课程设计用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器讲诉.docx
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课程设计用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器讲诉
第一章绪论
1.1减速器的发展状况
减速器是用于原动机与工作机之间的独立的传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。
在现代机械中应用极为广泛，具有品种多、批量小、更新换代快的特点。
渐开线二级圆柱齿轮减速器具有体积小、重量轻、承载能力大、传动平稳、效率高、所配电机范围广等特点，可广泛应用于各行业需要减速的设备上。
二级圆柱齿轮减速器的计算机辅助设计及制造（CAD/CAM技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术。
通过本课题的研究，将进一步对这一技术进行深入地了解和学习。
1.2减速器的发展趋势
当今的减速器正向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。
我国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。
六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化，在现代机械中应用极为广泛。
减速机行业涉及的产品类别包括了各类齿轮减速机、行星齿轮减速机及蜗杆减速机，也包括了各种专用传动装置，如增速装置、条素装置、以及包括柔性传动装置在内的各类复合传动装置等，产品服务领域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。
其作为传动机械行业里的一个重要的分支，在机械制造领域中
扮演着越来越重要的角色。
近几年，随着中国产业经济的迅猛发展，减速机行业在国内也取得了日新月异的进步。
1.3研究内容
1）减速器的设计计算
（1）传动方案的分析和拟订
选择正确合理的传动方案。
⑵电动机的选择
选择电动机类型和结构形式，确定电动机的容量，确定电动机的转速。
（3）传动装置的运动和动力参数的计算
计算各轴的转速，功率，转矩。
（4）传动零件的设计计算
外部传动零件和内部传动零件的设计计算
（5）轴的设计计算
（6）轴承，联接件，润滑密封及联轴器的选择和验算
（7）箱体的结构设计计算
第二章：
传动方案的拟定
F5型带式运输机及其二级圆柱齿轮减速器设计
带式输送机传动系统方案如图1所示
1——电动觇
2联轴器
3——二级囲柱齿轮威速器
5——运输带
数据编号
运输带工作拉力
F/N
运输带工作速度
v/m.s
卷筒直径D/mm
F5
2250
1.50
290
工作条件：
连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为8年，小批量生产，两班制
工作，运输带工作速度允许误差为土5%。
设计要求：
1、完成设计说明书一份，约8000字。
2、完成带式传输装置总体设计及减速器部装图、零件图。
3、完成减速器所有零件图及装配。
带式输送机由电动机驱动，电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3,在经联轴器4传至输送机滚筒5,带动输送带6工作。
传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。
2.1电动机的选择。
按设计要求及工作条件选用丫系列三相异步电动机卧式封闭结构380乂
（1）电动机容量的选择。
根据已知条件由计算得知工作所需有效功率。
工作机所需功率；
R/v
F
1000
传动装置总体效率
i0.99弹性联轴器效率20.99滚动轴承效率30.96闭式齿轮传动效率40.96卷筒效率
算得传动系统总效率
42
12345
=0.990.9940.9620.960.99
=0.833
工作机所需电动机功率
Pd"=Fv/1000n=2250X1.50/1000X0.833=4.051kw
因为工作时有轻微振动，故电动机功率略大于pd"
Pd（1.31.5）Pd"
=5.26—6.076（kw）
由文献［1］表20-5所列丫系列三相异步电动机技术数据可以确定，满足PmPr条件
的电动机额定功率Pm应取5.5kw。
（2）电动机转速选择
根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速：
nw=601000v=6000X1.5/3.14X290=98.8r/min
D
通常二级圆柱齿轮减速器传动比取i=8—40
nd=inw=（8~40）X98.8=790.68—3953.4r/min
由文献［1］表20-5初步选同步转速为1000r.1500r.和3000rmin的电机，对
minmin
应于额定功率Pm为5.5kw的电动机号分别取Y112m-2型、Y112m-4型和Y132M1-6型三
种。
将三种电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于下表：
万案号
电动机型号
额定功率
（kw）
同步转速
（八）/min
满载转速
（rmin）
总传动
比
电动机
质量/kg
-一一
Y112m-2
5.5
3000
2890
94.54
45
.二
Y112m-4
5.5
1500
1440
47.11
49
.三
Y132M1-6
5.5
1000
960
31.40
75
通过对这三种方案比较：
一电机重量轻，但传动比大，传动装置外轮廓尺寸大，结
构不紧凑；二与三比较，综合考虑电动机和传动装置尺寸，质量，价格及传动比，可以看出，如果传动装置结构紧凑，选用三方案最好即：
丫132M1-6系列
2.2传动比的分配。
带式输送机传动系统总传动比
i=nm/nw=960/98.8=9.72
所以两级圆柱齿轮减速器的总传动比
i匚12匚239.72
为了便于两级圆柱齿轮减速器采用侵油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度HBS350,齿宽系数相等时。
考虑面接触强度接近相等的条件，取两级圆柱齿轮减速器
的高速级传动比：
i1==3.689
低速级传动比为
i2i/i19.72/3.689=2.635
传动系统各传动比分别为：
i。
1i1=3.689i2=2.635i41
2.3传动系统的运动和动力参数计算：
传动系统各轴的转速，功率和转矩计算。
1轴（减速器高速轴）：
n1
匹
960960人n
i01
1
R
Pd"1
4.051X0.99=4.01kw
p401
T1=955W=9550X401=39.89N•m
n1960
2轴（减速器中间轴）
n2
i2
960
3.689
260.23九
P?
P12P23=4.01X0.96X0.99=3.811kw
p23811
T2=9550匕=9550X3.811=139.86N•m
n2260.23
3轴（减速器低速轴）
n3
n2
260.23
i232.635
98.76九
P3=P223=3.811X0.96X0.99=3.622kw
T3=9550更=9550X3622=350.24N•m
n398.76
4轴（输送机滚筒轴）
n398.76“小血
n498.76
i41
P4=P334=3.622X0.96X0.99X0.99=3.41kw
P4341
T4=9550二=9550X仝±=329.54N•m
n498.76
轴输出功率和输出转矩
P1'=p1X1=4.01X0.99=3.97kw
P2'=p2X2=3.811X0.99=3.77kw
P3'=p3X3=3.622X0.99=3.59kw
T1'=T1X仁39.89X0.99=39.49kw
T2'=T2X2=139.86X0.99=138.46kw
T3'=T3X3=350.24X0.99=346.74kw
将上述计算结果和传动比及传动效率汇总如下表1
轴名
功率（kw）
转矩（N?
m）
转速
（rmin）
传动比
i
效率
输入
输出
输入
输出
1
4.01
3.97
39.89
39.49
960
1
0.96
2
3.811
3.77
139.86
138.46
260.23
3.689
0.96
3
3.622
3.59
350.24
346.46
98.76
2.635
0.96
4
3.41
3.37
329.54
226.24
198.76
1
0.98
对于所设计的减速器中两级齿轮传动，高速级和低速级均采用直齿圆柱齿轮传动。
第三章齿轮的设计
按软齿面闭式齿轮传动设计计算路线，分别进行高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算和低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算。
3.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算，
（1）选择材料及热处理，精度等级，齿数Z!
与Z2齿宽系数d，并初选螺旋角
考虑减速器要求结果紧凑故大小齿轮均用40Cr调质处理后表面淬火，因载荷较平稳，齿轮速度不是很高，故初选7级精度，齿数面宜多取，选小齿轮齿数z仁24，大齿轮齿
数z2=L—_=3.689X24=90,按软齿面齿轮非对称安装查文献［2］表6.5，取齿宽系数
d=1.0。
实际传动比i12'=90/24=3.75，误差（i12'-i12）/
i12'=（3.75-3.689）/3.75=0.0162三卜；并，在设计给定的土5%£围内可用。
3.2按齿面接触疲劳强度设计，
由文献［2］式（6.11）d!
t2.323KT11（ZE）2
\d［h］
（1）确定公式中各式参数；
1）载荷系数Kt
试选Kt=1.5
2）小齿轮传递的转矩T1
円”后P弋齐百4.051.严』
T1=9.55X=9.55X=4.0299X-N•m
n1960
3）材料系数zE
查文献［2］表6.3得zE1898MPa
4）大，小齿轮的接触疲劳极限Hlim1Hlim2
按齿面硬度查文献［2］图6.8得Hlim1600MPah^560MPa
5）应力循环次数
一||=60X960X1X300X16=2.7648X…
N2=N1/.=2.7648X_[/3.75=7.3728X-:
6）接触疲劳寿命系数Khn1Khn2
查文献［2］图6.6得
KHN10.90
KHN20.92
6）确定许用接触应力[Hl][H2】
取安全系数Sh1
[H1]Khn1hlim1S°.9O6001540MPa
[H2]Khn2Hlim2$°92560^532MPa
取[h][H1]
（2）设计计算
1）试计算小齿轮分度圆直径d1t
取［H1】［H2】
比2珂肓常
（198.8）2=51.11mm
532
图6.10得动载系数kv=1.0查图6.13
得k=1.08
2）计算圆周速度v
v=nd1tri1=2.568m/s601000
3）计算载荷系数k
查文献［2］表6.2得使用系数kA=1
根据v=2.568m/s按7级精度查文献［2］
则k=kAkvkka=1x1.0X1.08X仁1.08
4）校正分度圆直径d1
由文献［2］式（6.14）d1td1t^—=4906X^^1.08mm=43.97mmd1t\kt■\1.5
（3）计算
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