带式输送机的圆柱直齿轮二级减速器的设计Word格式.doc
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第4章部件的选择与设计 36
4.1轴承的选择 36
4.1.1输入轴轴承 36
4.1.2输出轴轴承 36
4.1.3中间轴轴承 37
4.2输入轴输出轴键连接的选择及强度计算 38
4.3轴承端盖的设计与选择 40
4.3.1类型 40
4.4滚动轴承的润滑和密封 41
4.5联轴器的选择 41
4.5.1、联轴器类型的选择 41
4.5.2、联轴器的型号选择 41
4.6箱体 42
第5章结论 43
评分表·
44
致谢·
45
参考文献 45
摘要
机械设计课程设计是完成机械课程设计后，一次重要的实践性教学环节。
是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练也是对机械设计课程的全面复习和实践。
其目的是培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关选修课程的理论结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和拓展有关机械设计方面的知识。
本次设计的题目是带式运输机的减速传动装置设计。
根据题目要求和机械设计的特点：
1、决定传动装置的总体设计方案，2、选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，3、传动零件以及轴的设计计算，轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校正，4、机体结构设计和参数的确定5、绘制装配图及零件图，编写计算说明说。
关键词：
减速器、机械设计、带式运输机
第1章设计任务书
（论文）任务书
年级专业
机械103
学生姓名
学号
题目名称
设计时间
16周—18周
课程名称
机械设计课程设计
设计地点
一、课程设计（论文）目的
（1）培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合应用所学的基础知识进行分析和解决工程实际问题的能力；
（2）使学生掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的设计思想，培养独立、全面、科学的设计能力；
（3）培养学生查阅和使用标准、规范、手册、，图册、及相关技术资料的能力及计算、绘图、数据处理等方面的能力。
二、已知技术参数和条件
2.1技术参数：
输送带工作拉力：
F=2.5KN
输送带工作速度：
V=1.3m/s
滚筒直径:
D=300mm
2.2工作条件：
单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。
运输带速度允许速度误差为±
5%。
2.3使用期限：
工作期限为十年，检修期间隔为三年。
2.4生产批量及加工条件：
小批量生产。
三、设计任务
1）选择电动机型号；
2）确定带传动的主要参数及尺寸；
3）设计减速器；
4）选择联轴器。
四、具体作业：
1）减速器装配图一张；
2）零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；
3）设计说明书一份。
五、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）
1．学生具备机械基础知识；
2．《机械设计课程设计》指导书；
3．《机械设计》各种版本的教材；
4．《机械设计手册》
5．减速器实物；
6．减速器图册。
六、进度安排
第16周：
完成齿轮设计计算、轴的校核、轴承、键、联轴器等标准件的选用；
第17周：
完成装配图的绘制；
第18周：
完成零件图绘制、设计说明书撰写、将所有的资料按要求装订装袋，准备答辩。
七、备注：
指导教师（签字）：
学生（签字）：
第2章传动装置的总体设计
传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。
2.1拟定传动方案
机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。
传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机，合理拟定传动方案是保证传动装置设计质量的基础。
课程设计中，学生应根据设计任务书，拟定传动方案，分析传动方案的优缺点。
现考虑有以下几种传动方案如下图所示：
a）b）
I
c）d）
图2-1带式运输机传动方案比较
传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。
设计时可同时考虑几个方案，通过分析比较最后选择其中较合理的一种。
下面为图1中a、b、c、d几种方案的比较。
a方案宽度和长度尺寸较大，带传动不适应繁重的工作条件和恶劣的环境。
但若用于链式或板式运输机，有过载保护作用；
b方案结构紧凑，若在大功率和长期运转条件下使用，则由于蜗杆传动效率低，功率损耗大，很不经济；
c方案宽度尺寸小,适于在恶劣环境下长期连续工作.但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难；
d方案与b方案相比较,宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平位置。
宜在恶劣环境下长期工作。
根据传动要求，故选择方案d，同时加上V型带传动。
即采用V带传动和二级圆柱齿轮减速器传动。
2.2选择原动机——电动机
电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，提出具体的电动机型号。
2.2.1选择电动机类型和结构型式
电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。
交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较300广的Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，
电压为380V，其结构简单、起动性能好，工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。
2.2.2确定电动机的功率
电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：
若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；
若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。
1.带式输送机所需的功率
由[1]中公式（2-3）得：
设计题目给定：
输送带拉力F（N）=2500N
输送带速度V（m/s）=1.3m/s
2.计算电动机的输出功率
根据文献[1]（《机械零件设计指导》关阳等编辽宁科学技术出版）表2—2确定个部分效率如下：
弹性联轴器：
（1个）
滚动轴承（每对）：
（共四对，三对减速器轴承，一对滚筒轴承）
圆柱齿轮传动：
（精度8级）
传动滚筒效率：
V带传动效率：
得电动机至工作机间的总效率:
卷筒的效率:
电动机的输出功率：
2.2.3确定电动机的转速
同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数多，外部尺寸及重量较大，价格较高，但可使传动装置的总传动比及尺寸减少；
高速电动机则与其相反，设计时应综合考虑各方面因素，选取适当的电动机转速。
三相异步电动机常用的同步转速有，，，，常选用或的电动机。
1.计算滚筒的转速
由公式计算滚筒转速：
工作机的转速：
滚筒直径D=300mm
输送带速度V（m/s）=1.3m/s
2.确定电动机的转速
由参考文献[2]（机械设计）中表18—1可知两级圆柱齿轮减速器推荐传动比范围为，由参考文献[1]V带传动比范围为，所以总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围是：
符合这一范围的同步转速有1500r/min、3000r/min
由参考文献[1]中表h1—1查得：
方案
电动机型号
额定功率
（KW）
电动机转速n/（r/min）
参考重量（kg）
同步转速
满载转速
1
Y112M-2
3000
2890
33
2
Y112M-4
1500
1440
38
3
Y132M1-6
1000
960
63
表h1—1中，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及总传动比，即选定2号方案，电动机型号为Y112M-4
其主要参数如下：
表2-1电动机相关参数
型号
计算输出功率
轴伸长
中心高
轴颈
键槽宽
4kw
1440r/min
3.94kw
380mm
100mm
60mm
8mm
表2-2带式输送机相关参数
皮带速度
皮带拉力
滚筒直径
工作条件
每天时间
设计寿命
转速
功率
1.3m/s
2500N
300mm
平稳连续
8小时
10年
82.8r/min
3.25kw
2.3传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配
由选定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总传动比对于多级传动计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷。
2.3.1计算总传动比
由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得：
总传动比
2.3.2合理分配各级传动比
由参考文献[1]中表2—3，取带传动比，，
则两级减速器传动比
由于减速箱是展开布置，所以，取高速级传动比，
由得
低速级传动比为
，
从而高速级传动比为
表2-3传动比分配
电机满载转速
电机-高速轴
高速轴-中间轴
中间轴-低速轴
滚筒转速
1440r/min
=2
=3.48
=2.54
82.8r/min
2.4算传动装置的运动和动力参数
为进行传动件的设计计算，应首先推算出各轴的转速、功率和转矩，一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。
2.4.10轴（电机轴）输入功率、转速、转矩
2.4.2Ⅰ轴（高速轴）输入功率、转速、转矩
2.4.3Ⅱ轴（中间轴）输入功率、转速、转矩
2.4.4Ⅲ轴（低速轴）输入功率、转速、转矩
2.4.5Ⅳ轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩
各项指标误差均介于+5%～-5%之间。
各轴运动和动力参数见表4：
表2-4各轴运动和动力参数
轴名
功率P（/kw）
转矩T（N/m）
转速n（r/min）
传动比i
效率
电机轴
26.53
0.96
Ⅰ轴
3.84
50.94
720
3.48
0.97
Ⅱ轴
3.69
170.23
206.90
2.54
Ⅲ轴
3.54
415.22
81.46
0.99
滚筒轴
3.47
406.96
第3章传动零件的设计计算
3.1减速箱外传动零件——带传动设计
1.带传动设计的主要内容选择合理的传动参数；
确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。
2.设计依据传动的用途及工作情况；
对外廓尺寸及传动位置的要求；
原动机种类和所需的传动功率；
主动轮和从动轮的转速等。
3.注意问题带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；
大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。
小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；
大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；
同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。
3.1.2V带传动设计计算
1、确定计算功率
由[2]中表8-7查得工作情况系数
由[2]中公式8-21：
2、选择V带的带型
根据及,由[2]中图8-11选用A型
3、确定带轮的基准直径并验算带速
①初选小带轮的基准直径
由[2]中表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径
②验算带速
按[2]中公式8-13验算带的速度
因为,故带速合适。
③计算大带轮的基准直径。
根据[2]中公式8-15a计算大带轮的基准直径
由[2]中表8-8取
4、确定V带的中心距和基准长度
①根据[2]中公式8-20，,
初定中心距
②由[2]中公式8-22计算所需的基准长度
由[2]中表8-2选带的基准长度
③计算实际中心距
由[2]中公式8-23计算
5、验算小带轮上的包角
根据[2]中公式8-25计算：
6、计算带的根数z
①计算单根V带的额定功率
由和,查[2]中表8-4a得
根据和B型带查[2]中表8-4b得
查[2]中表8-5得，查[2]中表8-2得,
于是由[2]中公式8-19：
②计算V带的根数z
取4根
7、计算单根V带的初拉力的最小值
根据[2]中公式8-27：
其中q由[2]中表8-3得A型带
应使带的实际初拉力。
8、计算压轴力
压轴力的最小值由[1]中公式8-28得：
9、带轮结构设计
查[2]中表8-10得大、小带轮总宽度：
V型带传动相关数据见表3-0V。
表3-0V型带传动相关数据
计算功率（kw）
传动比
i
带速
V（m/s）
带型
根数
单根初拉力（N）
压轴力
（N）
4.4
6.78
A
130.42
1038.58
小带轮直径
（mm）
大带轮直径（mm）
中心距
基准长度
带轮宽度（mm）
小带轮包角
90
180
486
1400
60
169.3
3.2减速器内传动零件——高速级齿轮设计
3.2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数
按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下：
1.齿轮类型选用直齿圆柱齿轮传动
2.齿轮精度等级带式输送机为一般机器速度不高，按照[2]中表10-8，选择8级精度（GB10095-88）
3.材料由[2]中表10-1选择：
两者材料硬度差为40HBS
小齿轮40Cr调质硬度280HBS
大齿轮45钢调质硬度240HBS
4.试选择小齿轮齿数
大齿轮齿数
取齿数比
3.2.2按齿面接触强度设计
1.确定公式内各计算数值
①试选载荷系数
②小齿轮转矩
③由文献[2]中表10-6查得材料弹性影响系数
④齿宽系数：
由文献[2]中表10—7知齿宽系数
⑤由文献[2]中图10-21d按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限：
⑥计算应力循环次数
⑦由文献[2]中图10-19取接触疲劳寿命系数
⑧计算接触疲劳许应力
取失效概率为1%安全系数S=1
由文献[2]中式10-12
⒉计算由式
①试算小齿轮分度圆直径
②计算圆周速度
③计算齿宽b
④计算齿宽与齿高比
模数齿高
⑤计算载荷系数
据8级精度。
由图10-8查动载荷系数
直齿轮
由文献[2]中表10-2查得使用系数
由文献[2]中表10-4
用插入法查得8级精度、小齿轮相对非对称布置时
由在文献[2]中查图10-13得
故载荷系数
⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献[2]中式10-10a得
⑦计算模数m
3.2.3按齿根弯曲强度计算
由文献【1】中式10-5弯曲强度设计公式
①由文献[2]中图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
②由文献[2]中图10-18取弯曲疲劳寿命系数
③计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数由[2]中式10-12
④计算载荷系数K
⑤查取齿形系数
由[2]中表10-5查得
⑥查取应力校正系数
由[2]中表10-5查得
计算大小齿轮的
大齿轮的数值大
2.设计计算
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积有关，可取由齿根弯曲疲劳强度计算的模数1.71并根据GB1357-87就近圆整为标准值，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径，
算出小齿轮的齿数
大齿轮的齿数取
实际传动比：
传动比误差：
允许
3.2.4、高速级齿轮几何尺寸计算
①分度圆直径
②中心距
③齿轮宽度取
表3-1高速级齿轮设计几何尺寸及参数
齿轮
压力
角
模数
中心
距
齿数
比
分度圆
直径
齿根圆
齿顶圆
齿宽
小齿轮
20°
115
3.6
25
50
55
大齿轮
175
184
3.3减速器内传动零件——低速级齿轮设计
3.3.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数
⑴选用直齿圆柱齿轮传动
⑵传动速度不高，选择8级精度（GB10095-88）
⑶材料选择
大齿轮45调质硬度240HBS
⑷选择小齿轮齿数大齿轮齿数
3.3.2按齿面接触强度设计
1.确定公式内各计算数值
试选载荷系数
小齿轮传递的扭矩
由[2]中表10-6查得材料弹性影响系数
由[2]中表10-7选取齿宽系数
由[2]中图10-21d按齿面硬度查得
小齿轮接触疲劳强度极限
大齿轮的接触疲劳强度极限
⑥由[2]中式10-13计算应力循环次数
⑦由[2]中图10-19取接触疲劳寿命系数
⑧计算接触疲劳许应力
由[2]中式10-12
2.计算
①计算小齿轮分度圆直径，代入
②计算圆周速度
③计算宽度b
④计算齿宽与齿高比
模数m
齿高
由[2]中图10-8查动载荷系数；
直齿轮。
由[2]中表10-2查得使用系数。
由[2]中表10-4用插入法查得8级精度、小齿轮相对非对称布置时
由查[2]中图10-13得
故载荷系数
⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由[2]中式10-10a得
⑦计算模数m
3.3.3按齿根弯曲强度计算
由[2]中式10-5弯曲强度设计公式
①由[2]中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；
②由[2]中图10-18取弯曲疲劳寿命系数
③计算弯曲疲劳许应力
取弯曲疲劳安全系数由[2]中式10-12
④计算载荷系数K
由[2]中表10-5查得
2.设计计算
根据[2]中表10—1就近圆整为标准值
计算小齿轮齿数
计算大齿轮齿数
3.3.4、低速级齿轮几何尺寸计算
①分度圆直径
③齿轮宽度
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