机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书课程设计说明书 课 程 名 称: 机械设计课程设计 课 程 代 码: 题 目: 带式运输机的减速 传动装置设计 学 生 姓 名: 学 号: 年级/专业/班: 10机电（3）-2 学院(直属系) : 机 械 学 院 指 导 教 师: 秦 小 屿 34一、 传动方案的拟定对于本机器，初步选择原动机为三相异步电动机，根据任务书要求，要求本机器承载速度范围大、传动比恒定、外轮廓尺寸小、工作可靠、效率高、寿命长。根据参考书第7页常见机械传动的主要性能满足圆柱齿轮的船东要求。对圆柱齿轮传动，为了使尺寸和重量更小，当减速比i8时，建议采用二级以上的传动方式。根据参考书第7页常见机械传动的主要性能，二级齿轮减速器传动比范围为：i=840，满足要求。根据工作条件和原始数据可选择展开二级圆柱齿轮传动。因为此方案可靠、传动效率高、维护方便、环境适应性好，但是也有缺点，就是宽度过大。其中选用斜齿圆柱齿轮，因为斜齿圆柱齿轮兼有传动平稳和成本低的特点，同时选用展开式可以有效的减小横向尺寸。在没有特殊要求的情况下，一般采用减速器。为了便于装配，齿轮减速器的机体采用沿齿轮轴线水平剖分的结构。综上所述，传动方案总体布局如图一所示：图一1- 电动机 ，2-弹性联轴器 ， 3-二级圆柱齿轮 ， 4-高速级齿轮减速器 ， 5-低速级齿轮 ， 6-刚性联轴器 ，7-卷筒 二、 电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算1、 电动机类型和结构形式的选择：由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此选择交流电动机。我国新设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于起动性能较好，也适用于某些要求起动转矩较高的机械，如压缩机等。由于Y系列三相笼型异步电动机有如此多有优点，且符合此减速器设计要求，因此选择Y系列三相鼠笼式异步电动机。2、 选择电动机容量：电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定。本次设计的运输机是不变载荷下长期连续运行的机械，只要所选电动机的额定功率等于或稍大于所需的电动机工作功率，即，电动机不会过热，不必较验发热和起动力矩。（1） 工作机所需功率：工作机所需功率可由工作机的工作阻力，工作机卷筒的线速度求得，即根据公式(2)：则：pw =44500.=3.78kw传动装置的总效率,应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积，即公式(5)： =1 2 3 n 其中：表示：滚动轴承效率，取0.96；表示：齿轮传动副的效率，取0.98(查参考书1第7页表一常见机械传动的主要性能)；表示：弹性连轴器的传动效率，取0.97表示：卷筒的效率，取0.99 取0.96所以： =1 2 43 34 5 =0.960.98 40.97 2 0.99 2 0.96 =0.79（2） 如图一所示的带式运输机，其电动机所需的工作功率根据公式(1)有：则有：pd =3.780.79=4.79kw3、 确定电动机转速：卷筒工作转速可根据如下公式计算：即：n=6010000.85490=33.15rmin根据参考书1第7页表一常见机械传动的主要性能，V带的传动比范围为ia=24二级圆柱齿轮减速器传动比的范围为ib=840，故电动机转速的可选范围根据公式（6）有：nd =ia ib n=2484033.15=5315304r/min根据容量和转速,查出有三种传动比方案，如表一：表一方案电动机型号额定功率电动机转速同步转速满载转速1Y160M1-847507202Y132M1-6410009603Y112M-44150014404Y112m-2430002890综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格减速器的传动比，可见第二方案比较合适，因此选择电动机型号为Y112M-2，其主要性能如表二：表二型号额定功率kW满载时转速r/min电流(380V时)A效率功率因素Y112M-2428909.4840.776.52.22.2Y112M-2电动机的外形和安装尺寸如表三：表三中心高H外形尺寸L（AC/2+AD）HD底脚安装尺寸AB地肢螺栓孔直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD112400670265190140122860841注：表中尺寸单位均为mm。4、 确定传动装置的总传动比和分配传动比传动装置的总传动比为选定的电动机满载转速和工作机主轴转速之比即公式（7）：其中：选定的电动机Y112M-2满载转速2890r/min；：卷筒工作主轴转速，即告33.15r/min；则有：in =.15=87.18V带分配的传动比=3.8，in =i减 i0 ， i减 =31.13展开式二级圆柱齿轮减速器，主要考虑满足浸没润滑的要求，为使两极大齿轮的直径相近，由参考书17页展开式曲线查得：i1 =7.15 i2 =31.137.15=4.355、 计算传动装置的运动和动力参数按照由电动机轴到工作机运动传递路线推算。得各轴的运动和动力参数。（1） 各轴转速I轴根据公式（9）： 式中：为电动机满载转速；为电动机至一轴的传动比，因为中间由联轴器连接，所以为2.8；代入数据则有：n1 =nm i0 =28902.8=1032.14r/minII轴根据公式（10）：代入数据: n2 =n1 i1 =1.32.147.15=144.36r/minIII轴根据公式（11）：代入数据 n3 =n2 i2 =144.364.35=33.19r/min卷筒轴： 式中：为III轴至卷筒轴的传动比，因为它们之间直接由联轴器连接，所以，代入数据则有：n4 =n3 =33.19r/min（2） 各轴输入功率I轴根据公式（12）： kW式中：为电动机至I轴的传递效率；则；代入数据则有：p1 =4.79.96=4.60 kWII轴根据公式（13）：kW式中：为I轴至II轴的传递效率；则代入数据则有：p2 =4.600.980.97=4.37kWIII轴根据公式（14）：kW式中：为II轴至III轴的传递效率；则代入数据则有：p3 =4.370.980.97=4.16kW卷筒轴：kW式中：为III轴至卷筒轴的传递效率；则代入数据则有：p4 =4.160.980.99=4.03kW（3） 各轴输出功率IIII轴的输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.98，则有：I轴：p1 =p1 0.98=4.600.98=4.51kW；II轴：p2 =p2 0.98=4.370.98=4.28kW；III轴：p3 =p3 0.98=4.160.98=4.08kW。（4） 各轴输入转矩电动机主轴输出转矩根据公式（17）：代入数据则有：Td =95504.=15.83IIII轴的输入转矩：I轴根据公式（18）：代入数据则有：T1 =15.832.80.96=42.55II轴根据公式（19）： 代入数据则有：T2 =42.557.150.980.97=289.18III轴根据公式（20）： 代入数据则有：T3 =289.184.350.980.97=1195.81卷筒轴的输入转矩：代入数据则有：T4 =1195.810.980.99=1160.17（5） 各轴的输出转矩IIII轴的输出转矩分别为输入转矩乘轴承效率0.98，则有：I轴：T1 =T1 0.98=42.550.98=41.67；II轴：T2 =T2 0.98=289.180.98=283.40；III轴：T3 =T3 0.98=1195.810.98=1171.90。工作机的动力和运动参数整理如表四：表四轴名效率 转矩 转速 传动比效率输入输出输入输出电机轴2.828902.80.9615.831032.14I轴4.604.5142.5541.671032.147.150.95II轴4.374.28289.18283.40144.364.350.95III轴4.164.081195.811171.9033.191.000.97卷筒轴4.031713.6636、 工作机的阻力矩工作机的阻力矩可由工作机的工作效率公式和速度公式求得：根据工作机的效率公式(2)：又根据公式(4)： 再根据： 推出： T=FD2=445049010-32=1090三、 传动零件的设计计算注：以下计算所查阅的表格、图片均来自教材机械设计(一) 高速级传动零件的设计计算1. 选择齿轮齿型、精度等级、材料及齿数1) 按图一所示的传动方案，选用硬齿面直齿圆柱齿轮2) 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 1009588）3) 材料选择，根据表101选：大小齿轮材料均为40 Cr并经调质及表面淬火，硬度为48-55HRC。4) 选小齿轮齿数，大齿轮齿数Z2 =247.15=171.6，取Z2 =1722. 按齿面接触强度设计由设计计算公式(109a)进行计算，即：1) 确定公式内的各计算量(1) 试选载荷系数(2) 计算小齿轮传递的转矩根据公式 代入数据则有 T1 =95.5105p1n1=95.51054.61032.14=4.25104Nmm(3) 由表107选取齿宽系数 1=1(4) 由表106查得材料的弹性影响系数 (5) 由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限Hlim=600；则大齿轮的接触疲劳极限Hlim2=550。(