单级圆柱齿轮减速器课程设计

机械课程设计说明书课程设计题目：带式输送机传动装置姓名：学号：专业：完成日期：中国石油大学（北京）远程教育学院目录一、前言................................ 错误!未指定书签。

(一)设计任务.......................... 错误!未指定书签。

(二)设计目的.......................... 错误!未指定书签。

(三)传动方案的分析.................... 错误!未指定书签。

二、传动系统的参数设计................... 错误!未指定书签。

(一)电动机选择........................ 错误!未指定书签。

(二)计算传动装置的总传动比及分配各级传动比错误!未指定书签。

(三)运动参数及动力参数计算............ 错误!未指定书签。

三、传动零件的设计计算................... 错误!未指定书签。

（一）Ｖ带传动的设计.................. 错误!未指定书签。

（二）齿轮传动的设计计算.............. 错误!未指定书签。

（三）轴的设计计算.................... 错误!未指定书签。

1、Ⅰ轴的设计计算..................... 错误!未指定书签。

四、滚动轴承的选择及验算................. 错误!未指定书签。

(一)计算Ⅰ轴承........................ 错误!未指定书签。

(二)计算Ⅱ轴承........................ 错误!未指定书签。

五、键联接的选择及校核................... 错误!未指定书签。

六、联轴器的选择 ........................ 错误!未指定书签。

七、箱体、箱盖主要尺寸计算............... 错误!未指定书签。

参考文献................................ 错误!未指定书签。

一、前言(一)设计任务设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。

已知运输带输送拉力F=2.6KN，带速V=1.45m/s，传动滚筒直径D=420mm（滚筒效率为0.96）。

电动机驱动，预定使用寿命8年（每年工作300天），工作为二班工作制，载荷轻，带式输送机工作平稳。

工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。

动力来源：电力，三相交流380/220伏。

图1带式输送机的传动装置简图1、电动机；2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒；6、皮带运输机(二)设计目的通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。

(三)传动方案的分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。

传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。

传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。

合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。

本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。

传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。

带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。

本设计采用的是单级直齿轮传动。

减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。

二、传动系统的参数设计(一)电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：①传动装置的总效率η：查表1取皮带传动效率0.96，轴承传动效率0.99，齿轮传动效率0.97，联轴器效率0.99。

η=0.96×0.993×0.97×0.99=0.8945②工作机所需的输入功率P w：P w=(F w V w)/(1000ηw)式中，F w=2.6KN=2600N，V w=1.45m/s，ηw=0.96，代入上式得P w=(2600×1.45)/(1000×0.96)=3.93KW③电动机的输出功率：P O=P w/η=3.93/0.8945=4.39KW选取电动机额定功率P m，使电动机的额定功率P m＝（1～1.3）P O，由查表得电动机的额定功率P＝5.5KW。

3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n w=60×1000V/（πD）=60×1000×1.45/（π×420）=65.97r/min由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=3~6。

取V带传动比i2=2~4，则总传动比理时范围为i=6~24。

故电动机转速的可选范围为n=（6~24）×65.97=395.81～1583.28r/min。

4、确定电动机型号根据以上计算，符合这一转速范围的电动机的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速机的传动比，最终确定同步转速为1500r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4，满载转速1140r/min。

主要参数：额定功率5.5KW，满载转速1140r/min，电动机质量68kg,,中心高H=132mm，外伸轴端D×E=38mm×80mm。

(二)计算传动装置的总传动比及分配各级传动比1、总传动比：i=1140/65.97=172、分配各级传动比：因i=i1×i2，根据有关资料，单级减速器i=3~6合理，这里取i1=5，i2=17/5=3.4。

(三)运动参数及动力参数计算1、各轴转速（r/min）Ⅰ轴n1=n m/i2=1140/3.4=335.29r/minⅡ轴n 2=n 1/i 1=n w =65.97r/min 2、计算各轴的功率（KW ） 电动机的输出功率P O =4.39KW Ⅰ轴P I =4.39×0.96=4.57KWⅡ轴P Ⅱ=P Ⅰη1η2=4.57×0.99×0.97=4.39KW（η1为轴承传动效率，η2为齿轮传动效率，η3联轴器传动效率） 卷筒轴P j =P Ⅱη1η3=4.39×0.99×0.99=4.3KW 3、计算各轴扭矩（N·mm）Ⅰ轴T I =9550×P I /n I =9550×4.57/335.29=130.17N·m Ⅱ轴T Ⅱ=9550×P Ⅱ/n Ⅱ=9550×4.39/65.97=635.51N·m 卷筒轴T j =9550×P j /n j =9550×4.3/65.97=622.48N·m 将运动和动力参数计算结果整理后列于下表：三、传动零件的设计计算（一）Ｖ带传动的设计1、确定计算功率工作情况系数A k 查文献[1]表11.5知：A k =1.1。

c A P k P =g =1.1×4.39=4.829kw2、选择带型号根据P c =4.829kw ，n m ＝1140r/min ，查文献[1]图11.15，初步选用普通Z 型带。

3、选取带轮基准直径12,d d d d查文献[1]表11.6选取小带轮基准直径1D =80mm ，则大带轮基准直径2D 1(1)i D ξ=-=3.4×（1-0.01）×80=269.28mm 。

式中，ξ为带的滑动率，通常取（1%～2%），查表后取2D =280mm 。

大带轮转速1122(1)D nn D ξ=-=332.46r/min4、V 带基准长度d L 和中心距a 求128025016522m D D D mm++===(80＋280)／2=180 21852D D mm -∆==100 根据文献[1]中式11.20，初定121.5*()a D D =+=540mm取α=550。

由文献[1]中式11.2带长L '22*1652*50085*85/5001532.814m L D a mmaππ∆'=++=++=1665.67mm 由文献[1]中图11.4定相近的基准长度Ld=1800mm ，再由式（11.3）计算实际中心距4m L D a π-=+5、验算包角1α，由式（11.4）得21118060D D aα-=︒-⨯︒=158.19°>︒120，合适6、确定v 带根数z带速11*80*1440 6.03/60*100060*1000D n v m s ππ===4.78m/s 实际传动比121440456.192n i n ==3.43 查表11.8单根v 带功率0P =0.36KW ；查表11.7包角系数k α=0.953；查表11.12带长度系数L K =1.16，查表11.10，00.03P kw ∆=，则由公式得00()cL P Z P P K k α=+∆=11.21故选12根带。

7、确定带的张紧力F 0（单根带）查表11.4得q=0.06kg/m ，故可由式（11.21）得单根V 带的张紧力20 2.5500()c P k F qv vz k αα-=+=226.63N轴上载荷102sin2Q F zF α==5340.81N（二）齿轮传动的设计计算 1、齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线圆柱直齿轮。

小齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为250HBS ，Mpa Mpa FE Hlin 480,62011==σσ 大齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为220HBS ，Mpa Mpa FE Hlin 460,60022==σσ 由表11-5，取25.1,1.1==F H S S[1H σ]=HH S 1lim σ=564MPa[2H σ]=HH S 2lim σ=545MPa [1F σ]=FFE S 1σ=384MPa[2F σ]=FFE S 2σ=368MPa 2、齿轮精度按GB/T10095－1998，选择8级 3、初步设计齿轮传动的主要尺寸Ⅰ轴的传动比i=3.4，转速/6261r n ==335.29r/min,传动功率P 2.71=4.57kw齿轮按8精度制造。

取载荷系数（表11-3）5.1=K齿宽系数（表11-6）8.0=d φ小齿轮上转矩mm N n P T ⋅⨯=⨯⨯=⨯⨯=⨯561161101.16262.71055.91055.9＝130166.42N ·mm取188=E Z ((表11-4)，5.2=H Z ＝73.3mm齿数251=Z ，则85254.32=⨯=Z ，则实际传动比4.32585122===z z i 模数93.2253.7311===Z d m 齿宽mm d b d 6.583.738.01=⨯==φ 取mm b mm b 65,6012==按表4-1取mm m 3=，mm d 753251=⨯=，mm d 2553852=⨯= 中心距mm d d a 165221=+=4、验算齿轮弯曲强度齿形系数84.21=Fa Y ，58.11=Sa Y26.22=Fa Y ，73.12=Sa Y安全5、小齿轮的圆周速度对照表11-2可知选用9级精度是合适的（三）轴的设计计算1、Ⅰ轴的设计计算（1）选择轴的材料和热处理方式选择轴的材料为45钢，经调质处理，其机械性能查表12.1得MPa b 650=σ，MPa s 360=σ，MPa MPa 155,27011==--τσ右表12.3差得MPa b 60][1=-σ（2）初算轴的最小直径选C=110,则轴的最小直径为轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，需开键槽，故将最小轴径增加5％，变为27.59mm 。