一、设计背景与意义

在现代工业生产中，带式运输机作为一种重要的物料输送设备，广泛应用于矿山、港口、电力和化工等行业，展开式二级圆柱齿轮减速器因其结构紧凑、传动效率高、承载能力大等优点，成为带式运输机的关键部件之一，本文旨在探讨该类型减速器的设计方法和应用特点，以期为相关领域的研究和实践提供参考。

二、设计任务书与原始数据

1. 设计任务书

目标：设计一种用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。

要求：满足工作机的工作要求（如功率传递、转速及传动比等），适应繁重及恶劣条件下长期工作，具有高传动效率，结构简单、尺寸紧凑，加工方便，使用维护方便。

2. 原始数据

运输机工作轴转矩T：800N·m

运输带工作速度V：0.70m/s

卷筒直径D：350mm

工作条件：连续单向运转，空载启动，中等冲击，双班制工作，使用期限为10年。

三、传动方案的分析与拟定

1. 传动方案的选择

为了实现带式运输机的高效传动，本次设计选择了展开式二级圆柱齿轮减速器作为传动方案，该方案综合考虑了结构简单、尺寸紧凑、加工方便、使用维护方便等方面的需求，同时具有较高的传动效率和承载能力，能够适应繁重及恶劣条件下的长期工作。

2. 传动简图

传动装置简图如下：

电动机 ----- 联轴器 ----- 二级圆柱齿轮减速器 ----- 运输带 ----- 带筒

四、电动机的选择计算

根据工作要求和原始数据，采用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V，按照《机械设计课程设计》中式（2-2）计算所需工作机功率：

Pd = T * V / (9550 * η) = 800 * 0.7 / (9550 * 0.9) ≈ 0.64kW

考虑到电动机容量一般比所需功率大，选择接近且较大的电动机型号，最终选定电动机型号为Y132M-6，其主要参数包括额定功率为5.5kW，满载转速为960r/min，质量为125kg。

五、传动装置的运动和动力参数计算

1. 总传动比计算

根据电动机满载转速和工作机卷筒转速的要求，计算总传动比：

i = n电机 / n卷筒 = 960 / (750 * 2 / 60) ≈ 5.76

根据实际需求调整传动比至i=5.76。

2. 分配传动比

由于采用展开式二级圆柱齿轮减速器，需要合理分配高速级和低速级的传动比，假设高速级传动比为2.8，则低速级传动比为2.06。

3. 计算各级齿轮的主要参数

根据传动比和电动机轴转速，计算各级齿轮的转速、功率和转矩，高速级齿轮的转速为：

n1 = n电机 / i高 = 960 / 2.8 ≈ 342.86r/min

同理，可计算其他各级齿轮的转速、功率和转矩。

六、V带传动的设计

1. 确定带型和带轮基准直径

根据设计功率和小带轮转速，选择普通V带A型，小带轮基准直径dd1=106mm。

2. 确定带速和中心距

初定中心距a0=400mm，带速v=(dd1*π*n1)/(60*1000)=6.28m/s。

3. 计算大带轮基准直径和带长

根据公式计算大带轮基准直径dd2，并选取标准值，计算带长Ld和实际中心距a。

4. 验算小带轮上的包角

确保小带轮上的包角α1不小于90°。

七、齿轮传动的设计计算

1. 高速级齿轮传动设计

材料与热处理：选择40Cr钢进行调质处理。

按齿面接触疲劳强度设计：确定齿轮模数、齿数、变位系数等参数。

主要几何尺寸计算：计算分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等。

验算齿根弯曲疲劳强度：确保齿根弯曲疲劳强度符合要求。

2. 低速级齿轮传动设计

材料与热处理：同样选择40Cr钢进行调质处理。

按齿面接触疲劳强度设计：确定齿轮模数、齿数、变位系数等参数。

主要几何尺寸计算：计算分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等。

验算齿根弯曲疲劳强度：确保齿根弯曲疲劳强度符合要求。

八、轴的设计及校核

1. 高速级齿轮轴的设计

材料与热处理：选择45钢正火处理。

初步估算轴径：根据电动机轴直径和最小轴径公式估算。

结构设计：设计轴上零件的定位、固定及制造装配工艺性。

工作能力校核：验算轴的强度和刚度。

2. 低速级齿轮轴的设计

材料与热处理：同样选择45钢正火处理。

初步估算轴径：根据高速级齿轮轴径和最小轴径公式估算。

结构设计：设计轴上零件的定位、固定及制造装配工艺性。

工作能力校核：验算轴的强度和刚度。

九、滚动轴承的选择与校核

根据支反力的大小，选择合适的滚动轴承型号，并进行寿命计算和静载荷校核。

十、键的选择及校核

根据传递的扭矩和轴径，选择合适的键连接方式，并进行强度校核。

十一、联轴器的选择

根据计算转矩Tca，选择合适的联轴器型号。

十二、润滑密封设计

根据齿轮圆周速度，选择合适的润滑方式和润滑油牌号，设计油面高度和箱座壁侧的凸缘高度，防止润滑油泄漏和外部杂质进入箱体内。

十三、箱体结构设计及附件设计

设计箱体结构时考虑铸造工艺性和减重措施，如设计加强肋、轴承旁连接螺栓、箱体凸缘等，附件设计包括定位销、起吊装置、视孔、放油孔、油标等。

十四、装备图设计及总结

完成减速器的装配图设计，包括各零件的详细结构和相对位置关系，以及必要的技术说明，总结设计过程中的关键步骤和注意事项，提出改进建议和未来研究方向。