帶式輸送機用單級圓柱齒輪減速器課程設(shè)計說明書2

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1、 機 械 課 程 設(shè) 計 說 明 書 課程設(shè)計題目：帶式輸送機傳動裝置 姓 名：陳光君 學 號：060290 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 完成日期：2014.11.25 中國石油大學（北京）遠程教育學院 機械課程設(shè)計說明書 一、

2、前言 (一) 設(shè)計任務 設(shè)計一帶式輸送機用單級圓柱齒輪減速器。已知運輸帶輸送拉力 F=2.6KN ，帶速 V=1.45m/s，傳動滾筒直徑 D=420mm（滾筒效率為 0.96）。電動機驅(qū)動，預定使用壽命 8 年（每年工作 300 天），工作為二班工作制，載荷輕，帶式輸送機工作平穩(wěn)。工作環(huán)境：室內(nèi)灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35。動力來源：電力，三 相交流 380/220 伏。 圖 1 帶式輸送機的傳動裝置簡圖 1、電

3、動機； 2、三角帶傳動； 3、減速器； 4、聯(lián)軸器； 5、傳動滾筒； 6、皮帶運輸機 表 1 常用機械傳動效率 機械傳動類型 傳動效率 η 圓柱齒輪傳動 閉式傳動 0.96 — 0.98 （ 7-9 級精度） 開式傳動 0.94 — 0.96 圓錐齒輪傳動 閉式傳動 0.94 — 0.97 （ 7-8 級精度） 開式傳動 0.92 — 0.95 平型帶傳動 0.95 — 0.98 帶傳動 0.94 — 0.97 V 型帶傳動 滾動軸承（一對） 0.

4、98 —0.995 聯(lián)軸器 0.99-0.995 表 2 常用機械傳動比范圍 傳動類型 平型帶 三角帶 齒輪傳動 選用指標 功率（ KW） 小（ 20） 中（≤ 100） 大（最大可達 50000） 單級傳動比 圓柱 圓錐 （常用值） 2--4 2--4 3--6 2--3 最大值 6 15 10 6--10 (二) 設(shè)計目的 通過本課程設(shè)計將學過的基礎(chǔ)理論知識進行綜合應用，  培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，

5、  計算能力， 熟悉 一般的機械裝置設(shè)計過程。 (三)  傳動方案的分析 機器一般是由原動機、 傳動裝置和工作裝置組成。 傳動裝置是用來傳遞原動機的運動和 動力、 變換其運動形式以滿足工作裝置的需要， 是機器的重要組成部分。 傳動裝置是否合理 將直接影響機器的工作性能、 重量和成本。 合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外， 還要 求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。 本設(shè)計中原動機為電動機， 工作機為皮帶輸送機。 傳動方案采用了兩級傳動， 第一級傳 動為帶傳動，第二級傳動為單級直齒圓柱齒輪

6、減速器。 帶傳動承載能力較低， 在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時， 結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大， 但有過載保護的優(yōu) 點，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動的結(jié)構(gòu) 尺寸。 齒輪傳動的傳動效率高， 適用的功率和速度范圍廣， 使用壽命較長， 是現(xiàn)代機器中應用 最為廣泛的機構(gòu)之一。本設(shè)計采用的是單級直齒輪傳動。 減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用 HT200 灰鑄鐵鑄造而成。 二、傳動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計 (一 ) 電動機選擇 1、電動機類型的選擇： Y 系列三相異步電動機 2、電動機功率選擇： ①傳動

7、裝置的總效率 η： 查表 1 取滾筒效率為 0.96，皮帶傳動效率 0.96，軸承傳動效率 0.99，齒輪傳動效率 0.97， 聯(lián)軸器效率 0.99。 η=0.96*0.99 3*0.97*0.99=0.8945 ②工作機所需的輸入功率 Pw ： Pw=(Fw V w)/(1000 ηw ) 式中， Fw=2.6 KN=2600N ， V w=1.45m/s ， ηw =0.96，代入上式得 Pw=(2600*1.45)/(1000*0.96)=3.9271 KW ③電動機的輸出功率： PO= Pw /η=3

8、.9271/0.8945=4.3903KW Pm＝（ 1～ 1.3 ）P 選取電動機額定功率 Pm，使電動機的額定功率 ，由查表得電動機的 O 額定功率 P＝ 5.5KW。 3、確定電動機轉(zhuǎn)速： 計算滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw=60*1000V/ （ πD） =60 1000 1.45/ （π420） =66r/min 由推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍 i 1=3~6。取 V 帶傳 動比 i2 =2~4，則總傳動比范圍為 i=6~24 。 故電動機轉(zhuǎn)速

9、的可選范圍為 n=（ 6~24）66=396~1584r/min 。 4、確定電動機型號 根據(jù)以上計算，符合這一轉(zhuǎn)速范圍的電動機的同步轉(zhuǎn)速有  750r/min  、 1000r/min  和 1500r/min ，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動及減速機的傳動比，最終確 定同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min ，根據(jù)所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速確定電動機的型號為 Y132S-4 ， 滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min 。 主要參數(shù)：額定功率 5.5KW ，滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min ，電動機質(zhì)量 68kg。

10、 電動機（ Y132S-4）的主要外形尺寸和安裝 (二) 計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比 1、總傳動比： i =1440/96=22 2、分配各級傳動比： 因 i= i1 * i 2，根據(jù)有關(guān)資料，單級減速器 i=3~6 合理，這里取 i1 =5 ，i 2=15/5=4.4 。 (三) 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 1、各軸轉(zhuǎn)速（ r/min ） Ⅰ軸 n1=nm/i

11、2=1440/4.4=330r/min Ⅱ軸 n2= n1/ i 1= nw =66 r/min 2、計算各軸的功率（ KW） 電動機的輸出功率 PO =4.3903KW Ⅰ軸 PI =4.39030.96=4.2147KW Ⅱ軸 PⅡ= PⅠ ηη=4.2147 0.99*0.97=4.0474KW 1 2 （η 為軸承傳動效率， η 為齒輪傳動效率， η 聯(lián)軸器傳動效率） 1 2 3 卷筒軸 P = P * η η3=4.0474 0.99 0.99=3.9699KW jⅡ 1*

12、 3、計算各軸扭矩（ Nmm） Ⅰ軸 T I =9550PI /n I =9550 4.2147 / 330=121.9709 Nm Ⅱ軸 T Ⅱ =9550P /n Ⅱ =9550 4.0474/66=585.6465 Nm Ⅱ 卷筒軸 T =9550P /n j =9550 3.9699/66=573.955 Nm j j 將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理后列于下表： 表 3 運動和動力參數(shù)表軸名

13、 參數(shù) 電動機軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 卷筒軸 轉(zhuǎn)速 n/r ?min -1 1440 330 66 66 功率 P/kw 4.3903 4.2147 4.0474 3.9669 轉(zhuǎn)矩 T/N?m 29.1162 121.9709 585.6465 573.955 傳動比 i 4.4 5 1 三、傳動零件的設(shè)計計算 （一）Ｖ帶傳動的設(shè)計 1、確定計算功率

14、 工作情況系數(shù) k A 查文獻 [1] 表 11.5 知： k =1.1 。 A Pc kA P =1.1 4.3903=4.8293kw 2、選擇帶型號 根據(jù) Pc =4.8293kw ， nm＝1440r/min ，查文獻 [1] 圖 11.15 ，初步選用普通 B 型帶。 3、選取帶輪基準直徑 dd 1 , dd 2 查 文 獻 [1] 表 11.6 選 取 小 帶 輪 基 準 直

15、徑 D1 =125mm ， 則 大 帶 輪 基 準 直 徑 D2 i (1 ) D1 =4.4* （ 1-0.01 ） *125=544.5mm。 式中， 為帶的滑動率，通常?。? 1%～2%），查表后取 D2 =530mm 。 大帶輪轉(zhuǎn)速 n (1 ) D1 n1 =336.2264 r/min 2 D2 4、驗算帶速 v v dd1nw *80*1440 m/s

16、 60*100 60*1000 9.42 在 5～25m/s 范圍內(nèi)，Ｖ帶充分發(fā)揮。 5、 V 帶基準長度 Ld 和中心距 a 求 D m D1 D2 80 250 2 2 165mm 327.5mm D 2 D1 85mm 202.5mm 2 根據(jù)文獻

17、 [1] 中式 11.20，初定 a 1.5*( D1 D2 ) =982.5mm 取 a=1000mm。 由文獻 [1] 中式 11.2 帶長 L 2 L Dm 2a *165 2*500 85*85/ 500 1532.814 mm 3682.5971mm a 由文獻 [1] 中圖 11.4 定相近的基準長度 Ld=3550mm ，再由式（ 11.3）計算實際中心距 a L D m 1 ( LD m) 2 8 2 =1240mm 4 4 6、驗算包

18、角 1 ，由式（ 11.4）得 1 180 D 2 D1 60 =160.4032 O>120 ，合適 a 7、確定 v 帶根數(shù) z 帶速 v D1n1 *80*1440 6.03m / s 9.42m/s 60*1000 60*1000 實際傳動比 i n1 1440 =4.2828 n2 456.192 查表 11.8 單根 v 帶功率

19、P0 =1.60KW ；查表 11.7 包角系數(shù) k =0.95；查表 11.12 帶長度 系數(shù) K L =1.1，查表 11.10 ， P0 Pc =2.8352 0.03kw ，則由公式得 Z (P0P0 )K L k 故選 3 根帶。 8、確定帶的張緊力 F0（單根帶） 查表 11.4 得 q=0.06kg/m ，故可由式（ 11.21 ）得單根 V 帶的張緊力 F0 500 Pc ( 2.5 k ) qv2 =153.7271 N

20、 vz k 軸上載荷 FQ 2zF0 sin 1 =2*10*71.03*sin80.45 o=909.4495 N 2 （二）齒輪傳動的設(shè)計計算 1、選擇齒輪材料及精度等級 根據(jù)工作要求，考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面，齒面硬度 <=350HBS。 小齒輪： 45 鋼，調(diào)質(zhì)， HB1=220；大齒輪： 45 鋼，正火， HB2=190。 查文獻 [1] 表 12.14 ，得 SH =1.1 ， SF =1.4 。

21、查文獻 [1] 圖 12.17 和 12.23 知 H lim1 =555MPa， H lim2 =530Mpa； F lim1 =190Mpa， F lim2 =180Mpa。 故： [ H ]1= H lim1 / SH =504.5Mpa， [ H ]2= H lim2 / SH =481.8Mpa； [ F ]1= F lim1 / SF =135.7 Mpa ， [ F ]2= F lim2 / SF =128.5 Mpa 。 由于硬度小于 350HBS，屬軟齒面，所以按接觸強度設(shè)計，再驗算彎曲強度。 2、

22、按齒面接觸強度計算 設(shè)齒輪按 8 級精度制造。查文獻 [1] 表 12.10 ， 12.13 ，取載荷系數(shù) K=1.2 ， d =0.4 。 3、確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) （三）軸的設(shè)計計算 1 、輸入軸的設(shè)計計算 ⑴、按扭矩初算軸徑 選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)，硬度 217~255HBS ，文獻 [1]表 16.2 取 c=110 ，初步確定Ⅰ軸的直 徑 d1 ≥ C 3 p1 ＝110* （ 4.4736/480 ） 1/3 =23.1 ㎜。 n1 5%~7% ，取 d1 =24.717 ㎜ 由于軸端開鍵槽，會削弱

23、軸的強度，故需增大軸徑 ∴選 d 1=25mm 初步確定Ⅱ軸的最小直徑 d 2 C 3 p2 =39.05mm, n2 5%~7%，取 d dim 2 =45 ㎜ 同樣增大軸徑 ⑵、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ①軸上零件的定位，固定和裝配 由于本設(shè)計中為單級減速器， 因此可將齒輪安排在箱體中央， 相對兩軸承對稱分布， 齒輪左面由軸肩定位， 右面用套筒軸向固定， 聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定； 兩軸承分別以軸肩和套筒定位，采用過渡配合固定。軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承依次從 右面裝入。

24、 ②確定軸各段直徑和長度 Ⅰ軸： 300mm Ⅱ軸： 320mm 四、滾動軸承的選擇 (一) 計算輸入軸承 選用 30207 型角接觸球軸承，其內(nèi)徑 d 為 35mm,外徑 D為 72mm，寬度 T 為 18.25mm。 (二) 計算輸出軸承 選 30211 型角接球軸承，其內(nèi)徑 d 為 55mm，外徑 D=100mm，寬度 T 為 22.755mm。 五、鍵聯(lián)接的選擇 本設(shè)計均采用：普通圓頭平鍵。 普通平鍵——用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對軸向移動。 構(gòu)造：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩 型式：大

25、齒輪處選擇圓頭 A 型（常用）； 為防轉(zhuǎn)、鍵（指端銑刀加工）與槽同形、鍵頂上面與轂不接觸有間隙，聯(lián)軸器與帶輪處 均選擇 C 型鍵。 1、輸出軸與帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 鍵的類型及其尺寸選擇： 帶輪傳動要求帶輪與軸的對中性好，故選擇 C 型平鍵聯(lián)接。 裝配圖中該鍵零件選用 GB1096-79 系列的鍵 1256，查得：鍵寬 b=12 ，鍵高 h=8 ，并根據(jù)軸長確定鍵長。 六、繪制零件結(jié)構(gòu)圖：大小齒輪的零件圖，計算機操作 （ 2）、小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計： 項 設(shè)計與說明 主要結(jié)果 目 結(jié) 查《機械工程設(shè)計基礎(chǔ)》

26、 P109 表 14-3 外徑 d a 105.5mm 構(gòu) Y132S-6 ，D ＝ 38 mm 尺 已設(shè)計好 dd1 100mm 輪厚 B ＝ 78mm 寸 內(nèi)孔徑 D= 38mm 計 ds D 38mm 算 da dd1 2h 105.5mm 內(nèi)孔徑長 L ＝ 57mm B 2 f 4e 78mm L (1.5 ~ 2) ds 1.5 38 57mm 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 及

27、 零 件 圖 （ 3）、大帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計： 項  設(shè)計與說明  主要結(jié)果 目 查《機械設(shè)計手冊》 P14 26 表 14.1-24 得： D= ds 25mm ， S=14 查《機械工程設(shè)計基礎(chǔ)》 P199 圖 9-4-1 及公式得： B ＝ 70mm 內(nèi)孔徑： D＝ 25mm S1 1.5S S1 15 S2 0.5S S2 6 結(jié) L (1.5 ~ 2) 25 (37

28、.5 ~ 50) L 50mm 構(gòu) dh (1.8 ~ 2)d s (1.8 ~ 2) 25 (45 ~ 50) dh 50mm 尺 寸 查《機械工程設(shè)計基礎(chǔ)》 P200 表 9-4-1 得：外徑 d a dd 2ha 計 算 普 V 帶 輪 基 準 線 上 槽 深 ha 2.75mm ， 基 準 直 徑 dd2 200mm d a dd2 2ha 200 2 2.7

29、5 205.5mm  內(nèi)孔徑長： L=50mm 輪厚： B＝ 70mm 輻板厚度： S＝ 14mm 輪轂直徑： dh= 50mm 外徑：d a ＝ 205.5mm 基 準 直 徑 ： dd 2 200mm 基 準 線 下 槽 深 ： hf=8.7mm 輪緣厚： 6 min 輪緣厚 min 6 ，基準下槽深 hf=8.7mm 基 準 線 上 槽 深 ： H=ha+hf=2.75+8.7=10.45mm ha 2.75mm d r d a

30、 2(H ) 205.5 2(10.45 6) 172.6mm d 0 107mm dh dr 39.6 172.6 d r 172.6mm d0 2 106.1mm 2 44 172.6 108.3mm 2 d0 (106.1 ~ 108.3) d0 取 107mm 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 及 零 件 圖

31、 七、箱體、箱蓋主要尺寸計算 減速器的箱體采用鑄造（ HT200 ）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量， 大端蓋分機體采用 H 7 配合 . is 6 1. 機體有足夠的剛度 在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度 2. 考慮到機體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。 因其傳動件速度小于 12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x H 為 40mm 為保證機蓋與機座連接處密封， 聯(lián)接凸緣應有足夠的寬

32、度， 聯(lián)接表面應精創(chuàng)， 其表面粗糙度 為 3. 機體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性 . 鑄件壁厚為 10，圓角半徑為 R=3 。機體外型簡單，拔模方便 . 4. 對附件設(shè)計 A 視孔蓋和窺視孔 在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入 進行操作， 窺視孔有蓋板， 機體上開窺視孔與凸緣一塊， 有便于機械加工出支承蓋板的表面 并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用 M6緊固 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底處， 并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)， 以便放油， 放油孔用螺

33、塞堵住， 因此油孔處的機體外壁應凸起一塊， 由機械加工成螺塞頭部的支承面， 并加封油圈 加以密封。 C 油標： 油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。 油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出 . D 通氣孔： 由于減速器運轉(zhuǎn)時， 機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大， 為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安 裝通氣器，以便達到體內(nèi)為壓力平衡 . E 蓋螺釘： 啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。 釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋 . F 位銷： 為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度， 在機體聯(lián)結(jié)凸緣的長度

34、方向各安裝一圓錐 定位銷，以提高定位精度 . G 吊鉤： 在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體. 八、軸承端蓋 九、減速器的附件的設(shè)計 1、擋圈： GB886-86 查得：內(nèi)徑 d=55，外徑 D=65，擋圈厚 H=5，右肩軸直徑 D1≥58；2、油標： M12： d =6 ， h=2

35、8，a=10,b=6 ， c=4，D=20；3、角螺塞： M181.5 ： JB/ZQ4450-86 。 這次關(guān)于帶式運輸機上的單級圓柱斜齒輪減速器的課程設(shè)計是我們真正理論聯(lián)系實 際、深入了解設(shè)計概念和設(shè)計過程的實踐考驗， 對于提高我們機械設(shè)計的綜合素質(zhì)大有用處。 通過二個星期的設(shè)計實踐，使我對機械設(shè)計有了更多的了解和認識 . 為我們以后的工作打下 了堅實的基礎(chǔ) . 十、設(shè)計小結(jié) 1. 機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ) , 是一門綜合性相當強的技術(shù)課程， 它融《機械原理》 、《機械設(shè)計》、《材料力學》、《公差與配合》、《機械工程材料》、《機

36、械設(shè)計手冊》等 于一體。 2. 這次的課程設(shè)計 , 對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想; 訓練綜合運用機械設(shè)計和有 關(guān)先修課程的理論 , 結(jié)合生產(chǎn)實際反系和解決工程實際問題的能力 ; 鞏固、 加深和擴展有 關(guān)機械設(shè)計方面的知識等方面有重要的作用。 3. 在這次的課程設(shè)計過程中 , 綜合運用先修課程中所學的有關(guān)知識與技能 , 結(jié)合各個教學 實踐環(huán)節(jié)進行機械課程的設(shè)計 , 一方面 , 逐步提高了我們的理論水平、構(gòu)思能力、工程洞 察力和判斷力 , 特別是提高了分析問題和解決問題的能力 , 為我們以后對專業(yè)產(chǎn)品和設(shè) 備的設(shè)計打下了寬廣而堅實的基礎(chǔ)。 4. 本次設(shè)計得到了指導老師的細心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導和幫助 . 5. 設(shè)計中還存在不少錯誤和缺點，需要繼續(xù)努力學習和掌握有關(guān)機械設(shè)計的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計習慣和思維從而提高設(shè)計實踐操作能力。 十一、設(shè)計參考文獻目錄 [1] 邱宣懷，郭可謙，吳宗澤等 . 機械設(shè)計（第四版） . 北京：高等教育出版社， 2007.