设计用于带式运输机的展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器机械设计课程设计报告Word文档下载推荐.doc
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一、设计题目
设计用于带式运输机的展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器
二、原始数据（e5）
运输机工作轴转矩T=800Nm
运输带工作速度v=1.40m/s
卷筒直径D=400mm
三、工作条件
连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为±
5%。
四、应完成的任务
1、减速器装配图A2一张
2、零件工作图A3两张（齿轮、轴和箱体等）；
五、设计时间
2012年12月29日至2013年1月18日
六、要求
1、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；
2、设计计算说明书字体端正，计算层次分明。
七、设计说明书主要内容
1、内容
（1）目录（标题及页次）
（2）设计任务书（设计题目）
（3）传动系统的方案设计
（4）电动机选择
（5）传动比的分配
（6）传动系统的运动和动力参数计算
（7）减速器传动零件的设计计算
（8）减速器轴的设计计算
（9）减速器滚动轴承的选择及其寿命验算
（10）键联接的选择
（11）联轴器的选择
（12）减速器箱体及附件设计
（13）减速器润滑方式及密封种类的选择
（14）设计小结（简要说明课程设计的体会，分析自己的设计所具有的特点，找出设计中存在的问题）
（15）参考文献
编写要求：
1、 对所引用的重要公式和数据，应注明来源（参考文献的编号）；
对所选用的主要参数、尺寸、规格及计算结果等，可写在每页的结果栏内，或采用表格形式列出，也可采用集中书写的方式写在相应的计算之中。
2、 为了清楚说明计算内容，应附必要的插图和简图（如传动系统方案简图，轴的受力图，结构图，弯矩图，转矩图及轴承组合形式简图等），在简图中，对主要零件应该统一编号，以便在计算中称呼或作脚注之用。
3、 全部计算中所使用的参量符号和脚注，必须前后一致，不能混乱，各参量的数值应标注统一写法的单位。
二、前言
（一）设计目的：
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。
（二）传动方案的分析
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。
传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。
传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。
传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为二级斜齿齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。
本设计采用的是二级斜齿轮传动。
减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。
设计计算依据和过程
计算结果
三、电动机的选择及传动系统的运动和动力参数计算
（一）、电动机的选择
1、选择电动机的类型和结构形式
根据工作要求采用Y系列（IP44）封闭式笼型三相异步电动机，电压380V。
2、选择电动机容量
按式（2-1）电动机所需工作功率为
kW
按式（2-3），工作机所需功率为
传动装置的总效率为
按表2-3确定各部分效率：
V带传动效率，
滚动轴承传动效率（一对），闭式齿轮传动效率，联轴器效率，传动滚筒效率，代入得
所需电动机功率为
因载荷平稳，电动机额定功率为5.5kW。
3、确定电动机转速
因为滚筒轴工作转速为49.68r/min.
kW
通常，V带传动的传动比常用范围为，二级圆柱齿轮减速器为，则总传动比的范围为，故电动机转速的可选范围为
符合这一范围的同步转速有1000r/min,1500r/min以及1000r/min三种方案比较。
由表17-1查得的电动机数据及计算出的总传动比例于表1中
方案
电动机型号
额定功率Ped/kw
电机转速n（r/min）
电动机质量m/kg
总传动比i
同步转速
满载转速
1
Y132S1-2
5.5
3000
2900
64
58.37
2
Y132S-4
1500
1440
68
28.99
3
Y132M2-6
1000
960
84
19.32
表1
在表1中，方案1中电动机重量轻，价格便宜，但中传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑，故不可取。
方案2与方案3相比较，综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量以及总传动比，可以看出，如为使传动装置结构紧凑，选用方案3较好；
如考虑电动机重量，则应选用方案2
现选用方案2，即选定电动机型号为Y132S-4。
（二）、传动装置总传动比的确定和分配
1、总传动比
2、分配传动装置各级传动比
由表2-1取V带传动的传动比，则减速器的传动比i为
取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比
则低速级的传动比
（三）、传动装置运动及动力参数计算
1、0轴（电机轴）
2、1轴（高速轴）
3、2轴（中间轴）
4、3轴（低速轴）
5、4轴（滚筒轴）
6、说明
1-3轴的输入功率或输出转矩，分别为个输出轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率0.99，将运动和动力参数的计算结果加以总结，列出表2
表2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
输入
输出
电机轴
5.04
33.43
3.67
2.625
0.96
0.98
1轴
4.84
4.79
96.30
95.337
480
2轴
4.65
4.60
340.18
336.78
130.54
3轴
4.47
4.43
858.41
849.83
49.73
4轴
4.38
4.34
841.12
832.71
四、减速器传动零件的设计计算
（一）、高速级普通V带传动的设计计算
1、确定设计功率
由表8-7查得kA=1.1，已知P=Pd=5.04kW
则皮带的设计功率为
2、选定带型
根据图8-11确定为A型V带
3、小带轮和大带轮基准直径
取小带轮基准直径，则大带轮直径，取mm
4、验算带速
根据式（8-13），带速v为
带速太高则离心力大，使带与带轮间的正压力减小，传动能力下降；
带速太低，在传递相同功率时，则要求有效拉力Fe过大，所需带的根数较多，载荷分布不均匀，则一般带速在5-25m/s范围内，符合要求。
5、初定轴心距
中心距过大，则结构尺寸大，易引起带的颤动；
中心距过小，在单位时间内带的绕转次数会增加，导致带的疲劳寿命或传动能力降低。
中心距a直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕转次数。
根据式（8-20）中心距a0为
取a0=550mm。
6、初算带基准长度
根据式（8-22），带的基准长度为
=1772.561mm
由表8-2选取标准长度
a0=550mm
7、实际中心距
由式（8-23），实际中心距a为
考虑到安装，调整和补偿张紧的需要，实际中心距允许有一定变动。
取a=565mm。
8、验算小带轮包角
由式（8-25），小带轮包角α1为
故小带轮包角α1>
90°
符合要求。
9、确定带的根数z
P0=1.32KW,ΔP0=0.17KW,Kα=0.93,KL=1.01
所以，取z=4根
10、确定带的初拉力F0
初拉力Fo过小，传动能力小，易出现打滑；
初拉力Fo过大，则带的寿命低，对轴及轴承的压力大，一般认为，既能发挥带的传动能力，又能保证带寿命的单根V带的初拉力
由式（8-27），单根V带的张紧力为：
由表8-3查得，对于新安装V带，初拉力应为1.5（F0）min,故
11、计算带传动的压轴力FP
由[1]式（8-25），带作用在V带上的压力FP为：
z=4
（二）、V带轮的设计
1、选定带轮的结构形式
由于大带轮的基准直径为315mm，所以选用轮辐式带轮。
因为d=30mm，查图8-14得
（三）、圆柱齿轮传动
1、高速轴
（1）、选择材料，精度等级，齿数
①选择材料
由表10-9得，
小齿轮用40cr调质，硬度为280HBS；
大齿轮用45钢调质，硬度为240HBS。
②确定齿数
通常z1=20-40,取z1=22,z3=22
z1=22
z3=2
m、计算接触疲劳许用应力
失效概率为1%，安全系数S=1，由试（10-12）得
②计算
a、试算小齿轮分度圆直径d1t
由计算公式得
b、计算圆周速度
c、计算齿宽b及模数mnt
d、计算纵向重合度
e、计算载荷系数k
已知使用系数，根据，7级精度，由图10-8查得动载系数；
由表10-4查得的值，;
由图10-13查得；
由表10-3查得，故载荷系数
f、计算分度圆直径
按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得
mm
g、计算模数mn
⑶按齿根弯曲强度设计
由式（10-17）
①确定计算参数
a、计算载荷系数
b、确定螺旋角影响系数
根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数
c、计算当量系数
d、查取齿形系数
由表10-5查得，
e、查取应力校正系数
f、弯曲疲劳强度极限
由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限
g、弯曲疲劳寿命系数
由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,
h、计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得，
i、计算大小齿轮的的大小并加以比较
大齿轮的数值大
②设计计算
对比计算结果，由齿轮接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2.75mm，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分度圆直径d1=65.60mm来计算应有的齿数。
于是由
取z1=23,则
大齿轮数值大
mn=2.75mm
⑷几何尺寸计算
①计算中心距
将中心距圆整为152mm
②按圆整后的中心距修正螺旋角
由于β值改变不大，故参数，，等不必修正
③计算大、小齿轮的分度圆直径
④计算齿轮宽度
圆整后取；
。
2、低速轴
⑴、选择材料，精度等级，齿数
由表10-9得
选取z3=22,则大齿轮为z4=50
③选取螺旋角
初选螺旋角β=14°
④精度等级
精度等级选取7级精度
⑵、按齿面接触强度设计
按式（10-21）计算，即
①确定公式内的各计算数值
a、初选载荷系数
b、由图10-30选取区域系数
c、由图10-26查得，，则
d、计算小齿轮传递的转矩
e、由表10-6查得材料的弹性影响系
f、由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限
g、由式10-13计算应力循环次数
h、由图10-19取接触疲劳寿命系数,
i、计算接触疲劳许用应力
b、计算圆周速度
对比计算结果，由齿轮接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2mm，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分度圆直径d2=45.62mm来计算应有的齿数。
取z3=45,则
mn=2mm
将中心距圆整为168mm
五、轴的设计计算及校核
（一）、初步计算轴的最小直径
1、高速轴的设计
（1）、选择轴的材料
45号钢调质处理
（2）、轴径的初步计算
①确定A值
45号钢A=103~106因为为减速器的高速轴，所以A取较大值，A=120
45号钢调质
A=120
②、初步计算直径
取d=30mm
2、中间轴设计
（1）、选择轴的材料
45号钢A=103~106因为为减速器的中间轴，所以A取中间值，A=105
考虑键槽（两个）对轴强度的削弱影响，应将直径加大7%，取d=50mm
3、低速轴设计
45号钢A=103~106因为为减速器低速轴，所以A取中间值，A=105
考虑键槽（一个）对轴强度的削弱影响，应将直径加大3%，取d=60mm
（二）、低速轴其他数据确定
1、求作用在齿轮上的力
已知低速级的大齿轮的分度圆直径
d=30mm
A=105
d=50mm
d=60mm
而
2、联轴器
（1）、选择联轴器类型
运输机的安装精度一般不高，易用挠性联轴器，输出端转速低，动载荷小，转矩较大，选用结构简单、制造容易、具有微量补偿两轴线偏移和缓冲吸振能力弹性柱销联轴器。
（2）、输出轴端联轴器的选择计算
计算转矩
T=849.83N
由[1]表13-1查取工况系数K=1.5
（3）、选择型号
由表14-5选取LX3型
型号
公称直径
寻用转速r/min
轴孔直径
轴孔长度
LX3
195
3870
60
142
3、轴各段数据确定
为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求，I-II轴段右端需要制出一轴肩，故取I-II的直径dII-III=67mm，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=70mm，半联轴器与轴配合的轮毂孔长度L1=107mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端
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