《帶式運輸機的同軸式二級減速器的設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《帶式運輸機的同軸式二級減速器的設(shè)計（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 機械設(shè)計課程設(shè)計 設(shè)計計算說明書 設(shè)計題目 帶式運輸機的同軸式二級減速器的設(shè)計 機電動力與信息工程 系 機械制造及其自動化 專業(yè) 11 級 機械1 班 學生姓名 王賽平 完成日期 2013/12/16 指導教師 （簽字） 目錄 一、設(shè)計任務(wù)書 1 二、傳動方案的擬定及說明 1 三、電動機的選擇 3 四、計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 3 五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 4 六、傳動件的設(shè)計計算 5 1. V帶傳動設(shè)計計算 5 2. 斜齒輪傳動設(shè)計計算 7 七

2、、軸的設(shè)計計算 12 1. 高速軸的設(shè)計 12 2. 中速軸的設(shè)計 15 3. 低速軸的設(shè)計 19 精確校核軸的疲勞強度 22 八、滾動軸承的選擇及計算 26 1. 高速軸的軸承 26 2. 中速軸的軸承 27 3. 低速軸的軸承 29 九、 設(shè)計小結(jié) 34 十、 參考資料 35 一、 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計一用于帶式運輸機上同軸式二級圓柱齒輪減速器 1. 總體布置簡圖 2. 工作情況 工作平穩(wěn)、單向運轉(zhuǎn) 3. 原始數(shù)據(jù) 運輸機卷筒扭矩（N?m） 運輸帶速度（m/s） 卷筒直徑（m

3、m） 帶速允許偏差（%） 使用年限（年） 工作制度（班/日） 1250 1.45 430 % 10 1 4. 設(shè)計內(nèi)容 (1) 電動機的選擇與參數(shù)計算 (2) 齒輪傳動設(shè)計計算 (3) 軸的設(shè)計 (4) 滾動軸承的選擇 (5) 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核 (6) 裝配圖、零件圖的繪制 (7) 設(shè)計計算說明書的編寫 5. 設(shè)計任務(wù) (1) 減速器總裝配圖1張（0號或1號圖紙） (2) 齒輪、軸零件圖各一張（2號或3號圖紙） (3) 設(shè)計計算說明書一份 二、 傳動方案的擬定及說明 如任務(wù)書上布置簡圖所示，傳動方案采用V帶加同軸式

4、二級圓柱齒輪減速箱，采用V帶可起到過載保護作用，同軸式可使減速器橫向尺寸較小。 設(shè) 計 計 算 與 說 明 主 要 結(jié) 果 三、 電動機的選擇 1. 電動機類型選擇 按工作要求和工作條件，選用一般用途的Ｙ系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2. 確定電動機功率 （1） 傳動裝置的總效率 式中，為從電動機至卷筒軸之間的各傳動機構(gòu)和軸承的效率。由《機械設(shè)計課程設(shè)計》（以下未作說明皆為此書中查得）表1-10查得；；；；； ， （2）電動機的輸出功率 （3） 。 3. 電動機的轉(zhuǎn)速 由表1-9查得V帶傳動常用傳動比范圍，,則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為

5、 可見同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和3000r/min的電動機均符合。這里初選同步轉(zhuǎn)速分別為1500r/min和3000r/min的兩種電動機進行比較， 如下表： 方案 電動機型號 額定功率（kW） 電動機轉(zhuǎn)速（r/min） 傳動裝置的傳動比 同步 滿載 總傳動比 V帶傳動 兩級減速器 1 Y100L2-4 3 1500 1430 22.204 2.12 10.474 2 Y100L-2 3 3000 2840 44.409

6、 2.12 20.948 由表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可行，綜合考慮電動機價格和傳動裝置尺寸及環(huán)境條件。方案1的動機性價比低，因此，采用方案1，選定電動機型號為Y100L2-4。 1. 電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸 由表2-3查出Y100L2-4型電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 滿載轉(zhuǎn)速。額定功率。 由表2-3查得H=100mm，D=28mm，E=60mm 四、 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 1. 傳動裝置總傳動比 2. 分配各級傳動比 取V帶傳動的傳動比，則兩級圓柱齒輪減速器的傳動比為 考慮到后續(xù)設(shè)計令 所得符合一般圓柱齒輪傳動和兩級圓柱齒輪減速器傳動比的常

7、用范圍。 五、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1. 各軸轉(zhuǎn)速 電動機軸為0軸，減速器高速軸為Ⅰ軸，中速軸為Ⅱ軸，低速軸為Ⅲ軸，各軸轉(zhuǎn)速為 型號為Y100L2-4型的電動機 H=100mm D=28mm E=60mm 2. 各軸輸入功率 按電動機額定功率計算各軸輸入功率，即 3. 各軸轉(zhuǎn)矩 電動機軸 高速軸Ⅰ 中速軸Ⅱ 低速軸Ⅲ 轉(zhuǎn)速（r/min） 1430 674.528 132.079 64.397 功率（kW） 3 2.88

8、 2.794 2.711 轉(zhuǎn)矩（） 20.035 40.562 202.021 402.038 六、 傳動件的設(shè)計計算 1. V帶傳動設(shè)計計算 （1） 確定計算功率 由于是帶式輸送機，每天工作兩班，查《機械設(shè)計》（V帶設(shè)計部分未作說明皆查此書）表5-1得， 工作情況系數(shù) （2） 選擇V帶的帶型 由、 由圖5-1選用A型v帶 （3） 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速 ①初選小帶輪的基準直徑。由表5-211和圖5-1，取小帶輪的基準直徑 ②驗算帶速v。 ,故帶速合適。 ③計算大帶輪的基

9、準直徑。根據(jù)式(8-15a),計算大帶輪基準直徑 根據(jù)表5-2注2，圓整為 （4） 確定V帶的中心距a和基準長度 ①根據(jù)式(8-20)， 初定中心距。 ②由式(8-22)計算帶所需的基準長度 由表8-2選帶的基準長度 A型v帶 ③按式(8-23)計算實際中心距a。 中心距變化范圍為430.472-493.472mm （5） 驗算小帶輪上的包角 （6） 確定帶的根數(shù) ① 計算單根V帶的額定功率 由和，查表5-

10、4 用線性插入法得 根據(jù)，i=2.12和A型v帶，查表5-用線性插入法5得 ② 計算V帶的根數(shù)z。 取3根。 （7） 計算單根V帶的初拉力的最小值 由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量q=0.1kg/m，所以 應使帶的實際初拉力 （8） 計算壓軸力 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 帶輪材料采用HT150，由表5-8查得：=11mm，=2.75，=8.7mm，e=15mm0.3mm，=9mm，現(xiàn)取=3mm，=9mm，f=10mm 1） 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 小帶輪采用實心式，由電動機伸出端直徑d=28mm，查表5-9及5-8查得 =(1

11、.8～2)d=50.4～56mm,取=52mm =+2=100+23=106mm =(Z－1)e+2f=（3－1）15+210=50mm 由于=50mm>1.5d=42mm，所以=(1.5～2)d=(1.5～2)28=42～56mm,但考慮到電動機軸外伸長度為60mm,故取=62mm。 2）大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 大帶輪采用腹板式，大帶輪轂孔直徑由后續(xù)高速軸設(shè)計而定，取D=25mm,同理，由表5-9及表5-8得 =（1.8～2）d=（1.8～2）25=45～50mm，取=48mm =+2=212+2

12、3=218mm ==50mm 由于=50mm>1.5d=37.5mm故 =(1.5～2)d=(1.5～2)25=37.5～50mm取=50mm S=(～)=(～)50=7.143～12.5mm，取S=12mm 由表5-8，取=10mm。 2. 斜齒輪傳動設(shè)計計算 高速級齒輪設(shè)計：小齒輪轉(zhuǎn)矩，小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動比。 （1） 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ①選用斜齒圓

13、柱齒輪，壓力角 ②運輸機為一般工作機器，速度不高，故選7級精度（GB10095-88） ③由《機械設(shè)計》（斜齒輪設(shè)計部分未作說明皆查此書）表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。 ④選小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù) ⑤初選取螺旋角 （2） 按齒面接觸強度設(shè)計 按式10-24 試算，即 ①確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 a) 試選載荷系數(shù) b) 由圖10-20選取區(qū)域系數(shù) c) 由圖10-21計算接觸疲勞用重合系數(shù) d) 由10-23可得螺旋角系數(shù) e) 小齒輪傳遞的傳矩 f)

14、 由表10-7選取齒寬系數(shù) g) 由表10-5查得材料彈性影響系數(shù) h) 由圖10-25d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限 i) 由式10-15計算應力循環(huán)次數(shù)： 7級精度 j) 由圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù) k) 計算接觸疲勞許用應力： 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式(10-14)得 l) 許用接觸應力 ②計算 a) 試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得 b) 計算圓周速度 c) 齒寬b及模數(shù)mnt d) 計算縱向重合度 e) 計算載

15、荷系數(shù)K 由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)；由表10-4查得的值與直齒輪的相同，故；因表10-3查得；圖10-13查得 故載荷系數(shù)： f) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-10a)得 g) 計算模數(shù) （3） 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式(10-17) ①確定計算參數(shù) a) 計算載荷系數(shù) b) 根據(jù)縱向重合度，從式10-19計算彎曲疲勞強度的螺旋角系數(shù) 由式10-18計算彎曲疲勞強度的重合度系數(shù) c) 計算當量齒數(shù) d) 查取齒形系數(shù) 由10-17

16、 e) 查取應力校正系數(shù) 由表10-18 f) 計算彎曲疲勞許用應力 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(10-12)得 g) 計算大、小齒輪的，并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 ②設(shè)計計算 對比計算的結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)。于是由 取，則 （4） 幾何尺寸計算 ①計算中心距 將中心距圓整為11

17、5 ②按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù)等不必修正 ③計算大、小齒輪的分度圓直徑 ④計算齒輪寬度 圓整后取 計算齒頂圓直徑 計算齒全高 計算齒頂高 計算齒根高 計算齒根圓直徑 3. 直齒輪傳動設(shè)計計算 低速級齒輪設(shè)計：小齒輪轉(zhuǎn)矩，小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動比。 （5） 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ①選用直齒圓柱齒輪，壓力角 ②運輸機為一般工作機器，速度不高，故選7級精度（GB10095-88） ③由《機械設(shè)計》（斜齒輪設(shè)計部分未作說明皆查此書）表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪

18、材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。 ④選小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù) 按齒面接觸強度設(shè)計 按式10-24 試算，即 ①確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 m) 試選載荷系數(shù) n) 由圖10-20選取區(qū)域系數(shù) o) 由圖10-21計算接觸疲勞用重合系數(shù) p) 由表10-7選取齒寬系數(shù) q) 由表10-5查得材料彈性影響系數(shù) r) 由圖10-25d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限 s) 由式10-15計算應力循環(huán)次數(shù)： t) 由圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù) u) 計算接觸疲勞許用應力：

19、 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式(10-14)得 v) 許用接觸應力 ②計算 h) 試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得 i) 計算圓周速度 j) 齒寬b及模數(shù)mnt k) 計算載荷系數(shù)K 由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)；由表10-4查得；因表10-3查得；圖10-13查得 故載荷系數(shù)： l) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-10a)得 m) 計算模數(shù) （6） 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式(10-17) ①確定計算參數(shù) h) 計算載荷系數(shù)

20、 i) 由式10-18計算彎曲疲勞強度的重合度系數(shù) j) 查取齒形系數(shù) 由10-17 k) 查取應力校正系數(shù) 由表10-18 l) 計算彎曲疲勞許用應力 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(10-12)得 m) 計算大、小齒輪的，并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 ②設(shè)計計算 對比計算的結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計

21、算應有的齒數(shù)。于是由 取，則 （7） 幾何尺寸計算 ①計算中心距 將中心距圓整為115mm ③計算大、小齒輪的分度圓直徑 ④計算齒輪寬度 圓整后取 計算齒頂圓直徑 計算齒全高 計算齒頂高 計算齒根高 計算齒根圓直徑 軸的設(shè)計計算及強度校核 7.1 I軸的選材及許用應力的確定。 因傳遞的功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，所以初選軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。查表16-1得軸的材料硬度217～255HBW, =640Mpa，=355Mpa，=275Mpa，=155Mpa，=60Mpa。 7.1

22、軸的最小直徑的估算 1）Ⅰ軸最小直徑 Ⅰ軸與大帶輪相連接，所以輸入端因最小，查表16-2，取=126，則高速軸最小直徑為 考慮到高速軸最小直徑處要安裝大帶輪，該軸段截面處應設(shè)有一個鍵槽，故將此軸徑增大5%～7%，則 （1+7%）=20.4411.07=21.872mm 查表1-19，取25mm 2）Ⅱ軸最小直徑 Ⅱ軸的兩端與軸承相連接，所以直徑應適當選取。查表16-2，取=123，則 3）Ⅲ軸最小直徑 低速軸與聯(lián)軸器相連接，所以低速軸徑應最大。查表16-2，取 =121mm，則 該軸段截面上設(shè)有一個鍵槽，則

23、 （1+7%）=42.0911.07=45.038mm 參照聯(lián)軸器的孔徑標準，取 7.3Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核 1）軸上零件位置與固定方式的確定 (1)各軸段直徑的確定 ：最小值徑，安裝大帶輪外伸軸段，=25mm。（即大帶輪的孔徑） ：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的軸向定位要求以及定位軸肩的高度h=（0.07～0.1），并考慮到密封的標準故取=28mm，該處軸的圓周速度

24、 故可選用內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈，由表9-11，選取FB 28 52 GB/T 13871.1-2007. :滾動軸承處軸段，考慮到拆裝方便，因而>,取=30mm。選用深溝球軸承，查表6-5，選軸承型號6306，其基本尺寸為dDB=30mm72mm19mm,=36mm :過度軸承段，取=36mm ：滾動軸承處軸段，==30mm （2） 各軸段長度的確定

25、 :應比大帶輪的轂長度短2～3mm，故取=48mm ：參考圖16-11a，取封油環(huán)端面到內(nèi)壁距離為2mm，取=14mm ，故取=B++2=19+14+2=35mm ：查表15-1：地腳螺釘=18，取M16，軸承旁連接螺釘=13.5，取M16. 查表15-1得，=22mm，=20mm。箱蓋與箱座連接栓直徑=7.2～9mm，取M10,由表4-13取螺栓GB/T5782-2000，M1030，由表8-1得軸承端蓋突緣厚度e=12mm，軸承座寬度，取=60mm，取端蓋與軸承座間的調(diào)試墊片厚度=2mm，去帶輪輪轂端面至軸承端蓋表面的距離=32mm。則有 ：小齒輪

26、寬=40mm =14 則 ：由對稱，故==35mm Ⅰ軸總長 =48+73+35+62+35=253mm 按彎扭合成應力校驗軸的強度 小齒輪的參數(shù)： ，`` I軸兩軸承間的距離：由上述設(shè)計可得其跨距為，, 兩支點間的反力 由 得, 由++=得 =69.337N 處的水平彎矩 處的垂直彎矩 處的垂直彎矩 的合成彎矩 處的合成彎矩 高速軸所受轉(zhuǎn)矩

27、 繪制Ⅰ軸彎扭矩受力圖如圖所示 由圖可知，齒輪軸處彎矩大，且直徑小，故為危險截面。取折合系數(shù)=0.6，的當量彎矩 由表查得=60MPa，所以<,故安全。 4）滾動軸承的校驗 查表6-5得，軸承的基本額定動載荷=27.0KN,基本額定靜載荷=15.2KN.現(xiàn)預計壽命， =1030081=24000h ==1041.578N = =1786.868N 查表6-14，取滾動軸承載荷系數(shù)=1.2，由/=0,查表6-15得e=0.22，則徑向載荷系數(shù)=1，軸向動載荷系數(shù)=0. 因

28、為<，故只需驗證軸承2，查表6-16得溫度系數(shù)=1，則 故軸承合格 7.4Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）各軸段直徑的確定 ：最小直徑，安裝圓錐滾子軸承，=33.439mm，取=35mm。選用圓錐滾子軸承，查表6-3得，代號30207 GB/T297-1994，其基本尺寸為：dDB=357217, =42mm。 ：中速級大齒輪安裝段，取=45mm ：軸環(huán)，定位軸肩：h=（0.07～0.1）=3.15～4.5mm，則=48.15～49.9mm，查表1-19得=50mm。 ：=45mm ：過渡段取=45mm ：與相同 （2）各軸段長度的確定

29、:=38mm ：安裝封油環(huán)、套筒、軸承的軸段 =－＋＋＋B=49.5mm ：軸環(huán)的寬度，b≥1.4h=3.5故取=5mm 7.5Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核 1）聯(lián)軸器的選擇 由于載荷比較平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表7-9， 用于取運輸機的聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)，=1.5，故 查表7-6選用LT8型，=710，故<,采用Y型軸孔，A型鍵，軸孔直徑d=45mm，軸孔長度L=112mm，取裝配距離=45mm。 2）各軸段直徑和

30、長度的確定 ①各軸段直徑的確定 ：最小直徑，安裝聯(lián)軸器外伸軸段，==45min ：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的定位要求，定位軸肩為h=（0.07～0.1）=3.15～4.5mm，查表1-19并考慮到氈圈油封的標準，取=50mm。該 ＜4m/s 故選用氈圈油封合格，由表9-9，選取氈圈50JB/ZQ4606-1997。 ：滾動軸處軸段。考慮到拆裝方便，＞，取=55mm。選用圓錐滾子軸承。由=55mm，查表6-5，初選取代號30211，安裝尺寸=64，其基本尺寸為：dDB=55mm100mm21mm。 ：

31、低速機大齒輪安裝軸段，取=65mm。 ：軸環(huán)，該軸段為齒輪提供定位作用，定位軸肩高度：h=（0.07～0.1）=4.45～6.5mm，則=69.45～71.5mm ，查表1～19，取標準值=71mm ：滾動軸承處軸段，==55mm ②各軸段長度的確定 :安裝聯(lián)軸器軸段，為了保證軸向定位可靠，軸段的長度應比聯(lián)軸器軸孔的長度短2～3mm，L=112mm ，故取=110mm。 ：大齒輪配合段，由齒寬=72mm，可取=70mm ：=84mm ：軸環(huán)的寬度，因b≥1.4h=6.4mm，取=10mm ：安裝封油環(huán)、軸承的軸段，

32、 ==42.5mm ：安裝封油環(huán)、套筒、軸承的軸段。 ==52.5mm Ⅲ軸總軸長 =+++++=371mm 可知處彎矩最大，是危險截面 因為是單向回轉(zhuǎn)軸，所以轉(zhuǎn)矩切應力視為脈動循環(huán)變應力，取折合系數(shù) =0.6，危險截面的當量彎矩 前已選擇主動軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表16-1查得，所以 （4） 滾動軸承校驗：查表6-5得：深溝球軸承6217基本額定動載荷,基本額定動載荷,預計壽命 查表6-14，當減速器受到輕微沖擊時，取滾動軸承載荷系數(shù) 因為 則徑向載荷系數(shù),軸向動載荷系數(shù) 因為 故只需驗算軸承2，軸承在溫度以下工作，查表 6-16得 故合適 29 第 頁 共 頁