二级减速器同轴式说明书

1 任务书 .....................................................................................................................错误!未定义书签。 2 传动装置的总体设计 ............................................................................................................................ 3

2.1电动机的选择 ..............................................................................................错误!未定义书签。

2.1.1电动机类型的选择 ..........................................................................错误!未定义书签。 2.1.2电动机功率的确定 ..........................................................................错误!未定义书签。 2.1.3确定电动机转速 ................................................................................错误!未定义书签。 2.2总传动比的计算和分配各级传动比 ..........................................................错误!未定义书签。 2.3传动装置的运动和动力参数计算 ..............................................................错误!未定义书签。 3 传动零件的设计计算 .............................................................................................错误!未定义书签。

3.1第一级齿轮传动的设计计算 ......................................................................错误!未定义书签。 3.2第二级齿轮传动的设计计算 ......................................................................错误!未定义书签。 4 箱体尺寸计算与说明 .............................................................................................错误!未定义书签。 5 装配草图的设计 .....................................................................................................错误!未定义书签。

5.1初估轴径 ......................................................................................................错误!未定义书签。 5.2初选联轴器 ..................................................................................................错误!未定义书签。 5.3初选轴承 ......................................................................................................错误!未定义书签。 5.4润滑及密封 ..................................................................................................错误!未定义书签。 6 轴的设计计算及校核 .............................................................................................错误!未定义书签。

6.1中间轴的设计计算及校核 ..........................................................................错误!未定义书签。 6.2低速轴的设计计算及校核 ..........................................................................错误!未定义书签。 7 滚动轴承的选择和计算 .........................................................................................错误!未定义书签。

7.1高速轴轴承的计算 ......................................................................................错误!未定义书签。 7.2中间轴轴承的计算 ......................................................................................错误!未定义书签。 7.3低速轴轴承的计算 ......................................................................................错误!未定义书签。 8 键连接的选择和计算 .............................................................................................错误!未定义书签。

8.1 高速轴与联轴器键联接的选择和计算 .....................................................错误!未定义书签。 8.2 中间轴与小齿轮键联接的选择和计算 .....................................................错误!未定义书签。 8.3 中间轴与大齿轮键联接的选择和计算 .....................................................错误!未定义书签。 8.4 低速轴与齿轮键联接的选择和计算 .........................................................错误!未定义书签。 8.5 低速轴与联轴器键联接的选择和计算 .....................................................错误!未定义书签。 9 减速器附件的选择及说明 .....................................................................................错误!未定义书签。

9.1减速器附件的选择 ......................................................................................错误!未定义书签。 9.2减速器说明 ..................................................................................................错误!未定义书签。 10 结论 .......................................................................................................................错误!未定义书签。 参考文献 .....................................................................................................................错误!未定义书签。

1 任务书

设计一用于带式运输机上的同轴式两级圆柱齿轮减速器（如图），连续工作，单向运转;空载启动较平稳。运输带容许速度误差为5%。每天8小时，使用期限8年。设计参数：运输机最大有效拉力2600N，运输带速度v=1.5m/s，卷筒直径D=400㎜。

图1-1带式输送机传动系统简图

同轴式两级减速器径向尺寸紧凑，但轴向尺寸较大。减速器的输入输出轴位于同一轴线两端。 2 传动装置的总体设计

电机的选择

Pw =

Fwv26001.5 = kW3.9kW 10001000电动机工作效率

P0Pw

电动机到输送机的总效率

242滚齿卷联

根据表9-6取滚动轴承传递效率滚0.98（三对和卷筒轴承），齿轮传动效率齿0.97，卷筒传动效率卷0.96，联轴器传动效率联0.99

42带滚齿卷联0.9840.9720.960.9920.817

查zd表2-1选电动机额定动率为5.5kW

3.2.2 确定电动机转速 卷筒轴工作转速

nw601000v 6010001.5rmin71.6rmin

D3.14400二级圆柱齿轮减速器传动比i8~60, 电动机转速可选范围

nw=（8~40）×71.6 r／min =（560~3200）r／min n0i符合这一范围的同步转速为750 r／min、1000 r／min、1500 r／min和3000 r／min四种。

选取合适的电机参数如下

型号 Y132S-4 额定转矩

4、 传动装置运动及动力参数计算。

4.1传动装置总传动比和分配各级传动比

4.1.1传动装置总传动比

2.2 功率 kW 5.5 最大转矩 2.3 同步转速 r／min 1500 电机轴直径D(mm) 满载转速 r／min 1460 38 i

nm14601440 = = 20.11

71.6nw

4.1.2分配各级传动比

iiii

其中，为使两级大齿轮直径相近，取ii，两级圆柱齿轮减速器传动比ii =i

ii =

20.114.484

符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 4.2 传动装置的运动和动力参考数的计算

4.2.1 各轴转速

电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，中速轴为Ⅱ轴，低速轴为 Ⅲ 轴。

n0nm1460rmin

n=n0=1440r/min

nn1440rmin321.1rmin i4、484n321.1rmin71.606rmin i4.484nnwn71.606rmin

4.2.2 各轴功率

P05.5kW

PP0带5.50.99kW5.445kW

PP齿滚5.4450.980.99kW5.18kW PP齿滚5.180.980.99kW4.92kW

2PwP滚联卷4.920.9920.980.96kW4.774kW

4.2.3 各轴扭矩

T09550P05.5955036.48 N·m nm1440P5.445955036.11 N·m n1440P5.189550154.06 N·m n321.1P4.929550656.17 N·m n71.606Pw4.7749550636.7 N·m nw71.606T9550T9550T9550Tw9550运动和动力参数如下表： 轴名 参数 转速n (r／min) 功率P（kW） 扭矩T（N·m） 传动比 i 电动机轴 1440 5.5 36.48 1 高速轴Ⅰ 1440 5.445 36.11 中速轴Ⅱ 321.1 5.18 154.06 4.484 低速轴Ⅲ 71,606 4.92 656.17 4,484 卷筒轴 71.606 4.774 636.7 1 效率η 5.2 齿轮传动设计

0.99 0.98 0.96 0.93 5.2.1 高速级齿轮强度设计

输入功率P5.445kW，转速n1440rmin，齿数比4.484，工作寿命8年（每天8 h ）。

1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1） 2） 3）

根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。选用软齿面齿轮传动 材料选择。

选择小齿轮材料为45，调质，硬度为240HBS，

大齿轮材料为45钢，调质，硬度为220HBS，二者材料硬度差为20HBS。

4）

选小齿轮齿数z120，大齿轮齿数z2z24.4842090，取z290。

2、 按齿面接触强度设计

3d1t1）

2KT1ZEZHd[H] 2确定公式内的各计算数值。

① 试选载荷系数Kt1.2， ② 计算小齿轮传递的扭矩，

95.5105P95.51055.445TNmm36110Nmm

n1440③ 由于同轴式联轴器需要轴向尺寸，由jxsj表10-13选取齿轮宽系数d1.2，

1④ 由jxsj表10-12查得材料的弹性影响系数ZE1.8MPa2，节点区域系数

ZH2.5(@=20)

⑤ 由jxsj图10-26按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1620MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2570MPa，

⑥ 有jxsj表10-14得查取SHmin1，有试（10-27）得Hlim16

10MPaHlim2570MPa，取HHlim2570MPa

⑦ 计算接触疲劳许用应力

3d1t2KtT1ZEZHd[H] 22321.2361104.48411.82.5mm

0.84.48457045.11mm

① 计算圆周速度v

vdtn60100045.1131440601000ms3.4014ms<6m/s

6）计算载荷系数K

有jxsj表10-9差得使用系数KA=1由v=1.88m/s,8级精度，由jxsj图10-10查得动载荷系数Kv=1.12

由jxsj表10-11查得K1.06，直齿齿轮传动，齿间载荷分配系数Ka1 故载荷系数KKAKvKK11.1211.061.1872

② 按实际的载荷系数校正所算的的分度圆直径

d2d1t3K1.187245.1133mm44.95mm Kt1.2③ 计算模数m

md244.95mm2.25mm z120有表10-1取2.5mm

分度圆直径d1=mZ1=2.5×20=50mm

d2=mZ2=2.5×90=225mm

传动中心距 a=m(Z1+Z2)/2=2.5(20+90)/2=137.5mm 齿宽 b2=b=φd×d1=1.2×50=60mm

b165mm，b260mm， 验算齿轮圆周速度

V齿=πd1n1/60×1000=3.14×1440×50/60×1000=3.77m/s 由jxsj表10-10选齿轮传动精度等级8级合宜 4)校核齿根弯曲疲劳强度

由课本P148式（10-26）得 F =(2kT1/d1mb)YFS1≤[F] 由表10-15查得：

YFa12.80，YFa22.20

YSa11.55，YSa21.78

由图10-28查得Flim1480，Flim2430

由图10-28查得取弯曲强度最小安全系数SFmin1.25

F1Flim1SFmin368MPa

F2Flim2SFmin344MPa

计算两轮的许用弯曲应力

F =(2kT1/d1mb)YFS1

=（2×1.1872×36110)/(40×50×2.5）×2.8×1.55Mpa

=74.42Mpa＜[σF1]=368MPa σF2=(2kT1/d1mb)YFS2

=（2×1.1872×36110)/(40×50×2.5）×2.2×1.78Mpa

=67.15Mpa＜[σF2]=344MPa

2） 低速轴

输入功率P5.18kW，转速n321rmin，齿数比4.484，工作寿命8年（每天8 h ）。

因为此联轴器同轴式联轴器，故选用相同时轮用高速齿轮进行校核。看是否符合条件。 校核齿根弯曲疲劳强度

由课本P148式（10-29）得 F =(2kT1/d1mb)YFS1≤[F] 由表10-15查得：

YFa12.80，YFa22.20

YSa11.55，YSa21.78

由图10-28查得Flim1480，Flim2430

由图10-28查得取弯曲强度最小安全系数SFmin1.25

F1Flim1SFmin368MPa

F2Flim2SFmin344MPa

计算两轮的许用弯曲应力

F =(2kT1/d1mb)YFS1

=（2×1.1872×154060)/(40×50×2.5）×2.8×1.55Mpa

=317.5Mpa＜[σF1]=368MPa σF2=(2kT1/d1mb)YFS2

=（2×1.1872×36110)/(40×50×2.5）×2.2×1.78Mpa

=286.5Mpa＜[σF2]=344MPa 有结果得符合强度校验 齿轮结构设计参数。

高速级 小齿轮 传动比 模数m（mm） 中心距a（mm） 啮合角 齿数 齿宽B（mm） 分度圆 直径 齿根圆 （mm） 齿顶圆 52.5 227.5 52.5 46.875 221.875 46.875 20 65 50 90 60 225 大齿轮 4.484 2.5 137.5 小齿轮 低速级 大齿轮 20 20 65 50 90 60 225 227.5 227.5 ）输入轴的设计计算 高速轴

参数P=5.445，n=1440

1、选择轴的材料，确定许用应力

由于设计的是单级减速器的输入轴，属于一般轴的设计问题，选用45#正火钢，硬度170～217HBS，抗拉强度σb=650Mpa，许用弯曲应力1b600 2、估算轴的基本直径

根据jxsi式14-2，对45钢取A=110

P5.445110*317.449mm n1440dminA3考虑有键槽，将直径增大5%，则d1=17.449×(1+5%)mm =18.375mm

3)确定各轴段轴颈直径和长度

1）周径。 因为电动机直径为38 故从联轴器开始向左取d1-2为

=19mmd2-3=22mm（d+0.14d）d3-4=25mm查轴承内径

d4-5=35d5-6=25mm轴承内径

2）轴长。取决于轴零件的宽度以及他们的相对位置 。选用N209E其宽度为B=10；齿轮端面到箱体壁间距离a=15mm；考虑铸造误差，装配时留有余地，取滚轮轴承与箱体内边距s=5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱体与箱座连接螺母尺寸及结构要求确定，暂定：该宽度B=轴承宽+0.1a+20mm.综上，每段取值为d1-2=28mm，d2-3=56mm，d3-4=35mm，

d4-5=65mm，d5-6=20mm，d6-7=15mm

3)考虑轴的工艺特性

考虑轴的结构工艺特性，在轴的左右端均制成2*45倒角；左端支撑轴轴承的轴颈磨削加工到位，留有砂轮越程槽；为便于加工，齿轮，半联轴器处的键槽不知在键槽处在同一母线上。 强度计算

1）求齿轮上作用力大小和方向

先做出力学模型，如图取集中载荷作用于齿轮及轴承中点。 转矩 T=9550*P/n=36110N/mm

圆周力 Ft =9550*P*2/（d*n）=1444.4N

轴向力 FrFttan525.7N 各力方向如图所示

按平面力系列平衡方程式进行计算 Xy面

M(A)0 LFtLFBH0 2得FBHFt722.2N 2FX0 FAHFtFBH0

FAHFtFBH722N

MxF(x)x,M(max)44.776N•m 2zy面

M(A)0 得FBVLFrLFBV0 2Fr262.86N 2FZ0 FAVFrFBV0

FAVFrFBV262.86N

MZF(Z)Z,得M(max)16.3N•m 2L2合成弯矩M总FAV(FAH)247.7N•m

2Me36.11N•m

画当量弯矩图

-1b0b0.6

2M当M总（T）52.38N•m

26】判断危险面及验算强度

（1）当剖面在处当量弯矩最大，而其直径与旁边相差不大故剖面为危险面。 已知Me52.38N•m,-1b=59MPa

eMeMe523804.2MPa< -1b 33W0.1d0.150(2)剖面处虽然扭矩小，但直径小，也为剖面危险面。

MDT21.7MPa，emaxMD31.7MPa -1b W}}}}]]]]】】】轴零件图

中速轴速轴

参数P=5.18Kw，n=321r/min，T=154N/m

1、选择轴的材料，确定许用应力

由于设计的是单级减速器的输入轴，属于一般轴的设计问题，选用45#正火钢，硬度170～217HBS，抗拉强度σb=650Mpa，许用弯曲应力1b600 2、估算轴的基本直径

根据jxsi式14-2，对45钢取A=110

P5.18110*327.79mm n321dminA3

3)确定各轴段轴颈直径和长度

1）周径。初选滚动轴承。因轴承只受有径向力的作用，故zds书14-4选用圆柱滚子轴承选轴承N207E参数为d*D*B=35*62*16 故从轴承开始向左取d1-2为

=35mmd2-3=42mm（d+0.14d）d3-4=48mmd4-5=齿轮安装尺寸

d5-6=35mm轴承内径

2）轴长。取决于轴零件的宽度以及他们的相对位置 。选用N209E其宽度为B=10；齿轮端面到箱体壁间距离a=15mm；考虑铸造误差，装配时留有余地，取滚轮轴承与箱体内边距s=5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱体与箱座连接螺母尺寸及结构要求确定，

d2-3=60mm，d3-4=110mm，暂定：该宽度B=轴承宽+0.1a+20mm.综上，每段取值为d1-2=36mm，d4-5=65mm，d5-6=36mm

低速轴速轴

参数P=4.92Kw，n=79.6r/min，T=656.17N/m

1、选择轴的材料，确定许用应力

由于设计的是单级减速器的输入轴，属于一般轴的设计问题，选用45#正火钢，硬度170～217HBS，抗拉强度σb=650Mpa，许用弯曲应力1b600 2、估算轴的基本直径

根据jxsi式14-2，对45钢取A=110

P4.92110*345.05mm n79.6dminA3有键槽轴颈增加5%dmin=47.4.查zds表13-4的联轴器标准。故dmin=48

3)确定各轴段轴颈直径和长度

1）周径。开始向左取d1-2为=48mmd2-3=54mm（d+0.14d）d3-4=55mm查轴承内径初选滚动轴承。因轴承只受有径向力的作用，故查指导书表14-4选用圆柱滚子轴承选轴承N211E参数为d*D*B=55*100*21 故d4-5=60安装尺寸

d5-6=70mm轴承内径d6-7=74mmd7-8=55mm轴承内径

2）轴长。取决于轴零件的宽度以及他们的相对位置 。选用N209E其宽度为B=10；齿轮端面到箱体壁间距离a=15mm；考虑铸造误差，装配时留有余地，取滚轮轴承与箱体内边距s=5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱体与箱座连接螺母尺寸及结构要求确定，暂定：该宽度B=轴承宽+0.1a+20mm.综上，每段取值为d1-2=84mm，d2-3=56mm，d3-4=41mm，

d4-5=65mm， d5-6=10mmd6-7=10mmd6-7=20mmd7-8=21mm