带式传动运输机同轴式二级圆柱齿轮减速器设计书陈世彬

1、目 录设计任务书1传动方案的拟定及说明3电动机的选择4计算传动装置的运动和动力参数5传动件的设计计算6轴的设计计算8滚动轴承的选择及计算13键联接的选择及校核计算24减速器附件的选择28润滑与密封28设计小结29参考资料目录29机械设计课程设计任务书题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器一 总体布置简图2. 特点：齿轮相对于轴承对称分布，故沿轴向载荷分布均匀，对轴的刚度要求不大。1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。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：二 工作情况：载荷平稳、单向旋转三 原始数据运输机工作轴的

2、扭矩T：1300 N·m卷筒的直径D：450 mm运输带工作速度V：1.5 m/s带速允许偏差：5使用年限：10年工作制度：2班制/日设一年工作300天四 设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 斜齿轮传动设计计算3. 轴的设计4. 滚动轴承的选择5. 键和连轴器的选择与校核；6. 装配图、零件图的绘制7. 设计计算说明书的编写五 设计任务1 减速器总装配图一张A12 齿轮、轴零件图各一张A43 设计说明书一份六 设计进度1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、 第四阶段：装配图、零件图

3、的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。一、电动机的选择1.电机所需功率Pd ：查指导书第3页表1-7：V带传动效率：0.96每对轴承传动效率：0.99闭式圆柱齿轮的传动效率：0.97联轴器的传动效率：0.99卷筒的传动效率：0.96注：电机至工作机之间的传动装置的总效率：电动机所需要的工作功率：PdPw/由运输机工作转矩可知其有效拉力： 工作机所需要的功率：Pw =FV/1

4、000故：取电机的额定功率为Pd=11 Kw2、确定电机转速：滚筒轴的工作转速：通常，V带传动的传动比常用范围为24，二级圆柱齿轮减速器为840，则总传动比的范围为,故电动机的转速可选范围为符合这一范围的同步转速有：1500、3000 r/min根据电动机所需功率和转速指导书第155页表12-1适用的电动机型号有2种传动比方案如下：方案电动机型号额定功率同步转速r/min满载转速r/min重量总传动比1Y160M1-211KW30002930115Kg46.02582Y160M-411Kg22.9343综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，觉

5、得第2种方案比较合适，因此初选为同步转速为1500r/min的电动机，选用电动机型号为Y160M-4，其主要参数如下：额定功率kW满载转速同步转速质量ADEFGHLAB11146015001222544211012371606003303.分配传动比 1）总传动比为 2）分配传动比 取V带传动的传动比为=2，则减速器的传动比为: 因为是同轴式齿轮传动，故取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比等于低速级传动比 4.运动和动力参数计算 0轴（电动机轴） 1轴（高速轴） 2轴（中间轴） 3轴（低速轴） 4轴（卷筒轴） 各轴转速、输入功率、输入转矩项 目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III滚筒轴转速（r/

6、min）1460730215.663.67463.674功率（kW）10.50510.0859.6859.39.115转矩（N·m）68.714131.9344291394.841367.09传动比113.3863.3861效率10.990.970.970.97二、V带的设计计算1. 确定计算功率电动机功率，转速由机械设计表8-7查得工作情况系数，故2. 选择V带带型根据 、，由机械设计图8-10选用B型。3. 确定带轮基准直径并验算带速1） 初选小带轮的基准直径，由机械设计表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径2） 验算带速。因为，带速符合要求。3） 计算大带轮的基准直径。4. 确

7、定V带的中心距和基准长度。1） 根据式，初定2） 计算带所需的基准长度。由机械设计表8-2选带的基准长度。3） 计算实际中心距。中心距的变化范围为5. 验算小带轮上的包角。6. 计算带的根数。1） 计算单V带的额定功率由和，查机械设计表8-4a得。根据，和B型带，查机械设计表8-4b得。查机械设计表8-5得，查机械设计表8-2得，于是2） 计算带的根数。取5根。7. 计算单根V带的初拉力的最小值由机械设计表8-3得B型带的单位长度质量，所以应使初拉力。8. 计算压轴力。压轴力的最小值为三、.齿轮的设计. 选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数 1）选用直齿圆柱齿轮传动。 2）运输机一般为工作机器

8、，速度不高，故选用7级精度（GB1009588）。 3）材料选择。由机械设计表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为270 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为230 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。 4）选用小齿轮齿数，大齿轮齿数为，取。 .按齿面接触强度设计 （1）确定公式内的各计算数值 1）试选载荷系数。 2）计算小齿轮传递的转矩。 3）由机械设计表10-7选齿宽系数。 4）由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。 5）由机械设计图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。 6）计算应力循环次数。 7）由机械设计图10-19

9、取接触疲劳寿命系数；。 8）计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1%，安全系数为S=1，则 （2） 计算 1）试计算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值。 2）计算圆周速度v。 3）计算齿宽b。 4）计算齿宽与齿高之比。 模数 齿高 5）计算载荷系数。 根据，7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数； 由机械设计表10-3 直齿轮，取； 由机械设计表10-2查得使用系数； 由机械设计表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时， 由，查机械设计图10-13得，故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得 7）计算模数。 .按齿根弯曲强度设计 （1） 确定公式的各个数值。

10、 1）由机械设计图10-20c查得小齿轮弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯 曲疲劳强度； 2）由机械设计图10-18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=1.4，得 4）计算载荷系数K。 5）查取齿形系数。 由机械设计表10-5查得 ，。 6）查取应力校正系数。 由机械设计表10-5查得 ，。 7）计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，公与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取

11、弯曲强度算得的模数2.3并就近圆整为标准值m=3mm，按接触强度算得的分度圆直径d1=72.5mm，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数 ，取。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。.几何尺寸计算（1） 计算分度圆直径 （2）计算中心距 为了圆整，取中心距a=160mm故d1=72mm, d2=248mm （3）计算齿轮宽度 取，。V.轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用实心打孔式结构大齿轮的有关尺寸计算如下：轴孔直径56mm 轮毂长度 与齿宽相等 轮毂直径 轮缘厚度 板厚度 腹板中心孔直径 腹板孔直径齿轮倒角 取齿轮工作图如下图所示

12、：四. 滚动轴承、传动轴和带轮的设计（1） .输出轴的设计 .输出轴上的功率、转速、和转矩 由表1知， .求作用在齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度圆直径 而 .初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计表15-3，取，得 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计综合课程设计表6-99 ，选用LT4型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为，许用转速，半联轴器孔径，故取，半联轴器长度。.轴的结构设

13、计（1） 根据轴向定位的要求来确定轴的各段直径和长度 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求,段轴左端需制出一轴肩，故取段直径；右端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度为，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故段的长度应比略短一些，取。 2）初步选择滚动轴承。因轴承只承受有径向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，查机械设计综合课程设计表6-63，选取深沟球轴承6014，使用2对，其尺寸为，故，而。 左端滚动轴承用轴肩进行轴向定位。由表上查得6014型轴承的定位轴肩高度，因此取， 。 3）选取安装齿轮处的轴段的直径，齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂

14、的宽度为，为了使套筒可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的左端采用轴肩定位，高度，故取，则轴环处的直径。轴环处的宽度，取。 4）轴承端盖的总宽度为（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左端面间的间距，故取。 5）取齿轮距箱体内壁之间距离，考虑到箱体的制造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一定距离及轴承右端到外壁之间的距离预留，取，已知滚动轴承宽度，大齿轮轮毂长度，则 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（2） 轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计综合课程设计表6

15、-57查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，同时为了保证与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为。 （3）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考机械设计表15-2，取轴端倒角为.求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出弯矩图和扭矩图。 从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。现将截面C处的 、及的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力弯矩总弯矩扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即

16、危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，截面C处的抗扭截面系数取，轴的计算应力前面已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得。因此，故安全。（2） 输入轴的设计.输出轴上的功率、转速、和转矩 由表1知，.求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的分度圆直径 而 .初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计表15-3，取，得 输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径。为了使所选的轴直径与带轮的孔径相适应，故需同时设计带轮。选用HT150为带轮材料，大带轮基准直径，采用四孔板式V带轮。根据1轴的最小直径查机械设计手册B型V带

17、轮的孔径取轮毂直径为轮毂的宽度。查机械设计表8-10轮槽截面尺寸，。由于V带数为5根，则V带轮的宽度。.轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求来确定轴的各段直径和长度 1）为了满足带轮的轴向定位要求,段轴右端需制出一轴肩，故取段直径；左端用轴端挡圈定位。带轮与轴配合的毂孔长度为，为了保证轴端挡圈只压在带轮上而不压在轴的端面上，故段的长度应比略短一些，取。 2）初步选择滚动轴承。因轴承只承受有径向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，查机械设计综合课程设计表6-63，选取深沟球轴承6209，其尺寸为，故，而。 右端滚动轴承用轴肩进行轴向定位。由表上查得6209型轴承的定位轴肩高度，因此取

18、。为了使两边的轴承受到的力矩平衡，故取。3） 由于此轴为齿轮轴齿轮处的轴段的直径。已知齿轮轮毂的宽度为，由于此轴为齿轮轴，故取。4） 轴承端盖的总宽度为（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左端面间的间距，故取。5） 取齿轮距箱体内壁之间距离，考虑到箱体的制造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一定距离及轴承右端到外壁之间的距离预留，取，已知滚动轴承宽度，取。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（2）轴上零件的周向定位齿轮、带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计综合课程设计表6-57查得平键截面，键槽用键槽铣

19、刀加工，同时为了保证与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样带轮与轴的连接选用平键配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为。（3） 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角为.求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出弯矩图和扭矩图。 从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。现将截面C处的 、及的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力弯矩总弯矩扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上

20、表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，截面C处的抗扭截面系数取，轴的计算应力前面已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得。因此，故安全。(3) 中间轴的设计.输出轴上的功率、转速、和转矩 由表1知，.求作用在齿轮上的力 大齿轮 小齿轮 .初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计表15-3，取，得 .轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求来确定轴的各段直径和长度 1）初步选择滚动轴承。因轴承只承受有径向力的作用，故选用深沟球轴承。中间轴的直径显然是安装轴承处的直径，为了使所选的轴直径与轴承的孔径相适应，故需同时选取轴承型号。按照工作要求并根

21、据，查机械设计综合课程设计表6-63，选取圆柱滚子轴承N310E，其尺寸为，故，而。 右端滚动轴承用轴肩进行轴向定位。由表上查得N310E型轴承的定位轴肩高度，因此取。 2）选取安装齿轮处的轴段的直径，右端大齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知大齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，高度，故取，则轴环处的直径。左端小齿轮为齿轮轴式设计，轮毂宽度为，即。安装轴承处段长度由输入轴安装轴承部分右端到高速齿轮中心的距离决定。左端轴承轴肩段长度由输出轴安装轴承部分右端到低速齿轮中心的距离决定，。大、小齿轮之间的距离由输入输出轴齿轮到轴承之

22、间的距离、轴承的宽度及两轴安装的间距决定，。 至此，中间轴各段直径和长度已全部确定。（2）轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计综合课程设计表6-57查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，同时为了保证与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为。 （3）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考机械设计表15-2，取轴端倒角为。.求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。根据轴的计算简图做出弯矩图和扭矩图。 从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。现将截面C处的 、及的值列于下表。载

23、荷水平面H垂直面V支反力弯矩总弯矩 扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时mm3 mm3根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取,轴截面1处的计算应力轴截面2处的计算应力前面已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得。因此，故安全。（4） 滚动轴承的校核轴承的预期寿命.输入轴轴承的校核1） 已知，两轴承的径向反力2） 计算当量载荷 、3） 轴承寿命计算由于，取，深沟球轴承，取。查机械设计综合课程设计表6-63知，则故满足要求.输出轴轴承的校核1)已知，两轴承的径向反力2)计算当量载荷 、3)轴承寿命计算由于，取，深沟球轴承，取。查机械设计综合课程设计表

24、6-63知，则故满足要求.中间轴轴承的校核1）已知，两轴承的径向反力显然只需较核右端轴承2）计算当量载荷 3）轴承寿命计算深沟球轴承，取。查机械设计综合课程设计表6-63知，则故满足要求五. 键连接设计.输入轴与带轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度为，查机械设计综合课程设计表6-57，选A型平键，其尺寸，键长，现校核其强度查机械设计表6-2得，故，因此键符合强度要求。.输出轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度为，查机械设计综合课程设计表6-57，选B型平键，其尺寸，现校核其强度查机械设计表6-2得，故，因此键符合强度要求。.输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度为，查机械设计综合课程设计

25、表6-57，选B型平键，其尺寸，现校核其强度查机械设计表6-2得，故，因此键符合强度要求。.中间轴与大齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度为，查机械设计综合课程设计表6-57，选A型平键，其尺寸，现校核其强度查机械设计表6-2得，故，因此键符合强度要求。六.箱体的结构设计减速器的箱体采用（HT200）铸造而成，箱座内部的部分采用焊接而成； 减速器机体结构尺寸如下：（单位：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地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目a<250,n=66轴承旁联结螺栓直径M16盖与座联结螺栓直径=（0.5 0.6）M12轴承端盖

26、螺钉直径=（0.40.5）M10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M8定位销直径=（0.70.8）M8，至外箱壁的距离查指导书表31282418， 至凸缘边缘距离查指导书表31281816外箱壁至轴承端面距离=+（510）50大齿轮顶圆与内箱壁距离>1.212齿轮端面与内箱壁距离>16箱盖，箱座肋厚88轴承端盖外径+（55.5）135（1轴）160（2轴）160（3轴）轴承旁联结螺栓距离160（1轴）160（2轴）160（3轴）七减速器附件的选择1.通气器:由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M20×1.52油面指示器:选用游标尺M163.起吊装置:采用箱盖吊耳、箱座

27、吊耳4.放油螺塞:选用外六角油塞及垫片M16×1.5八润滑与密封一、 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为40mm。二、 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。三、 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN22润滑油。四、 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。九设计小结本设计共分为五部分:

28、第一部分为电动机选择及传动系统总的传动比分配;主要确定电动机类型和结构形式、工作机主动轴功率、电动输出功率及传动系统总的传动比分配。第二部分为传动装置的运动和动力参数计算,主要确定各轴转速、各轴的输入功率、及各轴转矩。第三部分为有关锥齿轮的计算,选择齿轮、材料、精度、等级、确定齿轮齿数、转矩、载荷系数、轮宽系数及齿根弯曲疲劳强度校核。第四部分为带轮的设计包括带轮类型的选择、带轮尺寸参数的确定。第五部分为联轴器类型的选择及联轴器尺寸（型号）的确定 。该变速器主要由齿轮、轴、轴承、箱体等组成。为方便减速器的制造、装配及使用 ，还在减速器上设置一系列附件，如检查孔、透气孔、油标尺或油面指示器、吊钩及起盖螺钉等。在原动机于变速器间采用是机械设备中应用较多的传动装置带传动，主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递,具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及