机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
-
目录
课程设计书2
二设计要求
2
三设计步骤
2
1. 传动装置总体设计方案
3
2. 电动机的选择4
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比5
4. 计算传动装置的运动和动力参数5
5. 设计V 带和带轮6
6. 齿轮的设计8
7. 滚动轴承和传动轴的设计19
8. 键联接设计26
9. 箱体结构的设计27
10. 润滑密封设计30
11.联轴器设计30
四设计小结
31
五参考资料32
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
一. 课程设计书
设计课题:
设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器•运输机连续单向运转，载荷变化不大，空载起动，卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失)，减速器小批量生产，使用期限8年(300天/年)，两班制工作，运输容许速度误差为5%,车间有三相交流，电压380/220V
表
二. 设计要求
1•减速器装配图一张(A1) o
2. CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)
3. 设计说明书一份。

三. 设计步骤
1. 传动装置总体设计方案
2. 电动机的选择
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比
4. 计算传动装置的运动和动力参数
5. 设计V 带和带轮
6. 齿轮的设计
7. 滚动轴承和传动轴的设计
8. 键联接设计
9. 箱体结构设计
10. 润滑密封设计
11. 联轴器设计
1. 传动装置总体设计方案:
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。

2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有
较大的刚度。

3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V 带设置在高速
级。

其传动方案如下：
图一:（传动装置总体设计图）
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。

选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。

传动装置的总效率
=0.96 X Q.983X Q.952 X0.97 X0.96 = 0.759 ; 1为V带的效率,n2为轴承的效率,
3
为第一对齿轮的效率，4为联轴器的效率,
5为卷筒轴滑动轴承的效率（因是薄壁防护罩
，采用开式效率计算2.电动机的选择
电动机所需工作功率为：P = P、/ n = 1900 X1.3/1000 3.25kW,执行机构的曲柄转速为n = =82.76r/mi n ,
I
经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比「=2〜4 ,
I ）。

X0.759 =二级圆柱
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器斜齿轮减速器传动比r = 8〜40 ,
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
则总传动比合理范围为i・=16〜160，电动机转速的可选范围为= k x n =( 16 〜160 )X82.76 = 1324.16 〜13241.6r/min 。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动
比，
选定型号为Y112M —4的三相异步电动机，额定功率为 4.0
额定电流8.8A，满载转速n m1440 r/min ，同步转速1500r/min 。

3.
疋
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
置的总传动比和分配传动比
(1)总传动比
由选定的电动机满载转速n汰和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为i a= n「/n = 1440/82.76 = 17.40
(2)分配传动装置传动比
i a = i o X i
式中i o,i i分别为带传动和减速器的传动比。

为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i0= 2.3 ,则减速器传动比为i =i a/i o = 17.40/2.3 = 7.57
根据各原则，查图得高速级传动比为h = 3.24，则i2 = i/h = 2.33
4. 计算传动装置的运动和动力参数
(1)各轴转速
n = n m /i0= 1440/2.3 = 626.09r/min
n n= n / i 1 = 626.09/3.24 = 193.24r/min
n^ = n n/ i2= 193.24/2.33=82.93 r/min
n^ = n 皿=82.93 r/min
(2)各轴输入功率
R = p d X 1= 3.25 X0.96 = 3.12kW
P n = Pi Xn X 3= 3.12 X0.98 X0.95 = 2.90kW
P m = P n Xn X 3= 2.97 X0.98 X0.95 = 2.70kW
Piv = P rn Xn Xn=2.77 X0.98 X0.97 = 2.57kW
则各轴的输出功率：
R = R X0.98=3.06 kW
P n = R X0.98=2.84 kW
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P m = P m X0.98=2.65kW
f = P w X0.98=2.52 kW
(3)各轴输入转矩
T1= T d X i0X 1N -m
P
电动机轴的输出转矩T d =9550 - =9550 X3.25/1440=21.55 N -
n
m
所以:T i = T d X i0X 1=21.55 X2.3 X0.96=47.58 N-m
T n = T：X i1X 1X 2=47.58 X3.24 X0.98 X0.95=143.53 N-m
T m = T n X i2X 2X 3=143.53 X2.33 X0.98 X0.95=311.35 N-m
T w= T m X 3X 4=311.35 X0.95 X0.97=286.91 N-m
输出转矩：T：= T：X0.98=46.63 N -m
T n = T n X0.98=140.66 N-m
T m = T m X0.98=305.12 N-m
T w = T w X0.98=281.17 N-m
运动和动力参数结果如下表
5.设计带和带轮
⑴确定计算功率
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查课本R 78表9-9得：K A 1.2
F Ca k A P 1.2 4 4.8,式中“为工作情况系数， p 为传递的额定功率, 既电机的额定功率• ⑵选择带型号
根据P ca 4.8，k A 1.3,查课本P 152表8-8和P 153表8-9选用带型为A 型 带. ⑶选取带轮基准直径d di ,d d2
查课本P i45表8-3和P i53表8-7得小带轮基准直径d di 90mm ，则大带 轮基准直径d d2 i o d di 2.3 90 207mm ,式中E 为带传动的滑动率，通常取 （1% 〜2% ），查课本 P 53 表 8-7 后取 d d2 224mm 。

⑷验算带速v
V 如巴
90 1400
7.17m/s 35m/s 在 5 〜25m/s 范围内,
60 1000 60 1000
V 带充分发挥。

⑸ 确定中心距a 和带的基准长度''
由于厂匚,所以初步选取中心距a :
a 0 1.5(d d1 d d2) 1.5(90 224) 471，初定中心距 a 0 471mm ，所以带长，
L d = 2a 0
-(d d 1
d d 2
) (d d2 d d )2
4a 01
144476mm .查课本P 42表8-2选取基准
长度L d 1400mm 得实际中心距
取 a 450mm
⑹验算小带轮包角
a a 0
L d L d 2
471 44.76/2 448.62mm
180
dd2 dd1
型
162.94，包角合适。

a
⑺确定v 带根数z
因 d d1 90mm ，带速 v 6.79m/s ，传动比 i 0 23,
p 0 10.7. p 0 0.17.
查课本P 42表8-2得K L =0.96.
查课本R 54表8-8,并由内插值法得K =0.96 由P 154公式8-22得
4.8
(1.07 0.17) 0.96 0.96
故选Z=5根带 ⑻计算预紧力F 。

查课本R 45表8-4可得q
0.1kg/ m ,故:
单根普通V 带张紧后的初拉力为
巳 2.5
2
4.8 500 2.5
2
F 。

500 ea (
1) qv 2
(
1) 0.1 7.172 158.80N
zv k
5 7.17 0.9
6 ⑼计算作用在轴上的压轴力 F p
利用P 155公式8-24可得:
F p 2z F 0sin 」2 5 158.80 sin 162.94
1570.43N
P
2 2
6.齿轮的设计
（一）高速级齿轮传动的设计计算
1.齿轮材料，热处理与精度
查课本R 48表8-5a 或8-5c 和8-5b
或8-5d,并由内插值法得
P ea
(P 。

P 0) k k i
4.20
考虑此减速器的功率与现场安装的限制， 故大小齿轮都选用硬齿面渐开 线斜齿轮
（1）
齿轮材料与热处理
① 材料：高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数乙=24
高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为大齿轮
240HBS Z 2=i
X Z ! =3.24 X 24=77.76
取 J =78.
② 齿轮精度
按GB/T10095 — 1998，选择7级，齿根喷丸强化。

2 .初步设计齿轮传动的主要尺寸
按齿面接触强度设计
确定各参数的值:
贝 y 0.78 0.82 1.6
② 由课本P 202公式10-13计算应力值环数
N 1=6 0n 1j L h =60 X 626.09 X 1 X(2 X 8 X 300 X 8) =1.4425 X 10 9h
N 2= =4.45 X 10 8h #(3.25 为齿数比，即 3.25=
)
乙
③ 查课本 P 203 10-19 图得：K 1=0.93 K 2=0.96 ④ 齿轮的疲劳强度极限
3
d 1t
2K“ u 1
u
仁E )
2
①试选 K t = 1.6 查课本 P 215 图 10-30 选取区域系数 Z H =2.433
由课本 P 214 图 10-26
1
0.78
2 0.82
取失效概率为1%,安全系数S=1,应用P202公式10-12得:
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[H ]I ==0.93 X 550=511.5
MPa
[H ] 2 ==0.96 X 450=432 MPa
许用接触应力
[H ]
([ H ]I [ H ]2)/2
(511.5 432)/2 471.75MPa
⑤查课本由P l98表10-6得:
Z E =189.8MP
由 P 201 表 10-7 得:d =1
T=95.5 X 10 5 X P 1/n 1 =95.5 X 10 5 X 3.19/626.09
=4.86 X 10 4 N.m
3.设计计算
①小齿轮的分度圆直径d 1t
d 1t
3
---------------------------------------------------------
2K t
T
1
u 1 Z H z E .2 L "T (R )
4.24 2.433 189.8)2
3.25
(
471.75
49.53mm
②计算圆周速度
3.14 49.53 626.09
60 1000
1.62m/s
③计算齿宽b 和模数m n t
计算齿宽b
b= d d 1t =49.53mm
计算摸数m 初选螺旋角 =14
m nt =
d 1t cos 49.53 cos14
24
2.00mm
④计算齿宽与高之比b
h
齿高 h=2.25 m nt =2.25 X 2.00=4.50 mm 2 1.6 4.86 10
1 1.6
4.齿根弯曲疲劳强度设计
由弯曲强度的设计公式
3
* 2
、2K 「Y cos 2 ，丫F Y s 、 mn J
d
Z
21a
(
KT )
⑴ 确定公式内各计算数值 ① 小齿轮传递的转矩1 - = 48.6 kN •m
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% =
49.53
4.5
=1191
⑤ 计算纵向重合度
=0.318 d 1 tan 0.318 1 24 tan 14=1.903 ⑥ 计算载荷系数K 使用系数K A =1
根据v 1.62m/s ,7级精度，查课本由P 192表10-8得 动载系数K V =1.07,
查课本由P 194表10-4得K H 的计算公式: 2
2
3
K H = 1.12 0.18(1 0.6 d ) d +0.23 X 10 Xb
=1.12+0.18(1+0.6
1) X 1+0.23 X 10 3 X 49.53=1.42
查课本由P 195表10-13得:K F =1.35 查课本由P 193表10-3得:K H = K F =1.2
K = K ，K K H K H =1 X 1.07 X 1.2 X 1.42=1.82 ⑦ 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
3 . --------
d 1 =d 1t . K/K t
=49.53 X =51.73 mm
⑧ 计算模数m n
d 1 cos
m n =—
乙
51.73 cos14
24
2.09mm
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器确定齿数z
因为是硬齿面，故取z = 24 ,，z = i-： z = 3.24 X24 = 77.76
传动比误差i = u =乙/ z ：= 78/24 = 3.25
△ i 隹032 %二 5 %，允许
② 计算当量齿数
z・i = z /cos “ = 24/ cos 314 = 26.27
z・：=z /cos ' = 78/ cos 314 = 85.43
③初选齿宽系数「■
按对称布置，由表查得’•"= 1
④初选螺旋角
初定螺旋角=14、
⑤载荷系数K
K = K * K・ K九K- - =1 X1.07 X1.2 X1.35 = 1.73
⑥查取齿形系数Y＞：和应力校正系数Y二
查课本由P197表10-5得:
齿形系数Y = 2.592 Y" = 2.211
应力校正系数Y，= 1.596 Y = 1.774
⑦重合度系数Y
端面重合度近似为-=[1.88-3.2 X() ]cos = [1.88 — 3.2 X(1/24 +
1/78 ) ] X cos14 = 1.655
a a g «D
=arctg (tg /cos " )= arctg (tg20 /cos14 )= 20.64690 "f 14.07609 ”
因为 J = J/cos ''，则重合度系数为 Y = 0.25+0.75 cos =
0.673
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⑧
螺旋角系数Y ；
轴向重合度
J ''川==1.825,
Y 卢=1 —・戸门2°，= 0.78
⑨ 计算大小齿轮的
安全系数由表查得 S 〒=1.25
工作寿命两班制，8年，每年工作300天
小齿轮应力循环次数 N1 = 60nkt : = 60 X 271.47 X 1 X 8 X 300 X 2 X 8 = 6.255 X 10
：
大齿轮应力循环次数 N2 = N1/u = 6.255 X 10’/3.24 = 1.9305 X 10：
' 查课本由P 204表10-20C 得到弯曲疲劳强度极限 小齿轮 FF1 500MP a 大齿轮 FF2 380MP a
查课本由P W 7表10-18得弯曲疲劳寿命系数: K FN 1 =0.86
K FN 2 =0 ・93
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4
[F ]1 = K FN 1 FF 1
0.86 500
竺空
307.14
S
1.4
[F ]
2 = K
FN 2 FF2
0.93
380
43
S 1.4
.
斗化1 [F ]1
2.592 1.596 0.01347 307.14
Y F 2 F S 2 2.211 1.774
2
0.01554
[F
]
2
252.43 大齿轮的数值大.选用.
⑵ 设计计算
①计算模数
3 --------------------------------------------------------------------------------------------------------
2 1.7
3 4.86 1040.78 cos21
4 0.01554 …
m n" --------------------------------- 2mm 1.26mm
1 2421.655
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对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数
m n 大于由齿根弯曲疲
劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987 圆整为标准模数，取m n =2mm 但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d i =51.73 mm 来计算应有的齿数.于是由: Z i ==25.097
取 z i =25
那么 z 2 =3.24 X 25=81 ② 几何尺寸计算
计算中心距
a===109.25 mm
将中心距圆整为 110 mm 按圆整后的中心距修正螺旋角
(25 81) 2 arccos 14.01
2 109.25
因 值改变不多，故参数
,k ,Z h 等不必修正
计算大.小齿轮的分度圆直径 d 1 ==51.53 mm d 2 ==166.97 mm 计算齿轮宽度 B= d 1
1 51.53mm 51.53mm
圆整的 B 2 50
B 1 55
（二） 低速级齿轮传动的设计计算 ⑴
材料：低速级小齿轮选用
45钢调质，齿面硬度为小齿轮
280HBS
取小齿齿数乙=30 速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为大齿轮 30=69.9 圆整取 Z 2=70. ⑵ 齿轮精度
二arccos
240HBS z 2 =2.33 X
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器按GB/T10095 —1998，选择7级，齿根喷丸强化。

⑶按齿面接触强度设计
1.确定公式内的各计算数值
①试选K t = 1.6
②查课本由P215图10-30选取区域系数Z H =2.45
③试选12o,查课本由P214图10-26查得
=0.83 2=0.88 =0.83+0.88=1.71
1
应力循环次数
N 1=60 X n2 Xj XL n =60 X193.24 X1 X(2 X8 X300 X8)
=4.45 X10
N 2=1.91 X10 °
由课本P203图10-19查得接触疲劳寿命系数
K HN1=0.94 K HN2 = 0.97
查课本由P207图10-21d
按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限H lim1 600MPa ,
大齿轮的接触疲劳强度极限H lim1 550MPa
取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力
[H】1== MPa
[H】2==0.98 X550/1=517 MPa
[H] ( Hlim1540.5 MPa
2
查课本由P198表10-6查材料的弹性影响系数Z E=189.8MP；
选取齿宽系数d 1
T=95.5 X10 5X F2 /n2=95.5 X10 5X2.90/193.24
=14.33 X10 4 N.m
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
=65.71 mm 齿高 h=2.25 X m nt =2.25 X 2.142=5.4621
mm
b
h =65.71/5.4621=12.03
5. 计算纵向重合度
0.318 d z 1 tan
0.318 30 tan 12 2.028
6. 计算载荷系数K
K H =1.12+0.18(1+0.6 d) ：+0.23 X 10 3 Xb
=1.12+0.18(1+0.6)+ 0.23
X 10 3 X65.71=1.4231
使用系数K A =1
同高速齿轮的设计，查表选取各数值
K v = 1.04 K F =1.35 K H =K F =1.2
故载荷系数
K = K A K V K H K H =1 X 1.04 X 1.2 X 1.4231=1.776 7.
按实际载荷系数校正所算的分度圆直径
3
---------
d 1=d 1t
K K t
=65.71 X
d 1 cos 72.91 cos12
计算模数m n —
2.3772mm
z 1
30
d 1t
Z
H Z E
、2
I H ])
3
2 16 14
・
33
E 彳
33
严呼2
2.33
540.5
1 1.71
2.
计算圆周速度
60 1000
6571 193.
24
0.665 m/s
60 1000
3.
计算齿宽
b= d d 1t =1 X65.71=65.71
mm
4.
计算齿宽与齿高之比b
h
模数m nt =5■込空! C0S12
2.142mm
30
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器 按齿根弯曲强度
设计
Y F Y S [F ]
㈠确定公式内各计算数值 (1) 计算小齿轮传递的转矩 丁 = 143.3 kN •m (2)
确定齿数z
因为是硬齿面，故取 z = 30 ,乙=i X z = 2.33 X 30 = 69.9 传动比误差 i = u =乙 / z = 69.9/30 = 2.33 △ i &032 %，5%，允许 (3)
初选齿宽系数
按对称布置，由表查得八=1 (4)
初选螺旋角
初定螺旋角 =12、 (5)
载荷系数K
K = K 』K K^=1 X 1.04 X 1.2 X 1.35 = 1.6848 (6) 当量齿数
z" = zi/cos ' = 30/ cos 312 = 32.056 z”： = z /cos '= 70/ cos 312 = 74.797
由课本R 97表10-5查得齿形系数Y 附和应力修正系数 Y
Y F 1 2.491,Y F 2
2.232
Y S 1 1.636,Y S 2 1.751
(7) 螺旋角系数Y'
轴向重合度—
=2.03
=0.797
(8)
计算大小齿轮的
3. m
2KT 1Y cos 2
d
Z 2i
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
查课本由P 204图10-20c 得齿轮弯曲疲劳强度极限
FEI
500MP a FE2 380MP a
查课本由P 202图10-18得弯曲疲劳寿命系数 K FNI =0.90 K FN 2=0.93
S=1.4
[F ]I =
K F N1 FE1 0.90 500
321.43MP a
S 1.4
K FN 2 FF 2
0.93 380
[F ] 2=
252.43MP a
2
S
1.4
计算大小齿轮的，并加以比较
丫Fal F
Sai [F ]I
2..491 1.636
0.01268 321.43 Y Fa 2 F sa2
[F
]
2
2.232 1.751 0.01548
252.43
大齿轮的数值大，选用大齿轮的尺寸设计计算
①计算模数
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 m n 大于由齿根弯 曲疲劳强度计算的法面模数，按 GB/T1357-1987
圆整为标准模数，取
m n =3mm 但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的 分度圆直径d i =72.91 mm 来计算应有的齿数 乙==27.77
取 z i =30
z 2 =2.33 X 30=69.9 取 Z 2=70
②初算主要尺寸
计算中心距 a===102.234 mm 将中心距圆整为103 mm 修正螺旋角
m n
L
5
2
2 1.6848 1.43
3 10 0.797 cos 12 0.01548
:
1 302
1.71
mm 1.5472mm
=arccos(i 2)m n ar os(30 70) 213 86
=arccos arccos 13.86
因值改变不多,故参数,k ,Z h 等不必修正分度圆直径
d 1 ==61.34 mm
d 2 ==143.12 mm
计算齿轮宽度
b d d1 1 72.91 72.91mm
圆整后取B1 75mm B2 80mm
2 2 103
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
、|. -_ -
1 . 1
1.6
低速级大齿轮如上图:
V带齿轮各设计参数附表
7•传动轴承和传动轴的设计
1.传动轴承的设计
⑴.求输出轴上的功率P 3，转速n 3，转矩T3 P 3 =2.70KW
n 3 =82.93r/mi n
T 3=311.35N . m
⑵.求作用在齿轮上的力
已知低速级大齿轮的分度圆直径为
d 2 =143.21
mm
F a = F t tan =4348.16 X 0.246734=1072.84N
圆周力F t ，径向力F r 与轴向力F a 的方向如图示:
⑶.初步确定轴的最小直径
先按课本15-2初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理，根据 课本P 361表15 3取A o 112
d min A o J P 3 35.763mm
n 3
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 d z n ，为了使所选的轴与联轴
器吻合，故需同时选取联轴器的型号
F t =
2 311.35 143.21 10
4348.16N
F r = F t
tan cos
4348.16
tan20o cos13.86o
1630.06N
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
查课本P343表14 1,选取K a 1.5
T ea K a T3 1.5 311.35 467.0275N m
因为计算转矩小于联轴器公称转矩，所以
查《机械设计手册》22 112
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径
d1 40mm,故取di 口40mm半联轴器的长度L 112mm半联轴器
与轴配合的毂孔长度为L1 84mm
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
①为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求，I - U轴段右端需要制出一
轴肩，故取U -川的直径d n皿47mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取
挡圈直径D 50mm半联轴器与轴配合的轮毂孔长度为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上，故I - U的长度应比略短一一些，现取I」82mm
②初步选择滚动轴承•因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单
列角接触球轴承.参照工作要求并根据d
47mm,由轴承产品目录中初步选取
n皿
0基本游隙组标准精度级的单列角接触球轴承7010C型.
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
2.从动轴的设计
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 d D B 50mm 80mm 16mm,
故d皿即d町麵50mm;而I町麵16mm .
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位•由手册上查得7010C型轴承定
位轴肩高度h 0.07d,取h 3.5mm,因此d
mm,
v57
③取安装齿轮处的轴段d可皿58mm;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒
定位.已知齿轮毂的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取I在皿72mm.齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高3.5,
.轴环宽度 b 1.4h,取b=8mm.
取d
v65mm
④轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器与轴承端盖的结构设计而定）.
根据轴承端盖的装拆与便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器联轴器右端面间的距离I 30mm，故取l n m50mm.
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16 mm,两圆柱齿轮间的距离c=20 mm.
考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s,取s=8 mm,已知滚动轴承宽度T=16 mm,
高速齿轮轮毂长L=50 mm,则
I 町麵T s a (75 72) (16 8 16 3)mm 43mm
l iv v L s c a I 皿即I vw
(50 8 20 16 24 8)mm 62mm
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.
5. 求轴上的载荷
首先根据结构图作出轴的计算简图，确定顶轴承的支点位置时
查《机械设计手册》20-149表20.6-7.
对于7010C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此，做为简支梁的轴的支承跨距.
L2 L3114.8mm 60.8mm 175.6mm
F NH1
士F t 4348.16 -60181506N L2 L3 175.6
F
NH 2
a F t 4348.16 2843N L2 L3175.6
F NV1 F a D
2
L3
809
N
F NV2 F r F NV2 1630 809 821N
M H172888.8N mm
M V1F NV1L2 809 114.8 92873.2N mm
M V2 F NV2L3 821 60.8 49916.8N mm
M 1 - M H M：. 1728892928732196255 N mm M 2179951N mm
传动轴总体设计结构图
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器51
I;
仙工丁」_ U*目丄&口百
E 匸D
（从动
轴）
二
'
（中间
轴）
Z：Z/7z 一节
（主动
轴）
机械设计课程设计
两级展开式圆柱齿
轮减速器
从动轴的载荷分析图
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
5
a
M
H
匾二氏
D/2
c) &
M
T
F FY Z
F.
6.
按弯曲扭转合成应力校核轴的强度
D
TfTrrrrrrrT ^-r-^
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
1962552 (1 311.35)2 0.1 27465
前已选轴材料为45钢，调质处理 查表 15-1 得[i ]=60MP a
ca
< [ 1] 此轴合理安全
7. 精确校核轴的疲劳强度.
⑴.判断危险截面
截面A, n ,川,B 只受扭矩作用。

所以 A n m B 无需校核.从应力集中对 轴的疲劳强度的影响来看，截面w 和％处过盈配合引起的应力集中最严重 ，
从
受载来看，截面C 上的应力最大.截面w 的应力集中的影响和截面％的相近 , 但是截面W 不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核.截面C 上虽然 应力最大，但是应力集中不大，而且这里的直径最大，故C 截面也不必做强度校 核，截面W 和V 显然更加不必要做强度校核 .由第3章的附录可知，键槽的应力
集中较系数比过盈配合的小，因而 ，该轴只需胶合截面％左右两侧需验证即
可.
⑵.截面％左侧。

抗弯系数 W=0.1 d 3= 0.1 503=12500
抗扭系数
W T =0.2 d 3=0.2 503=25000
截面％的右侧的弯矩 M 为 M M 1
60.8 16
144609 N mm
60.8
截面W 上的扭矩T 3为T 3= 311.35 N m 截面上的弯曲应力
截面上的扭转应力
T 3 W T
根据
ca
10.82
轴的材料为45钢。

调质处理
由课本P355表15-1查得:
B 640MP a1 275MP a T1 155MP a 因- d D d
经插入后得
2.0T=1.31
轴性系数为
q0.82q =0.85
K=1 +q (1)=1.82
K=1 +q ( T -1 ) =1.26
所以0.670.82
0.92
综合系数为：K =2.8
K =1.62
碳钢的特性系数0.1〜0.2 取0.1
0.05- 0.1 取0.05
安全系数S ca
S =25.13
S 13.71
S ca >S=1.5 所以它是安全的
截面W右侧
抗弯系数W=0.1 d3= 0.1 503 = 12500
抗扭系数W T =0.2 d3=0.2 503=25000
截面W左侧的弯矩M为M=133560
截面W 上的扭矩T 3为 T 3 = 295 截面上的弯曲应力 截面上的扭转应力
T 3 W T
8. 键的设计和计算
①选择键联接的类型和尺寸
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键 根据
d 2=55
d 3=65 L 2=36 L 3=50
查表6-1取：
键宽 b 2=16
h 2=10 b 3=20
h 3=12
②校和键联接的强度
查表6-2得
[ p ]=110MP a
所以 0.67 0.82 0.92
综合系数为:
K =2.8 K =1.62 碳钢的特性系数
0.1 〜0.2
取0.1 0.05^ 0.1 取 0.05
安全系数S ea
S =25.13 S 13.71
S ea ^S =1.5
所以它是安全的
工作长度 12 L 2 b 2 36-16=20
13 L 3 b 3 50-20=30
③键与轮毂键槽的接触高度 K 2 =0.5 h 2 =5 K 3=0.5 h 3=6 由式（6-1 ）得：
2 143.5
3 1000 5 20 55 2 311.35 1000 6 30 65
两者都合适 取键标记为：
键 2: 16 X 36 A GB/T1096-1979 键 3: 20 X 50 A GB/T1096-1979
9. 箱体结构的设计
减速器的箱体采用铸造 （HT200 ）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合 质量，
H 7
大端盖分机体采用 --配合.
is6
1. 机体有足够的刚度
在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度
2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。

52.20 V [ p ] 53.22
V [ p ]
因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣
溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为
3. 机体结构有良好的工艺性.
铸件壁厚为10 ，圆角半径为R=3 。

机体外型简单，拔模方便.
4. 对附件设计
A 视孔盖和窥视孔
在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6 紧固
B 油螺塞：
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。

C 油标：
油标位在便于观察减速器油面与油面稳定之处。

油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.
D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机
盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.
E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。

机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹•
F位销：
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工与装配精度，在机体联结凸缘的长度方
向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度•
G 吊钩：
在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体减速器机体结构尺寸如下:
10. 润滑密封设计
对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以
5
其速度远远小于⑴5〜2)10 mm.r/min，所以采用脂润滑，箱体内选用
SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度•
油的深度为H+ g
H=30 ^=34
所以H+ h1=30+34=64
其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。

密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接
凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为
密封的表面要经过刮研。

而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太
大，国150mm。

并匀均布置，保证部分面处的密封性。

11. 联轴器设计
1. 类型选择•
为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器
2. 载荷计算.
公称转矩：T=9550 卫9550333.5
n
查课本P343表14 1,选取K a 1.5
机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
所以转矩T ca K a T3 1.5 311.35 467.0275N m 因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查《机械设计手册》22 112 选取LT7 型弹性套柱销联轴器其公称转矩为
500Nm
四. 设计小结
这次关于带式运输机上的两级展开式圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。

通过二个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.
1. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械原
理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《公差与配合》、《CAD 实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体。

2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用
机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题
的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。

机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器
3. 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能
结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的
理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。

4. 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。

衷心的感谢老师的指导和
帮助.
5. 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知
识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。

五. 参考资料:
1.《机械设计》西北工业大学机械原理与机械零件教研室编著。

高等教育出版社
2.《机械原理》西北工业大学机械原理与机械零件教研室编著。

高等教育出版社
3. 《现代工程图学教程》湖北科学技术出版社。

机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器2002 年8 月版4. 《机械零件设计手册》国防工业出版社
1986 年12 月版
5. 《机械设计手册》机械工业出版社
2004 年9 月第三版
6. 《实用轴承手册》辽宁科学技术出版社
2001 年10 月版
7. 《机械课程设计指导书》第二版其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据。