1、齐齐哈尔大学普通高等教育 机械设计课程设计 题目题号： 学 院： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 年 月 日目 录题目：带式输送机的展开式圆柱直齿轮二级减速器摘要4第1章 设计任务书5第2章 传动装置的总体设计82.1 拟定传动方案82.2选择原动机电动机92.2.1选择电动机类型和结构型式92.2.2确定电动机的功率92.2.3确定电动机的转速102.3传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配122.3.1计算总传动比122.3.2合理分配各级传动比122.4算传动装置的运动和动力参数132.4.1 0轴（电机轴）输入功率、转速、转矩132.4.2 轴（高速轴）输入功率、转速、
2、转矩132.4.3 轴（中间轴）输入功率、转速、转矩132.4.4 轴（低速轴）输入功率、转速、转矩142.4.5 轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩14第3章 传动零件的设计计算153.1 减速箱外传动零件带传动设计153.1.1带传动设计要求：153.1.2 V带传动设计计算153.2 减速器内传动零件高速级齿轮设计183.2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数183.2.2 按齿面接触强度设计183.2.3 按齿根弯曲强度计算203.2.4、高速级齿轮几何尺寸计算223.3 减速器内传动零件低速级齿轮设计223.3.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数223.3.2按齿面接触强度设计22
3、3.3.3按齿根弯曲强度计算243.3.4、低速级齿轮几何尺寸计算263.4 轴的设计输入轴的设计263.4.1确定轴的材料及初步确定轴的最小直径263.4.2初步设计输入轴的结构273.4.3按弯曲合成应力校核轴的强度283.5轴的设计输出轴的设计313.5.1初步确定轴的最小直径313.5.2初步设计输出轴的结构313.6轴的设计中速轴的设计35第4章 部件的选择与设计364.1轴承的选择364.1.1输入轴轴承364.1.2输出轴轴承364.1.3中间轴轴承374.2输入轴输出轴键连接的选择及强度计算384.3轴承端盖的设计与选择404.3.1类型404.4 滚动轴承的润滑和密封414.
4、5联轴器的选择414.5.1、联轴器类型的选择414.5.2、联轴器的型号选择414.6箱体42第5章 结 论43评分表44致谢45参考文献45 摘要机械设计课程设计是完成机械课程设计后，一次重要的实践性教学环节。是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练也是对机械设计课程的全面复习和实践。其目的是培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关选修课程的理论结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和拓展有关机械设计方面的知识。本次设计的题目是带式运输机的减速传动装置设计。根据题目要求和机械设计的特点：1、决定传动装置的总体设计方案，2、选择电动机，计算传动装置的
5、运动和动力参数，3、传动零件以及轴的设计计算，轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校正，4、机体结构设计和参数的确定5、绘制装配图及零件图，编写计算说明说。关键词：减速器、机械设计、带式运输机第1章 设计任务书（论文）任务书年级专业机械103学生姓名学 号题目名称带式输送机的展开式圆柱直齿轮二级减速器设计时间16周18周课程名称机械设计课程设计设计地点一、 课程设计（论文）目的（1）培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合应用所学的基础知识进行分析和解决工程实际问题的能力；（2）使学生掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的设计思想，培养独立、全面、科学的设计能力；（3）培养学生查阅和使
6、用标准、规范、手册、，图册、及相关技术资料的能力及计算、绘图、数据处理等方面的能力。二、 已知技术参数和条件2.1技术参数：输送带工作拉力：F=2.5 KN输送带工作速度：V=1.3 m/s滚筒直径:D=300 mm 2.2 工作条件：单班制工作， 空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。运输带速度允许速 度误差为5%。2.3 使用期限：工作期限为十年，检修期间隔为三年。2.4 生产批量及加工条件：小批量生产。三、设计任务1)选择电动机型号；2)确定带传动的主要参数及尺寸；3)设计减速器；4)选择联轴器。四、具体作业：1)减速器装配图一张；2)零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；3)设计说明
7、书一份。五、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1学生具备机械基础知识；2机械设计课程设计指导书；3机械设计各种版本的教材；4机械设计手册5减速器实物；6减速器图册。六、进度安排第16周：完成齿轮设计计算、轴的校核、轴承、键、联轴器等标准件的选用；第17周：完成装配图的绘制；第18周：完成零件图绘制、设计说明书撰写、将所有的资料按要求装订装袋，准备答辩。七、备注：指导教师（签字）： 学生（签字）：第2章 传动装置的总体设计传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。2.1 拟定传动方案机器通常由原动机、传动
8、装置和工作机三部分组成。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机，合理拟定传动方案是保证传动装置设计质量的基础。课程设计中，学生应根据设计任务书，拟定传动方案，分析传动方案的优缺点。现考虑有以下几种传动方案如下图所示： a) b) I c) d) 图2-1 带式运输机传动方案比较传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。设计时可同时考虑几个方案，通过分析比较最后选择其中较合理的一种。下面为图1中a、b、c、d几种方案的比较。a方案 宽度和长度尺寸较大，带传动不适应繁重的工作条件和恶劣的环境。但若用于链式或板式运输机，有
9、过载保护作用；b方案 结构紧凑，若在大功率和长期运转条件下使用，则由于蜗杆传动效率低，功率损耗大，很不经济；c方案 宽度尺寸小,适于在恶劣环境下长期连续工作.但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难；d方案 与b方案相比较,宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平位置。宜在恶劣环境下长期工作。根据传动要求，故选择方案d，同时加上V型带传动。即采用V带传动和二级圆柱齿轮减速器传动。2.2选择原动机电动机电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，提出具体的电动机型号。 2.2.1选择电动机类型和结构型式电动机有交、
10、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较300广的Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V，其结构简单、起动性能好，工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。2.2.2确定电动机的功率电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。1.
11、带式输送机所需的功率 由1中公式（2-3）得： 设计题目给定：输送带拉力F（N）=2500 N 输送带速度V(m/s)=1.3 m/s 2. 计算电动机的输出功率根据文献1（机械零件设计指导关阳等编 辽宁科学技术出版）表22确定个部分效率如下：弹性联轴器：（1个）滚动轴承（每对）：（共四对，三对减速器轴承，一对滚筒轴承）圆柱齿轮传动：（精度8级）传动滚筒效率：V带传动效率：得电动机至工作机间的总效率:卷筒的效率:电动机的输出功率：2.2.3确定电动机的转速同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数多，外部尺寸及重量较大，价格较高，但可使传动装置的总传动比及尺寸减少；高速电动机则与其相反，设计时应
12、综合考虑各方面因素，选取适当的电动机转速。三相异步电动机常用的同步转速有，常选用或的电动机。1. 计算滚筒的转速由公式计算滚筒转速：工作机的转速：设计题目给定：滚筒直径D=300mm输送带速度V(m/s)=1.3m/s2. 确定电动机的转速由参考文献2（机械设计）中表181可知两级圆柱齿轮减速器推荐传动比范围为，由参考文献1 V带传动比范围为，所以总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围是：符合这一范围的同步转速有1500r/min、3000r/min由参考文献1中表h11查得：方案电动机型号额定功率（KW）电动机转速n/(r/min)参考重量（kg）同步转速满载转速1Y112M-24300
13、02890332Y112M-4415001440383Y132M1-64100096063表h11中，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及总传动比，即选定2号方案，电动机型号为Y112M-4其主要参数如下：表2-1电动机相关参数型号额定功率满载转速计算输出功率轴伸长中心高轴颈键槽宽Y112M-44kw1440 r/min3.94kw380mm100mm60mm8mm表2-2带式输送机相关参数皮带速度皮带拉力滚筒直径工作条件每天时间设计寿命转速功率1.3m/s2500N300mm平稳连续8小时10年82.8r/min3.25kw2.3传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选定电动机的满载
14、转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总传动比对于多级传动计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷。 2.3.1计算总传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速 可得：总传动比2.3.2合理分配各级传动比由参考文献1中表23，取带传动比，则 两级减速器传动比由于减速箱是展开布置，所以，取高速级传动比，由得低速级传动比为，从而高速级传动比为表2-3传动比分配 总传动比电机满载转速电机-高速轴高速轴-中间轴中间轴-低速轴滚筒转速1440r/min=2=3.48=2.5482.8 r/min2.4算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，应首先推算出各轴的
15、转速、功率和转矩，一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。2.4.1 0轴（电机轴）输入功率、转速、转矩 2.4.2 轴（高速轴）输入功率、转速、转矩 2.4.3 轴（中间轴）输入功率、转速、转矩 2.4.4 轴（低速轴）输入功率、转速、转矩 2.4.5 轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩 各项指标误差均介于+5%-5%之间。各轴运动和动力参数见表4：表2-4各轴运动和动力参数轴名功率P (/kw)转矩T（N/ m）转速n (r/min)传动比i效率电机轴426.53144020.96轴3.8450.947203.480.97轴3.69170.23206.902.540
16、.97轴3.54415.2281.4610.99滚筒轴3.47406.9681.46第3章 传动零件的设计计算3.1 减速箱外传动零件带传动设计 3.1.1带传动设计要求：1. 带传动设计的主要内容 选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。2. 设计依据 传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。3. 注意问题 带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮
17、的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。3.1.2 V带传动设计计算1、确定计算功率由2中表8-7查得工作情况系数由2中公式8-21：2、选择V带的带型根据及,由2中图8-11选用A型3、确定带轮的基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径由2中表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径验算带速按2中公式8-13验算带的速度因为,故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据2中公式8-15a计算大带轮的基准直径 由2中表8-8取4、确定V带的中心距和基准长度 根据2中公式8-20，,初定中心距由2中公式8-22计算所需的基准长度 由2中表8
18、-2选带的基准长度计算实际中心距由2中公式8-23计算5、验算小带轮上的包角根据2中公式8-25计算：6、计算带的根数z计算单根V带的额定功率由和,查2中表8-4a得根据 和B型带查2中表8-4b得查2中表8-5得，查2中表8-2得,于是由2中公式8-19：计算V带的根数z 取4根7、计算单根V带的初拉力的最小值根据2中公式8-27： 其中q由2中表8-3得A型带应使带的实际初拉力。8、计算压轴力压轴力的最小值由1中公式8-28得： 9、带轮结构设计 查2中表8-10得大、小带轮总宽度：V型带传动相关数据见表3-0V。表3-0 V型带传动相关数据计算功率（kw）传动比i带速V (m/s)带型根
19、数单根初拉力（N）压轴力（N）4.426.78A4130.421038.58小带轮直径(mm)大带轮直径(mm)中心距(mm)基准长度（mm）带轮宽度(mm) 小带轮包角90180486140060169.33.2 减速器内传动零件高速级齿轮设计3.2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下：1. 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动2. 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高，按照2中表10-8，选择8级精度（GB10095-88）3. 材料 由2中表10-1选择：两者材料硬度差为40HBS 小齿轮 40Cr 调质 硬度280HBS大齿轮 45钢 调质
20、硬度240HBS4. 试选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 取 齿数比3.2.2 按齿面接触强度设计1. 确定公式内各计算数值试选载荷系数小齿轮转矩由文献2中表10-6查得材料弹性影响系数齿宽系数：由文献2中表107知齿宽系数由文献2中图10-21d 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限： 计算应力循环次数由文献2中图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数S=1由文献2中式10-12 计算 由式试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b 计算齿宽与齿高比模数 齿高 计算载荷系数据 8级精度。由图10-8查动载荷系数直齿轮由文献2中表10-2查得使用系数由文献2中表
21、10-4用插入法查得8级精度、小齿轮相对非对称布置时由 在文献2中查图10-13 得 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献2中式10-10a得 计算模数m 3.2.3 按齿根弯曲强度计算由文献【1】中式10-5弯曲强度设计公式1. 确定公式内各计算数值 由文献2中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限 由文献2中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由2中式10-12 计算载荷系数K 查取齿形系数由2中表10-5查得 查取应力校正系数由2中表10-5查得 计算大小齿轮的 大齿轮的数值大2. 设计计算对比计算结果，
22、由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积有关，可取由齿根弯曲疲劳强度计算的模数1.71并根据GB1357-87就近圆整为标准值，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮的齿数大齿轮的齿数 取实际传动比：传动比误差： 允许3.2.4、高速级齿轮几何尺寸计算分度圆直径 中心距 齿轮宽度 取 表3-1 高速级齿轮设计几何尺寸及参数齿轮压力角模数中心距齿数比齿数分度圆直径齿根圆直径齿顶圆直径齿宽小齿轮2021153.62550455555大齿轮90180
23、175184503.3 减速器内传动零件低速级齿轮设计3.3.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用直齿圆柱齿轮传动 传动速度不高，选择8级精度（GB10095-88） 材料选择小齿轮 40Cr 调质 硬度280HBS大齿轮 45 调质 硬度240HBS 选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 3.3.2按齿面接触强度设计1.确定公式内各计算数值试选载荷系数 小齿轮传递的扭矩由2中表10-6查得材料弹性影响系数由2中表10-7选取齿宽系数由2中图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 由2中式10-13计算应力循环次数 由2中图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接
24、触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数S=1由2中式10-12 2.计算 计算小齿轮分度圆直径，代入 计算圆周速度 计算宽度b 计算齿宽与齿高比模数m 齿高 计算载荷系数据 8级精度。由2中图10-8查动载荷系数；直齿轮。由2中表10-2查得使用系数。由2中表10-4用插入法查得8级精度、小齿轮相对非对称布置时 由 查2中图10-13得 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由2中式10-10a得 计算模数m 3.3.3按齿根弯曲强度计算由2中式10-5弯曲强度设计公式 1. 确定公式内各计算数值 由2中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 由2中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由2中式10-12 计算载荷系数K 查取齿形系数由2中表10-5查得 查取应力校正系数由2中表10-5查得 计算大小齿轮的 大齿轮的数值大2.设计计算 根据2中表101就近圆整为标准值计算小齿轮齿数 计算大齿轮齿数 实际传动比：传动比误差： 允许3.3.4、低速级齿轮几何尺寸计算 分度圆直径 中心距 齿轮宽度
