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【强烈推荐】机械设计毕业论文范例1

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韶关学院

课程设计说明书（论文）

课程设计题目：带式输送机传动装置设计

学生姓名：

学号：

院系：物理与机电工程机电系

专业班级：09机制3班

指导教师姓名及职称：罗昕副教授

蔡小梦副教授

起止时间：2011年11月至2011 年12 月

课程设计评分：

（教务处制）

一、选择电动机

二、确定传动装置的总传动比和分配传动

比

三、计算传动装置的运动和动力参数

四、减速器的结构

五、传动零件的设计计算

六、轴的计算

七、键的选择和校核

八、轴承的的选择与寿命校核

九、联轴器的选择

十、润滑方法、润滑油牌号

学生姓名专业班

级

09机制3班学号

指导教师姓名及职称罗昕副教授蔡小梦

副教授

设计题目带式输送机传动装置

设计

已知条件1．滚筒效率ηg=0.94(包括滚筒与轴承的效率损失)；

2．工作情况两班制，连续单向运转，载荷较平稳；

3．使用折旧期 4年一次大修，每年280个工作日，寿命8年；4．工作环境室内，灰尘较大，环境最高温度35℃；

5．制造条件及生产批量一般机械厂制造，小批量生产；

6. 运输带速度允许误差±5%；

7．动力电压380220V

设计内容和要求：

1）从机器功能要求出发，拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析。

2）合理选择电动机，按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的载荷，合理地选择零件材料、热处理方法，正确计算零件工作能力和确定零件主要参数及尺寸。

3）考虑制造工艺、安装、调整、使用、维修、经济和安全等问题，设计机械零部件。

4）图面符合制图标准，尺寸公差、形位公差及表面粗糙度标注正确，技术要求完整合理。

5）基本参数:

输送带工作拉力F=2700 KN 输送带工作速度υ= 1.3ms 滚筒直径D= 350mm

工作任务及工作量要求：

1) 按给定条件设计减速器装置；

2）完成减速器装配图1张（A0或A1图纸）；

2）低速轴、低速齿轮零件工作图各1张；

3）编写设计计算说明书1份。内容包括：机械系统方案拟定，机构运动和动力分析，电动机选择，传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算，低速轴、低速齿轮的强度校核，联轴器的选择、设计总结、参考文献等内容。

进度安排

1．设计准备(1天)

2．传动装置的总体设计(1天)

3．传动件的设计计算(3天)

主要参考文献

[1]龚桂义.机械设计课程设计指导书[M].第二版北京:高等教育出版社, 2001

[2]龚桂义.机械设计课程设计图册[M].第三版北京:高等教育出版社, 1989

[3]濮良贵.机械设计[M].第七版北京:高等教育出版社,2001

[4]吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].第二版北京:高等教育出版社1996

[5]王文斌.机械设计手册[M].第三版，一、二、三册北京:机械工业出版社, 2005

院系（或教研室）审核意见：

审核人签名及系公章：年月日

任务下达人（签

字）

2011年11月28

日任务接受人（签

字）

2011年11月28日

计算及说明一、选择电动机

(1) 选择电动机的类型

按工作要求和条件，选用三相笼式式异步电动机，封闭式结构，电压380V ，Y

型。

（2）选择电动机的容量

电动机所需功率计算工式为：（1）P= KW ，（2） P = Kw 因此 P= Kw 所以由电动机至卷筒的传动总功率为：

式中：，，，分别为轴承、齿轮传动、连轴器和卷筒的传动效率。取=0.99(轴承)， =0.98（齿轮），=0.97, =0.94. 则： 322

a 0.990.980.970.94

0.82

η== 又因为: =1.3ms 所以: P== =4.26Kw (3) 确定电动机的转速卷筒轴工作转速为 n =

601000601000 1.3

70.973.14350

v D π???==? rmin

按表1推荐的传动比合理范围,取二级圆柱齿轮减速器的传动比=8~40,所

方案

电动机型号

额定功率 Kw

电动机转速 rmin

电动机质量

同步转速

异步转速

1 Y132M

2 - 6 5.5 1000 960 84

2 Y132S - 4 5.5 1500 1440

Y132S1-2

5.5

3000

2900

以电动机转速的可选范围为: = n = (8~40) 70.97= 568~2838 rmin

符合这一范围的同步转速有: 1000rmin 、1500rmin 、3000rmin

根据容量和转速,由机械设计课程设计手册查出有三种适用的电动机型号,因此有四种传动比方案,如下表:

选用Y132S - 4电动机：

型号额定功率满载时转速

rmin

起动转矩

额定转矩

最大转矩

额定转矩

Y132S - 4 5.5 1440 2.2 2.3

低转速电动机的级对数多，外廓尺寸用重量都较大，价格较高，但也以使传动装置总传动比减小，使传动装置的体积、重量较小；高转速电动机则相反。因此综合考虑，分析比较电动机及传动装置的性能，尺寸、重量、极数等因素，可见方案2比较合适。所以，选定电动机型号为Y132S - 4

二、确定传动装置的总传动比和分配传动比

由电动机的的型号Y132S - 4 ，满载转速

（1）总传动比

（2）分配减速器的各级传动比

按展开式布置。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，可由图12展

开式

线查得=5.5, 则：。

三、计算传动装置的运动和动力参数

为了进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩。如将传动装置各轴

由高速至低速依次为I 轴、II 轴、III 轴……，以及

、，……为相邻两轴间的传动比；、，……为相邻两轴间的传动效率；、，……为各轴的输入功率（Kw ）；、，……为各轴的输入转矩（Nm ）；、，……为各轴的转速（rmin ）；（1）各轴的转速

I 轴 rmin II 轴 rmin III 轴 rmin 卷筒轴 rmin (2) 各轴输入功率

I 轴 013 4.260.98 4.17I d d P P P Kw ηη===?= II 轴 12124.17480.990.98 4.01I I I I P P P K w ηηη===??= III 轴 23124.010.990.98 3.85

I I I I I I I P P P K w ηηη===??= 卷

筒

轴

3413 3.850.990.98 3.74IV III III P P P Kw ηηη===??=

各轴输出功率

I 轴 '

1 4.170.99 4.13I I P P Kw η==?= II 轴 '1 4.010.99 3.97II II P P Kw η==?= III 轴 '1 3.850.99 3.81III III P P Kw η==?= 卷筒轴 '4 3.740.94 3.52IV IV P P Kw η==?=

（3）各轴输入转矩电

动

机

轴

输

出

转

矩

为

：

4.269550955028.251440

d d m P T N m n =?

=?= I 轴 01328.25

0.9727.69

I d d T T T N m ηη===?= II 轴 11211227.69 5.50.990.98146.22II I I T T i T i N m ηηη===???= III

轴

223212146.22 3.690.990.98518.1I I I I I I I T T i T i N m ηηη===???= 卷筒轴 13548.240.990.97507.8IV III T T N m ηη==??= 各轴输出转矩

I 轴 '127.69

0.9927.4

1I I T T N m η==?= II 轴 '

1146.220.99144.76II II T T N m η==?= III 轴 '1518.10.99512.92III III T T N m η==?= 卷筒轴 '4507.80.94477.33IV IV T T N m η==?=

运动和动力参数计算结果整理于下表：

轴名

效率P （Kw ）转矩 T （Nm ）转速n rmin 转动比 i 效率输入

输出输入输出电动机轴

3.48

14.50

2890

0.98

I 轴

4.17

4.13

27.69

27.41

1440

0.96

5.5

II轴 4.01 1.97 146.22 144.76 261.82 0.96

3.69

III轴 3.85 3.81 518.1 512.92 70.95 0.91

1 卷筒轴 3.74 3.5

2 507.8 477.3

3 70.95

四、减速器的结构

铸铁减速器机体结构尺寸表：

名称符号数值

机座壁厚8

机盖壁厚8

机座凸缘厚度 b 12

机盖凸缘厚度12

机座底凸缘厚度20

地脚螺钉直径20

地脚螺钉数目n 4 轴承旁联接螺栓直径16 机盖与机座联接螺栓直径12

联接螺栓的间距180

轴承端盖螺钉直径8

窥视孔盖螺钉直径 6

定位销直径 d 8

至外机壁距离26

至外机壁距离22

至外机壁距离18

至凸缘边缘距离24

至凸缘边缘距离16

轴承旁凸台半径22

凸台高度h 49 外机壁至轴承座端面距离50

圆柱齿轮外圆与内机壁距离10 圆柱齿轮轮毂端面与内机壁距离8

机座肋厚m 7

机盖肋厚7

轴承端盖外径126和135

轴承端盖凸缘厚度t 10

轴承旁联接螺栓距离s 146、186、170

五、传动零件的设计计算

第一对齿轮（高速齿轮）

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）按卷扬机传动方案，选用斜齿圆柱轮传动；

（3）材料选择。由表10-1（常用齿轮材料及其力学特性）选择小齿轮为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。

（4）选小齿轮齿数为=20，大齿轮齿数。取=110

（5）选取螺旋角。初选螺旋角=

2、按齿面接触强度设计

公式如下：

（1）确定公式内的各值计算 1）、试选=1.6

2）、由图10-30选项取区域系数=2.433。 3）、由图10-26查=0.72, =0.84则 =+=1.56 4）、计算小齿轮传递的转矩 5

4.17

95.51095.510 2.7710

1440

P T N mm n ==??=??=

? 5）、由表10-7选取齿宽系数=1

6）、由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8

7）、由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限=600，大齿轮的接

触疲劳强度极限=550。

8）、由式（10-30） N=60j 计算应力循环系数。

=6014401（282808）=. =5.5=

9）、由图10-19查得接触疲劳寿命系数=0.90, =0.94。 10）、计算接触褡许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得： =0.90600=540 =0.94550=517 所以 =(+)2=(540+517)2=529 (2) 计算

1）、试算小齿轮分度圆直径

423

12 1.6 2.7710 5.51 2.433189.8

()1 1.56 5.5529

t d ???+?≥? =37.10mm

2)、计算圆周速度 ==2.80ms 3）、计算齿宽b 及模数 =137.2 =37.1 mm ==1.8 mm

bs ,7级精度，由图10-8查得动载荷系数=1.10 。由表10-4

查得的计算公式与直齿轮相同，则：

1.120.18(10.6)0.2310

H d d K b β-=++??

+?=1.42 由图10-13查得=1.35

由表10-3查得=1.2 ，所以载荷系数 =11.11.21.42=1.87

6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10）得： =37.1=39.1mm 7)、计算模数 = mm 3 按齿根弯曲强度设计

[]

2132

12(c o s )F a S a

n d F KTY Y Y m Z ββεσ?=? （1）确定计算参数

1）、计算载荷系数

=1111.21.35 =1.782

2)、根据纵向重合度 1.59，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.88

3)、计算当量齿数 11330

21.89cos cos 14

V Z Z β=

== 22330

110

100.49cos cos 14V Z Z β===

4)、查取齿开系数

由表10-5查得，

5)、查取应力校正系数得：， 1.79

6）、由图10-20C ，查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强

度极限

7）、由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数=0.82, =0.86 8)、计算弯曲疲劳许用应力

取疲劳安全系数S=1.4,由式（10-12）得： =

9）、计算大、小齿轮的，并加以比较

[]11

2.7244 1.5689

0.01495292.86

Fa Sa F Y Y σ?=

大齿轮的数值大（2）设计计算

430

2 1.786 2.7655100.88c o s 14

0.01672120 1.56

n m ?????≥???mm 对比计算结果；由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度

计算的法面模数，取=2.0 mm 。已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径=37.1 mm 来计算应有的齿数。于是有：

取 =18

=5.518=99 取 =99 4几何尺寸计算

（1）计算中心距

将中心距圆整为：120mm (2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 0

(1899)2a r c c o s

12.83

2120.58

+?==? 因值改变不多，所以参数、、等不必修正（3）计算大小齿轮的分度圆直径 mm mm (4) 计算齿轮宽度 mm

圆整后取 =40mm, =45mm 5 验算

42 2.7710

1348.0441.03

N m ??=

= 11348.04

32.8510041.03

N m N m ?=<

合适

第二对齿轮（低速齿轮）

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）按卷扬机传动方案，选用斜齿圆柱轮传动；

（3）材料选择。由表10-1（常用齿轮材料及其力学特性）选择小齿轮为40Cr （调质），硬度为280HBS ，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS 。（4）选小齿轮齿数为 =20，大齿轮齿数。取=74 （5）选取螺旋角。初选螺旋角 =

2、按齿面接触强度设计

公式如下：

（1）确定公式内的各值计算 1）、试选=1.6

2）、由图10-30选项取区域系数=2.433。 3）、由图10-26查=0.72, =0.84则 =+=1.56 4）、计算小齿轮传递的转矩 5

95.510 1.462710P T N mm n =??

=? 5）、由表10-7选取齿宽系数=1

6）、由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8

7）、由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限=600，大齿轮的接

触疲劳强度极限=550。

8）、由式（10-30） N=60j 计算应力循环系数。

=601261.821（282808）=. =3.69=

9）、由图10-19查得接触疲劳寿命系数=0.90, =0.94。

10）、计算接触褡许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得： =0.90600=540 =0.94550=517 所以 =(+)2=(540+517)2=529 (2) 计算

1）、试算小齿轮分度圆直径

2312 1.6 1.462710 3.691 2.433189.8

()1 1.56 3.69529

t d ???+?≥? =66.24mm

2)、计算圆周速度 ==0.91ms 3）、计算齿宽b 及模数 =166.24 =66.24 mm ==3.21 mm

bs ,7级精度，由图10-8查得动载荷系数=1.10 。由表10-4

查得的计算公式与直齿轮相同，则：

1.120.18(10.6)0.2310

H d d K b β-=++??

+?=1.42 由图10-13查得=1.35

由表10-3查得=1.2 ，所以载荷系数 =11.11.21.42=1.87

6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10）得： =66.24=69.77mm 7)、计算模数 = mm

3 按齿根弯曲强度设计

[]

132

12(c o s )F a S a n d F KTY Y Y m Z ββεσ?=? （1）确定计算参数

1）、计算载荷系数

=1111.21.35 =1.782

2)、根据纵向重合度 1.59，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.88 3)、计算当量齿数 11330

2021.89cos cos 14V Z Z β=

22330

81.01cos cos 14

V Z Z β=== 4)、查取齿开系数

由表10-5查得，

5)、查取应力校正系数得：， 1.77101

6）、由图10-20C ，查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强

度极限

7）、由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数=0.82, =0.86 8)、计算弯曲疲劳许用应力

取疲劳安全系数S=1.4,由式（10-12）得： =

9）、计算大、小齿轮的，并加以比较

[]11

2.7244 1.5689

0.01495292.86

Fa Sa F Y Y σ?=

2.21798 1.77101

0.01683

238.86

= 大齿轮的数值大（2）设计计算

5303

2 1.786 1.4627100.88c o s 14

0.01683120 1.56

n m ?????≥???mm 对比计算结果；由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度

计算的法面模数，取=3.0 mm 。已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径=37.1 mm 来计算应有的齿数。于是有：

取 =18

=3.6917=62.45 取 =62 4几何尺寸计算

（1）计算中心距

将中心距圆整为：120mm (2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 0

(1762)3a r c c o s

14.22

2162.84

+?==? 因值改变不多，所以参数、、等不必修正（3）计算大小齿轮的分度圆直径 mm mm (4) 计算齿轮宽度 mm

圆整后取 =70mm, =75mm 5 验算

52 1.462710

4171.9970.12

N m ??=

= 14171.99

59.5010070.12

N m N m ?=<

合适

六、轴的计算

1、第III 轴的计算

轴的输入功率为，轴的转速为，

轴的输入转矩为。

2、求作用在齿轮上的力

由前面齿轮计算所得：低速大齿轮的分度圆直径，则：

2518.1

24054.1

255.59

10t

T N F

??=

== 0

t a n t a n 20

4054.11522.4c o s c o s 14.22

r t

N F F βα?==?= t a n 4054.1t a n 14.22

N F F

β==??= 3、初步确定轴的最小直径

按式（5-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3于是有：

333m i n 03 3.8511242.470.95

P d A m m n =?=?= 取最小直径为43mm.

4轴的结构设计

（1）拟定轴上零件的装配方案

选用图15-22a所示的装配方案

（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

a．为了满足轴向定位要求，1-2轴段要制出一轴肩，故取2-3段的直径=45mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=50mm。先取=80mm。

b．初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用但列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据=45mm，查手册P72由轴承产品目录中初步选取03尺寸系列，0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30310，其尺寸为5011029.25

d D T mm mm mm

??=??，故和均取50mm，所以

=29.25 =T+a+s+(70-66)=29.25+12.25+8+4=53.5mm。

右端滚动轴承采用轴肩进行定位。则定位高度h=（0.7~0.1）d，取h=5mm，则=55mm。

c．取安装齿轮处的轴段6-7的直径=55mm；而＝＝55mm;齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为70mm。为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取=66mm，齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h=（0.07~0.1）d，取h=5mm，则轴环的直径=60mm。轴环宽度1.4hb，取=12mm。=79.75

d．轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与一轴的距离l=30mm（参考图15-21），故=50mm。

5、求轴上的载荷

在确轴承的支点位置时，从手册中查得30310型圆锥滚子轴承a=21mm.由图可知作

为支梁的轴的支承跨距：0

2363.5131194.5

L L mm

+=+=。所得轴的弯矩图和扭