目录
1、设计任务书 (2)
2、总体设计 (3)
3.传动零件的设计 (5)
4、轴的设计 (9)
5、滚动轴承校核 (13)
7、键的选择 (15)
8、滚动轴承的选择 (17)
9、联轴器的选择 (18)
10、箱体设计 (19)
11、润滑、密封设计 (23)
一、设计题目
1、设计题目
带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器
2、系统简图
系统简图如下图所示
3、工作条件
一、单向运转，有轻微振动，经常满载，空载启动，单班制工作（一天8小时），使用期限5年，输送带速度容许误差为±5%。
4、原始数据
五、设计工作量：
1、设计说明书一份
2、减速器装配图1张
3、减速器零件图2~3张
联轴器
减速器
联轴器
滚筒
输送带
二、总体设计
（一）、选择电动机 1、选择电动机的类型
根据动力源和工作条件，选用Y 型三相交流异步电动机。
2、确定电动机的功率
1）计算工作所需的功率
kW v F P w w w 80.11000
9
.010000.21000=??==
其中，带式输送机的效率0.95w η=。
2）通过查《机械设计基础课程设计》表10-1确定各级传动的机械效率：滚筒 1η=0.96；齿轮 2η=0.97；轴承 3η=0.99；联轴器 4η=0.99。总效率
085999.099.097.096.02322
433221=???==ηηηηη。
电动机所需的功率为：kW P P w
11.2859
.080
.10==
=
η
。 由表《机械设计基础课程设计》10-110选取电动机的额定功率为3kW 。 3）电动机的转速选940r/min 和1420r/min 两种作比较。
工作机的转速：min /3.5760000r D
v
n w ==π
结构紧凑，决定选用方案Ⅰ。
4）选定电动机型号为Y112M-6。查表《机械设计基础课程设计》10-111得电动机外伸轴直径D=28，外伸轴长度E=60，如下图所示。
（二）、传动比分配
根据上面选择的电动机型号可知道现在的总传动比i=16.40，高速级齿轮转动比62.41=i ，低速级齿轮传动比55.32=i 。
（三）、传动装置的运动和动力参数
1、各轴的转速计算
min /3.5755
.34.203min /4.20362
.4940
min /940223121r i n n r n n n r n n m m ===
===== 2、各轴输出功率计算
kw p p kw p p kw p p 01.297.099.009.209.297.099.018.218.299.02.223232312401=??===??===?==ηηηηη 3、各轴输入转矩计算
m N n p T m N n P T m
N n P T .0.3353
.5701.295509550
.1.984.20309.295509550.1.22940
18
.295509550333222111=?===?===?== 参数
轴名 高速轴 中间轴 低速轴 转速1/min n r -? 940
203.4 57.3 功率/P kW 2.18 2.09 2.01 转矩/T N m ? 22.1
98.1
335.0 传动比i
4.62
3.55
三、传动零件的计算
（一）、高速级齿轮传动设计
1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。
1）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度足够。
2）通过查教材表11-1选择小齿轮的材料为40MnB ，调质处理，齿面硬度为241-286HBS ，lim1730,600H FE MPa MPa σσ==，大齿轮为ZG35Si ，调质处理，硬度为241-269HBS ，lim2620,510H FE MPa MPa σσ==。
3）选小齿轮齿数为Z 1=26，则大齿轮齿数Z2=i 1×Z 1=26×4.62=120.12，取Z 2=120，实际传动比62.426
12012===
z z i 。 2、按齿面接触强度设计 设计公式3
2
1
11???
?
??+?
≥H E
d Z kT d σμμφ （1）确定公式内的各计数值 1）试选载荷系数K=1.5
2）小齿轮传递的转矩T2=22.1N ·m=22100N ·mm 3）通过查教材表11-6选取齿宽系数0.8 4）通过查教材表11-4得弹性系数12
188E Z MPa = 5）计算接触疲劳许用应力 通过查教材表11-5，取 1.1H S =
[][]min1
1min 2
2730
6641.1
664
5641.1
H H H
H H H
MPa S MPa S σσσσ====
=
=
（2）计算
1）试计算小齿轮分度圆的最小直径1d
mm Z kT d H
E
d 2.37132
11=???
?
??+?
≥σμμφ 2）计算齿宽 76.292.378.01=?==d b d φ，取mm b mm b 35,3012== 3）计算模数 43.126
2.3711===
z d m ，取m=1.5mm
实际直径mm m z d mm m z d 1805.1120,395.12622211=?=?==?=?= 4）验算弯曲疲劳强度
通过查教材表11-5，取 1.25F S = 由图11-8和11-9查得
11222.71, 1.622.12, 1.83
Fa Sa Fa Sa Y Y Y Y ====，则
[][]111
112
1
122
2211
293.448082.5408Fa Sa F F F Fa Sa F F Fa Sa KTY Y MPa MPa bm z Y Y MPa MPa
Y Y σσσσσ==≤==
=≤=
5）齿轮的圆周速度
s m n d v /92.11000
609403910006011=???=?=ππ
对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。
（二）、低速级齿轮传动的设计
1、选定低速级齿轮精度等级、材料及齿数。
1）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度足够。
2）通过查教材表11-1选择小齿轮的材料为40MnB ，调质处理，齿面硬度为241-286HBS ，lim1730,600H FE MPa MPa σσ==，大齿轮为ZG35Si ，调质处理，硬度为241-269HBS ，lim2620,510H FE MPa MPa σσ==。
3）选小齿轮齿数为Z 1=34，则大齿轮齿数Z 2=i 2×Z 1=34×3.55=120.7，取Z 2=120，实际传动比21120 3.5334
z i z =
==。 2、按齿面接触强度设计
设计公式32
111???
? ??+?≥H E d Z kT d σμμφ （1）确定公式内的各计数值 1）试选载荷系数K=1.5
2）小齿轮传递的转矩T 2=91.8N ·m=98100N ·mm 3）通过查教材表11-6选取齿宽系数0.8 4）通过查教材表11-4得弹性系数12
188E Z MPa = 5）计算接触疲劳许用应力 通过查教材表11-5，取 1.1H S =
[][]min1
1min 2
2730
6641.1
6645641.1
H H H
H H H
MPa S MPa S σσσσ==
==
==
（2）计算
1）试计算小齿轮分度圆的最小直径1d
mm Z kT d H E
d
2.6213
2
1
1=???
?
??+?
≥σμμφ 2）计算齿宽 76.492.628.01=?==d b d φ，取55,5012==b b 3）计算模数 83.11
2
==
z z m ，取m=2 实际直径240,70211===d m z d 4）验算弯曲疲劳强度
通过查教材表11-5，取 1.25F S =
由图11-8和11-9查得
11222.61, 1.632.15, 1.78
Fa Sa Fa Sa Y Y Y Y ====，则
[][]111
1121
122
2211
2141.3480127.1408Fa Sa F F F Fa Sa F F Fa Sa KTY Y MPa MPa
bm z Y Y MPa MPa
Y Y σσσσσ==≤==
=≤=
5）齿轮的圆周速度
s m n d v /75.01000
602
1=?=π
对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。 低速齿轮各参数如下表所示
四、轴的设计
（一）、轴的材料选择和最小直径估计
根据工作条件，选定轴的材料为45钢，调质处理。轴的最小直径计算公
式min d =，C 的值通过查教材表14-2确定为：C=107。 1、高速轴 2.143
1
1
1==n p c d nin 因为高速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此()9.14%511min 1min =+=d d 。 2、中间轴 3.233
2
2
2min ==n p c d 。 3、低速轴 0.353
3
3
1min ==n p c d 因为低速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此()8.36%511min 1min =+=d d 。
（二）、减速器的装配草图设计减速器草图如下图所示
（三）、轴的结构设计
1、高速轴
1）高速轴的直径的确定
11d ：最小直径处 与电动机相连安装联轴器的外伸轴段，因此mm d 2811=
12d ：密封处轴段 mm d 3212=
13d ：滚动轴承轴段 mm d 3513= 滚动轴承选取6207 ：d ×D ×B=35mm ×72mm ×17mm
14d :过渡段 mm d 3814=
齿轮轴段由于齿轮直径较小，所以采用齿轮轴结构。
15d ：滚动轴承段，mm d 3515=
2）高速轴各段长度的确定
11l ： 4011=l
12l ：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定mm l 3012= 13l ：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定 mm l 2013= 14l ：由装配关系、箱体结构确定mm l 7014= 15l ：由高速小齿轮齿宽确定mm l 3515=
16l ：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定mm l 3016= 2、中间轴
1）中间轴各轴段的直径确定
21d ：最小直径处 滚动轴承轴段，因此mm d 3521=.滚动轴承选取6207 d
×D ×B=35mm ×72mm ×17mm 。
22d ：低速小齿轮轴段 取mm d 3822=
23d ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 取mm d 4023= 24d : 高速大齿轮轴段 取mm d 3824= 25d ：滚动轴承段 mm d 3525=
2）中间轴各轴段长度的确定
21l ：由滚动轴承，挡油盘及装配关系 取mm l 5.2221=
12l ：由低速小齿轮齿宽取mm l 5522=
23l ：轴环 取mm l 1223=
14l ：由高速大齿轮齿宽 取mm l 3024=
25l ：mm l 5.3225=
3、低速轴
1) 低速轴各轴段的直径确定
31d ： 滚动轴承轴段，因此mm d 4031=.滚动轴承选取6208,d ×D ×B=40mm
×80mm ×18mm 。
32d ：低速大齿轮轴段 取mm d 4232=
33d ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 取mm d 4633= 34d : 过度段取，考虑挡油盘的轴向定位 取mm d 4434= 35d ：滚动轴承段 mm d 4035=
36d ：封密轴段处，根据联轴器的定位要求以及封面圈的的标注，取
mm d 3836=
37d ：最小直径，安装联轴器的外伸轴段mm d 3537=
2）低速轴各轴段长度的确定
31l ：由滚动轴承、挡油盘以及装配关系等确定取mm l 5.2231=
32l ：由低速大齿轮齿宽 取mm l 5032=
33l ：轴环 取mm l 1233=
34l ：由装配关系和箱体结构 取mm l 4534=
35l ：滚动轴承、挡油盘以及装配关系 mm l 5.3235= 36l ：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定mm l 3036= 37l ：mm l 6537=
五、轴的校核（低速轴）
1、低速轴的受力分析
圆周力、径向力、轴向力大小如下：
N d T F t 33.22333
.00.33522
43=== N F F t r 80436.033.2233tan =?==α
2、低速轴的受力情况如下图所示
3、求垂直面的支承反力 75.53611=?=L
L
F F r v N
25.26712=-=v r v F F F N
4、求水平面的支承反力
67.11162/33.22332
21====t H H F
F F
5、绘制垂直面的弯距图如下图所示
2
2L F M v
av
?==267.25×0.0595=15.90N.m
21'
L F M v av ?==536.75×0.1195=64.14.m
6、绘制水平面的受力与弯距图如下图所示
M N
L F M IH ah .44.1331195.067.11161=?=?=
7、求合成弯距
8、危险截面的当量弯距
由下图可见，截面a-a 最危险，其转距
m N T
.7.4563
=
当量弯距
如认为轴的扭切应力是脉动循环变力，取折合系数α=0.6，代入上式
9、计算危险截面处轴的直径
轴的材料为45钢，调质处理，由教材14-1查得b σ=650 MPa ，由表14-3
查得[]b 1-σ=60MPa
d
≥
3
1]
[1.0σb e
M
-＝
mm 02.381010
601.063.3293
3
6
=??? 考虑到键槽对轴的削弱，将d 值增大5%，故d=1.05×38.02=39.92mm<44mm 故轴符合强度要求。
m N M M M aH aV a
?=+=+'='84.20192.18144.87222
2
m
N M M M aH aV a ?=+=+=21.18392.18168.21222
2m
N T M M a e ?=?+=+=63.329)7.4566.0(21.183)(2222
α
六、键的选择
（一）、高速轴键的选择
高速轴上只有安装联轴器的键。根据安装联轴器处直径d=38㎜，通过查《机械设计基础课程设计》表10-33选择普通平键。选择的键尺寸：b ×h=8×7（t=4.0，r=0.25）。标记：键8×7 GB/T1096-2003。键的工作长度L=44mm,键的接触高度k=0.5h=0.5×8=4mm ，传递的转矩m N T T .1.221==。
按表6-2差得键的静连接时需用应力[]100p MPa σ< 则
[]
p p Mpa kld
T σσ<=?=27.131023
所以高速轴上的键强度足够。
（二）、中间轴键的选择
中间轴上的键是用来安装齿轮的，因此选用圆头普通平键。因为高速大齿轮齿宽B=30mm ，轴段直径d=38mm ，所以通过查《机械设计基础课程设计》表10-33选用b ×h =10×8（t=5.0，r=0.4），标记：键10×8GB/T1096-2003 。低速小齿轮齿宽B=55 ，轴段直径d=38所以选用b ×h=10×8（t=5.0，r=0.4），标记：键14×9 GB/T1096-2003 。由于两个键传递的转矩都相同，所以只要校核短的键。短键的工作长度L=25m,键的接触高度k=0.5h=0.5×8=4mm ，传递的转矩m N T T .1.982== 则
[]
p P Mpa kld
T σσ<=?=65.491023
故轴上的键强度足够。
（三）、低速轴键的选择
低速上有两个键，一个是用来安装低速级大齿轮，另一个是用来安装联轴器。齿轮选用圆头普通平键，齿轮的轴段的直径d=42mm ，轮宽B=50mm ，通过查表《机械设计基础课程设计》表10-33选用b ×h=12×8（t=5.0，r=0.4）标记：键12×8GB/T1096-2003 。键的工作长度 L=59mm,键的接触高度k=0.5h=0.5×8=4mm ，传递的转矩m N T T .0.3353== 则
[]
p p Mpa kld
T σσ<=?=7.991023
故安装齿轮的键强度足够。
安装联轴器的键用单圆头普通平键，轴直径d=35mm ，所以选键b ×h=10×8。标记：键10×8GB/T1096-2003。键的工作长度 L=56mm,键的接触高度k=0.5h=0.5×8=4mm ，传递的转矩m N T T ?==0.3353 则
[]
p p Mpa kld
T σσ<=?=38.701023
故选的键强度足够。
七、滚动轴承的选择
（一）、高速轴轴承的选择
根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由高速轴的设计，根据
mm d d 351513==，查《机械设计基础课程设计》表10-35选轴承型号为6027
（二）、中间轴轴承的选择
根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由中间轴的设计，根据
mm d d 352521==，查《机械设计基础课程设计》表10-35选轴承型号为6207
（三）低速轴轴承的选择
根据载荷及速度情况，选用深沟球轴承。由低速轴的设计，根据
mm d d 403531==，选轴承型号为6208。
八、联轴器的选择
根据工作要求，为了缓和冲击，保证减速器的正常工作，输出轴（低速轴）选用凸缘联轴器，考虑到转矩变化小，取 1.3A
K =，则
m
N T K T m N T K T A A ?====53.127.73.282,2
1,1
按照计算转矩小于联轴器公称转矩的条件，查《机械设计基础课程设计》表10-41，高速轴选用YL7联轴器，公称转矩160n T N m =?，孔径d=28mm ，L=44mm ，许用转速n=7600r/min ，故适用; 低速轴选用YL8联轴器，公称转矩
m N T n .250=，孔径d=35mm ，L=60mm ，许用转速n=7000r/min ，故适用。
九、箱体的设计
十、润滑、密封的设计
1、润滑
因为齿轮的速度都比较小，难以飞溅形成油雾，或难以导入轴承，或难以使轴承浸油润滑。所以，减速器齿轮选用润脂脂润滑的方式润滑。
1、密封
为了防止泄漏，减速器的箱盖与箱体接合处和外伸轴处必须采取适当的密封措施。箱体与箱盖的密封可以通过改善接合处的粗糙度，一般为小于或等于6.3，另外就是连接箱体与箱盖的螺栓与螺栓之间不宜太大，安装时必须把螺栓拧紧。外伸轴处的密封根据轴的直径选用国家标注U型密封圈。