课程设计带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器直齿.docx
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课程设计带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器直齿
1设计题目2
2应完成的工作2
3传动装置总体设计方案2
1.电动机的选择2
2.确定传动装置的总传动比和分配传动比3
3.计算传动装置的运动和动力参数3
4.V带的设计和带轮设计4
5.齿轮的设计5
6.传动轴承和传动轴的设计6
7.使用寿命计算10
8.箱体结构的设计10
9.润滑密封设计12
四.设计小结13
、设计题目
带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器（直齿）
给定数据及要求：
已知条件：
运输带拉力F（N）=1250N.m；运输带工作速度v=1.3m/s；滚筒直径D=240mm；
二、应完成的工作
1.减速器装配图1张；
2.零件工作图3张（轴、齿轮）
3.设计说明书1份。
三、传动装置总体设计方案:
1.组成：
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.特点：
齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
3.确定传动方案：
考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级其传动方案如下：
初步确定传动系统总体方案如:
传动装置总体设计图所示。
选择V带传动和一级圆柱斜齿轮减速器
传动装置的总效率总
1为V带的传动效率,2为轴承的效率，3为对齿轮传动的效率，（齿轮为7级精度，油脂润滑）
4为联轴器的效率，5为滚筒的效率查机械设计手册知：
叶带=0.96叶齿=0.97叶轴=0.98叶联=0.99叶卷=0.96
3
na=叶带叶齿n轴n联n卷
=0.96*0.97*0.984*0.99*0.96
=0.832
1.电动机的选择
工作机效率Pw=FNV/1000=1250*1.3/1000=1.625kw
电机效率Pd=Pw/na=1.625/0.832=1.911kw
滚筒轴工作转速为n=1000―60v=103.5r/min,
D
经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比L=2〜4,一级圆柱斜齿轮减速器传动比i-=3〜6,
则总传动比合理范围为i总=6〜24,电动机转速的可选范围为
I
n」=i总xn=（6〜24）x103.5=620.7~2484r/min。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、效率和带传动、减速器的传动比，选定型号为丫1325-8的三相异步电动机，额定功率为2.2kw
满载转速nm710r/min，同步转速750r/min，总传动比6.9。
2.确定传动装置的总传动比和分配传动比
（1）总传动比
由选定的电动机满载转速n满和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为i总=n满/n=6.9
（2）分配传动装置传动比
诂、=i。
xi
式中i°,i分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i。
=2.0（实际的传动比要在设计
V带传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算），则减速器传动比为
i=i总/i°=3.5
取齿轮传动比为3.5
3.计算传动装置的运动和动力参数
（1）各轴转速
n=nm/i0=236.7r/min
nn=ni/i1=102.9r/min
（2）各轴功率
Pi=Pdx1=1.835W
Pn=pixnx3=1.744kW
Pm=FnxY2x3=1.692kW
（3）各轴转矩
电动机轴的转矩Td=9550艮=25.704Nm
nm
所以：
Tz=Td沁0xi=74.028Nm
Tn=T]Xix1x2=161.854Nm
Tm=TnX2X2X3=361.17Nm
运动和参数结果如下表
项目
电动机外伸轴
高速轴
低速轴
卷筒轴
转速（r/min）
710
236.7
102.9
102.9
功率（kw）
2.2
1.835
1.744
1.692
转矩（N.m）
25.704
74.028
161.854
361.17
效率
1
0.96
0.94
0.92
4.V带的设计和带轮设计
（1）确定V带型号，由书上表和书上图确定选取B型普通V带小带轮U取。
D=140mm，D2iDl（1-E）=410mm
K一叫=
⑵验算带速：
：
60x10005.2m/s
（3）确定带的基准长度
0.7DDq2DD2a。
为中心距
ao=1.5（D1+D2）=825mm
L=2a.4-D：
\+亿_巧
24気
由书上表确定带长Ld=5209mm
—
a.+=
⑷确定实际中心距a=2927mm
（5）验算小带轮的包角
y=1SO:
-仝二2x5化萨
=122>120
⑹计算V带的根数:
z
由书上表8-38-48-58-6得
额定功率P0=1.82kw
功率增量VP0=0.22kwi=2.9（i>2）
包角系数Ka=0.86
带长系数Kl=1.18
2>——一=
t\P.irTs
由-J1.61取2根
因结果只比2小一点，可取Z=2,即需2普通B型V带
（7）计算初拉力Fo及作用在轴上的力Fq
①根据书上计算公式得
尸g（2・5-E）P
#_=500x_二-qv*
_K严=408N
②压轴力fq，根据书上公式得：
作用在轴上的压力fq为
E=ZZTCsin—
、、戈=714N
5.齿轮的设计
1•选择齿轮材料、热处理、精度等级及齿数
材料：
所设计齿轮传动属于闭式传动，为使结构紧凑，选用45钢，该对齿轮为
硬齿面齿轮，热处理工艺：
表面淬火，齿面硬度40~50HRC。
运输机一般工作机器，
速度不高，因此由表可选择齿轮精度为9级。
取齿数乙=24,u=2,Z2=uX乙=48,
大齿轮转速102.9r/min，由图查得弯曲疲劳极限应力Flim=730MPa,由图查得接,
疲劳极限应力Hlim=600MPa。
查表得Sf=1.25,Sh=1.1，Zh=2.5，Ze=188.
2.齿根弯曲疲劳强度设计
1）确定许用弯曲应力FP
取，则：
比工=81Mpa
2）选择载荷系数K，取K=1.2。
3）确定复合齿形系数Yfs。
因大、小齿轮选用同一材料及热处理，则fp相同,
故按小齿轮的复合齿形系数丫&代入即可，由图查得Yfa1=2.73Yfa2=2.17
4）Zv1=20.71,,Zv2=82.82即有按1及v1.695从图5—41中查得，将上述各
参数代入求mn式中，得:
按表5—1取标准模数mn=2mm。
则中心距a=1/2（d1+d2）=108
6）计算传动的几何尺寸
b仁68b2=60
3.校核齿面的接触疲劳强度
^=1092^2,
850Mpa<1120MPa
由于hHP,故接触疲劳强度足够
6•传动轴承和传动轴的设计
1.传动轴的设计
⑴•求输出轴上的功率P3，转速n3，转矩T3
P3=1.692KWn3=102.9r/minT3=361.17N.m
⑵.求作用在齿轮上的力
已知低速级大齿轮的分度圆直径为
d2=168mm
h2T3
而Ft=31926N
d2
Fr=701N
Fa=0
⑶.初步确定轴的最小直径
初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢，调质处理，根据课本取C=100
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径di口,为了使所选的轴与联
轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号
查课本选取Ka1.5
Tc=KT=1.5*T=161.85N.m
因为计算转矩小于联轴器公称转矩，所以
选用直径d=55的挠性联轴器，许用转矩为1250N.m许用转速250r/min。
长度为110mm
⑷.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
①初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据d=55,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组标准精度级的单列角接触球轴承7013C型.
轴的各段采用长度，I仁50mm,2=96mm,B=48mm,5=20mm,b=10mm,7=19mm至此，已初步确定了轴的各端直径和长度.
2.求轴上的载荷
首先根据结构图作出轴的计算简图，确定顶轴承的支点位置时查《机械设计手册》表.
对于7013C型的角接触球轴承，a=18.7mm.
=2235N
匸_匸:
百
=1967N
心5+厶
421N
Fyi：
二Ft—-
=1159N
---23.6N.m
」片：
=厲伫厶=64.9
心阿门乔106.2N.m
从动轴的载荷分析图
F
9
F-
a）
D
b）
d）
M
T
Fr
虬二F』/2
6.按弯曲扭转合成应力校核轴的强度根据
M2（T3）2
ca=
W
前已选轴材料为40Cr。
查表15-1得[,]=60MPa
[!
]此轴合理安全
精确校核轴的疲劳强度•判断危险截面
ca
7.⑴.
截面a,n,川,b只受扭矩作用。
所以anmb无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面切和％处的配合引起的应力集中最严重，从受载来看,截面C上的应力最大.截面切的应力集中的影响和截面％的相近，但是截面切不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大，但是应力集中不大，而且这里的直径最大，故C截面也不必做强度校核，截面W和V显然更加不必要做强度校核.由第3章的附录可知，键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而，该轴只需胶合截面％左右两侧需验证即可.
⑵.截面％左侧。
抗弯系数W=0.1d3=0.1*703=34300
抗扭系数wT=0.2d3=0.2*703=68600
截面％的右侧的弯矩M为189.0N.m
截面W上的扭矩T3为T3=521Nm
截面上的弯曲应力
M
b55.1MPa
W
截面上的扭转应力
T=^=75.9MPa
WT
轴的材料为40Cr。
调质处理。
由课本表查得：
hB=800Mpa1275MPa
0.92
综合系数为：
K=2.8K=1.62
碳钢的特性系数0.1〜0.2取0.1
0.05〜0.1取0.05
安全系数Sca
S=125.13
Kaam
S113.71
katm
SS
Sca一10.5>S=1.5所以它是安全的
S2S2
截面W右侧同理，也是安全的。
7.使用寿命计算
高速轴外伸轴处键挤压应力F：
p=4T/dhl=26.1N<110N
低速轴外伸轴处键挤压应力|.qp=4T/dhl=50.2N<110N
低速轴连接齿轮处挤压应力|诃p=4T/dhl=41.3N<110N挤压强度均合格。
高速轴采用7007C轴承，额定动载荷C=19.5KN
径向动载荷Fr=1684N,Fa=1166N
当量动载荷P=1094N
轴承寿命Ln=（C/P）e1000000/60n=554000h=63年>15年
所以，轴承寿命合格
8.箱体结构的设计
减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用也配合.
is6
1.机体有足够的刚度
机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度
2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。
因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm
为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为6.3
3.机体结构有良好的工艺性.
铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。
机体外型简单，拔模方便.
4.对附件设计
A视孔盖和窥视孔
在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固
B油螺塞:
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。
C油标：
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。
油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.
D通气孔：
由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.
E盖螺钉：
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。
钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.
F位销：
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.
G吊钩：
在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：
名称
符号
计算公式
结果
箱座壁厚
0.025a38
8
箱盖壁厚
1
10.02a38
8
箱盖凸缘厚度
b1
b11.51
12
箱座凸缘厚度
b
b1.5
12
箱座底凸缘厚度
b2
b22.5
20
地脚螺钉直径
df
df0.036a12
16
地脚螺钉数目
n
查手册
6
轴承旁联接螺栓直径
d1
d10.72df
M12
机盖与机座联接螺栓直
d2
d2=（0.5~0.6）df
M12
径
轴承端盖螺钉直径
d3
d3=（0.4~0.5）df
8
视孔盖螺钉直径
d4
d4=（0.3~0.4）df
6
9.润滑密封设计
（1）对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于2m/s,所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50
号润滑，装至规定高度.
油的深度为H+h1
H=30h1=34
所以H+m=30+34=64
油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接
凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为
密封的表面要经过刮研。
而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太
大。
并匀均布置，保证部分面处的密封性。
⑵滚动轴承的润滑
目的：
（1）降低摩擦和磨损；
（2）散热；
（3）缓冲、吸振、降低噪音；
（4）防锈和密圭寸。
润滑方式
1脂润滑一一承载大，不易流失，结构简单，密封和维护方便，但Ff大，
易于发热。
适合于不便经常维护，转速不太高的场合。
一般润滑剂的填充量<1/3~1/2轴承空间。
常用钙基脂（T<65C）,钠基脂、钙钠基脂（T较高），n较高时，锂基脂。
2、油润滑
润滑冷却效果较好，f较小，但供油系统和密封装置均较复杂，适于高速场合。
润滑方式有；油浴或飞溅润滑、滴油~、喷油~、油零~等
润滑油粘度的选择：
12~20cs。
1）载荷大，n低，工作温度高时用粘度大的润滑油；2）载荷小，dn大，用粘度低的润滑油，搅油损失小，冷却效果好。
3、固体润滑一一高温真空条件下（二硫化钼）
四、设计小结
课程设计体会
课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。
对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！
课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公
式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。
虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。
附图：
装配图零件图
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