——設計計算說明書

設計：指導教師：

南京航空航天大學設計日期：

目

錄設計任務書：第一章電動機的選擇及運動參數的計算1．1

電動機的選擇1．2

裝置運動及動力參數計算第二章斜齒圓柱齒輪減速器的設計

高速軸上的大小齒輪傳動設計

低速軸上的大小齒輪傳動設計第三章軸的設計各軸軸徑計算

軸的選擇與結構設計3．2

中間軸的校核第四章滾動軸承的選擇及計算

軸承的選擇與結構設計4．2

深溝球軸承的壽命校核第五章

鍵聯接的選擇及計算5．1

鍵的選擇與結構設計

鍵的校核第六章聯軸器的選擇及計算

聯軸器的選擇和校核第七章

潤滑和密封方式的選擇

齒輪潤滑7．2

滾動軸承的潤滑第八章

箱體及設計的結構設計和選擇第九章減速器的附件9．1

窺視孔和視孔蓋9．2

通氣器9．3

軸承蓋

定位銷9．5

油面指示裝置

放油孔和螺塞

起蓋螺釘

起吊裝置結束語參考文獻

機械課程設計任務書及傳動方案的擬訂

一、設計任務書設計題目:二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器

工作條件及生產條件:

該減速器用于帶式運輸機的傳動裝置。工作時有輕微振動，經常滿載，空載啟動，單向運轉，單班制工作。運輸帶允許速度差為±5%。減速器小批量生產，使用期限為5年（每年300天）。

第19組減速器設計基礎數據卷筒直徑D/mm300運輸帶速度v(m/s)運輸帶所需轉矩

F(N)2600

二、傳動方案的分析與擬定圖1-1帶式輸送機傳動方案

帶式輸送機由電動機驅動。電動機通過連軸器將動力傳入減速器,再經連軸器將動力傳至輸送機滾筒,帶動輸送帶工作。傳動系統中采用兩級展開式圓柱齒輪減速器，其結構簡單，但齒輪相對軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級和低速級都采用斜齒圓柱齒輪傳動。

一、

電動機的選擇

電動機的選擇電動機類型的選擇電動機的類型根據動力源和工作條件,選用Y系列三相異步電動機。電動機功率的選擇根據已知條件計算出工作機滾筒的轉速為：=60000/×300=r/min工作機所需要的有效功率為:=2600/1000=kW為了計算電動機的所需功率，先要確定從電動機到工作機之間的總效率。設為彈性聯軸器效率為，為滾動軸承傳動效率為，為齒輪傳動（8級）的效率為，為滾筒的效率為。則傳動裝置的總效率為:電動機所需的功率為:=在機械傳動中常用同步轉速為1500r/min和1000r/min的兩種電動機，根據電動機所需功率和同步轉速，由[2]P148表16-1查得電動機技術數據及計算總傳動比如表3－1所示。表1－1電動機技術數據及計算總傳動比方案型號額定功率(kW)轉速(r/min)質量N參考價格(元)總傳動比同步滿載1Y112M-4150014404702Y132M1-61000960730對以上兩種方案進行相關計算，選擇方案1較合適且方案1電動機質量最小，價格便宜。選用方案1電動機型號Y112M-4，根據[2]P149表16-2查得電動機的主要參數如表3－2所示。表1－2

Y112M-4電動機主要參數型

號中心高H／mm軸伸／mm總長L／mmY112M-4

裝置運動及動力參數計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比根據電動機的滿載轉速和滾筒轉速可算出傳動裝置總傳動比為：1440/=

雙級圓柱齒輪減速器分配到各級傳動比為：①高速級的傳動比為：===②低速級的傳動比為：=/==傳動裝置的運動和動力參數計算：a)

各軸的轉速計算：==1440r/min=/=1440/=min=/==min==minb)各軸的輸入功率計算：===========×=c)

各軸的輸入轉矩計算：=1440=·m=×=×=N·m=×××=×××=N·m=×××=×××=N·m=××=××=·m由以上數據得各軸運動及動力參數見表1－3。1－3各軸運動及動力參數軸號轉速n/(r/min)功率P/kW轉矩T/傳動比1234

二、

傳動零件的設計計算斜齒圓柱齒輪減速器的設計選用標準斜齒圓柱齒輪傳動。標準結構參數壓力角，齒頂高系數，頂隙系數。

高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設計計算1)

選擇齒輪材料及熱處理方式

：由于軟齒面齒輪用于齒輪尺寸緊湊性和精度要求不高，載荷不大的中低速場合。根據設計要求現選軟齒面組合：根據[1]P102表8-1得：小齒輪選擇45鋼調質,HBS=217～255；大齒輪選擇45鋼常化,HBS=162～217；此時兩齒輪最小硬度差為217-162=55；比希望值略小些，可以初步試算。2)

齒數的選擇：現為軟齒面齒輪，齒數以比根切齒數較多為宜，初選=23=×==取大齒輪齒數=127，則齒數比（即實際傳動比）為=/=127/23=。與原要求僅差，故可以滿足要求。3)

選擇螺旋角β：

按經驗，8°<<20°,現初選=13°4)

計算當量齒數，查齒形系數：z

=

z/cosβ=23/cos13°=z=z/cosβ=127/cos13°=由[1]P111表8-8線性差值求得：5)

選擇齒寬系數：由于減速器為展開式雙級齒輪傳動，所以齒輪相對支承只能為非對稱簡支結構，故齒寬系數不宜選得過大，參考[1]表8-5，選擇為～，現選

=6

）選擇載荷系數：

參考[1]P106表8-3，由齒輪承受中等沖擊載荷，選載荷系數K為～。取K=。7

）計算I號齒輪軸上的扭矩TI

:9550000×1440=20100N·mm8)

計算幾何參數：tan=tan/cos=tg20°/cos13°==°=sin=sincos==sin13°×cos20°==°===1/z

1tg=1/

按齒面接觸疲勞強度設計：區域系數：

彈性影響系數:

Z=由[1]P109表8-6取安全系數S=許用接觸應力：小齒輪分度圓直徑：

計算法面模數m

m=cosd/z=cos13°23=mm

10)

按齒根彎曲疲勞強度設計：計算螺旋角系數Y,因＝>1，按＝1計算得：Y＝1-＝1－1＝計算齒形系數與許用應力之比值：Y/[]==Y/[]==由于Y/[]較大，用小齒輪的參數Y/[]代入公式，計算齒輪所需的法面模數：==11)

決定模數由于設計的是軟齒面閉式齒輪傳動，其主要失效是齒面疲勞點蝕，若模數過小，也可能發生輪齒疲勞折斷。所以對比兩次求出的結果，按接觸疲勞強度所需的模數較大，齒輪易于發生點蝕破壞，即應以m

n≥為準。根據標準模數表，暫定模數為：m=12)

初算中心距：(23+127)/2cos13°=標準化后取

a=154mm13)

修正螺旋角β

按標準中心距修正β：14)

計算端面模數：15)

計算傳動的其他尺寸：

16)

計算齒面上的載荷：17)

選擇精度等級

齒輪的圓周轉速：m/s對照[1]P107表8-4,因運輸機為一般通用機械，故選齒輪精度等級為8級是合宜的。18

）齒輪圖：

低速級斜齒圓柱齒輪的傳動設計計算1)

選擇齒輪材料及熱處理方式

：由于軟齒面齒輪用于齒輪尺寸緊湊性和精度要求不高，載荷不大的中低速場合。根據設計要求現選軟齒面組合：根據[1]P102表8-1得：小齒輪選擇45鋼調質,HBS=217～255；大齒輪選擇45鋼常化,HBS=162～217；此時兩齒輪最小硬度差為217-162=55；比希望值略小些，可以初步試算。2)

齒數的選擇：現為軟齒面齒輪，齒數以比根切齒數較多為宜，初選=25===取大齒輪齒數z=103，則齒數比（即實際傳動比）為=z/z

1=103/25=。與原要求僅差，故可以滿足要求。3)

選擇螺旋角β：

按經驗，8°<<20°,現初選=12°4)

計算當量齒數，查齒形系數：z=

1

/cos=25/cos12°=z=/cos=103/cos12°=由[1]P111表8-8線性差值求得：5)

選擇齒寬系數：由于減速器為展開式雙級齒輪傳動，所以齒輪相對支承只能為非對稱簡支結構，故齒寬系數不宜選得過大，參考[1]表8-5，選擇為～，現選=6

）選擇載荷系數：

參考[1]P106表8-3，由齒輪承受中等沖擊載荷，選載荷系數K為～。取K=。7

）計算II號齒輪軸上的扭矩TII:106300N·m8)

計算幾何參數：tan=tan/cos=tan20°/cos12°==°=sin=sincos=sin12°cos20°==°=

==1/z

1tan=1/

按齒面接觸疲勞強度設計：區域系數：

Z==彈性影響系數:

Z=K＝１＝

S=許用接觸應力：

小齒輪分度圓直徑：計算法面模數m:m=cosd/z=cos12°25=10)

按齒根彎曲疲勞強度設計：計算螺旋角系數Y,因＝>1，按＝1計算得：Y＝1-＝1－1＝計算齒形系數與許用應力之比值：Y/[]==Y/[]==由于Y/[]較大，用大齒輪的參數Y/[]代入公式計算齒輪所需的法面模數：==11)

按接觸強度決定模數值，取m=12)

初算中心距：a=m(z

1+z)/2cos=(25+103)/2cos12°=mm標準化后取

a=164mm13)

修正螺旋角β：按標準中心距修正β：14)

計算端面模數：15)

計算傳動的其他尺寸：16)

計算齒面上的載荷：

齒輪的主要參數

高速級低速級齒數2312725103中心距154164法面模數端面模數螺旋角

法面壓力角

端面壓力角

齒寬b40385852齒根高系數標準值11齒頂高系數齒頂系數標準值當量齒數分度圓直徑齒頂高齒根高齒全高齒頂圓直徑齒根圓直徑

三、

軸的結構設計和計算軸是組成機械的主要零件，它支撐其他回轉件并傳遞轉矩，同時它又通過軸承和機架連接。所有軸上零件都圍繞軸心做回轉運動，形成一個以軸為基準的組合體——軸系部件。軸的結構設計

初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號鋼調質處理。按扭轉強度法估算軸的直徑,由[1]P207表12—2。高速軸：取A=116

mm中間軸：取=112=112=低速軸：取=107=

確定軸的結構與尺寸軸的選取及計算1．

因為Ⅰ軸通過聯軸器與電動機的軸徑28mm，查聯軸器標準，選聯軸器為彈性柱銷聯軸器。標準型號HL2，與聯軸器相聯的軸徑選取為25mm。2．

零件的軸向定位需用定位軸間。H>。為了加工裝配方便而設置非定位軸肩，一般為2—3mm。4.

Ⅰ—Ⅱ與聯軸器相聯。5.

Ⅱ—Ⅲ為扳手位置和端蓋。6.

Ⅲ—Ⅳ為軸承位置。7.

Ⅳ—Ⅴ為低速齒輪的空間，以不發生干涉為主。8.

Ⅴ—Ⅵ為齒輪軸。9.

Ⅵ—Ⅶ為齒輪端面和內壁的空隙和部分內壁距離。10.

Ⅶ—Ⅷ為軸承位置。軸承的尺寸如圖所示II軸的設計1．

根據前述所算的最小的軸徑為。選軸承型號為GB/T297—93

7207C角接觸球軸承。2.

按軸肩規格。設置軸的結構，及定位關系。Ⅰ—Ⅱ為軸承安裝空間，軸承為GB/T—93

7207C型號

Ⅱ—Ⅲ為齒輪端面和內壁的空隙和部分內壁距離。

Ⅳ—Ⅴ為齒輪軸。Ⅴ—Ⅵ為低速齒和高速齒端面距離。

Ⅵ—Ⅶ為低速齒安裝處。

Ⅶ—Ⅷ為套筒定位和安放軸承。軸承的具體尺寸如圖所示

III輸出軸的設計1．根據算的軸徑最小值。選取d=55mm。2．軸的結構及定位關系取法步驟同前。Ⅰ—Ⅱ段為套筒定位和安放軸承。Ⅱ—Ⅲ段為高速級齒輪和安裝空間以不發生干涉為主。Ⅲ—Ⅳ段為齒輪定位軸間。Ⅳ—Ⅴ為高速齒輪的空間，以不發生干涉為主。Ⅴ—Ⅵ為軸承位置。

Ⅵ—Ⅶ段為扳手空間位置和軸承端蓋。Ⅶ—Ⅷ與聯軸器相聯。軸承的具體尺寸如圖所示

中間軸的校核：1)中間軸的各參數如下：=·m

=min

=2)中間軸上的各力：低速級小齒輪：F

t1=3319N

Fr1=1235N

F

a1=747N高速級大齒：F

t2=851N

F

r2=318N

F

a2=198N

3）繪制軸的計算簡圖（1）計算支反力

剪力圖：彎矩圖：

垂直面：剪力圖：彎矩圖：扭矩圖：合彎矩圖：

校核軸的強度：由上述可知，危險截面在C截面處。按第三強度理論求出彎矩M圖，由公式M=M===軸為45號鋼，查表可知[]=60Mpa由公式可得：＜[]所以中間軸滿足強度要求。四、

滾動軸承的選擇及計算軸承是支承軸的零件，其功用有兩個：支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉精度；減輕轉軸與支承之間的摩擦和磨損。與滑動軸承相比，滾動軸承具有啟動靈活、摩擦阻力小、效率高、潤滑簡便及易于互換等優點，所以應用廣泛。它的缺點是抗沖擊能力差，高速時有噪聲，工作壽命也不及液體摩擦滑動軸承。

軸承的選擇與結構設計:

由于轉速較高，軸向力又比較小，故選用深溝球軸承。下面以高速級軸為例初選軸承型號為6207，具體結構圖如下。

高速軸軸承的校核：，

Fa/Fr=198/318=＞e查表利用插值法得：e=，則有>e

則有X=，利用插值法：Y=由公式P=(X+Y)可得

P=×（318+198）=由公式h〉12000h所以滿足要求。即高速級選用6207型號的軸承

中間軸軸承的校核:中間軸選擇6208:

，

高速級大齒輪：

低速級小齒輪：

所以利用插值法得e=

Fa/Fr=549/917=>e所以選用X=，Y=由公式得：P=(X+Y)=917+549)=由公式h＞12000h所以滿足要求。即中間軸選用6208型號的軸承

低速軸軸承的校核：初選低速級選用7209AC型號的軸承正裝

，

求得：=1768N

R=2506N

Fa=Fa-Fa=747-198=549NS==×1768=S===Fa+S=549+=＞S

故1被壓縮，2被放松。

求軸向載荷：A=Fa+S=A=S=求當量動載荷P,PA/R=1768=＞e

X=

Y=A/R=2506==e

X=1

Y=0P=(XR+YA)=1768+=P=(XR+YA)=(12506)=由公式＞12000h所以滿足要求。即低速級選用7209AC型號的軸承五、鍵聯接的選擇及計算鍵是標準件，通常用于聯接軸和軸上的零件，起到周向固定的作用并傳遞轉矩。有些類型的鍵還可以實現軸上零件的軸向固定或軸向移動。根據所設計的要求。此次設計所采用的均為平鍵聯接。

鍵選擇原則：鍵的兩側面是工作面，工作時候，靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩；鍵的上表面與輪轂槽底面之間則留有間隙。平鍵聯結不能承受軸向力，因而對軸上的零件不能起到軸向固定的作用。常用的平鍵有普通平鍵和導向平鍵兩種。平鍵聯結具有結構簡單，裝拆方便，對中良等優點，因而得到廣泛的應用。普通平鍵用于靜聯結。A型號或B型號平鍵，軸上的鍵槽用鍵槽銑刀銑出，鍵在槽中固定良好，但當軸工作時，軸上鍵槽端部的應力集中較大。

鍵的選擇與結構設計取本設計中間軸段的平鍵進行說明。由于本設計裝置，鍵所承受的應力不是很大，我們選擇A型號圓頭普通平鍵。根據中間軸段的軸徑選擇鍵的具體結構如下圖

（1）.鍵的校核校核：

先根據設計出軸的直徑從標準中查的鍵的剖面尺寸為：鍵寬b=14mm,

鍵高h=9mm,在上面的公式中k為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度等于,為鍵的工作長度：=L-b查表鍵聯結的許用擠壓應力，許用壓力（Mpa）=100～120，取中間值=110。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=46mm

校核

軸鍵鍵槽公稱直徑d公稱尺寸b×h鍵長

L鍵的標記寬度b深度公稱尺寸b極限偏差軸

t榖t1一般鍵聯接軸N9榖JS9>22～30

8×752鍵C8×52GB1096-200380>30～3810×880鍵C10×80GB1096-200310>38～44

12×832鍵12×32GB1096-20031205>38～44

12×870鍵C12×70GB1096-20031205

六、聯軸器的選擇及計算聯軸器是機械傳動常用的部件，它主要用來是聯接軸與軸（有時也聯接其它回轉零件）。以傳遞運動與轉矩。用聯軸器連接的兩根軸只有在機器停車后用拆卸的方法才能把兩軸分離。

聯軸器的選擇

根據工作要求，選用彈性套柱銷聯軸器，型號為LT4.輸出軸根據工作條件，選擇彈性柱銷聯軸器，型號為HL3.結構如下圖：

聯軸器的校核校核公式：

=

查機械設計手冊得，查表11-1得=對于Ⅰ軸:=故合格。對于Ⅲ軸：=×=627＜[T],==min＜[n]故合格。聯軸器的型號具體參數如下

型號公稱轉矩Tn

許用轉速鋼[n]r/min軸孔直徑d

1、d2、dz

軸孔長度J型LT463570025，2862HL3630500040，42，45，48112

七、潤滑和密封方式的選擇因為，所以選用油潤滑。減速器的潤滑減速器的傳動零件和軸承必須要有良好的潤滑，以降低摩擦，減少磨損和發熱，提高效率。齒輪潤滑潤滑劑的選擇齒輪傳動所用潤滑油的粘度根據傳動的工作條件、圓周速度或滑動速度、溫度等按來選擇。根據所需的粘度按選擇潤滑油的牌號潤滑方式（油池浸油潤滑）在減速器中，齒輪的潤滑方式根據齒輪的圓周速度V而定。當V≤12m/s時，多采用油池潤滑，齒輪浸入油池一定深度，齒輪運轉時就把油帶到嚙合區，同時也甩到箱壁上，借以散熱。齒輪浸油深度以1～2個齒高為宜。當速度高時，浸油深度約為個齒高，但不得小于10mm。當速度低（～s）時，浸油深度可達1/6～1/3的齒輪半徑，在多級齒輪傳動中，當高速級大齒輪浸入油池一個齒高時，低速級大齒輪浸油可能超過了最大深度。此時，高速級大齒輪可采用濺油輪來潤滑，利用濺油輪將油濺入齒輪嚙合處進行潤滑

滾動軸承的潤滑潤滑劑的選擇：減速器中滾動軸承可采用潤滑油或潤滑脂進行潤滑。若采用潤滑油潤滑，可直接用減速器油池內的潤滑油進行潤滑。若采用潤滑脂潤滑，潤滑脂的牌號，根據工作條件進行選擇。潤滑方式（潤滑油潤滑）飛濺潤滑：減速器中當浸油齒輪的圓周速度V>2～3m/s時，即可采用飛濺潤滑。飛濺的油，一部分直接濺入軸承，一部分先濺到箱壁上，然后再順著箱蓋的內壁流入箱座的油溝中，沿油溝經軸承蓋上的缺口進入軸承。輸油溝的結構及其尺寸見圖。當V更高時，可不設置油溝，直接靠飛濺的潤滑油軸承。若采用飛濺潤滑，則需設計特殊的導油溝，使箱壁上的油通過導油溝進入軸承，起到潤滑的作用。

因此選a=5mm,b=6mm.

八、箱體及設計的結構設計和選擇

減速器箱體的結構設計箱體是加速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正確相對位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱。機體結構尺寸，主要根據地腳螺栓的尺寸，再通過地板固定，而地腳螺尺寸又要根據兩齒輪的中心距a來確定。由[3]P361表15-1設計減速器的具體結構尺寸如下表：減速器鑄造箱體的結構尺寸名稱符號結構尺寸箱座壁厚δ10箱蓋壁厚δ18凸緣的厚度b,b1,b215,12，25箱座上的肋厚m9軸承旁凸臺的高度和半徑h,R40，16軸承蓋的外徑D2D+（）d3地腳螺釘直徑與數目df雙級減速器n4a1+a2小于350df16n6通孔直徑df20沉頭座直徑D045底座凸緣尺寸C122C220聯接螺栓

軸承旁聯接螺栓箱座、箱蓋聯接螺栓直徑

d1=12d2=8通孔直徑d'10聯接螺栓直徑d1211沉頭座直徑D2622凸緣尺寸c1min1813c2min1611定位銷直徑d6

軸承蓋螺釘直徑d36

視孔蓋螺釘直徑d46

箱體外壁至軸承座端面的距離L142

大齒輪頂圓與箱體內壁的距離Δ114

齒輪端面與箱體內壁的距離Δ2129減速度器的附件為了保證減速器正常工作和具備完善的性能，如檢查傳動件的嚙合情況、注油、排油、通氣和便于安裝、吊運等。減速器箱體上常設置某些必要的裝置和零件，這些裝置和零件及箱體上相應的局部結構統稱為附件。

窺視孔和視孔蓋窺視孔用于檢查傳動件的嚙合情況和潤滑情況等，并可由該孔向箱內注入潤滑油，平時由視孔蓋用螺釘封住。為防止污物進入箱內及潤滑油滲漏，蓋板底部墊有紙質封油墊片。

通氣器減速器工作時，箱體內的溫度和氣壓都很高，通氣器能使熱膨脹氣體及時排出，保證箱體內、外氣壓平衡，以免潤滑油沿箱體接合面、軸伸處及其它縫隙滲漏出來。結構圖如下。

軸承蓋軸承蓋用于固定軸承外圈及調整軸承間隙，承受軸向力。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。凸緣式端蓋調整軸承間隙比較方便，封閉性能好，用螺釘固定在箱體上，用得較多。嵌入式端蓋結構簡單，不需用螺釘，依靠凸起部分