設計題目：單級斜齒圓柱齒輪傳動設計+鏈傳動
系 別：機械工程系
專業班級：2002機本
學生姓名：xxx
指導老師：xxx
完成日期：2004年12月12日
邵 陽 學 院
（七裏坪校區）
目錄
壹． 設計任務書
二． 前言
三． 運動學與動力學計算
1． 電動機的選擇計算
2． 各級傳動比的分配
3． 計算各軸的轉速，功率及轉矩，列成表格
四． 傳動零件設計計算
五． 齒輪的設計及計算
六． 軸與軸承的計算與校核
七． 鍵等相關標準鍵的選擇
八． 減速器的潤滑與密封
九． 箱體的設計
十． 設計小結
十壹． 參考資料
機械設計課程設計任務書
設計題目：單級斜齒圓柱齒輪傳動設計＋鏈傳動
原始數據：
F=2500N F：輸送帶拉力；
V=1.5m/s V：輸送帶速度；
D=400mm D：滾筒直徑。
設計工作量：
1． 設計說明書壹份
2． 二張主要零件圖（CAD）
3． 零號裝配圖壹張
工作要求：
輸送機連續工作，單向提升，載荷平衡兩班制工作，使用年限10年，輸送帶速度允許誤差為±5%。
運動簡圖：（見附圖）
二．前言
分析和擬定傳動方案
機器通常由原動機、傳動裝置和工作裝置三部分組成。傳動裝置用來傳遞原動機的運動和動力、變換其運形式以滿足工作裝置的需要，是機器的重要組成部分。傳動裝置的傳動方案是否合理將直接影響機器的工作性能、重量和成本。
滿足工作裝置的需要是擬定傳動方案的基本要求，同壹種運動可以有幾種不同的傳動方案來實現，這就是需要把幾種傳動方案的優缺點加以分析比較，從而選擇出最符合實際情況的 壹種方案。合理的傳動方案除了滿足工作裝置的功能外，還要求結構簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。
所以擬定壹個合理的傳動方案，除了應綜合考慮工作裝置的載荷、運動及機器的其他要求外，還應熟悉各種傳動機構的特點，以便選擇壹個合適的傳動機構。因鏈傳動承載能力低，在傳遞相同扭矩時，結構尺寸較其他形式大，但傳動平穩，能緩沖吸振，宜布置在傳動系統的高速級，以降低傳遞的轉矩，減小鏈傳動的結構尺寸。故本文在選取傳動方案時，采用鏈傳動。
眾所周知，鏈式輸送機的傳動裝置由電動機、鏈、減速器、聯軸器、滾筒五部分組成，而減速器又由軸、軸承、齒輪、箱體四部分組成。所以，如果要設計鏈式輸送機的傳動裝置，必須先合理選擇它各組成部分，下面我們將壹壹進行選擇。
三．運動學與動力學的計算
第壹節 選擇電動機
電動機是常用的原動機，具體結構簡單、工作可靠、控制簡便和維護容易等優點。電動機的選擇主要包括選擇其類型和結構形式、容量（功率）和轉速、確定具體型號。
（1） 選擇電動機的類型：
按工作要求和條件選取Y系列壹般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。
（2） 選擇電動機的容量：
工作所需的功率：
Pd = Pw/η
Pw = F*V/（1000ηw）
所以： Pd = F*V/（1000η*ηw）
由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機的效率）為
η*ηw = η1*η2*η2*η3*η4*η5*η6
式中η1、η2、η3、η4、η5、η6分別為齒輪傳動、鏈傳動、聯軸器、卷筒軸的軸承及卷筒的效率。
取η1 = 0.96、η2= 0.99、η3 =0.97、η4 = 0.97、η5 = 0.98、η6 = 0.96 ，則：
η*ηw = 0.96×0.99×0.99×0.97×0.97×0.98×0.96 =0.832
所以：
Pd = F*V/1000η*ηw = 2500×1.5/(1000×0.832) kW = 4.50 kW
根據Pd選取電動機的額定功率Pw使Pm = (1∽1.3)Pd = 4.50∽5.85kW
由查表得電動機的額定功率 Pw = 7.5 kW
（3） 確定電動機的轉速：
卷筒軸的工作轉速為：
nw = 60×1000V/πD = 60×1000×1.5/(3.14×400) r/min = 71.66r/min
按推薦的合理傳動比範圍，取鏈傳動的傳動比i1 = 2 ∽ 5，單級齒輪傳動比i2 = 3 ∽ 5
則合理總傳動比的範圍為: i = 6 ∽ 25
故電動機的轉速範圍為：
nd = i*nw = (6∽25)×71.66 r/min = 429.96 ∽ 1791.5 r/min
符合這壹範圍的同步轉速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min ，再根據計算出的容量，由附表5.1查出有三種適用的電動機型號，其技術參數及傳動比的比較情況見下表。
方 案
電動機型號
額定功率 電動機轉速
r/min 傳動裝置的傳動比
Ped/kW 同步轉速 滿載轉速 總傳動比 鏈 齒輪
1 YL0L-8 7.5 750 720 10.04 3 3.35
2 Y160M-6 7.5 1000 970 13.54 3.5 3.87
3 Y132M-4 7.5 1500 1440 20.01 3.5 5.72
綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及鏈傳動和減速器的傳動比，可知方案3比較適合。因此選定電動機型號為Y160M-6,所選電動機的額定功率Ped = 7.5 kW，滿載轉速nm = 970 r/min ，總傳動比適中，傳動裝置結構緊湊。所選電動機的主要外形尺寸和安裝尺寸如下表所示。
中心高H 外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD 底腳安裝尺寸
A×B 地腳螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸
D×E 裝鍵部位尺寸 F×GD
160 600×417×385 254×210 15 42×110 12×49
第二節 計算總傳動比並分配各級傳動比
電動機確定後，根據電動機的滿載轉速和工作裝置的轉速就可以計算傳動裝置的總傳動比。
（1） 計算總傳動比：
i = nm/nw = 970/71.66 = 13.54
（2） 分配各級傳動比：
為使鏈傳動的尺寸不至過大，滿足ib<ig ,可取ib =3.5 ，則齒輪的傳動比：
ig = i/ib = 10.15/ 3.5 = 3.87
（3） 計算傳動裝置的運動和動力參數：
各軸的轉速
nΙ= nm/ib = 970/3.87 = 250.65 r/min
nΠ= nΙ/ig = 250.65/3.5 = 71.62 r/min
nw = nΠ = 71.62 r/min
各軸的功率
PΙ= Pm*η1 = 7.5×0.96 = 7.2 kW
PΠ=PΙ*η2 *η3 = 7.2×0.99×0.97 =6.914 kW
Pw = PΠ*η2*η4 = 6.914×0.99×0.97 = 6.64 kW
(4 ) 各軸的轉矩
電動機的輸出軸轉矩 Td
Td = 9550×Pm/nm =9550×7.5/970 = 73.84 Nm
其他軸轉矩
TΙ= 9550×PΙ/nΙ = 9550×7.2/250.65 = 274.33 Nm
TΠ= 9550×PΠ/nΠ= 9550×6.914/71.62 = 921.93Nm
Tw = 9550×Pw/nw = 9550×6.64/71.62= 885.34 Nm
第三節 各軸的轉速，功率及轉矩，列成表格
參 數 軸 名
電動機軸 Ι 軸 Π 軸 滾筒軸
轉 速 970 250.65 71.62 71.62
功 率 7.5 7.2 6.914 6.64
轉 矩 73.84 274.33 921.93 885.34
傳動比 3.87 3.5 1
效 率 0.96 0.99 0.97
四、傳動零件的設計計算
鏈傳動是由鏈條和鏈輪構成，鏈條由許多鏈節構成，帶齒的大，小輪安裝在兩平行軸上。鏈傳動屬於嚙合運動優點有：1）傳動比準確，傳動可靠，張緊力小，裝配容易，軸與軸承的載荷較小，傳動的效率較高，可達98%；2）與齒輪傳動比較有較大的中心距；3）可在高溫和潤滑油環境工作，也可用於多灰塵的環境。
下面就是改鏈傳動零件的計算：
計算項目 計算內容 計算結果
1確定設計功率
2選擇鏈的型號 根據傳遞的功率P、載荷的性質和每天工作的時間等確定設計功率
Pc = KA×P = 1×7.2= 7.2 kW
1．確定鏈輪齒數z1 , z2
因為小鏈輪的轉速為250.65r/min,假定鏈速.0.6~3,希望結構緊湊，由（教材）選取小鏈輪齒數z1 = 17；從動大鏈輪齒數z2 =i×z1 =3.5×17 =59.5(z2 < 120，合適)
取整數 z 2= 60
2．確定鏈條鏈節數Lp
初定中心距a0 = 40p , 則鏈節數
Lp = 2a0/p+(z1+z2)/2+ p/a0*[(z2 – z1)/(2π)]2 = 119.7（節）
取Lp =120
節
3．計算單排鏈所能傳遞的功率P0及鏈節距p
由教材可知，單跟鏈傳遞功率P0 ≥ Pca/(Kz*KL*Kp)
由圖5-29，按小鏈輪轉速估計，鏈工作在功率曲線的右側，由表5-16 Kz = =0.85
KL ==1.1 單排鏈Kp=1
P0 ≥ 7.2Kw/(0.85*1.1*1)=7.70Kw
根據小鏈輪轉速n1 = 250.65 r/min 及功率P0 = 7.70 kW，由圖5-29查得可選鏈16A，由表5-13可查得P=25.40mm 同時也證實原估計鏈工作在額定功率曲線凸峰右側是正確的。
4．確定鏈中心距a
a= [( - )+ ]=1020 mm
中心距調整量△a≥2p=50.8mm
實際中心距a1=a-△a=1020-50.8=969.2mm
5.驗證鏈速
v=n1*z1*p/(60*1000)=250.65*17*25.4/(60*1000)=1.81m/s
與原估計鏈速相符。
6．驗算小鏈輪轂孔dk
查《機械設計基礎課程設計指導書》的附表5.3知電動機軸徑D=45mm；查表13-4查得小鏈輪轂孔許用最大直徑dmax=51mm，大於電動機軸徑，合適。
7. 作用在軸上的壓力Q
圓周力F=1000*P/V=1000*7.2/1.81=3977.9N
按水平布置取壓力系數KQ*F=4972.4N
齒輪傳動是應用最廣泛的壹種傳動形式。其傳動的主要優點是：傳遞的功率大（可達100000kW以上）、速度範圍廣、效率高、工作可靠、壽命長、結構緊湊、能保證恒定，齒輪的設計主要圍繞傳動平穩和承載能力高這兩個基本要求進行的
Pc =7.2 kW
z1 = 17
z 2= 60
Lp =120 節
Pc = 7.2 kW
P0 =7.70kw
p=25.40mm
a= 1020mm
V=1.81m/s
D=45mm
=
51mm
F=3977.9N
七． 鍵等相關標準鍵的選擇
八． 減速器的潤滑與密封
九． 箱體的設計
十． 設計小結
十壹． 參考資料
機械設計課程設計任務書
設計題目：單級斜齒圓柱齒輪傳動設計＋鏈傳動
原始數據：
F=2500N F：輸送帶拉力；
V=1.5m/s V：輸送帶速度；
D=400mm D：滾筒直徑。
設計工作量：
1． 設計說明書壹份
2． 二張主要零件圖（CAD）
3． 零號裝配圖壹張
工作要求：
輸送機連續工作，單向提升，載荷平衡兩班制工作，使用年限10年，輸送帶速度允許誤差為±5%。
運動簡圖：（見附圖）
二．前言
分析和擬定傳動方案
機器通常由原動機、傳動裝置和工作裝置三部分組成。傳動裝置用來傳遞原動機的運動和動力、變換其運形式以滿足工作裝置的需要，是機器的重要組成部分。傳動裝置的傳動方案是否合理將直接影響機器的工作性能、重量和成本。
滿足工作裝置的需要是擬定傳動方案的基本要求，同壹種運動可以有幾種不同的傳動方案來實現，這就是需要把幾種傳動方案的優缺點加以分析比較，從而選擇出最符合實際情況的 壹種方案。合理的傳動方案除了滿足工作裝置的功能外，還要求結構簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。
所以擬定壹個合理的傳動方案，除了應綜合考慮工作裝置的載荷、運動及機器的其他要求外，還應熟悉各種傳動機構的特點，以便選擇壹個合適的傳動機構。因鏈傳動承載能力低，在傳遞相同扭矩時，結構尺寸較其他形式大，但傳動平穩，能緩沖吸振，宜布置在傳動系統的高速級，以降低傳遞的轉矩，減小鏈傳動的結構尺寸。故本文在選取傳動方案時，采用鏈傳動。
眾所周知，鏈式輸送機的傳動裝置由電動機、鏈、減速器、聯軸器、滾筒五部分組成，而減速器又由軸、軸承、齒輪、箱體四部分組成。所以，如果要設計鏈式輸送機的傳動裝置，必須先合理選擇它各組成部分，下面我們將壹壹進行選擇。
三．運動學與動力學的計算
第壹節 選擇電動機
電動機是常用的原動機，具體結構簡單、工作可靠、控制簡便和維護容易等優點。電動機的選擇主要包括選擇其類型和結構形式、容量（功率）和轉速、確定具體型號。
（1） 選擇電動機的類型：
按工作要求和條件選取Y系列壹般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。
（2） 選擇電動機的容量：
工作所需的功率：
Pd = Pw/η
Pw = F*V/（1000ηw）
所以： Pd = F*V/（1000η*ηw）
由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機的效率）為
η*ηw = η1*η2*η2*η3*η4*η5*η6
式中η1、η2、η3、η4、η5、η6分別為齒輪傳動、鏈傳動、聯軸器、卷筒軸的軸承及卷筒的效率。
取η1 = 0.96、η2= 0.99、η3 =0.97、η4 = 0.97、η5 = 0.98、η6 = 0.96 ，則：
η*ηw = 0.96×0.99×0.99×0.97×0.97×0.98×0.96 =0.832
所以：
Pd = F*V/1000η*ηw = 2500×1.5/(1000×0.832) kW = 4.50 kW
根據Pd選取電動機的額定功率Pw使Pm = (1∽1.3)Pd = 4.50∽5.85kW
由查表得電動機的額定功率 Pw = 7.5 kW
（3） 確定電動機的轉速：
卷筒軸的工作轉速為：
nw = 60×1000V/πD = 60×1000×1.5/(3.14×400) r/min = 71.66r/min
按推薦的合理傳動比範圍，取鏈傳動的傳動比i1 = 2 ∽ 5，單級齒輪傳動比i2 = 3 ∽ 5
則合理總傳動比的範圍為: i = 6 ∽ 25
故電動機的轉速範圍為：
nd = i*nw = (6∽25)×71.66 r/min = 429.96 ∽ 1791.5 r/min
符合這壹範圍的同步轉速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min ，再根據計算出的容量，由附表5.1查出有三種適用的電動機型號，其技術參數及傳動比的比較情況見下表。
方 案
電動機型號
額定功率 電動機轉速
r/min 傳動裝置的傳動比
Ped/kW 同步轉速 滿載轉速 總傳動比 鏈 齒輪
1 YL0L-8 7.5 750 720 10.04 3 3.35
2 Y160M-6 7.5 1000 970 13.54 3.5 3.87
3 Y132M-4 7.5 1500 1440 20.01 3.5 5.72
綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及鏈傳動和減速器的傳動比，可知方案3比較適合。因此選定電動機型號為Y160M-6,所選電動機的額定功率Ped = 7.5 kW，滿載轉速nm = 970 r/min ，總傳動比適中，傳動裝置結構緊湊。所選電動機的主要外形尺寸和安裝尺寸如下表所示。
中心高H 外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD 底腳安裝尺寸
A×B 地腳螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸
D×E 裝鍵部位尺寸 F×GD
160 600×417×385 254×210 15 42×110 12×49
第二節 計算總傳動比並分配各級傳動比
電動機確定後，根據電動機的滿載轉速和工作裝置的轉速就可以計算傳動裝置的總傳動比。
（1） 計算總傳動比：
i = nm/nw = 970/71.66 = 13.54
（2） 分配各級傳動比：
為使鏈傳動的尺寸不至過大，滿足ib<ig ,可取ib =3.5 ，則齒輪的傳動比：
ig = i/ib = 10.15/ 3.5 = 3.87
（3） 計算傳動裝置的運動和動力參數：
各軸的轉速
nΙ= nm/ib = 970/3.87 = 250.65 r/min
nΠ= nΙ/ig = 250.65/3.5 = 71.62 r/min
nw = nΠ = 71.62 r/min
各軸的功率
PΙ= Pm*η1 = 7.5×0.96 = 7.2 kW
PΠ=PΙ*η2 *η3 = 7.2×0.99×0.97 =6.914 kW
Pw = PΠ*η2*η4 = 6.914×0.99×0.97 = 6.64 kW
(4 ) 各軸的轉矩
電動機的輸出軸轉矩 Td
Td = 9550×Pm/nm =9550×7.5/970 = 73.84 Nm
其他軸轉矩
TΙ= 9550×PΙ/nΙ = 9550×7.2/250.65 = 274.33 Nm
TΠ= 9550×PΠ/nΠ= 9550×6.914/71.62 = 921.93Nm
Tw = 9550×Pw/nw = 9550×6.64/71.62= 885.34 Nm
第三節 各軸的轉速，功率及轉矩，列成表格
參 數 軸 名
電動機軸 Ι 軸 Π 軸 滾筒軸
轉 速 970 250.65 71.62 71.62
功 率 7.5 7.2 6.914 6.64
轉 矩 73.84 274.33 921.93 885.34
傳動比 3.87 3.5 1
效 率 0.96 0.99 0.97
四、傳動零件的設計計算
鏈傳動是由鏈條和鏈輪構成，鏈條由許多鏈節構成，帶齒的大，小輪安裝在兩平行軸上。鏈傳動屬於嚙合運動優點有：1）傳動比準確，傳動可靠，張緊力小，裝配容易，軸與軸承的載荷較小，傳動的效率較高，可達98%；2）與齒輪傳動比較有較大的中心距；3）可在高溫和潤滑油環境工作，也可用於多灰塵的環境。
下面就是改鏈傳動零件的計算：
計算項目 計算內容 計算結果
1確定設計功率
2選擇鏈的型號 根據傳遞的功率P、載荷的性質和每天工作的時間等確定設計功率
Pc = KA×P = 1×7.2= 7.2 kW
1．確定鏈輪齒數z1 , z2
因為小鏈輪的轉速為250.65r/min,假定鏈速.0.6~3,希望結構緊湊，由（教材）選取小鏈輪齒數z1 = 17；從動大鏈輪齒數z2 =i×z1 =3.5×17 =59.5(z2 < 120，合適)
取整數 z 2=第壹節 選擇