减速器设计范例.doc

目 录

机械设机基础课程设计任务书 1
一、传动方案的拟定及说明 2
二、电动机选择 2
三、计算传动装置的运动和动力参数 3
四、传动件的设计计算 5
五、轴的设计计算 8
六、滚动轴承的选择及计算 15
七、键联接的选择及校核计算 18
八、联轴器的选择 19
九、减速器附件的选择 20
十、润滑与密封(润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择) 20
十一、参考资料目录 20

机械设机基础课程设计任务书

题目：设计带式运输机传动装置
原始数据：
已知条件
1. 运输带拉力：F=5 KN
2. 运输带速度：V=1.2 m/s
3. 滚筒直径：D=360 mm
4. 滚筒效率：=0. 96 (包括滚筒及轴承效率)
5. 工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳
6. 工作年限：六年，每年按300天计算
7. 工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度35摄氏度
8. 动力来源：电力，三相交流，电压380/220V
9. 检修间隔期：三年一大修，年半一中修，半年一小修
制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批生产

- 1 -
设计计算及说明
结　　果

一、传动方案的拟定及说明
传动方案给定为两级圆柱齿轮传动，说明如下：
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，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即

一般常选用同步转速为或的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为16或23。根据总传动比数值，可采用的方案有以二级传动为主的多种传动方案河单极蜗杆传动，但单极蜗杆传动效率低，适用于中、小功率河间歇工作场合（不易）。在图所示的几种二级传动方案中：
(a) 传动比不够；
(b) 环境适应性差（工作环境灰尘较大）
(d)制造成本高（要求一般机械厂制造）
(e)不宜于长时间连续工作，且成本高
所以选择为（c）
二、电动机选择
1．电动机类型和结构型式
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y(IP44)系列三项异步电动机。它为卧式封闭结构
2．电动机容量
1) 卷筒轴的输出功率ＰＷ

2) 电动机输出功率Ｐd

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。由参考书1表2-4查得：
弹性联轴器；滚动轴承；圆柱齿轮传动；卷筒轴滑动轴承；
则
故
3．电动机额定功率
由[1]表20-1选取电动机额定功率
4．电动机的转速
为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得单极圆柱齿轮传动比范围，则
电动机转速可选范围为

可见同步转速为750r/min、1000r/min和1500r/min的电动机均符合。这里初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较，如下表：

方
案
电动机
型 号
额定功率(kW)
电动机转速（r/min）
电动机质量(kg)
传动装置的传动比
同步
满载
总传动比
高速级传动比i1
低速级传动比i2
1
Y132M-4
7.5
1500
1440
81
22.5
5.20
4.33
2
Y160M-6
7.5
1000
970
119
15.16
4.27
3.55

由表中数据可知两个方案均可行，但方案2的传动比较小，传动装置结构尺寸较小，因此，可采用方案2，选定电动机的型号为Y160M-6。
5．电动机的技术数据和外形、安装尺寸
由表20-1、表20-2查出Y160M-6电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用。
电动机中心高H=160，轴伸直径和长度 D×E＝42×110mm。

三、计算传动装置的运动和动力参数
1．各轴转速
减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴。
各轴转速为：

2．各轴输入功率
按电动机额定功率计算各轴输入功率，即

式中：
－电动机与Ⅰ轴之间联轴器的效率；
－高速级传动的效率，包括高速级齿轮副和Ⅰ轴上一对轴承的效率；
－低速级传动的效率，包括低速级齿轮副和Ⅱ轴上一对轴承的效率；
3．各轴输入转矩T(N•m)

将计算结果汇总列表备用。
项目
电动机
高速轴Ⅰ
中间轴Ⅱ
低速轴Ⅲ
N转速（r/min）
970
970
227
64
P 功率（kW）
7.5
7.43
7.13
6.85
转矩T(N•m)
73.84
73.15
299.96
1022.15
i传动比
1
i1＝4.27
i 2＝3.55
效率
0.99
0.96
0.96
四、传动件的设计计算
1．高速级齿轮传动
1）选择材料及确定许用应力
小齿轮用45号优质碳素钢调质后表面淬火，齿面硬度为45HRC（[1]表11-1）；
大齿轮用45号优质碳素钢调质后表面淬火，齿面硬度为45HRC（[1]表11-1）；
因240Mpa（[1]图11-10d），1.5（[1]表11-4），单向传动，故

因1115Mpa（[1]图11-7d），1.2（[1]表11-4），故

2）按轮齿弯曲强度设计计算
齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.2（[1]表11-3），齿宽系数。
小齿轮上的转矩
初步选择螺旋角
齿数 取，则，取。实际传动比为。
齿形系数
，
由[1]图11-9查得
因
且，故应将代入[1]式（11-15）计算。
法向模数

按 [1]表4-1取2mm
中心距

取a1=130mm
确定螺旋角

齿宽
取
3）验算齿面接触强度
将各参数代入[1]式（11-12）可得
齿轮的圆周速度

对照[1]表11-2可知选8级精度是合宜的。
2．低速级齿轮传动
1）选择材料及确定许用应力
小齿轮用45号优质碳素钢调质后表面淬火，齿面硬度为45HRC（[1]表11-1）；
大齿轮用45号优质碳素钢调质后表面淬火，齿面硬度为45HRC（[1]表11-1）；
因240Mpa（[1]图11-10d），1.5（[1]表11-4），单向传动，故

因1115Mpa（[1]图11-7d），1.2（[1]表11-4），故

2）按轮齿弯曲强度设计计算
齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.2（[1]表11-3），齿宽系数。
小齿轮上的转矩
初步选择螺旋角
齿数 取，则，取。实际传动比为。
齿形系数 ，
由[1]图（11-9）查得
因
且，故应将代入[1]式（11-15）计算。
法向模数

按[1]表4-1取3mm
中心距

取a2=155mm
确定螺旋角

齿宽
取
3）验算算齿面接触强度
将各参数代入[1]式（11-12）可得
齿轮的圆周速度

对照[1]表11-2可知选8级精度是合宜的。
五、轴的设计计算
为了对轴进行校核，先求作用在轴上的齿轮的啮合力。
第一对和第二对啮合齿轮上的作用力分别为

减速器内壁宽

1．高速轴设计
1）轴的材料取45号钢
2）初算轴的直径

考虑到外伸轴段用联轴器与电动机轴相联，取d=32mm。
3）轴的校核
高速轴工作简图如图(a)所示

(a)

（1）求垂直面的支承反力（图b）

（2）求水平面的支承反力（图c）

（3）绘垂直面的弯矩图（图b）

(b)
（4）绘水平面的弯矩图（图c）

(c)
（5）求合成弯矩图（图d）

(d)
（6）轴传递的转矩（图e）

(e)
（7）求危险截面的当量弯矩
从图可见，a-a截面最危险，其当量弯矩为：

如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数＝0.6，代入上式可得

（8）计算危险截面处轴的直径
轴的材料选用45钢，调质处理，由[1]表14-1查得，由[1]表14-3查得许用弯曲应力 则

考虑到键槽对轴的削弱，将值加大4％，故

小于该截面处的实际尺寸49mm，满足设计。
2．中间轴设计
1）轴的材料取45号钢
2）计算轴的直径

取d=50mm。
3）轴的校核
中间轴工作简图如图(a)

(a)
（1）求垂直面的支承反力（图b）

（2）求水平面的支承反力（图c）

（3）绘垂直面的弯矩图（图b）

(b)
（4）绘水平面的弯矩图（图c）

(c)
（5）求合成弯矩图（图d）

(d)
（6）计算危险截面处轴的直径
轴的材料选用45钢，调质处理，由[1]表14-1查得，由[1]表14-3查得许用弯曲应力则

考虑到键槽对轴的削弱，将值加大4％，故

小于该截面处的实际尺寸，满足设计。
3．低速轴设计
1）轴的材料取45号钢
2）计算轴的直径

取d=60mm。
3）轴的校核

低速轴工作简图如图(a)

(a)
（1）求垂直面的支承反力（图b）

（2）求水平面的支承反力（图c）

（3）绘垂直面的弯矩图（图b）

(b)
（4）绘水平面的弯矩图（图c）

(c)
（5）求合成弯矩图（图d）

(d)
（6）轴传递的转矩（图e）

（7）求危险截面的当量弯矩
从图可见，a-a截面最危险，其当量弯矩为：

如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数＝0.6，代入上式可得

（8）计算危险截面处轴的直径
轴的材料选用45钢，调质处理，由[1]表14-1查得，由[1]表14-3查得许用弯曲应力 则

考虑到键槽对轴的削弱，将值加大4％，故

小于该截面处的实际尺寸65mm，满足设计。
六、滚动轴承的选择及计算
1.Ⅰ轴轴承

1）计算轴承1、2的轴向力、
由[1]表16-13查得轴承的内部轴向力为：

所以轴承2为压紧端，轴承1为放松端。
2）计算轴承1、2的当量载荷
由[1]表16-13查得e＝0.68，而

由[1]表16-12查得故当量动载荷为：
为：

3）计算所需的径向基本额定动载荷
因轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，今，故应以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据。因载荷较平稳，查[1]表16-10取；工作温度正常，查[1]表16-9得。所以

4）由手册查得7307AC轴承的径向基本额定动载荷Cr＝34.2KN。因为，故所选7307AC轴承适用。
2．Ⅱ轴轴承

1）计算轴承1、2的轴向力、

所以轴承1压紧端

轴承2为放松端
2）计算轴承1、2的当量载荷
由表查得e＝0.68，而

由表查得故当量动载

3）计算所需的径向基本额定动载荷
因轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，今，故应以轴承1的径向当量动载荷P1为计算依据。因载荷较平稳，查[1]表16-10取；工作温度正常，查[1]表16-9得。所以

4）由手册查得7310AC轴承的径向基本额定动载荷Cr＝55.5KN。因为，故所选7310AC轴承适用。

3．Ⅲ轴轴承
1）计算轴承1、2的轴向力、

所以轴承1为压紧端

轴承2为放松端
2）计算轴承1、2的当量载荷
由表查得e＝0.68，而

由表查得故当量动载荷为：

3）计算所需的径向基本额定动载荷
因轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，今，故应以轴承1的径向当量动载荷P1为计算依据。因载荷较平稳，查[1]表16-10取；工作温度正常，查[1]表16-9得。
所以

4）由手册查得7312AC轴承的径向基本额定动载荷Cr＝80.5KN。因为，故所选7312AC轴承适用。
七、键联接的选择及校核计算
钢
铸铁

1．Ⅰ轴上与联轴器相联处键的校核
键C10×50，b×h×L=10×8×50
键联接的组成零件均为钢，=125MPa
=125MPa
满足设计要求
2．Ⅱ轴上大齿轮处键
键16×45，b×h×L=16×10×45
键联接的组成零件均为钢，=125MPa
满足设计要求
3．Ⅲ轴上
１）联接齿轮处
采用键18×56，b×h×L=18×11×56
满足设计要求
2）联轴器处
采用C型键C16×100
＝125Mpa
满足设计要求
八、联轴器的选择
1．电动机与减速器高速机之间的联轴器
1）选择类型
为了缓和冲击和减轻振动选用弹性柱销联轴器。
2）计算转矩
转矩
由[1]表17-1查得，工作为输送机时工作情况系数，故计算转矩

3）确定型号
由设计手册选取弹性柱销联轴器TL6，它的公称扭矩为，联轴器许用转速为5000r/min，允许的轴孔直径在32～42mm之间，以上数据均能满足本题的要求。选用
TL6联轴器42×112 GB4323-84
HL2 32×82
2．输出轴与运输轴的联轴器
1）选择类型
为了缓和冲击和减轻振动选用弹性柱销联轴器。
2）计算转矩
转矩
由[1]表17-1查得，工作为输送机时工作情况系数，故计算转矩

3）确定型号
由设计手册选取弹性柱销联轴器TL10，它的公称扭矩为，联轴器材料为钢时许用转速为1700r/min，允许的轴孔直径在63～95mm之间，以上数据均能满足本题的要求。L=142或172。TL10联轴器(63～95)×142(172) GB4323-84。

九、减速器附件的选择

十、润滑与密封(润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择)
减速器内传动零件采用浸油润滑，减速器滚动轴承采用飞溅润滑。

十一、参考资料目录
[1] 王昆主编．机械设计课程设计．武汉：华中理工大学出版社，2003年
[2] 杨可桢、程光蕴主编．机械设计基础．北京：高等教育出版社，2002年

2mm

a1=130mm

3mm

a2=155mm

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