机械设计课程设计中怎么选择减速器
型号选择
尽量选用接近理想减速比，减速比=伺服马达转速/减速机出力轴转速
扭力计算：对减速机的寿命而言，扭力计算非常重要，并且要注意加速度的最大转矩值(TP),是否超过减速机之最大负载扭力。
适用功率通常为市面上的伺服机种的适用功率，减速机的适用性很高，工作系数都能维持在1.2以上，但在选用上也可以以自己的需要来决定：
要点有二：
1、选用伺服电机的出力轴径不能大于表格上最大使用轴径；
2、若经扭力计算工作,转速可以满足平常运转，但在伺服全额输出时，有不足现象时，可以在电机侧之驱动器，做限流控制，或在机械轴上做扭力保护，这是很必要的。
通用减速机的选型包括提出原始条件、选择类型、确定规格等步骤。
相比之下，类型选择比较简单，而准确提供减速器的工况条件，掌握减速器的设计、制造和使用特点是通用减速器正确合理选择规格的关键。
规格选择要满足强度、热平衡、轴伸部位承受径向载荷等条件。
选择规格：
通用减速器和专用减速器设计选型方法的最大不同在于，前者适用于各个行业，但减速只能按一种特定的工况条件设计，故选用时用户需根据各自的要求考虑不同的修正系数，工厂应该按实际选用的电动机功率（不是减速器的额定功率）；后者按用户的专用条件设计，该考虑的系数，设计时一般已作考虑，选用时只要满足使用功率小于等于减速器的额定功率即可，方法相对简单。
通用减速器的额定功率一般是按使用（工况）系数KA=1（电动机或汽轮机为原动机，工作机载荷平稳，每天工作3~10h，每小时启动次数≤5次，允许启动转矩为工作转矩的2倍），接触强度安全系数SH≈1、单对齿轮的失效概率≈1%,等条件计算确定的。
所选减速器的额定功率应满足
PC=P2KAKSKR≤PN
式中PC——计算功率（KW）；
PN——减速器的额定功率（ KW）；
P2——工作机功率（KW）；
KA——使用系数，考虑使用工况的影响；
KS——启动系数，考虑启动次数的影响；
KR——可靠度系数，考虑不同可靠度要求。
机械设计课程设计教学改革与实践 机械设计课程设计减速器
摘 要： 机械设计课程设计是机械设计课教学的一个重要环节。作者在机械设计课程设计教学实践的基础上，从设计任务、设计时间、设计内容、绘图方式、答辩方式等几个方面探讨了机械设计课程设计教学进行的改革，对课程设计具有指导意义。
关键词： 机械设计 课程设计 教学改革
机械设计课程设计是机械类专业和近机类专业学生在学完机械设计及同类课程后所设置的一个重要的教学实践环节，也是工科院校学生第一次较全面、规范地机械设计的应用实训环节。通过课程设计这一教学环节，力求从课程内容上、从分析问题和解决问题的方法上、从设计思想上培养学生工程设计能力。其主要目的是培养学生综合应用机械设计基础课程及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，并使所学知识得到巩固、加深和融会贯通，协调应用；使学生学习和掌握一般机械设计的基本设计方法，设计步骤，培养独立设计能力，为今后专业课程设计及毕业设计打下基础；使学生在设计中得到基本技能训练，如计算、绘图、使用相关资料（手册、图册、标准和规范等），以及正确使用经验数据、公式，等等。
为了有效利用课程设计提高学生各种能力，我们针对传统课程设计进行了一些教学改革，具体措施如下。
一、设计任务改革
1.设计题目改革。将学生分组，传统的课程设计一般一个组一个设计数据，个别学生有依赖思想，不动脑筋，仿照甚至照抄别人的设计。改革后每个组设计任务不同（如有的组要求设计直齿轮传动，有的组要求设计斜齿轮传动），组内每个学生的设计数据也略有差异，这样基本上是一人一个设计题目，但组内成员设计题类似，既杜绝学生想照搬别人的思想，又利于组内讨论和学习，通过设计每个人的水平都会上一个台阶。
2.设计内容改革。在设计题目中添加一些限制条件，如要求一级圆柱齿轮减速器两齿轮中心距在90—130之间，在设计过程中如果学生传动比分配不好就难于达到这个要求，需返回重新设计计算强调设计过程中“三边”设计理念（即边计算，边画图，边修改），也使学生形成了优化设计方案的理念。
二、设计时间安排改革
传统的课程设计一般放在机械设计课程学完后二周进行，改革后将课程设计穿插于机械设计课程教学中，将课程教学内容分为两个项目，项目一为牛头刨床机械传动系统分析，项目二为带式输送机传动装置设计。课程设计的内容就穿插于项目二中教学，增加了原来课程教学中没有的电动机选择、传动方案选择、运动和动力参数计算等部分，这样学生可以根据运动和动力参数计算的结果进行带传动、齿轮传动、轴系结构等的设计。这样使学生通过设计这个主线把所学知识串起来，感受本课程各部分内容的有机联系，从而提高学习兴趣，自觉地投入学习，避免过去经常出现课程设计做完了才明白机械设计学的是什么的情况，课程学习更有目的性。
三、设计内容的变化
传统的课程设计都是把一些定式的设计作为内容，如带式运输机传动装置中的减速器设计。改革后将项目一机械传动系统分析应用作为一个创新项目的辅助设计，对培养学生创新意识、调动学习积极性和培养创造力有很大的作用。在课程设计中机械系统运动方案、设计内容等都可以自行选定，充分发挥学生的主观能动性。如学生设计的多功能灯罩、多用厨灶、吸尘黑板刷、玩具熊猫吐泡泡等都是非常具有创意的作品。这种与社会工作相接轨的设计模式能极大培养学生分析问题解决问题的能力，学生毕业后能快速适应社会。
四、绘图方式改革
传统的课程设计一般采用手工绘图，而且零件图一般选用轴或齿轮类零件，改革后采用手工绘制装配草图，用CAD软件绘制正式装配图及零件图，而且零件图要求每组有一套完整的非标准件零件的零件图。对个别CAD软件应用有难度的学生也允许用手工绘图。
五、答辩方式改革
传统的做法是设计完毕后统一答辩，其弊端是要留出答辩的时间较多，另外答辩中的问题学生没弄清的答辩后可能也不会再去探究了。改革则采用教师在辅导过程中就提出问题，要求学生回答，作为一个过程考核，这样在设计过程中老师能利用闲暇时间了解学生掌握知识的程度，学生也能通过问题弄清设计过程中要注意的一些细节及必须掌握的知识，达到课程设计的目的。
机械设计课程设计是相对比较繁杂的，通过采取以上改革措施可以在一定程度上调动起学生的积极性，并使抄袭的现象得到有效遏制，同时也激励大家既进行竞争又加强合作，最重要的是提高了学生应用所学知识解决问题的能力。模具0811班吴德春同学在设计小结中写道：“通过两周时间的课程设计，我从中学到了很多东西，平时课堂上教师讲的知识点在课程设计过程中我们需要认真的连成‘线’，综合起来后才能将自己的减速器完整地、正确地设计出来，远比多上几节课更让我获益的多，希望今后能够多些此类型的课程，让我们所学的知识能够有一个大综合，既可以巩固知识、增长见识，更是为今后的工作进行的实战训练，同时，也让我们拾起了即将遗忘的大一的知识，让我们真正认识到复习巩固的重要性，远比老师叮嘱几遍来得更真切实在。”模具0811班冯灵同学则说：“啊！好累！好烦！好紧张！这是我心中的感慨。每天在跟时间赛跑，与自己的耐心相对抗。我发现人的潜力是无尽的，只要你去努力，那些不可想象的事情就没有那么难了。一分付出一分收获，这两周的课程设计我过得很充实，也学了很多。”
参考文献：
［1］景华荣，杭佑庭.高职机械设计教学与创新设计能力的培养［J］.中国教育技术装备，2009，（9）：43-44.
［2］刘建华，庞姗.《机械设计课程设计》改革的探索与实践［J］.湖南农机，2011，（09）.
［3］张健，起雪梅.基于加强教学环节的“机械设计课程设计”教学改革与实践［J］.长春理工大学学报，2011，（09）.
［4］何秀媛，张健，起雪梅.高职“机械设计课程设计”教学改革的几点建议［J］.现代交际，2009，（09）.
［5］郝秀红，邱雪松，王琼，白文普.机械设计课程设计教学改革初探［J］.教学研究，2011，（03）.
［6］倪树楠，苏猛.机械设计课程设计教学改革实践探讨［J］.现代商贸工业，2011，（18）.
跪求机械设计课程设计题目答案，题目如下： 1.设计用于带式运输机的圆锥-圆柱齿轮减速器 条件：运输带工作
机械设计课程设计说明书
设计题目：单级斜齿圆柱齿轮传动设计+链传动
系 别：机械工程系
专业班级：2002机本
学生姓名：xxx
指导老师：xxx
完成日期：2004年12月12日
邵 阳 学 院
（七里坪校区）
目录
一．设计任务书
二．前言
三．运动学与动力学计算
1．电动机的选择计算
2．各级传动比的分配
3．计算各轴的转速，功率及转矩，列成表格
四．传动零件设计计算
五．齿轮的设计及计算
六．轴与轴承的计算与校核
七．键等相关标准键的选择
八．减速器的润滑与密封
九．箱体的设计
十．设计小结
十一．参考资料
机械设计课程设计任务书
设计题目：单级斜齿圆柱齿轮传动设计＋链传动
原始数据：
F=2500N F：输送带拉力；
V=1.5m/s V：输送带速度；
D=400mm D：滚筒直径。
设计工作量：
1．设计说明书一份
2．二张主要零件图（CAD）
3．零号装配图一张
工作要求：
输送机连续工作，单向提升，载荷平衡两班制工作，使用年限10年，输送带速度允许误差为±5%。
运动简图：（见附图）
二．前言
分析和拟定传动方案
机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的 一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。因链传动承载能力低，在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小链传动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采用链传动。
众所周知，链式输送机的传动装置由电动机、链、减速器、联轴器、滚筒五部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计链式输送机的传动装置，必须先合理选择它各组成部分，下面我们将一一进行选择。
三．运动学与动力学的计算
第一节 选择电动机
电动机是常用的原动机，具体结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。
（1）选择电动机的类型：
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
（2）选择电动机的容量：
工作所需的功率：
Pd = Pw/η
Pw = F*V/（1000ηw）
所以： Pd = F*V/（1000η*ηw）
由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机的效率）为
η*ηw = η1*η2*η2*η3*η4*η5*η6
式中η1、η2、η3、η4、η5、η6分别为齿轮传动、链传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。
取η1 = 0.96、η2= 0.99、η3 =0.97、η4 = 0.97、η5 = 0.98、η6 = 0.96 ，则：
η*ηw = 0.96×0.99×0.99×0.97×0.97×0.98×0.96 =0.832
所以：
Pd = F*V/1000η*ηw = 2500×1.5/(1000×0.832) kW = 4.50 kW
根据Pd选取电动机的额定功率Pw使Pm = (1∽1.3)Pd = 4.50∽5.85kW
由查表得电动机的额定功率 Pw = 7.5 kW
（3）确定电动机的转速：
卷筒轴的工作转速为：
nw = 60×1000V/πD = 60×1000×1.5/(3.14×400) r/min = 71.66r/min
按推荐的合理传动比范围，取链传动的传动比i1 = 2 ∽ 5，单级齿轮传动比i2 = 3 ∽ 5
则合理总传动比的范围为: i = 6 ∽ 25
故电动机的转速范围为：
nd = i*nw = (6∽25)×71.66 r/min = 429.96 ∽ 1791.5 r/min
符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min ，再根据计算出的容量，由附表5.1查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况见下表。
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
Ped/kW同步转速满载转速总传动比链齿轮
1YL0L-8 7.5 750 720 10.0433.35
2Y160M-6 7.5 1000 970 13.543.53.87
3Y132M-4 7.5 1500 1440 20.013.55.72
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比，可知方案3比较适合。因此选定电动机型号为Y160M-6,所选电动机的额定功率Ped = 7.5 kW，满载转速nm = 970 r/min ，总传动比适中，传动装置结构紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示。
中心高H外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD底脚安装尺寸
A×B地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸
D×E装键部位尺寸 F×GD
160600×417×385254×210 15 42×11012×49
第二节 计算总传动比并分配各级传动比
电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。
（1）计算总传动比：
i = nm/nw = 970/71.66 = 13.54
（2）分配各级传动比：
为使链传动的尺寸不至过大，满足ib<ig ,可取ib =3.5 ，则齿轮的传动比：
ig = i/ib = 10.15/ 3.5 = 3.87
（3）计算传动装置的运动和动力参数：
各轴的转速
nΙ= nm/ib = 970/3.87 = 250.65 r/min
nΠ= nΙ/ig = 250.65/3.5 = 71.62 r/min
nw = nΠ = 71.62 r/min
各轴的功率
PΙ= Pm*η1 = 7.5×0.96 = 7.2 kW
PΠ=PΙ*η2 *η3 = 7.2×0.99×0.97 =6.914 kW
Pw = PΠ*η2*η4 = 6.914×0.99×0.97 = 6.64 kW
(4 ) 各轴的转矩
电动机的输出轴转矩 Td
Td = 9550×Pm/nm =9550×7.5/970 = 73.84 Nm
其他轴转矩
TΙ= 9550×PΙ/nΙ = 9550×7.2/250.65 = 274.33 Nm
TΠ= 9550×PΠ/nΠ= 9550×6.914/71.62 = 921.93Nm
Tw = 9550×Pw/nw = 9550×6.64/71.62= 885.34 Nm
第三节 各轴的转速，功率及转矩，列成表格
参 数 轴 名
电动机轴 Ι 轴 Π 轴滚筒轴
转 速 970 250.65 71.62 71.62
功 率 7.5 7.2 6.914 6.64
转 矩 73.84 274.33 921.93 885.34
传动比 3.87 3.5 1
效 率 0.96 0.99 0.97
四、传动零件的设计计算
链传动是由链条和链轮构成，链条由许多链节构成，带齿的大，小轮安装在两平行轴上。链传动属于啮合运动优点有：1）传动比准确，传动可靠，张紧力小，装配容易，轴与轴承的载荷较小，传动的效率较高，可达98%；2）与齿轮传动比较有较大的中心距；3）可在高温和润滑油环境工作，也可用于多灰尘的环境。
下面就是改链传动零件的计算：
计算项目 计算内容 计算结果
1确定设计功率
2选择链的型号 根据传递的功率P、载荷的性质和每天工作的时间等确定设计功率
Pc = KA×P = 1×7.2= 7.2 kW
1．确定链轮齿数z1 , z2
因为小链轮的转速为250.65r/min,假定链速.0.6~3,希望结构紧凑，由（教材）选取小链轮齿数z1 = 17；从动大链轮齿数z2 =i×z1 =3.5×17 =59.5(z2 < 120，合适)
取整数 z 2= 60
2．确定链条链节数Lp
初定中心距a0 = 40p , 则链节数
Lp = 2a0/p+(z1+z2)/2+ p/a0*[(z2 – z1)/(2π)]2 = 119.7（节）
取Lp =120
节
3．计算单排链所能传递的功率P0及链节距p
由教材可知，单跟链传递功率P0 ≥ Pca/(Kz*KL*Kp)
由图5-29，按小链轮转速估计，链工作在功率曲线的右侧，由表5-16 Kz = =0.85
KL ==1.1 单排链Kp=1
P0 ≥ 7.2Kw/(0.85*1.1*1)=7.70Kw
根据小链轮转速n1 = 250.65 r/min 及功率P0 = 7.70 kW，由图5-29查得可选链16A，由表5-13可查得P=25.40mm 同时也证实原估计链工作在额定功率曲线凸峰右侧是正确的。
4．确定链中心距a
a= [( - )+ ]=1020 mm
中心距调整量△a≥2p=50.8mm
实际中心距a1=a-△a=1020-50.8=969.2mm
5.验证链速
v=n1*z1*p/(60*1000)=250.65*17*25.4/(60*1000)=1.81m/s
与原估计链速相符。
6．验算小链轮毂孔dk
查《机械设计基础课程设计指导书》的附表5.3知电动机轴径D=45mm；查表13-4查得小链轮毂孔许用最大直径dmax=51mm，大于电动机轴径，合适。
7.作用在轴上的压力Q
圆周力F=1000*P/V=1000*7.2/1.81=3977.9N
按水平布置取压力系数KQ*F=4972.4N
齿轮传动是应用最广泛的一种传动形式。其传动的主要优点是：传递的功率大（可达100000kW以上）、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定，齿轮的设计主要围绕传动平稳和承载能力高这两个基本要求进行的
Pc =7.2 kW
z1 = 17
z 2= 60
Lp =120 节
Pc = 7.2 kW
P0 =7.70kw
p=25.40mm
a= 1020mm
V=1.81m/s
D=45mm
=
51mm
F=3977.9N
七．键等相关标准键的选择
八．减速器的润滑与密封
九．箱体的设计
十．设计小结
十一．参考资料
机械设计课程设计任务书
设计题目：单级斜齿圆柱齿轮传动设计＋链传动
原始数据：
F=2500N F：输送带拉力；
V=1.5m/s V：输送带速度；
D=400mm D：滚筒直径。
设计工作量：
1．设计说明书一份
2．二张主要零件图（CAD）
3．零号装配图一张
工作要求：
输送机连续工作，单向提升，载荷平衡两班制工作，使用年限10年，输送带速度允许误差为±5%。
运动简图：（见附图）
二．前言
分析和拟定传动方案
机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的 一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。因链传动承载能力低，在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小链传动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采用链传动。
众所周知，链式输送机的传动装置由电动机、链、减速器、联轴器、滚筒五部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计链式输送机的传动装置，必须先合理选择它各组成部分，下面我们将一一进行选择。
三．运动学与动力学的计算
第一节 选择电动机
电动机是常用的原动机，具体结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。
（1）选择电动机的类型：
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
（2）选择电动机的容量：
工作所需的功率：
Pd = Pw/η
Pw = F*V/（1000ηw）
所以： Pd = F*V/（1000η*ηw）
由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机的效率）为
η*ηw = η1*η2*η2*η3*η4*η5*η6
式中η1、η2、η3、η4、η5、η6分别为齿轮传动、链传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。
取η1 = 0.96、η2= 0.99、η3 =0.97、η4 = 0.97、η5 = 0.98、η6 = 0.96 ，则：
η*ηw = 0.96×0.99×0.99×0.97×0.97×0.98×0.96 =0.832
所以：
Pd = F*V/1000η*ηw = 2500×1.5/(1000×0.832) kW = 4.50 kW
根据Pd选取电动机的额定功率Pw使Pm = (1∽1.3)Pd = 4.50∽5.85kW
由查表得电动机的额定功率 Pw = 7.5 kW
（3）确定电动机的转速：
卷筒轴的工作转速为：
nw = 60×1000V/πD = 60×1000×1.5/(3.14×400) r/min = 71.66r/min
按推荐的合理传动比范围，取链传动的传动比i1 = 2 ∽ 5，单级齿轮传动比i2 = 3 ∽ 5
则合理总传动比的范围为: i = 6 ∽ 25
故电动机的转速范围为：
nd = i*nw = (6∽25)×71.66 r/min = 429.96 ∽ 1791.5 r/min
符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min ，再根据计算出的容量，由附表5.1查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况见下表。
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
Ped/kW同步转速满载转速总传动比链齿轮
1YL0L-8 7.5 750 720 10.0433.35
2Y160M-6 7.5 1000 970 13.543.53.87
3Y132M-4 7.5 1500 1440 20.013.55.72
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比，可知方案3比较适合。因此选定电动机型号为Y160M-6,所选电动机的额定功率Ped = 7.5 kW，满载转速nm = 970 r/min ，总传动比适中，传动装置结构紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示。
中心高H外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD底脚安装尺寸
A×B地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸
D×E装键部位尺寸 F×GD
160600×417×385254×210 15 42×11012×49
第二节 计算总传动比并分配各级传动比
电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。
（1）计算总传动比：
i = nm/nw = 970/71.66 = 13.54
（2）分配各级传动比：
为使链传动的尺寸不至过大，满足ib<ig ,可取ib =3.5 ，则齿轮的传动比：
ig = i/ib = 10.15/ 3.5 = 3.87
（3）计算传动装置的运动和动力参数：
各轴的转速
nΙ= nm/ib = 970/3.87 = 250.65 r/min
nΠ= nΙ/ig = 250.65/3.5 = 71.62 r/min
nw = nΠ = 71.62 r/min
各轴的功率
PΙ= Pm*η1 = 7.5×0.96 = 7.2 kW
PΠ=PΙ*η2 *η3 = 7.2×0.99×0.97 =6.914 kW
Pw = PΠ*η2*η4 = 6.914×0.99×0.97 = 6.64 kW
(4 ) 各轴的转矩
电动机的输出轴转矩 Td
Td = 9550×Pm/nm =9550×7.5/970 = 73.84 Nm
其他轴转矩
TΙ= 9550×PΙ/nΙ = 9550×7.2/250.65 = 274.33 Nm
TΠ= 9550×PΠ/nΠ= 9550×6.914/71.62 = 921.93Nm
Tw = 9550×Pw/nw = 9550×6.64/71.62= 885.34 Nm
第三节 各轴的转速，功率及转矩，列成表格
参 数 轴 名
电动机轴 Ι 轴 Π 轴滚筒轴
转 速 970 250.65 71.62 71.62
功 率 7.5 7.2 6.914 6.64
转 矩 73.84 274.33 921.93 885.34
传动比 3.87 3.5 1
效 率 0.96 0.99 0.97
四、传动零件的设计计算
链传动是由链条和链轮构成，链条由许多链节构成，带齿的大，小轮安装在两平行轴上。链传动属于啮合运动优点有：1）传动比准确，传动可靠，张紧力小，装配容易，轴与轴承的载荷较小，传动的效率较高，可达98%；2）与齿轮传动比较有较大的中心距；3）可在高温和润滑油环境工作，也可用于多灰尘的环境。
下面就是改链传动零件的计算：
计算项目 计算内容 计算结果
1确定设计功率
2选择链的型号 根据传递的功率P、载荷的性质和每天工作的时间等确定设计功率
Pc = KA×P = 1×7.2= 7.2 kW
1．确定链轮齿数z1 , z2
因为小链轮的转速为250.65r/min,假定链速.0.6~3,希望结构紧凑，由（教材）选取小链轮齿数z1 = 17；从动大链轮齿数z2 =i×z1 =3.5×17 =59.5(z2 < 120，合适)
取整数 z 2=第一节 选择
带式运输机传动装置一级圆柱齿轮减速器课程设计
输送能力Q=1800t/h
输送长度L=3005m
输送带宽度B=1200mm
2.2.2 线路参数
东翼一采区上山主运输大巷共3005米，可简化为如图2.1所示的八段:第一段(1点到2点)平运，长度540米;第二段(2点到3点)下运，水平长度207米，提升高度－27.1米;第三段(3点到4点)平运，水平长度62米；第四段(4点到5点)下运，水平长度518米，提升高度－82米;第五段((5点到6点)平运，长度470米;第六段(6点到7点)上运，水平长度360米，提升高度18.9米;第七段((7点到8点)下运，水平长度400米，提升高度－28.4米:第八段(8点到9点)下运，水平长度435米，提升高度－56米;整机水平长度2992米，运输长度3005米。
图2.1 输送线路参数图
2.2.3 物料特性
输送物料原煤
物料密度ρ=900kg/m3
物料安息角50°
2.2.4 带式输送机工作环境
安装地点：东滩煤矿东翼一采区上山主运输大巷，底板为煤。
环境温度：0～35℃ 。
由于带式输送机巷道起伏不平，变坡点较多，致使此带式输送机运行工况相当复杂，是目前国内乃至国外煤矿井下运行工况最为复杂的带式输送机之一:从另一方面，下运带式输送机运行安全可靠性要求高，控制系统复杂，且我国目前对下运带式输送机的理论研究较少，特别是长运距、大运量下运带式输送机系统的工况分析、动态分析、启动、制动技术研究较少，这也是本文选择长运距、大运量下运带式输送机进行研究的目的。
2.3 本课题的研究内容
2.3.1 长运距、大运量下运带式输送机关键技术分析研究
通过下运带式输送机驱动装置的各种组成方案的分析比较，以及常规长运距、大运量下运带式输送机驱动方案中软制动技术和软起动技术的理论研究，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，并分析常见驱动方式和制动方法的优点和存在问题，归纳总结出长运距、大运量下运带式输送机关键驱动方案和制动方式选择的依据。
2.3.2 带式输送机的设计及驱动、制动方案的分析
针对充矿集团东滩煤矿东翼一采区主运输大巷固定下运带式输送机的设计参数及其特殊的工作环境所形成的复杂工况，首先对正常运行时工况进行设计计算，然后再对空载及最大正功和最大负功工况进行计算，再对各种工况的计算结果分析讨论，最后确定合理的张紧方式及张紧力大小，提出合理的张紧装置的选型。
通过各种工况的计算、分析比较，提出合理的驱动装置中，电机、减速器、软起动装置(调速型液力耦合器)及软制动装置各部件的选型方案。
3 长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析
3.1 下运带式输送机的基本组成
带式输送机的组成如图3.1所示[2]，主要其有:输送带、驱动装置(电动机、减速机、软起动装置、制动器、联轴器、逆止器)、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。
1-头部漏斗 ；2-机架；3-头部扫清器；4-传动滚筒 5-安全保护装置；6-输送带；7-承载托辊；8-缓冲托辊；9-导料槽；10-改向滚筒；11-拉紧装置 12-尾架；13-空段扫清器；14-回程托辊；15-中间架；16-电动机；17-液力偶合器；18-制动器；19-减速器；20-联轴器
图3.1 带式输送机组成示意图
3.2 驱动方案的确定
带式输送机的驱动部是整机组成的关键部件。驱动部配置是否合适，直接影响带式输送机能否正常运行。长距离、大运量带下运带式输送机对驱动部的要求比通用带式输送机的要求更高，它要求驱动装置能提供平稳、平滑的起动和停车制动力矩，以保证输送带不出现超速、打滑及输送带上的物料不出现滚料和滑料现象。为此要求驱动装置具有一个制动力可随时调整的制动器，以保证起动和停车制动的可控，极大地减小对物料的冲击。同时，在输送机空载起车时还必需保证起动的平稳性。
下运带式输送机受地形条件(如起伏较大)和装载量的影响，其起动工况比较复杂，应考虑如下几种：
(1)负载量小或空载，松闸后带式输送机不能自起动；
(2)负载量较大，松闸后带式输送机能自起动，但自然加速度较小；
(3)负载量大，松闸后带式输送机能自起动，且自然加速度较大。
下运带式输送机在正常运行时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运行的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。带式输送机配下运带式输送机在正常运行时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运行的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。带式输送机配置软起动装置，可有效降低起、制动过程的动张力，延长输送带及接头的使用寿命，甚至可降低输送带强度，具有很大的经济意义。对此《煤矿安全规程》作了相应规定。
由于下运带式输送机一般情况下电动机工作在发电工况，空载时电动机工作在电动工况。目前常用的下运带式输送机驱动部典型设备配置如表3.1所示。
表3.1 常用下运带式输送机驱动部组合表
组合
设备12345
电动机单机或多机1:1(或2:1)驱动单机驱动或多机1:1(或2:1)驱动多电机1:1(或2:1)驱动多电机1:1(或2:1)驱动多电机1:1(或2:1)驱动
软起动无限矩型液力偶合器限矩型液力偶合器调压电气软起动滑差离合器
减速器垂直轴或平行轴垂直轴或平行轴垂直轴或平行轴垂直轴或平行轴可以采用垂直轴或平行轴
制动器可控盘式制动装置可控盘式制动装置液压制动或液力制动+推杆制动可控制动装置可控制动器
拉紧装置重力拉紧或自动拉紧重力式拉紧装置重力式拉紧装置重力拉紧或自动拉紧装置重力拉紧或自动拉紧装置
适用场合短距离，中小倾角、小型机中长距离，大倾角中长距离，大倾角长距离，变坡，倾角不大长距离，变坡，倾角不大
3.3 新型下运带式输送机驱动组合及其控制过程
多数下运带式输送机采用以下几种驱动部组合方式:
(1)电动机—制动装置—减速器—滚筒
(2)电动机—限矩型液力偶合器—制动装置—减速器—滚筒
(3)电动机—限矩型液力偶合器—减速器—可控制动装置—滚筒
(4)电动机—软启动—减速器—液压软制动—盘式制动装置—滚筒
(5)电动机—软启动—减速器—液力软制动—盘式制动装置—滚筒
(6)电动机—软启动—减速器—可控盘式制动装置—滚筒
(7)电动机—软启动—减速器—液粘软制动—滚筒
其中方式(1)～(3)多用于小型(短距离、小倾角、小运量、低带速)下运机上方式；(4)～(7)较适于大倾角下运输送机上。由上述方案可见，下运输送机可控制动装置必不可少；并且目前对下运输送机电动工况的可控起动问题有所忽视。对于长距离、大运量下运带式输送机，可控制动装置必不可少，同时可控起动装置也成为必须。
为此我们提出一种经济实用的长距离、大运量、大功率下运带式输送机的驱动部组合方案。该方案驱动部主要有以下设备组成:电动机、联轴器、调速型液力偶合器、减速机、可控制动装置、驱动滚筒等组成，如图3.2所示[3]。
图3.2 驱动部分组合方案示意图
采用以上驱动组合的下运带式输送机的起动和停车过程如下:
(1)开机准备:先给软起动装置的电气系统和液压系统送电，使主、从动摩擦片闭合，可控制动装置逐渐松闸，如果是重载，按起动要求重车逐渐自动起动带式输送机。
(2)当输送带在装满物料的情况下起动带式输送机时，不能直接对电机送电，否则起动太快，物料容易出现下滑或滚料，所以在这种情况下而是靠煤的下滑力起动输送机，当逐渐松开制动器，输送带带动电机旋转，通过速度传感器检测旋转速度，当速度达到近电机同步运行转速时，PLC控制电机自动送电起动，从而使电机运行于正常的发电状态，这样可以大大减小电机起动时对电气和机械的冲击。而且向下输送的角度越大，起动加速度越大。为了保证起动平稳，通过速度反馈改变制动器施加的制动力，根据不同的制动力，把加速度控制在0.3m/s2之内，保证起动过程的平稳性。
(3)电机直接起动控制，当输送机空载或轻载，逐渐松开制动器时，输送机不能自动起动，这时根据测速装置检测输送机处于零速状态或起车太慢时，需要采用调速型液力偶合器来可控起动带式输送机，此时的可控起动过程完全同上运带式输送机的起动过程。
(4)正常运行时，调速型液力偶合器开度最大，传动效率达到最大。
(5)当多电机驱动时，出现某台电机超载，需要功率平衡时，根据电机的电流反馈来进行调速型液力偶合器的输入与输出速度调节(具体详见电气部分)，来进行多电机间的功率平衡调节。一般只要带式输送机系统设计合理，都能保证系统的多机功率平衡。
(6)停车时，按预定的减速度要求进行闭环改变可控制动系统的制动力矩，使带式输送机按预定的减速度减速，实现可控停车。
(7)当输送机在带载停车时，不能直接切断电机，否则容易出现飞车现象，造成严重事故。为此在停机时，先对输送机施加制动力，当检测到电机旋转速度降到其同步速度时，再对电机断电，这样在施加制动力降速时，可以充分利用电机的制动力，使停车更平稳。当输送机的速度降至电机的同步速度时，调速型液力偶合器勺管全部插入，保证电机与输送机系统的同步切除，保证了可控制动系统进一步按要求减速停车。
(8)如果停车时，带式输送机是空载(即主电机处于电动状态)，则可以同上运带式输送机的停车过程结合可控制动装置进行联合停车制动。
(9)定车时，可控制动装置抱闸，主电机停机，调速型液力偶合器的液压和电气系统停电。
(10)在起动和停车过程中出现故障，如输送带跑偏、撕带、油温过高等等，调速型液力偶合器和可控制动装置的电气控制系统会自动根据要求可控停机。
4 长距离大运量下运带式输送机设计
充矿集团东滩煤矿东翼一采区主运输大巷固定带式输送机，运距3005米，运量1800吨/小时，提升高度－175.5米，环境温度为0～35 ℃ ,是属于典型的煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机。由于带式输送机巷道起伏不平，变坡点较多，致使此带式输送机运行工况相当复杂。此外，该机运行安全可靠性要求高，控制系统复杂，是目前国内乃至国外煤矿井下运行工况较为复杂的带式输送机。本章以该下运带式输送机为例，说明其设计过程。
4.1 带式输送机原始参数
带式输送机是目前井下煤炭的主要输送设备，其设计的自动化先进程度、结构布置方式、使用安全性、可靠性、连续性和高效运行将直接影响矿井生产成本。采用带式输送机输送物料与其它方式相比有着一系列的优越性和高效性，其自动化程度高，代表现代物流技术的发展方向。本课题所要求设计的带式输送机的参数如表4.1所示。
表4.1 输送机原始参数
运量Q1800t/h
运距L54020762518470360400435
垂高0-27.10-82018-28.4-56
总垂高-175m
总运距L3005m
平均倾角β-4°
最大块度300mm
煤容重γ0.9t/m3
煤安息角50°
4.2 带式输送机的设计计算
4.2.1 输送带运行速度的选择
输送带运行速度是输送机设计计算的重要参数，在输送量一定时，适当提高带速，可减少带宽。对水平安装的输送机，可选择较高的带速，输送倾角越大带速应偏低，向上输送时带速可适当高些，向下输送时带速应低些。目前DTII系列带式输送机推荐的带速为1.25～4m/s。对于下运带式输送机，考虑管理难度大，一般确定带速为2～3.5m/s。根据工作面顺槽胶带机的规格(带宽1.2m、带速3.15m/s)，工作面的实际生产能力，煤流的不均匀型等因素，同时考虑工作面煤仓无缓冲作用的状况(约3米深)，确定东滩煤矿一采区运输大巷固定下运带式输送机带速3.15m/s。
4.2.2 输送带宽度计算
1)按输送能力确定带宽
带式输送机的输送能力与带宽和带速的关系是：
Q=KB2vγc t/h
式中K—货载断面系数，K值与货载在输送带上的堆积角有关（查标准MT/T467-1996中表三）
B—输送带宽度，m
V—输送机速度，m/s
γ—运送货载的集散容重，t/m3
C—输送机倾角对输送量的影响系数。
当输送量已知时可按下式求得满足生产能力所需的带宽B1：
B1= = =1.2
2）按输送物料的块度确定带宽B2
因为本带式输送机输送原煤，且amax=300mm故有：
B2≥2•amax+200=2×200+200=800mm
实际确定宽度时B=max{1000B1，B2}，故可选用1200mm宽度的输送带。
4.2.3 初选输送带
我国目前生产的输送带有以下几种:尼龙分层输送带、塑料输送带、整体带芯阻燃带、钢丝绳芯带等。
在输送带类型确定上应考虑如下因素：
1)为延长输送带使用寿命，减小物料磨损，尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的输送带；
2)在同等条件下优先选择分层带，其次为整体带芯和钢丝绳芯带；
3)优先选用尼龙、维尼龙帆布层带。因在同样抗拉强度下，上述材料比棉帆布带体轻、带薄、柔软、成槽性好、耐水和耐腐蚀；
4)覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性，给料冲击的大小、带速与机长，输送石炭石之类的矿石，可以加厚2mm表面橡胶层，以延长使用寿命。
综合该机各类特性参数和技术特性，考虑到输送量较大，运输距离较长，且为固定用输送机，为此初选输送带采用钢丝绳芯输送带，它既有良好的强度，又具有较好的防撕裂性能，是目前井下带式输送机首选带型。可以初选输送带如下：
输送带型号：ST2500输送带
带宽：1200mm
带质量：qd=35.3kg/m2
4.3 输送机布置形式及基本参数的确定
4.3.1 输送带布置形式
对于角度不大的长距离、大运量带式输送机系统，一般可采取双滚筒1:1或2:1的功率配比，这样既可以实现电机的分时起动(煤矿井下变电所容量有限制)，同时可以降低输送带的强度。为了降低输送带的强度，本驱动系统采用了头部双滚筒驱动，并把拉紧装置放在紧跟驱动滚筒后部，有利于起动时自动拉紧，同时减少了电力线路铺设长度，保证了控制响应及时。驱动部布置的位置对输送带强度的影响较大，但对于本输送系统，进行分析后得出，驱动部布置在上部效果较理想。同时遵循尽量减少施工工作量、简化设备的原则，降低制作成本，其具体布置示意图如输送机总装图所示。考虑到煤的输送质量较大，本机各类托辊组间距为：
承载托辊间距lt'=1.2m
回程托辊间距lt"=3m
缓冲托辊间距lth=0. 6m
承载托辊直径dt=φ133mm Gt'=34.92Kg
回程托辊直径dt'=φ133mm Gt"=30.63Kg
4.3.2 输送机基本参数的确定
1）输送带质量qd
由上述输送带选型结果可知qd=35.3kg/m2×1.2m=42.36kg/m
2）物料线质量q
当已知设计输送能力和带速时，物料的线质量由下式求得：
q= = =159kg/m
式中 Q—每小时运输量，t/h；
v—运输带运输速度，m/s
3）托辊旋转部分线质量qt′，qt″
由前述托辊组的选择情况可知
qt′= Gt'/ lt'=29.1kg/m
qt″= Gt"/ lt"=10.21 kg/m
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