带式输送机传动装置二级圆柱齿轮减速器Word文档格式.doc
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输送机的传动效率
输送机转速允许误差%
2.4
1.6
480
0.96
5
工作条件:
连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期10年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作
3、设计内容
1）电动机的选择，传动比的分配，传动参数的计算：
2）齿轮传动设计计算：
3）轴的设计计算：
4）滚动轴承的选择：
5）键和联轴器的的选择与校核：
6）装配图及零件图的绘制;
7）课程设计计算说明书的编写。
二、传动方案的确定及简要说明
选择传动机构类型为：
二级圆柱齿轮减速器。
所以只需要对本传动机构进行分析计算。
二级圆柱齿轮减速器的特点是：
减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。
结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴承受载荷大、刚度差，中间轴承润滑较困难。
工作可靠，寿命长，传动比稳定。
三、电动机的选择，传动系统的运动和动力参数的计算
1、电动机的选择
三相异步电动机的结构简单、价格低廉、维护方便，可直接接于三相交流电网中，因此在工业上应用最为广泛，设计是优先考虑。
Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式三相异步电动机，具有效率高、性能好、噪音低、振动小等优点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上。
所以选用封闭式Y系列电动机。
2、功率的确定
1）工作机所需功率（kw）
PW＝FWVW/（1000ηw）＝2.4×
103×
1.6/1000×
0.96＝4
式中FW为工作机的阻力，N；
VW为工作机的线速度，m/s；
ηw为工作机效率，带式输送机可取ηw＝0.96.
2）电动机至工作机的总效率η
η＝η齿轮2×
η轴承3×
η联轴器2＝0.982×
0.993×
0.992＝0.91
选择圆柱齿轮传动7级精度，滚动轴承。
3）电动机所需功率Pd（kw）
Pd＝pw/η＝4/0.91＝4.4
4）电动机型号的确定
初选电动机为同步转速1500r/min的电动机。
由表17—7查处电动机型为为Y132S—4，其额定功率为5.5kW，满载转速1440r/min,基本符合题目所需的要求。
3、传动比的分配
1）计算总传动比：
电动机选定后，根据电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总传动比：
nw＝vw×
60×
1000／（π×
D）＝1.6×
480）＝63.7r/min
总传动比i
i＝nm／nw＝1440／63.7＝22.6
计算得到总传动比为22.6
2）合理分配各级的传动比：
为了使两个大齿轮具有相近的浸油深度，应该使两级的大齿轮具有相近的直径。
设高速级传动比为i1，低速级传动比为i2，减速器的总传动比为i，对于二级展开式圆柱齿轮减速器，传动比按照以下分配：
＝＝5.43
取i1＝5.4，i2＝4.1，计算得i＝22.14
此时速度偏差为＝2.1%＜5％符合题意
3）各轴转速、输入功率、输入力矩、传动比、效率：
项目
电动机轴
高速轴Ⅰ
中间轴Ⅱ
低速轴Ⅲ
滚筒轴Ⅳ
转速（r/min）
1440
266.7
65.04
功率（kw）
5.5
5.445
5.229
5.02
4.87
转矩（N·
m）
26.5
26.3
137.50
535.93
525.22
传动比
1
5.4
4.1
效率
0.99
0.97
0.98
四、传动零件的计算：
直齿圆柱齿轮具有不产生轴向力的优点，但传动平稳性较差，在减速器中圆周速度不大的情况下采用直齿轮。
Ⅰ——Ⅱ轴高速传动啮合的两直齿轮（传动比5.4）
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按照结构简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（CB10095-88）。
3）材料选择。
由表10-1选择小齿轮材料为40Gr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度相差为40HBS。
4）初选小齿轮齿数为Z1＝24，大齿轮齿数Z2＝5.4×
24＝129.6，取Z2＝130。
2、按齿面接触强度设计
由设计计算公式（10-9a）进行式算，即
d1t≥
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数Kt＝1.3。
2）小齿轮传递的转矩T1＝2.63×
104
3）由表10-7选取齿宽系数。
4）由表10-6查得材料的弹性影响系数。
5）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。
6）由公式10—13计算应力循环次数。
N1＝60n1jLh＝60×
1440×
1×
（2×
8×
300×
10）＝4.147×
109
N2＝7.68×
108
7）由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1＝0.89，KHN2＝0.93。
8）计算接触疲劳应力。
取失效概率为1%，安全系数S＝1，由式10-12得
（2）计算
1）试计算小齿轮分度圆直径d1t，代入中取较小的值。
mm
＝41.14mm
2）计算圆速度。
3）计算齿宽b。
mm
4）计算齿宽与齿高之比。
模数
齿高
5）计算载荷系数。
根据v=3.10m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数0；
对于直齿轮，；
由表10-2查得使用系数KA=1；
由表10-4插值法查的7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，；
由，查图10-13得；
故载荷系数
6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式10-13a得
7）计算模数m。
3、按齿根弯曲强度设计
由式10-5得弯曲强度计算公式为
（1）确定公式内的各计算数值
1）由图10-20c查得小齿轮弯曲强度极限，大齿轮弯曲强度极限；
2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；
3）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
4）计算载荷系数K。
5）查取齿形系数。
由表10-5查得；
。
6）查取应力校正系数。
7）计算大、小齿轮的并加以比较。
大齿轮的数值大。
（2）设计计算
由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳的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，可取由弯曲强度算得的模数1.28优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=1.5mm，按接触疲劳强度算的的分度圆直径的，算出小齿轮齿数
大齿轮齿数取。
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
4、几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径
（2）计算中心距
（3）计算齿轮宽度
取，。
5、齿轮的结构设计
齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及经济等因素有关。
小齿轮做成实心结构齿轮，大齿轮做成腹板式结构齿轮。
齿轮零件图另绘图纸上。
Ⅱ——Ⅲ轴低速传动啮合的两直齿轮（传动比4.1）
4）初选小齿轮齿数为Z1＝24，大齿轮齿数Z2＝4.1×
24＝98.4，取Z2＝98。
2）小齿轮传递的转矩5
266.7×
10）＝7.68×
N2＝
7）由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1＝1.02，KHN2＝1.1。
＝64.89mm
根据v=0.906m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数；
由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳的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，可取由弯曲强度算得的模数2.203优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触疲劳强度算的的分度圆直径的，算出小齿轮齿数
（4）计算齿轮宽度
5、齿轮的结构设计
6、相关数据：
齿轮
齿数/n
模数
齿宽mm
分度圆直径mm
高速传动啮合
小齿轮
29
1.5
50
43.5
大齿轮
157
235.5
低速传动啮合
27
2.5
73
67.5
111
277.5
五、轴的设计计算
第一部分初估轴径、结构设计
1、高速轴Ⅰ的结构设计
由于高速轴转速高，传动载荷不大时，为保证传动平稳，提高传动效率，将高速轴取为齿轮轴，使用深沟球轴承承载，一轴端连接电动机，采用刚性联轴器，对中性好。
1）初轴的最小直径。
先按公式15-2初步估计轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，根据表15-3，选取A0＝110，于是得到
高速轴Ⅰ的最小直径和联轴器的孔径相适应，所以同时选取联轴器的型号。
联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑转矩变化很小，选取,则：
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准GB/T5014-2003,选用GY3型凸缘联轴器。
半联轴器的孔径，所以选用高速轴的最小直径为20mm。
2）轴的结构设计。
根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度：
①由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为D＝20mm。
该段轴连接联轴器，半联轴器与轴配合的毂孔长度为L＝38mm，该段长度定为L＝34mm。
②考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2.5mm，所以该段直径选为D＝25mm。
选取该段长度为L＝54mm。
③该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角。
因传动为圆柱直齿轮传动，只受径向力，故选用深沟球轴承。
根据尺寸限制，初选用轴承型号为6206型，即该段直径定为D＝30mm。
该段安装轴承，参照工作要求长度至少16mm，考虑间隙和左端盖取该段为L＝32mm。
④该段轴为齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为D＝40mm。
综合考虑齿轮与箱体内壁的距离、轴承与箱体内壁距离（采用油润滑），还有二级齿轮的宽度，定该段长度为L＝80mm。
⑤为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为D＝46mm。
考虑齿轮的宽度，根据齿轮校核，选定该段L＝50mm。
⑥轴肩固定轴承，直径为40mm。
轴肩选定长度L＝4mm。
⑦该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，选用轴承6206型，即该段直径定为D＝30mm。
与③段一样取L＝32mm。
2、中速轴Ⅱ的结构设计：
低速啮合、高速啮合均用锻造齿轮，低速啮合齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，高速啮合齿轮左端用轴肩，右端用甩油环定位，两端深沟球轴承承载。
1）初轴的最小直径。
两端选用深沟球轴承，初选深沟球轴承代号为6208。
所以选取轴的最小直径Dmin＝40mm。
2）轴的结构设计。
根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度:
①该处安装轴承，初选轴承型号为6208，根据轴承的尺寸要求，选取该段直径为D＝40mm。
此段需安装轴承和甩油杯，用甩油杯以及端盖定位，故选取此段长度为L＝38mm。
②该处需安装低速齿轮啮合中的小齿轮，考虑到轴肩需要有圆角过度，初步经过强度计算选取此处直径为D＝46mm。
小齿轮的齿宽B＝73mm。
为了使甩油杯端面可靠的压紧齿轮，此轴段应短于齿轮宽度，所以选取此段长度为L＝71mm。
③此段为轴肩，轴肩高度h＝0.1d＝0.1×
46＝4.6mm选取故选取此处直径为D＝56mm。
此段是定位轴肩宽度b≥1.4h＝1.4×
5＝7mm，所以选取L＝8mm。
④该处需安装高速齿轮啮合中的大齿轮，考虑到轴肩需要有圆角过度，初步经过强度计算选取此处直径为D＝46mm。
大齿轮的齿宽B＝43.5mm。
为了使甩油杯端面可靠的压紧齿轮，此轴段应短于齿轮宽度，所以选取此段长度为L＝42mm。
⑤该处安装轴承，初选轴承型号为6208，根据轴承的尺寸要求，选取该段直径为D＝40mm。
3、低速轴Ⅲ的结构设计
采用锻造齿轮，齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，为减轻轴的重量采用中轴颈，使用角接触球轴承承载，右端连接单排滚子链。
低速轴Ⅲ的最小直径和联轴器的孔径相适应，所以同时选取联轴器的型号。
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准GB/T5014-2003,选用GY6型凸缘联轴器。
半联轴器的孔径，所以选用低速轴的最小直径为45mm。
①该处安装轴承，初选轴承型号为6211，根据轴承的尺寸要求，选取该段直径为D＝55mm。
此段需安装轴承和甩油杯，用甩油杯以及端盖定位，故选取此段长度为L＝43mm。
②该处需安装低速齿轮啮合中的大齿轮，考虑到轴肩需要有圆角过度，初步经过强度计算选取此处直径为D＝60mm。
大齿轮的齿宽B＝67.5mm。
为了使甩油杯端面可靠的压紧齿轮，此轴段应短于齿轮宽度，所以选取此段长度为L＝66mm。
60＝6mm选取故选取此处直径为D＝72mm。
6＝8.4mm，所以选取L＝9mm。
④此段与安装大齿轮直径相同，取D＝60mm。
此段长度与高速齿轮啮合的宽度有关。
选取L＝47mm。
⑤该处安装轴承，初选轴承型号为6211，根据轴承的尺寸要求，选取该段直径为D＝55mm。
⑥该段需要轴有一定的伸出长度与联轴器相配合，考虑到轴肩要有2mm的圆角。
故选取直径D＝50mm。
长度L＝40.
⑦该段与联轴器相配合，尺寸受联轴器限制。
选取联轴器的型号为GY6型凸缘联轴器。
半联轴器的孔径，所以此段直径为D＝45mm。
该段轴连接联轴器，半联轴器与轴配合的毂孔长度为L＝84mm，该段长度定为L＝80mm。
第二部分强度校核
选取中间轴Ⅱ进行强度校核：
1、轴的强度校核计算：
按弯扭合成强度计算。
通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进
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