减速器设计(传动零件设计)
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Fr1 RAz Ft1
A C
Q Me
x
RBz
B y
D
RAx
97 76.5
RBx
76.5
Ft1 RAx Q Fr1 RAz
目录 课程内容
水平面RAx，RBx Ft1 RAx = RBx = = 1280.972N 2 垂直面RAz，RBz
RAz =
932.471×76.5+1213.273× (97+153) 153
目录 课程内容
5）确定实际载荷系数K
K1=1
按8级精度查动载系数： K2=1.05 齿宽系数Fd ： Fd=0.5(i+1)Fa=0.5×(4.556+1)×0.4 =1.111 查表得荷载集中系数： K3=1.061 故： K=K1K2K3=1.114 由于 K<K’=1.2，且二者比较接近，无须重新 计算中心距 6）计算齿轮宽度b b=faa=0.4×200=80mm
查表：皮带单根功率P0[内插值计算] 查表：皮带弯曲影响系数Kb
Kb=2.65×10-3 查表：化纤结构胶带材质系数Kq Kq=0.9
查表：皮带包角系数Ka[内插值计算] Ka=0.939 DP0=Kbn(1 – 1 ) =2.65×10-3×1440(1 – 1 ) Ki 1.12 查表：皮带传动比系数Ki Ki=1.12 查表：皮带长度系数KL 故： KL=0.95 Ps Z= (P +DP )K K K 0 0 q a L
（二）减速器内传动零件设计
1. 齿轮传动设计
齿轮材料选择，确定许用应力 1）材料选择 小齿轮选用45钢调质，HB1=220 大齿轮选用45钢正火，HB2=190 查表：
sHlim1 =520N/mm2 sHlim2 =500N/mm2 sFlim1 =190N/mm2 sFlim2 =175N/mm2
顶圆直径： da1=80mm、da2=336mm
根圆直径： df1=62mm、df2=318mm
目录 课程内容
(五) 齿轮结构设计
小齿轮设计采用齿轴结构（在装配图中完成）
大齿轮采用幅板式锻造齿轮，结构如下
代号
d D1 L n D0
名称
轴孔径 毂径 毂孔长 倒角 轮缘径
结构尺寸计算公式及数据
取 d=60 D1=1.6d=1.6×60 L=b=80 n=0.5m=0.5×4 D0=df2 – 2d0=318 – 2×12 D2=0.5(D0+D1)=0.5× (294+96) d1=50
23176.704 117687.48 117687.48 100697.834
54415.7
MC= M2Cx+M2Cz =100697.834N.mm 5）作扭矩图 查表得： a =0.59
目录
课程内容
aT1=0.59×92230=54415.7N.mm
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
6）作当量弯矩图
查表选推荐值：Dmin=140(125)，选择D1=140mm
取滑动率： e = 0.02
D2=idD1(1-e)mm 带实际传动比：
注意圆整
D2 i’d= D (1 – e) 1 v=
3）验算带速v
pD1n
60×1000 合适
≤[ v ] = ( 5~25 ) m/s
目录 课程内容
4）确定带长度Lp ，中心距a 初定中心距：a0 公式：0.7(D1+D2)< a0 < 2(D1+D2) (D2 –D1)2 p L0≈2a0+ (D1+D2)+ 4a0 2
m
j
B=(Z-1)e+2g=65mm D= 355mm De= D+2f =365mm
De D
B
采用孔板结构，ZG45铸造，查表：
目录
课程内容
轴孔径： d= 32mm 孔毂长：L=64mm 孔毂径： d1= 2d=64mm 缘毂径： D0= De–2(m+d) =320mm 其他结构尺寸（查图册）
d
1.292230 0.4×4.556×454.552
4）选择齿数Z1、Z2，模数m 取： Z1=18，Z2= 82 2a 2×200 m= Z +Z = 18 +82 =4mm 1 2 5）确定实际载荷系数K 因选择电机时已计入过载系数，故取：K1=1 齿轮圆周速度： pd1n1 = pmZ1n1 v= 60×1000 60×1000 p×4×18×546.718 = =2.061m/s 60×1000
RAx
RBx
117687.48
100697.834
54415.7 129658.83 114460.134 100697.843
54415.7
目录
课程内容
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
7）校核轴的强度 Fr1 [s-1]b=60N/mm2 Q RBz 查表得许用弯曲应力： F
RAz
t1
Me
x
7）计算带传动作用在轴上的力：Q
计算单根三角带的张力：F0
查表：皮带单位长度质量q
1000Ps 2.5 F0= ( – 1) + qv2 2Zv Ka 作用在轴上的作用力：Q Q = 2.Z.F0.sin(a/2)
q =0.17kg/m
目录
课程内容
8）带轮结构设计
g f e b
f=5mm,m=15mm,e=20±0.4mm 查表： g=12.5mm,d=7.5mm,b=17.4mm
D
A
C
B y
RAx
RBx
117687.48
100697.834
54415.7 129658.83 114460.134 100697.843
54415.7
目录
课程内容
A点处当量弯矩最大，应力为： MdA 129658.83 sdA= 3 = 0.1d 1 0.1×403 =20.259N.mm2<[s-1]b D点处轴径最小，应力为： MdD 54415.7 sdA= 3 = 0.1d D 0.1×323 =16.606N.mm2<[s-1]b 高速轴强度足够
=19.889N/mm2<[sF]2=125N/mm2 弯曲强度足够
目录 课程内容
(四) 齿轮传动几何尺寸计算
模数： m=4mm
齿数：
压力角： 中心距： 齿宽：
Z1=18、Z2=82
a=20°
a=200mm b1=90mm、b2=80mm
分度圆直径：d1=m.Z1=72mm、d2=m.Z2=328mm
计算所需带长：L0
确定带的节线长度Lp和内周长度Li ： 查表选取 确定实际中心距：a (Lp –L0) a≈a0+ 2
5）验算小带轮包角：a1 (D2 –D1) a1≈180°– ×57.3° a
6）确定三角带根数：Z
Ps Z= (P +DP )K K K 0 0 q a L P0=2.81kW
结果(mm)
60 96 80 2 294
D2
d1 c r
目录
板孔距
195
50 24 12
板孔径 按结构需要取 板厚 圆角
c=0.3b=0.3 ×80 r=0.4c=0.5 ×24
课程内容
24
f336 f328 f96
f60
4×f50
目录
课程内容
80
目录
课程内容
高速轴的设计
(一) 轴的材料选择 查表: 选用45钢，调质处理。 HB=220，sb=650N/mm2 ，ss=350N/mm2 s-1=300N/mm2 ， t-1=155N/mm2 (二) 轴径的初步估算 查表：C=110 及P=5.28kW ， n=546.718r/min
Me
t1
D
A
C
B
97
76.5
76.5
圆周力Ft1： 2T1 2×92230 Ft1= = =2561.944N d1 72 径向力Fr1： Fr1=Ft1tan20°=932.47N 带传动作用在轴上的力Q： Q = 1213.273N
目录
课程内容
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
3）求支座反力
RBx
RBz
= 2448.708N RBz = 1213.273×97–932.472×76.5 153
= 302.964N Q+Fr1+ RBx = RAz 代入数值，无误 验算：
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
4）作弯矩图
Fr1 RAz Ft1
A C
Q Me
x
RBz
B y
MDx= MAx= MBx= 0 MCx=97994.358N.mm MDz= MBz =0 MAz=117687.48N.mm MCz=23176.704N.mm
《机械设计课程设计》
机电工程系
金守宽
目录
课程内容
一、传动整体方案设计
已知各轴：P n T i
二、传动零件设计
目录
课程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ容
二、传动零件设计
1. 普通V带传动 （一） 减速器外传动零件设计 2.链传动
1. 齿轮传动设计
2.轴的设计 （二）减速器内传动零件设计 3.滚动轴承的选择 4.键的选择及强度校核 5.联轴器的选择
低速轴的设计
(一) 轴的材料选择 同高速轴： 选用45钢，调质处理。 HB=220，sb=650N/mm2 (二) 轴径的初步估算 查表：C=110 及P2=5.07kW ， n2=120r/min 3 3 P2 d≥C =110× 5.07 =38.312mm n2 120 (三) 轴径的结构设计（与装配草图同步） 取轴为联轴器孔径尺寸：
d4—轴承定位轴肩h
d2=38 d3=40
D1=10
b1=90
d—小齿轮节圆
轴承—0308
d4=49
d= 72
d4=49
d3=40
目录 课程内容
D2=20
D2=20
高速轴 （轴向祥图）
l=15(18)
l1=64 l01=96.5(97)
l1—带轮孔径长为依据 l2—绘图+计算 B—轴承宽度(0308) lc—端盖长度(查表) D1—箱内距离
目录 课程内容
(三) 齿根弯曲疲劳强度校核 查表： yF1=3.02，yF2= 2.23 2KT1yF1 2×1.114×92230×3.02 sF1 = 2Z = bm 1 80×42×18
=26.935N/mm2<[sF]1=135.71N/mm2 yF2 sF2 = sF1 = 26.935×2.23 yF1 3.02
3 P d≥C =110× 5.28 =23.425mm n 546.718 (三) 轴径的结构设计（与装配草图同步） 取轴与带轮孔径： d1=32mm 轴各段直径： d2=38mm，d3=40mm，d4=49mm 目录 课程内容
3
高速轴 （径向祥图）
d1—带轮孔径为依据
d1=32
d2—定位轴肩h d3—以选择轴承公径
D
RAx
97 76.5
RBx
76.5
Ft1 RAx Q Fr1 RAz
目录 课程内容
RBx
RBz
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
4）作弯矩图——合成弯矩 Fr1 Q MD= MB= 0 R F
RAz
t1 Bz
Me
x
D
A
C
B y
RAx
RBx
97994.358
MA= M2Ax+M2Az =117687.48N.mm
目录 课程内容
(二) 按齿面接触强度进行设计计算 1）初选载荷系数K’
(载荷不大，转速不高)
2）选择齿宽系数fa
3）计算中心距a
3
K’=1.2 fa =0.4
a≥48.5(i+1)
K’T1 fai[sH]2
3
=48.5×(4.556+1)× =179.165mm 取： a=200mm
目录 课程内容
目录
课程内容
2）许用应力计算 齿面接触安全因数，SH=1.1 齿根弯曲安全因数，SF=1.4
sHlim1 520 计算： [sH]1= S = = 472.73N/mm2 1.1 H sHlim2 500 [sH]2= S = = 454.55N/mm2 1.1 H sFlim1 190 [sF]1= S = = 135.71N/mm2 1.4 F sFlim2 175 [sF]2= S = = 125N/mm2 1.4 F
B=23 l2=53
l=293(290)
lc=30
H
D’1—箱内轴承端面
D1=10
l—箱外距离
H—端盖螺头高 b—齿轮宽度
l02=76.5
D2=20
b1=90
d=72
l0—计算受力点距离 l—轴长度
l03=76.5
目录
课程内容
D’1=10
D2=20
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
1）绘制轴的计算简图 Fr1 Q 2）计算轴的作用力 F
Fr1 RAz Ft1
A C
Q Me
x
RBz
B y
D
由 Md= Mc2+(aT1)2 得： MdD= aT1 = 54415.7N.mm MdA= MA2+(aT1)2 =129658.83N.mm MdC左= MC2+(aT1)2 =114460.134N.mm MdC右= MC2+(aT1)2 =100697.843N.mm MdB= 0
（一） 减速器外传动零件设计 1. 普通V带传动 1）选择三角带型号
由传动系统方案：带式输送机、工作16小时，查表得： Ks= 1.3（工况系数） 计算功率： Pc=KsP kW
选用型号： B型三角带(n=1440r/min)
小带轮转速n(rpm)
Z
A
B
C
D
F
计算功率Ps(kW)
2）确定带轮节圆直径D1、D2
A C
Q Me
x
RBz
B y
D
RAx
97 76.5
RBx
76.5
Ft1 RAx Q Fr1 RAz
目录 课程内容
水平面RAx，RBx Ft1 RAx = RBx = = 1280.972N 2 垂直面RAz，RBz
RAz =
932.471×76.5+1213.273× (97+153) 153
目录 课程内容
5）确定实际载荷系数K
K1=1
按8级精度查动载系数： K2=1.05 齿宽系数Fd ： Fd=0.5(i+1)Fa=0.5×(4.556+1)×0.4 =1.111 查表得荷载集中系数： K3=1.061 故： K=K1K2K3=1.114 由于 K<K’=1.2，且二者比较接近，无须重新 计算中心距 6）计算齿轮宽度b b=faa=0.4×200=80mm
查表：皮带单根功率P0[内插值计算] 查表：皮带弯曲影响系数Kb
Kb=2.65×10-3 查表：化纤结构胶带材质系数Kq Kq=0.9
查表：皮带包角系数Ka[内插值计算] Ka=0.939 DP0=Kbn(1 – 1 ) =2.65×10-3×1440(1 – 1 ) Ki 1.12 查表：皮带传动比系数Ki Ki=1.12 查表：皮带长度系数KL 故： KL=0.95 Ps Z= (P +DP )K K K 0 0 q a L
（二）减速器内传动零件设计
1. 齿轮传动设计
齿轮材料选择，确定许用应力 1）材料选择 小齿轮选用45钢调质，HB1=220 大齿轮选用45钢正火，HB2=190 查表：
sHlim1 =520N/mm2 sHlim2 =500N/mm2 sFlim1 =190N/mm2 sFlim2 =175N/mm2
顶圆直径： da1=80mm、da2=336mm
根圆直径： df1=62mm、df2=318mm
目录 课程内容
(五) 齿轮结构设计
小齿轮设计采用齿轴结构（在装配图中完成）
大齿轮采用幅板式锻造齿轮，结构如下
代号
d D1 L n D0
名称
轴孔径 毂径 毂孔长 倒角 轮缘径
结构尺寸计算公式及数据
取 d=60 D1=1.6d=1.6×60 L=b=80 n=0.5m=0.5×4 D0=df2 – 2d0=318 – 2×12 D2=0.5(D0+D1)=0.5× (294+96) d1=50
23176.704 117687.48 117687.48 100697.834
54415.7
MC= M2Cx+M2Cz =100697.834N.mm 5）作扭矩图 查表得： a =0.59
目录
课程内容
aT1=0.59×92230=54415.7N.mm
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
6）作当量弯矩图
查表选推荐值：Dmin=140(125)，选择D1=140mm
取滑动率： e = 0.02
D2=idD1(1-e)mm 带实际传动比：
注意圆整
D2 i’d= D (1 – e) 1 v=
3）验算带速v
pD1n
60×1000 合适
≤[ v ] = ( 5~25 ) m/s
目录 课程内容
4）确定带长度Lp ，中心距a 初定中心距：a0 公式：0.7(D1+D2)< a0 < 2(D1+D2) (D2 –D1)2 p L0≈2a0+ (D1+D2)+ 4a0 2
m
j
B=(Z-1)e+2g=65mm D= 355mm De= D+2f =365mm
De D
B
采用孔板结构，ZG45铸造，查表：
目录
课程内容
轴孔径： d= 32mm 孔毂长：L=64mm 孔毂径： d1= 2d=64mm 缘毂径： D0= De–2(m+d) =320mm 其他结构尺寸（查图册）
d
1.292230 0.4×4.556×454.552
4）选择齿数Z1、Z2，模数m 取： Z1=18，Z2= 82 2a 2×200 m= Z +Z = 18 +82 =4mm 1 2 5）确定实际载荷系数K 因选择电机时已计入过载系数，故取：K1=1 齿轮圆周速度： pd1n1 = pmZ1n1 v= 60×1000 60×1000 p×4×18×546.718 = =2.061m/s 60×1000
RAx
RBx
117687.48
100697.834
54415.7 129658.83 114460.134 100697.843
54415.7
目录
课程内容
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
7）校核轴的强度 Fr1 [s-1]b=60N/mm2 Q RBz 查表得许用弯曲应力： F
RAz
t1
Me
x
7）计算带传动作用在轴上的力：Q
计算单根三角带的张力：F0
查表：皮带单位长度质量q
1000Ps 2.5 F0= ( – 1) + qv2 2Zv Ka 作用在轴上的作用力：Q Q = 2.Z.F0.sin(a/2)
q =0.17kg/m
目录
课程内容
8）带轮结构设计
g f e b
f=5mm,m=15mm,e=20±0.4mm 查表： g=12.5mm,d=7.5mm,b=17.4mm
D
A
C
B y
RAx
RBx
117687.48
100697.834
54415.7 129658.83 114460.134 100697.843
54415.7
目录
课程内容
A点处当量弯矩最大，应力为： MdA 129658.83 sdA= 3 = 0.1d 1 0.1×403 =20.259N.mm2<[s-1]b D点处轴径最小，应力为： MdD 54415.7 sdA= 3 = 0.1d D 0.1×323 =16.606N.mm2<[s-1]b 高速轴强度足够
=19.889N/mm2<[sF]2=125N/mm2 弯曲强度足够
目录 课程内容
(四) 齿轮传动几何尺寸计算
模数： m=4mm
齿数：
压力角： 中心距： 齿宽：
Z1=18、Z2=82
a=20°
a=200mm b1=90mm、b2=80mm
分度圆直径：d1=m.Z1=72mm、d2=m.Z2=328mm
计算所需带长：L0
确定带的节线长度Lp和内周长度Li ： 查表选取 确定实际中心距：a (Lp –L0) a≈a0+ 2
5）验算小带轮包角：a1 (D2 –D1) a1≈180°– ×57.3° a
6）确定三角带根数：Z
Ps Z= (P +DP )K K K 0 0 q a L P0=2.81kW
结果(mm)
60 96 80 2 294
D2
d1 c r
目录
板孔距
195
50 24 12
板孔径 按结构需要取 板厚 圆角
c=0.3b=0.3 ×80 r=0.4c=0.5 ×24
课程内容
24
f336 f328 f96
f60
4×f50
目录
课程内容
80
目录
课程内容
高速轴的设计
(一) 轴的材料选择 查表: 选用45钢，调质处理。 HB=220，sb=650N/mm2 ，ss=350N/mm2 s-1=300N/mm2 ， t-1=155N/mm2 (二) 轴径的初步估算 查表：C=110 及P=5.28kW ， n=546.718r/min
Me
t1
D
A
C
B
97
76.5
76.5
圆周力Ft1： 2T1 2×92230 Ft1= = =2561.944N d1 72 径向力Fr1： Fr1=Ft1tan20°=932.47N 带传动作用在轴上的力Q： Q = 1213.273N
目录
课程内容
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
3）求支座反力
RBx
RBz
= 2448.708N RBz = 1213.273×97–932.472×76.5 153
= 302.964N Q+Fr1+ RBx = RAz 代入数值，无误 验算：
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
4）作弯矩图
Fr1 RAz Ft1
A C
Q Me
x
RBz
B y
MDx= MAx= MBx= 0 MCx=97994.358N.mm MDz= MBz =0 MAz=117687.48N.mm MCz=23176.704N.mm
《机械设计课程设计》
机电工程系
金守宽
目录
课程内容
一、传动整体方案设计
已知各轴：P n T i
二、传动零件设计
目录
课程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ容
二、传动零件设计
1. 普通V带传动 （一） 减速器外传动零件设计 2.链传动
1. 齿轮传动设计
2.轴的设计 （二）减速器内传动零件设计 3.滚动轴承的选择 4.键的选择及强度校核 5.联轴器的选择
低速轴的设计
(一) 轴的材料选择 同高速轴： 选用45钢，调质处理。 HB=220，sb=650N/mm2 (二) 轴径的初步估算 查表：C=110 及P2=5.07kW ， n2=120r/min 3 3 P2 d≥C =110× 5.07 =38.312mm n2 120 (三) 轴径的结构设计（与装配草图同步） 取轴为联轴器孔径尺寸：
d4—轴承定位轴肩h
d2=38 d3=40
D1=10
b1=90
d—小齿轮节圆
轴承—0308
d4=49
d= 72
d4=49
d3=40
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D2=20
D2=20
高速轴 （轴向祥图）
l=15(18)
l1=64 l01=96.5(97)
l1—带轮孔径长为依据 l2—绘图+计算 B—轴承宽度(0308) lc—端盖长度(查表) D1—箱内距离
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(三) 齿根弯曲疲劳强度校核 查表： yF1=3.02，yF2= 2.23 2KT1yF1 2×1.114×92230×3.02 sF1 = 2Z = bm 1 80×42×18
=26.935N/mm2<[sF]1=135.71N/mm2 yF2 sF2 = sF1 = 26.935×2.23 yF1 3.02
3 P d≥C =110× 5.28 =23.425mm n 546.718 (三) 轴径的结构设计（与装配草图同步） 取轴与带轮孔径： d1=32mm 轴各段直径： d2=38mm，d3=40mm，d4=49mm 目录 课程内容
3
高速轴 （径向祥图）
d1—带轮孔径为依据
d1=32
d2—定位轴肩h d3—以选择轴承公径
D
RAx
97 76.5
RBx
76.5
Ft1 RAx Q Fr1 RAz
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RBx
RBz
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
z
4）作弯矩图——合成弯矩 Fr1 Q MD= MB= 0 R F
RAz
t1 Bz
Me
x
D
A
C
B y
RAx
RBx
97994.358
MA= M2Ax+M2Az =117687.48N.mm
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(二) 按齿面接触强度进行设计计算 1）初选载荷系数K’
(载荷不大，转速不高)
2）选择齿宽系数fa
3）计算中心距a
3
K’=1.2 fa =0.4
a≥48.5(i+1)
K’T1 fai[sH]2
3
=48.5×(4.556+1)× =179.165mm 取： a=200mm
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目录
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2）许用应力计算 齿面接触安全因数，SH=1.1 齿根弯曲安全因数，SF=1.4
sHlim1 520 计算： [sH]1= S = = 472.73N/mm2 1.1 H sHlim2 500 [sH]2= S = = 454.55N/mm2 1.1 H sFlim1 190 [sF]1= S = = 135.71N/mm2 1.4 F sFlim2 175 [sF]2= S = = 125N/mm2 1.4 F
B=23 l2=53
l=293(290)
lc=30
H
D’1—箱内轴承端面
D1=10
l—箱外距离
H—端盖螺头高 b—齿轮宽度
l02=76.5
D2=20
b1=90
d=72
l0—计算受力点距离 l—轴长度
l03=76.5
目录
课程内容
D’1=10
D2=20
(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核
1）绘制轴的计算简图 Fr1 Q 2）计算轴的作用力 F
Fr1 RAz Ft1
A C
Q Me
x
RBz
B y
D
由 Md= Mc2+(aT1)2 得： MdD= aT1 = 54415.7N.mm MdA= MA2+(aT1)2 =129658.83N.mm MdC左= MC2+(aT1)2 =114460.134N.mm MdC右= MC2+(aT1)2 =100697.843N.mm MdB= 0
（一） 减速器外传动零件设计 1. 普通V带传动 1）选择三角带型号
由传动系统方案：带式输送机、工作16小时，查表得： Ks= 1.3（工况系数） 计算功率： Pc=KsP kW
选用型号： B型三角带(n=1440r/min)
小带轮转速n(rpm)
Z
A
B
C
D
F
计算功率Ps(kW)
2）确定带轮节圆直径D1、D2