机械设计课程设计
设计题目：
设计带式运输机传动减速装置设计期限8年（年工作日300天）两班制工作单运转空载起动运输机工作稳修期3年转速误差+5减速器般规模厂中批量生产传动简图设计原始参数
传动装置布置图
原始数表11：
序号
带拉力F（N）
带速度V（ms）
滚筒直径D（mm）
10
3200
11
250
二 选择电动机确定传动方案计算运动参数
㈠电动机参数确定
1图1示带式运输机电动机需工作功率
电动机运输机传动总效率
式中 分传动装置布置图中刚性联轴器2(结构简单成低适高速载荷稳)轴承齿轮传动扰性联轴器1(缓减振维护方便承载力较高)卷筒传动效率取
1 选电动机
查JBT96161999选Y132M16三相异步电动机参数表12：
型 号
额定功率
KW
满 载 时
起动电流
————
额定电流
起动转矩
————
额定转矩
转矩
————
额定转矩
转速rmin
效 率
功率数
电流A
Y132
M16
4
960
840
077
94
65
20
22
三 传动装置总传动确定级传动分配
根电动机满载转速工作机转速传动装置总传动：
展开式二级圆柱齿轮减速器两级材质齿宽系数接情况两级齿轮传动式分配：
式中分高速级低速级齿轮传动减速器传动取
闭式传动取高速级齿轮齿数 Z124
齿轮齿数 Z2 Z124392795
齿数 u1 Z1 Z295243958
低速级齿轮齿数 Z330
齿轮齿数 Z430290988
齿数 u2 Z3 Z459282107
实际总传动 u1u2Z4 Z2Z3Z18895(3024)11611
核验工作机驱动卷筒转速误差
卷筒实际转速 mmmin
转速误差：
合求
四 传动装置运动动力参数计算
方便设计计算传动装置种轴高速低速次定I轴II轴III轴IV轴分三轴工作轴转速（rmin）分三轴工作轴功率（KW） 分三轴工作轴输入转矩（Nm）分电动I轴I轴II轴II轴III轴III轴工作轴间传动分电动I轴I轴II轴II轴III轴III轴工作轴间传动效率
电动机工作辆序进行推算轴运动动力参数：
⑴ 轴转速：
⑵轴输入功率
I III轴卷筒轴输出功率分输入功率轴承效率098轴输出功率：
⑶轴输入转矩
I III轴卷筒轴输出转矩分输入转矩轴承效率098轴输出功率：
述计算结果列入表13供设计计算
表13 运动动力参数
轴 名
效率P （KW）
转矩T ()
转速
rmin
传动
i
效 率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
398
3959
960
1
099
I轴
394
386
3919
3841
960
098
3927
II轴
375
3675
14650
14357
24446
097
2909
III轴
356
3489
40455
39650
8404
098
1
IV轴
332
325
37727
36973
8404
096
五 齿轮传动设计
⑴高速齿轮传动设计计算
1）选择材料确定极限应力
运输机般工作机速度高选7级精度直柱圆柱齿轮传动转动装置图述计算数机械设计资料选齿轮40Cr调质280HB齿轮45钢（调质）220HB
2） 齿面接触强度设计
1设计计算公式：式中取Kt13
齿轮接触疲劳强度极限齿轮接触疲劳强度极限
2计算应力循环次数
查机械设计资料接触疲劳寿命系数
3计算接触疲劳许应力
取失效概率1安全系数S1
4计算
①试算齿轮分度圆直径d1t代入3步中值
②计算圆周速度V齿宽b
3) 校核接触疲劳强度
模数mtd1z14633624193mm 取mn18mm
螺旋角
中心距a05mn(z1+z2)cos
取a115mm重新计算螺旋角t分度圆直径
螺旋角系数
运输工作机条件选 KA11V2328ms查动载系数KV108
求齿间载荷分配系数：
选求：Ft2T1d1
KA F1b
机械设计查表103查12
表104查7级精度齿轮相支承非称布置
bhb(225mt)46336(225*193)1067查机械设计查图1013载荷系数：
试Kt13需实际载荷校正算分度圆直径
4)弯曲疲劳强度校核
量齿数 重合度系数
轴重合度：
螺旋角系数
机械设计查表105查齿形系数：YFa1265 YFa2219
应力校正系数： Ysa1 158 Ysa21785
计算载荷系数
机械设计查表105查弯曲疲劳极限
机械设计手册查安全系数 SFmin125
尺寸系数 mn18时Yx1
应力循环次数查机械设计图1018查寿命系数 KFN1086 KFN2090
许应力
验算：
强度足够符合
⑵ 高速级齿轮传动设计
1）高速级齿轮传动尺寸见表14
名 称
计 算 公 式
结 果 mm
法面模数
mn
18
螺旋角
21361
法面压力角
n
分度圆直径
d1
46336
d2
183614
齿顶圆直径`
齿根圆直径
中心距
115
齿 宽
2）高速级齿轮传动结构设计
齿轮1分度圆直径较（49936≤160mm）般采实心齿轮结构：
齿轮2结构尺寸表15示：
代 号
结构尺寸计算公式
结果 mm
轮毂处直径D1
D116d16*45
72
轮毂轴尺寸L
L（12~15）d
54
腹板厚C
C03b2
21
倒角尺寸n
n05 mn
09
续表
齿根圆处厚度
7
腹板直径D0
D0
166
板孔分布圆直径D2
D205(D0+D1)
119
板孔直径d1
d1025(D0D1)
235
实心齿轮1结构草图图1：
齿轮2结构草图图2示：
⑶低级齿轮传动设计
1）低速级齿轮传动设计计算方法程结构设计高速级（略）设计计算低速级齿轮传动尺寸表16示：
名 称
计 算 公 式
结 果 mm
法面模数
mn
23
螺旋角
法面压力角
分度圆直径
66198
194181
齿顶圆直径`
齿根圆直径
中心距
63217
齿 宽
2）齿轮3直径较（70798≤160mm时）采实心齿轮结构：
3）齿轮4结构尺寸表15示：
代 号
结构尺寸计算公式
结果 mm
轮毂处直径D4
D416d16*60
96
轮毂轴尺寸L
L（12~15）d
78
腹板厚C
C03b2
18
倒角尺寸n
n05 mn
115
齿根圆处厚度
8
腹板直径D0
D0
1725
板孔分布圆直径D4
D405(D0+D4)
13425
续表
板孔直径d4
d4025(D0D4)
19125
实心齿轮3齿轮4结构草图实心齿轮1齿轮3（图略）
六轴设计
运输机传动装置减速器二级展开式采阶梯轴运输机传动装置工作时运转稳般先低速轴设计
㈠ 低速轴设计
1 选择轴材料
轴材料般齿轮材料相选45钢调质机械设计查屈服强度极限许弯曲应力硬度220HB
2 确定轴直径
述轴材料查机械设计表153取A0112：
数知道该直径显然联轴器处轴直径dL联轴器孔径该数相适需选择联轴器型号
联轴器计算转矩查机械设计表141考虑转矩变化取KA15查标准GBT50141985选HL3额定转矩630Nm半联轴器孔径dL40mm半联轴器长度L84mm半联轴器轴配合毂孔长度Lo62mm
低速轴直径
3 轴结构设计
1）拟定轴零件装配方案
便装配零件掉毛刺轴端应制出45度倒角采砂轮越程槽便磨削加工轴段现选图3示装配方案
2）根轴定位求确定轴段直径长度
⑴满足半联轴器轴求ⅠⅡ轴段右端制出轴肩定位轴肩高度取（000701）d半联轴器孔径dL40mmⅡⅢ段直径dⅡⅢ43mm左端轴端挡圈定位轴端直径取挡圈直径D45mm半联轴器轴配合毂孔长度L062mm保证轴挡圈压半联轴器压轴端面ⅠⅡ轴段长度Lo略短现取LⅠⅡ60mm
⑵初步选择滚动国轴承轴承时受径力轴力作选单列圆锥滚子轴承参工作求根dⅡⅢ43mm机械设计手册初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30209（GBT2971994）尺寸dⅢⅣdⅦⅧ45mmLⅦⅧ2075mm
右端滚动轴承采轴肩进行轴定位定位轴肩高度h(007~01)d25mmdⅥⅦ50mm
⑶取安装齿轮处轴肩ⅣⅤ段直径dⅣⅤ60mm（齿轮4设计计算知）齿轮左端左轴承间采套筒定位已知齿轮4轮毂宽度78mm套筒端面压紧齿轮轴段应略短轮毂宽度取LⅣⅤ75mm右端采轴肩定位轴肩高度取（000701）d 取h 7mm
轴环处直径dⅤⅥ67mm轴环宽度b≥14h取LⅤⅥ8mm
⑷轴承端盖宽度直径确定选凸缘式轴承盖（调整方便密封性）知滚动轴承直径D85mm查机械设计手册选端盖螺栓直径10mm螺钉数目4螺栓孔直径D0d+25d0118mm 端盖直径d1> D0+12 d0 d1134mm 宽度10mm（减速器轴承端盖结构设计定）根轴承端盖装拆便轴承添加润滑脂求取端盖外端面半联轴器距离L30mm取LⅡⅢ50mm（参图13）
⑸取齿轮距箱体壁距离a14mm（参图3b）考虑箱体铸造误差确定滚动轴承位置时应距箱体壁段距离S取S5mm（参图3b）已知滚动轴承宽度T2075mm中间轴两齿轮距离c20mm（参图3b）齿轮1轮毂长L154mm齿轮2轮毂长L254mm齿轮3轮毂长L386mm 齿轮4轮毂长L482mm：
LⅢⅣT+S+a+( L475)2075+5+14+78754275mm
LⅥⅦ L2+c+a+s LⅤⅥ54+20+14+5885mm
已初步确定轴段直径长度详见图3a
3)轴零件周定位
齿轮半联轴器轴周定位均采键联接dⅣⅤ60mm查手册(GBT10961990)键 键槽键槽铣刀加工时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合H7n6样半轴联器轴联接选键键槽半径取Rb2半联轴器轴配合h7k6滚动轴承轴周定位渡配合保证处选 轴直径尺寸公差m6
4)确定轴圆角倒角尺寸
轴肩圆角半径见图3a倒角均取
5求轴载荷
首先根轴结构图（图3a）做出轴计算简图（图4(a)）确定轴承支点位置时机械手册查30209单列圆锥滚子轴承a186mm图3a知简支梁轴支承跨距L2+L371mm+1343mm2053mm根图4计算出轴弯矩图扭矩图（见图4）
1)计算轴作力：
齿轮4：
2)计算支反力：绕支点D点力矩
理绕支点B点力矩
3)转矩绘弯矩图
①水面弯矩图：见图4（b）
C处弯矩：
②垂直面弯矩图：见图4（c）
C处弯矩：
③合成弯矩：见图4（d）
4)转矩转矩图：见图4（e）
5）计算量弯矩
应力校正系数
C处：
轴结构图弯矩扭矩图中出截面C危险截面现计算结果列表
载 荷
水面
垂直面
支反力F
弯 矩 M
总弯矩MC
扭 矩 T
6弯矩合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核轴承受弯矩扭矩截面（截面C）轴计算应力：
前面选定轴材料45钢调质许弯曲应力轴安全
㈡ 中间轴设计
1轴材料选择：中间轴齿轮轴应齿轮3材料相材料40Cr调质280HB
2轴径计算
述轴材料查机械设计表153取A0112：
取d中40mm
3轴结构设计（参考图5）
1)划分轴段
轴颈段LⅠⅡLⅥⅦ齿轮轴段LⅡⅢLⅣⅤ轴承安装定位轴段LⅤⅣ轴肩LⅢⅣ
2）确定轴段直径
齿轮设计计算阶段知：齿轮2直径d245mm齿轮3分度圆直径df349936mm d345mm该轴选阶梯轴形式
初选滚动轴承查机械手册选代号30207单列圆锥滚子轴承尺寸轴承安装尺寸d442mmd1d5d35mm
齿轮2定位轴肩高度h(007~01)d013535mm该处直径d252mm
3） 确定轴段长度（参考图5）
轴零件轴尺寸零件相位置（低速级轴）LⅢⅧ低速级轴ⅢⅧ轴段距离综：
LⅠⅡT+ L套筒1825mm+10mm2825mm
LⅡⅢL轮毂轴50mm
LⅢⅣ≥14h取LⅢⅣ20mm
LⅣⅤb186mm
LⅤⅣ LⅢⅧ LⅠⅡ LⅡⅢ LⅢⅣ LⅣⅤ LⅥⅦ23152825502086182525mm
LⅥⅦ T 1825mm
4)轴零件周定位低速级见图5
5)确定轴圆角倒角尺寸
轴肩圆角半径见图3a倒角均取
6)齿轮轴周定位采键联接dⅡⅢ45mm查手册(GBT10961990)键键槽半径取Rb27mm键槽键槽铣刀加工时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合H7n6滚动轴承轴周定位渡配合保证处选 轴直径尺寸公差m6
7) 轴承端盖宽度直径确定选凸缘式轴承盖（调整方便密封性）滚动轴承外圈直径d72mm查机械设计手册选端盖螺栓直径d010mm螺钉数目4螺栓孔直径D0d+25d097mm 端盖直径d1> D0+12 d0 d1110mm宽度10mm
中间轴结构尺寸初步确定详见图5示
8）许弯曲应力校核程低速级轴（略）
弯矩扭矩图低速级轴（略）
中轴受力图图6示：
现中间轴受力计算结果列表
载 荷
水面
垂直面
支反力F
弯 矩 M
扭 矩 T
续表
总弯矩MC
9）弯矩合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核轴承受弯矩扭矩截面（截面CD）轴计算应力：
前面选定轴材料40Cr调质许弯曲应力轴安全
㈢高速级轴设计
1轴材料：该轴齿轮轴齿轮1材料相齿轮40Cr调质280HB设计全程低速轴（略）
2现齿轮设计结构图6附：
3 许弯曲应力校核程低速级轴（略）
弯矩扭矩图低速级轴（略）
现中间轴受力计算结果列表
载 荷
水面
垂直面
支反力F
弯 矩 M
总弯矩MC
扭 矩 T
9）弯矩合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核轴承受弯矩扭矩截面（截面B）轴计算应力：
前面选定轴材料40Cr调质调质许弯曲应力轴安全
七滚动轴承校核计算
㈠低速轴滚动轴承校核计算
低速轴滚动轴承选型号30209（GBT2971994）尺寸机械课程设计表1317查出基额定动静载荷分计算系数e04 Y15
1作轴承负荷
1）径负荷
A处轴承：
B处轴承：
2）轴负荷
3）数作出轴承受简图见图七
轴承部轴力：
FA+S2 13769+51118879>13332 S1左端压紧：Fa1 FA+S2 18879N Fa2 S2511N
2计算量动负荷
：
3验算轴承寿命
Pr1>Pr2需验算轴承1
轴承寿命运输机寿命相
轴承实际寿命：
具足够寿命
㈡高速中间轴滚动轴承校核计算低速轴承计算（略）
中间滚动轴承选型号30207（GBT2971994）尺寸
高速轴滚动轴承选型号30206（GBT2971994）尺寸
验算结果均具足够寿命
八键选择计算强度校核
1 低速级轴轴键选择低速级轴设计程中已选择
1）选择参数：齿轮4轴联接
键槽半径取 Rb29mm 键处轴径d460mm
半联轴器1轴联接
键槽半径取 Rb26mm 键处轴径d140mm
2）强度校核：查出键静联接挤压许应力
120MPa150MPa
< 符合
> 符合
需重选键：GBT10961990查
< 符合
2 中间轴轴键选择中间轴设计程中已选择
1）选择参数：齿轮2轴联接
键槽半径取 Rb27mm 键处轴径d445mm
2）强度校核：查出键静联接挤压许应力
100MPa
< 符合
3 高速级轴轴键选择高速级轴设计程中已选择
1）选择参数：联轴器轴联接
键槽半径取 Rb24mm 键处轴径d122mm
2）强度校核：查出键静联接挤压许应力 100MPa
< 符合
键槽均键槽铣刀加工
九联轴器选择
1低速级轴联轴器选择
轴功率P3转速n3直径：
查机械设计表153取A0112数知道该直径显然联轴器处轴直径dL联轴器孔径该数相适联轴器计算转矩查机械设计表141考虑转矩变化需定缓减振求维护方便承载力较高取KA15查标准GBT50141985选HL3铸铁弹性柱销联轴器额定转矩630Nm许转速n5000rmin半联轴器孔径dL40mm半联轴器长度L84mm半联轴器轴配合毂孔长度Lo62mm
2高速级轴联轴器选择
联轴器直径联轴器转矩考虑该联轴器结构简单成低适高速载荷稳查标准GBT58431986选YL5铸铁凸缘式联轴器额定转矩63Nm许转速n5500rmin半联轴器孔径dL22mm半联轴器长度L84mm半联轴器轴配合毂孔长度Lo38mm螺栓4颗螺栓直径M8
十润滑油润滑方式选择
1齿轮润滑
减速器装置采闭式齿轮传动二级（圆柱）展开式齿轮线速度：<12ms选机械油AN15型号（GB44389）浸油润滑方式浸油深度h4mm二级圆柱齿轮减速器需设(浸油)齿轮第级齿轮良润滑详见装配图
2 轴承润滑
滚动轴承设计中均采单列圆锥滚子轴承轴颈转速积采脂润滑便密封维护运转时间长易流失查机械课程设计选1号通锂基润滑脂（GB 732487）
十箱体附件设计
带式运输机运输机般传动装置箱体材料选择灰铸铁（HT200）良减振性铸造方法方便简单济实箱盖曲壁箱盖采直壁分箱面做成水箱体尺寸轴轴承设计知箱体厚度轴设计知箱体轴承处厚度3075mm箱体壁厚均匀度缓壁厚机械课程设计查10mm铸造外圆角R4mm圆角般取R06mm(具体零件尺寸定)箱盖选（GBT52771985）螺纹直径12mm螺栓数目8颗脚螺纹直径20mm 螺栓数目4颗材料选Q235A箱盖设计视孔盖便观察减速箱部情况箱盖箱座轴承盖放油孔需加装纸封油垫轴承盖螺纹联接见轴设计箱体图见装配图(附)
十二绘制零件工作图装配图附
Y132M16三相异步电动机
P4kw
n96rmin
Z124
Z295
u13958
Z330
Z488
u22107
11611
齿轮40Cr调质
齿轮45钢调质
mt18mm
a
11484mm
载荷系数：
载荷系数
齿轮强度足够
低速轴材料45钢调质
联轴器转矩
低速轴直径
齿轮1轮毂长L154mm齿轮2轮毂长L254mm齿轮3轮毂长L386mm 齿轮4轮毂长L482mm
轴作力
支反力
弯矩
危险面强度足够
中间轴材料
40Cr调质
d中40mm
扭矩
中轴强度足够
高速级轴材料40Cr调质
高速轴强度足够
低速轴承寿命足够
低速级轴键强度足够
中间轴键强度足够
高速键强度足够
低速级联轴器
HL3
高速级轴联轴器YL5
齿轮润滑选AN15号机械油
轴承润滑选1号通锂基润滑脂
箱体材料HT200灰铸铁
减速箱零件相互位置联系尺寸草图
参考文献
1孔凌嘉张春林编机械基础综合课程设计 北京：北京理工学出版2004
2吴宗泽编机械课程设计手册北京：机械工业出版社2004
3濮良贵纪名刚编机械设计第六版 北京：高等教育出版社2001
4周元康林昌华编机械设计课程设计重庆： 重庆学出版社2001
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
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设计带式运输机传动减速装置设计期限8年（年工作日300天）两班制工作单运转空载起动运输机工作稳修期3年转速误差+5减速器般规模厂中批量生产传动简图设计原始参数
传动装置布置图
原始数表11：
序号
带拉力F（N）
带速度V（ms）
滚筒直径D（mm）
10
3200
11
250
二 选择电动机确定传动方案计算运动参数
㈠电动机参数确定
1图1示带式运输机电动机需工作功率
电动机运输机传动总效率
式中 分传动装置布置图中刚性联轴器2(结构简单成低适高速载荷稳)轴承齿轮传动扰性联轴器1(缓减振维护方便承载力较高)卷筒传动效率取
1 选电动机
查JBT96161999选Y132M16三相异步电动机参数表12：
型 号
额定功率
KW
满 载 时
起动电流
————
额定电流
起动转矩
————
额定转矩
转矩
————
额定转矩
转速rmin
效 率
功率数
电流A
Y132
M16
4
960
840
077
94
65
20
22
三 传动装置总传动确定级传动分配
根电动机满载转速工作机转速传动装置总传动：
展开式二级圆柱齿轮减速器两级材质齿宽系数接情况两级齿轮传动式分配：
式中分高速级低速级齿轮传动减速器传动取
闭式传动取高速级齿轮齿数 Z124
齿轮齿数 Z2 Z124392795
齿数 u1 Z1 Z295243958
低速级齿轮齿数 Z330
齿轮齿数 Z430290988
齿数 u2 Z3 Z459282107
实际总传动 u1u2Z4 Z2Z3Z18895(3024)11611
核验工作机驱动卷筒转速误差
卷筒实际转速 mmmin
转速误差：
合求
四 传动装置运动动力参数计算
方便设计计算传动装置种轴高速低速次定I轴II轴III轴IV轴分三轴工作轴转速（rmin）分三轴工作轴功率（KW） 分三轴工作轴输入转矩（Nm）分电动I轴I轴II轴II轴III轴III轴工作轴间传动分电动I轴I轴II轴II轴III轴III轴工作轴间传动效率
电动机工作辆序进行推算轴运动动力参数：
⑴ 轴转速：
⑵轴输入功率
I III轴卷筒轴输出功率分输入功率轴承效率098轴输出功率：
⑶轴输入转矩
I III轴卷筒轴输出转矩分输入转矩轴承效率098轴输出功率：
述计算结果列入表13供设计计算
表13 运动动力参数
轴 名
效率P （KW）
转矩T ()
转速
rmin
传动
i
效 率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
398
3959
960
1
099
I轴
394
386
3919
3841
960
098
3927
II轴
375
3675
14650
14357
24446
097
2909
III轴
356
3489
40455
39650
8404
098
1
IV轴
332
325
37727
36973
8404
096
五 齿轮传动设计
⑴高速齿轮传动设计计算
1）选择材料确定极限应力
运输机般工作机速度高选7级精度直柱圆柱齿轮传动转动装置图述计算数机械设计资料选齿轮40Cr调质280HB齿轮45钢（调质）220HB
2） 齿面接触强度设计
1设计计算公式：式中取Kt13
齿轮接触疲劳强度极限齿轮接触疲劳强度极限
2计算应力循环次数
查机械设计资料接触疲劳寿命系数
3计算接触疲劳许应力
取失效概率1安全系数S1
4计算
①试算齿轮分度圆直径d1t代入3步中值
②计算圆周速度V齿宽b
3) 校核接触疲劳强度
模数mtd1z14633624193mm 取mn18mm
螺旋角
中心距a05mn(z1+z2)cos
取a115mm重新计算螺旋角t分度圆直径
螺旋角系数
运输工作机条件选 KA11V2328ms查动载系数KV108
求齿间载荷分配系数：
选求：Ft2T1d1
KA F1b
机械设计查表103查12
表104查7级精度齿轮相支承非称布置
bhb(225mt)46336(225*193)1067查机械设计查图1013载荷系数：
试Kt13需实际载荷校正算分度圆直径
4)弯曲疲劳强度校核
量齿数 重合度系数
轴重合度：
螺旋角系数
机械设计查表105查齿形系数：YFa1265 YFa2219
应力校正系数： Ysa1 158 Ysa21785
计算载荷系数
机械设计查表105查弯曲疲劳极限
机械设计手册查安全系数 SFmin125
尺寸系数 mn18时Yx1
应力循环次数查机械设计图1018查寿命系数 KFN1086 KFN2090
许应力
验算：
强度足够符合
⑵ 高速级齿轮传动设计
1）高速级齿轮传动尺寸见表14
名 称
计 算 公 式
结 果 mm
法面模数
mn
18
螺旋角
21361
法面压力角
n
分度圆直径
d1
46336
d2
183614
齿顶圆直径`
齿根圆直径
中心距
115
齿 宽
2）高速级齿轮传动结构设计
齿轮1分度圆直径较（49936≤160mm）般采实心齿轮结构：
齿轮2结构尺寸表15示：
代 号
结构尺寸计算公式
结果 mm
轮毂处直径D1
D116d16*45
72
轮毂轴尺寸L
L（12~15）d
54
腹板厚C
C03b2
21
倒角尺寸n
n05 mn
09
续表
齿根圆处厚度
7
腹板直径D0
D0
166
板孔分布圆直径D2
D205(D0+D1)
119
板孔直径d1
d1025(D0D1)
235
实心齿轮1结构草图图1：
齿轮2结构草图图2示：
⑶低级齿轮传动设计
1）低速级齿轮传动设计计算方法程结构设计高速级（略）设计计算低速级齿轮传动尺寸表16示：
名 称
计 算 公 式
结 果 mm
法面模数
mn
23
螺旋角
法面压力角
分度圆直径
66198
194181
齿顶圆直径`
齿根圆直径
中心距
63217
齿 宽
2）齿轮3直径较（70798≤160mm时）采实心齿轮结构：
3）齿轮4结构尺寸表15示：
代 号
结构尺寸计算公式
结果 mm
轮毂处直径D4
D416d16*60
96
轮毂轴尺寸L
L（12~15）d
78
腹板厚C
C03b2
18
倒角尺寸n
n05 mn
115
齿根圆处厚度
8
腹板直径D0
D0
1725
板孔分布圆直径D4
D405(D0+D4)
13425
续表
板孔直径d4
d4025(D0D4)
19125
实心齿轮3齿轮4结构草图实心齿轮1齿轮3（图略）
六轴设计
运输机传动装置减速器二级展开式采阶梯轴运输机传动装置工作时运转稳般先低速轴设计
㈠ 低速轴设计
1 选择轴材料
轴材料般齿轮材料相选45钢调质机械设计查屈服强度极限许弯曲应力硬度220HB
2 确定轴直径
述轴材料查机械设计表153取A0112：
数知道该直径显然联轴器处轴直径dL联轴器孔径该数相适需选择联轴器型号
联轴器计算转矩查机械设计表141考虑转矩变化取KA15查标准GBT50141985选HL3额定转矩630Nm半联轴器孔径dL40mm半联轴器长度L84mm半联轴器轴配合毂孔长度Lo62mm
低速轴直径
3 轴结构设计
1）拟定轴零件装配方案
便装配零件掉毛刺轴端应制出45度倒角采砂轮越程槽便磨削加工轴段现选图3示装配方案
2）根轴定位求确定轴段直径长度
⑴满足半联轴器轴求ⅠⅡ轴段右端制出轴肩定位轴肩高度取（000701）d半联轴器孔径dL40mmⅡⅢ段直径dⅡⅢ43mm左端轴端挡圈定位轴端直径取挡圈直径D45mm半联轴器轴配合毂孔长度L062mm保证轴挡圈压半联轴器压轴端面ⅠⅡ轴段长度Lo略短现取LⅠⅡ60mm
⑵初步选择滚动国轴承轴承时受径力轴力作选单列圆锥滚子轴承参工作求根dⅡⅢ43mm机械设计手册初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30209（GBT2971994）尺寸dⅢⅣdⅦⅧ45mmLⅦⅧ2075mm
右端滚动轴承采轴肩进行轴定位定位轴肩高度h(007~01)d25mmdⅥⅦ50mm
⑶取安装齿轮处轴肩ⅣⅤ段直径dⅣⅤ60mm（齿轮4设计计算知）齿轮左端左轴承间采套筒定位已知齿轮4轮毂宽度78mm套筒端面压紧齿轮轴段应略短轮毂宽度取LⅣⅤ75mm右端采轴肩定位轴肩高度取（000701）d 取h 7mm
轴环处直径dⅤⅥ67mm轴环宽度b≥14h取LⅤⅥ8mm
⑷轴承端盖宽度直径确定选凸缘式轴承盖（调整方便密封性）知滚动轴承直径D85mm查机械设计手册选端盖螺栓直径10mm螺钉数目4螺栓孔直径D0d+25d0118mm 端盖直径d1> D0+12 d0 d1134mm 宽度10mm（减速器轴承端盖结构设计定）根轴承端盖装拆便轴承添加润滑脂求取端盖外端面半联轴器距离L30mm取LⅡⅢ50mm（参图13）
⑸取齿轮距箱体壁距离a14mm（参图3b）考虑箱体铸造误差确定滚动轴承位置时应距箱体壁段距离S取S5mm（参图3b）已知滚动轴承宽度T2075mm中间轴两齿轮距离c20mm（参图3b）齿轮1轮毂长L154mm齿轮2轮毂长L254mm齿轮3轮毂长L386mm 齿轮4轮毂长L482mm：
LⅢⅣT+S+a+( L475)2075+5+14+78754275mm
LⅥⅦ L2+c+a+s LⅤⅥ54+20+14+5885mm
已初步确定轴段直径长度详见图3a
3)轴零件周定位
齿轮半联轴器轴周定位均采键联接dⅣⅤ60mm查手册(GBT10961990)键 键槽键槽铣刀加工时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合H7n6样半轴联器轴联接选键键槽半径取Rb2半联轴器轴配合h7k6滚动轴承轴周定位渡配合保证处选 轴直径尺寸公差m6
4)确定轴圆角倒角尺寸
轴肩圆角半径见图3a倒角均取
5求轴载荷
首先根轴结构图（图3a）做出轴计算简图（图4(a)）确定轴承支点位置时机械手册查30209单列圆锥滚子轴承a186mm图3a知简支梁轴支承跨距L2+L371mm+1343mm2053mm根图4计算出轴弯矩图扭矩图（见图4）
1)计算轴作力：
齿轮4：
2)计算支反力：绕支点D点力矩
理绕支点B点力矩
3)转矩绘弯矩图
①水面弯矩图：见图4（b）
C处弯矩：
②垂直面弯矩图：见图4（c）
C处弯矩：
③合成弯矩：见图4（d）
4)转矩转矩图：见图4（e）
5）计算量弯矩
应力校正系数
C处：
轴结构图弯矩扭矩图中出截面C危险截面现计算结果列表
载 荷
水面
垂直面
支反力F
弯 矩 M
总弯矩MC
扭 矩 T
6弯矩合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核轴承受弯矩扭矩截面（截面C）轴计算应力：
前面选定轴材料45钢调质许弯曲应力轴安全
㈡ 中间轴设计
1轴材料选择：中间轴齿轮轴应齿轮3材料相材料40Cr调质280HB
2轴径计算
述轴材料查机械设计表153取A0112：
取d中40mm
3轴结构设计（参考图5）
1)划分轴段
轴颈段LⅠⅡLⅥⅦ齿轮轴段LⅡⅢLⅣⅤ轴承安装定位轴段LⅤⅣ轴肩LⅢⅣ
2）确定轴段直径
齿轮设计计算阶段知：齿轮2直径d245mm齿轮3分度圆直径df349936mm d345mm该轴选阶梯轴形式
初选滚动轴承查机械手册选代号30207单列圆锥滚子轴承尺寸轴承安装尺寸d442mmd1d5d35mm
齿轮2定位轴肩高度h(007~01)d013535mm该处直径d252mm
3） 确定轴段长度（参考图5）
轴零件轴尺寸零件相位置（低速级轴）LⅢⅧ低速级轴ⅢⅧ轴段距离综：
LⅠⅡT+ L套筒1825mm+10mm2825mm
LⅡⅢL轮毂轴50mm
LⅢⅣ≥14h取LⅢⅣ20mm
LⅣⅤb186mm
LⅤⅣ LⅢⅧ LⅠⅡ LⅡⅢ LⅢⅣ LⅣⅤ LⅥⅦ23152825502086182525mm
LⅥⅦ T 1825mm
4)轴零件周定位低速级见图5
5)确定轴圆角倒角尺寸
轴肩圆角半径见图3a倒角均取
6)齿轮轴周定位采键联接dⅡⅢ45mm查手册(GBT10961990)键键槽半径取Rb27mm键槽键槽铣刀加工时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合H7n6滚动轴承轴周定位渡配合保证处选 轴直径尺寸公差m6
7) 轴承端盖宽度直径确定选凸缘式轴承盖（调整方便密封性）滚动轴承外圈直径d72mm查机械设计手册选端盖螺栓直径d010mm螺钉数目4螺栓孔直径D0d+25d097mm 端盖直径d1> D0+12 d0 d1110mm宽度10mm
中间轴结构尺寸初步确定详见图5示
8）许弯曲应力校核程低速级轴（略）
弯矩扭矩图低速级轴（略）
中轴受力图图6示：
现中间轴受力计算结果列表
载 荷
水面
垂直面
支反力F
弯 矩 M
扭 矩 T
续表
总弯矩MC
9）弯矩合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核轴承受弯矩扭矩截面（截面CD）轴计算应力：
前面选定轴材料40Cr调质许弯曲应力轴安全
㈢高速级轴设计
1轴材料：该轴齿轮轴齿轮1材料相齿轮40Cr调质280HB设计全程低速轴（略）
2现齿轮设计结构图6附：
3 许弯曲应力校核程低速级轴（略）
弯矩扭矩图低速级轴（略）
现中间轴受力计算结果列表
载 荷
水面
垂直面
支反力F
弯 矩 M
总弯矩MC
扭 矩 T
9）弯矩合成应力校核轴强度
进行校核时通常校核轴承受弯矩扭矩截面（截面B）轴计算应力：
前面选定轴材料40Cr调质调质许弯曲应力轴安全
七滚动轴承校核计算
㈠低速轴滚动轴承校核计算
低速轴滚动轴承选型号30209（GBT2971994）尺寸机械课程设计表1317查出基额定动静载荷分计算系数e04 Y15
1作轴承负荷
1）径负荷
A处轴承：
B处轴承：
2）轴负荷
3）数作出轴承受简图见图七
轴承部轴力：
FA+S2 13769+51118879>13332 S1左端压紧：Fa1 FA+S2 18879N Fa2 S2511N
2计算量动负荷
：
3验算轴承寿命
Pr1>Pr2需验算轴承1
轴承寿命运输机寿命相
轴承实际寿命：
具足够寿命
㈡高速中间轴滚动轴承校核计算低速轴承计算（略）
中间滚动轴承选型号30207（GBT2971994）尺寸
高速轴滚动轴承选型号30206（GBT2971994）尺寸
验算结果均具足够寿命
八键选择计算强度校核
1 低速级轴轴键选择低速级轴设计程中已选择
1）选择参数：齿轮4轴联接
键槽半径取 Rb29mm 键处轴径d460mm
半联轴器1轴联接
键槽半径取 Rb26mm 键处轴径d140mm
2）强度校核：查出键静联接挤压许应力
120MPa150MPa
< 符合
> 符合
需重选键：GBT10961990查
< 符合
2 中间轴轴键选择中间轴设计程中已选择
1）选择参数：齿轮2轴联接
键槽半径取 Rb27mm 键处轴径d445mm
2）强度校核：查出键静联接挤压许应力
100MPa
< 符合
3 高速级轴轴键选择高速级轴设计程中已选择
1）选择参数：联轴器轴联接
键槽半径取 Rb24mm 键处轴径d122mm
2）强度校核：查出键静联接挤压许应力 100MPa
< 符合
键槽均键槽铣刀加工
九联轴器选择
1低速级轴联轴器选择
轴功率P3转速n3直径：
查机械设计表153取A0112数知道该直径显然联轴器处轴直径dL联轴器孔径该数相适联轴器计算转矩查机械设计表141考虑转矩变化需定缓减振求维护方便承载力较高取KA15查标准GBT50141985选HL3铸铁弹性柱销联轴器额定转矩630Nm许转速n5000rmin半联轴器孔径dL40mm半联轴器长度L84mm半联轴器轴配合毂孔长度Lo62mm
2高速级轴联轴器选择
联轴器直径联轴器转矩考虑该联轴器结构简单成低适高速载荷稳查标准GBT58431986选YL5铸铁凸缘式联轴器额定转矩63Nm许转速n5500rmin半联轴器孔径dL22mm半联轴器长度L84mm半联轴器轴配合毂孔长度Lo38mm螺栓4颗螺栓直径M8
十润滑油润滑方式选择
1齿轮润滑
减速器装置采闭式齿轮传动二级（圆柱）展开式齿轮线速度：<12ms选机械油AN15型号（GB44389）浸油润滑方式浸油深度h4mm二级圆柱齿轮减速器需设(浸油)齿轮第级齿轮良润滑详见装配图
2 轴承润滑
滚动轴承设计中均采单列圆锥滚子轴承轴颈转速积采脂润滑便密封维护运转时间长易流失查机械课程设计选1号通锂基润滑脂（GB 732487）
十箱体附件设计
带式运输机运输机般传动装置箱体材料选择灰铸铁（HT200）良减振性铸造方法方便简单济实箱盖曲壁箱盖采直壁分箱面做成水箱体尺寸轴轴承设计知箱体厚度轴设计知箱体轴承处厚度3075mm箱体壁厚均匀度缓壁厚机械课程设计查10mm铸造外圆角R4mm圆角般取R06mm(具体零件尺寸定)箱盖选（GBT52771985）螺纹直径12mm螺栓数目8颗脚螺纹直径20mm 螺栓数目4颗材料选Q235A箱盖设计视孔盖便观察减速箱部情况箱盖箱座轴承盖放油孔需加装纸封油垫轴承盖螺纹联接见轴设计箱体图见装配图(附)
十二绘制零件工作图装配图附
Y132M16三相异步电动机
P4kw
n96rmin
Z124
Z295
u13958
Z330
Z488
u22107
11611
齿轮40Cr调质
齿轮45钢调质
mt18mm
a
11484mm
载荷系数：
载荷系数
齿轮强度足够
低速轴材料45钢调质
联轴器转矩
低速轴直径
齿轮1轮毂长L154mm齿轮2轮毂长L254mm齿轮3轮毂长L386mm 齿轮4轮毂长L482mm
轴作力
支反力
弯矩
危险面强度足够
中间轴材料
40Cr调质
d中40mm
扭矩
中轴强度足够
高速级轴材料40Cr调质
高速轴强度足够
低速轴承寿命足够
低速级轴键强度足够
中间轴键强度足够
高速键强度足够
低速级联轴器
HL3
高速级轴联轴器YL5
齿轮润滑选AN15号机械油
轴承润滑选1号通锂基润滑脂
箱体材料HT200灰铸铁
减速箱零件相互位置联系尺寸草图
参考文献
1孔凌嘉张春林编机械基础综合课程设计 北京：北京理工学出版2004
2吴宗泽编机械课程设计手册北京：机械工业出版社2004
3濮良贵纪名刚编机械设计第六版 北京：高等教育出版社2001
4周元康林昌华编机械设计课程设计重庆： 重庆学出版社2001
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