可得 =2.08kw
，v=7.03m/s，查课本表6-5得 =0.13kw
   = ，查课本表6-3得 =0.91
=1800mm，查课本表6-4得 =0.95
 
  取z为4根
七、    确定初拉力 ：

八、    计算压轴力 ：

齿轮的设计计算
一、择材料并确定许用应力
1、选择材料及热处理
根据使用条件，一般减速箱齿轮，多采用软齿面
由课本表8-1选材料：
  小齿轮为45钢，调质处理，硬度为230HBS左右；
  大齿轮为45钢，正火处理，硬度为200HBS左右。
2、确定许用接触应力
  查课本图8-11（c）得接触疲劳极限应力 =560Mpa
=540Mpa
  根据使用条件， ； 。
  查课本表8-5得接触应力和弯曲强度的安全系数分别为
          ；
则齿轮的许用接触应力
     
3、确定许用弯曲应力
查课本图8-16（c）得弯曲疲劳极限应力
      ；
则两齿轮的许用弯曲应力为
   
由设计准则知，对本闭式软齿面齿轮传动，应先按齿面接触强度设计，再验算齿根弯曲强度。

二、接触疲劳强度设计
1、试齿轮精度等级和齿宽系数并确定载荷系数
  由课本表8-2，假设齿轮的圆周速度v 5m/s，选齿轮精度为8级。
  再由表8-6考虑对称布置，软齿面，取齿宽系数 =1。
  再查表8-3，考虑齿轮由电动机，以及直齿、精度、齿宽系数等，确定载荷系数K=1.1
2、求小齿轮转矩
 
3、查弹性系数
由课本表3-4得
4、查节点区域系数
由课本图8-9得  

三、定齿轮传动的主要参数尺寸
1、选齿数
对本闭式软齿面齿轮传动取：
                 
2、定模数
由 ，有  
取标准模数m=4mm
  3、验算圆周速度

与假设的v 5m/s条件相符
  4、求传动尺寸
分度圆直径：
齿宽：
中心距：
四、    齿根弯曲疲劳强度
齿数查课本图8-13得，齿形系数： =2.85
                        =2.24
    再查课本图8-14得，应力修正系数： =1.55
                        =1.73

即弯曲疲劳强度合格。

轴的设计
一、输入轴的设计：
1、选择轴的材料
该轴传递小的功率，转速不高，且属一般用途的轴，无特殊要求，故轴材料选择应用广泛且较经济的45钢，经调质处理，硬度:217～255HBS，有课本表10-1查的其许用应力［σ-1］b=60Mpa。
2、按扭转强度初步计算轴端直径
由课本表10-3查得C=118～107,因V带传动的压轴力会对轴端产生较大的弯矩,所以C应取大值,取C=118,则轴端直径为

假定与V带相配的轴段有一个键槽，故将 增大5％, =31.4mm,再根据《机械设计手册》查标准尺寸，取轴端直径 =35mm
3、轴的结构设计
按工作要求，轴上所支承的零件主要有齿轮、V带轮及滚动轴承。考虑到V带轮的轴向定位及滚动轴承的装拆，轴颈（与轴承相配的轴段）直径应比轴端直径大10mm左右，故确定轴颈直径 45mm。再根据轴的受力选取深沟球轴承——6209型滚动轴承，其内径为45mm、外径为85mm、宽度为19mm。
轴段①、②之间的轴肩是V带轮的定位轴肩，其高度h应保证定位可靠，取h=3.5mm,则 =42mm，轴段②、③之间的轴肩为非定位轴肩，日的是便于滚动轴承的装拆，两段轴径稍有差别即可。轴段③与④之间的轴肩也是非定位轴肩，便于齿轮的装拆，故取 =50mm。轴环⑤对齿轮定位作用，直径应取大些，取 =58mm,轴环宽 ,取b=6mm，轴段⑥与⑦之间的轴肩是滚动轴承的定位面，其高度应低于滚动轴承内圈的厚度，以便于轴承的拆卸，具体数值根据滚动轴承型号查手册确定，由型号6209查得 =52mm。其余轴段的直径与相配零件的孔径一致。
带轮和齿轮均用平键作周向固定。分别用轴端挡圈和套筒作轴向固定。为保证固定可靠，与带轮和齿轮相配的轴段①、④应比毂宽度短2mm左右，分别取为82mm和80mm。由于套筒对左端轴承起到定位作用，所以其外径也应满足轴承拆卸的要求，即小于内圈厚度。轴承的固定是靠轴承盖来保证的。齿轮端面和轴承端面至箱体内壁的距离分别取为15mm和5mm，则轴段③和⑥的长度也就随之确定。轴段②的长度与箱体和轴承盖的结构有关，暂定为40mm。
⑦处为砂轮越程槽，进行磨削加工。
二、输出轴的设计：
  1、选择轴的材料
该轴传递小的功率，转速不高，且属一般用途的轴，无特殊要求，故轴材料选择应用广泛且较经济的45钢，经调质处理，硬度:217～255HBS，有课本表10-1查的其许用应力［σ-1］b=60Mpa。
2、按扭转强度初步计算轴端直径
由课本表10-3查得C=118～107,因V带传动的压轴力会对轴端产生较大的弯矩,所以C应取大值,取C=118,则轴端直径为

假定与V带相配的轴段有一个键槽，故将 增大5％, =51.77mm,再根据《机械设计手册》查标准尺寸，取轴端直径 =55mm
3、轴的结构设计
按工作要求，轴上所支承的零件主要有齿轮、V带轮及滚动轴承。考虑到V带轮的轴向定位及滚动轴承的装拆，轴颈（与轴承相配的轴段）直径应比轴端直径大10mm左右，故确定轴颈直径 65mm。再根据轴的受力选取深沟球轴承——6213型滚动轴承，其内径为65mm、外径为120mm、宽度为23mm。
轴段①、②之间的轴肩是V带轮的定位轴肩，其高度h应保证定位可靠，取h=3.5mm,则 =62mm，轴段②、③之间的轴肩为非定位轴肩，日的是便于滚动轴承的装拆，两段轴径稍有差别即可。轴段③与④之间的轴肩也是非定位轴肩，便于齿轮的装拆，故取 =72mm。轴环⑤对齿轮定位作用，直径应取大些，取 =80mm,轴环宽 ,取b=6mm，轴段⑥与⑦之间的轴肩是滚动轴承的定位面，其高度应低于滚动轴承内圈的厚度，以便于轴承的拆卸，具体数值根据滚动轴承型号查手册确定，由型号6213查得 =74mm。其余轴段的直径与相配零件的孔径一致。
联轴器与齿轮相配的轴段①、④分别取为75mm和78mm。由于套筒对左端轴承起到定位作用，所以其外径也应满足轴承拆卸的要求，即小于内圈厚度。轴承的固定是靠轴承盖来保证的。齿轮端面和轴承端面至箱体内壁的距离分别取为15mm和5mm，则轴段③和⑥的长度也就随之确定。轴段②的长度与箱体和轴承盖的结构有关，暂定为40mm。
⑦处为砂轮越程槽，进行磨削加工。
4、轴的确定

5、受力分析
齿轮的分度圆直径：
轴传递的转矩：
齿轮的圆周力：
齿轮的径向力：
6、轴的弯曲与扭转的组合计算

(1)、外力向杆件截面形心简化

P向轴心简化得一等值力和扭矩

平面内的弯矩

平面内的弯矩

N/mm
(2)、画内力图确定危险截面
在危险截面上，与扭矩T对应的边缘上的切应力极值为
=640395/200=3202Mpa
对于实心圆轴Wt=200
与合成弯矩对应的弯曲正应力的极值为
=217442/100=2174.42

E点的主应力为
=108 7.21Mpa
（3）、确定危险点并建立强度条件
按第三强度理论，强度条件是

 
对于圆轴 ，其强度条件为
    =2341 Mpa 合格
按第四强度理论，强度条件为
 
经化简得出
 
对于圆轴，其强度条件为

=2030 Mpa 合格

键联接的选择
1、输入轴与齿轮联接采用平键联接
轴径 =50mm   =80mm
查手册表11-28 选A型平键
键14×9   GB1096-79
2、输出轴与齿轮联接用平键联接
轴径 =72mm   =78mm  
查手册表11-28 选用A型平键
键20×12   GB1096-79

联轴器的选择
选用弹性柱销联轴器TL8（GB4323-84），但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用TL8（GB4323-84）

减速器附件的选择
1、通气器
由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M18×1.5
2、油面指示器
选用游标尺M16
3、起吊装置
采用箱盖吊耳、箱座吊耳
4、放油螺塞
选用外六角油塞及垫片M16×1.5

润滑与密封
1、齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。
2、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。
3、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。
4、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。

设计小结
由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够xx等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定xx的设备。

参考资料目录
[1]《机械设计课程设计》，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信远主编，1995年12月{dy}版；
[2]《机械设计（第七版）》，高等教育出版社，濮良贵，纪名刚主编，2001年7月第七版；
[3]《简明机械设计手册》，同济大学出版社，洪钟德主编，2002年5月{dy}版；
[4]《减速器选用手册》，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月{dy}版；
[5]《工程机械构造图册》，机械工业出版社，刘希平主编
[6]《机械制图（第四版）》，高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001年8月第四版；
[7]《互换性与技术测量（第四版）》，中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编，2001年1月第四版。