A. 二级斜齿圆柱齿轮减速器的课程设计的说明书
机械设计课程设计
说明书
学院：西安交通大学机械学院
专业：机械设计制造及其自动化
班级：机设0602
姓名：XXX
教师：XXX
目 录
一、设计数据及要求 2
1.工作机有效功率 2
2.查各零件传动效率值 2
3.电动机输出功率 3
4.工作机转速 3
5.选择电动机 3
6.理论总传动比 3
7.传动比分配 3
8.各轴转速 4
9.各轴输入功率： 4
10.电机输出转矩： 4
11.各轴的转矩 4
12.误差 5
三、选择齿轮材料，热处理方式和精度等级 5
四、齿轮传动校核计算 5
（一）、高速级 5
（二）、低速级 9
五、初算轴径 13
六、校核轴及键的强度和轴承寿命： 14
（一）、中间轴 14
（二）、输入轴 20
（三）、输出轴 24
七、选择联轴器 28
八、润滑方式 28
九、减速器附件： 29
十一 、参考文献 29
一、设计数据及要求
F=2500N d=260mm v=1.0m/s
机器年产量：大批； 机器工作环境：清洁；
机器载荷特性：平稳； 机器的最短工作年限：五年二班；
二、 确定各轴功率、转矩及电机型号
1.工作机有效功率
2.查各零件传动效率值
联轴器（弹性） ，轴承 ，齿轮 滚筒
故：
3.电动机输出功率
4.工作机转速
电动机转速的可选范围： 取1000
5.选择电动机
选电动机型号为Y132S—6，同步转速1000r/min，满载转速960r/min，额定功率3Kw
电动机外形尺寸
中心高H 外形尺寸
底脚安装尺寸
底脚螺栓直径
K 轴伸尺寸
D×E 建联接部分尺寸
F×CD
132
216×140 12 38×80 10×8
6.理论总传动比
7.传动比分配
故 ，
8.各轴转速
9.各轴输入功率：
10.电机输出转矩：
11.各轴的转矩
12.误差
带式传动装置的运动和动力参数
轴 名 功率 P/
Kw 转矩 T/
Nmm 转速 n/
r/min 传动比 i 效率 η/
%
电 机 轴 2.940 29246.875 960 1 99
Ⅰ 轴 2.9106 28954.406 960 4.263 96
Ⅱ 轴 2.7950 118949.432 225.40 3.066 96
Ⅲ 轴 2.6840 348963.911 73.46
Ⅳ 轴 2.6306 345474.272 73.46 1 98
三、选择齿轮材料，热处理方式和精度等级
考虑到齿轮所传递的功率不大，故小齿轮选用45#钢，表面淬火，齿面硬度为40～55HRC，齿轮均为硬齿面，闭式。
选用8级精度。
四、齿轮传动校核计算
（一）、高速级
1．传动主要尺寸
因为齿轮传动形式为闭式硬齿面，故决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和
尺寸。由参考文献[1]P138公式8.13可得：
式中各参数为：
（1）小齿轮传递的转矩：
（2）初选 =19, 则
式中： ——大齿轮数；
——高速级齿轮传动比。
（3）由参考文献[1] P144表8.6，选取齿宽系数 。
（4）初取螺旋角 。由参考文献[1]P133公式8.1可计算齿轮传动端面重合度：
由参考文献[1] P140图8.21取重合度系数 =0.72
由式8.2得
由图8.26查得螺旋角系数
（5）初取齿轮载荷系数 =1.3。
（6）齿形系数 和应力修正系数 ：
齿轮当量齿数为
，
由参考文献[1] P130图8.19查得齿形系数 =2.79， =2.20
由参考文献[1] P130图8.20查得应力修正系数 =1.56， =1.78
（7）许用弯曲应力可由参考文献[1] P147公式8.29算得：
由参考文献[1] P146图8.28（h）可得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为：
和 。
由参考文献[1] P147表8.7，取安全系数 =1.25。
小齿轮1和大齿轮2的应力循环次数分别为：
式中： ——齿轮转一周，同一侧齿面啮合次数；
——齿轮工作时间。
由参考文献[1] P147图8.30查得弯曲强度寿命系数为：
故许用弯曲应力为
=
所以
初算齿轮法面模数
2 ．计算传动尺寸
（1）计算载荷系数
由参考文献[1] P130表8.3查得使用
由参考文献[1] P131图8.7查得动载系数 ；
由参考文献[1] P132图8.11查得齿向载荷分布系数 ；
由参考文献[1] P133表8.4查得齿间载荷分配系数 ，则
（2）对 进行修正，并圆整为标准模数
由参考文献[1] P124按表8.1，圆整为
（3）计算传动尺寸。
中心距
圆整为105mm
修正螺旋角
小齿轮分度圆直径
大齿轮分度圆直径
圆整b=20mm
取 ，
式中： ——小齿轮齿厚；
——大齿轮齿厚。
3．校核齿面接触疲劳强度
由参考文献[1] P135公式8.7
式中各参数：
（1）齿数比 。
（2）由参考文献[1] P136表8.5查得弹性系数 。
（3）由参考文献[1] P136图8.14查得节点区域系数 。
（4）由参考文献[1] P136图8.15查得重合度系数
（5）由参考文献[1]P142图8.24查得螺旋角系数
（5）由参考文献[1] P145公式8.26 计算许用接触应力
式中： ——接触疲劳极限，由参考文献[1] P146
图8.28（）分别查得 ，
；
——寿命系数，由参考文献[1] P147图8.29查得 ， ；
——安全系数，由参考文献[1] P147表8.7查得 。故
满足齿面接触疲劳强度。
（二）、低速级
1．传动主要尺寸
因为齿轮传动形式为闭式硬齿面，故决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和尺寸。由参考文献[1]P138公式8.13可得：
式中各参数为：
（1）小齿轮传递的转矩：
（2）初选 =23, 则
式中： ——大齿轮数；
——低速级齿轮传动比。
（3）由参考文献[1] P144表8.6，选取齿宽系数
（4）初取螺旋角 。由参考文献[1]P133公式8.1可计算齿轮传动端面重合度：
由参考文献[1] P140图8.21取重合度系数 =0.71
由式8.2得
由图8.26查得螺旋角系数
（5）初取齿轮载荷系数 =1.3。
（6）齿形系数 和应力修正系数 ：
齿轮当量齿数为
，
由参考文献[1] P130图8.19查得齿形系数 =2.65， =2.28
由参考文献[1] P130图8.20查得应力修正系数 =1.57， =1.76
（7）许用弯曲应力可由参考文献[1] P147公式8.29算得：
由参考文献[1] P146图8.28（h）可得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为：
和 。
由参考文献[1] P147表8.7，取安全系数 =1.25。
小齿轮3和大齿轮4的应力循环次数分别为：
式中： ——齿轮转一周，同一侧齿面啮合次数；
——齿轮工作时间。
由参考文献[1] P147图8.30查得弯曲强度寿命系数为：
故许用弯曲应力为
=
所以
初算齿轮法面模数
2 .计算传动尺寸
（1）计算载荷系数
由参考文献[1] P130表8.3查得使用
由参考文献[1] P131图8.7查得动载系数 ；
由参考文献[1] P132图8.11查得齿向载荷分布系数 ；
由参考文献[1] P133表8.4查得齿间载荷分配系数 ，则
（2）对 进行修正，并圆整为标准模数
由参考文献[1] P124按表8.1，圆整为
（3）计算传动尺寸。
中心距
圆整为145mm
修正螺旋角
小齿轮分度圆直径
大齿轮分度圆直径
圆整b=35mm
取 ，
式中： ——小齿轮齿厚；
——大齿轮齿厚。
3.校核齿面接触疲劳强度
由参考文献[1] P135公式8.7
式中各参数：
（1）齿数比 。
（2）由参考文献[1] P136表8.5查得弹性系数 。
（3）由参考文献[1] P136图8.14查得节点区域系数 。
（4）由参考文献[1] P136图8.15查得重合度系数
（5）由参考文献[1]P142图8.24查得螺旋角系数
（5）由参考文献[1] P145公式8.26 计算许用接触应力
式中： ——接触疲劳极限，由参考文献[1] P146
图8.28（）分别查得 ，
；
——寿命系数，由参考文献[1] P147图8.29查得 ， ；
——安全系数，由参考文献[1] P147表8.7查得 。故
满足齿面接触疲劳强度。
五、初算轴径
由参考文献[1]P193公式10.2可得：
齿轮轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及联轴器对轴径的要求，最后取 。
中间轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及轴承寿命的要求，最后取
输出轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及联轴器对轴径的要求，最后取 。
式中： ——由许用扭转应力确定的系数，由参考文献[1]P193表10.2，取
六、校核轴及键的强度和轴承寿命：
（一）、中间轴
1.齿轮2（高速级从动轮）的受力计算：
由参考文献[1]P140公式8.16可知
式中： ——齿轮所受的圆周力，N；
——齿轮所受的径向力，N；
——齿轮所受的轴向力，N；
2.齿轮3（低速级主动轮）的受力计算：
由参考文献[1]P140公式8.16可知
式中： ——齿轮所受的圆周力，N；
——齿轮所受的径向力，N；
——齿轮所受的轴向力，N；
3.齿轮的轴向力平移至轴上所产生的弯矩为：
4.轴向外部轴向力合力为：
5.计算轴承支反力：
竖直方向，轴承1
轴承2
水平方向，轴承1 ，与所设方向相反。
轴承2 ，与所设方向相反。
轴承1的总支撑反力：
轴承2的总支撑反力：
6.计算危险截面弯矩
a-a剖面左侧，竖直方向
水平方向
b-b剖面右侧，竖直方向
水平方向
a-a剖面右侧合成弯矩为
b-b剖面左侧合成弯矩为
故a-a剖面右侧为危险截面。
7.计算应力
初定齿轮2的轴径为 =38mm，轴毂长度为10mm，连接键由参考文献[2]P135表11.28选择 =10×8，t=5mm, =25mm。齿轮3轴径为 =40mm，连接键由P135表11.28选择 =12×8，t=5mm, =32mm，毂槽深度 =3.3mm。
由
，故齿轮3可与轴分离。
又a-a剖面右侧（齿轮3处）危险，故：
抗弯剖面模量
抗扭剖面模量
弯曲应力
扭剪应力
8.计算安全系数
对调质处理的45#钢，由参考文献[1]P192表10.1知:
抗拉强度极限 =650MPa
弯曲疲劳极限 =300MPa
扭转疲劳极限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系数：
轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献[1]P207附图10.1查得
绝对尺寸系数由附图10.1查得：
键槽应力集中系数由附表10.4查得： （插值法）
由参考文献[1]P201公式10.5，10.6得，安全系数
查P202表10.5得许用安全系数[S]=1.5~1.8，显然S>[S]，故危险截面是安全的
9．校核键连接的强度
齿轮2处键连接的挤压应力
齿轮3处键连接的挤压应力
由于键，轴，齿轮的材料都为45号钢，由参考文献[1]查得 ，显然键连接的强度足够！
10.计算轴承寿命
由参考文献[2]P138表12.2查7207C轴承得轴承基本额定动负荷 =23.5KN，基本额定静负荷 =17.5KN
轴承1的内部轴向力为：
轴承2的内部轴向力为：
故轴承1的轴向力 ，
轴承2的轴向力
由 由参考文献[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根据轴承的工作条件，查参考文献[1]P218~219表11.9，11.10得温度系数 ，载荷系数 ，寿命系数 。由P218公式11.1c得轴承1的寿命
已知工作年限为5年2班,故轴承预期寿命
，故轴承寿命满足要求
（二）、输入轴
1.计算齿轮上的作用力
由作用力与反作用力的关系可得，齿轮轴1所受的力与齿轮2所受的力大小相等，方向相反。即：轴向力 ，径向力 ，圆周力
2.平移轴向力所产生的弯矩为：
3.计算轴承支撑反力
竖直方向，轴承1
轴承2
水平方向，轴承1 ， 轴承2 ，
轴承1的总支撑反力：
轴承2的总支撑反力：
4.计算危险截面弯矩
a-a剖面左侧，竖直方向
水平方向
其合成弯矩为
a-a剖面右侧，竖直方向
水平方向
其合成弯矩为
危险截面在a-a剖面左侧。
5.计算截面应力
由参考文献[1]P205附表10.1知：
抗弯剖面模量
抗扭剖面模量
弯曲应力
扭剪应力
6．计算安全系数
对调质处理的45#钢，由参考文献[1]P192表10.1知:
抗拉强度极限 =650MPa
弯曲疲劳极限 =300MPa
扭转疲劳极限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系数：
轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献[1]P207附图10.1查得
绝对尺寸系数由附图10.1查得：
由参考文献[1]P201公式10.5，10.6得，安全系数
查P202表10.5得许用安全系数[S]=1.5~1.8，显然S>[S]，故危险截面是安全的
7.校核键连接的强度
联轴器处连接键由参考文献[2]P135表11.28选择 =8×7，t=4mm, =40mm。轴径为 =25mm
联轴器处键连接的挤压应力
由于键，轴的材料都为45号钢，由参考文献[1]查得 ，显然键连接的强度足够！
8.计算轴承寿命
由参考文献[2]P138表12.2查7206C轴承得轴承基本额定动负荷 =17.8KN，基本额定静负荷 =12.8KN
轴承1的内部轴向力为：
轴承2的内部轴向力为：
由于
故轴承1的轴向力 ，
轴承2的轴向力
由 由参考文献[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根据轴承的工作条件，查参考文献[1]P218~219表11.9，11.10得温度系数 ，载荷系数 ，寿命系数 。由P218公式11.1c得轴承2的寿命
已知工作年限为5年2班,故轴承预期寿命
，故轴承寿命满足要求
（三）、输出轴
1.计算齿轮上的作用力
由作用力与反作用力的关系可得，齿轮4所受的力与齿轮3所受的力大小相等，方向相反。即：轴向力 ，径向力 ，圆周力
2.平移轴向力所产生的弯矩为：
3.计算轴承支撑反力
竖直方向，轴承1
轴承2
水平方向，轴承1 ， 轴承2 ，
轴承1的总支撑反力：
轴承2的总支撑反力：
4.计算危险截面弯矩
a-a剖面左侧，竖直方向
水平方向
其合成弯矩为
a-a剖面右侧，竖直方向
水平方向
其合成弯矩为
危险截面在a-a剖面左侧。
5.计算截面应力
初定齿轮4的轴径为 =44mm，连接键由参考文献[2]P135表11.28选择 =12×8，t=5mm, =28mm。
由参考文献[1]P205附表10.1知：
抗弯剖面模量
抗扭剖面模量
弯曲应力
扭剪应力
6．计算安全系数
对调质处理的45#钢，由参考文献[1]P192表10.1知:
抗拉强度极限 =650MPa
弯曲疲劳极限 =300MPa
扭转疲劳极限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系数：
轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献[1]P207附图10.1查得
绝对尺寸系数由附图10.1查得：
键槽应力集中系数由附表10.4查得： （插值法）
由参考文献[1]P201公式10.5，10.6得，安全系数
查P202表10.5得许用安全系数[S]=1.5~1.8，显然S>[S]，故危险截面是安全的
7.校核键连接的强度
联轴器处连接键由参考文献[2]P135表11.28选择 =10×8，t=5mm, =70mm。轴径为 =35mm
联轴器处键连接的挤压应力
齿轮选用双键连接，180度对称分布。
齿轮处键连接的挤压应力
由于键，轴的材料都为45号钢，由参考文献[1]查得 ，显然键连接的强度足够！
8.计算轴承寿命
由参考文献[2]P138表12.2查7208C轴承得轴承基本额定动负荷 =26.8KN，基本额定静负荷 =20.5KN
轴承1的内部轴向力为：
轴承2的内部轴向力为：
由于
轴承1的轴向力
故轴承2的轴向力
由 由参考文献[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根据轴承的工作条件，查参考文献[1]P218~219表11.9，11.10得温度系数 ，载荷系数 ，寿命系数 。由P218公式11.1c得轴承2的寿命
已知工作年限为5年2班,故轴承预期寿命
，故轴承寿命满足要求
七、选择联轴器
由于电动机的输出轴径（d=38mm）的限制，故由参考文献[2]P127表13-1选择联轴器为HL1型弹性柱销联轴器联，孔径取25mm。由于输出轴上的转矩大，所选联轴器的额定转矩大，故选HL3型，孔径取35mm。
八、润滑方式
由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，低于2m/s，故齿轮的润滑方式选用油润滑，轴承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中负荷工业齿轮油（GB5903——1986），牌号选68号。润滑油在油池中的深度保持在68——80mm之间。轴承的润滑脂选用合成锂基润滑脂（SY1413——1980）。牌号为ZL——2H。由于轴承选用了脂润滑，故要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与集体内壁之间设置挡油环。
九、减速器附件：
1.窥视孔及窥视孔盖：由于受集体内壁间距的限制，窥视孔的大小选择为长90mm，宽60mm。盖板尺寸选择为长120mm，宽90mm。盖板周围分布6个M6×16的全螺纹螺栓。由于要防止污物进入机体和润滑油飞溅出来，因此盖板下应加防渗漏的垫片。考虑到溅油量不大，故选用石棉橡胶纸材质的纸封油圈即可。考虑到盖板的铸造加工工艺性，故选择带有凸台的铸铁盖板。
2.通气器：为防止由于机体密封而引起的机体内气压增大，导致润滑油从缝隙及密封处向外渗漏，使密封失灵。故在窥视孔盖凸台上加安通气装置。由于减速器工作在情节的室内环境中，故选用结构简单的通气螺塞即可，其规格为M22×1.5。
3.放油孔及放油螺塞：为了能在换油时将油池中的污油排出，清理油池，应在机座底部油池最低处开设放油孔。为了能达到迅速放油地效果，选择放油螺塞规格为M20×1.5。考虑到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈选用材质为工业用革的皮封油圈。
4.油面指示器：为了能随时监测油池中的油面高度，以确定齿轮是否处于正常的润滑状态，故需设置油面指示器。在本减速器中选用杆式油标尺，放置于机座侧壁，油标尺型号选择为M12。
5.吊耳和吊钩：为了方便装拆与搬运，在机盖上设置吊耳，在机座上设置吊钩。吊耳用于打开机盖，而吊钩用于搬运整个减速器。考虑到起吊用的钢丝直径，吊耳和吊钩的直径都取20mm。
6．定位销：本减速器机体为剖分式，为了保证轴承座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓联接后，在镗孔之前，在机盖与机座的连接凸缘上应装配定位销。定位销采用圆锥销，安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上，呈非对称布置。圆锥销型号选用GB117-86 A6×35。
7.起盖螺钉：在机盖与机座联接凸缘的结合面上，为了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封胶。因此联接结合较紧，不易分开。为了便于拆下机盖，在机盖地凸缘上设置一个起盖螺栓。取其规格为M10×22。其中螺纹长度为16mm，在端部有一个6mm长的圆柱。
十一 、参考文献
1 陈铁鸣主编．机械设计．第4版．哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,2006
2 王连明,宋宝玉主编．机械设计课程设计．第2版.哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,2005
3 陈铁鸣, 王连明主编．机械设计作业指导．哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,2003
4徐灏主编．机械设计手册（第二版）．北京：机械工业出版社，2004
5陈铁鸣主编．新编机械设计课程设计图册．北京：高等教育出版社，2003
6王知行，刘廷荣主编．.机械原理．.北京：高等教育出版社，2005
B. 二级斜齿轮减速器的轴的设计该从哪里入手呢
1.首先是受力分析、计算。通过皮带轮、齿轮的传递扭矩，计算轴的各作用力点的径向、轴向受力的大小、方向（包括轴承的支撑力），做扭矩图、弯矩图，合成。
2.轴的危险截面的疲劳强度校核，有无轴的刚性校核，可以问问老师、同学（机床主轴的设计需要刚性校核）。
3.以上是在初步的轴的结构尺寸设计出来后才能做的，如果强度校核没问题，就可以确定下来了。如果校核后，强度不够，就要改善设计（如提高轴径尺寸、缩短轴承跨距、缩短皮带轮、齿轮之间的跨距等）。
C. 设计题目 设计一带式运输机上的二级减速器(设计第一级.第二级减速均采用斜齿圆柱齿轮传动)
计算过程及计算说明
一、传动方案拟定
第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动
（1） 工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。
（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1000N；带速V=2.0m/s；
滚筒直径D=500mm；滚筒长度L=500mm。
二、电动机选择
1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
2、电动机功率选择：
（1）传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.85
(2)电机所需的工作功率：
P工作=FV/1000η总
=1000×2/1000×0.8412
=2.4KW
3、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
=60×1000×2.0/π×50
=76.43r/min
按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~6。取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’a=6~24。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×
n筒=（6~24）×76.43=459~1834r/min
符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。
根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。
其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量63kg。
三、计算总传动比及分配各级的伟动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/76.4=12.57
2、分配各级伟动比
（1） 据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理）
（2） ∵i总=i齿轮×I带
∴i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=n电机=960r/min
nII=nI/i带=960/2.095=458.2(r/min)
nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)
2、 计算各轴的功率（KW）
PI=P工作=2.4KW
PII=PI×η带=2.4×0.96=2.304KW
PIII=PII×η轴承×η齿轮=2.304×0.98×0.96
=2.168KW
3、 计算各轴扭矩（N•mm）
TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.4/960
=23875N•mm
TII=9.55×106PII/nII
=9.55×106×2.304/458.2
=48020.9N•mm
TIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×2.168/76.4
=271000N•mm
五、传动零件的设计计算
1、 皮带轮传动的设计计算
（1） 选择普通V带截型
由课本P83表5-9得：kA=1.2
PC=KAP=1.2×3=3.9KW
由课本P82图5-10得：选用A型V带
（2） 确定带轮基准直径，并验算带速
由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为
75~100mm
则取dd1=100mm>dmin=75
dd2=n1/n2•dd1=960/458.2×100=209.5mm
由课本P74表5-4，取dd2=200mm
实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/200
=480r/min
转速误差为：n2-n2’/n2=458.2-480/458.2
=-0.048<0.05(允许)
带速V：V=πdd1n1/60×1000
=π×100×960/60×1000
=5.03m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3） 确定带长和中心矩
根据课本P84式（5-14）得
0. 7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
0. 7(100+200)≤a0≤2×(100+200)
所以有：210mm≤a0≤600mm
由课本P84式（5-15）得：
L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0
=2×500+1.57(100+200)+(200-100)2/4×500
=1476mm
根据课本P71表（5-2）取Ld=1400mm
根据课本P84式（5-16）得：
a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2
=500-38
=462mm
(4)验算小带轮包角
α1=1800-dd2-dd1/a×57.30
=1800-200-100/462×57.30
=1800-12.40
=167.60>1200（适用）
（5）确定带的根数
根据课本P78表（5-5）P1=0.95KW
根据课本P79表（5-6）△P1=0.11KW
根据课本P81表（5-7）Kα=0.96
根据课本P81表（5-8）KL=0.96
由课本P83式（5-12）得
Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL
=3.9/(0.95+0.11) ×0.96×0.96
=3.99
(6)计算轴上压力
由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力：
F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2
=[500×3.9/4×5.03×(2.5/0.96-1)+0.1×5.032]N
=158.01N
则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）
FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×158.01sin167.6/2
=1256.7N
2、齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P139表6-12选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥76.43(kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
由式（6-15）
确定有关参数如下：传动比i齿=6
取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：
Z2=iZ1=6×20=120
实际传动比I0=120/2=60
传动比误差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5% 可用
齿数比：u=i0=6
由课本P138表6-10取φd=0.9
(3)转矩T1
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/458.2
=50021.8N•mm
(4)载荷系数k
由课本P128表6-7取k=1
(5)许用接触应力[σH]
[σH]= σHlimZNT/SH由课本P134图6-33查得：
σHlimZ1=570Mpa σHlimZ2=350Mpa
由课本P133式6-52计算应力循环次数NL
NL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8)
=1.28×109
NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×108
由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数：
ZNT1=0.92 ZNT2=0.98
通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0
[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=570×0.92/1.0Mpa
=524.4Mpa
[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa
=343Mpa
故得：
d1≥76.43(kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
=76.43[1×50021.8×(6+1)/0.9×6×3432]1/3mm
=48.97mm
模数：m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm
根据课本P107表6-1取标准模数：m=2.5mm
(6)校核齿根弯曲疲劳强度
根据课本P132（6-48）式
σF=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa≤[σH]
确定有关参数和系数
分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×120mm=300mm
齿宽：b=φdd1=0.9×50mm=45mm
取b=45mm b1=50mm
(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa
根据齿数Z1=20,Z2=120由表6-9相得
YFa1=2.80 YSa1=1.55
YFa2=2.14 YSa2=1.83
(8)许用弯曲应力[σF]
根据课本P136（6-53）式：
[σF]= σFlim YSTYNT/SF
由课本图6-35C查得：
σFlim1=290Mpa σFlim2 =210Mpa
由图6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=0.9
试验齿轮的应力修正系数YST=2
按一般可靠度选取安全系数SF=1.25
计算两轮的许用弯曲应力
[σF]1=σFlim1 YSTYNT1/SF=290×2×0.88/1.25Mpa
=408.32Mpa
[σF]2=σFlim2 YSTYNT2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa
=302.4Mpa
将求得的各参数代入式（6-49）
σF1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1
=(2×1×50021.8/45×2.52×20) ×2.80×1.55Mpa
=77.2Mpa< [σF]1
σF2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1
=(2×1×50021.8/45×2.52×120) ×2.14×1.83Mpa
=11.6Mpa< [σF]2
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(9)计算齿轮传动的中心矩a
a=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm
(10)计算齿轮的圆周速度V
V=πd1n1/60×1000=3.14×50×458.2/60×1000
=1.2m/s
六、轴的设计计算
输入轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据课本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=115
d≥115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=19.7×(1+5%)mm=20.69
∴选d=22mm
2、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
（2）确定轴各段直径和长度
工段：d1=22mm 长度取L1=50mm
∵h=2c c=1.5mm
II段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mm
∴d2=28mm
初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,
宽度为16mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L2=（2+20+16+55）=93mm
III段直径d3=35mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=45mm
由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm
d4=d3+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3×2）=36mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mm
Ⅴ段直径d5=30mm. 长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm
(3)按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：已知d1=50mm
②求转矩：已知T2=50021.8N•mm
③求圆周力：Ft
根据课本P127（6-34）式得
Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N
④求径向力Fr
根据课本P127（6-35）式得
Fr=Ft•tanα=1000.436×tan200=364.1N
⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm
(1)绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=182.05N
FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N•m
(3)绘制水平面弯矩图（如图c）
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=500.2×50=25N•m
(4)绘制合弯矩图（如图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N•m
(5)绘制扭矩图（如图e）
转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N•m
(6)绘制当量弯矩图（如图f）
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N•m
(7)校核危险截面C的强度
由式（6-3）
σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413
=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa
∴该轴强度足够。
输出轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=115
d≥c(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm
取d=35mm
2、轴的结构设计
（1）轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
（2）确定轴的各段直径和长度
初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
(3)按弯扭复合强度计算
①求分度圆直径：已知d2=300mm
②求转矩：已知T3=271N•m
③求圆周力Ft：根据课本P127（6-34）式得
Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N
④求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得
Fr=Ft•tanα=1806.7×0.36379=657.2N
⑤∵两轴承对称
∴LA=LB=49mm
(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ
FAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6N
FAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N
(2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称
截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAYL/2=328.6×49=16.1N•m
(3)截面C在水平面弯矩为
MC2=FAZL/2=903.35×49=44.26N•m
(4)计算合成弯矩
MC=（MC12+MC22）1/2
=（16.12+44.262）1/2
=47.1N•m
(5)计算当量弯矩：根据课本P235得α=1
Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[47.12+(1×271)2]1/2
=275.06N•m
(6)校核危险截面C的强度
由式（10-3）
σe=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1×453)
=1.36Mpa<[σ-1]b=60Mpa
∴此轴强度足够
七、滚动轴承的选择及校核计算
根据根据条件，轴承预计寿命
16×365×8=48720小时
1、计算输入轴承
（1）已知nⅡ=458.2r/min
两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N
初先两轴承为角接触球轴承7206AC型
根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力
FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N
(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端
FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N
(3)求系数x、y
FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63
FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63
根据课本P263表（11-8）得e=0.68
FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1
y1=0 y2=0
(4)计算当量载荷P1、P2
根据课本P263表（11-9）取f P=1.5
根据课本P262（11-6）式得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N
P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N
(5)轴承寿命计算
∵P1=P2 故取P=750.3N
∵角接触球轴承ε=3
根据手册得7206AC型的Cr=23000N
由课本P264（11-10c）式得
LH=16670/n(ftCr/P)ε
=16670/458.2×(1×23000/750.3)3
=1047500h>48720h
∴预期寿命足够
2、计算输出轴承
(1)已知nⅢ=76.4r/min
Fa=0 FR=FAZ=903.35N
试选7207AC型角接触球轴承
根据课本P265表（11-12）得FS=0.063FR,则
FS1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N
(2)计算轴向载荷FA1、FA2
∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
∴任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端
两轴承轴向载荷：FA1=FA2=FS1=569.1N
(3)求系数x、y
FA1/FR1=569.1/903.35=0.63
FA2/FR2=569.1/930.35=0.63
根据课本P263表（11-8）得：e=0.68
∵FA1/FR1<e ∴x1=1
y1=0
∵FA2/FR2<e ∴x2=1
y2=0
(4)计算当量动载荷P1、P2
根据表（11-9）取fP=1.5
根据式（11-6）得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355N
P2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×903.35)=1355N
(5)计算轴承寿命LH
∵P1=P2 故P=1355 ε=3
根据手册P71 7207AC型轴承Cr=30500N
根据课本P264 表（11-10）得：ft=1
根据课本P264 （11-10c）式得
Lh=16670/n(ftCr/P) ε
=16670/76.4×(1×30500/1355)3
=2488378.6h>48720h
∴此轴承合格
八、键联接的选择及校核计算
轴径d1=22mm,L1=50mm
查手册得，选用C型平键，得：
键A 8×7 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mm
T2=48N•m h=7mm
根据课本P243（10-5）式得
σp=4T2/dhl=4×48000/22×7×42
=29.68Mpa<[σR](110Mpa)
2、输入轴与齿轮联接采用平键联接
轴径d3=35mm L3=48mm T=271N•m
查手册P51 选A型平键
键10×8 GB1096-79
l=L3-b=48-10=38mm h=8mm
σp=4T/dhl=4×271000/35×8×38
=101.87Mpa<[σp](110Mpa)
3、输出轴与齿轮2联接用平键联接
轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm
查手册P51 选用A型平键
键16×10 GB1096-79
l=L2-b=50-16=34mm h=10mm
据课本P243式（10-5）得
σp=4T/dhl=4×6100/51×10×34=60.3Mpa<[σp]
D. 求一带式运输机的二级圆柱齿轮减速器毕业设计
前 言
机械设计综合课程设计在机械工程学科中占有重要地位，它是理论应用于实际的重要实践环节。本课程设计培养了我们机械设计中的总体设计能力，将机械设计系列课程设计中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合进行综合设计实践训练，使课程设计与机械设计实际的联系更为紧密。此外，它还培养了我们机械系统创新设计的能力，增强了机械构思设计和创新设计。
本课程设计的设计任务是展开式二级圆柱齿轮减速器的设计。减速器是一种将由电动机输出的高转速降至要求的转速比较典型的机械装置，可以广泛地应用于矿山、冶金、石油、化工、起重运输、纺织印染、制药、造船、机械、环保及食品轻工等领域。
本次设计综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力和分析问题，解决问题的能力；提高我们在计算、制图、运用设计资料（手册、 图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能，同时给了我们练习电脑绘图的机会。
最后借此机会，对本次课程设计的各位指导老师以及参与校对、帮助的同学表示衷心的感谢。
由于缺乏经验、水平有限，设计中难免有不妥之处，恳请各位老师及同学提出宝贵意见。
带式输送机概论
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输燃料的机械。应用它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。它用于水平运输或倾斜运输。使用非常方便。
输送机发展历史
中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形；17世纪中，开始应用架
空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。
1868年，在英国出现了带式输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为材料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。
输送机的特点
带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备(如机车类)相比具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。
带式输送机主要特点是机身可以很方便的伸缩，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。根据输送工艺的要求，可以单机输送，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料。
带式输送机广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，是因为它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点。
带式输送机还应用于建材、电力、轻工、粮食、港口、船舶等部门。
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） 使用年限（年） 工作制度（班/日）
350 0.85 380 10 1
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、轴承零件图各1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
为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和拟定传动:方案,可由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw:
三． 电动机的选择
1. 电动机类型选：Y行三相异步电动机
2. 电动机容量
(1) 卷筒轴的输出功率
(2) 电动机的输出功率
传动装置的总效率
式中， 为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由《机械设计课程设计》（以下未作说明皆为此书中查得）表2-4查得：V带传动 ；滚动轴承 ；圆柱齿轮传动 ；弹性联轴器 ；卷筒轴滑动轴承 ，则
故
(3) 电动机额定功率
由第二十章表20-1选取电动机额定功率
由表2-1查得V带传动常用传动比范围 ，由表2-2查得两级展开式圆柱齿轮减速器传动比范围 ，则电动机转速可选范围为
可选符合这一范围的同步转速的电动3000 。
根据电动机所需容量和转速，由有关手册查出只有一种使用的电动机型号，此种传动比方案如下表：
电动机型号 额定功率
电动机转速
传动装置传动比
Y100L-2 3 同步 满载 总传动比 V带 减速器
3000 2880 62.06 2
三、 计算传动装置总传动比和分配各级传动比
1. 传动装置总传动比
2. 分配各级传动比
取V带传动的传动比 ，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为
按展开式布置考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近由图12展开式曲线的
则i
所得 符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。
四、计算传动装置的运动和动力参数：
按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数
1.各轴转速：
2．各轴输入功率：
Ⅰ～Ⅲ轴的输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.99，卷筒轴输出功率则为输入功率乘卷筒的传动效率0.96，计算结果见下表。
3. 各轴输入转矩：
Ⅰ～Ⅲ轴的输出转矩分别为输入转矩乘轴承效率0.99，卷筒轴输出转矩则为输入转矩乘卷筒的传动效率0.96，计算结果见下表。
综上，传动装置的运动和动力参数计算结果整理于下表：
轴名 功率
转矩
转速
传动比
效率
输入 输出 输入 输出
电机轴 2.3 7.63 2880 2
0.96
I轴 2.21 14.65 1440
7.13
0.95
II轴 2.1 99.29 201. 96
4.35 0.95
III轴
2.0 410.58 46.43
1.00 0.98
卷筒轴 1.94 398.34
第三章 主要零部件的设计计算
§3.1 展开式二级圆柱齿轮减速器齿轮传动设计
§3.1.1 高速级齿轮传动设计
1． 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按以上的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
2）运输机为一般工作，速度不高，故选用8级精度（GB 10095-88）。
3) 材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大、小齿轮材料均用45钢，大齿轮为正火处理,小齿轮热处理均为调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为260HBS,215HBS。
4）选小齿轮的齿数 ，大齿轮的齿数为 。
2． 按齿面接触强度设计
由设计公式进行试算，即
(1) 确定公式内的各计算数值
1) 试选载荷系数
2) 由以上计算得小齿轮的转矩：
3) 查6－12（机械设计基础）表选取齿宽系数 ，查图6－37（机械设计基础）按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。
计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1％，安全系数S=1
4)计算应力循环次数
5) 按接触疲劳寿命系数
（2） 计算：
1) 带入 中较小的值，求得小齿轮分度圆直径 的最小值为
3) 计算齿宽： 取 ，
4) 计算分度圆直径与模数、中心距：
模数: 取第一系列标准值m=1.5
分度圆直径:
中心距：
5) 校核弯曲疲劳强度:
符合齿形因数 由图6－40得 ＝4.35， ＝3.98
弯曲疲劳需用应力：
1) 查图6-41得弯曲疲劳强度极限 ： ;
2) 查图6-42取弯曲疲劳寿命系数
3) 计算弯曲疲劳许用应力.
取弯曲疲劳安全系数S=1,得
4) 校核计算：
<
<
故弯曲疲劳强度足够
确定齿轮传动精度：
圆周速度：
对照表6－9（机械设计基础）根据一般通用机械精度等级范围为6～8级可知，齿轮精度等级应选8级
§3.1.2 低速级齿轮传动设计
1． 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按以上的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
2）运输机为一般工作，速度不高，故选用8级精度（GB 10095-88）。
3) 材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大、小齿轮材料均用45钢，热处理均为正火调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为200HBS,250HBS，二者材料硬度差为40HBS。
4）选小齿轮的齿数 ，大齿轮的齿数为 ，取 。
2． 按齿面接触强度设计
由设计公式进行试算，即
2) 确定公式内的各计算数值
1） 试选载荷系数
2） 由以上计算得小齿轮的转矩
3） 查表及其图选取齿宽系数 ，由图6－37按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。
4） 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1％，安全系数S=1
5） 查图6-42取弯曲疲劳寿命系数
按接触疲劳寿命系数
模数： 由表6－2取第一系列标准模数
分度圆直径：
中心距：
齿宽：
校核弯曲疲劳强度:
复合齿形因数 由图6－40得
6)计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1％，安全系数S=1
得
校核计算： <
<
故弯曲疲劳强度足够
确定齿轮传动精度：
圆周速度：
对照表6－9（机械设计基础）根据一般通用机械精度等级范围为6～8级可知，齿轮精度等级应选8级
对各个轴齿轮相关计算尺寸
表6－3高速轴齿轮各个参数计算列表
名称 代号 计算公式
齿数 Z
模数
压力角
齿高系数
顶隙系数
齿距 P
齿槽宽 e
齿厚 s
齿顶高
齿根高
齿高 h
分度圆直径 d
基圆直径
齿顶圆直径
齿根圆直径
中心距
表6－3低速轴齿轮各个参数计算列表
名称 代号 计算公式
齿数 Z
模数
压力角
齿高系数
顶隙系数
齿距 P
齿槽宽 e
齿厚 s
齿顶高
齿根高
齿高 h
分度圆直径 d
基圆直径
齿顶圆直径
齿根圆直径
中心距
V带的设计
1)计算功率
2)选择带型
据 和 =2880由图10-12<械设计基础>选取z型带
3)确定带轮基准直径
由表10-9确定 <械设计基础>
1) 验算带速
因为 故符合要求
2) 验算带长
初定中心距
由表10-6选取相近
3) 确定中心距
4) 验算小带轮包角
故符合要求
5) 单根V带传递额定功率
据 和 查图10-9得
8) 时单根V带的额定功率增量:据带型及 查表10-2<械设计基础>得
10)确定带根数
查表10-3 查表10-4 <械设计基础>
11) 单根V带的初拉力
查表10-5
12)用的轴上的力
13带轮的结构和尺寸
以小带轮为例确定其结构和尺寸,由图10-11<械设计基础>带轮宽
§3.3 轴系结构设计
§3.3.1 高速轴的轴系结构设计
一、轴的结构尺寸设计
根据结构及使用要求,把该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分七段,其中第5段为齿轮,如图2所示:
图2
由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为合金钢,热处理为调制处理, 材料系数C为118。
所以,有该轴的最小轴径为:
考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,于是有:
标准化取
其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:
表6 高速轴结构尺寸设计
阶梯轴段 设计计算依据和过程 计算结果
第1段
(考虑键槽影响)
13.6
16
60
第2段
(由唇形密封圈尺寸确定)
20(18.88)
50
第3段 由轴承尺寸确定
(轴承预选6004 B1=12)
20
23
第4段
24(23.6)
145
第5段 齿顶圆直径
齿宽
33
38
第6段
24
10
第7段
20
23
二、轴的受力分析及计算
轴的受力模型简化(见图3)及受力计算
L1=92.5 L2=192.5 L3=40
三、轴承的寿命校核
鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.
校核步骤及计算结果见下表:
表7 轴承寿命校核步骤及计算结果
计算步骤及内容 计算结果
6007轴承
A端 B端
由手册查出Cr、C0r及e、Y值 Cr=12.5kN
C0r=8.60kN
e=0.68
计算Fs=eFr(7类)、Fr/2Y(3类) FsA=1809.55 FsB=1584.66
计算比值Fa/Fr FaA /FrA>e FaB /FrB< e
确定X、Y值 XA= 1,YA = 0, XB =1 YB=0
查载荷系数fP 1.2
计算当量载荷
P=Fp(XFr+YFa) PA=981.039 PB=981.039
计算轴承寿命
9425.45h
小于
12480h
由计算结果可见轴承6007合格.
表8 中间轴结构尺寸设计
阶梯轴段 设计计算依据和过程 计算结果
第1段
由轴承尺寸确定
(轴承预选6008 )
33.6
40
25
第2段
(考虑键槽影响)
45(44.68)
77.5
第3段
50
12.5
第4段
99
109
第5段
46
39
考虑到低速轴的载荷较大，材料选用45,热处理调质处理,取材料系数
所以,有该轴的最小轴径为:
考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,于是有:
标准化取
其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:
表10 低速轴结构尺寸设计
阶梯轴段 设计计算依据和过程 计算结果
第1段
(考虑键槽影响)
(由联轴器宽度尺寸确定)
52.49
60(55.64)
142
第2段
(由唇形密封圈尺寸确定)
64(63.84)
50
第3段
66
16
第4段 由轴承尺寸确定
(轴承预选6014C )
70
24
第5段
78
75
第6段
20
88
20
第7段
齿宽+10
80(79.8)
119
§3.3.4 各轴键、键槽的选择及其校核
因减速器中的键联结均为静联结,因此只需进行挤压应力的校核.
一、 高速级键的选择及校核:
带轮处键:按照带轮处的轴径及轴长选 键B8X7,键长50,GB/T1096
联结处的材料分别为: 45钢(键) 、40Cr(轴)
二、中间级键的选择及校核:
(1) 高速级大齿轮处键: 按照轮毂处的轴径及轴长选 键B14X9GB/T1096
联结处的材料分别为: 20Cr (轮毂) 、45钢(键) 、20Cr(轴)
此时, 键联结合格.
三、低速级级键的选择及校核
(1)低速级大齿轮处键: 按照轮毂处的轴径及轴长选 键B22X14,键长 GB/T1096
联结处的材料分别为: 20Cr (轮毂) 、45钢(键) 、45(轴)
其中键的强度最低,因此按其许用应力进行校核,查手册其
该键联结合格
(2)联轴器处键: 按照联轴器处的轴径及轴长选 键16X10,键长100,GB/T1096
联结处的材料分别为: 45钢 (联轴器) 、45钢(键) 、45(轴)
其中键的强度最低,因此按其许用应力进行校核,查手册其
该键联结合格.
第四章 减速器箱体及其附件的设计
§4.1箱体结构设计
根据箱体的支撑强度和铸造、加工工艺要求及其内部传动零件、外部附件的空间位置确定二级齿轮减速器箱体的相关尺寸如下：（表中a=322.5）
表12 箱体结构尺寸
名称 符号 设计依据 设计结果
箱座壁厚 δ 0.025a+3=11 11
考虑铸造工艺，所有壁厚都不应小于8
箱盖壁厚 δ1 0.02a+3≥8 9.45
箱座凸缘厚度 b 1.5δ 16.5
箱盖凸缘厚度 b1 1.5δ1 14.18
箱座底凸缘厚度 b2 2.5δ 27.5
地脚螺栓直径 df 0.036a+12 24(23.61)
地脚螺栓数目 n 时，n=6
6
轴承旁联结螺栓直径 d1 0.75df 18
箱盖与箱座联接螺栓直径 d 2 (0.5～0.6)df 12
轴承端盖螺钉直径和数目 d3，n (0.4～0.5)df,n 10,6
窥视孔盖螺钉直径 d4 (0.3～0.4)df 8
定位销直径 d (0.7～0.8) d 2 9
轴承旁凸台半径 R1 c2 16
凸台高度 h 根据位置及轴承座外径确定，以便于扳手操作为准 34
外箱壁至轴承座端面距离 l1 c1+c2+ (5～10) 42
大齿轮顶圆距内壁距离 ∆1 ＞1.2δ 11
齿轮端面与内壁距离 ∆2 ＞δ 10
箱盖、箱座肋厚 m1 、 m m1≈0.85δ1 =8.03 m≈0.85δ=9.35 7
轴承端盖凸缘厚度 t (1～1.2) d3 10
轴承端盖外径 D2 D+(5～5.5) d3 120
轴承旁边连接
螺栓距离
S
120
第五章 运输、安装和使用维护要求
1、减速器的安装
（1）减速器输入轴直接与原动机连接时，推荐采用弹性联轴器；减速器输出轴与工作机联接时，推荐采用齿式联轴器或其他非刚性联轴器。联轴器不得用锤击装到轴上。
（2）减速器应牢固地安装在稳定的水平基础上，排油槽的油应能排除，且冷却空气循环流畅。
（3）减速器、原动机和工作机之间必须仔细对中，其误差不得大于所用联轴器的许用补偿量。
（4）减速器安装好后用手转动必须灵活，无卡死现象。
（5）安装好的减速器在正式使用前，应进行空载，部分额定载荷间歇运转1~3h后方可正式运转，运转应平稳、无冲击、无异常振动和噪声及渗漏油等现象，最高油温不得超过100℃；并按标准规定检查轮齿面接触区位置、面积，如发现故障，应及时排除。
2、使用维护
本类型系列减速器结构简单牢固，使用维护方便，承载能力范围大，公称输入功率0.85—6660kw，公称输出转矩100—410000N.m，不怕工况条件恶劣，是适用性很好，应用量大面广的产品。可通用于矿山、冶金、运输、建材、化工、纺织、轻工、能源等行业的机械传动。但有以下限制条件：
1.减速器高速轴转速不高于1000r/min;
2.减速器齿轮圆周速度不高于20m/s;
3.减速器工作环境温度为—40~45℃，低于0℃时，启动前润滑油应预热到8℃以上，高于45℃时应采取隔热措施。
3、减速器润滑油的更换：
（1）减速器第一次使用时，当运转150~300h后须更换润滑油，在以后的使用中应定期检查油的质量。对于混入杂质或变质的油须及时更换。一般情况下，对于长期工作的减速器，每500~1000h必须换油一次。对于每天工作时间不超过8h的减速器，每1200~3000h换油一次。
（2）减速器应加入与原来牌号相同的油，不得与不同牌号的油相混用。牌号相同而粘度不同的油允许混合用。
（3）换油过程中，蜗轮应使用与运转时相同牌号的油清洗。
（4）工作中，当发现油温温升超过80℃或油池温度超过100℃及产生不正常的噪声等现象时，应停止使用，检查原因。如因齿面胶合等原因所致，必须排除故障，更换润滑油后，方可继续运转。
减速器应定期检修。如发现擦伤、胶合及显著磨损，必须采用有效措施制止或予以排除。备件必须按标准制造，更新的备件必须经过跑合和负荷试验后才能正式使用。 用户应有合理的使用维护规章制度，对减速器的运转情况和检验中发现的问题应做认真的记录 。
小 结
转眼两周的时间过去了，感觉时间过得真快，忙忙碌碌终于把机械设计做出来了。我通过这次设计学到了很多东西。使我对机械设计的内容有了进一步的了解.
因为刚结束课程就搞设计,还没有来得及复习,所以刚开始遇到好多的问题,都感觉很棘手.因为机械设计是把我们这学期所学知识全部综合起来了,还用到了许多先前开的课程,例如金属工艺学,材料力学,机械原理等.
首先，我们要运用知识想好用什么结构，然后进行轴大小长短的设计，要校核，选轴承。最后还要校核低速轴，看能否用。键也是一件重要的零件，校核也不可避免。所有这些都用到了力学和机械设计得内容，可是我当时力学没有学好，机械设计又没完全掌握，做这次设计真是不容易啊!.
但通过这次机械设计学到了许多,不仅是在知识方面，重要是在观念方面。以往我们不管做什么都有现成的东西，而我们只要算别人现有的东西就可以了，其实那就是抄。但现在很多是自己设计，没有约束了反而不知所措了。其次，我在这次设计中出现了许多问题,经过常老师得指点,我学到了许多课本上没有的东西他并且给我们讲了一些实际用到的经验.收获真是破多啊!最后就是我们大学的课程开了这么多,我们一定要把基础打牢,为以后的综合运用打下基础啊.这次机械设计课程就体现了,我们现在很缺乏把自己学的东西联系起来的能力.
最后我总结一下通过这次机械设计我学到的。实践出真知，不假。通过设计我现在可以了解真正的设计是一个怎样的程序啊.而且其中出现了许多错误,为以后工作增加经验。虽然机设很累，但我很充实，我学到了许多知识，我增加了社会竞争力，我又多了解了机械，又进步了。总之，这次机械设计虽然很累,但是我学到了好多自己从前不知道和没有经历的经验。
参 考 文 献
1 <<机械设计>>第八版 濮良贵主编 高等教育出版社 ，2006
2 <<机械设计课程设计>>第1版 . 王昆,何小柏主编 .机械工业出版社 ,2004
3 <<机械原理>> 申永胜主编 清华大学出版社 ,1999
4 <<材料力学 >> 刘鸿文主编 高等教育出版社 ,2004
5 <<几何公差与测量>>第五版 甘永力主编 上海科学技术出版社 ，2003
6 <<机械制图>>
E. 机械设计课程设计二级减速器 f=1600N v=1m/s d=400mm
运输带牵引力F=1794N
输带工作速度V=0.67m/s
滚筒直径D=0.31m
我的课设数据是这样的，室外微震，二楼说已发，不知道还需不需要
F. 二级减速器设计
典型减速器设计
典型减速器是常用的减速器结构形式。本系统提供了13种典型的减速器结构形式。以下以总速比为60，输入功率为5kw，输入转速为1450rpm的展开式三级圆柱齿轮减速器为例，介绍典型减速器的整个设计流程。
1. 启动Gearbox2.0程序，弹出开始界面；
2. 点击开始界面上的“典型减速器设计”图标，进入典型减速器设计界面；
3. 点击“三级圆柱”减速器图标，这时在右边的三个绿色表格内自动插入三级齿轮副的默认参数设置；
4. 在总速比栏键入总减速比60，在载荷要求栏键入输入功率5kw，输入转速1450rpm，系统自动计算出输出扭矩和输出转速；
5. （非必须步骤）设置其它的技术条件或参数，如人工设定速比分配，人工设定中心距分配，中心距是否取标准值，工作条件，载荷特性，速比分配原则，更改绿色表格内的齿轮副输入参数等；
6. （非必须步骤）点击“初步计算”按钮，系统将计算出速比分配、几何尺寸和强度等，并将部分数据填充到右下方的三个淡红色的表格中；
7. （非必须步骤）点击“结构简图”按钮，将显示按实际比例的结构简图，有助于用户判断设计的合理性；该功能只有在用户点击“初步计算”按钮进行计算后才有效；
8. （非必须步骤）如果用户不满意当前的设计结果，按步骤5更改输入条件，或者点击菜单维护->设计选项更改一些默认设置，例如齿数的设置，这时三个淡红色表格的背景将变成灰色，表示数据已“过时”，再次点击“初步计算”按钮重新进行计算，直到获得较为满意的结果；
9. 点击“详细计算”按钮，进入详细设计界面，用户可以在该界面中完成减速器的全部设计任务；
10. 在型号文本框中输入型号；
11. （非必须步骤）在该界面首先打开的是传动设计子界面，向用户报告各级传动的计算结果，用户可以对减速器载荷和表格中的绿色方格内的数据进行微调，也可以将某一级替换为以前设计的齿轮副；在对数据进行更改后，单元格的背景将变成灰色，表示数据已“过时”，必须点击“刷新”按钮，使系统根据用户的更改重新计算结果；如果用户对更改后的结果不满意，可以单击“恢复”按钮使数据恢复到系统最初计算出的值。
12. 点击结构简图页，进入结构简图子界面；在该界面显示按比例绘出的结构简图，同时报告各轴的最小轴径以及减速器箱体的大致尺寸；其中轴径按照最小轴径画出，暂时不考虑刚度条件；在该界面中用户可以判断设计结果的合理性，如果有必要，可以回到传动设计子界面重新调整参数并刷新，该简图将自动得到更新；
13. 点击齿轮精度页，进入齿轮精度子界面；在该界面向用户报告齿轮副的精度查询结果；如果有必要，用户可以更改齿轮的精度等级，然后点击“更新”按钮，系统将重新检索出精度值；
14. 点击数据输出页，进入数据输出子界面；在该界面用户必须首先点击有上方的文件夹图标指定工作文件夹，然后点击文本输出按钮或Excel输出按钮输出文本文件或Excel文件；Excel文件和文本文件是供用户浏览的文件，里面包括了本次计算的所有结果； 15. 点击零件设计页，进入零件设计子界面；
16. 如果还没有指定工作文件夹，请先指定工作文件夹；然后单击右上方的“输出AutoCAD图纸”图标按钮，系统将启动AutoCAD2000输出dwg格式的图纸到工作文件夹中，输出后将图纸插入到当前的界面中；用户点击“选择图纸”下拉列表框，可以选择不同的图纸显示到当前界面中；
7. （非必须步骤）如果用户如果对当前的结构尺寸设计不满意，可以在输出图纸之前或之后对零件进行编辑；首先点击“选择图纸”下拉列表框，选择要编辑的图纸，然后点击该列表框右边的“编辑当前零件”图标按钮，如果当前选择的零件是轴或齿轮轴，将弹出轴设计窗口，如果当前选择的零件是齿轮，将弹出齿轮设计窗口，如下图所示；
18. （非必须步骤）在轴设计窗口，用户可以更改各轴段的直径和长度，查看键强度校核，选择轴承等等；轴的图形将随用户更改实时变更；
19. （非必须步骤）在齿轮设计窗口，用户可以更改孔径等尺寸，更改结构形式等等；
19. （非必须步骤）重新输出dwg图纸并更新零件设计界面中的图纸；
21. 单击菜单文件->保存为gbx文件或文件->保存到数据库，可分别将设计结果保存到文件或数据库中；这两种保存的文件是供程序日后打开时用的，而非供用户浏览的；用户如果要浏览全部计算结果，请在数据输出界面中输出文本文件或Excel文件。
G. 二级直齿齿轮减速器课程设计（高分悬赏！！！！）
我现在做的是 两级展开式斜齿轮减速器
已经数据好了
明天就可以画图拉 哈哈~
H. 设计提升机的传动装置（含单级斜齿圆柱齿轮）
传动方案拟定
为了估计传动装置的总的传动比范围，以便选择合
适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即：
∵ V=π*D*nw/（60*1000）
∴ n筒=60*1000*V/(π*D)=71 r/min
选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为传动方案的原动机，因此传动装置的传动比约为i=14～21,根据传动比值可初步拟定以二级传动为主的多种传动方案。
根据所给的带式传动机构，可将减速器设计为二级展开式减速器。
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I. 二级齿轮减速器设计中，传动比一般是前大后小。如果是前小后大，会有什么影响
这个影响很多。会有一系列的问题让你解决。
因为后边传递的力矩大。如果传动比增大，则齿轮和轴的尺寸，强度都需增大。这样以来，对加工技术的要求会更高；整个减速装置更占空间；大小齿轮的直径悬殊，润滑油液高低又成新的问题，可能还要再设计一套油路系统；而且如果是大型的减速箱，组装和维修都不便等等…… 推荐你阅览一下《机械设计手册》减速器，变速器有关内容。