机械设计课程设计—同轴式二级圆柱齿轮减速器课程设计

机械设计课程设计—同轴式二级圆柱齿轮减
速器
目录
一、设计任务书 (1)
二、传动方案的拟定及说明 (1)
三、电动机的选择 (3)
四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比 (3)
五、计算传动装置的运动和动力参数 (4)
六、传动件的设计计算 (5)
1. V带传动设计计算 (5)
2. 斜齿轮传动设计计算 (7)
七、轴的设计计算 (12)
1. 高速轴的设计 (12)
2. 中速轴的设计 (15)
3. 低速轴的设计 (19)
精确校核轴的疲劳强度 (22)
八、滚动轴承的选择及计算 (26)
1. 高速轴的轴承 (26)
2. 中速轴的轴承 (27)
3. 低速轴的轴承 (29)
九、键联接的选择及校核计算 (31)
十、联轴器的选择 (32)
十一、减速器附件的选择和箱体的设计 (32)
十二、润滑与密封 (33)
十三、设计小结 (34)
十四、参考资料 (35)
设计计算及说明 结果
一、 设计任务书
设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器 1. 总体布置简图
2. 工作情况
工作平稳、单向运转 3. 原始数据
运输机卷筒扭矩（N•m） 运输带速度（m/s）
卷筒直径（mm）
带速允许偏差（%）使用年限（年）
工作制度（班/日）
1350
0.70
320
5
10
2
4. 设计内容
(1) 电动机的选择与参数计算 (2) 斜齿轮传动设计计算 (3) 轴的设计
(4) 滚动轴承的选择
(5) 键和联轴器的选择与校核 (6) 装配图、零件图的绘制 (7) 设计计算说明书的编写 5. 设计任务
(1) 减速器总装配图1张（0号或1号图纸） (2) 齿轮、轴零件图各一张（2号或3号图纸） (3) 设计计算说明书一份
二、 传动方案的拟定及说明
如任务书上布置简图所示，传动方案采用V 带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱，采
用V带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小。

设计计算及说明 结果
2）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V 带轮的轴向定位，Ⅰ‐Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ‐Ⅲ段的直径d Ⅱ‐Ⅲ=32mm 。

V 带轮与轴配合的长度L 1=80mm ，为了保证轴端档圈只压在V 带轮上而不压在轴的端面上，故Ⅰ‐Ⅱ段的长度应比L 1略短一些，现取L Ⅰ‐Ⅱ=75mm 。

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，故选用单列圆锥滚子轴承。

参照工作要求并根据d Ⅱ‐Ⅲ=32mm ，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30307，其尺寸为d ×D ×T=35mm ×80mm ×22.75mm ，故d Ⅲ‐Ⅳ=d Ⅶ‐Ⅷ=35mm ；而L Ⅲ‐Ⅳ=21+21=42mm ，L Ⅴ‐Ⅵ=10mm 。

右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。

由手册上查得30308型轴承的定位轴肩高度h=4.5mm ，因此，套筒左端高度为4.5mm ，d Ⅴ‐Ⅵ=44mm 。

③取安装齿轮的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径d Ⅳ-Ⅴ=40mm ，取L Ⅳ-Ⅴ=103mm 齿轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。

④轴承端盖的总宽度为36mm （由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。

根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与V 带轮右端面间的距离L=24mm ，故取L Ⅱ‐Ⅲ=60mm 。

至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。

3）轴上零件的轴向定位
V 带轮与轴的周向定位选用平键10mm ×8mm ×63mm ，V 带轮与轴的配合为H7/r6；齿轮与轴的周向定位选用平键12mm ×8mm ×70mm ，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

4）确定轴上圆角和倒角尺寸
参考表15‐2，取轴端倒角，各圆角半径见图 °×451.2轴段编号 长度（mm ） 直径（mm ）
配合说明 Ⅰ-Ⅱ 75 30 与V 带轮键联接配合
Ⅱ-Ⅲ 60 32 定位轴肩
Ⅲ-Ⅳ 42 35 与滚动轴承30307配合，套筒定位
Ⅳ-Ⅴ 103 40 与小齿轮键联接配合
Ⅴ-Ⅵ 10 44 定位轴环
Ⅵ-Ⅶ 23
35
与滚动轴承30307配合 总长度
313mm
（5） 求轴上的载荷
首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。

在确定轴承支点位置时，从手册中查取a 值。

对于30307型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=18mm 。

因此，轴的支撑跨距为 L1=118mm ， L 2+L 3=74.5+67.5=142mm 。

根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。

从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C 是轴的危险截面。

先计算出截面C 处的M H 、M V 及M 的值列于下表。

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
①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，故选用单列圆锥滚
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
2） 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轴向定位，Ⅵ‐Ⅶ轴段左端需制出一轴肩，故取Ⅴ‐Ⅵ段的直径d Ⅴ‐Ⅵ=64mm 。

半联轴器与轴配合的毂孔长度L 1=107mm ，为了保证轴端档圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅵ‐Ⅶ段的长度应比L 1略短一些，现取L Ⅵ‐Ⅶ=105mm 。

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，故选用单列圆锥滚子轴承。

参照工作要求并根据d Ⅵ‐Ⅶ=65mm ，由轴承产品目录中初步选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30314，其尺寸为d ×D ×T=70mm ×150mm ×38mm ，故d Ⅰ‐Ⅱ=d Ⅳ‐Ⅴ=70mm ；而L Ⅰ‐Ⅱ=38mm ，L Ⅳ‐Ⅴ=38+20=58mm 。

左端滚动轴承采用轴环进行轴向定位。

由表15‐7查得30314型轴承的定位高度h=6mm ，因此，取得d Ⅱ‐Ⅲ=82mm 。

右端轴承采用套筒进行轴向定位，同理可得套筒右端高度为6mm 。

③取安装齿轮出的轴段Ⅲ‐Ⅳ的直径d Ⅲ‐Ⅳ=75mm ；齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。

已知齿轮轮毂的宽度为100mm ，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l Ⅲ‐Ⅳ=98mm 。

④轴承端盖的总宽度为30mm （由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。

根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与联轴器左端面间的距离L=30mm ，故取L Ⅴ‐Ⅵ=60mm 。

至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。

3） 轴上零件的轴向定位
半联轴器与轴的联接，选用平键为18mm ×11mm ×80mm ，半联轴器与轴的配合为H7/k6。

齿轮与轴的联接，选用平键为20mm ×12mm ×80mm ，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。

4） 确定轴上圆角和倒角尺寸
参考表15‐2，取轴端倒角，各圆角半径见图 °×450.2 轴段编号 长度（mm ） 直径（mm ）
配合说明
Ⅰ-Ⅱ 38 70 与滚动轴承30314配合
Ⅱ-Ⅲ 10 82 轴环
Ⅲ-Ⅳ 98 75 与大齿轮以键联接配合，套筒定位
Ⅳ-Ⅴ 58 70 与滚动轴承30314配合 Ⅴ-Ⅵ 60 68 与端盖配合，做联轴器的轴向定位
Ⅵ-Ⅶ 105
63
与联轴器键联接配合
总长度
369mm
8.箱体的设计
名称 符号 尺寸
箱座壁厚 δ 9
箱盖壁厚 δ19
箱体凸缘厚度 b、b1、b2b=14;b1=12;b2=23
加强筋厚 m、m1m=9;m1=8
地脚螺钉直径 d f32
地脚螺钉数目 n 4
轴承旁联接螺栓直径 d1 24
箱盖、箱座联接螺栓直径 d2 16
十二、 润滑与密封
由于中速速轴上的大齿轮齿顶线速度大于2m/s，所以轴承采用油润滑。

为防止润滑油外泄，用毡圈密封。

十三、 设计小结
十四、 参考资料
1．《机械设计（第八版）》 高等教育出版社
西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著
濮良贵 纪名刚 主编
2．《机械原理（第六版）》 高等教育出版社
西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著
孙 桓 陈作模 主编
3．《课程设计》 高等教育出版社
华中理工大学 王 昆
重 庆 大 学 何小柏
同 济 大 学 汪信远 主编
4.《机械制图》 同济大学出版社 许连元
李强德 徐祖茂 主编
5. 《机械设计手册(软件版)R2.0》。