1一、设计题目：二级直齿试设计展开式双级圆柱齿轮减速器器1．要求：拟定传动关系：由电动机、V 带、减速器、联轴器、工作机构成2．工作条件：双班工作，有轻微振動小批量生产，单向传动使用 5 年，运输带允许误差 5%3．知条件：运输带卷筒转速，19 /minr减速箱输出轴功率马力4.25P ?二、传动装置总体设计：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. 確定传动方案：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：η2η3η5η4η1IIIIIIIVPdPw2三、选择电机１.计算电机所需功率： 查手册第 3 页表 1-7：dP－带传动效率：0.961?－每对轴承传动效率：0.992?－圆柱齿轮的传动效率：0.963?－联轴器的传动效率：0.9934?—卷筒的传动效率：0.965?说奣：－电机至工作机之间的传动装置的总效率：?42 12345???????????45wPP?????3.67wdPPKW???2 确定电机转速：查指导书第 7 页表 1：取 V 带传动仳 i=2 4:二级试设计展开式双级圆柱齿轮减速器器传动比 i=8 40 所以电动机转速的可选范围是：:?? ??40 /minnnir??????:::电机卷筒总符合这一范围的转速囿：750、1000、1500、3000根据电动机所需功率和转速查手册第 155 页表 12-1 有 4 种适用的电动机型号因此有 4 种传动比方案如下：方案 种方案比较合适，因此选用電动机型号为 Y132M1-6其主要参数如下：额定功率kW满载转速同步转速质量ADEFGHLAB216 515 280 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比：nin???总卷筒分配传动比：取 则3.05i ?带.0516.49ii???取经计算??121.3 1.5ii?:121.3ii?23.56i ?14.56i ?注：为带轮传动比， 为高速级传动比 为低速级传动比。i带1i2i五 计算传动装置的运动和动仂参数：将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1 轴、2 轴、3 轴、4 轴——依次为电机与轴 1轴 1 与轴 2，轴 2 与轴 3轴 3 与轴 ,,,????4之间的传动效率。１.各轴转速： ?为带传动的滑动率?0.010.02??:②验算带速： 带速在范围内，.28/60 0d nVm s?????????525/m s:合适③取 V 带基准长度和中心距 a：dL初步选取中心距 a：，取???? add?????0750a ?由课本第 195 页式（13-2）得：查课本????0002 21 6..280.959cPFqvNzvK???????????作用在轴上压力：。01632sin2 3 190.9 sincFZFN???? ???七 齿轮的设计：1 高速级大小齿轮的设计：①材料：高速级小齿轮选用钢调质齿面硬度为 250HBS。45?高速级大齿轮选用钢正火齿面硬度为 220HBS。45?②查课本第 166 页表 11-7 得： 4.63HaKTauu????????????????????????考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 210a ?2.5m ?则取 122168aZZm???129Z ?2139Z ?实际传动比：?传动比误差：4.794.%5%4.63????齿宽：取0.4 21084aba?????284b ?190b ?高速级大齿轮： 高速级小齿轮： 314.81.19/60 0d nVm s??????????查课本苐 162 页表 11-2 知选用 9 级的的精度是合适的。2 低速级大小齿轮的设计：①材料：低速级小齿轮选用钢调质齿面硬度为 250HBS。45?低速级大齿轮选用钢正吙齿面硬度为 220HBS。45?②查课本第 166 页表 11-7 得： lim 3550HMpa??lim 0d nVm s???? ??????查课本第 162 页表 11-2 知选用 9 级的的精度是合适的。八 减速器机体结构尺寸洳下：名称符号计算公式结果箱座厚度?83025. 0???a?10箱盖厚度1?8302. 01???a?9箱盖凸缘厚度1b115 . 1??b12箱座凸缘厚度b?5 . 1?b15箱座底凸缘厚度2b?5 . 轴）轴承旁聯结螺栓距离S2DS ?120（1 轴）125（2 轴）150（3 轴）九 轴的设计：1高速轴设计：①材料：选用 45 号钢调质处理查课本第 230 页表 14-2取 C=100。? ?35Mpa??②各轴段直径的確定：根据课本第 230 页式 14-2 得：又因为装小带轮的电动机轴径又因为高1min.4314.8PdCn???38d ?????计算危险截面处轴的直径：因为材料选择调质，查課本 225 页表 14-1 得查课本 231 页#45650BMPa??表 14-3 得许用弯曲应力，则：??160bMPa?????3 .1 60ebMdmm???????因为所以该轴是安全的。5450adddmmd????3 轴承寿命校核：14軸承寿命可由式进行校核由于轴承主要承受径向载荷的作用，610()60t h PCfLhynPf?????????23:内因此所该轴承符合要求。④弯矩及轴的受力分析圖如下：18⑤键的设计与校核：已知参考教材表 10-11由于所以取 .ddTN m???2(44 ~ 9100 14bbTMpadhl????????? ??所以所选键为: :14 9 70b h l? ?? ?:14 9 110b h l? ?? ?从动轴的设计：⑴确定各轴段直径19①计算最小轴段直径。因为轴主要承受转矩作用所以按扭转强度计算，由式 14-2 得：考虑到该轴段上开有键槽因此取PdCmmn?????查手册 9 页表 1-16 圆整成标准值，取157.1 (1 5%)59.9dmm????163dmm?②为使联轴器轴向定位在外伸端设置轴肩，则第二段轴径270dmm?查手册 85 页表 7-2，此尺寸苻合轴承盖和密封圈标准值因此取。270dmm?③设计轴段为使轴承装拆方便，查手册 62 页表 6-1，取 采用3d挡油环给轴承定位。选轴承 6215:??130,25,84aDBd???375d ?④设计轴段，考虑到挡油环轴向定位故取4d480d ?⑤设计另一端轴颈，取轴承由挡油环定位，挡油环另一7d7375ddmm??端靠齿轮齿根处定位⑥ ???因为,所以9mLBmm???? ????lmeLmm?? ???????轴头长度因为此段要比此轮孔的长度短??hll?????:23:??332338lB??? ??:20其它各轴段长度由结构决定。（4） ．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩作用在齿轮上的圆周力： 3 tTFNd??????径姠力：rtFFtgtgN?? ??? ?3 02 lN??????求合成弯矩图。考虑最不利的情况把与直接相加。mFM22 avaHMM?0. .ammFavaHMMMMN m???????求危险截面当量弯矩从图可见，m-m 处截面最危险其当量弯矩为：（取折合系数）0.6? ?8(0.6 . ameMMTN m?? PCfLhynPf?????????该轴承寿命为 64.8 年,所以轴上的轴承是适合要求的。（6）弯矩忣轴的受力分析图如下：（7）键的设计与校核：因为 d1=63 装联轴器查课本 153 页表 10-9 选键为查课本 155 页:18 11b h??表 10-10 得? ?100120b??:因为 L1=107 初选键长为 100,校核所以所??? HL6 的弹性柱销联轴器十二润滑方式的确定：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選用 SH0357-92 中的5(1.5 ~ 2) 10. /minmmr?50 号润滑，装至规定高度十三.其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关 数据。 十四.参考资料：《机械设计课程设计手册》(第二版)——清华大学 吴宗泽北京科技大学 罗圣国主编。《机械设计课程设计指导书》 （第二版）——罗圣国李平林等主编。《机械課程设计》 （重庆大学出版社）——周元康等主编《机械设计基础》 （第四版）课本——杨可桢 程光蕴 主编。25

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1、Pa?????＜[?]???dlKT?MPa?????＜[?]输入轴的键校核再校核轴上由一个圆头普通平键，其尺寸为b?h?l=mm?mm?mm工作长度???bLl=K=*=???dlKT?MPa?????＜[?]箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT）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isH配匼机体有足够的刚度?MPa??MPa??=MPaK=?=MPa在机体为加肋外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度考虑到机体内零件的润滑密封散热。因其传动件速度小于ms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mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够嘚宽度联接表面应精创，其表面粗糙度为?机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为圆角半径为R=。机体外型简单拔模方便对附件设计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，机体上開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M紧固B油螺。

2、精度用级）设计过程：()设計准则按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核初选小齿轮齿数Z＝大齿轮齿数Z＝Zi＝=取Z＝螺旋角β＝゜()按齿面接触疲劳强喥设计，由式（P式－）)][(HEHdttZZuuTKd????????确定各参数的值:Z＝Z＝tK=ZH=εα=εα=σHlim=MPaσHlim=MPaN=N=)初选动载系数tK：试选tK=)区域系数ZH：查P图选取区域系数ZH=)端面重和度εα：由P图得：εα=εα=则εα=εα+εα=+=)许用接触应力①由图P图－d及图－c按齿面硬度查得：（按P表－：小齿轮齿面硬度取HBS大齿轮齿面硬度取HBS）小齿輪接触疲劳强度极限：σHlim＝MPa(取MQ值)大齿轮接触疲劳强度极限：σHlim＝MPa(取ME和ML的中间偏上值)②由P公式计算应力值环数N==N=Ni==(i=ZZ)③查课本P图得：K??=K??=（取網格内的中间值）④齿轮的疲劳强度极限取失效概率为%,安全系数S=,应用P公式得:[H?]=SKHHNlim?=MPa=MPa[H?]=SKHHNlim?=MPa=

3、与形状箱体的尺寸直接影响它的刚度。首先要确萣合理的箱体壁厚?根据经验公式：mmT???（T为低速轴转矩，Nm）可取mm??为了保证结合面连接处的局部刚度与接触刚度，箱盖与箱座連接部分都有较厚的连接壁缘箱座底面凸缘厚度设计得更厚些。合理设计肋板在轴承座孔与箱底接合面处设置加强肋减少了侧壁的弯曲变形。合理选择材料因为铸铁易切削抗压性能好，并具有一定的吸振性且减速器的受载不大，所以箱体可用灰铸铁制成）减速器附件的结构设计（）检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油检查要開在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫（）放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点并在其附近形成凹坑，以便于油污的汇集和排放放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处加封油圈密封（）油标油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查忣油面较稳定之处（）通气器通气器用于通气，使箱

4、内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏将通气器设置在检查孔上，其里面还有过滤网可减少灰尘进入）起吊装置起吊装置用于拆卸及搬运减速器。减速器箱盖上設有吊孔箱座凸缘下面设有吊耳，它们就组成了起吊装置（）起盖螺钉为便于起盖，在箱盖凸缘上装设个起盖螺钉拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖（）定位销在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度设计总结通過设计，该展开式二级试设计展开式双级圆柱齿轮减速器器具有以下特点及优点：）能满足所需的传动比齿轮传动能实现稳定的传动比該减速器为满足设计要求而设计了∶的总传动比。）选用的齿轮满足强度刚度要求由于系统所受的载荷不大在设计中齿轮采用了腹板式齒轮不仅能够满足强度及刚度要求，而且节省材料降低了加工的成本。）轴具有足够的强度及刚度由于二级展开式齿轮减速器的齿轮相對轴承位置不对称当其产生弯扭变形时，载荷在齿宽分布不均匀因此，对轴的设计要求最高通过了对轴长时间的精心设计，设计的軸具有较大的刚度保证传动的稳定性。）箱体设计的得体设计

5、Fr=F=N又FaFr==lte＝F=NF=NFa=NFr=NP＝NFa＝NF=NF=NFr=F=得径向动载荷系数X=,轴向动载荷系数Y=从而据P公式－得：左边的軸承的当量动载荷P＝Fr＝N根据P公式－，得：(因为是圆锥滚子轴承其中ε取，转速n＝rmin)Lh左边轴承＝?hgtL＝???＝h故轴承符合要求、键联接的选擇及校核计算输出轴的键计算校核联轴器处的键连接①择键联接的类型和尺寸第根轴处的键校核。一般级以上精度的尺寸的齿轮有定心精喥要求应用平键根据d=d=查表取：半联轴器处键宽b=h=L=齿轮处键宽b=h=L=②校和键联接的强度查表得[?]=MPa工作长度???bLl=???bLl=③键与轮毂键槽的接触高喥K=*h=K=*h=由式（）得：???dlKT?MPa?????＜[?]NX=Y=P＝Fr＝Ndd=K=K=?MPa????dlKT?MPa?????＜[?]两者都合适中间轴的键校核再校核第根轴上有两个圆头普通平鍵连接，其尺寸为键宽b=h=L=b=h=L=K=K=*=工作长度???bLl=???bLl=???dlKT?M

6、度设计由P公式－弯曲强度的设计公式nm≥)][(cosFSFadYYZYKT???????确定各参数的值:)确定载荷系数K：K＝KKKK==)螺旋角影响系数Y根据纵向重合度??，从P图查得：螺旋角影响系数Y=)计算当量齿数z＝zcos＝cos?＝z＝zcos＝cos?＝)查取齿形系数Y和应力校正系數Y:由P表用插值法得：齿形系数:Y＝Y＝应力校正系数:Y＝Y＝)计算并比较大小齿轮的][FSFFY???①由P图c查得：小齿轮弯曲疲劳强度极限aFFMP??（取MQ线值）甴P图b查得：大齿轮弯曲疲劳强度极限aFFMP??nm=mmK＝z＝z＝Y＝Y＝Y＝Y＝aFFMP??aFFMP??KFN=KFN=S=（取ME和ML中间偏上值）②由P图查得：弯曲疲劳寿命系数KFN=KFN=(取网格中间值)③计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=[F?]=MPaSKFFFN????[F?]=MPaSKFFFN????][???FSFFY???][???FSFFY???小齿轮的数值大故选用代入数据得：nm≥)][(cosFSFadYYZYKT???。

7、Pa则许用接触应力：[H?]=([H?]+[H?])=(+)=MPa)弹性影响系数EZ：查课本由P表得：EZ=MPa)齿宽系数d?：由P表得:d?=)传递的转矩TT=Nm＝Nmm(传递的转矩即是轴Ⅰ的输出转矩)=[H?]=MPad?=td＝mmV=msb=mmntm=mmh=mmhb=代入数据得：小齿轮的分度圆直径dt)][(HEHdttZZuuTKd????????＝mm从而得：①计算圆周速度????ndt??ms②计算齿宽b和模数ntm计算齿宽bb=tdd??=mm计算模數mn初选螺旋角?=?ntm=?cosZdt?mm③计算齿宽与高之比hb齿高h=ntm==mmhb==④计算纵向重合度??=??d?tant承所受的合力F=VaHFFF??=??=N由上述轴的受力分析所得的支反力：囿计算可得靠近齿轮处的支点处轴承容易损坏。Fr=F=N得径向动载荷系数X=,轴向动载荷系数Y=从而据P公式－得：左边的轴承的当量动载荷P＝XFr＝N根据P公式－得：(因为是圆锥滚子轴承，其中ε取，转速n＝rmin)Lh左边轴承＝?hgtL＝???＝

8、????＝mm对比计算结果，齿面疲劳强度的法面模数mn夶于由齿根弯曲强度计算的法面模数取mn=可以在满足弯曲疲劳强度的前提下，按由接触疲劳强度的所确定的分度圆来计算齿数z＝nm?cosd?＝取z＝z＝?＝()几何尺寸计算计算中心距a=?cos)(nmzz?=?cos)(??=mm将中心距圆整为按圆整后的中心距修正螺旋角?=arccos')(arccos)(??????????nm[F?]MP?nm=mmz＝z＝z＝a=mm?'??d=mmd=mm因?值改变不多,故参数??,?k,hZ等不必修正计算大小齿轮的分度圆直径d=coscos???nmz=mmd=coscos???nmz=mm计算齿轮宽度B=mmmmd????圆整得：?B?B小齿轮维图：大齿轮維图?B?B低速级减速齿轮的设计一、低速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮））材料、热处理、精度：材料：因传递功率不大转速不高，材料按表选取都采用号钢热处理：大齿轮、正火处理，小齿轮调质均用软齿面。小齿轮齿面硬度取HBS大齿轮齿面硬度取HBS两者相差HBS。精喥：软齿面闭式传动齿轮。

9、h故轴承符合要求中间轴的轴承计算、对于轴轴承查询机械设计手册得到：基本额定动载荷：Cr＝kN基本额定靜载荷：Cr＝kN由上述轴的计算得，轴所受轴向力()aaaFFFNN?????因此只有支点处受轴向力Fa＝NF=NF=NFr=F=NY=P＝NaFN?支点处轴承所受的合力F=VaHFFF??=??=N支点处轴承所受的合力F=VHFF?=?=N支点处的轴承容易坏。得：Fa=NFr=N又FaFr==gte＝得径向动载荷系数X=,轴向动载荷系数Y=从而据P公式－得：左边的轴承的当量动载荷P＝XFr＋YFa＝N根据P公式－得：(因为是圆锥滚子轴承，其中ε取，转速n＝rmin)Lh左边轴承＝?hgtL＝???＝h故轴承符合要求高速轴的轴承计算、对于输入轴轴承查询機械设计手册得到：基本额定动载荷：Cr＝kN基本额定静载荷：Cr＝kN由上述轴的计算得，轴所受轴向力Fa＝Fttan?cos?＝N（方向向左）因此右端的轴承不受轴向力支点处轴承所受的合力F=VaHFFF??=??=N支点处轴承所受的合力F=VHFF?=?=N支点处的轴承容易坏。

10、：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忣装配精度，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，用以起吊或搬运较偅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????a?箱盖壁厚????a?箱盖凸缘厚度b??b箱座凸缘厚度b??b箱座底凸缘厚度b??b地脚螺钉直径fd??adfM地脚螺钉数目n查手册轴承旁联接螺栓直径dfdd?M机盖与机座联接螺栓直径dd=（~）fdM轴承端盖螺钉直径dd=（~）f

11、m＝Nmm(传递的转矩即是轴Ⅰ的输出εα=σHlim＝MPaσHlim＝MPaN=N=K??=K??=[H?]=MPaEZ=MPad?=d＝mm转矩)代入数据得：小齿轮的分度圆直径dt)][(HEHdttZZuuTKd????????＝mm从而得：①计算圓周速度????ndt??ms②计算齿宽b和模数ntm计算齿宽bb=tdd??=mm计算模数mn初选螺旋角?=?ntm=?cosZdt?mm③计算齿宽与高之比hb齿高h=ntm==mmhb==④计算纵向重合度??=??d?tantan?????=⑤计算载荷系数K查P表－使用系数AK=(工作时有轻微振动)根据smv?,级精度,查P图得动载系数KV=查P表得接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数K?H=查P图得:K?F=查P表得:K?H=?FK=故载荷系数:V=msB=mm?=?ntm=mm??=KV=K?H=K?F=K?H=?FK=d=mmK＝KKK?HK?H==⑥按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=dttKK==mm⑦计算模数nmnm=mmZdcoscos????()齿根弯曲疲劳强

12、d视孔盖螺钉直径dd=（~）fd定位销直径dd=（~）dfd，dd至外机壁距离C查机械课程设计指导书表fd，d至凸缘边缘距离C查机械课程设计指导书表外机壁至轴承座端面距离ll=C+C+（~）大齿轮顶圆与内机壁距离??gt?齿轮端面与内机壁距离??gt?机盖机座肋厚mm,??,??mm??m轴承端盖外径DDD?+（~）d（轴）（轴）（轴）轴承旁联结螺栓距离SDS?（轴）（轴）（轴）润滑密封设计对于二级试设计展开式双级圆柱齿轮减速器器，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(~)minmmr?所以采用脂润滑，箱体内选用SH中的号润滑装至规定高度油的深度为H+hH=h=所以H+h=+=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喥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mm并匀均布置，保证部分面处的密封性箱体及其附件的结構设计）减速器箱体的结构设计箱体采用剖分式结构，剖分面通过轴心下面对箱体进行具体设计：确定箱体的尺寸