机械设计课程设计带式运输机斜齿圆柱齿轮减速器设计.doc

机械设计课程设计
计算说明书

设计题目:带式运输机斜齿圆柱齿轮减速器设计6-4

专 业 机械设计制造及自动化
班 级
学 生 姓 名
学 号
指 导 教 师
完 成 日 期

题目6 带式运输机斜齿圆柱齿轮减速器设计
1．已知条件
该带式运输机传动系统的运动简图如图20-9所示，电动机的位置自行确定。带式运输机连续单向运转，工作过程中有轻微振动，空载启动。输送带速度允许误差为±5%，工作机效率为0.97；每日三班制工作，每班工作4小时；使用期限10年，每年工作300天；检修期间隔为3年；在中小型机械厂小批量生产。

2. 设计原始数据
设计原始数据列于表20-6。
表20-6 斜齿圆柱齿轮减速器设计原始数据
题 号
6-1
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
6-7
6-8
6-9
6-10
输送带工作拉力F/kN
1.5
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
2.3
2.6
2.7
输送带速度v/(m·s-1)
1.6
1.6
1.55
1.6
1.6
1.5
1.7
1.6
1.5
1.5
运输带卷筒直径D/mm
280
270
280
290
300
275
300
270
295
290
3. 设计任务
(1) 设计带式运输机斜齿圆柱齿轮减速器装配图1张。
(2) 绘制输出轴、大齿轮的零件图各1张。
(3) 编写设计说明书1份。

一、确定传动方案，如图所示。
二、选择电动机
1、 电动机类型选择
根据动力源和工作条件，选用Y 系列三相异步电动机
2、 电动机功率的选择
工作机所需要的有效功率为

其中，为工作机的传递效率。
传动装置总效率为

其中，各传动机构的效率，根据课程设计表2-4可查出
=0.96为带传动的效率
=0.98为轴承传动的效率
=0.97为齿轮传动的效率
=0.99为联轴器传动的效率
电动机所需要的效率为

由课程设计表16-3可先去电动机的额定功率为
3、 电动机转速的选择
电动机通常采用的同步转速有1000和1500两种，现对两种转速作对比。
由课程设计表16-3可知，同步转速是1000的电动机，其满载转速是960，同步转速是1500的电动机，其满载转速是1440
工作机的转速为

传动总比，其中为电动机的满载转速。
现将两种电动机的有关数据列于表1-1作比较

表1-1 两种电动机的数据比较
方案
电动机型号
额定功率/KW
同步转速
/()
满载转速/()
总传动比
Ⅰ
Y132M1-6
4
1000
960
9.106
Ⅱ
Y112M-4
4
1500
1440
13.659

由表1-1可知，方案Ⅱ总传动比过大，为了使传动装置结构紧凑，选用传动方案Ⅰ较合理。
4、 电动机型号的确定
根据点攻击功率和同步转速，选定电动机的型号为Y132M1-6。查课程设计表16-3和16-4，知电动机有关参数如下：
电动机的额定功率
电动机的满载转速=960
电动机的外伸轴直径D=38mm
电动机的外伸轴长度E=80mm

三、 传动装置的运动学和动力学参数计算
1、 总传动比及其分配
总传动比；
根据课程设计表2-2，选V带传动的传动比
2、 传动装置中各轴的转速计算
根据传动装置中各轴的安装顺序对轴的一次编号为：0轴、Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴

3、 传动装置中各轴的功率计算

4、传动装置中各轴个输入转矩计算

将传动装置中的各轴的功率、转速、转矩列表，如表1-2所示。、
表1-2各轴的运动和动力参数
参数
轴名
0轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
转速n/（）
960
302.839
105.409
105.409
功率
4.102
3.938
3.743
3.594
转矩（）
40.806
124.184
356.781
323.910
传动比
3.170
2.873

四、 带传动设计
1、确定带传动的额定功率
已知；，
根据《机械设计》教材中的表8-8，差不带传动的工作情况系数，则
2、 选取带传动的类型
根据、由《机械设计》教材中的表8-11，选用A型窄V带。
3、 确定带轮基准直径
取主动轮（小带轮）基准直径；从动轮（大带轮）基准直径。由表8-9取
带传动的实际传动比，与总传动比分配的带传动的传动比不一致。总传动比为9.106，实际齿轮传动比
验算V带的线速度为
所以V带速度合适
4.确定V带的基准长度和带传动的中心距
根据0.7（）<<2（），初步确定带传动的中心距，取=400mm。

=1397mm
由《机械设计》教材中的表8-2选带的基准长度。计算带传动的实际中心距a

5. 验算主动轮的包角

所以主动轮上包角是合适的。

6. 计算V带的根数z
由，，，查《机械设计》教材的表8-4由线性关系得：；查《机械设计》教材表中的8-5得：;
查《机械设计》教材中的表8-6得：;查《机械设计》教材中的表8-2得：。则
取z=7根。
7.计算带传动的预紧力
查《机械设计》教材中的表8-3得：单位长度质量㎏/m

8.计算作用在带轮轴上的压轴力

V带的主要参数列于课程设计表1-3中。

表1-3 带传动的主要参数
名称
结果
名称
结果
名称
结果
带型
SPZ
传动比

根数

带轮基准 直径

基准长度

预紧力
89.236N
中心距

压轴力

9.带轮结构设计
由设计表8-11得：；。
则带轮轮缘宽度：。
大带轮的轮毂直径由后续高速轴设计来定，。
带轮的轮毂宽度:当时，取。
带轮结构图略

五、高速级齿轮传动的设计
1.选定高速级齿轮的类型、精度等级、材料及齿数
（1）齿轮传动的类型：安传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。
（2）精度等级：由于输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度齿轮传动。
（3）齿轮材料：由《机械设计》教材中的表10-1选择小齿轮材料为45钢，并进行调质处理，平均硬度为235HBS;大齿轮材料为45钢，并进行正火处理，平均硬度为190HBS。大小齿轮的硬度差为45HBS。
（4）选择小齿轮齿数：,则大齿轮齿数，取。齿数比
（5）选择齿宽系数：按软齿面齿轮，非对称安装，查表10-7，取齿宽系数。
（6）初选螺旋角： 压力角：
2.安齿面接触疲劳强度设计

1） 确定公式内各项参数值
（1）由《机械设计》教材图10-20，选取区域系数.
（2）大、小齿轮均采用45钢锻造，由《机械设计》教材表10-5查的材料系数
（3）重合度系数由《机械设计》教材知，齿数多时取小值本列齿数中等，所以取=0.8。
（4）螺旋角系数
（5）小齿轮传递的扭矩为

（6） 试选载荷系数。
（7） 根据齿面硬度，由《机械设计》教材图10-25（d）查得：小齿轮的接触疲劳强度极限;由《机械设计》教材图10-25（c）查得：大齿轮的接触疲劳强度极限。
（8） 计算应力循环次数
按，式中：j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数。在本例中；为齿轮的工作寿命，单位为小时。本例中班制4小时300天10年。所以

（9）由《机械设计》教材图10-23查得解除疲劳寿命系数,。
（10）计算许用接触疲劳应力。
取安全系数,失效率为1%。则

2）设计计算
（1） 计算齿轮分度圆直径。

（2） 计算圆周速度。

（3）计算载荷系数。
由《机械设计》教材表10-2查得：使用系数；根据、8级精度，由《机械设计》教材图10-8查得：动载荷系数;由《机械设计》教材、.

（4） 校正分度圆直径。按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得

（5）计算齿轮模数。

取齿轮模数。
3.计算齿轮传动的几何尺寸
（1）中心距。

将中心距a圆整为143mm。
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角。

（3）计算大小齿轮的分度圆直径。

（4） 计算齿轮宽度。

圆整后。所以，大齿轮宽度，小齿轮宽度。
4.校核齿根弯曲疲劳强度

1） 确定公式内各项参数值
（1）从《机械设计》教材图10-24（c），按齿面硬度查得：小齿轮的弯曲疲劳强度极限；从《机械设计》教材图10-24（b），按齿面硬度查得：大齿轮的弯曲疲劳强度极限。
（2）由《机械设计》教材图10-22，按应力循环次数
,
查得弯曲疲劳寿命系数,。
（3） 计算许用弯曲疲劳应力。
取弯曲疲劳安全系数，可得

（4）计算当量齿数。

（5）查取齿数系数及应力校正系数。
由《机械设计》教材表10-17查得：，；，。
（6）计算大小齿轮的,并加以比较：

所以，大齿轮的数值大。
（7） 选取螺旋角系数.
（8） 重合度系数，由《机械设计》教材知。齿数多时取小值。本例齿数中等，所以，取。
2）校核计算

所以，齿根弯曲疲劳强度满足要求。

5.齿轮结构设计
由于小齿轮1的直径较小，故采用齿轮轴结构。
大齿轮2采用孔板式结构，结构尺寸按《机械设计课程设计》的表5-11的经验公式来计算。大齿轮2的孔径根据后续设计的中间轴配合部分的直径来确定，设计结果列于表1-4.
高速级齿轮传动的尺寸列于表1-4.
表1-4 高速级齿轮传动的尺寸
名称
计算公式
结果/mm
法面模数

3
法面压力角

螺旋角

齿数

24
69
传动比

2.873
分度圆直径

73.807
212.194
齿顶圆直径

79.807
218.194
齿根圆直径

66.307
218.194
中心距

143
齿宽

80
74
注：表中和分别称为齿顶高系数和顶隙系数。GB/T1356-2001规定其标准值如下：
正常齿制。当时，=1，=0.25；当时，=1，=0.35.
‚非标准的短齿制。=0.8，=0.3.

七、轴的初步设计计算
根据轴上零件（齿轮、带轮、轴承、联轴器等）的结构尺寸、装配关系、定位、零件间的相对位置等要求，参照《机械设计课程设计》教材中的图5-7、图5-8、图5-10、图5-14及表5-3，设计出图21-4所示的减速器装配草图。
1.轴的材料选择
根据轴的工作条件，初步轴材料为45钢，调质处理。
2.轴的最小直径估算
按《机械设计课程设计》教材中的式（5-1）进行最小直径估算，即：（mm）
当该轴段上有一个键槽时，增大；当有两个键槽时，增大。值由《机械设计课程设计》教材中的表5-5来确定：.
1）高速轴

因为在最小直径处开有一个键槽为了安装大带轮，所以
，圆整后取。
2）低速轴
，因在低速轴最小直径处安装联轴器，取标准值。
3.高速轴的结构设计
高速轴系的结构尺寸如图21-4所示。
1）各轴段直径的确定
：轴的最小直径，是安装大带轮的外伸轴段直径，。
：密封处轴段直径，根据带轮轴向定位要求，定位高度，以及 密封圈的尺寸要求（拟采用毡圈密封），取。
：滚动轴承处轴段直径，。由《机械设计课程设计》表13-1初选滚动轴承选30209，查表13-1得起尺寸为：。
：过渡轴直径，由于齿轮传动的线速度均小于2m/s，所以滚动轴承采用脂润滑，考虑挡油盘的轴向定位，。
齿轮处轴段：由于小齿轮直径较小，故采用齿轮轴结构。
：滚动轴承处轴段直径，同一个轴上安装的两个滚动轴承是同一个型号，所以 。
1）各轴段长度的确定
：由大带轮的轮毂孔宽度确定，。
：由箱体结构、轴承端盖尺寸、装配要求等确定，。
：由滚动轴承、挡油环尺寸及装配要求等确定，。
：由两级齿轮装配要求、箱体结构等确定，。
：由高速级小齿轮宽度确定，。
4.低速轴的结构设计
低速轴的初步结构如图21-4所示。
1）各轴段直径的确定
：最小直径，是安装联轴器的外伸轴段的直径，。
：滚动轴承处的直径，初选滚动轴承型号30211，查《机械设计课程设计》教材中的表13-1的滚动轴承尺寸为： 。所以，。
：低速级大齿轮轴段的直径。
：轴环的直径，根据齿轮的轴向定位要求确定，。
：过渡轴段的直径，考虑到挡油环的轴向定位要求，取。
：滚动轴承处轴段的直径，同一个轴上安装的两个滚动轴承是同一个型号，所以， 。
：密封处轴段的直径，根据联轴器轴向定位要求，以及密封圈的尺寸标准（采用毡圈密封），查《机械设计课程设计》教材中的表5-13，得。
1）各轴段长度的确定
：由滚动轴承，挡油环尺寸及装配要求等确定，。
:由低速级大齿轮的毂孔宽确定，。
：轴环宽度，。
：由装配要求、箱体结构等确定，。
：由滚动轴承、挡油环尺寸及装配要求等确定，。
：由箱体结构、轴承端盖、装配要求等确定，。
：由联轴器毂孔宽度确定，。
3）轴的细部结构设计
具体可参见高速轴的细部结构设计内容。

九、键的选择与强度校核
根据高速级小齿轮和低速级大齿轮装配处的轴径是，由《机械设计课程设计》表11-26选定高速级小齿轮处键1的结构尺寸为：

标记为：键
根据高速级小齿轮和低速级大齿轮装配处的轴径是，由表11-26选定低速级大齿轮处键2结构尺寸为：

标记为：键
由于同一个轴只有一个键，故只需分别校核键即可。
键1的工作长度：；
键1的接触高度：；
键1传递的扭矩：；
因为键1、齿轮轮毂、轴的材料均为45钢，故按《机械设计》教材中的表6-2查出键静连接时的许用挤压应力。

所以键1的连接强度是足够的。
同理的，所以键2的连接强度是足够的。
十、滚动轴承的选择
1、根据高速轴受载荷及速度情况拟定，选用圆锥滚子轴承，由高速轴的结构设计，得出圆锥滚子轴承的内孔，初步决定选取圆锥滚子轴承的代号为30209.其基本参数可查《机械设计课程设计》表13-1，,,，,.
2、根据低速轴受载荷及速度情况拟定，选用圆锥滚子轴承，由高速轴的结构设计，得出圆锥滚子轴承的内孔，初步决定选取圆锥滚子轴承的代号为30211.其基本参数可查《机械设计课程设计》表13-1，,,，,.
十一、联轴器的选择
根据带式运输机的工作要求，为了缓和冲击，减速器的输出轴应选用弹性柱销联轴器。考虑到带式运输机工作过程中转矩变化不大，由《机械设计》教材中的表14-1可知，取,所以联轴器的计算转矩

按照计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件，可查本书表15-6，确定选用型弹性柱销联轴器，其公称转矩为，孔径，，，许用转速为，故适用。
标记为：联轴器
十二、箱体及其附件设计
减速器箱体结构尺寸可根据《机械设计课程设计》教材中图5-39和表5-1来确定。
减速器主要附件（窥视孔盖、通气器、油表、放油螺塞、定位销、启盖螺钉、吊运装置）的结构尺寸可参照《机械设计课程设计》教材中的表5-19~表5-25确定。
具体设计过程略。
十三、润滑、密封设计
1.齿轮和轴承润滑
1）齿轮
根据，故可采用侵油润滑，选50号机械润滑油。按每传递的功率需油量为来计算,所需润滑油量为：。
2）轴承
滚动轴承的速度因素：

2.密封设计
密封的结构和尺寸设计，可参照《机械设计课程设计》教材中的表2-12~表5-16来确定并进行设计。具体设计过程略。
十四、设计小结
1.课程设计的体会；
2.设计的减速器的优缺点及改进建议。
十五、 参考文献
周海 机械设计课程设计 西安电子科技大学出版社 2015
濮良贵 机械设计（第九版）高等教育出版社 2016
目 录
第一章 总论 1
一、项目概况 1
二、项目提出的理由与过程 6
三、项目建设的必要性 8
四、项目的可行性 12
第二章 市场预测 15
一、市场分析 15
二、市场预测 16
三、产品市场竞争力分析 19
第三章 建设规模与产品方案 22
一、建设规模 22
二、产品方案 22
三、质量标准 22
第四章 项目建设地点 25
一、项目建设地点选择 25
二、项目建设地条件 25
第五章 技术方案、设备方案和工程方案 28
一、技术方案 28
二、产品特点 30
三、主要设备方案 32
四、工程方案 32
第六章 原材料与原料供应 35
一、原料来源及运输方式 35
二、燃料供应与运输方式 35
第七章 总图布置、运输、总体布局与公用辅助工程 37
一、总图布置 37
二、 运输 38
三、总体布局 38
四、公用辅助工程 39
第八章 节能、节水与安全措施 44
一、主要依据及标准 44
二、节能 44
三、节水 45
四、消防与安全 45
第九章 环境影响与评价 47
一、法规依据 47
二、项目建设对环境影响 48
三、环境保护措施 48
四、环境影响评价 49
第十章 项目组织管理与运行 50
一、项目建设期管理 50
二、项目运行期组织管理 52
第十一章 项目实施进度 55
第十二章 投资估算和资金筹措 56
一、投资估算 56
二、资金筹措 58
第十三章 财务评价与效益分析 61
一、项目财务评价 61
二、财务评价结论 65
三、社会效益 68
四、生态效益 68
第十四章 风险分析 70
一、主要风险分析识别 70
二、风险程度分析及防范风险的措施 70
第十五章 招标方案 72
一、招标范围 72
二、招标组织形式 72
三、招标方式 72
第十六章 结论与建议 74
一、可行性研究结论 74
二、建议 75
附 件 77
一、附表 77
二、附件 77
三、附图 77

20