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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
机械设计课程设计:一级圆柱齿轮减速器
这学期末我也要做机械设计课程设计，内容也是齿轮减速器！！ 呵呵……到时分享下
机械达人帮下忙:两级斜齿圆柱齿轮减速器的课程设计
我也是刚刚做完，呵呵
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
表一:
题号
参数 1 2 3 4 5
运输带工作拉力（kN） 2.5 2.3 2.1 1.9 1.8
运输带工作速度（m/s） 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4
卷筒直径（mm） 250 250 250 300 300
二. 设计要求
1.减速器装配图一张(A1)。
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
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× × ×0.97×0.96＝0.759；
为V带的效率, 为第一对轴承的效率，
为第二对轴承的效率， 为第三对轴承的效率，
为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度，油脂润滑.
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 /η ＝1900×1.3/1000×0.759＝3.25kW, 执行机构的曲柄转速为n＝ =82.76r/min，
经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i ＝2～4，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i ＝8～40，
则总传动比合理范围为i ＝16～160，电动机转速的可选范围为n ＝i ×n＝（16～160）×82.76＝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 1440 r/min，同步转速1500r/min。
方案 电动机型号 额定功率
P
kw 电动机转速
电动机重量
N 参考价格
元 传动装置的传动比
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02
中心高
外型尺寸
L×（AC/2+AD）×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41
3.确定传动装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 和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为 ＝n /n＝1440/82.76＝17.40
（2） 分配传动装置传动比
＝ ×
式中 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 ＝2.3，则减速器传动比为 ＝ ＝17.40/2.3＝7.57
根据各原则，查图得高速级传动比为 ＝3.24，则 ＝ ＝2.33
4.计算传动装置的运动和动力参数
（1） 各轴转速
＝ ＝1440/2.3＝626.09r/min
＝ ＝626.09/3.24＝193.24r/min
＝ / ＝193.24/2.33=82.93 r/min
= =82.93 r/min
（2） 各轴输入功率
＝ × ＝3.25×0.96＝3.12kW
＝ ×η2× ＝3.12×0.98×0.95＝2.90kW
＝ ×η2× ＝2.97×0.98×0.95＝2.70kW
＝ ×η2×η4=2.77×0.98×0.97＝2.57kW
则各轴的输出功率：
＝ ×0.98=3.06 kW
＝ ×0.98=2.84 kW
＝ ×0.98=2.65kW
＝ ×0.98=2.52 kW
（3） 各轴输入转矩
= × × N•m
电动机轴的输出转矩 =9550 =9550×3.25/1440=21.55 N•
所以: ＝ × × =21.55×2.3×0.96=47.58 N•m
＝ × × × =47.58×3.24×0.98×0.95=143.53 N•m
＝ × × × =143.53×2.33×0.98×0.95=311.35N•m
= × × =311.35×0.95×0.97=286.91 N•m
输出转矩： ＝ ×0.98=46.63 N•m
＝ ×0.98=140.66 N•m
＝ ×0.98=305.12N•m
＝ ×0.98=281.17 N•m
运动和动力参数结果如下表
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
输入 输出 输入 输出
电动机轴 3.25 21.55 1440
1轴 3.12 3.06 47.58 46.63 626.09
2轴 2.90 2.84 143.53 140.66 193.24
3轴 2.70 2.65 311.35 305.12 82.93
4轴 2.57 2.52 286.91 281.17 82.93
6.齿轮的设计
（一）高速级齿轮传动的设计计算
1． 齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮
（1） 齿轮材料及热处理
① 材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数 =24
高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS Z =i×Z =3.24×24=77.76 取Z =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:
①试选 =1.6
查课本 图10-30 选取区域系数 Z =2.433
由课本 图10-26
则
②由课本 公式10-13计算应力值环数
N =60n j =60×626.09×1×（2×8×300×8）
=1.4425×10 h
N = =4.45×10 h #(3.25为齿数比,即3.25= )
③查课本 10-19图得：K =0.93 K =0.96
④齿轮的疲劳强度极限
取失效概率为1%,安全系数S=1,应用 公式10-12得:
[ ] = =0.93×550=511.5
[ ] = =0.96×450=432
许用接触应力
⑤查课本由 表10-6得： =189.8MP
由 表10-7得: =1
T=95.5×10 × =95.5×10 ×3.19/626.09
=4.86×10 N.m
3.设计计算
①小齿轮的分度圆直径d
=
②计算圆周速度
③计算齿宽b和模数
计算齿宽b
b= =49.53mm
计算摸数m
初选螺旋角 =14
=
④计算齿宽与高之比
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50
= =11.01
⑤计算纵向重合度
=0.318 =1.903
⑥计算载荷系数K
使用系数 =1
根据 ,7级精度, 查课本由 表10-8得
动载系数K =1.07,
查课本由 表10-4得K 的计算公式:
K = +0.23×10 ×b
=1.12+0.18(1+0.6 1) ×1+0.23×10 ×49.53=1.42
查课本由 表10-13得: K =1.35
查课本由 表10-3 得: K = =1.2
故载荷系数:
K＝K K K K =1×1.07×1.2×1.42=1.82
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
d =d =49.53× =51.73
⑧计算模数
=
4. 齿根弯曲疲劳强度设计
由弯曲强度的设计公式
≥
⑴ 确定公式内各计算数值
① 小齿轮传递的转矩 ＝48.6kN•m
确定齿数z
因为是硬齿面，故取z ＝24，z ＝i z ＝3.24×24＝77.76
传动比误差 i＝u＝z / z ＝78/24＝3.25
Δi＝0.032％ 5％，允许
② 计算当量齿数
z ＝z /cos ＝24/ cos 14 ＝26.27
z ＝z /cos ＝78/ cos 14 ＝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 K =1×1.07×1.2×1.35＝1.73
⑥ 查取齿形系数Y 和应力校正系数Y
查课本由 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×（ ）] ＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14 ＝1.655
＝arctg（tg /cos ）＝arctg（tg20 /cos14 ）＝20.64690
＝14.07609
因为 ＝ /cos ，则重合度系数为Y ＝0.25+0.75 cos / ＝0.673
⑧ 螺旋角系数Y
轴向重合度 ＝ ＝1.825,
Y ＝1－ ＝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 ＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10
大齿轮应力循环次数N2＝N1/u＝6.255×10 /3.24＝1.9305×10
查课本由 表10-20c得到弯曲疲劳强度极限
小齿轮 大齿轮
查课本由 表10-18得弯曲疲劳寿命系数:
K =0.86 K =0.93
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4
[ ] =
[ ] =
大齿轮的数值大.选用.
⑵ 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 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 =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 =51.73 来计算应有的齿数.于是由:
z = =25.097 取z =25
那么z =3.24×25=81
② 几何尺寸计算
计算中心距 a= = =109.25
将中心距圆整为110
按圆整后的中心距修正螺旋角
=arccos
因 值改变不多,故参数 , , 等不必修正.
计算大.小齿轮的分度圆直径
d = =51.53
d = =166.97
计算齿轮宽度
B=
圆整的
（二） 低速级齿轮传动的设计计算
⑴ 材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数 =30
速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS z =2.33×30=69.9 圆整取z =70.
⑵ 齿轮精度
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 =1.6
②查课本由 图10-30选取区域系数Z =2.45
③试选 ,查课本由 图10-26查得
=0.83 =0.88 =0.83+0.88=1.71
应力循环次数
N =60×n ×j×L =60×193.24×1×(2×8×300×8)
=4.45×10
N = 1.91×10
由课本 图10-19查得接触疲劳寿命系数
K =0.94 K = 0.97
查课本由 图10-21d
按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ,
大齿轮的接触疲劳强度极限
取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力
[ ] = =
[ ] = =0.98×550/1=517
[ 540.5
查课本由 表10-6查材料的弹性影响系数Z =189.8MP
选取齿宽系数
T=95.5×10 × =95.5×10 ×2.90/193.24
=14.33×10 N.m
=65.71
2. 计算圆周速度
0.665
3. 计算齿宽
b= d =1×65.71=65.71
4. 计算齿宽与齿高之比
模数 m =
齿高 h=2.25×m =2.25×2.142=5.4621
=65.71/5.4621=12.03
5. 计算纵向重合度
6. 计算载荷系数K
K =1.12+0.18(1+0.6 +0.23×10 ×b
=1.12+0.18(1+0.6)+ 0.23×10 ×65.71=1.4231
使用系数K =1
同高速齿轮的设计,查表选取各数值
=1.04 K =1.35 K =K =1.2
故载荷系数
K＝ =1×1.04×1.2×1.4231=1.776
7. 按实际载荷系数校正所算的分度圆直径
d =d =65.71×
计算模数
3. 按齿根弯曲强度设计
m≥
一确定公式内各计算数值
（1） 计算小齿轮传递的转矩 ＝143.3kN•m
（2） 确定齿数z
因为是硬齿面，故取z ＝30，z ＝i ×z ＝2.33×30＝69.9
传动比误差 i＝u＝z / z ＝69.9/30＝2.33
Δi＝0.032％ 5％，允许
（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 ＝12
（5） 载荷系数K
K＝K K K K =1×1.04×1.2×1.35＝1.6848
（6） 当量齿数
z ＝z /cos ＝30/ cos 12 ＝32.056
z ＝z /cos ＝70/ cos 12 ＝74.797
由课本 表10-5查得齿形系数Y 和应力修正系数Y
（7） 螺旋角系数Y
轴向重合度 ＝ ＝2.03
Y ＝1－ ＝0.797
（8） 计算大小齿轮的
查课本由 图10-20c得齿轮弯曲疲劳强度极限
查课本由 图10-18得弯曲疲劳寿命系数
K =0.90 K =0.93 S=1.4
[ ] =
[ ] =
计算大小齿轮的 ,并加以比较
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 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 =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 =72.91 来计算应有的齿数.
z = =27.77 取z =30
z =2.33×30=69.9 取z =70
② 初算主要尺寸
计算中心距 a= = =102.234
将中心距圆整为103
修正螺旋角
=arccos
因 值改变不多,故参数 , , 等不必修正
分度圆直径
d = =61.34
d = =143.12
计算齿轮宽度
圆整后取
低速级大齿轮如上图：
V带齿轮各设计参数附表
1.各传动比
V带 高速级齿轮 低速级齿轮
2.3 3.24 2.33
2. 各轴转速n
(r/min)
(r/min) (r/min)
(r/min)
626.09 193.24 82.93 82.93
3. 各轴输入功率 P
（kw）
（kw）
（kw）
(kw)
3.12 2.90 2.70 2.57
4. 各轴输入转矩 T
(kN•m)
(kN•m) (kN•m) (kN•m)
47.58 143.53 311.35 286.91
5. 带轮主要参数
小轮直径 （mm） 大轮直径 （mm）
中心距a（mm） 基准长度 （mm）
带的根数z
90 224 471 1400 5
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 ，转速 ，转矩
P =2.70KW =82.93r/min
=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
=143.21
而 F =
F = F
F = F tan =4348.16×0.246734=1072.84N
圆周力F ，径向力F 及轴向力F 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 取
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 ,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
查课本 ,选取
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以
查《机械设计手册》
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
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-Ⅱ轴段右端需要制出一轴肩,故取Ⅱ-Ⅲ的直径 ;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径 半联轴器与 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-Ⅱ的长度应比 略短一些,现取
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 ,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型.
D B
轴承代号
45 85 19 58.8 73.2 7209AC
45 85 19 60.5 70.2 7209B
45 100 25 66.0 80.0 7309B
50 80 16 59.2 70.9 7010C
50 80 16 59.2 70.9 7010AC
50 90 20 62.4 77.7 7210C
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 ,故 ;而 .
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 mm,
③ 取安装齿轮处的轴段 ;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮 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 . 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,取 .轴环宽度 ,取b=8mm.
④ 轴承端盖的总宽度为20mm(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及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取 .
⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16 ,两圆柱齿轮间的距离c=20 .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 ,已知滚动轴承宽度T=16 ,
高速齿轮轮毂长L=50 ,则
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.
传动轴总体设计结构图:
(从动轴)
(中间轴)
(主动轴)
从动轴的载荷分析图:
6. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度
根据
= =
前已选轴材料为45钢，调质处理。
查表15-1得[ ]=60MP
〈 [ ] 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,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用。所以A Ⅱ Ⅲ B无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面Ⅵ和Ⅶ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Ⅵ的应力集中的影响和截面Ⅶ的相近,但是截面Ⅵ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Ⅳ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Ⅶ左右两侧需验证即可.
⑵. 截面Ⅶ左侧。
抗弯系数 W=0.1 = 0.1 =12500
抗扭系数 =0.2 =0.2 =25000
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为
截面Ⅳ上的扭矩 为 =311.35
截面上的弯曲应力
截面上的扭转应力
= =
轴的材料为45钢。调质处理。
由课本 表15-1查得：
因
经插入后得
2.0 =1.31
轴性系数为
=0.85
K =1+ =1.82
K =1+ （ -1）=1.26
所以
综合系数为： K =2.8
K =1.62
碳钢的特性系数 取0.1
取0.05
安全系数
S = 25.13
S 13.71
≥S=1.5 所以它是安全的
截面Ⅳ右侧
抗弯系数 W=0.1 = 0.1 =12500
抗扭系数 =0.2 =0.2 =25000
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560
截面Ⅳ上的扭矩 为 =295
截面上的弯曲应力
截面上的扭转应力
= = K =
K =
所以
综合系数为：
K =2.8 K =1.62
碳钢的特性系数
取0.1 取0.05
安全系数
S = 25.13
S 13.71
≥S=1.5 所以它是安全的
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 =55 d =65
查表6-1取： 键宽 b =16 h =10 =36
b =20 h =12 =50
②校和键联接的强度
查表6-2得 [ ]=110MP
工作长度 36-16=20
50-20=30
③键与轮毂键槽的接触高度
K =0.5 h =5
K =0.5 h =6
由式（6-1）得：
＜[ ]
＜[ ]
两者都合适
取键标记为：
键2：16×36 A GB/T1096-1979
键3：20×50 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，
大端盖分机体采用 配合.
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。
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
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及油面稳定之处。
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。
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及装配精度，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：
名称 符号 计算公式 结果
箱座壁厚
10
箱盖壁厚
9
箱盖凸缘厚度
12
箱座凸缘厚度
15
箱座底凸缘厚度
25
地脚螺钉直径
M24
地脚螺钉数目
查手册 6
轴承旁联接螺栓直径
M12
机盖与机座联接螺栓直径
=（0.5~0.6）
M10
轴承端盖螺钉直径
=（0.4~0.5）
10
视孔盖螺钉直径
=（0.3~0.4）
8
定位销直径
=（0.7~0.8）
8
， ， 至外机壁距离
查机械课程设计指导书表4 34
22
18
， 至凸缘边缘距离
查机械课程设计指导书表4 28
16
外机壁至轴承座端面距离
= + +（8~12）
50
大齿轮顶圆与内机壁距离
1.2
15
齿轮端面与内机壁距离
10
机盖，机座肋厚
9 8.5
轴承端盖外径
+（5~5.5）
120（1轴）125（2轴）
150（3轴）
轴承旁联结螺栓距离
120（1轴）125（2轴）
150（3轴）
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，所以其速度远远小于 ，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+
H=30 =34
所以H+ =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 9550 333.5
查课本 ,选取
所以转矩
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以
查《机械设计手册》
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm