设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器设计机的圆柱齿轮减速器带式运输机圆柱齿轮.doc

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目 录
一、前言………………………………………. 2
二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算，，,，，，,，4
三．传动零件的设计计算………………………………………..8
四、箱体的设计及说明 14
五、轴的设计计算及校核 16
六、键连接的选择与计算 28
七、滚动轴承的选择及计算 30
八、联轴器的选择 33
九、润滑与密封的选择 ．33
十、减速器附件设计。。.....。。。.。。。。.。。。。。.。。..。.。.......35
十一、设计小结……………………………………………………37
参考资料.。..。.。 39
一、前言
1。1题目分析
题目:设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器
要求:拟定传动关系:有电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成
工作条件：连续单向运转,工作时载荷平稳,空载启动,使用期限10年，小批量生产，单班制工作,运输带速度允许误差5％。
已知条件：运输带的拉力 F=2550N
运输带工作速度 V＝1。40m／s
卷筒直径 D＝300mm
1。1。1本传动机构的特点
该减速器结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。但齿轮相对轴承的位置不对称,因此轴应具有较大刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样,轴在转矩的作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象。
斜齿轮的特点：是传动的平稳性较直齿轮传动好，且结构紧凑，承载能力高，常用于速度高、载荷大或要求传动紧凑的场合。
1.1。2本传动机构的作用
齿轮减速器介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并降低转速和相应的增大转矩。
1。2传动方案拟定：
此方案选用了V带传动和闭式齿轮传动
V带传动布置高于高速级,能发挥它的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点
带传动的特点：是主、从动轮的轴间距范围大。工作平稳，噪声小.能缓和冲击，吸收报动。摩擦型带传动有过载保护作用。结构简单、成本低、安装方便．但外形轮廓较大。摩擦型带有滑动，不能用于分度系统。轴压力大，带的寿命较短。不同的带型和材料适用的功率、带速、传动比及寿命范围各不相同.

二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算
2。1选择电动机的容量:
2。1。1电动机的类型：
按工作要求选用Y系列（IP44）三相异步电动机，电压为380V。
2。1。2选择电动机容量：
选择电动机所需功率

选择电动机时应保证电动机的额定功率略大于工作机所需的电动机的功率即可，即
工作机所需功率为
=
传动装置总效率：
-V带传动效率：0。96
-每对滚动轴承的传动效率：0.99
—闭式齿轮的传动效率：0。97
—联轴器的传动效率：0.99
—传动卷筒的传动效率:0.99
带入得
=
=
因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可.由表17-1,Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率Ped为3kW。
2.1。3确定电动机转速:
滚筒工作转速：
= r/min
通常取V带传动比常用范围，二级圆柱齿轮减速器=8～40，则总传动比的范围为i=16～160。所以电动机转速的可选范围是：
=ir/min
根据电动机所需功率和转速手册有一种适用的电动机型号，传动比方案如下：
方案
电动机型号
额定功率Ped/kw
电动机转速（r/min）
同步转速
满载转速
1
Y132s-4
5.5
1500
1440
2。2确定传动装置的总传动比和分配传动比：
总传动比：
分配传动比：取则减速器的传动比i为:
取二级圆柱斜齿轮减速器高速级的传动比
则低速极的传动比
2.3计算传动装置的运动和动力参数:
将传动装置各轴由高速轴到低速轴依次编号，定为0轴（电动机轴）、 1轴（高速轴）、2轴（中间轴）、3轴（低速轴)、4轴(滚筒轴）；相邻两轴间的传动比表示为、、、；、、、—依次是电动机与1轴，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率;各轴的转速为、、、；各轴输入转矩为、、、
则各轴的运动和动力参数为：

0轴（电机轴）kW

1轴（高速轴)kW

2轴（中间轴）kW

3轴(低速轴）kW

4轴（滚筒轴)

运动和动力参数如下表：

轴名
功率P/kW
转矩T/（)
转速n/(r/min)
传动比
i
效率

输入
输出
输入
输出
电动机轴
/
4。327
/
28.67
1440

2。5
3
2.32
1.00

0.96
0。96
0.96
0。98
1轴
4.15
4.11
82.6
81。82
480
2轴
3.99
3.95
266。4
264。9
142。73
3轴
3.83
3。793
320.03
429。2
88。81
4轴
3。75
3.72
403。1
438。9
88。81
三．传动零件的设计计算
3.1设计V带和带轮：
3。1。1设计计算普通V带传动
（1）计算功率（P=4。11kW,n=1440r/min) 。
（2)选V带型号 选用普通V带
根据，，由课本219页图13—15，选择Z型普通V带。
（3）求大、小带轮基准直径取，
由课本219页查表13-9得,应不小于75mm，现取
由式13—9得
由表13-9取（虽然使n2略有减小，但其误差小于5%,故允许）
（4）验算带速:
带速在5～25m/s范围内,合适
（5)取V带基准长度和中心距a:
由于0。7(）2（）即 ，
取，
由式13-2得带长
=1468.79mm
查课本212页表13-2取，由式13-16计算实际中心距：
≈
（6）验算小带轮包角：

主动轮上的包角合适。
（7)计算V带根数Z:由式13—15得Z=
由=1440/ min， =80mm，
由式13—9得传动比,
查表13—5得
由查表13-7得： 查表13-2得
则
取Z=5根。
(8)求作用在带轮上的压力FQ
查表13—1，得q=0.1kg/m。得单根V带的初拉力
F0=qv2=0。1×1.402=648N
作用在轴上的压力
FQ=2ZF0sin=2×5×648×sin=128。8N
3.2齿轮的结构设计及计算：
3。2.1高速级齿轮设计：
3.2.1。1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：
1） 按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动
2） 运输机为一般工作机器，速度不变,所以选用8级精度
3） 材料选择由表10-1选择
小齿轮用渗碳淬火，齿面硬度为305HBS ;；
大齿轮用球墨铸铁，齿面硬度为305HBS ;;
由表11—5取Sf=2。0；Sh=1.5;

4） 按齿面接触强度设计计算按轮齿弯曲强度设计计算
由表11—3取载荷系数 由表11-6取齿宽系数
小齿轮上的转矩
初选螺旋角β=15°
齿数取,则，取
实际传动比为
齿形系数，
查图11—8得；；由图11—9得；；

故应对小齿轮进行弯曲强度计算
5）法向模数

取
6） 中心距 ;取
确定螺旋角
齿轮分度圆直径

7） 齿宽 ；故取;
8） 验算齿面接触强度

故安全

9) 齿轮的圆周速度
；
选8级制造精度 是合宜的
3。2.2低速级齿轮设计:
3.2。2.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：
1） 按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动
2） 运输机为一般工作机器，速度不变,所以选用8级精度
3） 材料选择由表11-1选择
小齿轮用45号钢调质,齿面强度为260HBS ；
大齿轮用45号钢调质，齿面强度为200HBS ；
由表11-5取 SH=1；.25

4） 按轮齿弯曲强度设计计算
由表11—3取载荷系数。1 由表11—6取齿宽系数0。8
小齿轮上的转矩
根据11—4，,

选小齿轮齿数为,则,则实际传动比；
5） 模数；故取
6） 齿宽齿宽 ;故取;
7） 分度圆直径 ，
中心距；取；
验算齿面接触强度
查图11-8得;；由图11-9得；

齿轮的圆周速度；
选8级制造精度是合宜的

四、箱体的设计及说明：
减速器箱体结构尺寸（mm)
名称
符号
计算公式
结果
箱座厚度

8
箱盖厚度

8
箱盖凸缘厚度

12

箱座凸缘厚度

12
箱座底凸缘厚度

20
地脚螺栓直径

地脚螺钉数目

4
轴承旁联接螺栓直径

箱盖与箱座联接螺栓直径

轴承端盖螺钉直径

窥视孔盖螺钉直径

定位销直径

连接螺栓的间距

，，至外箱壁的距离

查手册表4-1

，，至凸缘边缘距离

查手册表4-1

外箱壁至轴承座端面距离

50
大齿轮顶圆与内箱壁距离

10
齿轮端面与内箱壁距离

10
箱盖，箱座肋厚

6.8,6。8

轴承端盖外径

轴承旁联结螺栓距离

85（1轴）
85（2轴)
115（3轴）

五、轴的设计计算及校核：
5.1高速轴：
5。1。1初步确定轴的最小直径:
选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表14—2，取[τ］=38MPa,，于是

5。1。2求作用在齿轮上的受力:
圆周力
径向力
5.1.3轴的结构设计:
5.1.3。1拟定轴上零件的装配方案
3
2
1
5
4
6

1. 输出轴的最小直径显然是安装V带的直径（如上图），根据轴最小直径的计算,和查阅书籍，故6段b1为60mm，d1为20mm.
2. 根据v带的轴向定位要求d5取为28mm,由箱体结构和轴承段、端盖装配关系等确定，b2为50mm.
3. 角触轴承段，d3取为30mm，轴承型号为6006，装配关系等确定，b3为24mm。
4. 过渡轴段，考虑轴肩定位，故取d4为35mm,由装配关系，确定该段的b4为79mm
5. 5为高速级齿轮轴段，b5为45mm。
6. 角接触轴承段与3相同,d7为35mm,b7为33mm。
5.1。4求轴上的载荷：
1．求垂直面的支承反力

2．求水平面的支承反力

3。F力在支点产生的反力

4．绘垂直面的弯矩图

5．绘水平面的弯矩图

6。F力产生弯矩

7．合成弯矩图
=
8．轴的转矩
9．求危险截面的当量弯矩
从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险,其当量弯矩为

10．计算危险截面处轴的直径
轴的材料为45号钢，调治质处理。由表14—1查得
由表14-3查得 则

考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大
故
所以 高速轴安全合理
载 荷
水平面H
垂直面V
支承反力F

弯矩M

总弯矩

扭矩T

弯矩图如上图所示
5.2中间轴:
5。2。1初步确定轴的最小直径:
选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表15—3,取C=110，于是得

5。2.2求作用在齿轮上的受力：
1.作用在大齿轮：
圆周力
径向力
2.作用在小齿轮：
圆周力
径向力
5.2.3轴的结构设计:
5。2.3。1拟定轴上零件的装配方案

1. 角接触轴承段处，d1取为30mm,轴承型号为6006，b1为33mm
2. 低速级小齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d2为35mm，b2为65mm.
3. 轴环,根据齿轮的轴向定位要求取d3为4mm，b3按照要求取为7.5mm.
4. 高速级大齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d4为35mm，b4为40mm。。
5. 角接触轴承段同1相同，d5为30mm，b5为35mm。
5。2。4求轴上的载荷:
1．求垂直面的支承反力

2．求水平面的支承反力

3．绘垂直面的弯矩图

4．绘水平面的弯矩图

5．合成弯矩图

6．轴的转矩
9．求危险截面的当量弯矩
从图中可以看出,低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为

10．计算危险截面处轴的直径
轴的材料为45号钢，调治质处理。由表14-1查得
由表14—3查得 则

考虑到键槽对轴的削弱,将d增加大
故
所以 中间轴安全合理
载 荷
水平面H
垂直面V
支承反力F

弯矩M

总弯矩

扭矩T

弯矩图如上图所示
5。3低速轴：
5.3.1 初步确定轴的最小直径:
选取轴的材料为45号钢，调质处理。根据表15-3，取C=110，于是得

所以，取最短直径为40mm
5.3.2求作用在齿轮上的受力:
圆周力
径向力
5.3。3轴的结构设计：
5.3.3。1拟定轴上零件的装配方案

1. 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径（如上图），为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩，查表14—1,考虑到转矩变化很小,故取1.5,则 转矩。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册144页，选用凸缘联轴器GY5，其公称转矩为400N。半联轴器与轴配合的毂孔长度=60mm ，轴孔直径为38mm,故1段b1为60mm,d1为38mm
2. 密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（采取毡圈油封）故d2取为43mm，由箱体结构和轴承段、端盖装配关系等确定，b2为60mm.
3. 滚动轴承处段，d3取为45mm，轴承型号为6009,由滚动轴承，档油环及装配关系等确定,b3为27mm
4. 过渡轴段，考虑挡油环的轴向定位，故取d4为50mm,由装配关系，箱体结构等确定该段的b4为49。5mm
5. 轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d5为58mm，b5按照要求取为12mm。
6. 低速级大齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d6为48mm,b6为62mm.。
7. 滚动轴承段同3相同，d7为45mm，b7为37.5mm.
5.3.4求轴上的载荷:
1．求垂直面的支承反力

2．求水平面的支承反力

3．绘垂直面的弯矩图

4．绘水平面的弯矩图

5．合成弯矩图

6．轴的转矩
9．求危险截面的当量弯矩
从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为

10．计算危险截面处轴的直径
轴的材料为45号钢，调治质处理。由表14—1查得
由表14—3查得 则

考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大
故
所以 低速轴安全合理
载 荷
水平面H
垂直面V
支承反力F

弯矩M

总弯矩

扭矩T

弯矩图如上图所示
六、键的选择
6.1低速轴键选择：
低速轴转矩
查表10-10查得许用应力=125～150Mpa，取=100Mpa

与联轴器联接处键为键
与齿轮接处键为键
6。2中间轴键选择:
中间轴转矩
查表10-10查得许用应力=100～120MPa，取=100MPa,
与小齿轮联接处键为键
与大齿轮联接处键为键
6。3高速轴键选择:
中间轴转矩
查表10-10查得许用应力=100～120Mpa，取=100Mpa，
与带轮联接处键为键
七、滚动轴承的选择
7。1高速轴轴承：
取6009 , 。
1．先计算轴承载荷、内部轴向力

2.计算轴承寿命为Lh
轴两端所选为同尺寸轴承，今故应以轴承2的径向当量动载荷为计算依据
受中等冲击载荷 查表16-9得，工作温度正常 查表16—8得

3.查得：轴承径向基本额定动载荷
故所选7006C/P5轴承适合
7。2中间轴轴承:
取7007C/P5， 。
1．先计算轴承载荷、内部轴向力

2.计算轴承寿命为Lh
轴两端所选为同尺寸轴承,今故应以轴承1的径向当量动载荷P2为计算依据.受中等冲击载荷 查表16—9得,工作温度正常 查表16—8得

3。查得：轴承径向基本额定动载荷
故所选7007C0/P5轴承适合
7。3低速轴轴承:
取7009AC/P5, 。
1．先计算轴承载荷、内部轴向力

2.计算轴承寿命为Lh
今故应以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据
受中等冲击载荷 查表16—9得，工作温度正常 查表16—8得

3.查得：轴承径向基本额定动载荷

故所选7009AC
/P5轴承适合

八、连轴器的选择
由于凸缘联轴器德结构简单,使用方便，可传递的转矩较大，等优点，且常用于载荷较平稳的两轴连接首先考虑此联轴器
联轴器的设计计算
由于装置用于V带传动,原动机为电动机，所以工作情况系数为,
计算转矩为
查手册选用凸缘联轴器GY-5
其主要参数如下：
公称转矩
轴孔直径
半联轴器与轴配合的毂孔长度L=70mm.
九、润滑与密封
9.1齿轮的润滑
采用浸油润滑,浸油高度约为低速级大齿轮的一个齿高，取为10mm。
9。2滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为均大于2m/s，所以采用油润滑。
9。3润滑油的选择
考虑到该装置用于小型设备,选用全消耗系统用油L-AN15润滑油。
9.4密封方法的选取
在轴和轴承配合处内端镶入挡油环，轴承用脂润滑确定挡油环的尺寸以达到最好的密封效果,轴承端盖内加垫O型密封圈。
轴承端盖结构设计：
材料HT150
高中轴承7006 D=55，d3=6，n=4

低轴承7009 D=75,d3=8,n=4

十、减速器附件设计
（1）窥视孔及其视孔盖
为了检查传动零件的啮合情况、接触斑点、侧隙，并向箱体内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置窥视孔。窥视孔设在上箱顶盖能够直接观察到齿轮啮合部位的地方。平时，窥视孔的视孔盖用螺钉固定在箱座上.窥视孔为长方形，其大小应适当（以手能伸入箱内为宜），以便检查齿轮啮合情况。
（2)通气器
减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内受热膨胀的空气能自由排除，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等缝隙渗漏，在箱体顶部装设通气器。
（3）轴承盖
为了固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷,轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种,图中采用的是凸缘式轴承盖,利用六角螺栓固定在箱体上;在外伸轴处的轴承盖是透盖，透盖中装有密封装置。
(4)定位销
为了精确地加工轴承座孔，同时为了在每次拆装箱盖时仍保持轴承座孔制造加工时的位置精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的连接凸缘上配装定位销.图中采用的是两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧连接凸缘上.对称箱体应呈非对称布置,以免错装。
(5)油面指示器
为了检查减速器内油池油面的高度，以便经常保持油池内有适当的油量,一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位,装设油面指示器,图中的指示器为油标尺。
(6）放油螺塞
换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱座底部、油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面应加防漏用的垫圈。
（7)启盖螺钉
为了加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧难于开箱.为此常在箱盖连接凸缘的适当位置，加工出1~2个螺孔,旋入启箱用的圆柱端或半圆端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。启箱螺钉的大小可同于凸缘连接螺栓。
(8）起吊装置
图中箱盖装有两个吊环,用于吊起箱盖；箱座两端的凸缘下面铸出四个吊钩，用于吊运整台减速器。

十一、设计小结
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了减速器制造方面的理论知识与实际实践。减速器的设计过程中,从第一周我们不断的设计更改数据中度过，第二周开始便生活在不断的画图与思考中度过，而第三周则开始矛盾的校核与检查错误当中度过.三周当中，我们不断的校核，不断的更改,但是在这之中，我们得到锻炼,掌握其中的知识，更重要的是在团队配合当中，我们懂得了同学之间的深厚友谊,与团结协作能力。在此期间大家互相帮助,共同探讨问题，上课的时候积极寻求老师的帮助，发现自身不足，并不断完善自己所学得知识.在此次设计中，我找到了自己所学知识的许多漏洞之处。对一些前面学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，这次设计真真正正达到了温故知新的效果。
一周里，让我感触最多的还是团队协作的力量，5个人都积极的加入到程序设计中，有不懂的地方提出问题，大家共同商讨。团队，永远是支撑我走下来最大的勇气，为了集体共同的设计，我们每个人都尽自己最大的努力。作为组员，我深深的被大家感动着。
今后的学习当中也会注重将理论相实际转化，不能单纯的局限于课本的知识，将“走出去”与“走进来”相结合，另外自己对机械设计这门课程也抱有浓厚的兴趣，兴趣会驱使任何一个人进入一种领域，使自己爱这样的一门学科，并不断的去努力，喜欢未来的自己能从事这样的职业，学习自己所爱总是人生中很幸福的事情,也喜欢去实践，而不仅局限于理论。
学习知识的同时也丰富了自己的眼界，更加了解自己所生活的世界。相信会对将来有一定的帮助。我会继续在这门学科当中努力的！
最后，我要感谢实训老师对我的教诲与悉心的指导，让我能够熟练地掌握考试必需的内容，还有周围的同学们，在我有不懂的地方给与我一定的鼓励与帮助,大家互相促进与努力，取得共同的进步是智慧的双赢，对同学们自后的交往也有一定的改善，感谢实训为我带来的这一切,感谢老师!感谢大家！

参考资料目录
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[2］《机械设计基础》(第五版)，高等教育出版社，杨可桢，程光蕴,李仲生主编，2006年5月第五版；
[3］ 《机械制图》（第五版)，高等教育出版社，何铭新，钱可强主编，2004年1月第五版；
［4] 《互换性精度设计与检测》，中国矿业大学出版社，韩正铜 王天煜主编，2002年5月第一版;
[5］《机械设计课程设计》，机械工业出版设,陆玉主编，2007年7月第四版；
[6]《减速器选用手册》，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版；
［7]《工程机械构造图册》，机械工业出版社，刘希平主编；
[8］ 《AutoCAD2008（中文版)机械应用实例教程》,清华大学出版社，郭朝勇主编,2007年10月第一版；
［9］ 《AutoCAD2008中文版实用教程》，科学出版社，邵振国主编，2007年12月第一版。

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