毕业设计带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器课程设计说明书.doc

机
械
设
计
课
程
设
计
说
明
书

设计题目：带式运输机传动系统中的
展开式二级圆柱齿轮减速器
目 录
1 设计任务…………………………………………………………………………………......1
1.1设计题目…………………………………………………………………………….……..… 1
1.2工作条件…………………………………………………………………………….……...…1
1.3原始数据…………………………………………………………………………….……...…1
1.4设计工作量………………………………………………………………………….….……..1
2 电机的选择………………………………………………………………..……….….…..…1
2.1 选择电动机的类型 ……………………………………………………………….………….1
2.2 选择电动机的功率 ………………………………………………………...…….…………..1
2.3 方案确定……………………………………………………………………...…………….....2
3 确定传动装置的总传动比和分配传动比…………………..……………….…………3
3.1 总传动比 …………………………………………………………………………….......…..3
3.2分配传动装置传动比 …………………………….…………………………………………...3
4 计算传动装置的运动和动力参数……………………………………………….………3
4.1各轴输入功率 …………………………………………………………………………………3
4.2各轴输出功率……………………………………………………………………...…………....4
4.3各轴转速………………….…………………………………………………………….……….4
4.4各轴输入转矩………………………………………………………..………………………….4
4.5各轴输出转矩…………………………………………………………………...………………5
4. 6运动和动力参数计算结果整理于下表………………………………………………………..5
5 减速器的结构…………………………………………………………………………………6
6 传动零件的设计计算…………………………………………………………......………….7
6.1第一对齿轮（高速齿轮）………………………………………………………….…..……….7
6.2第二对齿轮（低速齿轮）…………………………………………………………..…………..9
7 轴的计算（以低速轴为例）…………………….…………………………….…..…………11
7.1第III轴的计算………………………………………………………………………………….11
7.2求作用在齿轮上的力…………………………………...…………………………..…………12
7.3初步确定轴的最小直径……………………………………………..……………………….12
7.4轴的结构计………………………………………..………………………..............................12
7.5轴的强度校核……………………………………..……………………..................................13
8 轴承的的选择与寿命校核………………………………..………………………………16
8.1 以低速轴上的轴承为例……………………………………………………………...………16
8.2 轴承的校核…………………………………………………………………………...………16
9 键的选择与校核（以高速轴为例）…………………………………………………...18
9.1 键联接的类型和尺寸选择……………………………………………………..……………..18
9.2 键联接强度的校核……………………………………………………………..……………..18
10 联轴器的选择……………………………………………………………..…………....…..18
10.1 类型选择……………………………………………………….………………..…..………..18
10.2 载荷计算…………………………………………………………………..……...…………..18
10.3 型号选择 (弹性套柱销联轴器) …………………………………………………...……..…19
11 润滑方法、润滑油牌号………………………………………………………….…..…...19
12 减速器附件的选择…………………………………………………………………...……19
12.1 视孔盖和窥视孔…………………………………………………………………………..….19
12.2 放油孔与螺塞……………………………………………………………………………..….19
12.3油标…………………………………………………………………………………….…..….19
12.4通气孔……………………………………………………………………….……………..…..20
12.5起盖螺钉……………………………………………………………….…………………..…..20
12.6定位销………………………………………………………………………….…………..…..20
12.7吊环…………………………………………………………………………….…………..…..20
13 设计小结………………………………………………………………………….…..…..….20
参考资料………………………………………………………………………….……………..….20

21
机械设计课程设计说明书
减速器设计说明书
1 设计任务
1.1设计题目：带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器

1.2 工作条件：两班制工作，连续单向运动，载荷较平稳。室内工作，灰尘较大，环境最高温度35℃左右。使用折旧期8年，4年一大修。小批量生产。
1.3原始数据：
题 号
参 数
6
运输带工作拉力F(kN)
7
运输带工作速度υ(m/s)
1.1
卷筒直径D(mm)
400
滚筒效率η
0.96

1.4设计工作量：
a、设计说明书一份
b、减速器装配图1张（A0）
c、减速器零件图2张（A2）

2 电机的选择
2.1 选择电动机的类型
按工作要求和条件，选用Y系列封闭式笼形三相异步电动机，额定电压380V。
2.2 选择电动机的功率
电动机功率计算公式：P= KW P= Kw
所以： P= Kw
是电机到卷筒的传动总效率 =+++
式中，，，分别代表：联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。
=0.9925 =0.98825 =0.97 =0.96
所以电机到卷筒的传动总效率
电机功率 :

表1 电动机数据及总传动比

方案
电动机型号
额定功率
p/kw
电动机满载转速n/(r/min)
电动机重量w/kg
总传动比i
1
Y180L-8
11
730
114
13.89
2
Y160CM-6
11
970
147
18.46
3
Y161M-4
11
1460
123
27.78

2.3 方案确定
表1中方案1的电动机的质量、满载转速、传动比较小，转速太小不能满足工作需求；方案3的电动机重量稍轻，但传动比较大，传动装置的外轮廓尺寸打，结构不紧凑，制造成本高，故不可取；方案2的电机质量虽然稍大，但是转速及传动比都比较合适，结构紧凑，综合考虑电机的质量转速及传动比，确定选用方案2.

3 确定传动装置的总传动比和分配传动比
由电动机的的型号Y160CM-6 ，满载转速=970r/min
3.1 总传动比：

r/min

3.2分配传动装置传动比

对于两级展开式斜齿轮减速器中，当两齿轮的材质相同，齿宽系数相等时，为使级大齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，传动比可按以下分配：
高速轴传动比 ：
低速轴传动比 ：

4 计算传动装置的运动和动力参数
为了进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩。将传动装置各轴由高速至低速依次为I 轴、II 轴、III轴。
4.1各轴输入功率
I 轴（高速轴）输入功率：
==8.9535×0.9925=8.8863
II 轴输入功率：
==8.8863×0.98875×0.97=8.5227
III轴（低速轴）输入功率：
==8.5227×0.98875×0.97=8.1740
卷筒输入功率：
==8.1740×0.9925×0.98875=8.0904
4.2各轴输出功率
Ｉ轴（高速轴）输出功率：
==8.8863×0.98875=8.7863
II 轴输出功率：
==8.5227×0.98875=8.4268
III轴（低速轴）输出功率：
==8.1740×0.98875=8.082
卷筒输出功率：
==8.0904×0.98875=8.00294
4.3各轴转速
电机转速： =970 r/min
I 轴（高速轴）转速：= 970 r/min
II 轴转速： = = =190.8059 r/min
III轴（低速轴）转速：= = =52.5462 r/min
4.4各轴输入转矩
电机转矩： =9550=9550×=88.1504 N﹒mm
I 轴（高速轴）输入转矩： ==88.1504×0.9925×0.98875=85.9582N﹒mm
II 轴输入转矩： ==85.9582×0.98875×0.97=82.4414N﹒mm
III轴（低速轴）输入转矩：==82.4414×0.98875×0.97=79.7482N﹒mm
卷筒输入转矩： =9550=9550×=1485.47 N﹒mm
4.5各轴输出转矩
I 轴（高速轴）输出转矩： ==85.9582×0.98875=84.948 N﹒mm
II 轴输出转矩： ==82.4414×0.98875=80.9987 N﹒mm
III轴（低速轴）输出转矩: ==79.7482×0.98875=77.3558 N﹒mm
卷筒输出转矩： ==1485.47×0.96=1426.055 N﹒mm
4. 6运动和动力参数计算结果整理于下表：

轴名
效率P （）
转矩 T （Nm）
转速n
r/min
输入
输出
输入
输出
电动机轴

8.9535
88.1504

970
I 轴
8.8863
8.7863
85.9582
84.948
970
II轴
8.5227
8.4268
82.4414
80.9987
190.8059
III轴
8.1740
8.082
79.7482
77.3558
52.5462
卷筒轴
8.0904
8.00294
1485.47
1426.055
52.55

5 减速器的结构

铸铁减速器机体结构尺寸表：

名称
符号
数值
机座壁厚

8
机盖壁厚

10
机座凸缘厚度
b
44
机盖凸缘厚度

44
机座底凸缘厚度

10
地脚螺钉直径

16
地脚螺钉数目
n
4
轴承旁联接螺栓直径

14
机盖与机座联接螺栓直径

8
联接螺栓的间距

轴承端盖螺钉直径

14
窥视孔盖螺钉直径

8
定位销直径
d
4
至外机壁距离

22
至外机壁距离

45
至外机壁距离

22
至凸缘边缘距离

40
至凸缘边缘距离

42
轴承旁凸台半径

16
凸台高度
h
5
外机壁至轴承座端面距离

23
圆柱齿轮外圆与内机壁距离

15
圆柱齿轮轮毂端面与内机壁距离

14
机座肋厚
m
16
机盖肋厚

18
轴承端盖外径

115
轴承端盖凸缘厚度
t
15
轴承旁联接螺栓距离
s
64

6 传动零件的设计计算

6.1第一对齿轮（高速齿轮）
6.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）按带式运输机传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动；
（2）精度等级选8级精度（GB10095-86）
（3）材料选择及许用应力的确定。

由课本表13-2（常用齿轮材料及其力学特性）

小齿轮
大齿轮
材料
45钢
45钢
热处理方式
调质
正火
硬度
260HBS
215HBS
接触疲劳极限
580MPa
385MPa
弯曲疲劳极限
450MPa
256MPa

由表13-6取,；则计算出
MPa MPa
MPa MPa

6.1.2按齿面接触强度设计

（1）取载荷系数K=1.2（表13-3），齿宽系数 =1.0（表13-5）。小齿轮传递扭矩

=9.55×=9.55×× N﹒mm
（2）选小齿轮齿数为 =35，大齿轮齿数 ,有

（3）初选螺旋角=取弹性系数=189.8（表13-4），节点区域系数=2.42
=54.4 mm
（4）中心距
a= mm
取a=165.5mm,则实际分度圆直径为
（5）端面模数mm ， 取法面模数mm,则螺旋角=，与初估值相近。
（6）
（7）齿宽 ， 取 ，

6.1.3校核齿根弯曲疲劳强度：

齿形系数： , （图13-16）；
应力修正系数： , （图13-17）。
螺旋角系数：

弯曲强度足够。

6.1.4验算齿轮的圆周速度：
6.2第二对齿轮（低速齿轮）

6.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数：
（1）按带式运输机传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动；
（2）精度等级选8级精度（GB10095-86）
（3）材料选择及许用应力的确定。

由课本表13-2（常用齿轮材料及其力学特性）

小齿轮
大齿轮
材料
45钢
45钢
热处理方式
调质
正火
硬度
260HBS
215HBS
接触疲劳极限
580MPa
385MPa
弯曲疲劳极限
450MPa
256MPa

由表13-6取,；则计算出：
MPa MPa
MPa MPa
6.2.2按齿面接触强度设计:
（1）取载荷系数K=1.2（表13-3），齿宽系数 =1.0（表13-5）。
小齿轮传递扭矩：
=9.55×=9.55×N﹒mm
（2）选小齿轮齿数为 =30，大齿轮齿数 ,有

（3）初选螺旋角=取弹性系数=189.8，=2.42
=110.168mm
（4）中心距：
a= mm
取a=255mm,则实际分度圆直径为： mm

（5）端面模数mm ， 取法面模数mm,则螺旋角=，与初估值相近。
（6）
（7）齿宽 ，
取 ，

6.2.3校核齿根弯曲疲劳强度

齿形系数： , （图13-16）；
应力修正系数： , （图13-17）。
螺旋角系数：

弯曲强度足够。

6.2.4验算齿轮的圆周速度

7、轴的计算（以低速轴为例）
7.1第III轴的计算
轴的输入功率为，轴的转速为，
轴的输入转矩为 。

7.2求作用在齿轮上的力
由前面齿轮计算所得：低速大齿轮的分度圆直径 ，则：

7.3初步确定轴的最小直径

按式（16-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表16-3查得许用弯曲应力，脉动循环应力。根据表16-2(材料的[]和C值)查得 于是有：

考虑到有键槽，将轴颈加大3%,则d=59.22(1+3%)=60.99mm

此段轴将与斜齿圆柱齿轮相配，可取轴的直径为d=65mm

7.4轴的结构设计

（1）拟定轴上零件的装配方案
（2）轴上零件的定位，固定和安装。减速器中，斜齿圆柱齿轮右面由轴肩定位，左面用套筒定位，用平键连接进行周向固定。右轴承用轴肩定位，考虑油迸溅到轴承，在右轴承的左面加一挡油环，左轴承用套筒定位，防止油迸溅到轴承，在左轴承右端加一挡油环。
轴用阶梯轴，左轴承、套筒、挡油环和斜齿轮从左面装入，右轴承和挡油环从右面装入。

（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

a．Ⅰ轴段要制出一轴肩并与轴承相配直径为85mm，L=26mm(取键86x25)；Ⅱ段为轴肩,高度为2.5mm,z轴径为80mm，L=9mm；Ⅲ段与斜齿轮配合，因为有键槽，所以轴直径为85mm,L=102mm；Ⅳ段轴径为90mm，L=136mm；Ⅴ段轴肩高度2.5mm，轴径为 80mm,L=9mm；Ⅵ段轴与轴承相配合，轴径为75mm,L=25mm；Ⅶ段轴径为70mm， L=37mm；Ⅷ段通过平键与联轴器相连，轴径为65mm，L=60mm(取键48x18)。

b． 初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴参照工作要求并根据轴的结构设计，查表由轴承产品目录中初步选取角接触球轴承7015C，右端滚动轴承采用轴肩进行定位。则定位高度h=（0.7~0.1）d，取h=2.5mm，则d=80mm。

7.5轴的强度校核

（1）受力分析，绘制计算简图（如图a）

a.作用于轴的转矩
=9.55×=9.55×
b.斜齿轮所受圆周力

c.由
水平面支承反力(如图b)

d.垂直面内支承反力(如图d)

（2） 绘出水平面内弯矩图 (如图c)

（3） 绘出垂直面内弯矩图 (如图e)

（4） 绘出合成弯矩图 (如图f)

（5） 绘出转矩图 (如图g)
齿轮工作相当于脉动循环应力状态，取，则

（6） 绘出当量弯矩图 (如图h)

（7）校核危险截面的强度

A点处弯矩最大

C 处有键槽由手册查得轴径d=85mm时应选用平键b=86mm,t=25mm
由表16-4可知，C点处抗弯截面系数

所以轴强度合格。

轴的受力分析图如下：

8.轴承的的选择与寿命校核
8.1 以低速轴上的轴承为例

根据载荷及速度情况，拟定选用角接触球轴承。由低速轴的结构设计，根据承7015C,查表得基本额定动载荷，基本额定静载荷。取e=0.38，根据轴径d=75mm,选取轴承类型为7015C。取判别系数e=0.38。

8.2 轴承的校核
(1) 径向载荷Fr
根据轴的分析可知A、B点的支反力分别为：

(2) 计算内部附加轴向力

由表14-10可知，轴承7015C的内部附加轴向力Fs=e Fr ,则

(3) 计算轴向载荷

轴有左移趋势，A端轴承“压紧”,B端轴承“放松”。因此有:

(4) 求系数X、Y

则查表可得：

(5) 计算当量动载荷
由表（14-6）取载荷系数，由表（14-8）取，则由（14-10）得

(6) 计算轴承寿命
因为，取,又因为角接触球轴承,
则由（14-12b）有
故该轴承满足寿命要求。

9键的选择与校核（以高速轴为例）

9.1 键联接的类型和尺寸选择
由于精度等级为8级，故采用平键联接。当轴（与联轴器连接）的直径d=85mm。根据此直径从课本-表10-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=22mm,高度h=14mm. 由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=230mm。

9.2 键联接强度的校核
键、轴和轮毂的材料都是钢，由课本-表10-2查得许用挤压应力取其平均值，。键的工作长度l=L-b= 230-22=208mm,键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.514=7mm。

由式（6-1）得：

可见联接的挤压强度满足要求。

10.联轴器的选择
10.1 类型选择

为了隔离振荡和冲击，选用弹性套柱销联轴器。

10.2 载荷计算
由前面计算得高速轴的输入转矩为，
根据课本-表-15-1，选取工作情况系数
于是计算转矩按式15-1得

10.3 型号选择 (弹性套柱销联轴器)
查表14-3，可按满足，被联接轴的转速不应超过所选联轴器允许的最高转速，即，协调轴孔的直径等校核的要求选择联轴器
选取型号为：LT6型
此型号联轴器的一些参数如下列：
公称转矩 250 ，许用转速为 ，轴孔直径d = 30mm。
轴孔类型为Y型，其长度为82mm， D = 160mm
质量为9.57Kg，转动惯量为0.0280Kg·㎡，径向补偿量=0.25㎜，角向=
11润滑方法、润滑油牌号
本减速器采用浸油润滑方法
参考表7-1
选取全损耗系统用油（GB443-89）
牌号：L-AN10
因为此牌号润滑油主要适用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机，风动具等。

12 减速器附件的选择
由文献【２】选定通气帽，A型压配式圆形油标A20（GB1160.1-89），外六角油塞及封油垫,启盖螺钉M6。

12.1 视孔盖和窥视孔

在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件啮合区位置，并有足够的空间，以便于能深入进行操作，窥视孔有盖板机体上开窥视孔与凸缘一块，以便于机械加工出支撑盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固。

12.2 放油孔与螺塞
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，与便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支撑面，并加封油圈加以密封。

12.3油标
油标位于便于观察减速器油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。

12.4通气孔
由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大为便于排气，在机盖顶部窥视孔盖上安装通气器，以便于达到体内为压力平衡。

12.5起盖螺钉
起盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度，钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹
。
12.6定位销
为保证刨分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。

12.7吊环
在机盖上直接铸处吊钩和吊环，用以吊起或搬运较重的物体

13..设计小结
这次关于链式运输机上的两级斜齿圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.
　　 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《互换性与技术测量》、《工程材料》、 《机械设计课程设计》等于一体。
这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反应和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。
本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助。设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。

参考资料
《机械设计基础》（第七版 主编 刘英 侯杰茹）；
《机械设计课程设计手册》（第二版）；
《机械设计课程设计》（主编 金清肃）；
《机械设计课程设计》（主编 韩莉）；
《机械设计课程设计》（主编 殷玉枫）；
《机械设计课程设计图册》（第三版）；
《工程力学简明教程》（第三版）；
《机械设计与实训》（主编 杨俊峰）；
《机械设计基础课程设计》（主编 王军）。