链式运输机的展开式二级圆柱斜齿轮减速器.doc
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目录
一、拟定传动装置总体设计方案 2
二、选择电动机：
3
三、确定传动装置的总传动比和分配传动比 5
四、计算传动装置的运动和动力参数：
6
五、设计V带及带轮：
8
六、齿轮减速器设计：
11
七、减速器机体结构尺寸：
24
八、轴的设计 27
九、轴承寿命校核：
33
十、键的设计：
34
十一、联轴器的选择：
35
十二、润滑方式的确定：
35
十三、设计小结：
35
十四、参考资料：
35
第36页共37页
机械课程设计课程设计任务书
题目：
链式运输机的展开式二级圆柱斜齿轮减速器
设计条件：
1.设计一用于链式运输机上的展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器，工作平稳，经常满载、空载启动，单向运转，双班制工作。
牵引链允许的速度误差为5%，减速器小批量生产，使用期限为5年，每年300日。
（m/s）
原始数据
题号
Ⅴ-1
Ⅴ-2
Ⅴ-3
Ⅴ-4
Ⅴ-5
Ⅴ-6
牵引链拉力F（N）
9×103
9.5×103
10×103
10.5×103
11×103
11.5×103
牵引链速度（m/s）
0.36
0.32
0.34
0.35
0.36
0.38
牵引链节距P（mm）
80
80
80
80
80
80
牵引链链轮齿数Z
8
8
8
8
8
8
设计要求：
2.减速器装配图1张（A0）
3.轴零件图1张
4.齿轮零件图1张
5.编写设计说明书1份
一、拟定传动装置总体设计方案
1.传动方案及说明：
根据设计要求，传动装置由电动机、减速器、联轴器、v带、卷筒、运输带等组成。
减速器采用展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器。
其主要特点是：
传动比一般为8～40
2.传动方案简图
二、选择电动机：
1.选择电动机类型：
根据工作条件，选用Y系列三相笼型异步电动机，额定电压380V。
2.选择电动机的容量：
运输机的功率：
传动装置中需要用到的各级传动效率：
——弹性联轴器传动效率；
——轴承传动效率（滚子轴承）；
——齿轮的传动效率，齿轮精度8级（油润滑）；
——齿形链式传动效率；
——V带的传动效率。
则电动机功率：
3.确定电动机转速：
运输机的转速：
查有关手册，取V带传动的传动比范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围：
可选符合这一范围的同步转速的电动1500。
根据电动机所需容量和转速，由有关手册查出只有一种使用的电动机型号，此种传动比方案如下表：
电动机型号
额定功率
电动机转速r/min
传动装置传动比
Y132S-4
5.5
同步
满载
总传动比
V带
减速器
1500
1440
43.2
3.6
4
3
三、确定传动装置的总传动比和分配传动比
1.由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，可得传动装置理论总传动比为：
2.分配V带传动比：
为使V带外廓尺寸不致过大，初步取（实际的传动比要在V带设计时，由选定大小带轮标准直径之比计算）
3.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，可由二级圆柱齿轮减速器传动比分配曲线差得，则
四、计算传动装置的运动和动力参数：
按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数
1.各轴转速：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
卷筒轴：
2．各轴输入功率：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
卷筒轴：
Ⅰ～Ⅲ轴的输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.99，卷筒轴输出功率则为输入功率乘卷筒的传动效率0.96，计算结果见下表。
3.各轴输入转矩：
电动机输出转矩：
Ⅰ轴输入转矩：
Ⅱ轴输入转矩：
Ⅲ轴输入转矩：
卷筒轴输入转矩：
Ⅰ～Ⅲ轴的输出转矩分别为输入转矩乘轴承效率0.99，卷筒轴输出转矩则为输入转矩乘卷筒的传动效率0.96，计算结果见下表。
综上，传动装置的运动和动力参数计算结果整理于下表：
轴名
功率
转矩
转速
传动比
输入
输出
输入
输出
电机轴
5.5
4.009
26.587
1440
3.6
I轴
3.810
3.743
90.964
89.145
400
4
II轴
3.622
3.550
345.901
338.983
100
3
III轴
3.433
3.374
986.518
966.788
33.33
1
卷筒轴
3.340
3.206
957.006
918.726
33.33
计算步骤
结果
五、设计V带及带轮：
原始数据：
工作条件及外廓尺寸、传动位置的要求，原动机为Y系列笼式异步电动机，Y132S-4，，主动轮和从动轮转速，传动比。
1、定V带型号：
工作情况系数：
由教材表5-8，单班制5小时，工作时有轻微振动计算
由教材P79表3-4得知：
计算功率：
由教材P80图3-12选择型号：
A型带
2、确定带轮基准直径
由教材P79表3-5
小带轮直径：
大带轮直径：
设
取
验证带速：
在5~25之间，故符合。
3、确定中心距及带的基准长度
初取中心距按公式：
即得：
取：
则：
查表取
中心则实际距：
中心距调整范围：
4、校核小带轮包角
符合要求
5、确定皮带的根数
据查表：
A型带
取根
6、求轴上载荷：
张紧力：
初拉力：
轴上载荷：
带轮结构：
大带轮采用轮辐式结构，且为4辐制结构
大带轮宽度:
六、齿轮减速器设计：
第一级减速器计算：
已知：
齿轮减速器第一级输入功率，输出功率；
第一级小齿轮转速，传动比（齿数比）；
1、选择材料、热处理、齿轮精度等级。
材料
热处理
硬度
精度等级
小齿轮
40Cr
调质
250HBS
686
490
8
大齿轮
35SiMn
调质
160HBs
735
441
8
应力循环
教材P118查图5-17得：
（允许有一定点蚀）
P121由式（5-29）得
P118取
P121取
按齿面硬度250HBS和162HBS
P119由图5-16（b）
计算中取
2、按齿面接触强度确定中心距：
小齿轮转矩：
P129初定螺旋角
按P114初取
由表5-5得：
取
端面压力角：
基圆螺旋角
计算中心距：
取中心距
估算模数：
取标准模数
小轮齿数
取
实际传动比
传动比误差：
在允许范围内。
修正螺旋角
与初选相近，可不修正。
齿轮分度圆直径：
圆周速度：
取齿轮精度8级。
（3）验算齿面接触疲劳强度，电机驱动，
载荷平稳，
P109图5-4（d）
得
齿宽
P110由图5-7（a）
非对称分布，刚度较大：
P111由表5-4：
载荷系数
计算重合度：
齿顶圆直径
端面压力角
齿轮基圆直径
端面齿顶压力角
端面重合度
轴面重合度
基圆螺旋角
由式（5-39）计算齿面接触应力
安全
（4）验算齿根弯曲疲劳强度
许用弯曲应力：
当量齿数
由式子（5-44）计算齿根弯曲应力
安全
齿轮主要参数（1为小齿轮，2为大齿轮）
计算第二对齿轮参数：
已知：
第二级小齿轮转速，传动比（齿数比）。
第二级输入功率，输出功率。
1、选择材料、热处理、齿轮精度等级。
材料
热处理
硬度
精度等级
小齿轮
40Cr
调质
250HBS
686
490
8
大齿轮
35SiMn
调质
160HBs
735
441
8
应力循环
教材P118查图5-17得：
（允许有一定点蚀）
P121由式（5-29）得
P118取
P121取
按齿面硬度250HBS和162HBS
P119由图5-16（b）
计算中取
2、按齿面接触强度确定中心距：
小齿轮转矩：
P129初定螺旋角
按P114初取
由表5-5得：
取
端面压力角：
基圆螺旋角
计算中心距：
取中心距
估算模数：
取标准模数
小轮齿数
取
实际传动比
传动比误差：
在允许范围内。
修正螺旋角
与初选相近，可不修正。
齿轮分度圆直径：
圆周速度：
取齿轮精度8级。
（3）验算齿面接触疲劳强度，电机驱动，
载荷平稳，
P109图5-4（d）
得
齿宽
P110由图5-7（a）
非对称分布，刚度较大：
P111由表5-4：
载荷系数
计算重合度：
齿顶圆直径
端面压力角
齿轮基圆直径
端面齿顶压力角
端面重合度
轴面重合度
基圆螺旋角
由式（5-39）计算齿面接触应力
安全
（4）验算齿根弯曲疲劳强度
许用弯曲应力：
当量齿数
由式子（5-44）计算齿根弯曲应力
安全
齿轮主要参数（1为小齿轮，2为大齿轮）
A型
取
选
根
B=65mm
七、减速器机体结构尺寸：
减速器机体是用以支持和固定轴系零件并保证传动件的啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件。
本设计减速器机体采用铸造机体，由铸铁HT150制成，铸铁具有较好的吸振性，容易切削且承压性能好。
减速器机体用割分式结构，其剖分面与传动件平面重合。
查有关手册，铸铁减速器机体结构尺寸：
名称
计算公式
计算结果
机座壁厚
机盖壁厚
机座凸缘厚度
机盖凸缘厚度
机座底凸缘厚度
地脚螺钉直径
地脚螺钉数目
轴承旁联接螺栓直径
机盖与机座联接螺栓直径
联接螺栓d2的间距
150~200
轴承端盖螺钉直径
窥视孔盖螺钉直径
定位销直径
至外机壁距离
查手册
至凸缘边缘距离
查手册
轴承旁凸台半径
查手册
凸台高度
便于扳手操作为准
外机壁距轴承座端面距离
大齿轮顶缘与内机壁距离
齿轮端面与内机壁距离
机盖、机座肋厚
轴承端盖外径
轴承座孔直径
轴承端盖凸缘厚度
轴承旁联接螺栓距离
其他机体结构尺寸以使机体结构更加紧凑、造型更加美观为标准设计计算取值,此二级减速器中，取低速级中心距。
计算步骤
结果
八、轴的设计
已知：
齿轮减速器
第一级输入功率，输出功率；
第二级输入功率，输出功率。
第一级小齿轮转速，大齿轮转速；
小齿轮转矩，大齿轮转矩。
第二级小齿轮转速，大齿轮转速；
小齿轮转矩，大齿轮转矩。
轴材料采用45钢，调质处理，
，
1.初步计算轴径：
（按纯扭转并降低许用扭转切应力确定轴径d）
I轴：
查表10-2取C=110
考虑到后来弯扭合成后所需强度较大，取d=30mm
首先确定各段轴的直径
A段：
=30mm（由最小直径算出）
B段：
=35mm（根据油封标准，选择毡圈孔直径为35mm的）
C段：
齿轮轴的齿轮所在。
分度圆d=64.61mm
D段：
=35mm
E段：
=30mm，设计定位轴肩高a=2.5mm与轴承（深沟球轴承30206）配合，取轴径内径
确定各段轴的长度
A段：
=126mm（根据联轴器长度）
B段：
=122mm,（考虑轴承端盖与其螺钉长度然后圆整）
C段：
=70mm，与轴承（深沟球轴承60210）配合，加上挡油盘长度
D段：
=20mm
E段：
=17mm
轴2：
||轴：
查表10-2取C=110
考虑到后来弯扭合成后所需强度较大，取d=45mm
首先确定各段轴的直径
A段：
=45mm由最小直径算出且与轴承（圆锥滚子轴承30209）配合
B段：
=50mm，（与齿轮配合）
C段：
=55mm
D段：
=50mm,（与齿轮配合）
E段：
=45mm，与轴承（圆锥滚子轴承30209）配合
确定各段轴的长度
A段：
=50mm，与轴承（圆锥滚子轴承）配合，
B段：
=83mm,齿轮的齿宽B=85mm
C段：
=15mm，考虑个齿轮齿宽及其间隙距离，箱体内壁宽度减去箱体内已定长度后圆整
D段：
=62mm，齿轮的齿宽B=64
E段：
=44mm，与轴承（圆锥滚子轴承30209）配合
III轴：
查表10-2取C=112
取d=65mm
轴简图如图所示
A段：
=65mm由最小直径算出且与轴承（圆锥滚子轴承30213）配合
B段：
=70mm，（与齿轮配合）
C段：
=75mm
D段：
=70mm,（与齿轮配合）
E段：
=65mm，与轴承（圆锥滚子轴承30213）配合
确定各段轴的长度
A段：
=60mm，与轴承（圆锥滚子轴承）配合，
B段：
=72mm,齿轮的齿宽B=80mm
C段：
=20mm，考虑个齿轮齿宽及其间隙距离，箱体内壁宽度减去箱体内已定长度后圆整
D段：
=85mm
E段：
=118mm，与轴承（圆锥滚子轴承30213）配合
2．轴受力分析：
I轴：
圆周力：
径向力：
轮作用在轴上的力：
II轴：
圆周力：
径向力：
III轴：
圆周力：
径向力：
3.轴的校核：
选I轴（高速轴）校核
轴受力图如下：
水平支承反力：
水平受力和弯矩图：
垂直受力和弯矩图：
合成弯矩图：
转矩图：
当量弯矩：
由于扭转切应力为脉动循环变应力取
则：
查表得：
45号钢
查表得:
（插入法）
则:
故轴的强度足够。
九、轴承寿命校核：
I轴选用轴承：
圆锥滚子轴承30206
查手册
基本额定动载荷：
L=146年
满足使用要求。
II轴选用轴承：
深沟球轴承30209
查手册
基本额定动载荷：
L=142年
满足使用要求。
III轴选用轴承深沟球轴承30213
查手册
基本额定动载荷：
L=296年满足使用要求。
十、键的设计：
2轴
第一级大齿轮
选用A型普通键长度
第二级小齿轮
选用A型普通键长度
3轴
第二级大齿轮：
选用A型普通键
长度
联轴器：
选用A型普通键
长度
d=30
d=40mm
十一、联轴器的选择：
联轴器的转矩：
查表取,又，为3轴输出转矩。
查手册，联轴器选用型号GYH6凸缘联轴器
十二、润滑方式的确定：
因传动装置为轻型传动，且传速较低，故轴承采用脂润滑，齿轮采用浸油润滑。
十三、设计小结：
通过本次设计，我又系统地运用了所学的理论知识，并在实践中对所学加以巩固，同时熟练掌握了查手册和表格，还学会了使用word和公式编辑器时的一些技巧，温故而知新，使本人感到收获匪浅。
但是因水平与时间所限，其中错误在所难免，本人需在今后的学习中进一步提高！
十四、参考资料：
1、《机械设计》（第2版）吴宗泽主编，高等教育出版社，2001；
2、《机械设计课程设计指导书》（第3版）吴宗泽主编，高等教育出版社，1990；
3、《机械零件手册》（第五版）周开勤主编，高等教育出版社，2001；
4、《材料力学》（第4版）刘鸿文主编，高等教育出版社，2006.1；
5、《互换性和技术测量》（第四版）廖念钊等主编，中国计量出版社，20
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