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題目：帶式輸送機(jī)傳動裝置的設(shè)計

指導(dǎo)老師：黃科文老師

姓名：何奇濱

學(xué)號：09654127

摘要：運輸機(jī)械用減速器（JB/T9002-1999）包括：二級傳動硬齒面DBY和中硬齒面DBZ兩個系列及三級傳動硬齒面DCY和中硬齒面DCZ兩個系列。第一級傳動為錐齒輪，第二、第三級傳動為漸開線圓柱齒輪。錐齒輪齒形為格里森弧線齒或克林根貝爾格延伸外擺線齒。齒輪及齒輪軸均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件。硬齒面經(jīng)滲碳、淬火磨齒，齒面硬度為：齒輪軸58-62HRC；齒輪54-58HRC。圓柱和圓錐齒輪精度分別不低于GB/T10095和GB/T11365中的6級。中硬齒面減速器的錐齒輪采用硬齒面，圓柱齒輪采用調(diào)質(zhì)、精滾，齒面硬度為：齒輪軸306-332HB，大齒輪273-314HB，齒輪精度為7級。

這種減速器主要適用于運輸機(jī)械，也可用于冶金、礦山、石油、化工等通用機(jī)械.其工作條件為：

a.輸入軸最高轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；

b.齒輪圓周速度不大于20m/s；

c.工作環(huán)境溫度為-40—45度，當(dāng)環(huán)境溫度低于0度時，啟動前潤滑油應(yīng)預(yù)熱。

從以上資料我們可以看出齒輪減速器結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、運行平穩(wěn)、傳動比大、體積小、加工方便、壽命長等等.因此，隨著我國社會主義建設(shè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)已有許多單位自行設(shè)計和制造了這種減速器，并且已日益廣泛地應(yīng)用在國防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運輸、建筑工程、食品工業(yè)和儀表制造等工業(yè)部門的機(jī)械設(shè)備中，今后將會得到更加廣泛的應(yīng)用。

本文首先介紹了帶式輸送機(jī)傳動裝置的研究背景，通過對參考文獻(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，闡述了齒輪、減速器等的相關(guān)內(nèi)容；在技術(shù)路線中，論述齒輪和軸的選擇及其基本參數(shù)的選擇和幾何尺寸的計算，兩個主要強度的驗算等在這次設(shè)計中所需要考慮的一些技術(shù)問題做了介紹；為畢業(yè)設(shè)計寫作建立了進(jìn)度表，為以后的設(shè)計工作提供了一個指導(dǎo)。最后，給出了一些參考文獻(xiàn)，可以用來查閱相關(guān)的資料，給自己的設(shè)計帶來方便。

關(guān)鍵詞電動機(jī)，齒輪，軸，圓錐-圓柱齒輪傳動減速器

Abstract: The transport machinery reducer (JB/T9002-1999) include: the two transmission Hardened DBY and hardened DBZ two series and three transmission Hardened DCY and hardened DCZ two series. The first drive bevel gear, the third drive for involute cylindrical gears. Bevel gear tooth the Gleason arc tooth or Brooklyn root Berg extension epicycloid tooth. Gear and gear shaft are made of high quality alloy steel forgings. Hardened by carburizing, quenching and grinding teeth, tooth surface hardness as follows: the gear shaft 58-62HRC; gear 54-58 HRC. Cylindrical and bevel gear accuracy of not less than six GB/T10095 and GB/T11365. Hardened reducer, bevel gears with hardened, cylindrical gears are made of quenched and tempered, fine roller tooth surface hardness: the gear shaft 306-332HB, the large gear 273-314HB, precision gears 7.

This reducer is mainly applicable to the transport machinery, can also be used in metallurgy, mining, petroleum, chemicals and general machinery. Their working conditions as:

(a) input shaft maximum speed of not more than 1500r/min;

(b) gear circumferential speed is not greater than 20m / s;

（c）working environment temperature of -40-45 degrees when ambient temperature is below 0 degrees, before the start of oil should be preheated.

From the above data we can see that the gear reducer compact, high transmission efficiency, smooth operation, transmission ratio, small size, easy to process, long life, and so on. With the rapid development of China's socialist construction, the existing domestic many units to design and manufacture of this reducer, and has become increasingly widely used in the industrial sector of the defense, mining, metallurgy, chemical, textile, lifting and transport, construction, food industry and instrument manufacturing machinery and equipment in the future will be more widely used.

This paper first introduces the research background of the belt conveyor drive unit, a detailed analysis of the references on the gears, reducers, etc.; in the technology roadmap, discusses the choice of gears and shafts and the basic parameters the selection and geometry calculations, the two main strength checking, etc. need to be considered in the design of some technical problems do; to establish a schedule for graduation design writing, and provides a guidance for future design work. Finally, some references can be used to access the relevant information to bring convenience to your own design.

Keywords：motors, gears, shafts, conical - cylindrical gear drive reducer

通過查閱一些文獻(xiàn)我們可以了解到帶式傳動裝置的設(shè)計情況，為我所要做的課題確定研究的方向和設(shè)計的內(nèi)容。

帶傳動是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用較多的傳動裝置之一，主要有主動輪、從動輪和傳動帶組成。工作時靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現(xiàn)主、從動輪間運動和動力的傳遞。

帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護(hù)其他零件的優(yōu)點。

1.2圓錐-圓柱齒輪傳動減速器

YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件：環(huán)境溫度為-40～40度；輸入軸轉(zhuǎn)速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s，電機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩為減速器額定轉(zhuǎn)矩的兩倍。YK系列的特點：采用一級圓弧錐齒輪和一、二、三級圓柱齒輪組合，把錐齒輪作為高速級（四級減速器時作為第二級），以減小錐齒輪的尺寸；齒輪均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼滲碳淬火、精加工而成，圓柱齒輪精度達(dá)到GB/T10095中的6級，圓錐齒輪精度達(dá)到GB/T11365中的7級；中心距、公稱傳動比等主要參數(shù)均采用R20優(yōu)先數(shù)系；結(jié)構(gòu)上采用模塊式設(shè)計方法，主要零件可以互換；除底座式實心輸出軸的基本型外，還派生出輸出軸為空心軸的有底座懸掛結(jié)構(gòu)；有多中潤滑、冷卻、裝配型式。所以有較大的覆蓋面，可以滿足較多工業(yè)部門的使用要求。

減速器的選用原則：（1）按機(jī)械強度確定減速器的規(guī)格。減速器的額定功率P1N 是按載荷平穩(wěn)、每天工作小于等于10h、每小時啟動5次、允許啟動轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的兩倍、單向運轉(zhuǎn)、單對齒輪的接觸強度安全系數(shù)為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當(dāng)載荷性質(zhì)不同，每天工作小時數(shù)不同時，應(yīng)根據(jù)工作機(jī)載荷分類按各種系數(shù)進(jìn)行修正.減速器雙向運轉(zhuǎn)時，需視情況將P1N乘上0.7～1.0的系數(shù)，當(dāng)反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時取小值，反之取大值。功率按下式計算：P2m=P2*KA*KS*KR ，其中P2 為工作功率； KA 為使用系數(shù)； KS 為啟動系數(shù)； KR 為可靠系數(shù)。（2）熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環(huán)境溫度20℃，每小時100%連續(xù)運轉(zhuǎn)和功率利用律（指P2/P1N×100%）為100%的情況，不符合上述情況時，應(yīng)進(jìn)行修正。（3）校核軸伸部位承受的徑向載荷。

帶傳動設(shè)計時，應(yīng)檢查帶輪的尺寸與其相關(guān)零部件尺寸是否協(xié)調(diào)。例如對于安裝在減速器或電動機(jī)軸上的帶輪外徑應(yīng)與減速器、電動機(jī)中心高相協(xié)調(diào)，避免與機(jī)座或其它零、部件發(fā)生碰撞。

2.2減速器內(nèi)部的傳動零件

減速器外部傳動件設(shè)計完成后，可進(jìn)行減速器內(nèi)部傳動零件的設(shè)計計算。

1）齒輪材料的選擇應(yīng)與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協(xié)調(diào)。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時，應(yīng)選鑄剛或鑄鐵材料。各級大、小齒輪應(yīng)該可能減少材料品種。

2）蝸輪材料的選者與相對滑動速度有關(guān)。因此，設(shè)計時可按初估的滑速度選擇材料。在傳動尺寸確定后，校核起滑動速度是否在初估值的范圍內(nèi)，檢查所選材料是否合適。

3）傳動件的尺寸和參數(shù)取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數(shù)必須符合標(biāo)準(zhǔn)。圓柱齒輪和蝸桿傳動的中心距應(yīng)盡量圓整。對斜齒輪圓柱齒輪傳動還可通過改變螺旋角的大小來進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)設(shè)計計算結(jié)果，將傳動零件的有關(guān)數(shù)據(jù)和尺寸整理列表，并畫出其結(jié)構(gòu)簡圖，以備在裝配圖設(shè)計和軸、軸承、鍵聯(lián)結(jié)等校核計算時應(yīng)用。

聯(lián)軸器的選擇

減速器的類型應(yīng)該根據(jù)工作要求選定。聯(lián)接電動機(jī)軸與減速器，由于軸的轉(zhuǎn)速高，一般應(yīng)選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯(lián)軸器，例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸（輸出軸）與工作機(jī)軸聯(lián)接用的連周期，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)距較大，又因為減速器軸與工作機(jī)軸之間往往有較大的軸線偏移，因此常選用剛性可以移動聯(lián)軸器，例如滾子鏈聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器。對于中、小型減速器，其輸出與工作機(jī)軸的軸線便宜不很大時，也可以選用彈性柱銷聯(lián)軸器這類彈性可移式聯(lián)軸器。

聯(lián)軸器型號按計算轉(zhuǎn)距進(jìn)行選擇。所選定的聯(lián)軸器，起軸孔直徑的范圍應(yīng)與被聯(lián)接兩軸的直徑相適應(yīng)。應(yīng)注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動機(jī)的軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器。

第一章設(shè)計任務(wù)書

1.1 設(shè)計任務(wù)書 ………………………………………………7

第二章機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計

2.1 傳動方案擬定………………………………………………8

2.2 電動機(jī)的選擇 ……………………………………………8

2.3 齒輪傳動的設(shè)計 ………………………………………10

2.4 傳動軸的設(shè)計 …………………………………………12

2.5 傳動裝置的運動和動力設(shè)計 ……………………………16

2.6 滾動軸承的設(shè)計 …………………………………………17

2.7 鍵連接的設(shè)計 ……………………………………………18

2.8 聯(lián)軸器的設(shè)計 ……………………………………………19

2.9 箱體的設(shè)計 ………………………………………………20

2.10 潤滑和密封的設(shè)計………………………………………21

2.11 設(shè)計小結(jié)…………………………………………………22

第三章附加圖紙及參考資料

3.1 減速器裝配圖……………………………………………23

3.2 輸入輸出軸圖紙…………………………………………24

3.3 輸出軸圖紙………………………………………………25

3.4 輸出齒輪圖紙……………………………………………26

3.5參考資料…………………………………………………22

第一章設(shè)計任務(wù)書

1.1 設(shè)計任務(wù)書

1、設(shè)計題目（設(shè)計帶式輸送機(jī)傳動裝置）

1——V帶傳動；2——電動機(jī)；3——圓柱齒輪減速器；4——聯(lián)軸器

5——輸送帶； 6——滾筒

原始數(shù)據(jù)：

原始數(shù)據(jù)題號

運輸帶拉力F（N）

運輸帶速度V（m/s）

卷筒直徑D（mm）

每日工作時間T/H

傳動帶工作年限/A

注：傳動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，啟動載荷為名義載荷的1.25倍，傳送帶速度允許誤差為±5%。

設(shè)計工作量：

1. 設(shè)計說明書一份；

2. 減速器裝配圖1張（A0或A1）

3. 零件工作圖1——3張。

第二章機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計

2．1 傳動方案擬定

　　采用Ｖ帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護(hù)方便。

2．2 電動機(jī)選擇

1、電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇Y系列三相異步電動機(jī)，此系列電動機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。

2、選擇電動機(jī)功率：工作機(jī)所需要的電動機(jī)輸出功率為：Pd=Pw／η。

滾筒的工作效率為0.96. Pw=Fv／1000ηw ，以Pd= Fv／1000ηwη。

由電動機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為：

ηwη=η1×η2×η2×3η3×η4×η5×η6式中η1、η2、η3、4η、η5、η6分別為帶傳動，齒輪傳動的軸承，齒輪傳動，聯(lián)軸器，卷筒軸的軸承及卷筒的效率。取η1=0.96、 η2=0.99、η3=0.97、η4=0.97、η5=0.98、η6=0.96，則

ηwη=0.96×0.99*0.99*0.97*0.97*0.97*0.98*0.96=0.80

所以Pd= Fv／1000ηwη=4.5Kw。

3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速

卷筒工作轉(zhuǎn)速為：

n卷筒＝60×1000·V/（π·D）

=(60×1000×1.8) /（４00×π）=86 r/min　　　

根據(jù)手冊Ｐ6表2.2推薦的傳動比合理范圍，取Ｖ帶傳動比

I1’=２～４，取圓柱齒輪傳動比范圍I’=3～5。則總傳動比理論范圍為：Ｉa’＝６～２0。

故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為

N’d =I’a×n卷筒

　　　　　 =(6～20)×86

則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min。

確定電動機(jī)功率的原則是電動機(jī)的額定功率Ped稍大于Pd。

本題的Pd=4.5Kw。

根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊查出一適用的電動機(jī)型號：（如下表2.1.1）

方案	電動機(jī) 型號	額定功率	電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)		傳動裝置傳動比
方案	電動機(jī) 型號	額定功率	同步轉(zhuǎn) 速	滿載轉(zhuǎn) 速	總傳動比	V帶傳動	減速器
1	Y132M2-6	5.5	1000	960	11.16	3	3.72

綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器傳動比，可見方案比較適合。

此選定電動機(jī)型號為Y132M2-6。

4、電動機(jī)主要外形和安裝尺寸：（圖2.2.1及表2.2.1）

中心高 H	外形尺寸 Lx(AC/2+AD)×HD	底角安裝尺寸 A×B	地腳螺栓孔直徑 K	軸伸尺寸D×E	裝鍵部位尺寸 F×GD
132	515×345×315	216×178	12	38×80	10×41

各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)的計算

設(shè)計計算與內(nèi)容

設(shè)計結(jié)果

1)0軸（電動機(jī)軸）

P0=4.5KW n0=960r/minT0=9550P0/n0=9550×4.5/960=44.765N.mP1=P0×η1 =4.5×0.96=4.32KWn1=n0/i1=960/3=320/min

P0=4.5KWn0=960r/minT0 =40.765N.mP1=4.32KWn1=320r/min

2）1軸（高速軸）

T1=9550P1/n1=9550×4.32/320=128.925N.m P2=P1×η22×η3×η4 =4.32×0.982×0.97×0.97=3.9037KW

T1=128.925N.mP2=3.9037KW

3）2軸（低速軸）

n2=n1/i2=320/3.72=86r/minT2=9550P2/n2=9550×3.9037/86=433.492N.m 3.9037×0.99×0.97=3.748

n2=86r/minT2=433.492N.m

4）3軸（滾筒軸）

PW=P2×η5×η6=3.748×0.98×0.96=3.526KWnw=n2=86r/min TW=9550PW/nw=9550×3.672/86=407.762N.m

PW=3.526KWnw=86r/minTW=407.762N.m

原始數(shù)據(jù)題號	題號5
運輸帶拉力F（N）	2000
運輸帶速度V（m/s）	1.8
卷筒直徑D（mm）	450
每日工作時間T/H	24
傳動帶工作年限/A	5

計算步驟	設(shè)計計算與內(nèi)容	設(shè)計結(jié)果
1)0軸（電動機(jī)軸）	P0=4.5KW n0=960r/minT0=9550P0/n0=9550×4.5/960=44.765N.mP1=P0×η1 =4.5×0.96=4.32KWn1=n0/i1=960/3=320/min	P0=4.5KWn0=960r/minT0 =40.765N.mP1=4.32KWn1=320r/min
2）1軸（高速軸）	T1=9550P1/n1=9550×4.32/320=128.925N.m P2=P1×η22×η3×η4 =4.32×0.982×0.97×0.97=3.9037KW	T1=128.925N.mP2=3.9037KW
3）2軸（低速軸）	n2=n1/i2=320/3.72=86r/minT2=9550P2/n2=9550×3.9037/86=433.492N.m 3.9037×0.99×0.97=3.748	n2=86r/minT2=433.492N.m
4）3軸（滾筒軸）	PW=P2×η5×η6=3.748×0.98×0.96=3.526KWnw=n2=86r/min TW=9550PW/nw=9550×3.672/86=407.762N.m	PW=3.526KWnw=86r/minTW=407.762N.m

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