带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器

1、 目 录1. 设计目的（3）2. 设计方案（3）3.传动装置的总体设计（4） 3.1 电机选择（4） 3.2 传动装置的总传动比及分配（5） 3.3传动装置各轴的运动机动力参数（6）4. 传动件的设计（7） 4.1 v带的设计（7） 4.2 齿轮的设计（9） 5.轴及轴上零件的设计（10） 5.1 高速轴及轴上零件的设计、校核（10） 5.2 中速轴及轴上零件的设计、校核（17） 5.3 低速轴及轴上零件的设计、校核（24）6. 箱体结构的设计（29）7. 润滑设计（30）8. 密封类型的设计（31）9. 其他附件的设计（31）10. 参考文献（32）11. 实验心得（33）一、设计目的： 带

2、式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器 1）工作条件要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸，单向运转，有轻微振动，两班制工作，使用期限10年。2）原始数据已知条件题 号e1e2e3e4e5e6输送带拉力f（n）130013001400170017001800输送带速度v（m/s）0.680.80.750.850.750.8滚筒直径d(mm)3003603503803403653）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器装配图（3）减速器零件图2、 设计方案：三、传动装置的总体设计 3.1 电动机的选择设计内容计算及说明结 果1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用y系列三相鼠笼型异步电动机，

3、其机构为全封闭自扇冷式结构，电压为380v2、选择电动机的容量工作机的有效功率为：f=t/(d/2)=4750从电机到工作机输送带间的总效率为：式中，分别为联轴器，轴承，齿轮传动，卷筒和带的传动效率，由机械课程设计表可知=0.99，=0.98，=0.96，=0.96，=0.96=0.776所以电动机所需的工作功率为：=0.7763、确定电动机的转速按表推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比=860,而工作机卷轴筒的转速为：所以电动机的可选范围为： 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量和价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定使用同步转速为1500r/min的电动机 根据电动机的类型、容量

4、和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为y100l1-4，其主要性能如下表所示:电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)y100l1-42.214202.22.2 3.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比设计内容计算及说明结 果1、总传动比 2、分配传动比考虑润滑的条件，为使两级大齿轮相近，取 =2 ,故： =2 3.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数设计内容计算及说明结 果1、各轴的转数轴 轴 轴 r/min卷筒轴 2、各轴的输出功率轴 kw轴kw轴 kw卷筒轴 kw=5.1744 kw kw kw kw3、各轴的输出转矩故轴轴轴卷筒轴四、传动件的设计 4.1 减速器外

5、传动部件v带的设计设计内容计算及说明结 果1、带的型号和根数的确定额定功率p= kw 取ka=1.1pc=ka*p=4.7025kw 根据功率pc和小带轮转速n1=710r/min查表得带型为普通v带a型 普通v带v带a型2、主要参数的选择查表得dmin=75mm 取小轮基准直径d1=90mm大轮基准直径d2= mm带速 m/s初步确定中心距ao,即 0.7（d1+d2）ao2（d1+d2） 189 ao540 取ao=300基准长度 mm查表得ld=1000m实际中心距a mm考虑到传动的安装、调整和v带张紧的需要，中心距的变动范围为:221mm257mm小包角 1200即满足条件v带根数查

6、表得 ka=0.98 kl=1.06 p0=0.3kw p=0.03kw查表8-3得y带的单位长度质量q=0.023kg/m,所以：初拉力 n作用在带轮轴上的压力fq nd1=90mmd2=180mm6.7m/s=934mmld=1000mm=333mm=1680z=6=55.82n=674.6 n 4.2 减速器内传动部件的设计 4.2齿轮设计设计内容计算及说明结 果1、选择材料、热处理方法及公差等级（1）选用直齿齿轮（2）大小齿轮均为锻钢，小齿轮材料为45钢（调质），硬度为250hbs 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为220hbs。（3） 选用的精度等级为8级45钢小齿轮调质处理大齿轮调

7、质处理8级精度2、计算传 动的主要尺寸2、计算传 动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行计算，其设计公式为：1）选择材料及确定许用应力小齿轮 45钢，硬度为250hbs,，大齿轮 45钢，硬度为220hbs,，取sf=1.25 sh=1.1 zh=2.5 ze=189.8mpa mpa2）按齿面接触强度设计齿轮按8级精度取载荷系数k=1.5，齿宽系数小齿轮传递转矩 =44.2mm齿数取z1=20,则z2=4.06*20=81故实际传动比 i=81/20=4.05模数 mm齿宽 mm取b2=45mm b1=40mm按表4-1取m=2.5,实际的 mm mm中心距 mm3) 验

8、算齿轮弯曲强度:查图得齿形系数yfa1=2.36 yfa2=2.28ysa1=1.68 ysa2=1.77故是安全的4）齿轮的圆周速度 m/s对照11-2可知选用8级精度是合适的z1=20z2=81b2=45mm b1=40mmm=2.5mm=mm126.25mm1.875m/s 五、轴及轴上零件的设计计算 5.1高速轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 高速轴传递的功率p1= 1.753kw，转速n1=710r/min，小齿轮分度圆直径d1=50mm，齿轮宽度b1=45 mm2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处理45钢，

9、调制处理3、初算轴径 才由教材表14-2查得c=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值c=110，则：轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大5%，轴端最细处的直径：d114.8mm+14.8*0.05mm=15.5 mmdmin=15.5mm4、结构设计轴的结构如图所示1） 带轮及轴段i的设计: dmin=15.5mm 电动机小轮的轴径为28mm，故大轮应不小于28mm取d=28mm v 带与轴配合长度l=70mm 为了保证轴承挡圈只压在v带轮上不压在轴的端面上，故轴段i的长度略短取li=682）轴段ii的设计： ii段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=7.2mm（由减速器及

10、轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与ii段右端的距离为20mm。故取lii=34，因其右端面需制出一轴肩故取dii=32mm。3） 轴承与轴段iii和轴段vi的设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和径向力作用，选用圆锥滚子轴承。轴段iii安装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为30207，由此查表得d=35mm,外径d=72mm，宽度b=17mm,t=18.25mm,故diii=30mm liii=17+17=34mm。 通常一根轴上的两个轴承取相同型号，则dvi=30mm.5) 齿轮及轴段iv的设计： 该轴上安装齿

11、轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于div， 可初定dv=40mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=45,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取lv=43mm.4） 轴段iv的设计： 齿轮左端采用轴间定位，定位轴间的高度： h=(0.060.1)dv=1.963.2=3mm轴间直径div=44mm,liv=1=10mm6) 轴段vi的设计： dvi=30mm,lvi=17mmdi=28mmli=68mmdii=32mmlii=34mmdiii=35mmliii=34mmdiv=40mmliv=43mmdv=44mmlv=10mmdvi=35mmlv

12、i=17mm5、键连接轴上零件的周向定位：小齿轮做成齿轮轴的形式带轮与轴之间的定位均采用a型平键连接。查表得：v带选用的键尺寸为b*h*l=6*6*64.a型平键连接v带b*h*l=6*6*646、倒角如图所示，轴的两端倒角c1.5，其余图示。两端倒角c1.5其余图示7、轴的受力分析画轴的受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力径向力法相力齿轮的分度圆直径d=50mm作用在轴左端的外力f=744.2 n1) 求垂直面的支撑反力：2) 水平面的支撑反力： 3） f在支撑点产生的反力： 外力f作用方向与带传动的布置有关，在具体位置尚未确定前，可按最不利的情况考虑，见（7

13、）的计算4） 绘垂直面的弯矩图： 5) 绘水平面的弯矩图： 6) f产生的弯矩图： a-a截面f力产生的弯矩为： 7) 求合成弯矩图： 考虑最不利的情况，把与直接相加ma=+maf= +41.1=70.1 n.mma=+maf= +41.1=62.57 n.m8) 求轴传递的转矩： n.mm9) 求危险截面的当量转矩 如图所示，a-a截面最危险，其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.6，带入上式可得：10） 计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45钢，调质处理，由表14-1查得b=650mp,由表 14-3查得-1b=60mpa,则：考虑到键槽对轴的消弱，将d值加大

14、5%，故：d=22.8*1.05=24mm32mm满足条件ma=70.1n.mma=62.57n.m23.58n.m8、强度的校核因a-a处剖面左侧弯矩大，同时作用有转矩，且有键槽，故a-a左侧为危险截面其弯曲截面系数为：抗扭截面系数为：弯曲应力为：扭切应力为：按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数a=0.6则当量应力为：由表查得45钢调质处理抗拉强度极限=640mpa，则由表查得轴的许用弯曲应力-1b=60mpa,-1b,强度满足要求。9、键连接强度的校核v带处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090mpa,fd1即：fa1=f

15、ae+fd2=1024.6nfa2=fd2=522.3n(2) 计算当量动载荷p 即(3)校核轴承寿命查表得：ft=1.0 fp=1.1即满足使用寿命要求满足使用寿命要求 5.2 中轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 中间齿轮的功率为1.649kw，转速n2=174.88r/min,大齿轮的分度圆直径d1=202.5mm,大齿轮的分度圆直径d2=50mm2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调质处理材料45钢调质处理3、初选轴径由教材表14-2查得c=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值c=110，则：轴和联轴

16、器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大5%，轴端最细处的直径：d122.5*1.05mm=23.6 mm23.6 mm4、结构设计轴的结构如图所示（1）轴段i和轴段v的设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和，故选用圆锥滚子轴承，轴段i和轴段vi安装轴承，其直径应便于安装，有复合轴承内径系列，现暂取轴承30206查表得：d=30mm,外径d=62mm,宽度b=16mm,t=17.25mm，故取di=dv=30mm li=32mm lv=32mm(2) 大齿轮及轴段ii的设计：该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于dii， 可初定dii=40mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心

17、式，齿轮宽度b1=40,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取lii=38mm.（3）轴段iii的设计：考虑到高低速轴的配合及大小齿轮的定位取diii=46mm liii=32+17+6=55mm(4) 小齿轮及轴段iv设计： 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于div， 可初定div=40mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=45,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取liv=43mm.di=dv=30mm li=32mm lv=32mmdii=40mmlii=38mmdiii=46mmliii=55mmd

18、iv=40mmliv=43mm5、键连接轴上零件的周向定位： 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用a型平键连接。查表得：大齿均选用的键尺寸为b*h*l=10*8*38小齿均选用的键尺寸为b*h*l=10*8*43a型平键连接大齿均b*h*l=10*8*38小齿均b*h*l=10*8*406、倒角两端倒角为：1.2*450 其余见图两端倒角为：1.2*4507、轴的受力分析已知：作用在齿轮上的大齿轮：圆周力径向力法相力小齿轮：圆周力径向力法相力(1) 画轴的受力分析图，轴的受力分析图如下图所示：(2)求支撑反力：水平面上：垂直面上：轴承1的总反力为：（3） 画弯矩图： 在水平面上：a-a剖面左侧为：a

19、-a剖面右侧为：b-b剖面右侧为：b-b剖面左侧为：垂直面上：合成弯矩图：大齿轮：小齿轮：=8、校核轴的强度因b-b右侧弯矩大，同时有转矩。故b-b左侧为其危险剖面其弯矩系数：弯曲应力：扭切应力：按弯曲合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数a=0.6，则当量应力为：由表查得45钢调质处理抗拉强度极限=640mpa，则由表查得轴的许用弯曲应力-1b=60mpa,-1b,强度满足要求。轴的强度满足要求9、校核键连接强度齿轮处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090mpa,fd1即：fa1=fae+fd2=4532.45nfa2=fd2=16

20、44.25n(3) 计算当量动载荷p1和p2 即(3)校核轴承寿命因p2p1故只需校核轴承1查表得：ft=1.0 fp=1.1即满足使用寿命要求轴承寿命满足要求5.3低速轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 中间齿轮的功率为1.551kw，转速n3=43r/min,齿轮的分度圆直径d1=202.5mm2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调质处理材料45钢调质处理3、初选轴径由教材表14-2查得c=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值c=110，则：轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大5%，轴端最细处的直径

21、：d120.89*1.05mm=21.9mm21.9mm4、结构设计低速轴轴的结构如图所示：(1)联轴器及轴段vi的设计： 轴段vi安装联轴器此段设计应与联轴器的选择同步选择，为补偿联轴器所连接两轴的安装误差、隔离震动，选用弹性柱销联轴器查表得ka=1.3，则计算转矩查表得：lx2型联轴器满足要求，工称转矩tn=560n.m，需用转速n=4300r/min,轴孔范围2035由于d21.9,取dvi=30mm。轴孔长度60mm，j型轴孔，a型键，为了保证轴段挡圈只在半联轴器上，故lvi略短，取lvi=58mm（2） 轴承及轴段i和轴段iv的设计：考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和径向力作

22、用，选用圆锥滚子轴承。轴段i和iv安装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为30207，由此查表得d=35mm,外径d=72mm，宽度b=17mm,t=18.25mm,故di=div=35mm li=17mmliv=17+17=34mm(3) 齿轮及轴段iii的设计：该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，diii应略小于dii， 可初定diii=40mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=30,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取liii=28mm.(4) 轴段ii的设计：h=(0.07-0.1)d=2.8-4 取dii=42

23、mm,l=10mm(5) 轴段v的设计：轴承端盖的总长度为30（由减速器及轴承端盖结构设计而定）。根据轴承端盖便于拆装，取轴承端面与联轴器的距离l=30mm故lv=60mm ,dv=33mmdvi=30mmlvi=58mmdi=div=35mmli=17mmliv=34mmdiii=40mmliii=38mmdii=42mml=10mmlv=60mm dv=33mm5、键连接轴上零件的周向定位： 齿轮，联轴器与轴之间的定位均采用a型平键连接。查表得：齿轮选用的键尺寸为b*h*l=12*12*42联轴器选用键尺寸为b*h*l=12*12*54a型平键连接齿轮b*h*l=12*12*42联轴器b*

24、h*l=12*12*546、倒角两端倒角为：1.2*450 其余见图两端倒角为：1.2*4507、轴的受力分析已知：作用在齿轮上的齿轮：圆周力径向力法相力(2) 画轴的受力分析图，轴的受力分析图如下图所示：(2)求支撑反力：水平面上：垂直面上：轴承的总反力为：（4） 画弯矩图： 在水平面上：a-a剖面左侧为：a-a剖面右侧为：垂直面上：合成弯矩图：齿轮：=8、校核轴的强度因b-b左侧弯矩大，同时有转矩。故b-b左侧为其危险剖面其弯矩系数：弯曲应力：扭切应力：按弯曲合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数a=0.6，则当量应力为：由表查得45钢调质处理抗拉强度极

25、限=640mpa，则由表查得轴的许用弯曲应力-1b=60mpa,-1b,强度满足要求。轴的强度满足要求9、校核键连接强度齿轮处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090mpa,fd1即：fa1=fae+fd2=4210.5nfa2=fd2=590n(4) 计算当量动载荷p 即(3)校核轴承寿命查表得：ft=1.0 fp=1.1即满足使用寿命要求轴承寿命满足要求11、联轴器的选择轴段vi安装联轴器此段设计应与联轴器的选择同步选择，为补偿联轴器所连接两轴的安装误差、隔离震动，选用弹性柱销联轴器查表得ka=1.3，则计算转矩查表得：lx2型联轴器满足要求lx2型联轴器六、箱体结构

26、的设计两级同轴式圆柱齿轮减速器箱体的主要结构尺寸如下表：名称公式数值（mm）箱座壁厚=0.025a+388箱盖壁厚1=0.02a+388箱体凸缘厚度箱座b=1.512箱盖b1=1.512箱座底b2=2.520加强肋厚箱座m0.857箱盖m10.857地脚螺钉直径和数目df=0.036a+12m20 n=4轴承旁连接螺栓直径d1=0.72 dfm16箱盖和箱座连接螺栓直径d2=0.6 dfm10轴承盖螺钉直径和数目高速轴d3 =0.4-0.5 dfm8n=6中间轴m8低速轴m8轴承盖外径d2高速轴d2=d+5d3112中间轴102低速轴112观察孔盖螺钉直径d4=0.4 dfm8df、d1、d2

27、至箱外壁距离dfc126d118d216df、d1、d2至凸缘边缘的距离dfc224d116d214大齿轮齿顶圆与内壁距离1 1.210齿轮端面与内壁距离2 10外壁至轴承座端面的距离l1=c2+c1+(510)=39定位销直径d7连接螺栓d2的间距l 150轴承旁凸台半径16凸台高度h根据低速级轴承座外径确定轴承端盖凸缘厚度e10轴承旁连接螺栓距离s高速轴112低速轴102中间轴112七、润滑设计齿轮采用飞溅润滑，在箱体上的四个轴承采用脂润滑，在中间支撑上的两个轴承采用油润滑。八、 密封类型的选择 1. 轴伸出端的密封：轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封。 2. 箱体结合面的密封： 箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。 3. 轴承箱体内，外侧的密封： （1）轴承箱体内侧采用挡油环密封。 （2）轴承箱体