带式运输机传动装置的设计双级圆柱齿轮减速器.docx
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带式运输机传动装置的设计双级圆柱齿轮减速器
兰州理工大学技术工程学院
COLLEGEOFTECHNOLOGYANDENGINEERING.LUT
课程设计任务书
归属课程:
机械设计基础
姓名张三
学号12010111
专业机电一体化
班级1班
指导教师
工学一部机械教研室
二零一四年十二月
一、课程设计题目
带式运输机传动装置的设计（双级圆柱齿轮减速器）
二、主要设计参数及技术指标
1.已知条件：
（1）工作条件：
两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35°C；
（2）使用折旧期：
8年；
（3）检修间隔期：
四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；
（4）动力来源：
电力，三相交流，电压380/220V；
（5）运输带速度允许误差：
±5%；
（6）制造条件及生产批量：
一般机械厂制造，小批量生产。
2.设计数据:
运输带工作拉力F=________1800____（N）
运输带工作速度V=________1.1____（m/s）
卷筒直径D=________350___（mm）
三、设计内容及工作量：
（一）设计内容
1.传动方案的分析和拟定；
2.电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；
3.传动件（如齿轮或蜗杆传动、带传动等）的设计；
4.轴的设计；
5.轴承及其组合部件设计；
6.键连接和联轴器的选择与校核；
7.润滑设计；
8.箱体、机架及附件的设计；
9.装配图和零件图的设计与绘制；
10.设计计算说明书的编写。
（二）工作量
1.设计计算说明书部分（不少于6000字）
（1）系统总体方案设计；
（2）原动机的选择；
（3）传动装置运动及动力参数计算；
（4）传动零件的设计计算；
（5）轴的计算；
（6）滚动轴承的选择计算；
（7）连接的选择和计算；
（8）联轴器的选择；
（9）润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择；
2.图纸部分
（1）减速器装配图1张0#
（2）零件工作图1张（输出轴或其上齿轮）3#
四、课程设计的基本要求
1.建立正式的设计笔记，记录设计过程中各阶段的任务、问题及解决办法，以备指导教师随时检查。
2.设计过程中有关的计算或验算必须严谨准确，引用的数据公式须有依据。
3.设计图纸绘制必须符合有关国家标准规定，图面清晰、整洁。
4.遵守作息时间，在设计教室不得进行与设计无关或有碍他人设计的活动。
五、进程安排
2012年7月9日——2012年7月20日，共计2周
序号
主要任务
预计完成时间（天）
1
阅读指导书，收集资料
1
2
由传动系统图进行动力参数计算
2
3
草图绘制，确定轴结构及相关零件布置
1
4
装配图绘制
3
5
绘制零件图
1
6
编写设计计算说明书
1
7
答辩
1
一、设计题目
1、设计题目
带式运输机传动系统中的展开式双级圆柱齿轮减速器
2、系统简图
系统简图如下图所示
3、工作条件
单向运转，有轻微振动，经常满载，空载启动，单班制工作（一天8小时），使用期限8年，输送带速度容许误差为±5%。
4、原始数据
拉力F=1.8kN
速度v=1.1m/s
直径D=350mm
二、总体设计
（一）、选择电动机
1、选择电动机的类型
根据动力源和工作条件，选用Y型三相交流异步电动机。
2、确定电动机的功率
1）计算工作所需的功率
P=FV/1000η=1.8×1000×1.1/1000×0.95=2.08KW
其中，带式输送机的效率
。
2）通过查《机械设计基础课程设计》资料确定各级传动的机械效率：
V带
=0.96；齿轮
=0.97；轴承
=0.99；联轴器
=0.99。
总效率
。
电动机所需的功率为：
。
由表《机械设计基础课程设计》10-110选取电动机的额定功率为3kW。
3）电动机的转速选960r/min和1420r/min两种作比较。
工作机的转速：
η=60×1000V/πD=60.05r/min
现将两种电动机的有关数据进行比较如下表所示
方案
电动机型号
额定功率/kW
满载转速/
传动比
Ⅰ
Y132S-6
3
960
16.76
Ⅱ
Y100L2-4
3
1420
24.78
由上表可知方案Ⅱ的总传动比过大，为了能合理分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案Ⅰ。
4）选定电动机型号为Y132S-6。
查表《机械设计基础课程设计》10-111得电动机外伸轴直径D=38，外伸轴长度E=80，如下图所示。
（二）、传动比分配
根据上面选择的电动机型号可知道现在的总传动比i=16.76，高速级齿轮转动比
，低速级齿轮传动比
。
（三）、传动装置的运动和动力参数
1、各轴的转速计算
2、各轴输出功率计算
3、各轴输入转矩计算
各轴运动和动力参数如下表所示
参数
轴名
高速轴
中间轴
低速轴
转速
960
201.7
57.3
功率
2.97
2.85
2.74
转矩
29.5
134.9
456.7
传动比i
4.76
3.52
三、传动零件的计算
（一）、高速级齿轮传动设计
1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。
1）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度足够。
2）通过查教材表11-1选择小齿轮的材料为40MnB，调质处理，齿面硬度为241-286HBS，
，大齿轮为ZG35Si，调质处理，硬度为241-269HBS，
。
3）选小齿轮齿数为Z1=26，则大齿轮齿数Z2=i1×Z1=26×4.76=123.76，取Z2=124，实际传动比
。
2、按齿面接触强度设计
设计公式
（1）确定公式内的各计数值
1）试选载荷系数K=1.5
2）小齿轮传递的转矩T1=29.5N·m=29500N·mm
3）通过查资料选取齿宽系数0.8
4）通过查资料得弹性系数
5）计算接触疲劳许用应力
通过查资料，取
（2）计算
1）试计算小齿轮分度圆的最小直径
2）计算齿宽
，取
3）计算模数
，取m=2mm
实际直径
4）验算弯曲疲劳强度
通过查教材表11-5，取
由图11-8和11-9查得
，则
5）齿轮的圆周速度
对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。
高速齿轮各参数如下表所示
名称
计算公式
结果/mm
模数
m
2
压力角
齿数
26
124
传动比
i
4.77
分度圆直径
52
248
齿顶圆直径
56
252
齿根圆直径
47
243
中心距
150
齿宽
45
40
（二）、低速级齿轮传动的设计
1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。
1）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度足够。
2）通过查教材表11-1选择小齿轮的材料为40MnB，调质处理，齿面硬度为241-286HBS，
，大齿轮为ZG35Si，调质处理，硬度为241-269HBS，
。
3）选小齿轮齿数为Z1=34，则大齿轮齿数Z2=i2×Z1=34×3.52=119.68，取Z2=120，实际传动比
。
2、按齿面接触强度设计
设计公式
（1）确定公式内的各计数值
1）试选载荷系数K=1.5
2）小齿轮传递的转矩T2=134.9N·m=134900N·mm
3）通过查教材表11-6选取齿宽系数0.8
4）通过查教材表11-4得弹性系数
5）计算接触疲劳许用应力
通过查教材表11-5，取
（2）计算
1）试计算小齿轮分度圆的最小直径
2）计算齿宽
，取
3）计算模数
，取m=2.5mm
实际直径
4）验算弯曲疲劳强度
通过查教材表11-5，取
由资料查得
，则
5）齿轮的圆周速度
对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。
低速齿轮各参数如下表所示
名称
计算公式
结果/mm
模数
m
2.5
压力角
齿数
34
120
传动比
i
3.53
分度圆直径
85
300
齿顶圆直径
90
305
齿根圆直径
78.75
293.75
中心距
195
齿宽
70
65
四、轴的设计
（一）、轴的材料选择和最小直径估计
根据工作条件，选定轴的材料为45钢，调质处理。
轴的最小直径计算公式
，C的值通过查教材表14-2确定为：
C=107。
1、高速轴
因为高速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此
。
2、中间轴
。
3、低速轴
因为低速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此
。
（二）、减速器的装配草图设计
减速器草图如下图所示
（三）、轴的结构设计
1、高速轴
1）高速轴的直径的确定
：
最小直径处与电动机相连安装联轴器的外伸轴段，因此
：
密封处轴段
：
滚动轴承轴段
滚动轴承选取6009：
d×D×B=45mm×75mm×16mm
:
过渡段
齿轮轴段由于齿轮直径较小，所以采用齿轮轴结构。
：
滚动轴承段，
2）高速轴各段长度的确定
：
：
由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定
：
由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定
：
由装配关系、箱体结构确定
：
由高速小齿轮齿宽确定
：
由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定
2、中间轴
1）中间轴各轴段的直径确定
：
最小直径处滚动轴承轴段，因此
.滚动轴承选取6009d×D×B=45mm×75mm×16mm。
：
低速小齿轮轴段取
：
轴环，根据齿轮的轴向定位要求取
:
高速大齿轮轴段取
：
滚动轴承段
2）中间轴各轴段长度的确定
：
由滚动轴承，挡油盘及装配关系取
：
由低速小齿轮齿宽取
：
轴环取
：
由高速大齿轮齿宽取
：
3、低速轴
1）低速轴各轴段的直径确定
：
滚动轴承轴段，因此
.滚动轴承选取6010d×D×B=50mm×80mm×16mm。
：
低速大齿轮轴段取
：
轴环，根据齿轮的轴向定位要求取
:
过度段取，考虑挡油盘的轴向定位取
：
滚动轴承段
：
封密轴段处，根据联轴器的定位要求以及封面圈的的标注，取
：
最小直径，安装联轴器的外伸轴段
2）低速轴各轴段长度的确定
：
由滚动轴承、挡油盘以及装配关系等确定取
：
由低速大齿轮齿宽取
：
轴环取
：
由装配关系和箱体结构取
：
滚动轴承、挡油盘以及装配关系
：
由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定
：
五、轴的校核（低速轴）
1、低速轴的受力分析
圆周力、径向力、轴向力大小如下：
2、低速轴的受力情况如下图所示
3、求垂直面的支承反力
4、求水平面的支承反力
5、绘制垂直面的弯距图如下图所示
=364.34×0.0595=21.68N.m
=731.74×0.1195=87.44N.m
6、绘制水平面的受力与弯距图如下图所示
7、求合成弯距
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