1. 帶式運輸機用同軸式二級圓柱齒輪減速器課程設計
一種單級圓柱齒輪減速器，主要由主、從動變位齒輪、軸承、擋圈、端蓋、主、副殼體、花鍵軸、內花鍵套法蘭、壓蓋、軸承座組成。
其特點是主動變位齒輪是台階式的，一端部齒輪與從動變位齒輪聯接，另一端部與軸承、擋圈固定聯接，軸承的外套與軸承座聯接，軸承座與副殼體表面聯接固定。
此減速器由於主、從齒輪採用變位齒輪，主動變位齒輪的另一端部增加軸承、軸承座，改變過去的懸臂狀態，加強齒輪的工作強度，提高了減速器的壽命。
下面是設計說明書：
修改參數：輸送帶工作拉力：2300N
輸送帶工作速度：1.5m/s
滾筒直徑：400mm
每日工作時數：24h
傳動工作年限：3年
機械設計課程--帶式運輸機傳動裝置中的同軸式1級圓柱齒輪減速器 目 錄
設計任務書……………………………………………………1
傳動方案的擬定及說明………………………………………4
電動機的選擇…………………………………………………4
計算傳動裝置的運動和動力參數……………………………5
傳動件的設計計算……………………………………………5
軸的設計計算…………………………………………………8
滾動軸承的選擇及計算………………………………………14
鍵聯接的選擇及校核計算……………………………………16
連軸器的選擇…………………………………………………16
減速器附件的選擇……………………………………………17
潤滑與密封……………………………………………………18
設計小結………………………………………………………18
參考資料目錄…………………………………………………18
機械設計課程設計任務書
題目：設計一用於帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器
一． 總體布置簡圖
1—電動機；2—聯軸器；3—齒輪減速器；4—帶式運輸機；5—鼓輪；6—聯軸器
二． 工作情況：
載荷平穩、單向旋轉
三． 原始數據
鼓輪的扭矩T（N•m）：850
鼓輪的直徑D（mm）：350
運輸帶速度V（m/s）：0.7
帶速允許偏差（％）：5
使用年限（年）：5
工作制度（班/日）：2
四． 設計內容
1. 電動機的選擇與運動參數計算；
2. 斜齒輪傳動設計計算
3. 軸的設計
4. 滾動軸承的選擇
5. 鍵和連軸器的選擇與校核；
6. 裝配圖、零件圖的繪制
7. 設計計算說明書的編寫
五． 設計任務
1． 減速器總裝配圖一張
2． 齒輪、軸零件圖各一張
3． 設計說明書一份
六． 設計進度
1、 第一階段：總體計算和傳動件參數計算
2、 第二階段：軸與軸系零件的設計
3、 第三階段：軸、軸承、聯軸器、鍵的校核及草圖繪制
4、 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫
傳動方案的擬定及說明
由題目所知傳動機構類型為：同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構進行分析論證。
本傳動機構的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油深度可以大致相同。結構較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。
電動機的選擇
1．電動機類型和結構的選擇
因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y（IP44）系列的電動機。
2．電動機容量的選擇
1） 工作機所需功率Pw
Pw＝3.4kW
2） 電動機的輸出功率
Pd＝Pw/η
η＝ ＝0.904
Pd＝3.76kW
3．電動機轉速的選擇
nd＝（i1』•i2』…in』）nw
初選為同步轉速為1000r/min的電動機
4．電動機型號的確定
由表20－1查出電動機型號為Y132M1-6,其額定功率為4kW，滿載轉速960r/min。基本符合題目所需的要求
計算傳動裝置的運動和動力參數
傳動裝置的總傳動比及其分配
1．計算總傳動比
由電動機的滿載轉速nm和工作機主動軸轉速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為：
i＝nm/nw
nw＝38.4
i＝25.14
2．合理分配各級傳動比
由於減速箱是同軸式布置，所以i1＝i2。
因為i＝25.14，取i＝25，i1=i2=5
速度偏差為0.5%<5%，所以可行。
各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩
項 目 電動機軸 高速軸I 中間軸II 低速軸III 鼓 輪
轉速（r/min） 960 960 192 38.4 38.4
功率（kW） 4 3.96 3.84 3.72 3.57
轉矩（N•m） 39.8 39.4 191 925.2 888.4
傳動比 1 1 5 5 1
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97
傳動件設計計算
1． 選精度等級、材料及齒數
1） 材料及熱處理；
選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
2） 精度等級選用7級精度；
3） 試選小齒輪齒數z1＝20，大齒輪齒數z2＝100的；
4） 選取螺旋角。初選螺旋角β＝14°
2．按齒面接觸強度設計
因為低速級的載荷大於高速級的載荷，所以通過低速級的數據進行計算
按式（10—21）試算，即
dt≥
1） 確定公式內的各計算數值
（1） 試選Kt＝1.6
（2） 由圖10－30選取區域系數ZH＝2.433
（3） 由表10－7選取尺寬系數φd＝1
（4） 由圖10－26查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，則εα＝εα1＋εα2＝1.62
（5） 由表10－6查得材料的彈性影響系數ZE＝189.8Mpa
（6） 由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1＝600MPa；大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2＝550MPa；
（7） 由式10－13計算應力循環次數
N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8
N2＝N1/5＝6.64×107
（8） 由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數KHN1＝0.95；KHN2＝0.98
（9） 計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1％，安全系數S＝1，由式（10－12）得
[σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa
[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa
[σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa
2） 計算
（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥ = =67.85
（2） 計算圓周速度
v= = =0.68m/s
（3） 計算齒寬b及模數mnt
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm
mnt= = =3.39
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm
b/h=67.85/7.63=8.89
（4） 計算縱向重合度εβ
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59
（5） 計算載荷系數K
已知載荷平穩，所以取KA=1
根據v=0.68m/s,7級精度，由圖10—8查得動載系數KV=1.11；由表10—4查的KHβ的計算公式和直齒輪的相同，
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42
由表10—13查得KFβ=1.36
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故載荷系數
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05
（6） 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得
d1= = mm=73.6mm
（7） 計算模數mn
mn = mm=3.74
3．按齒根彎曲強度設計
由式(10—17 mn≥
1） 確定計算參數
（1） 計算載荷系數
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96
（2） 根據縱向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59，從圖10－28查得螺旋角影響系數 Yβ＝0。88
（3） 計算當量齒數
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47
（4） 查取齒型系數
由表10－5查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172
（5） 查取應力校正系數
由表10－5查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798
（6） 計算[σF]
σF1=500Mpa
σF2=380MPa
KFN1=0.95
KFN2=0.98
[σF1]=339.29Mpa
[σF2]=266MPa
（7） 計算大、小齒輪的 並加以比較
= =0.0126
= =0.01468
大齒輪的數值大。
2） 設計計算
mn≥ =2.4
mn=2.5
4．幾何尺寸計算
1） 計算中心距
z1 =32.9，取z1=33
z2=165
a =255.07mm
a圓整後取255mm
2） 按圓整後的中心距修正螺旋角
β=arcos =13 55』50」
3） 計算大、小齒輪的分度圓直徑
d1 =85.00mm
d2 =425mm
4） 計算齒輪寬度
b=φdd1
b=85mm
B1=90mm，B2=85mm
5） 結構設計
以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大於160mm，而又小於500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關尺寸參看大齒輪零件圖。
軸的設計計算
擬定輸入軸齒輪為右旋
II軸：
1．初步確定軸的最小直徑
d≥ ＝ =34.2mm
2．求作用在齒輪上的受力
Ft1= =899N
Fr1=Ft =337N
Fa1=Fttanβ=223N；
Ft2=4494N
Fr2=1685N
Fa2=1115N
3．軸的結構設計
1） 擬定軸上零件的裝配方案
i. I-II段軸用於安裝軸承30307，故取直徑為35mm。
ii. II-III段軸肩用於固定軸承，查手冊得到直徑為44mm。
iii. III-IV段為小齒輪，外徑90mm。
iv. IV-V段分隔兩齒輪，直徑為55mm。
v. V-VI段安裝大齒輪，直徑為40mm。
vi. VI-VIII段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。
2） 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
1. I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長度為22.75mm。
2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，所以長度為16mm。
3. III-IV段為小齒輪，長度就等於小齒輪寬度90mm。
4. IV-V段用於隔開兩個齒輪，長度為120mm。
5. V-VI段用於安裝大齒輪，長度略小於齒輪的寬度，為83mm。
6. VI-VIII長度為44mm。
4． 求軸上的載荷
66 207.5 63.5
Fr1=1418.5N
Fr2=603.5N
查得軸承30307的Y值為1.6
Fd1=443N
Fd2=189N
因為兩個齒輪旋向都是左旋。
故：Fa1=638N
Fa2=189N
5．精確校核軸的疲勞強度
1） 判斷危險截面
由於截面IV處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險截面
2） 截面IV右側的
截面上的轉切應力為
由於軸選用40cr，調質處理，所以
（[2]P355表15-1）
a) 綜合系數的計算
由 ， 經直線插入，知道因軸肩而形成的理論應力集中為 ， ，
（[2]P38附表3-2經直線插入）
軸的材料敏感系數為 ， ，
（[2]P37附圖3-1）
故有效應力集中系數為
查得尺寸系數為 ，扭轉尺寸系數為 ，
（[2]P37附圖3-2）（[2]P39附圖3-3）
軸採用磨削加工，表面質量系數為 ，
（[2]P40附圖3-4）
軸表面未經強化處理，即 ，則綜合系數值為
b) 碳鋼系數的確定
碳鋼的特性系數取為 ，
c) 安全系數的計算
軸的疲勞安全系數為
故軸的選用安全。
I軸：
1．作用在齒輪上的力
FH1=FH2=337/2=168.5
Fv1=Fv2=889/2=444.5
2．初步確定軸的最小直徑
3．軸的結構設計
1） 確定軸上零件的裝配方案
2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
d) 由於聯軸器一端連接電動機，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機外伸軸直徑尺寸的限制，選為25mm。
e) 考慮到聯軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應達2.5mm，所以該段直徑選為30。
f) 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30207型，即該段直徑定為35mm。
g) 該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經標准化，定為40mm。
h) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應達5mm，所以該段直徑選為46mm。
i) 軸肩固定軸承，直徑為42mm。
j) 該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。
2） 各段長度的確定
各段長度的確定從左到右分述如下：
a) 該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬18.25mm，該段長度定為18.25mm。
b) 該段為軸環，寬度不小於7mm，定為11mm。
c) 該段安裝齒輪，要求長度要比輪轂短2mm，齒輪寬為90mm，定為88mm。
d) 該段綜合考慮齒輪與箱體內壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內壁距離取4mm（採用油潤滑），軸承寬18.25mm，定為41.25mm。
e) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調整墊片厚度、端蓋厚度及聯軸器安裝尺寸，定為57mm。
f) 該段由聯軸器孔長決定為42mm
4．按彎扭合成應力校核軸的強度
W=62748N.mm
T=39400N.mm
45鋼的強度極限為 ，又由於軸受的載荷為脈動的，所以 。
III軸
1．作用在齒輪上的力
FH1=FH2=4494/2=2247N
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N
2．初步確定軸的最小直徑
3．軸的結構設計
1） 軸上零件的裝配方案
2） 據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII
直徑 60 70 75 87 79 70
長度 105 113.75 83 9 9.5 33.25
5．求軸上的載荷
Mm=316767N.mm
T=925200N.mm
6. 彎扭校合
滾動軸承的選擇及計算
I軸：
1．求兩軸承受到的徑向載荷
5、 軸承30206的校核
1） 徑向力
2） 派生力
3） 軸向力
由於 ，
所以軸向力為 ，
4） 當量載荷
由於 ， ，
所以 ， ， ， 。
由於為一般載荷，所以載荷系數為 ，故當量載荷為
5） 軸承壽命的校核
II軸：
6、 軸承30307的校核
1） 徑向力
2） 派生力
，
3） 軸向力
由於 ，
所以軸向力為 ，
4） 當量載荷
由於 ， ，
所以 ， ， ， 。
由於為一般載荷，所以載荷系數為 ，故當量載荷為
5） 軸承壽命的校核
III軸：
7、 軸承32214的校核
1） 徑向力
2） 派生力
3） 軸向力
由於 ，
所以軸向力為 ，
4） 當量載荷
由於 ， ，
所以 ， ， ， 。
由於為一般載荷，所以載荷系數為 ，故當量載荷為
5） 軸承壽命的校核
鍵連接的選擇及校核計算
代號 直徑
（mm） 工作長度
（mm） 工作高度
（mm） 轉矩
（N•m） 極限應力
（MPa）
高速軸 8×7×60（單頭） 25 35 3.5 39.8 26.0
12×8×80（單頭） 40 68 4 39.8 7.32
中間軸 12×8×70（單頭） 40 58 4 191 41.2
低速軸 20×12×80（單頭） 75 60 6 925.2 68.5
18×11×110（單頭） 60 107 5.5 925.2 52.4
由於鍵採用靜聯接，沖擊輕微，所以許用擠壓應力為 ，所以上述鍵皆安全。
連軸器的選擇
由於彈性聯軸器的諸多優點，所以考慮選用它。
二、高速軸用聯軸器的設計計算
由於裝置用於運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數為 ，
計算轉矩為
所以考慮選用彈性柱銷聯軸器TL4（GB4323-84），但由於聯軸器一端與電動機相連，其孔徑受電動機外伸軸徑限制，所以選用TL5（GB4323-84）
其主要參數如下：
材料HT200
公稱轉矩
軸孔直徑 ，
軸孔長 ，
裝配尺寸
半聯軸器厚
（[1]P163表17-3）（GB4323-84
三、第二個聯軸器的設計計算
由於裝置用於運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數為 ，
計算轉矩為
所以選用彈性柱銷聯軸器TL10（GB4323-84）
其主要參數如下：
材料HT200
公稱轉矩
軸孔直徑
軸孔長 ，
裝配尺寸
半聯軸器厚
（[1]P163表17-3）（GB4323-84
減速器附件的選擇
通氣器
由於在室內使用，選通氣器（一次過濾），採用M18×1.5
油麵指示器
選用游標尺M16
起吊裝置
採用箱蓋吊耳、箱座吊耳
放油螺塞
選用外六角油塞及墊片M16×1.5
潤滑與密封
一、齒輪的潤滑
採用浸油潤滑，由於低速級周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。
二、滾動軸承的潤滑
由於軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。
三、潤滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用於小型設備，選用L-AN15潤滑油。
四、密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易於調整，採用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現密封。
密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。
軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑決定。
設計小結
由於時間緊迫，所以這次的設計存在許多缺點，比如說箱體結構龐大，重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次的實踐，能使我在以後的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊，傳動更穩定精確的。
2. 設計題目:設計帶式運輸機傳動裝置已知數據f=2500v=1.5d=450
計—用於帶式運輸機上的單級直齒圓柱減速器，已知條件：運輸帶的工作拉力F=1350 N，運輸帶的速度V=1.6 m/s捲筒直徑D=260 mm,兩班制工作（12小時），連續單向運轉，載荷平移，工作年限10年，每年300工作日，運輸帶速度允許誤差為±5％，捲筒效率0.96
一.傳動方案分析：
如圖所示減速傳動由帶傳動和單級圓柱齒輪傳動組成，帶傳動置於高速級具有緩沖吸振能力和過載保護作用，帶傳動依靠摩擦力工作，有利於減少傳動的結構尺寸，而圓柱齒輪傳動布置在低速級，有利於發揮其過載能力大的優勢
二.選擇電動機：
（1）電動機的類型和結構形式，按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三相非同步交流電動機。
（2）電動機容量：
①捲筒軸的輸出功率Pw＝FV/1000=1350×1.6/1000=2.16 kw
②電動機輸出功率Pd＝Pw/η
傳動系統的總效率：η＝
式中……為從電動機至捲筒之間的各傳動機構和軸承的效率。
由表查得V帶傳動＝0.96，滾動軸承＝0.99，圓柱齒輪傳動
＝0.97，彈性連軸器＝0.99，捲筒軸滑動軸承＝0.96
於是η=0.96××0.97×0.99×0.96≈0.88
故:
Pd= Pw/η=2.16/0.88≈2.45 kw
③ 電動機額定功率由表取得=3 kw
（3）電動機的轉速：由已知條件計算捲筒的轉速
即:
=60×1000V/πD=60×1000×1.6/3.14×260=118 r/min
V帶傳動常用傳動比范圍=2-4，單級圓柱齒輪的傳動比范圍=2-4
於是轉速可選范圍為 ==118×（2～4）×（2～4）
=472～1888 r/min
可見同步轉速為 500 r/min和2000 r/min的電動機均合適，為使傳動裝置的傳動比較小，結構尺寸緊湊，這里選用同步轉速為960 ×r/min的電動機
傳動系統總傳動比i= =≈2.04
根據V帶傳動的常用范圍=2-4取=4
於是單級圓柱齒輪減速器傳動比 ==≈2.04
把數字改一下就可以了
3. 帶式輸送機傳動裝置設計！！！感激不盡
題目：傳動裝置，減速機設計及相關零件加工。
一．總體布置簡圖
1—電動機；2—帶式運輸機；3—齒輪減速器；4—聯軸器；5—滾筒
二.工作情況：
載荷平穩、單向工作
三．原始數據
滾筒的扭矩T（Nm）：520
滾筒的直徑D（mm）：260
運輸帶速度V（m/s）：1.2
帶速允許偏差（％）：5
使用年限（年）：8
工作制度（班/日）：2
四.設計內容
傳動方案的擬定及說明
一個好的傳動方案，除了滿足機器的功能要求外，還應當工作可靠，結構簡單，尺寸緊湊，傳動效率高，成本低廉以及使用維護方便。對比材料中2-1所示帶式輸送機的四種方案，再經由題目所知傳動機由於工作載荷平穩，工作環境有輕塵，布局尺寸沒有嚴格限制，將帶傳動放在高速級，即可緩沖吸振又能減小傳動的尺寸。具體方案見圖1-1。
電動機的選擇
1．電動機類型和結構的選擇
因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y系列的三相非同步電動機。
2．電動機容量的選擇
1） 工作機所需功率Pw
Pw＝2.4kW
2） 電動機的輸出功率
Pd＝Pw/η
η＝ ＝0.895
Pd＝2.682kW
3．電動機轉速的選擇
nd＝（i1』 i2』…in』）nw
則V帶傳動η1=0.96
初選為同步轉速為1000r/min的電動機
4．電動機型號的確定
由表20－2查出電動機型號為Y132S-6,其額定功率為3kW，滿載轉速960r/min。基本符合題目所需的要求
計算傳動裝置的運動和動力參數
傳動裝置的總傳動比及其分配
1．計算總傳動比
由電動機的滿載轉速nm和工作機主動軸轉速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為：
i＝nm/nw
nw＝88.19
i＝10.89
2．合理分配各級傳動比
取V帶傳動的傳動比i1，取i1=2.7，則單級圓柱齒輪減速器的傳動比為i2=i/i1= =4.03，
取i2=4
各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩
項 目 電動機軸 高速軸I 低速軸II 滾筒W軸
轉速（r/min） 960 384 88.19 88.19
功率（kW） 2.682 2.575 2.471 2.422
轉矩（N?m） 26.68 64.04 245.813 262.276
傳動比 4 4.356 4.356 1
效率 0.96 0.97 0.99 0.99
傳動件設計計算
(1)材料選擇以斜齒圓柱齒輪傳動方式
小齒輪：材料45鋼，調質處理HBS1=230
大齒輪：材料45鋼（或者ZG310~570）正火處理，HBS2=190
(2）參數選擇
1)齒數，取Z1=22，則Z2=I Z=4.356×22=95.832 取Z2=96
2)齒寬系數, 查表6-6 取
4. 設計帶式運輸機傳動裝置
目 錄一、 傳動方案擬定-------------------------二、 電動機的選擇-------------------------三、 各軸運動的總傳動比並分配各級傳動比---四、 運動參數及動力參數計算----------------五、 V帶傳動設計---------------------------六、 齒輪傳動設計-------------------------七、 軸的設計-----------------------------八、 滾動軸承的選擇及校核計算-------------九、 鍵的校核計算--------------------- 十、 聯軸器的選擇--------------------------十一、 潤滑與密封 ---------------------------十二、 減速器附件的選擇及簡要說明----------------十三、 箱體主要結構尺寸的計算--------------------十四 參考文獻一、傳動方案擬定第四個數據：設計帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器1、 工作條件：使用年限5年，每年按300天計算，兩班制工作，單向運轉，載荷平穩。2、 原始數據：滾筒圓周力F＝2.5KN；帶速V＝1.5m/s；滾筒直徑D＝300mm。 運動簡圖 二、電動機的選擇1、電動機類型和結構型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相非同步電動機。2、確定電動機的功率：(1)傳動裝置的總效率：η總＝η帶×η2軸承×η齒輪×η聯軸器×η滾筒＝0.96×0.992×0.97×0.98×0.96＝0.859(2)電機所需的工作功率：Pd＝FV/1000η總＝2500×1.5/（1000×0.859） ＝4.37KW(3)選用電動機查JB/T9616 1999選用Y132M2-6三相非同步電動機，主要參數如下表1-2： 型 號額定功率KW轉速r/min電流A效率%功率因數堵轉電流額定電流堵轉扭矩額定轉矩最大轉矩額定轉矩Y132M2-6 5.5 960 12.6 85.3 0.78 6.5 2.0 2.2三、各軸運動的總傳動比並分配各級傳動比1、總傳動比：工作機的轉速 n筒＝60×1000V／（πD）＝60×1000×1.5／（4.14×300）＝95.49r/mini總＝n電動/n筒＝960/95.49＝10.052、分配各級傳動比（1） 取i帶＝2.5（2） ∵i總＝i齒×i 帶∴i齒＝i總/i帶＝10.05/2.5＝4.02 四、運動參數及動力參數計算1、計算各軸轉速（r/min）n電＝960(r/min) nI＝n電/i帶＝960/2.5＝384(r/min)nII＝nI/i齒＝384/4.02＝95.52(r/min)n筒＝nII＝95.52 (r/min)2、 計算各軸的功率（KW） P電＝ Pd＝4.37KWPI＝Pd×η帶＝4.73×0.96＝4.20KW PII＝PI×η軸承×η齒輪＝4.2×0.99×0.97＝4.03KWP筒＝PI×η軸承×η聯軸器＝4.03×0.99×0.98＝3.91KW3、 計算各軸轉矩T電＝9.55Pd/nm＝9550×4.73/960＝43.47N·mTI＝9.55 PI /n1 ＝9550×4.2/384＝104.45N·mTII ＝9.55 PII /n2＝9550×4.03/95.52＝402.92N·m T筒＝9.55 P筒/n筒＝9550×3.91/95.52＝390.92 N·m將上述數據列表如下： 軸名參數 電動機I軸II軸滾筒軸轉速n(r/min)96038495.5295.52功率p(kw)4.374.204.033.91轉矩T(N·m)43.47104.45402.92390.92傳動比i2.54.021.00效率η0.960.960.98 五、V帶傳動設計1、 選擇普通V帶截型由課本[1]表15-8得：kA＝1.2 P電＝4.37KWPC＝KAP電＝1.2×4.37＝5.24KW據PC＝5.24KW和n電＝960r/min由[1]圖15-8得：選用A型V帶2、 確定小帶輪基準直徑由課本[1]表15-8，表15-4，表15-6，取dd1＝112mm3、 確定大帶輪基準直徑 dd2＝i帶＝2.5×112＝280 mm4、驗算帶速帶速V：V＝πdd1n1/（60×1000）＝π×112×960/（60×1000） ＝5.63m/s在5~25m/s范圍內，帶速合適5、初定中心距a0 0.7（dd1+ dd2）≤ a0 ≤ 2（dd1+ dd2）得 274.4≤a0≤784取a0＝530 mm6、確定帶的基準長L0＝2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0＝2×530+3.14(112+280)+(280-112)2/(4×530)＝1689mm根據課本[1]表15-2選取相近的Ld＝1800mm7、確定實際中心距aa≈a0+(Ld-Ld0)/2＝530+(1800-1689)/2＝585.5mm8、驗算小帶輪包角α1＝180°-57.3° ×(dd2-dd1)/a＝180°-57.3°×(280-112)/585.5＝163.33°>120°（適用）9、確定帶的根數單根V帶傳遞的額定功率.據dd1和n1，查課本[1]表15-7得 P0＝1.16KWi≠1時單根V帶的額定功率增量.據帶型及i查[1]表15-9得 △P0＝0.11KW查[1]表15-10，得Kα＝0.957；查[1]表15-12得 KL＝1.01Z＝PC/[(P1+△P1)KαKL]＝5.24/[(1.16+0.11) ×0.957×1.01]＝4.27 取Z＝5根10、計算軸上壓力由課本[1]表15-1查得q＝0.11kg/m，單根V帶的初拉力：F0＝500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2＝500x5.24/5x5.63(2.5/0.957-1)+0.11x5.632 ＝153.55kN則作用在軸承的壓力FQFQ＝2ZF0sin(α1/2)＝2×5×153.55sin(163.55°/2)＝1519.7N11、計算帶輪的寬度BB＝（Z-1）e+2f＝（5-1）×15+2×10＝80 mm六、齒輪傳動設計（1）選擇齒輪材料與熱處理：所設計齒輪傳動屬於閉式傳動，通常齒輪採用軟齒面。選用價格便宜便於製造的材料，小齒輪材料為45鋼，調質，齒面硬度229-286HBW；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為169-217HBW；精度等級：運輸機是一般機器，速度不高，故選8級精度（2）按齒面接觸疲勞強度設計該傳動為閉式軟齒面，主要失效形式為疲勞點蝕，故按齒面接觸疲勞強度設計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。設計公式為：d1≥ ［(2k TI (u+1)(ZhZe)2/（φ[σH]2)］1/3①載荷系數K 查課本[1]表13-8 K＝1.2 ②轉矩TI TI＝104450N·mm ③解除疲勞許用應力[σH] ＝σHlim ZN/SH按齒面硬度中間值查[1]圖13-32 σHlim1＝600Mpa σHlim2＝550Mpa接觸疲勞壽命系數Zn：按一年300個工作日，每天16h計算，由公式N＝60njtn 計算N1＝60×384×5×300×16＝5.53x108N2＝N1/i齒＝5.53x109 /4.02＝1.38×108查[1]課本圖13-34中曲線1，得 ZN1＝1.05 ZN2＝1.1按一般可靠度要求選取安全系數SH＝1.0[σH]1＝σHlim1ZN1/Shmin＝600x1.05/1＝630 Mpa[σH]2＝σHlim2ZN2/Shmin＝550x1.1/1＝605Mpa故得：[σH]＝ 605Mpa④計算小齒輪分度圓直徑d1由[1]課本表13-9 按齒輪相對軸承對稱布置,取 φd＝1.0 ZH＝2.5由[1]課本表13-10得ZE＝189.8(N／mm2)1／2將上述參數代入下式d1≥ ［(2k TI (u+1)(ZHZE)2/φ[σH]2)］1/3＝［(2×1.2×104450 × (4.02+1)×(2.5×189.8)2/（1×4.02×6052)］1/3＝57.5mm 取d1＝60 mm⑤計算圓周速度V＝ nIπd1／（60×1000）＝384×3.14×60／（60×1000）＝1.21m／sV＜6m／s 故取8級精度合適（3）確定主要參數①齒數 取Z1＝24 Z2＝Z1×i齒＝24×4.02≈96.48＝97②模數 m＝d1／Z1＝60／24＝2.5 符合標准模數第一系列③分度圓直徑d2＝Z2 m＝24×2.5＝60mm d2＝Z2 m＝97×2.5＝242.5 mm④中心距a＝（d1+ d2）／2＝（60+242.5）／2＝151.25mm⑤齒寬 b＝φdd1＝1.0×60＝60mm 取b2＝60mm b1＝b2+5 mm＝65 mm(4)校核齒根彎曲疲勞強度①齒形因數Yfs 查［1］課本圖13-30 Yfs1＝4.26 Yfs2＝3.97 ②許用彎曲應力[σF] [σF]＝σFlim YN/SF 由課本[1]圖13-31 按齒面硬度中間值得σFlim1＝240Mpa σFlim2 ＝220Mpa 由課本[1]圖13-33 得彎曲疲勞壽命系數YN：YN1＝1 YN2＝1 按一般可靠性要求，取彎曲疲勞安全系數SF＝1 計算得彎曲疲勞許用應力為[σF1]＝σFlim1 YN1/SF＝240×1/1＝240Mpa[σF2]＝ σFlim2 YN2/SF ＝220×1/1＝220Mpa校核計算 σF1＝2kT1YFS1/ （b1md1）＝2×1.2×104450×4.26/（60×2.5×60）＝118.66Mpa< [σF1]σF2＝2kT1YFS2/ （b2md1）＝118.66×3.97/4.26＝110.58Mpa< [σF2]故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠(5)齒輪的幾何尺寸計算 齒頂圓直徑dada1 ＝d1+2ha＝60+5＝65mmda2＝d2+ ha＝242.5+5＝247.5mm 齒全高h h＝(2 ha*+c*)m＝(2+0.25)×2.5＝5.625 mm 齒根高hf＝（ha*+c*）m＝1.25×2.5＝3.125mm 齒頂高ha＝ ha*m ＝ 1×2.5＝2.5mm 齒根圓直徑dfdf1＝d1-2hf＝60-6.25＝53.75mmdf2＝d2-2hf＝242.5-6.25＝236.25mm (6)齒輪的結構設計小齒輪採用齒輪軸結構，大齒輪採用鍛造毛坯的腹板式結構。大齒輪的有關尺寸計算如下：軸孔直徑d＝60mm輪轂直徑D1＝1.6d＝60×1.6＝96mm輪轂長度L＝1.2d＝1.2×60＝72mm輪緣厚度δ0＝(3-4)m＝7.5-10mm 取δ0＝10mm輪緣內徑D2＝da2-2h-2δ0＝247.5-2×5.625－20＝216.25 mm 取D2 ＝216mm腹板厚度C＝(0.2-0.3)b＝12-18mm取C＝18mm腹板中心孔直徑D0＝0.5(D1+D2)＝0.5(96+216)＝156mm腹板孔直徑d0＝15-25mm 取d0＝20mm齒輪倒角取C2七、軸的設計 從動軸設計 1、選擇軸的材料 確定許用應力 選軸的材料為45號鋼，調質處理。查[1]表19-14可知：σb＝600Mpa,查[1]表19-17可知：[σb] -1＝55Mpa 2、按扭矩估算軸的最小直徑 單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯軸器相接，從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為： d≥A(PⅡ／nⅡ)1／3 查[1]表19-16 A＝115 則d≥115×(4.03/95.52)1/3mm＝40mm 考慮鍵槽的影響，故應將軸徑增大5%即d＝40×1.05＝42mm 要選聯軸器的轉矩Tc Tc＝KTⅡ＝1.5×402920＝6.0438×105N·mm (查[1]表20-1 工況系數K＝1.5) 查[2]附錄6 選用連軸器型號為YLD10考慮聯軸器孔徑系列標准 故取d＝45mm 3、軸的結構設計 軸結構設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結構草圖。 1）聯軸器的選擇 聯軸器的型號為YLD10聯軸器：45×112 （2）確定軸上零件的位置與固定方式 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置。在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯軸器，齒輪靠軸環和擋油環實現軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸承靠擋油環和端軸承蓋實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定，聯軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現軸向定位和周向定位。 （3）確定各段軸的直徑將估算軸d＝45mm作為外伸端直徑d1與聯軸器相配（如圖），考慮聯軸器用軸肩實現軸向定位，取第二段直徑為d2＝50mm，齒輪和右端軸承從右側裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應大於d2，取d3＝55mm，為便於齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應大於d3，取d4＝60mm。齒輪左端用軸環固定,右端用擋油環定位,軸環直徑d5滿足齒輪定位的同時,還應滿足左側軸承的安裝要求，d5＝68mm,根據選定軸承型號確定.左端軸承型號與左端軸承相同,取d6＝55mm. (4)選擇軸承型號由[2]附表5-1初選深溝球軸承,代號為6211,軸承寬度B＝21。 (5）確定軸各段直徑和長度由草繪圖得Ⅰ段：d1＝45mm 長度L1＝110mmII段:d2＝50mm 長度L2＝60mmIII段：d3＝55mm 長度L3＝43mmⅣ段：d4＝60mm 長度L4＝70mmⅤ段:d5＝68mm 長度L5＝6mmⅦ段:d4=55mm 長度L6=35mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L＝133mm4、按彎矩復合強度校核（1）齒輪上作用力的計算 齒輪所受的轉矩：T＝TⅡ＝402.92N·m 齒輪作用力： 圓周力：Ft＝2000T/d＝2000×402.92/242.5＝3323.1N 徑向力：Fr＝Fttan200＝3323.1×tan200＝1209.5N（2）因為該軸兩軸承對稱，所以：LA＝LB＝66.5mm（3）繪制軸受力簡圖（如圖a）（4）計算支承反力 FHA＝FHB＝Fr/2＝1209.5/2＝604.8NFVA＝FVB＝Ft/2＝3323.1/2＝1661.5N （5）繪制彎矩圖由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在水平面彎矩（如圖b）為MHC＝FHAL/2＝604.8×133÷2000＝40.22N?m截面C在豎直面上彎矩（如圖c）為：MVC＝FVAL/2＝1661.5×133÷2000＝110.49N?m(6)繪制合彎矩圖（如圖d）MC＝(MHC 2+ MVC 2)1/2＝（40.222+110.492)1/2＝117.58N?m(7)繪制扭矩圖（如圖e）轉矩：T＝TⅡ＝402.92N·m(8)校核軸的強度轉矩產生的扭剪可認為按脈動循環變化，取α＝0.6，截面C處的當量彎矩：Mec＝[MC2+(αT)2]1/2＝[117.582+(0.6×402.92)2]1/2＝268.8N·m(9)校核危險截面C所需的直徑de＝［Me ／(0.1[σb] -1)］1／3＝［268.8 ／(0.1×55)］1／3＝36.6mm考慮鍵槽的影響，故應將軸徑增大5%de＝36.6×1.05＝38.4mm＜60mm結論：該軸強度足夠。
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6. 機械設計課程設計帶式運輸機傳動裝置
機械設計課程設計任務書
題目：設計一用於帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器
一． 總體布置簡圖
1—電動機；2—聯軸器；3—齒輪減速器；4—帶式運輸機；5—鼓輪；6—聯軸器
二． 工作情況：
載荷平穩、單向旋轉
三． 原始數據
鼓輪的扭矩T（N·m）：850
鼓輪的直徑D（mm）：350
運輸帶速度V（m/s）：0.7
帶速允許偏差（％）：5
使用年限（年）：5
工作制度（班/日）：2
四． 設計內容
1. 電動機的選擇與運動參數計算；
2. 斜齒輪傳動設計計算
3. 軸的設計
4. 滾動軸承的選擇
5. 鍵和連軸器的選擇與校核；
6. 裝配圖、零件圖的繪制
7. 設計計算說明書的編寫
五． 設計任務
1． 減速器總裝配圖一張
2． 齒輪、軸零件圖各一張
3． 設計說明書一份
六． 設計進度
1、 第一階段：總體計算和傳動件參數計算
2、 第二階段：軸與軸系零件的設計
3、 第三階段：軸、軸承、聯軸器、鍵的校核及草圖繪制
4、 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫
傳動方案的擬定及說明
由題目所知傳動機構類型為：同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構進行分析論證。
本傳動機構的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結構較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。
電動機的選擇
1．電動機類型和結構的選擇
因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y（IP44）系列的電動機。
2．電動機容量的選擇
1） 工作機所需功率Pw
Pw＝3.4kW
2） 電動機的輸出功率
Pd＝Pw/η
η＝ ＝0.904
Pd＝3.76kW
3．電動機轉速的選擇
nd＝（i1』·i2』…in』）nw
初選為同步轉速為1000r/min的電動機
4．電動機型號的確定
由表20－1查出電動機型號為Y132M1-6,其額定功率為4kW，滿載轉速960r/min。基本符合題目所需的要求。
計算傳動裝置的運動和動力參數
傳動裝置的總傳動比及其分配
1．計算總傳動比
由電動機的滿載轉速nm和工作機主動軸轉速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為：
i＝nm/nw
nw＝38.4
i＝25.14
7. 帶式輸送機傳動裝置設計
【傳動方案擬定】
工作條件：使用年限10年，每年按300天計算，兩班制工作，載荷平穩。
原始數據：滾筒圓周力F=1.7KN；帶速V=1.4m/s；
滾筒直徑D=220mm。
【電動機的選擇】
電動機類型和結構型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相非同步電動機。
確定電動機的功率：
傳動裝置的總效率：
η總=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯軸器×η滾筒
=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
=0.86
電機所需的工作功率：
Pd=FV/1000η總
=1700×1.4/1000×0.86
=2.76KW
確定電動機轉速：
滾筒軸的工作轉速：
Nw=60×1000V/πD
=60×1000×1.4/π×220
=121.5r/min