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1、燕 山 大 学机 械 设 计 课 程 设 计 报 告题目： 二级展开式圆柱齿轮减速器 学 院： 机械工程学院 年级专业： 2013级卓工班 学 号： 130101040026 学生姓名： 李响 指导教师： 齐效文 前言 带式运输机传动装置设计过程中的主要内容为传动方案的分析与拟定；选择电动机；计算传动装置的运动参数和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择计算；减速器箱体结构设计及其附件的设计、绘制装配图和零件工作图、编写设计计算说明书以及设计总结和答辩。主要依据机械设计和其他学科所学的知识，机械设计课程设计指导手册相关的规定和设计要求，机械设计课程设计图册相关部
2、分的参考以及其他设计手册和参考文献的查阅，最后还有老师在整个课设过程中的指导和不断的纠正，来完成本次的课程设计。通过这次课程设计，培养了我们独立机械设计的能力，对机械总体的设计有了一个宏观的认识，对具体的结构及其作用和各部分之间的关系有了更加深刻的了解，考虑问题更加全面，不仅要考虑工艺性，标准化，还要考虑到经济性，环境保护等。综合各种因素得到一个相对合理的方案。本次设计过程涉及到机械装置的实体设计，涉及零件的应力、强度的分析计算，材料的选择、结构设计等，涉及到以前学过的工程制图、工程材料、机械设计制造、公差配合与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理等方面的知识，是对以前所学知识的一次实践应用
3、，考验学生的综合能力，是一次十分难得的机会。目录摘要- 4 -一、项目设计目标与技术要求5二、传动系统方案制定与分析5三、传动方案的技术设计与分析63.1 电动机选择与确定73.2 传动装置总传动比确定及分配93.3运动学计算10四、 关键零部件的设计与计算114.1 设计原则制定114.2齿轮传动设计方案124.3 第一级齿轮传动设计计算134.4第二级齿轮传动设计计算184.5 轴的计算244.6 键的选择及键联接的强度计算284.7 滚动轴承选择方案30五、 传动系统结构设计与总成305.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范315.2 主要零部件的校核与验算35六、主要附件
4、与配件的选择406.1联轴器选择406.2 润滑与密封的选择416.3 通气器436.4 油标446.5 螺栓及吊环螺钉456.6油塞46七、零部件精度与公差的制定467.1 精度制定原则467.2 减速器主要结构、配合要求477.3 减速器主要技术要求48八、项目经济性与安全性分析488.1减速器总重量估算及加工成本初算488.2 安全性分析498.3 经济性与安全性综合分析49九、设计小结50十、参考文献50附页（三维图）51摘要带式运输机通过200多年的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛应用。带式运输机具有结构简单，输送量大、输送物料范围广泛、运距长、装卸料方便、
5、可靠性高、运费低廉、自动化程度高等优点，是国民经济中不可缺少的设备 传动装置更是带式运输机的核心部分，传动装置即本次重点设计的减速器，起到降低转速和增大转矩的作用，使其运行更加平稳；减速器中的齿轮传动效率高、传递载荷大、结构紧凑、可靠性高、寿命长等优点保证了带式运输机的广泛应用。因此减速器的设计是非常重要的。 根据使用地点和使用要求确定了减速器的传动带式（本次选用二级展开式圆柱齿轮），根据带拉力和卷筒的转速确定电机型号及总体的传动比，根据所选的传动形式分配传动比，设计齿轮的类型及尺寸，确定中心距；接下来进行轴径的初估、轴系的结构设计（润滑、密封方式的确定、轴承的选用）以及箱体的总体设计，之后用
6、安全系数发对轴进行校核，对轴承的寿命进行计算。最后对整体进行安全性、经济性、环境保护等进行综合分析对比。关键词：减速器 整体设计 方案比较 安全性 经济性 53设计计算过程结果一、项目设计目标与技术要求 任务描述：主要任务为减速器的设计，通过对减速器的设计实现降低转速和增大转矩，考虑到工作地点和其他要求，根据原始数据，任务书中带的拉力（F）、带速（v)和卷筒直径（D)，设计出一个相对合理的方案，达到预期的目标。 技术要求：此传动装置工作地点为煤厂，生产批量为中批，能承受中等冲击，使用年限为四年二班。合理的传动方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方
7、便，不仅以单纯地实现功能为目的，还要考虑标准化以及环境的保护等。二、传动系统方案制定与分析传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选择原动机、确定总传动比和合理分配各级传动比及计算传动装置的运动和动力参数。如图1所示为带式输送机机构简图，原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为卷筒，各部件用联轴器联接并安装在机架上。减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的重量和成本在机器中占很大比重，其性能和质量对机器的工作影响也很大。因此合理地设计传动装置是整部机器设计工作中的重要一环，而合理地拟定传动方案又是保证传动装置设计质量的基础。根据设计目标和技术要求，可行设计传动方案如下
8、： 方案1：二级展开式圆柱齿轮 优点：传动比一般为840，用于平行轴之间的传动，结构简单，加工和维修都比较方便，效率高，成本低，应用广泛。并且高速级和低速级均用斜齿轮，冲击、振动和噪声较小，重合度大，结构紧凑，传动较平稳，适用于高速传动。工作可靠，寿命长。 缺点：由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度，一般适用于载荷较平稳的场合；斜齿轮还会产生轴向力。 方案2：二级圆锥-圆柱齿轮减速器 优点：锥齿轮布置在高速级，圆锥为直齿时i=820，为斜齿或曲线齿时i=840；用于传递相交轴之间的传动;结构紧凑，传动效率高。 缺点：和圆柱齿轮相比，直齿圆锥齿轮的制造精度较低
9、，工作振动和噪声比较大，故圆周速度不宜过高；且圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径、大模数的圆锥齿轮，所以只有在改变轴的布置方向时采用。 方案3：蜗杆-齿轮减速器 优点：蜗杆布置在高速级，效率相对较高，结构紧凑、工作平稳、无噪声、以及能得到很大的传动比，一般为1560，最大到480。 缺点：在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮的低，同时蜗轮需用贵重的减摩材料（如青铜）制造；蜗杆单头效率较低，多头虽效率提高，但制造困难。此外，蜗杆传动发热大，温升高，润滑的要求相对苛刻，在设计时还需进行热平衡计算。 方案4：二级同轴式减速器 优点：传动比一般为840，用于平行轴之间的传动，横向尺寸较小
10、，结构简单，加工方便等，与展开式大致相同 缺点：轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差，高速级齿轮的承载能力难以充分利用。根据使用地点为煤厂，要求结构紧凑，传动效率高；使用年限为四年二班，工作要求可靠且具有相当的寿命；要能承受一定的冲击。综合考虑以上因素，本次选择二级展开式圆柱齿轮，它不仅能达到上述的要求，结构紧凑、效率高、工作可靠、寿命长，而且其结构简单，加工和维修方便，成本大大降低，应用斜齿轮工作更加平稳，寿命延长。综上，选择二级展开式圆柱齿轮减速器。三、传动方案的技术设计与分析传动系统的总体参数、运动和动力参数计算与确定。包括电机类别、系列及具体型号选择；给出电机方案选择依据；计算总传动比，
11、分配各级传动比，给出各级传动比分配原则或分配依据说明；计算各轴转速、功率和转矩等。3.1 电动机选择与确定3.1.1 电动机类型和结构形式选择如无特殊需要，一般选用Y系列三相交流异步电动机，其具有高效、节能、噪声小、振动小、运行安全可靠的特点；根据不同的防护要求，电机结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等区别。根据以上要求，可选方案如下： 方案1：Y系列（IP23）三相异步电动机 该系列一般用途防护式笼型电动机，能防止手指触及机壳内带电体或转动部分。该电机类型具有效率高、起动性能好、噪声低、体积小、重量轻等优点。适用于驱动无特殊要求的各种机械设备，如水泵，鼓风机等。防护等级为IP23。 方案2
12、：Y系列（IP44）三相异步电动机 该系列电动机为封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，效率高、节能，堵转转矩高、噪声低、振动小，运行安全可靠。能防止灰尘、铁屑或其他杂物进入电机内部；具有Y系列（IP23)相同的用途外，还能适用于灰尘多、水土飞溅的场合，如磨粉机、矿山机械等。防护等级为IP44。 根据使用地点为煤厂，电机要能适用于灰尘，防护等级要高，效率高，工作可靠，故选择选用Y系列（IP44)三相异步电动机，全封闭自扇冷式结构。3.1.2 电动机容量确定 (1)工作机功率P P=1.32（kW） = 由机械设计课程设计指导手册P表12-10查得：轴承效率（滚珠轴承），弹性联轴器效率，齿轮传动效率
13、（8级精度齿轮传动），=0.96， （2）电动机实际输出功率 =（kW） (3)电动机额定功率考虑到电机的安全性和裕度，由机械设计（机械设计课程设计指导手册P表14-4选取电动机额定功率。3.1.3 电动机转速选择 （1）工作机的输出速度（2）电动机的转速 推算电动机转速可选范围，由机械设计课程设计指导手册P表2-2查得：按推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮传动比一般为，则电动机转速可选范围为： 符合这一范围的同步转速有，方案对比如下： 方案1：同步转速为 的电机体积大，价格昂贵； 方案2：同步转速为 价格适中，电机和传动装置的体积适中； 方案3：同步转速为 价格适中，传动装置的体积稍大。 综
14、合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等因素，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，由机械设计（机械设计课程设计指导手册P表14-4选取具体参数。电动机具体参数为： 表3-1 Y112M-6电机参数表电动机型号额定功率（kW）电动机同步转速（r/min）电动机转速(r/min)堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y112M-62.210009402.02.23.2 传动装置总传动比确定及分配3.2.1 传动装置总传动比确定 3.2.2 各级传动比分配3.2.2.1 分配方案对于两级展开式圆柱齿轮减速器，当两级齿轮的材质和热处理条件相同、齿宽系数相等时，为使高、低速级大齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，传动比可按下式分配： 式中，为高速级传动比，为减速器的总传动比。3.2.2.2 各级传动比确定 取
