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1、一、设计题目 1、设计题目 带式运输机传动系统中展开式二级圆柱齿轮减速器 2、系统简图 系统简图以下图所表示 3、工作条件 单向运转，有轻微振动，常常满载，空载开启，单班制工作（一天8小时），使用期限5年，输送带速度许可误差为±5%。 4、原始数据 拉力F=2.2kN 速度v=09m/s 直径D=300mm 二、总体设计 （一）、选择电动机 1、选择电动机类型 依据动力源和工作条件，选择Y型三相交流异步电动机
2、 2、确定电动机功率 1）计算工作所需功率 其中，带式输送机效率。 2）经过查《机械设计基础课程设计》表10-1确定各级传动机械效率：V带 =0.96；齿轮 =0.97；轴承 =0.99；联轴器 =0.99。总效率。 电动机所需功率为：。 由表《机械设计基础课程设计》10-110选择电动机额定功率为3kW。 3）电动机转速选960r/min 和1420r/min两种作比较。 工作机转速： 现将两种电动机相关数据进行比较以下表所表示 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 Y
3、100L2-4 3 1420 24.78 由上表可知方案Ⅱ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，决定选择方案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，以下图所表示。 （二）、传动比分配 依据上面选择电动机型号可知道现在总传动比i=16.76，高速级齿轮转动比，低速级齿轮传动比。 （三）、传动装置运动和动力参数 1、各轴转速计算 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以下表所表示 参数 轴名 高速轴
4、 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）输送机为通常工作机器，速度不高，故选择8级精度足够。 2）经过查教材表11-1选择小齿轮材料为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
5、取Z2=124，实际传动比。 2、按齿面接触强度设计 设计公式 （1）确定公式内各计数值 1）试选载荷系数K=1.5 2）小齿轮传输转矩T1=29.5N·m=29500N·mm 3）经过查教材表11-6选择齿宽系数0.8 4）经过查教材表11-4得弹性系数 5）计算接触疲惫许用应力 经过查教材表11-5，取 （2）计算 1）试计算小齿轮分度圆最小直径 2）计算齿宽 ，取 3）计算模数 ，取m=2mm 实际直径 4）验算弯曲疲惫强度 经过查教材表11-5，取 由图11-8和11-9查得 ，则 5）齿轮圆周速度 对照表11-2可知选择8级精
6、度是合宜。 高速齿轮各参数以下表所表示 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）、低速级齿轮传动设计 1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。 1）输送机为通常工作机器，速度不高，故选择8级精度足够。 2）经过查教材表11-1选择小齿轮材料为40MnB，调质处理，齿面硬度为241-286HBS，，大齿轮为ZG35Si，调质处理，硬度
7、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）确定公式内各计数值 1）试选载荷系数K=1.5 2）小齿轮传输转矩T2=134.9N·m=134900N·mm 3）经过查教材表11-6选择齿宽系数0.8 4）经过查教材表11-4得弹性系数 5）计算接触疲惫许用应力 经过查教材表11-5，取 （2）计算 1）试计算小齿轮分度圆最小直径 2）计算齿宽 ，取 3）计算模数 ，取m=2.5mm 实际直径 4）验算弯曲疲惫强度
8、 经过查教材表11-5，取 由图11-8和11-9查得 ，则 5）齿轮圆周速度 对照表11-2可知选择8级精度是合宜。 低速齿轮各参数以下表所表示 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、轴设计 （一）、轴材料选择和最小直径估量 依据工作条件，选定轴材料为45钢，调质
9、处理。轴最小直径计算公式 ，C值经过查教材表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，所以。 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，所以。 （二）、减速器装配草图设计 减速器草图以下图所表示 （三）、轴结构设计 1、高速轴 1）高速轴直径确实定 ：最小直径处 和电动机相连安装联轴器外伸轴段，所以 ：密封处轴段 ：滚动轴承轴段 滚动轴承选择6009 ：d×D×B=45mm×75mm×16mm :过渡段 齿轮轴段因为齿轮直径较小，所以采取齿轮轴结构。 ：滚动轴承
10、段， 2）高速轴各段长度确实定 ： ：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）中间轴各轴段直径确定 ：最小直径处 滚动轴承轴段，所以.滚动轴承选择6009 d×D×B=45mm×75mm×16mm。 ：低速小齿轮轴段 取 ：轴环，依据齿轮轴向定位要求 取 : 高速大齿轮轴段 取 ：滚动轴承段 2）中间轴各轴段长度确实定 ：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
11、 取 ： 3、低速轴 1) 低速轴各轴段直径确定 ： 滚动轴承轴段，所以.滚动轴承选择6010 d×D×B=50mm×80mm×16mm。 ：低速大齿轮轴段 取 ：轴环，依据齿轮轴向定位要求 取 : 过分段取，考虑挡油盘轴向定位 取 ：滚动轴承段 ：封密轴段处，依据联轴器定位要求和封面圈标注，取 ：最小直径，安装联轴器外伸轴段 2）低速轴各轴段长度确实定 ：由滚动轴承、挡油盘和装配关系等确定取 ：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、挡油盘和装配关系 ：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定 ： 五、
12、轴校核（低速轴） 1、低速轴受力分析 圆周力、径向力、轴向力大小以下： 2、低速轴受力情况以下图所表示 3、求垂直面支承反力 4、求水平面支承反力 5、绘制垂直面弯距图以下图所表示 =364.34×0.0595=21.68N.m =731.74×0.1195=87.44N.m 6、绘制水平面受力和弯距图以下图所表示 7、求合成弯距 8、危险截面当量弯距 由下图可见，截面a-a最危险，其转距 当量弯距 如认为轴扭切应力是脉动循环变力，取折合系数a=0.6，代入上式 9、计算危险截面处轴直径 轴材料为4
13、5钢，调质处理，由教材14-1查得=650 MPa，由表14-3查得=60MPa ≥＝ 考虑到键槽对轴减弱，将d值增大5%，故d=1.05×38.02=39.92mm<44mm 故轴符合强度要求。 六、键选择 （一）、高速轴键选择 高速轴上只有安装联轴器键。依据安装联轴器处直径d=38㎜，经过查《机械设计基础课程设计》表10-33选择一般平键。选择键尺寸：b×h=12×8 （t=5.0，r=0.25）。标识：键12×8 GB/T1096-。键工作长度L=44mm,键接触高度k=0.5h=0.5×8=4mm，传输转矩。 按表6-2差得键静连接时需用应力 则 所以高速轴上键强度
14、足够。 （二）、中间轴键选择 中间轴上键是用来安装齿轮，所以选择圆头一般平键。因为高速大齿轮齿宽B=40mm ，轴段直径d=48mm，所以经过查《机械设计基础课程设计》表10-33选择b×h =14×9（t=5.5，r=0.25），标识：键14×9GB/T1096- 。低速小齿轮齿宽B=70 ，轴段直径d=48，所以选择b×h=14×9（t=5.5，r=0.25），标识：键14×9 GB/T1096- 。因为两个键传输转矩全部相同，所以只要校核短键。短键工作长度L=36m,键接触高度k=0.5h=0.5×9=4.5mm，传输转矩 则 故轴上键强度足够。 （三）、低速轴键选择
15、 低速上有两个键，一个是用来安装低速级大齿轮，另一个是用来安装联轴器。齿轮选择圆头一般平键，齿轮轴段直径d=95mm，轮宽B=130mm ，经过查表《机械设计基础课程设计》表10-33选择b×h=14×9（t=5.5，r=0.25）标识：键14×9GB/T1096- 。键工作长度 L=59mm,键接触高度k=0.5h=0.5×9=4.5mm，传输转矩 则 故安装齿轮键强度足够。 安装联轴器键用单圆头一般平键，轴直径d=45mm，所以选键b×h=14×9。标识：键14×9 GB/T1096-。键工作长度 L=78mm,键接触高度k=0.5h=0.5×=4.5mm，传输转矩 则 故
16、选键强度足够。 七、滚动轴承选择 （一）、高速轴轴承选择 依据载荷及速度情况，选择深沟球轴承。由高速轴设计，依据，查《机械设计基础课程设计》表10-35选轴承型号为6009。 （二）、中间轴轴承选择 依据载荷及速度情况，选择深沟球轴承。由中间轴设计，依据，查《机械设计基础课程设计》表10-35选轴承型号为6009。 （三）低速轴轴承选择 依据载荷及速度情况，选择深沟球轴承。由低速轴设计，依据，选轴承型号为6010。
17、 八、联轴器选择 依据工作要求，为了缓解冲击，确保减速器正常工作，输出轴（低速轴）选择凸缘联轴器，考虑到转矩改变小，取，则 根据计算转矩小于联轴器公称转矩条件，查《机械设计基础课程设计》表10-41，高速轴选择YL7联轴器，公称转矩，孔径d=38mm，L=60mm，许用转速n=7600r/min，故适用; 低速轴选择YL10联轴器，公称转矩，孔径d=45mm，L=84mm，许用转速n=6000r/min，故适用。
18、 九、箱体设计 箱体各部分尺寸关系以下表所表示 名称 符号 尺寸关系mm 箱座壁厚 δ 10 箱盖壁厚 δ1 8.5 箱盖凸缘厚度 b1 12.75 箱座凸缘厚度 b 15 地脚螺钉直径 df M16 地脚螺钉数量 n 6 轴承旁联结螺栓直径 d1 M16 盖和座联接螺栓直径 d2 M8 联接螺栓d2间距 L 轴承端盖螺钉直径 d3 M10 检验孔盖螺钉直径 d4 M4 定位销直径 d 8 大齿轮齿顶圆和箱体壁距离 L1 轴承座轴承盖外径 D1 D2 D3
19、 125 125 130 箱体外壁到轴承座端面距离 L2 凸缘尺寸 C1 C2 16 14 箱坐上肋厚 m1 8.5 十、润滑、密封设计 1、润滑 因为齿轮速度全部比较小，难以飞溅形成油雾，或难以导入轴承，或难以使轴承浸油润滑。所以，减速器齿轮选择润脂脂润滑方法润滑。 1、密封 为了预防泄漏，减速器箱盖和箱体接合处和外伸轴处必需采取合适密封方法。箱体和箱盖密封能够经过改善接合处粗糙度，通常为小于或等于6.3，另外就是连接箱体和箱盖螺栓和螺栓之间不宜太大，安装时必需把螺栓拧紧。外伸轴处密封依据轴直
20、径选择国家标注U型密封圈。 十一、设计小结 二周课程设计结束了，本课程设计任务是二级圆柱齿轮减速器。依据设计任务书要求，同学们展开了猛烈讨论。我也查阅了大量资料，然后才开始设计。但其中还是出了很多问题，关键有两个： 1、齿轮设计中出现问题 齿轮设计中首先碰到是齿数和模数决定。以后，经过和同学们相互讨论。为使工作机运转平稳，应尽可能把模数取小，齿数增大，这么也便于加工，且运动过程中噪声、振动均小。 2、轴设计中出现问题 轴设计过程中，开始是按次序先设计Ⅰ
21、轴，不过在设计中Ⅰ轴轴向尺寸定不下来，这是因为Ⅰ轴尺寸和Ⅱ轴和Ⅲ轴尺寸和结构相关，故应先把第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴结构设计排列在一张纸上，综合考虑才能正确把握各轴轴向定位。 因为设计过程中开始没有注意到Z2齿顶圆应≥到Ⅲ轴外端距离这一条件，造成设计后，这一要求不符合。处理措施是重新确定齿数，加大各轴中心距以满足这一要求。从这里我注意到：设计过程中综合考虑全盘布局是十分关键，不然会顾此失彼。 所以，必需继续努力学习，培养设计习惯，提升计算能力和操作能力。 经过这次课程设计，使我愈加深入地了解了机械设计这一门课程。机械设计不仅仅是一门课，我们必需经过理论接合实际，深入地去了解其中概念和设计过程，这么我
22、们不仅学到了理论知识，而且有利于提升我们综合素质。这次设计不仅包含到我们学过《机械设计基础》、《画法几何及机械制图》、《理论力学》、《材料力学》、CAD制图等知识，还包含到我们还没学过《公差和配合》等。可见，机械设计是一门广泛综合课程，单单靠教材学点点是远远不够，我们很有必需多点吸收课外相关知识。以后一定要注意综合思索问题和处理问题能力提升，尽可能在工作和学习中少走弯路，但决不能回避困难，碰到困难时要冷静思索，多看参考书，问老师和同学们，努力争取立即处理问题，设计中问题请老师多多指教。 十二、参考资料 1、《机械设计基础》（教材）第五版，高等教育出版社，主编：杨可桢、程光蕴、李仲生 。 2、《机械设计基础课程设计》，中国矿业大学出版社，主编：张建中。 3、《画法几何及机械制图》（教材），中国矿业大学出版社，主编：李爱军、陈国平。 4、《AutoCAD》（教材），中国矿业大学出版社，主编：庄宗元。
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