1、题目设计某一带式运输机用一级直齿圆柱齿轮减速器。

运输机二班制、连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。

减速器小批量生产，使用期限10年，运输带速度允差±5％。

室内环境最高温度：35℃；动力来源：三相交流380/220伏；卷筒效率：0.96。

2、参考方案（1）V带传动和一级闭式齿轮传动（2）一级闭式齿轮传动和链传动（3）两级齿轮传动3、原始数据4、其他原始条件（1）工作情况：二班制、连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。

（2）使用期限：10年，大修期三年，每年工作300天。

（3）生产批量：小批量生产。

（4）工厂能力：中等规模机械厂，可加工7～8级精度齿轮。

（5）动力来源：三相交流（220V/380V）电源。

（6）允许误差：允许输送带速度误差5%。

一、 传动装置的总体设计1、 确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V 带传动和一级闭式齿轮传动，其传动装置见下图。

图1 带式输送机的传动装置示意图F ：运输带拉力； V ：运输带速度； D ：卷筒直径2、 选择电动机（1） 选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V ，Y 系列。

（2） 选择电动机的额定功率① 带式输送机的性能参数选用表1的第 6组数据，即： 输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/m ·s -1卷筒直径D/mm29001.3 300表一工作机所需功率为：kW k Fv w 77.3s 1.3m N 9.2P -1=⋅⨯==②从电动机到工作机的传动总效率为：212345ηηηηηη=其中1η、2η、3η、4η、5η分别为V 带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒的效率，查取《机械基础》P 459的附录3 选取1η=0.95 、2η=0.97（8级精度）、3η=0.99（球轴承）、4η=0.995、5η=0.96故22123450.950.970.990.9950.960.8609664143520.862ηηηηηη==⨯⨯⨯⨯=≈ ③ 电动机所需功率为kW kWP wd 374.4862.077.3P ===η又因为电动机的额定功率ed d P P ≥查《电机型号大全》，选取电动机的额定功率为5.5kW ，满足电动机的额定功率 d ed P P ≥。

（3） 确定电动机的转速传动滚筒轴工作转速：m in /803.8230014.31000603.11000601r mms m D v n w =⨯⨯⨯⋅=⨯⨯=-π 查《机械基础》P 459附录3， V 带常用传动比为i 1=2~4，圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i 2=3~5（8级精度）。

根据传动装置的总传动比i 与各级传动比i 1、i 2、…i n 之间的关系是i=i 1i 2…i n ，可知总传动比合理范围为i=6~20。

又 因为wmn n i =，故 电动机的转速可选择范围相应为min /06.1656min /818.496r n r ≤≤符合这一范围的同步转速有750r/min 、1000r/min 和1500r/min 三种。

（4） 确定电动机的型号选上述不同转速的电动机进行比较，查《电动机型号大全》及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比，列于下表：表二为降低电动机重量和价格，由表二选取同步转速为1500r/min的Y系列电动机，型号为Y132S-4。

查《电机型号大全》，得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸(mm)，表三表四3、传动装置的总传动比的计算和分配（1）总传动比 17.183（2）分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。

根据V带的传动比范围i1=2 ~ 4 ，初选i1＝3.4366，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为5，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=3~5（8级精度），且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中，应使带传动比小于齿轮传动比，即i带<i齿。

4、计算传动装置的运动和动力参数（1） 计算各轴输入功率① 0轴（电动机轴）的输出功率为：kWP P ed 5.50==②1轴（减速器高速轴）的输入功率：从0轴到1轴，经过V 带传动和一个联轴器，所以：kW kW P P ed 225.595.05.51=⨯==带η③ 2轴（减速器低速轴）的输入功率：从1轴到2轴，经过一对轴承，一对齿轮传动，一对齿轮啮合传动，所以：kW kW P P 018.597.099.0225.512=⨯⨯==齿承ηη ④ 3轴（滚筒轴）的输入功率：从2轴到3轴，经过一对轴承，一个联轴器，所以：kW kW P P 943.4995.099.0018.523=⨯⨯==联承ηη（2） 计算各轴转速① 0轴（电动机轴）的转速： m in /1440r n n m == ② 1轴（减速器高速轴）的转速：1111m in 019.4194366.3m in 1440/--⋅=⋅==r r i n n m ③ 2轴（减速器低速轴）的转速：1121212min 804.8354366.3min 1440--⋅=⨯⋅===r r i i n i n n m ④ 3轴（滚筒轴）的转速：11212123min 804.8354366.3min 1440--⋅=⨯⋅====r r i i n i n n n m （3） 计算各轴转矩 ① 0轴（电动机轴）的转矩：m N r kWn P M ⋅=⋅⨯==-476.36min14405.59550/95501000② 1轴（减速器高速轴）的转矩：m N r kWn P M ⋅=⋅⨯==-085.119min019.419225.59550/95501211 ③ 2轴（减速器低速轴）的转矩： m N r kWn P M ⋅=⋅⨯==-833.571min804.83018.59550/95501222 ④ 3轴（滚筒轴）的转矩：m N r kWn P M ⋅=⋅⨯==-286.563min804.83943.49550/95501333把上述计算结果列于下表：表五二、 传动零件的设计1、 箱外传动件设计（V 带设计） （1）计算设计功率P ded A d P K P =根据V 带的载荷有轻微振动，二班工作制（8小时），查《机械设计与创新》P 146表10－5，取K A ＝1.3。

即kW kW P K P ed A d 15.75.53.1=⨯==（2）选择带型普通V 带的带型根据传动的设计功率P d 和小带轮的转速n 1按《机械设计基础》95P 图6－9选取。

根据算出的P d ＝7.15kW 及小带轮转速n 1＝1440r/min ，查图得：1d d =112～140可知应选取A 型V 带。

A 型V 带数据：（3）确定带轮的基准直径并验证带速由《机械设计基础》95P 图6－9查得，小带轮基准直径为112～140mm （d dmin =75mm ），则取d d1= 125mm> d dmin .（d d1根据《机械设计基础》90P 图6－4查得）4366.3121==d d d d i ，所以mm mm d d 575.4294366.31252=⨯= 根据《机械设计基础》90P 图6－4查得“V 带轮的基准直径”，得2d d =425mm ① 误差验算传动比： 434.3%)11(125425)1(12=-⨯=-=εd d d d i 误（ε为弹性滑动率）误差 %5%076.0%1004366.3|4366.3434.3|%100||11<=⨯-=⨯-=i i i i 误 符合要求② 带速 s m nd v d /42.910006014401251000601=⨯⨯⨯=⨯=ππ满足s m v s m /30~25/5<<的要求，故验算带速合适。

（4）确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角由式)(2)(7.021021d d d d d d a d d +≤≤+ 可得)425125(2)425125(7.00+⨯≤≤+⨯a 即11003850≤≤a ，选取0a =800mm 所以有：()022121004)(22a d d d d a L d d d d d ++++=π()()mm mm 063.24928004125-425425125280022=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+++⨯=π由《机械设计基础》85P 表6－2查得d L ＝2500mm 实际中心距： mm L L a a d d 9685.8032063.24922500800200=-+=++= 120544.1585.579685.8031254251805.57180121>=⨯--=⨯--=a d d a d d符合要求。

（5）确定带的根数z查机械设计手册，取P 1=1.92KW 。

由《机械设计基础》P 96表6－7查得，取Ka=0.95 由《机械设计基础》P 85表6－2查得，K L ＝1.03 则带的根数806.303.195.092.115.71=⨯⨯==L a d K K p p z所以z 取整数为4根 （6）确定带轮的结构和尺寸根据V 带轮结构的选择条件，Y132S-4型电机的主轴直径为d=38mm ； 由《机械设计与创新》P142 ，“V 带轮的结构”判断：当3d ＜d d1(125mm)＜300mm ，可采用H 型孔板式或者P 型辐板式带轮，这次选择H 型孔板式作为小带轮。

由于d d2>300mm ，所以宜选用E 型轮辐式带轮。

总之，小带轮选H 型孔板式结构，大带轮选择E 型轮辐式结构。

（7）确定带的张紧装置选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。

（8）计算压轴力 计算预紧力：N qv K zv P F a d 674.16342.91.01-95.05.242.9415.750015.2500220=⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 上面已得到 544.1581=a ，z=4，则：N a zF F 506.12862544.158sin 674.163422sin 210=⨯⨯⨯==∑（9）带轮的材料 选用灰铸铁，HT200。

2、 减速器内传动件的设计（齿轮传动设计） （1）选择齿轮材料、热处理方法及精度等级① 齿轮材料、热处理方法及齿面硬度因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。

查《机械基础》P 322表14－10，小齿轮选用45号钢，调质处理，硬度260HBS ；大齿轮选用45号钢，调质处理，硬度为220HBS 。

② 精度等级初选减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据《机械设计学基础》P 145表5－7，初选8级精度。