目录
设计任务书.....................................................................1
传动装置总体设计...........................................................2
传动零件的设计计算.......................................................4
斜齿轮的设计............................................................4
锥齿轮的设计............................................................9
轴的设计与轴承的初步选择..........................................12
输入轴的设计...........................................................12
中间轴的设计............................................................13
输出轴的设计............................................................15
技术设计...........................................................................16
轴的校核（中间轴）..................................................16
键联接的选择与计算（中间轴）..............................18
轴承的验算（中间轴）..............................................18
箱体的设计.......................................................................19
润滑与密封.......................................................................20
参考文献...........................................................................20
心得与体会.....................................................................21
《课程设计》任务书
一、设计题目（圆锥圆柱式）
设计一链板式输送机的传动机构，其传动简图如下：
电动机
联轴器
减速器
链传动
输送链
二、已知数据
输送机链条总拉力 F= 5600 (N)
输送机链条速度 V= 0.75 ()
输送机链轮节圆直径 D= 320 (mm)
输送链链轮轴上效率 （包括链轮与轴承的功率损失）
工作年限5年，每日工作2班
输送链速度允许误差为％
三、工作条件：连续单向运转，有轻微振动，灰尘较多，小批量生产。
四、设计工作量
1.各零件三维模型、三维总装图；
2.小组内各成员分别打印二维总装配图、主要零件工作图1~2张；
3.设计计算说明书一份。
指导教师：
计算与说明 一、传动装置总体设计
1.传动机构的简图如下：
1电动机2联轴器3减速器4链传动5输送链
2.传动机的功率
则减速器的输出功率
3.选择合适的电动机
（1）查课程设计手册表1-7
弹性柱销联轴器
对于8级精度的一般齿轮传动：
圆锥齿轮；圆柱齿轮；
链传动；一对滚动球轴承；
输送链轮轴
则减速系统总效率为:
（2）确定电动机转速
查课程设计手册表13-2得：
链传动传动比2~5
圆柱齿轮传动比3~5
锥齿轮传动比2~3
则可求出电动机转速的可选范围为：
电动机的最小功率为，
满载转速为
查课程设计手册表12-1，选Y132s-4电机
该电机额定功率，满载转速
4.传动比确定
总传动比为
对于圆锥-圆柱齿轮传动减速器，采用推荐值
令~锥齿轮部分传动比，~圆柱齿轮部分传动比，~链传动部分传动比，取，，则
5.计算传动装置各轴的运动和动力参数
在图中标注出各轴（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）
（1）各轴的转速
（2）各轴的功率
（3）各轴的转矩
二、传动零件的设计计算
（一）斜齿轮的设计
1、
⑤查机械设计表10-6选取弹性系数
⑥计算接触疲劳许用应力
由图(10-25d)查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为
由机械设计公式（10-15）计算应力循环次数：
由机械设计图（10-23）查取接触疲劳寿命系数
⑦取失效概率为1%，安全系数s=1,由机械设计公式（10-14）得
取二者的最小值得
（2）试算小齿轮分度圆直径
把上述数据代入
得到
3.调整小齿轮分度圆直径
（1）计算实际载荷系数下的数据
①计算圆周速度
②齿宽
（2）计算实际载荷系数
①由机械设计查表（10-2）得使用系数
②根据V=1.311m/s，7级精度，由图10-8查动载系数
③齿轮的圆周力
查表（10-3）得齿间载荷分配系数
④由表（10-4）查得
综上可得载荷系数
（3)由机械设计公式（10-12）可得按实际载荷系数算得的分度圆直径及模数分别为
4.按齿根弯曲疲劳强度设计
（1）由机械设计公式（10-20）计算齿轮模数
确定参数：
①试选载荷系数
②由机械设计公式（10-18）可得重合度系数
③由机械设计公式（10-19）可得螺旋角影响系数
④计算当量齿数
⑤齿形系数，查机械设计图（10-17）得：
，
⑥应力修正系数，查机械设计图（10-18）得：
,
⑦由图（10-24c）查得齿根弯曲疲劳极限
⑧由图（10-22）查得弯曲疲劳寿命系数
⑨取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由机械设计公式（10-14）得
因此大齿轮的大于小齿轮的，
所以=0.0165
⑩试算齿轮模数
把上述计算系数带入公式
得
5.调整齿轮模数
（1）计算实际载荷系数前的数据
①圆周速度V
②齿宽
③齿高
所以
（2）计算实际载荷系数
①根据V=1.311m/s，7级精度，由图10-8查动载系数
②由
查表（10-3）得齿间载荷分配系数
由表（10-4）查得
结合，查图（10-13）得
综上可得载荷系数
（3)由机械设计公式（10-13）可得，实际载荷系数下算出的模数为
结合两次计算的模数，从标准中就近选取
分度圆直径
取,则
5.几何尺寸计算
①计算中心距
将中心距圆整为128mm
②按圆整后的中心距修正螺旋角
③计算大小齿轮的分度圆直径
④计算尺宽
（）
因此，取最小齿数
因此取小齿轮，则
2、闭式软齿面，按齿面接触疲劳强度进行设计：
设计公式：
公式中各参数含义的确定：
①试取
②选取齿宽系数
③查表10-6，得
④查图10-21（d），得
⑤计算小齿轮的转矩
⑥计算应力循环次数
⑦查机械设计图10-19，得接触疲劳寿命系数
⑧计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，则
计算圆周速度
计算齿宽b及大端模数m：
⑨计算荷载系数K
查机械设计表10-2，（轻微冲击）
查机械设计表10-8，由，得
查机械设计表10-3，由
查机械设计表10-9，轴承系数
所以载荷系数为
⑩校正小齿轮分度圆直径和大端模数分别为：
3、按齿根弯曲疲劳强度进行校核
校核公式
公式中各参数的确定
①
②
③当量齿数：
④查机械设计表，10-5得
⑤查机械设计图10-20（c）
4、几何参数的计算及圆整
①结合两次计算的模数,取标准值
②齿宽b及锥距R
③分度圆直径的确定
④节锥角
三、轴的设计及轴承的初步选择
（）
2.作用在齿轮上的力
3.初步确定轴的最小直径
选取轴Ⅱ的材料45钢，调质处理
查机械设计表15-3，取
考虑轴上需开两个键槽，将直径总体增大10%~15%
，最小直径出现在安装联轴器处
为了使所选轴直径与联轴器的孔径相适应，故需选择联轴器
联轴器计算转矩：
查机械设计表14-1，取
因为输入端与电动机相连，转速高，转矩小，所以用弹性套柱销联轴器，电动机型号为Y132s-4的电动机，查手册表12-3，电动机轴径为D=38mm。查手册表8-5，选取LT4型的弹性套柱销联轴器，公称转矩为63N·m。取，半联轴器长度L=82mm，半联轴器与毂孔配合长度
4.轴的结构设计
（1）根据上面叙述分析可得，为定位方便，半联轴器取轴肩略大于1-2段，则。1-2段左端用轴端挡圈定位；半联轴器与毂孔配合长度，故为保证轴端挡圈压紧半联轴器略小于，取。
（2）初步选择滚动轴承
由于该轴布置与高速级，受径向力，轴向力，故选用极限转速较高的角接触球。查手册表6-6，选取30208轴承，其尺寸为，。
取,应略大于滚动轴承要求的最小定位长度，取。轴端45两端为滚动球轴承，用轴套固定，轴段45为轴套固定位置，取，轴段67为轴肩部分，取，。轴段78为过度部分，取，。
（3）由于锥齿轮尺寸较小，轮毂的内径与轴的最小直径相差不大，出于安全角度的考虑，将其设计为锥齿轮轴。已知锥齿轮宽度为32.45mm，取，锥齿轮分度圆直径为；轴承端盖总宽度为20mm，根据轴承端盖的拆装及便于轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端与半联轴器右端面间的距离L=30mm，取。
（4）轴上零件的轴向定位
联轴器与轴的轴向定位采用平键连接。
联轴器与齿轮之间的平键：按。
查表6-1得，键长为40mm。
（5）配合:轴与半联轴器为H7/K6配合，滚动轴承与轴的轴向定位由过度配合保证的，直径尺寸公差m6。
（6）确定轴上圆角与倒角的尺寸:查机械设计表15-2，取轴端倒角为，其余圆角半径R=1.5。
（）
2、作用在齿轮上的力
轴Ⅱ上安装有一个锥齿轮和一个斜齿轮
对于斜齿轮，其分度圆直径为：
对于锥齿轮其平均分度圆直径为：
3、初步确定轴的最小直径
选取轴Ⅱ为45钢，调质处理，查机械设计表15-3，取
由于轴上开有两个键槽，故直径总体增大10%~15%，取，最小轴径出现在安装滚动轴承处。
4、轴的设计
（1）轴承同时承受径向力，轴向力，且力矩中等，查手册表6-7，选用30306的圆锥滚子轴承，其基本尺寸为则取，两端均采用套筒定位。
（2）取安装圆锥齿轮的轴端，锥齿轮左端采用套筒定位，已知锥齿轮轮毂长L=60mm，为使固定可靠，取，右端轴肩定位，取，。
（3）在轴段47上装有斜齿轮，因为斜齿轮尺寸较小，因而将其与轴设计为一体，用作齿轮轴，轴端56为锥齿轮部分；为使套筒定位可靠及合理，取。齿轮宽度为60mm,为制造方便，两端预留10mm，即，。
（4）由于12和56处装配有轴承，因此此处的长度应略大于轴承的宽度，考虑到箱体的大小，因此取。
（5）轴上的周向定位
查手册表4-1，圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按，查尺寸，键长取36mm，为保证齿、轴的配合符合很好的中性，选取配合制H7/m6，圆柱齿轮采用平键，按，查的尺寸，键长取63，配合制选H7/m6，滚动轴承与轴的配合是过渡配合来保证，此处应选尺寸公差为m6。
（6）确定轴上圆角与倒角的尺寸
查表15-2，取倒角，圆角半径R=1.5mm。
（三）输出轴（轴Ⅲ）的设计
1、轴Ⅲ上的功率：
2、作用在齿轮上的力：轴Ⅲ上仅安装有一个大斜齿轮，其分度圆直径为
3、c初步确定轴的最小直径
选取轴III为45钢，调质处理，查机械设计表15-3，
最小值出现在安装链轮处，考虑到圆周上有两个键槽，故将轴的直径总体增大10%~15%，所以取。
4、轴的结构设计
（1）由图可知：为整个轴径最小处。取，为满足齿轮轴向定位，取。
根据链轮宽度及链轮距箱体的距离综合考虑，取
（2）初步选择滚动轴承：因轴受径向力、轴向力，故选用30310型号的圆锥滚子轴承。根据工作要求，查表6-7，知其基本尺寸，
故。
又由表6-7，查知其定位轴肩高度，取，安装支承圆柱斜齿轮取。
（3）已知圆柱斜齿轮齿宽，为使套筒端面可靠压紧齿轮，应略小于齿宽，取。
（4）轴承的宽度为T=29.28mm，故取，对于箱内部分，中间轴总长为233mm,按照装配关系，取，取轴肩的宽度，故输出轴也应满足尺寸，即：
（5）轴的周向定位
圆柱斜齿轮的周向定位采用平键连接，按，查表4-1得，键长取50mm。为保证齿轮与轴的配合有很好的对中性，选择配合制为，滚子轴承与轴过渡配合，轴的尺寸公差为m6。
（6）确定轴上倒角与圆角的尺寸
查表15-2，取倒角，圆角半径R=1.5mm。
四、技术设计
（一）轴的校核
假设轴承，齿轮中点为受力点，受力示意图如下所示
则,,
1、对铅垂面进行受力分析：
根据受力平衡：
根据力矩平衡：
所以铅垂面面的弯矩图为：
2、对水平面进行受力分析：
力平衡：
根据力矩平衡：对A:
则
所以水平面的弯矩图为：
3、计算出的圆柱、圆锥齿轮位置中截面处的：
载荷水平面H垂直面V
支持力F
弯矩
总弯矩
扭矩
所以总弯矩图为：
扭矩图为：
4、按弯扭合成最大值校核轴的强度：
扭转切应力为脉动循环变应力，取
最大弯矩取在圆柱斜齿轮齿宽中间处，查机械设计表15-1得45钢
查表15-4得
弯扭合成强度条件：
所以该轴的设计满足要求
（二）键联接的选择和计算（中间轴）
中间轴与圆锥齿轮的连接：
轴径
查机械设计表6-2，选用A型圆头平键
所以该键满足强度要求。
（三）轴承的验算（中间轴）
轴承所受径向力：
轴承派生轴向力，取e=0.4，因此可以估算轴向力的大小：
外加轴向载荷，
方向水平向右
由于
则轴承有向右运动的趋势，轴承“1”被放松，轴承“2”被压紧,所以
按照设计时选用轴承的型号为30306，查表得轴承的基本额定动载荷为C=59kN
查表取，,,。
所以轴承满足使用安全要求。
五、箱体的设计
箱体采用铸造工艺制成，各部分尺寸如下
名称符号锥柱式齿轮减速器计算结果
六、润滑与密封
齿轮采用浸油润滑，由《机械设计》表10-11和表10-12查得选用100号中负荷工业闭式齿轮油（GB5903-1995），油量大约为3.5L。齿轮圆周速度v<5m/s,所以采用浸油润滑，浸油深度约为圆柱齿轮的一个齿高，但不小于10mm。圆锥齿轮浸入油的深度至少为半齿度，圆柱齿轮一般浸入油的深度为一齿高，但不小于10mm，大齿轮的齿顶到油底面的距离大于等于30至50毫米，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，且有散热作用，效果较好，轴承也可以采用脂润滑。
轴承内侧采用甩油环进行密封，外侧靠轴承端盖与外界隔开，防止尘土进入，轴伸出处采用O型密封圈进行密封。
七、参考文献
[1]濮良贵，纪名刚.机械设计.7版.高等教育出版社，2001
[2]孙桓,陈作模,高文杰,机械原理.7版.高等教育出版社,2006
[3]杜淑幸,机械制图与CAD.西安电子科技大学出版社,2010
[4]吴宗泽,罗圣国,机械设计课程设计手册.3版,高等教育出版社,2006
选取电机:
型号为Y132s-4
额定功率
满载转速
斜齿轮的参数：，，,
，
小齿轮选用40Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质），7级精度。
锥齿轮的设计参数：
，
齿宽
节锥角为
联轴器型号为LT4
输入轴结构如右所示，其部分参数为：
(单位为：mm)
，
，
，
，
，
，
，
锥齿轮分度圆直径为
齿轮宽
轴承型号为30208
平键尺寸为：
键长为40mm
轴与半联轴器为H7/K6配合，滚动轴承与轴的轴向定位由过度配合保证的，直径尺寸公差m6。
取倒角为，其余圆角半径R=1.5。
中间轴结构如右所示，其部分参数为：
，
，
，
，
，
，
锥齿轮分度圆直径为
齿轮宽
轴承型号为30306
平键尺寸：
键长取63mm
轴与键配合制选H7/m6，滚动轴承与轴的配合是过渡配合来保证，此处应选尺寸公差为m6。
取倒角为，圆角半径R=1.5mm。
输出轴结构如右所示，其部分参数为：
,
，
，
，
，
，
轴承型号：30310
平键尺寸：
键长取50mm
齿轮与轴的配合选择配合制为，滚子轴承与轴过渡配合，轴的尺寸公差为m6。
取倒角，圆角半径R=1.5mm。
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