减速器绞车传动装置怎么设计

1. 机械设计课设 电动绞车传动装置，（二级减速器）

我做好的这份是这样的花了一个礼拜，图和文稿都做好了

2. 带式输送机装置中的二级圆柱齿轮减速器设计说明书

设计参数：

1、运输带工作拉力: ；

2、运输带工作速度: ；

3、滚筒直径： ；

4、滚筒工作效率： ；

5、工作寿命：8年单班制工作，所以， ；

6、工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动。

传动装置设计：

一、传动方案：展开式二级圆柱齿轮减速器。

二、选择电机：

1、类型：Y系列三相异步电动机；

2、型号：

工作机所需输入功率： ;

电机所需功率： ;

其中， 为滚筒工作效率，0.96

为高速级联轴器效率，0.98

为两级圆柱齿轮减速器效率，0.95

为高速级联轴器效率，0.98

电机转速 选：1500 ；

所以查表选电机型号为：Y112M-4

电机参数：

额定功率： 4Kw

满载转速： ＝1440

电机轴直径：

三、 传动比分配：

（ ）

其中： 为高速级传动比， 为低速级传动比，且 ，

取 ，则有： ；

四、传动装置的运动和动力参数

1、电机轴： ；

；

；

2、高速轴： ；

；

；

3、中间轴： ；

；

；

4、低速轴： ；

；

；

5、工作轴： ；

；

；

传动零件设计：

一、齿轮设计（课本p175）

高速级（斜齿轮）：

设计参数：

1、选材：

大齿轮：40Cr，调质处理，硬度300HBS；

小齿轮：40Cr，表面淬火，硬度40~50HRC。

2、确定许用应力：

1）许用接触应力：

而：

因为 ，所以，只需考虑 。

对于调质处理的齿轮， 。

；

查表（HBS为300）有循环基数 ，故， ，所以， 。

2）许用弯应力：

查表有：

取 ，单向传动取 ，因为，

所以取 ，则有：

3）齿轮的工作转矩：

4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直径：

其中， （钢制斜齿轮）， 。

所以，取 ，则有

5）验算接触应力：

其中，取

而，齿轮圆周速度为：

故， （7级精度），

所以，最终有，

6）验算弯曲应力：

其中， （x=0）

，所以应验算大齿轮的弯曲应力

低速级（直齿轮）：

设计参数：

1、选材：

大齿轮：40Cr，调质处理，硬度300HBS；

小齿轮：40Cr，表面淬火，硬度40~50HRC。

2、确定许用应力：

1）许用接触应力：

而：

因为 ，所以，只需考虑 。

对于调质处理的齿轮， 。

；

查表（HBS为300）有循环基数 ，故， ，所以， 。

2）许用弯应力：

查表有：

取 ，单向传动取 ，因为，

所以取 ，则有：

3）齿轮的工作转矩：

4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直径：

其中， （钢制直齿轮）， 。

所以，取 ，则有

5）验算接触应力：

其中，取

（直齿轮），

而，齿轮圆周速度为：

故， （7级精度），

所以，最终有，

6）验算弯曲应力：

其中， （x=0）

，所以应验算大齿轮的弯曲应力

所以，计算得齿轮的参数为：

高速级
大
184.5
2
90
112.75
45

1
0.25

小
41
20
50

低速级
大
210
2.5
84
140
55
－

小
70
28
62

二、联轴器选择

高速级： ，电机轴直径： ，所以，选择 ；

低速级： 所以，选择 ；

三、初算轴径

（轴的材料均用45号钢，调质处理）

高速轴： ，（外伸轴，C=107），根据联轴器参数选择 ；

中间轴： ，（非外伸轴，C=118），具体值在画图时确定；

低速轴： ，（外伸轴，C=107），根据联轴器参数选择 。

四、轴承的润滑方式选择：

高速级齿轮的圆周速度为：

所以，轴承采用油润滑。高速级小齿轮处用挡油板。

五、箱体的结构尺寸：（机械设计课程设计手册p173）

箱座壁厚： ，而 ，

所以，取 。

箱盖壁厚： ，所以，取 。

箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度：

箱座、箱盖的肋厚：

轴承旁凸台的半径：

轴承盖外径： （其中，D为轴承外径， 为轴承盖螺钉的直径）。

中心高：

取： ；

地脚螺钉的直径： （因为： ）；数目：6。

轴承旁联接螺栓的直径： ；

箱盖、箱座联接螺栓的直径：

轴承盖螺钉的直径： 数目：4；

窥视孔盖板螺钉的直径： 。

至箱外壁的距离：

至凸缘边缘的距离： 。

外箱壁到轴承座端面的距离： 。

齿轮顶圆与内箱壁距离： ，取： 。

齿轮端面与内箱壁距离： ，取： 。

六、初选轴承：

高速轴：205， ；

中间轴：306, ；

低速轴：2209, ；

轴承端盖外径：

高速轴： ;

中间轴： ；

低速轴：

七、轴的强度核算：

轴所受的力：

高速级： ;

;

。

低速级： ；

；

轴的受力分析：

高速轴：

由力平衡有：

受力如图：

；

；

；

选材为45号钢调质处理，所以

查表有：

；

；

所以，危险截面为截面C

；

而此处 ，

所以，此处满足强度要求，安全。

中间轴：

由力平衡有：

受力如图：

；

；

；

；

可见B处受力更大，

；

选材为45号钢调质处理，所以

查表有：

；

；

所以，危险截面为截面B

；

而此处 ，所以，此处满足强度要求，安全。

低速轴：

由力平衡有：

受力如图：

；

选材为45号钢调质处理，所以查表有：

；

；

所以，危险截面为截面B

；

而此处 ，

所以，此轴满足强度要求，安全。

八、轴承使用寿命计算：（ ）

高速轴：

选用205，则有： 。

计算步骤和结果如下：

计算项目
计算结果

0.0317

0.225

1.1

942.2N

，

结论
（满足寿命要求）

中间轴： ；

选用306，则有： 。

计算步骤和结果如下：

计算项目
计算结果

0.015

0.192

1.1

1727N

，

结论
（满足寿命要求）

低速轴：选用2 209，则有： 。

径向当量动负荷 ;

径向当量静负荷 ；

所以， 。

九、齿轮详细参数：

高速级大齿轮：

低速级大齿轮：

3. 调度绞车设计

调度绞车是矿山生产系统中最常用的机电设备，主要用于煤矿井下和其他矿山在倾角度小于30度的巷道中拖运矿车及其它辅助搬运工作，也可用于回采工作面和掘进工作面装载站上调度编组矿车。
在设计过程中根据绞车牵引力选择电动的型号以及钢丝绳的直径，选择后验证速度是否与设计要求速度一致，根据要求设计绞车是通过两级行星轮系及所采用的浮动机构完成绞车的减速和传动，其两级行星齿轮传动分别在滚筒的两侧，从而根据设计要求确定行星减速器的结构和各个传动部件的尺寸，根据滚筒的结构形式选择制动装置为带式制动，并对各个设计零部件进行校核等等。绞车通过操纵工作闸和制动闸来实现绞车卷筒的正转和停转，从而实现对重物的牵引和停止两种工作状态。设计中绞车内部各转动部分均采用滚动轴承，运转灵活。
JD-0.5型调度绞车采用行星齿轮传动，绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便、起动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低以及隔爆性能、设计合理、操作方便，用途广泛等特点。
关键词：调度绞车； 带式制动；行星轮系

ABSTRACT

Mine proction Dispatching winch system is the most commonly used in electrical and mechanical equipment, mainly for underground coal mine and other mines in the mping of less than 30 degrees angle of the roadway in the haulage mine car handling and other auxiliary work, can also be used for mining and tunneling Face Face loading station on the scheling grouping tramcar.
In the design process in accordance with electric winch traction choose the type and the diameter of wire rope, after the choice of whether or not verify the speed consistent with the design requirements of speed, according to winch was designed by two rounds of the planet and used by the body floating completion of the slowdown and drive winch , The two planetary gear transmission in the drum on both sides, in accordance with design requirements so as to determine the structure and planetary recer in various parts of the drive size, according to choose the form of the structure of drum brakes for the belt brake, and various design Parts and components for checking and so on. Winch through the manipulation of gates and brake drum gates to achieve the winch is to turn and stop, thus realizing the weight of traction and the suspension of the two working condition. Winch in the design of the internal rotation of the rolling bearings are used, flexible operation.
JD-0.5 to Dispatching winch used planetary gear transmission, the winch is compact, rigid and efficient, easy to install mobile, starting a smooth, flexible operation, the brake reliable, low noise and flameproof performance, design reasonable, easy to operate, such as extensive use Characteristics.
Keywords：Scheling winch; belt braking; round of the planet.

目 录

1 概述……………………………………………………………………………1
1.1调度绞车的简介…………………………………………………………1
1.2用途及适用范围…………………………………………………………2
1.3 本文所做的基本工作……………………………………………………2
2 调度绞车的总体设计…………………………………………………………3
2.1设计参数…………………………………………………………………3
2.2结构特征…………………………………………………………………3
2.3 选择电动机………………………………………………………………4
2.3.1电动机输出功率的计算………………………………………………4
2.3.2确定电动机的型号……………………………………………………4
3 滚筒及其部件的设计…………………………………………………………5
3.1钢丝绳的选择……………………………………………………………5
3.2滚筒的设计计算…………………………………………………………6
3.2.1 滚筒直径 ……………………………………………………………6
3.2.2 滚筒宽度 ……………………………………………………………7
3.2.3滚筒外径 ……………………………………………………………7
4 行星齿轮传动概论……………………………………………………………8
4.1行星齿轮传动的定义……………………………………………………8
4.2行星齿轮传动符号………………………………………………………9
4.3行星齿轮传动的特点……………………………………………………10
5 减速器设计…………………………………………………………………11
5.1总传动比及传动比分配…………………………………………………11
5.1.1总传动比………………………………………………………………11
5.1.2传动比分配……………………………………………………………12
5.2高速级计算………………………………………………………………13
5.2.1配齿计算………………………………………………………………13
5.2.2变位方式及变位系数的选择…………………………………………14
5.2.3 按接触强度初算A-C传动的中心距 和模数………………………15
5.2.4几何尺寸计算…………………………………………………………16
5.2.5 验算A-C传动的接触强度和弯曲强度………………………………19
5.2.6验算C-B传动大接触强度和弯曲强度………………………………25
5.3低速级计算………………………………………………………………26
5.3.1配齿计算………………………………………………………………26
5.3.2变位方式及变位系数的选择…………………………………………27
5.3.3 按接触强度初算A-C传动的中心距 和模数 ……………………27
5.3.4 几何尺寸计算………………………………………………………29
5.3.5验算A-C传动的接触强度和弯曲强度………………………………32
5.3.6验算C-B传动大接触强度和弯曲强度………………………………38
5.4传动装置运动参数的计算………………………………………………39
5.4.1各轴转速计算…………………………………………………………39
5.4.2各轴功率计算…………………………………………………………39
5.4.3各轴扭矩计算…………………………………………………………39
5.4.4各轴转速、功率、扭矩列表（见表5.1）…………………………40
6传动轴的设计计算……………………………………………………………40
6.1计算作用在齿轮上的力…………………………………………………40
6.2、初步估算轴的直径……………………………………………………41
6.3轴的结构设计……………………………………………………………41
6.3.1确定轴的结构方案……………………………………………………41
6.3.2确定各轴段直径和长度………………………………………………41
6.3.3确定轴承及齿轮作用力位置…………………………………………42
6.4绘制轴的弯矩图和扭矩图………………………………………………42
6.5轴的计算简图……………………………………………………………44
6.6按弯矩合成强度校核轴的强度…………………………………………44
7滚动轴承的选择与寿命计算…………………………………………………45
7.1基本概念及术语…………………………………………………………45
7.2轴承类型选择……………………………………………………………46
7.3按额定动载荷选择轴承…………………………………………………46
8键的选择与强度验算…………………………………………………………47
8.1电机轴与中心轮联接键的选择与验算…………………………………48
8.1.1键的选择………………………………………………………………48
8.1.2键的验算………………………………………………………………48
8.2 主轴（滚筒轴）与行星架联接键的选择与验算………………………49
8.2.1键的选择………………………………………………………………49
8.2.2 键的验算……………………………………………………………49
8.3 主轴与太阳轮联接键的选择与验算…………………………………49
8.3.1 键的选择……………………………………………………………49
8.3.2 键的验算……………………………………………………………49
8.4 行星架与滚筒联接键的选择与验算…………………………………50
8.4.1 键的选择……………………………………………………………50
8.4.2 键的验算……………………………………………………………50
9 制动器的设计计算…………………………………………………………51
9.1制动器的作用与要求……………………………………………………51
9.1.1 制动器的作用：………………………………………………………51
9.1.2 制动器的要求：………………………………………………………51
9.2 制动器的类型比较与选择……………………………………………51
9.2.1制动器的类型有：……………………………………………………51
9.2.2 制动器的选择………………………………………………………51
9.3 外抱带式制动器结构…………………………………………………52
9.4 外抱带式制动器的几何参数计算……………………………………52
10 结构设计……………………………………………………………………62
10.1 行星齿轮传动的均载机构……………………………………………62
10.1.1 均载机构的类型和特点……………………………………………62
10.1.2 行星轮间载荷分布不均匀性分析…………………………………63
10.1.3 行星轮间载荷分布均匀的措施……………………………………65
10.2 行星轮的结构及支承结构……………………………………………67
10.2.1 行星轮的结构………………………………………………………67
10.2.2 行星轮的支承结构…………………………………………………68
11 主要零件的技术要求………………………………………………………71
11.1 对齿轮的要求…………………………………………………………71
11.1.1 齿轮精度……………………………………………………………71
11.1.2 对行星轮制造方面的几点要求……………………………………71
11.1.3 齿轮材料和热处理要求……………………………………………71
12 绞车的安装及安装调试……………………………………………………72
12.1 绞车的安装……………………………………………………………72
12.2 绞车安装调试…………………………………………………………72
13 使用与操作…………………………………………………………………72
13.1 一般要求………………………………………………………………72
13.2 操作前注意事项………………………………………………………72
13.3 操作要求和操作方法…………………………………………………73
14 安全保护……………………………………………………………………74
15 维护与保养…………………………………………………………………74
16 可能发生的故障及消除方法………………………………………………76
17 绞车的润滑…………………………………………………………………76
小结……………………………………………………………………………78
参考文献………………………………………………………………………79
附录……………………………………………………………………………80
翻译部分
英文原文……………………………………………………………………82
中文译文……………………………………………………………………89
致谢……………………………………………………………………………93

4. 设计绞车传动装置的单级圆柱齿轮减速器。

由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为 ,
计算转矩为
所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4(GB4323-84) 材料HT200
公称转矩
轴孔直径 ,
轴孔长 ,
装配尺寸
半联轴器厚
([1]P163表17-3)(GB4323-84
三、第二个联轴器的设计计算
由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为 ,
计算转矩为
所以选用弹性柱销联轴器TL10(GB4323-84)
其主要参数如下:
材料HT200
公称转矩
轴孔直径
轴孔长 ,
装配尺寸
半联轴器厚
([1]P163表17-3)(GB4323-84
减速器附件的选择
通气器
由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M18×1.5
油面指示器
选用游标尺M16
起吊装置
采用箱盖吊耳、箱座吊耳
放油螺塞
选用外六角油塞及垫片M16×1.5
润滑与密封
一、齿轮的润滑
采用浸油润滑,由于低速级周向速度为,所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径,取为35mm。
二、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。
三、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用L-AN15润滑油。
四、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为(F)B25-42-7-ACM,(F)B70-90-10-ACM。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定

5. 我现在做一个传动装置的设计。其中，减速器那里，带传动的传动比一定要小于减速器内的齿轮传动比吗如图

这样的设计，不太合理。
1.二级减速，传动比仅2.7，一级减速就可以实现了，何必回用二级。
2.如果，答“规定”用二级减速，皮带传动比3，不合理。皮带减速后，扭矩增大，齿轮机构模数就大，尺寸、重量就大。建议此时，皮带传动1:1，只是起到远距离传动、过载保护作用。总传动比有二级减速“实现”。
3.注意细节，同轴输入齿轮，不能固定在轴上，是“空套”在轴上的。图示是固定的，是不对的。
供参考。

6. 减速器课程设计急求帮忙！！！！！

计算过程及计算说明
一、传动方案拟定
第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动
（1） 工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。
（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1000N；带速V=2.0m/s；
滚筒直径D=500mm；滚筒长度L=500mm。

二、电动机选择
1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
2、电动机功率选择：
（1）传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.85
(2)电机所需的工作功率：
P工作=FV/1000η总
=1000×2/1000×0.8412
=2.4KW

3、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
=60×1000×2.0/π×50
=76.43r/min
按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~6。取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’a=6~24。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×
n筒=（6~24）×76.43=459~1834r/min
符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。

根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。

4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。
其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量63kg。

三、计算总传动比及分配各级的伟动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/76.4=12.57
2、分配各级伟动比
（1） 据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理）
（2） ∵i总=i齿轮×I带
∴i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095

四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=n电机=960r/min
nII=nI/i带=960/2.095=458.2(r/min)
nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)
2、 计算各轴的功率（KW）
PI=P工作=2.4KW
PII=PI×η带=2.4×0.96=2.304KW
PIII=PII×η轴承×η齿轮=2.304×0.98×0.96
=2.168KW

3、 计算各轴扭矩（N•mm）
TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.4/960
=23875N•mm
TII=9.55×106PII/nII
=9.55×106×2.304/458.2
=48020.9N•mm
TIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×2.168/76.4
=271000N•mm

五、传动零件的设计计算
1、 皮带轮传动的设计计算
（1） 选择普通V带截型
由课本P83表5-9得：kA=1.2
PC=KAP=1.2×3=3.9KW
由课本P82图5-10得：选用A型V带
（2） 确定带轮基准直径，并验算带速
由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为
75~100mm
则取dd1=100mm>dmin=75
dd2=n1/n2•dd1=960/458.2×100=209.5mm
由课本P74表5-4，取dd2=200mm

实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/200
=480r/min
转速误差为：n2-n2’/n2=458.2-480/458.2
=-0.048<0.05(允许)
带速V：V=πdd1n1/60×1000
=π×100×960/60×1000
=5.03m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3） 确定带长和中心矩
根据课本P84式（5-14）得
0. 7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
0. 7(100+200)≤a0≤2×(100+200)
所以有：210mm≤a0≤600mm
由课本P84式（5-15）得：
L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0
=2×500+1.57(100+200)+(200-100)2/4×500
=1476mm
根据课本P71表（5-2）取Ld=1400mm
根据课本P84式（5-16）得：
a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2
=500-38
=462mm
(4)验算小带轮包角
α1=1800-dd2-dd1/a×57.30
=1800-200-100/462×57.30
=1800-12.40
=167.60>1200（适用）
（5）确定带的根数
根据课本P78表（5-5）P1=0.95KW
根据课本P79表（5-6）△P1=0.11KW
根据课本P81表（5-7）Kα=0.96
根据课本P81表（5-8）KL=0.96
由课本P83式（5-12）得

Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL
=3.9/(0.95+0.11) ×0.96×0.96
=3.99
(6)计算轴上压力
由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力：
F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2
=[500×3.9/4×5.03×(2.5/0.96-1)+0.1×5.032]N
=158.01N
则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）
FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×158.01sin167.6/2
=1256.7N

2、齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P139表6-12选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥76.43(kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
由式（6-15）
确定有关参数如下：传动比i齿=6
取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：
Z2=iZ1=6×20=120
实际传动比I0=120/2=60
传动比误差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5% 可用
齿数比：u=i0=6
由课本P138表6-10取φd=0.9
(3)转矩T1
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/458.2
=50021.8N•mm
(4)载荷系数k
由课本P128表6-7取k=1
(5)许用接触应力[σH]
[σH]= σHlimZNT/SH由课本P134图6-33查得：
σHlimZ1=570Mpa σHlimZ2=350Mpa
由课本P133式6-52计算应力循环次数NL
NL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8)
=1.28×109
NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×108
由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数：
ZNT1=0.92 ZNT2=0.98
通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0
[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=570×0.92/1.0Mpa
=524.4Mpa
[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa
=343Mpa
故得：
d1≥76.43(kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
=76.43[1×50021.8×(6+1)/0.9×6×3432]1/3mm
=48.97mm
模数：m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm
根据课本P107表6-1取标准模数：m=2.5mm
(6)校核齿根弯曲疲劳强度
根据课本P132（6-48）式
σF=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa≤[σH]
确定有关参数和系数
分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×120mm=300mm
齿宽：b=φdd1=0.9×50mm=45mm
取b=45mm b1=50mm
(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa
根据齿数Z1=20,Z2=120由表6-9相得
YFa1=2.80 YSa1=1.55
YFa2=2.14 YSa2=1.83
(8)许用弯曲应力[σF]
根据课本P136（6-53）式：
[σF]= σFlim YSTYNT/SF
由课本图6-35C查得：
σFlim1=290Mpa σFlim2 =210Mpa
由图6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=0.9
试验齿轮的应力修正系数YST=2
按一般可靠度选取安全系数SF=1.25
计算两轮的许用弯曲应力
[σF]1=σFlim1 YSTYNT1/SF=290×2×0.88/1.25Mpa
=408.32Mpa
[σF]2=σFlim2 YSTYNT2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa
=302.4Mpa
将求得的各参数代入式（6-49）
σF1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1
=(2×1×50021.8/45×2.52×20) ×2.80×1.55Mpa
=77.2Mpa< [σF]1
σF2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1
=(2×1×50021.8/45×2.52×120) ×2.14×1.83Mpa
=11.6Mpa< [σF]2
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(9)计算齿轮传动的中心矩a
a=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm
(10)计算齿轮的圆周速度V
V=πd1n1/60×1000=3.14×50×458.2/60×1000
=1.2m/s

六、轴的设计计算
输入轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据课本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=115
d≥115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=19.7×(1+5%)mm=20.69
∴选d=22mm

2、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
（2）确定轴各段直径和长度
工段：d1=22mm 长度取L1=50mm
∵h=2c c=1.5mm
II段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mm
∴d2=28mm
初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,
宽度为16mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L2=（2+20+16+55）=93mm
III段直径d3=35mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=45mm
由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm
d4=d3+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3×2）=36mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mm
Ⅴ段直径d5=30mm. 长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm
(3)按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：已知d1=50mm
②求转矩：已知T2=50021.8N•mm
③求圆周力：Ft
根据课本P127（6-34）式得
Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N
④求径向力Fr
根据课本P127（6-35）式得
Fr=Ft•tanα=1000.436×tan200=364.1N
⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm

(1)绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=182.05N
FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N•m
(3)绘制水平面弯矩图（如图c）
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=500.2×50=25N•m
(4)绘制合弯矩图（如图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N•m
(5)绘制扭矩图（如图e）
转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N•m
(6)绘制当量弯矩图（如图f）
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N•m
(7)校核危险截面C的强度
由式（6-3）
σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413
=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa
∴该轴强度足够。

输出轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=115
d≥c(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm
取d=35mm

2、轴的结构设计
（1）轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
（2）确定轴的各段直径和长度
初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
(3)按弯扭复合强度计算
①求分度圆直径：已知d2=300mm
②求转矩：已知T3=271N•m
③求圆周力Ft：根据课本P127（6-34）式得
Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N
④求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得
Fr=Ft•tanα=1806.7×0.36379=657.2N
⑤∵两轴承对称
∴LA=LB=49mm
(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ
FAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6N
FAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N
(2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称
截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAYL/2=328.6×49=16.1N•m
(3)截面C在水平面弯矩为
MC2=FAZL/2=903.35×49=44.26N•m
(4)计算合成弯矩
MC=（MC12+MC22）1/2
=（16.12+44.262）1/2
=47.1N•m
(5)计算当量弯矩：根据课本P235得α=1
Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[47.12+(1×271)2]1/2
=275.06N•m
(6)校核危险截面C的强度
由式（10-3）
σe=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1×453)
=1.36Mpa<[σ-1]b=60Mpa
∴此轴强度足够

七、滚动轴承的选择及校核计算
根据根据条件，轴承预计寿命
16×365×8=48720小时
1、计算输入轴承
（1）已知nⅡ=458.2r/min
两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N
初先两轴承为角接触球轴承7206AC型
根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力
FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N
(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端
FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N
(3)求系数x、y
FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63
FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63
根据课本P263表（11-8）得e=0.68
FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1
y1=0 y2=0
(4)计算当量载荷P1、P2
根据课本P263表（11-9）取f P=1.5
根据课本P262（11-6）式得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N
P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N
(5)轴承寿命计算
∵P1=P2 故取P=750.3N
∵角接触球轴承ε=3
根据手册得7206AC型的Cr=23000N
由课本P264（11-10c）式得
LH=16670/n(ftCr/P)ε
=16670/458.2×(1×23000/750.3)3
=1047500h>48720h
∴预期寿命足够

2、计算输出轴承
(1)已知nⅢ=76.4r/min
Fa=0 FR=FAZ=903.35N
试选7207AC型角接触球轴承
根据课本P265表（11-12）得FS=0.063FR,则
FS1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N
(2)计算轴向载荷FA1、FA2
∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
∴任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端
两轴承轴向载荷：FA1=FA2=FS1=569.1N
(3)求系数x、y
FA1/FR1=569.1/903.35=0.63
FA2/FR2=569.1/930.35=0.63
根据课本P263表（11-8）得：e=0.68
∵FA1/FR1<e ∴x1=1
y1=0
∵FA2/FR2<e ∴x2=1
y2=0
(4)计算当量动载荷P1、P2
根据表（11-9）取fP=1.5
根据式（11-6）得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355N
P2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×903.35)=1355N
(5)计算轴承寿命LH
∵P1=P2 故P=1355 ε=3
根据手册P71 7207AC型轴承Cr=30500N
根据课本P264 表（11-10）得：ft=1
根据课本P264 （11-10c）式得
Lh=16670/n(ftCr/P) ε
=16670/76.4×(1×30500/1355)3
=2488378.6h>48720h
∴此轴承合格
八、键联接的选择及校核计算
轴径d1=22mm,L1=50mm
查手册得，选用C型平键，得：
键A 8×7 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mm
T2=48N•m h=7mm
根据课本P243（10-5）式得
σp=4T2/dhl=4×48000/22×7×42
=29.68Mpa<[σR](110Mpa)

2、输入轴与齿轮联接采用平键联接
轴径d3=35mm L3=48mm T=271N•m
查手册P51 选A型平键
键10×8 GB1096-79
l=L3-b=48-10=38mm h=8mm
σp=4T/dhl=4×271000/35×8×38
=101.87Mpa<[σp](110Mpa)

3、输出轴与齿轮2联接用平键联接
轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm
查手册P51 选用A型平键
键16×10 GB1096-79
l=L2-b=50-16=34mm h=10mm
据课本P243式（10-5）得
σp=4T/dhl=4×6100/51×10×34=60.3Mpa<[σp]

7. 机械设计课程设计---设计带式输送机传动装置

参考：

可伸缩胶带输送机与普通胶带输送机的工作原理一样，是以胶带作为牵引承载机的连续运输设备，它与普通胶带输送机相比增加了储带装置和收放胶带装置等，当游动小车向机尾一端移动时，胶带进入储带装置内，机尾回缩；反之则机尾延伸，因而使输送机具有可伸缩的性能。

结构概述

伸缩胶带输送机分为固定部分和非固定部分两大部分。固定部分由机头传动装置、储带装置、收放胶带装置等组成；非固定部分由无螺栓连接的快速可拆支架、机尾等组成。

1、 机头传动装置由传动卷筒、减速器、液力联轴器、机架、卸载滚筒、清扫器组成。

n 机头传动装置是整个输送机的驱动部分，两台电机通过液力联轴器、减速器分别传递转距给两个传动滚筒（也可以用两个齿轮串联起来传动）。用齿轮传动时，应卸下一组电机、液力联轴器和减速器。

n 液力联轴器为YL-400型，它由泵轮、透平轮、外壳、从动轴等构成，其特点是泵轮侧有一辅助室，电机启动后，液流透过小孔进入工作室，因而能使负载比较平衡地启动而电机则按近于坚载启动，工作时壳体内加20号机械油，充油量为14m3，减速器采用上级齿轮减速，第一级为圆弧锥齿轮，第二、第三级为斜齿和直齿圆柱齿轮，总传动比为25.564，与SGW-620/40T型刮板输送机可通用互换，减速器用螺栓直接与机架连接。

n 传动卷筒为焊接结构，外径为Φ500毫米，卷筒表面有特制的硫化胶层，因此对提高胶带与滚筒的eua值，防止打滑、减少初张力，具有较好的效果。

n 卸载端和头部清扫器，带式逆止器，便于卸载，机头最前部有外伸的卸载臂，由卸载滚筒和伸出架组成，滚筒安装在伸出架上，其轴线位置可通过轴承两侧的螺栓进行调节，以调整胶带在机头部的跑偏，在卸载滚筒的下部装有两道清扫器，由于清扫器刮板紧压在胶带上，故可除去粘附着的碎煤，带式逆止器以防止停车时胶带倒转。

n 机架为焊接结构，用螺栓组装，机头传动装置所有的零部件均安装在机架上。电动机和减速器可根据具体情况安装在机架的左侧或右侧。

2、 储带装置包括储带转向架、储带仓架、换向滚筒、托辊小车、游动小车、张紧装置、张紧绞车等。

n 储带装置的骨架由框架和支架用螺栓连接而成，在机头传动装置两具转框架上装有三个固定换向滚筒与游动小车上的两个换向滚筒一起供胶带在储带装置中往复导向，架子上面安装固定槽形托辊和平托辊，以支撑胶带，架子内侧有轨道，供托辊不画和游动小车行走。

n 固定换向滚筒为定轴式，用于储带装置进行储带时，用以主承胶带，使其悬垂度不致过大，托辊小车随游动小车位置的变动，需要用人力拉出或退回。

n 游动小车由车架、换向滚筒、滑轮组、车轮等组成，滑轮组装在车身后都与另一滑轮组相适应，其位置可保证受力时车身不被抬起，这样，对保持车身稳定，防止换向滚筒上的胶带跑偏效果较好，车身下部还装着止爬钩，用以防止车轮脱轨掉道。

n 游动小车向左侧移动时，胶带放出，机身伸长，游动小车向右侧移动时，胶带储存，机身缩短，通过钢丝绳拉紧游动小车可使胶带得到适当的张紧度。

n 在储带装置的后部，设有张紧绞车，胶带张力指示器和张力缓冲器，张力缓冲器的作用是使输送机（在起动时让胶带始终保持一定的张力，以减少空载胶带的不适度和胶带层间的拍打）。

3、 收放胶带装置位于张紧绞车的后部，它由机架、调心托辊、减速器、电动机、旋杆等组成，其作用是将胶带增补到输送机机身上或从输送机机身取下，机架的两端和后端，各装一旋杆，当增加或减少胶带时用以夹紧主胶带，调心托辊组供卷筒收放胶带时导向，工作时将卷筒推进机架的一端用尾架顶起，另一端顶在减速器出轴的顶尖上，开动电动机通过减速器出轴的拨盘带动卷筒，收卷胶带，放出胶带，放出胶带时不开电机由外拖动卷筒反转，在不工作时活动轨可用插销挂在机架上，以缩小宽度，在活动轨上方应设置起重装置悬吊卷筒，巷道宽度可视具体情况适当拓宽，以利胶带收入时操作。

4、 中间架由无螺栓连接的快速可拆支架，由H型支架、钢管、平托辊和挂钩式槽形托辊、“V”型托辊等组成，是机器的非固定部分，钢管可作为拆卸的机身，用柱销固装在钢管上，用小锤可以打动，挂钩式槽形托辊胶接式，槽形角30°，用挂钩挂在钢管的柱销上，挂钩上制动的圆弧齿槽，托辊就是通过齿槽挂在柱销上的，可向前向后移动，以调节托辊位置控制胶带跑偏。

5、 上料装置、下料装置；上料装置安装在收放装置后边，由转向转导向接上料段，运送的物料从此段装上运至下料段，下料装置由下料段一组斜托辊将物料卸下，下料段直接极为，机尾由导轨（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和机尾滚筒座组成，导轨一端用螺栓固定在中支座上，并与另一导轨的前端用柱销胶接，藉以适应底板的不平，机尾滚筒与储带装置中的滚筒结构相同，能互换，其轴线位置可用螺栓调节，以调整胶带中在机尾的跑偏，机尾滚筒前端设有刮煤板，可使滚筒表面的碎煤或粉煤刮下，并收集泥槽中，用特制的拉泥板取出，机尾加上装有缓冲托辊组，受料时，可降低块煤对胶带的冲击，有利于提高胶带寿命

8. 减速传动系统设计

参考资料：www.mxbgw.com一、传动方案拟定
第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器
（1） 工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。
（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1.7KN；带速V=1.4m/s；
滚筒直径D=220mm。
运动简图
二、电动机的选择
1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。
2、确定电动机的功率：
（1）传动装置的总效率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
=0.86
(2)电机所需的工作功率：
Pd=FV/1000η总
=1700×1.4/1000×0.86
=2.76KW
3、确定电动机转速：
滚筒轴的工作转速：
Nw=60×1000V/πD
=60×1000×1.4/π×220
=121.5r/min

根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5，则合理总传动比i的范围为i=6~20，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（6~20）×121.5=729~2430r/min
符合这一范围的同步转速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下表
方案 电动机型号 额定功率 电动机转速（r/min） 传动装置的传动比
KW 同转 满转 总传动比 带 齿轮
1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.63
2 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89

综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为
Y100l2-4。
其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。
三、计算总传动比及分配各级的传动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.68
2、分配各级传动比
（1） 取i带=3
（2） ∵i总=i齿×i 带π
∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.89
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)
nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)
滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)
2、 计算各轴的功率（KW）
PI=Pd×η带=2.76×0.96=2.64KW
PII=PI×η轴承×η齿轮=2.64×0.99×0.97=2.53KW

3、 计算各轴转矩
Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N