皮带运输机两级减速器设计.doc

一、设计参数和使用条件：输送机连续工作，单向运转，载荷有轻微冲击，空载启动，经常满载，每天两班制工作，每年按300个工作日计算，大修期限3年。输送带速度允许误差±5%，滚筒效率为0.97，工作机输入转矩T=800（N·m），输送带工作速度υ=1.3（m/s），滚筒直径D=370（mm）
二、设计传动方案：
（一）将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。
（二）选用闭式直齿圆柱齿轮
闭式齿轮传动的润滑及防护条件好。而在相同的工况下，传动较平稳，动载荷较小，使结构简单、紧凑。而且加工较简单，工艺不复杂。
三、电动机类型及结构的选择
1、根据课题条件选定电动机的类型和结构
类型分：直流电动机和交流电动机；交流电动机分为同步与感应；感应电动机分为绕线型和笼型
结构分：开式、防护式、封闭式、防爆式
电压等级交流有：127V、220V、380V、660V、1140V、3KV、6KV、10KV；直流有：110V、160V、180V、220V、440V、600~1000V
根据题意选择三相异步交流笼型电动机 电压为380V 封闭式 长时工作制
2、电动机选择
（1）工作机的功率Pw
=Fυ/1000 = Tnw/9550
（2）工作机的转速nw
nw=60×1000υ/πD

（3）从工作机到电动机的总效率
=……
查表得：
=0.97 =0.97 0.992 =0.99 =0.96
根据题图示意：有工作机1个、V带1组、轴承3对、齿轮对2对、联轴器1对
代入公式：
（4）所需电动机功率和额定电动机
=1~3（）

3、确定电动机转速
根据查表推荐的传动比合理范围，取Ｖ带传动比为2。取圆柱齿轮传动比范围。算出总传动比理论范围。
V带的传动比推荐值为2~4，两级传动的减速比推荐值为8~40
因此电动机的转速可选范围：
符合这一范围同步转速的有1500、3000两种
列表：
方案
电动机型号
额定功率
KW）
电动机转速（r/min）
传动装置传动比
同步
满载
总传动比
V带
齿轮
1
Y132S2-2
7.5
3000
2900
43.22
3
14.4
2
Y132M-4
7.5
1500
1440
21.45
2
10.73
经比较选择第二种方案
电动机转速的可选范为
=×=21.45×67.14=1440
则查符合这一转速适用的电动机型号Y132M-4
4、确定传动装置的总传动比和分配级传动比
（1）确定传动装置的总传动比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总传动比为：
=/=1440/67.14=21.45
（2）分配各级传动装置传动比：
总传动比等于各传动比的乘积 =
取（普通V带 i=2～4）=2
两级减速器的总传动比为，那么高速级传动比 ，那么低速级传动比 =10.73/3.73=2.88
5、动力运动参数计算
（1）各轴转速n
==1440
=/=/（r/min）
=1440/2=720
=/（r/min）
=720/3.73=193
=/（r/min）
=193/2.88=67
==67
（2）各轴功率P

Ⅰ轴：=7.5×0.96=7.2
Ⅱ轴：=7.2×0.97×0.99=6.91
Ⅲ轴：=6.91×0.97×0.99=6.64
滚筒轴：=6.64×0.992×0.99=6.52
（3）转矩T
=9550×7.5/1440=49.74(N﹒m)
Ⅰ轴=9550×7.2/720 =95.5 (N﹒m)
Ⅱ轴=9550×6.91/193=341.92 (N﹒m)
Ⅲ轴=9550×6.64/67=946.45 (N﹒m)
卷筒轴= 9550×6.52/67=929.34(N﹒m)
（4）将上述数据列表
轴号
功率P/kW
N /(r.min-1)
/(N﹒m)
传动比i
效率η
0
7.5
1440
49.74
2
0.96
1
7.2
720
95.5
3.73
0.96
2
6.91
193
341.92
2.88
0.96
3
6.64
67
946.45
1
0.98
4
6.52
67
929.34
四、选择V带
1、原始数据
电动机功率—— kw
电动机转速—— r/min
V带理论传动比——2
单向运转、双班制、工作机为带式运输机
2 设计计算
（1） 确定计算功率Pca
Pca =KA·Pd
根据双班制工作，即每天工作16小时，工作机为带式运输机，
查表得工作系数KA=1.2
Pc =KA×Pd=1.2×7.5= 9 kw
（2）选取普通V带带型
根据Pc，nd确定选用普通V带A型。
（3）确定带轮基准直径 dd1和dd2
查表选dd1=112 验算带速 5m/s< V <20m/s
m/s
5m/s<8.44 m/s <25m/s带的速度合适。
c. 计算dd2
dd2 mm
（4）确定普V带的基准长度和传动中心距
根据0.7（dd1+dd2）< a 0< 2（dd1+dd2）
=0.7（112+224）< a 0<2(112+224)
=235.2< a 0<672mm
346.5mm< a 0<990mm
初步确定中心距 a 0 = 500mm
Ld’ = =
= 1533.79mm 查表取Ld = 1600 mm
计算实际中心距a

考虑安装和张紧的需要，应使中心矩约有±0.03% Ld的调整量，取580mm
（5）验算主轮上的包角

=
∴ 主动轮上的包角合适
（6）计算V带的根数Z

Z=选取A型V带4根
（7）计算预紧力 F0

查表 q=0.10 kg/m
=
（8）计算作用在轴上的压轴力FP
=1907 N

3.1.4带传动主要参数汇总表
带型
Ld
mm
Z
dd1
mm
dd2
mm
a
mm
F0
N
FQ
N
A
1600
4
112
224
500
240.8
1907
3 带轮材料及结构
（1）带轮的材料
带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200
( 2 ) 带轮的结构
带轮的结构形式为孔板式，轮槽槽型A型
五、齿轮计算
（一）高速级小齿轮
1、小齿转矩
2、初设小齿轮 大齿数
3、转速不高，功率不大，选轮齿精度为8级
4、载荷平稳，对称布置轴的刚度较大，取载荷综合系数K=1.5
5、齿宽系数取ψd=1
6、确定许用接触应力
查表取：δHlim=460Mpa SHmin=1 所以[δH]=460Mpa
7、计算小齿轮分度圆直径
8、计算模数
查表取m=4
9、计算齿轮主要尺寸及圆周速度
1）分度圆直径
2）中心距
3）设ψd=1 齿轮齿宽 取b1=85 b2=80
4）圆周速度
5）齿顶高 由m=4 求得1齿
2齿
6）齿根高求得1齿
2齿
7）全齿高
8）顶隙
10、校核齿根弯曲强度
(1)复合齿形系数根据z1、z2由图查得YFS1=4.36 YFS2=4.02
(2)确定许用弯曲应力
查表得
(3)式中已知K=1.5 T1= m=4 b=80
(4)校核计算

校核安全
（二）第2级齿轮传动比为2.88，为了使减速器各级传动润滑性良好，应使各级大齿轮具有接近的直径值。
1、小齿转矩
2、设小齿轮 大齿数
3、转速不高，功率不大，选轮齿精度为8级
4、载荷平稳，对称布置轴的刚度较大，取载荷综合系数K=1.5
5、齿宽系数取ψd=1
6、确定许用接触应力
取：δHlim=460Mpa SHmin=1 所以[δH]=460Mpa
7、计算小齿轮分度圆直径

8、计算模数
查表取m=6
9、计算齿轮主要尺寸及圆周速度
1）分度圆直径
2）中心距
3）设ψd=1 齿轮齿宽 取b1=120 b2=114
4）圆周速度（m/s）
5）齿顶高 由m=6 求得3齿
2齿
6）齿根高求得3齿
4齿
7）全齿高
8）顶隙
10、校核齿根弯曲强度
(1)复合齿形系数根据z3、z4由图查得YFS3=4.48 YFS4=4.03
(2)确定许用弯曲应力
查表得
(3)式中已知K=1.5 T3= m=4 b=80
(4)校核计算

校核安全
齿号
m
Z
i
d
b
中心距
齿顶高
齿根高
轴孔
外齿径
顶隙
I级
小齿
4
20
3.73
80
85
190
4
5
42
88
1
大齿
75
300
80
4
5
48
308
1
II级
小齿
6
19
2.88
114
120
222
6
7.5
48
126
1.5
大齿
55
330
114
6
7.5
55
342
1.5
六、计算轴的强度
按转矩计算（查《机械设计基础》P229）
1、选轴材料：由于减速器传递的功率不大，也无特定要求，故选最常用的45号刚并作正火处理，由表查的
2、按转矩估算I轴的最小直径
取C=115 得 计算所得应是最小轴径处得直径，因该段设有键槽应加大3~7%取d=26

I轴各段的直径和长度：从左到右， 1段值d=26，L=（1.5~2）d取48；2段d=(0.07~0.1)d取32，L=30；3段选择轴承6307 d=35，L=35；4段d=38，L=22；5段d取40，L=83；6段d=50，L=10；7段d=45，L=140；8段d=35，L=24
2、按转矩估算II轴的最小直径
取C=115 得 计算所得应是最小轴径处得直径，圆整后取d=40mm

II轴各段的直径和长度：1段选择轴承6308 d=40，L=26；2段d=42，L=17；3段d取48，L=88；4段d=58，L=10；5段d=48，L=118；6段d=42，L=22；7段d=40，L=26
3、按转矩估算III轴的最小直径
取C=115 得 计算所得应是最小轴径处得直径，因该段设有键槽应加大3~7%取d=55mm
4、按转矩估算IV轴的最小直径
取C=115 得 计算所得应是最小轴径处得直径，因该段设有键槽应加大3~7%取d=56mm

III轴各段的直径和长度：由1段值d=65，L取40；2段d=取75，L=103；3段d=85，L=12；4段d=71，L=118；5段d取22，L=67；6段d=65，L=55；7段d=56，L=98

位
参
数
轴

1段
2段
3段
4段
5段
6段
7段
8段
d
l
d
l
d
l
d
l
d
l
d
l
d
l
d
l
I
26
48
32
30
35
35
38
22
40
83
50
10
45
140
35
24
II
40
26
42
17
48
88
58
10
48
118
42
22
40
26

III
65
40
75
103
85
12
71
118
67
22
65
55
56
98

IV
55

无

无

无

无

无

无

5、校核I轴
以上轴的数据都是估算的，需进行校核，我们现在只对I轴进行校核。
该轴输入转矩T=95.5，P=7.2，转速n=720，轴伸端需装配V 带轮，孔径26mm，孔长50mm取轴肩3mm作定位齿轮两侧对称安装一对6307深沟球轴承，其宽度为21mm，左轴承用套筒定位，右轴承用轴肩定位，轴与V带轮和齿轮用平键联接，初步确定该轴轴承跨距为276mm，齿轮毂宽度为85mm，分度圆为80mm，齿数Z=20，m=4轮毂中心距与左轴承的中心距为73mm，由此可进行轴和轴承计算。
1） 计算齿轮受力
（1） 齿轮作用力
圆周力
径向力
（2） 计算轴承反力
水平面

垂直面
（3） 绘制弯矩图
截面
垂直面弯矩图

合成弯矩图

（4） 绘制扭矩图
由查表得到，

绘制当量弯矩图
对于截面b
对于截面a和Ⅰ

（5） 分别计算轴截面a和b处的直径

经校核所选尺寸满足要求。
七、键的选择计算及校核
根据题意，I轴v带轮处选择C型平键连接，齿轮处选择A型平键，材料选择45号钢，从表中查取键的宽度b和高度h，长度L取1.5d
轴的直径d
键的尺寸（1.5d）
键槽
b
h
L
t轴
t1孔
26
8
7
39
4
3.3
40
12
8
63
5.0
3.3
校核直径26的轴：轴径d=26，p=95500，n=720，v带轮材料为铸铁，查表取得b=8 ，h=7，L=39
由轴和键为钢材料，带轮为铸铁取，长度Lc=L-b=39-8=31
（Mpa）
校验合格
校核直径40的轴：轴径d=40，p=95500，n=720，齿轮材料为钢，查表取得b=12 ，h=8，L=63
由轴和键、齿轮均为钢材料，取，长度Lc=L-b=63-12=51
（Mpa）
校验合格
II轴小齿的A型平键连接，材料选择45号钢，从表中查取键的宽度b和高度h，长度L取1.5d
轴的直径d
键的尺寸（1.5d）
键槽
b
h
L
t
t1
48
14
9
72
5.5
3.8
48
14
9
102
5.5
3.8
校核：轴径d=48，p=341919.63，n=193，齿轮材料为钢，查表取得b=14，h=9，取L=72
由轴和键、齿轮均为钢材料，取，长度Lc=L-b=72-14=58
（Mpa）
校核合格，
II轴大齿的A型平键连接，材料选择45号钢，从表中查取键的宽度b和高度h，长度L取1.5d
校核：轴径d=48，p=341919.63，n=193，齿轮材料为钢，查表取得b=14，h=9，L=102
由轴和键、齿轮均为钢材料，取，长度Lc=L-b=102-14=88
（Mpa）
校核合格，
III轴联轴器处选择C型平键连接，齿轮处选择A型，材料选择45号钢，从表中查取键的宽度b和高度h，长度L取1.5d
轴的直径d
键的尺寸（1.5d）
键槽
b
h
L
t
t1
56
16
10
90
6.0
4.3
71
20
12
98
7.5
4.9
校核直径55的轴：轴径d=56，p=94645，n=67，联轴器材料为铸铁，查表取得b=16 ，h=10，L=82.5
由轴和键为钢材料，联轴器为铸铁取，长度Lc=L-b=90-16=74
（Mpa）
校核合格
校核直径71的轴：轴径d=71，p=94645，n=67，齿轮材料为钢，查表取得b=20，h=12，L=108
由轴和键、齿轮均为钢材料，取，长度Lc=L-b=98-20=78
（Mpa）
校核合格
八、轴承选择计算
1、 减速器各轴所用轴承代号
普通齿轮减速器，其轴的支承跨距较小，较常采用两端固定支承。轴承内圈在轴上可用轴肩或套筒作轴向定位，轴承外圈用轴承盖作轴向固定。设计两端固定支承时，应留适当的轴向间隙，以补偿工作时受热伸长量。

项目
轴承型号
外形尺寸（mm）
安装尺寸（mm）
d
D
B
da
min
Da
max
ra
max
高速轴
6307
35
80
21
44
71
1.5
中间轴
6308
40
90
23
49
81
1.5
低速轴
6413
65
160
37
77
148
2.1
由于资料欠缺暂时无法对轴承进行计算校核。
九、联轴器的选择
由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，为使传送装置具有缓冲，吸振的特性，因此选用LT9弹性柱销联轴器。
型号
公称扭矩N·m
许用
转速r/min
轴孔直径mm
轴孔长度mm
D
mm
转动
惯量
kg·m2
许用补偿量
轴向
径向
角向
LT9
1000
2100
56
112
250
0.19045
±1.5
0.15
≤0°30’
十、减速器的润滑与密封
1、齿轮传动的润滑
各级齿轮的圆周速度均小于12m/s，所以采用浸油润滑。另外，传动件浸入油中的深度要求适当，既要避免油过多造成功耗损失，又要充分的润滑。油池应保持一定的深度和储油量。两级大齿轮直径应尽量相近，以便浸油深度相近。
2、 润滑油牌号及油量计算
（1） 润滑油牌号选择
查表选用L-CKC工业齿轮油
（2） 油量计算
1）油量计算
以每传递1KW功率所需油量Q0为350--700，各级减速器需油量按级数成比例。该设计为双级减速器，每传递1KW功率所需油量为700--1400
实际储油量：
由高速级大齿轮浸油深度约0.7个齿高，但不小于10mm；低速大齿轮浸油深度在齿轮半径；大齿轮齿顶距箱底距离大于30—50mm的要求得：
最低油深：
最高油深：
箱体内壁总长：L=728mm
箱体内壁总宽：b=206mm

箱体内的油满足应储油量。
3 轴承的润滑与密封
由于高速级齿轮的圆周速度小于4m/s，为减少配件，可直接选用油润滑，利用油沟将飞溅到箱体内壁上的油，引导于轴承内进行润滑。
轴承外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止漏油和灰尘水份从轴伸段与端盖间隙进入箱体，选用旋转轴唇形密封圈橡胶材料(HG/T 2811—1996)密封。
十一、减速器箱体及其附件
1 箱体结构形式及材料
为便于制造、安装和维修，该减速器采用剖分式箱体，分别由箱座和箱盖两部分组成。用螺栓联接起来，组成一个完整箱体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重合。
剖分接合面必须有一定的宽度，并且要求仔细加工。为了保证箱体刚度。在轴承座处设有加强肋。
为保证箱体底座和箱盖可靠稳固联接，其结合部应要有一定宽度和厚度，以保证安装稳定性和刚度。
减速器箱体选用HT200制造。铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，成本低。
2箱体主要结构尺寸表（单位：mm）
名称
数值(mm)
箱座壁厚
δ=8
箱盖壁厚
δ1=8
箱体凸缘厚度
b=1.5δ=12
b1=1.5δ1=12
b2=2.5δ=20
加强肋厚
m=6.8
m1=6.8
地脚螺钉直径
20
地脚螺钉数目
n=6
轴承旁联接螺栓直径
M16
箱盖、箱座联接螺栓直径
M12
轴承盖螺钉直径和数目
高速轴
选用M8
n=4
中间轴
选用M10
n=4
低速轴
选用M12
n=6
轴承盖（轴承座端面）外径
高速轴
120
中间轴
140
低速轴
220
观察孔盖螺钉直径
M8
df、d2、d3至箱外壁距离
df
C1=
26
d1
22
d2
18
df、d2、d3至凸缘边缘的距离
df
C2=
24
d1
20
d2
16
轴承旁凸台高度和半径
h由结构确定，R= C1
外壁至轴承端面的距离
l1=δ+C2+C1+(5～10)=55
十二、主要附件作用及形式
1、 通气器
齿轮箱高速运转时内部气体受热膨胀，为保证箱体内外所受压力平衡，减小箱体所受负荷，设通气器及时将箱内高压气体排出。
2、 吊耳
由于在运输和安装时需要将减速器吊装，所以应设计吊耳。该减速器为小型减速器，将吊耳直接铸箱底的两端各一个。
3、观察孔和观察孔盖
为便于观察齿轮啮合情况及注入润滑油，在箱体顶部设有窥视孔。
为了防止润滑油飞出及密封作用，在窥视孔上加设视孔盖。
4、油标尺油塞
为方便的检查油面高度，保证传动件的润滑，将油面指示器设在低速级齿轮处油面较稳定的部位。
5、油塞
为了排出油污，在减速器箱座最低部设置放油孔，并用油塞和封油垫将其住。选用油塞尺寸 M16×1.5
6、定位销
保证拆装箱盖时，箱盖箱座安装配合准确，且保持轴承孔的制造精度，在箱盖与箱座的联接凸缘上配两个定位销。
7、启盖螺钉
在箱体剖分面上涂有水玻璃，用于密封，为便于拆卸箱盖，在箱盖凸缘上设有盖螺钉一个，拧动起盖螺钉，就能顶开箱盖。