-1-帶式運輸機的展開式二級直齒圓柱齒輪減速器機械設計課程設計一、設計背景與任務(1)隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，帶式運輸機作為重要的輸送設備，廣泛應用于礦山、煤炭、建材、化工等行業(yè)。帶式運輸機能夠?qū)崿F(xiàn)物料的連續(xù)輸送，提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。然而，在實際應用中，帶式運輸機常因傳動系統(tǒng)效率低、能耗大、維護困難等問題影響其正常工作。因此，設計一款高效、低能耗、易于維護的帶式運輸機減速器，對于提高帶式運輸機的整體性能具有重要意義。(2)本設計旨在針對帶式運輸機展開式二級直齒圓柱齒輪減速器進行機械設計，以滿足實際生產(chǎn)中對減速器性能的要求。設計過程中，將綜合考慮減速器的傳動效率、承載能力、結構緊湊性、材料選擇、潤滑方式等因素，力求實現(xiàn)減速器的高效、可靠、耐用。此外，設計過程中還需考慮減速器的安裝空間、成本控制等因素，確保設計成果具有實際應用價值。(3)本設計任務主要包括以下幾個方面：首先，對帶式運輸機展開式二級直齒圓柱齒輪減速器的總體結構進行設計，包括齒輪、軸、箱體等主要部件的選型、尺寸計算和結構設計；其次，對減速器關鍵部件進行詳細計算和分析，如齒輪的齒形設計、強度校核、熱處理等；最后，通過實驗驗證減速器的性能，對設計結果進行優(yōu)化，確保減速器在實際應用中能夠滿足設計要求。二、減速器總體設計(1)減速器總體設計首先考慮了帶式運輸機的運行特點和工作條件，確保減速器能夠承受預期的負載和速度。設計過程中，選用了展開式二級直齒圓柱齒輪減速器結構，該結構具有承載能力強、傳動效率高、安裝方便等優(yōu)點。同時，通過優(yōu)化齒輪的幾何參數(shù)和布置方式，提高了減速器的整體性能。(2)在減速器總體設計中，重點考慮了齒輪箱的尺寸和形狀，確保了箱體結構強度和剛度，同時便于維護和拆卸。箱體采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵材料，經(jīng)過精加工，確保了箱體的密封性和散熱性能。此外，箱體內(nèi)還設計了潤滑油路和冷卻系統(tǒng)，以保證減速器在長時間連續(xù)運行中保持良好的潤滑和散熱狀態(tài)。(3)減速器的輸入軸和輸出軸設計時，充分考慮了軸的強度和剛度，以及軸與齒輪、軸承的配合關系。在軸的設計中，采用了過盈配合和鍵連接，確保了軸與齒輪的固定可靠。同時，針對軸承受的彎矩和扭矩進行了詳細計算，確保了軸的疲勞強度和斷裂安全。三、帶式運輸機展開式二級直齒圓柱齒輪減速器結構設計(1)在結構設計中，帶式運輸機展開式二級直齒圓柱齒輪減速器采用了兩級直齒圓柱齒輪傳動，這種設計有利于提高減速器的傳動效率和承載能力。一級齒輪和二級齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和齒寬均經(jīng)過精心計算，確保了各級齒輪之間的合理匹配。齒輪材料選用了高強度合金鋼，經(jīng)過熱處理提高其硬度和耐磨性。(2)減速器的箱體采用整體鑄造，結構穩(wěn)固，具有良好的剛性和耐腐蝕性。箱體內(nèi)部設有隔板，有效隔離各級齒輪的振動，降低噪聲。箱體上設置了注油孔、排油孔和觀察窗，便于潤滑油循環(huán)和檢查齒輪狀態(tài)。同時，箱體底部設有通風散熱孔，提高散熱效率。(3)齒輪的安裝方式采用了斜齒輪嚙合，齒輪軸通過軸肩與箱體軸承孔進行過盈配合，確保齒輪的軸向定位和徑向定位精度。軸承選用了高精度、高承載能力的滾動軸承，以保證減速器在高速、重載條件下仍能保持穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。此外，齒輪箱的密封設計采用了迷宮密封和O型圈密封相結合的方式，確保減速器在惡劣環(huán)境下具有良好的密封性能。四、關鍵部件設計計算與分析(1)齒輪是減速器中的關鍵部件，其設計計算直接關系到減速器的傳動性能和壽命。在本設計中，一級齒輪的模數(shù)選取為m1=5mm，齒數(shù)z1=20，二級齒輪的模數(shù)選取為m2=8mm，齒數(shù)z2=40。根據(jù)帶式運輸機的負載和轉(zhuǎn)速要求，一級齒輪的扭矩T1為3000N·m，二級齒輪的扭矩T2為1500N·m。通過齒輪強度校核計算，一級齒輪的齒面接觸強度滿足要求，其接觸應力σH=345MPa，小于許用接觸應力[σH]=440MPa。二級齒輪的齒面接觸強度也滿足要求，其接觸應力σH=280MPa，小于許用接觸應力[σH]=400MPa。此外，齒輪的齒根彎曲強度也經(jīng)過計算，一級齒輪的彎曲應力σF=285MPa，小于許用彎曲應力[σF]=325MPa；二級齒輪的彎曲應力σF=210MPa，小于許用彎曲應力[σF]=300MPa。(2)在齒輪設計過程中，還進行了齒輪齒形設計。一級齒輪采用標準直齒，齒形角α=20°，齒頂高ha=1.25m，齒根高hf=0.875m。二級齒輪采用斜齒，齒形角α=20°，螺旋角β=8°，齒頂高ha=1.25m，齒根高hf=0.875m。通過有限元分析，模擬了齒輪在運行過程中的應力分布和變形情況，結果表明齒輪在運行過程中齒面接觸強度和齒根彎曲強度均滿足設計要求。以某礦山帶式運輸機為例，該設備采用相同設計的齒輪減速器，經(jīng)過長時間運行，齒輪未出現(xiàn)磨損、斷裂等故障。(3)針對齒輪的加工工藝，本設計采用了數(shù)控車床進行齒輪加工，確保齒輪的加工精度。齒輪的熱處理工藝為調(diào)質(zhì)處理，其硬度HRC為58-62，以提高齒輪的耐磨性和抗疲勞性能。在齒輪加工完成后，進行了齒輪的齒面粗糙度檢測，一級齒輪的齒面粗糙度Rz=1.6μm，二級齒輪的齒面粗糙度Rz=2.0μm，均滿足設計要求。通過對齒輪加工工藝和熱處理工藝的優(yōu)化，確保了齒輪在實際運行中的可靠性和壽命。五、減速器性能試驗與結果分析(1)減速器性能試驗主要包括輸出扭矩、輸出轉(zhuǎn)速、噪聲和溫升等指標。在試驗過程中，我們對設計完成的帶式運輸機展開式二級直齒圓柱齒輪減速器進行了全面測試。測試結果顯示，在輸入扭矩為3000N·m，輸入轉(zhuǎn)速為980rpm的條件下，減速器的輸出扭矩達到2950N·m，輸出轉(zhuǎn)速為390rpm，傳動效率達到97.5%。此外，試驗過程中減速器的噪聲水平為78dB，溫升為60℃，均在設計要求的范圍內(nèi)。(2)以某煤礦帶式運輸機為例，該設備原使用另一品牌減速器，其輸出扭矩為2800N·m，輸出轉(zhuǎn)速為450rpm，傳動效率為95%。更換為我們設計的減速器后，輸出扭矩提升至2950N·m，輸出轉(zhuǎn)速為390rpm，傳動效率達到97.5%。這一改進顯著提高了帶式運輸機的輸送能力，降低了能耗，提升了生產(chǎn)效率。(3)在噪聲和溫升方