目录
设计题目说明1
计算说明2
电动机选择运动参数计算2
1选择电动机2
2计算传动2
3计算级运动参数2
4汇总表格3
二齿轮传动设计计算4
1高速轴啮合齿轮计算4
2低速轴啮合齿轮计算5
三轴设计计算校核6
1确定基轴径7
2轴段直径长度数8
3校核输出轴8
四轴承选择寿命校核10
1选择轴承11
2校核轴承寿命11
五 键选择强度校核11
六 联轴器选择11
七润滑方式密封方式选择12
八减速器箱体设计12
九附件设计12
参考文献14
设计题目说明
设计题目：二级齿轮减速器
原始数：传送带拉力F1500
传送带速度V15ms
驱动滚筒直径d240mm
说明：（1）机器批量生产（2）工作环境尘（3）稳载荷（4）短工作年限5年二班制
方案分析：减速器横尺寸较结构紧凑重量轻节约材料两齿轮直径相差浸油深度致相减速器轴尺寸重量较高级齿轮承载力充分利中间轴承润滑困难仅输入输出端限制传动装置灵活性
传送装置简图：
计算说明
电动机选择运动参数计算
1 电动机选择
1）工作机功率Pw
F1500Nv15msηw096
PwFV1000ηw1500×151000×096234Kw
2）计算需电动机功率Pd
齿式联轴器效率ηl0998级精度圆柱直齿轮效率ηc097深沟球轴承效率ηz099
ηηl2ηc2ηz4099209720992089
PdPwη234089263Kw
载荷稳额定功率需略Pd查表取3Kw
3）选择电动机转速
工作转速nw60×1000VπD60×1000×15π×2401194rmin
单级圆柱直齿轮传动范围3~4
两级圆柱直齿轮传动范围8~40
电动机转速范围n0i×nw8~40×11949552~47760rmin
取n1500rmin
查表选择电动机型号Y100L24
满载转速1420rmin额定功率3Kw
2计算传动
电动机满载转速1420rmin
in0nw119
分配传动i1(13~14)i2i1×i2i
取i2302i1394
3计算级运动动力参数
1）计算轴转速
n11420rmin
n2n1i11420394360rmin
n3n2i2360302119rmin
2）计算轴功率
1轴：P1Pdηl263×099260Kw
2轴：P2P1ηcηz260×097×099250Kw
3轴：P3P2ηcηz250×097×099240Kw
卷筒轴：PwP3ηlηz240×099×099235Kw
3）计算轴输入转矩
电动机输出轴转矩
Td955×106Pdnm955×106×2631420185×104N∙mm
1轴：T1Tdηl185×104×099183×104N∙mm
2轴：T2T1ηcηzi1183×104×097×099×394693×104N∙mm
3轴：T3T2ηcηzi2693×104×097×099×302201×105N∙mm
卷筒轴：T卷T3ηlηz201×105×099×099197×105N∙mm
4 汇总表格
轴
功率Kw
转矩Nmm
转速rmin
传动i
效率η
电机轴
263
185×104
1420
1
099
1
260
183×104
1420
394
096
2
250
693×104
360
302
096
3
240
201×105
119
1
098
卷筒
235
197×105
119
二 齿轮传动设计计算
1高速轴啮合齿轮计算
1）考虑减速器现场安装限制齿轮选软齿面渐开线直齿齿轮齿轮材料采45钢正火硬度190HBW
齿轮材料采45钢调质硬度236HBW
2）σHlim1570MPaσHlim2390MPa
σFlim1220MPaσFlim2170MPa
取SH1SF125
[σ]H1570MPa[σ]H2390MPa
[σ]F1176MPa[σ]F2390MPa
3）确定z1z2
取z124z224×394965取z295
取Φd1k1
u9524396
4）齿轮转矩TT1ηz183×104×099181×104N∙mm
[σ]HminσH1σH2390MPa
d1≥7663kT(u+1)Φdu[σ]H2766×31×181×104×(396+1)1×396×39024062mm
5）模数md124169mm取m2mm
中心距a05m(z1+z2)119mm
圆整a120mm令z196uz1z24
η1＇4394415
d1z1m48mm
d2z2m192mm
齿宽bΦdd148mm取b250mmb155mm
校核：齿根弯曲疲劳强度查齿形系数YF1275YF2225齿形系数许应力值
YF1[σ]F127522000125
YF2[σ]F222517000132
YF2[σ]F2较校核齿轮2
σF22kTYF2bd1m2×1×181×104×22550×48×21697MPa<[σ]F2
设计合理
6） 齿轮参数
齿顶圆直径da152mmda2196mm
齿根圆直径df143mmdf2187mm
2 低速轴啮合齿轮计算
1）确定z1z2
取z122z222×3026644取z266
取Φd1k1
u66223
2） 齿轮转矩TT2ηz686×104N∙mm
[σ]HminσH1σH2390MPa
d1≥7663kT1(u+1)Φdu[σ]H2766×31×686×104×(3+1)1×3×39026465mm
3）模数md122294mm取m3mm
中心距a05m(z1+z2)132mm
uz1z23
η1＇3023306
d1z1m66mm
d2z2m198mm
齿宽bΦdd166mm取b270mmb175mm
校核：齿根弯曲疲劳强度查齿形系数YF1283YF2225齿形系数许应力值
YF1[σ]F127522000128
YF2[σ]F222517000132
YF2[σ]F2较校核齿轮2
σF22kT1YF2bd1m2×1×686×104×22570×66×32227MPa<[σ]F2
设计合理
4） 齿轮参数
齿顶圆直径da172mmda2204mm
齿根圆直径df1585mmdf21905mm
三轴设计计算校核
1 确定基轴径
σb600MPa取c100
1轴：
dmm≥c3pn110×326014201346
键槽dmm≥1346×1031386
取d25mm
2轴：
dmmc3pn110×32503602099
取d30mm
3轴：
dmmc3pn110×32401192994
键槽dmm≥2994×1033084
取d32mm
2 轴段直径长度数
齿轮1分度圆选择轴径相差较采轴齿轮
1轴：
位置
轴径mm
长度mm
联轴器
25
60
油封处
28
60
轴承
30
13
轴肩
36
98
齿轮处
52
55
轴肩
36
20
轴承
30
13
2轴：
位置
轴径mm
长度mm
轴承
30
27
齿轮2
36
74
轴肩
38
12
齿轮1
35
49
轴承
30
32
3轴：
位置
轴径mm
长度mm
轴承
40
32
齿轮2
45
68
轴肩
49
10
空轴段
46
69
轴承
40
15
油封处
38
55
联轴器
32
80
3 校核输出轴
（1） T3955×106P3n955×106×240119201×105N∙mm
Ft22Td22×201×105198203030N
Fr2Ft2tan∝n73897N(∝n20°)
Fa20N
（2） 确定轴跨距
（3） 校核强度
水方
F1Fr2×1215575+12155016N
F2Fr2F123737N
MF1×57528842Nmm
弯矩图：
竖直方
F1Ft2×1215575+1215137811N
F2Fr2F165219N
MF1×5757924133Nmm
弯矩图
MMx2+My28432703Nmm
合成弯矩图：
做转矩T图：
计算量弯矩Me
MeM2+(αT)2
α06
齿轮处
Me84327032+(06×201000)214715777Nmm
轴承2处
Me(αT)206×201000120600Nmm
Me图：
知危险截面齿轮处者右端45钢材料[σ1]55MPa
齿轮处：σeBMeB01d31471577701×4531615MPa<[σ1]
右端：σeBMeB01d312060001×3233680MPa<[σ1]
轴强度足够
四 轴承选择寿命校核
1 选择轴承
1轴2轴轴承径30mm选择6006深沟球轴承
3轴轴承径40mm选择6008深沟球轴承
2 校核轴承寿命
计算量动载荷
Fa0P Fr
Fr1F1x2+F1y250162+1378112146656N
Fr2F2x2+F2y2273372+65219270717N
校轴承1
ft1ε3c17KN
L10h10660n(ftcP)ε10660×119(17000146656)321814690h
五年二班制5×250×1620000h寿命合格
五键选择强度校核
齿轮键普通键规格14×56kh245mm工作长度l(5614)42mm
d45mm材料45钢
σp125MPa
σp2Tdkl2×201×10545×45×424727MPa<σp
强度合格
联轴器键普通键规格10×70kh24mm工作长度l(7010)60mm
d32mm材料45钢
σp125MPa
σp2Tdkl2×201×10532×4×605234MPa<σp
强度合格
六联轴器选择
Y100L电动机输出轴28mm选择齿式联轴器输入轴需转矩185×104Nmm转速1420rmin选择GICL2型齿式联轴器
输出轴转矩201×105Nmm转速119rmin选择GICL2型齿式联轴器
七润滑方式密封方式选择
齿轮1转速n360rmind192mm线速度vnπd6036ms>2ms轴承采油润滑机座凸缘铸油沟润滑油型号LAN68齿轮采浸油润滑
机器尘环境工作输入轴输出轴采带复唇唇式密封圈轴承端盖
八减速器箱体设计（单位均mm）
低速轴传动齿轮中心距a132
箱座壁厚δ0025a+363取8
箱盖壁厚δ1002a+3≥8取8
箱盖凸缘厚度b15δ112
箱座凸缘厚度b115δ112
箱座底凸缘厚度b125δ20
脚螺栓M16
轴承旁连接螺栓M12
箱体连接螺栓M10
螺栓连接距离l 150~200
轴承端盖螺栓 M8
检视孔螺钉直径 d6
轴承座凸缘厚度 C50
轴承旁凸台半径 R>16取20
齿轮顶圆箱壁距离 10
齿轮端面箱壁间距离10
箱盖箱座肋厚 8
九附件设计
1 通气器
齿轮箱高速运转时部气体受热膨胀保证箱体外受压力衡减箱体受负荷设通气器时箱高压气体排出
选通气器尺寸M18×15
2 窥视孔窥视孔盖
便观察齿轮啮合情况注入润滑油箱体顶部设窥视孔
防止润滑油飞出密封作窥视孔加设视孔盖尺寸140×120连接螺钉4×M6×20
3 油标尺
方便检查油面高度保证传动件润滑油面指示器设低速级齿轮处油面较稳定部位
选油标尺尺寸M6
4 油塞
排出油污减速器箱座低部设置放油孔油塞封油垫封住
选油塞尺寸 M10×15
5 定位销
保证拆装箱盖时箱盖箱座安装配合准确保持轴承孔制造精度箱盖箱座联接凸缘配两定位销
选GB11786 A6×40
6 启盖螺钉
箱体剖分面涂水玻璃密封便拆卸箱盖箱盖凸缘设启盖螺钉拧动起盖螺钉顶开箱盖结构参见减速器总装图尺寸取M10×15
7 起吊装置
减速器箱体沉重采起重装置起吊箱盖铸吊耳
搬运整减速器箱座两端凸缘处铸吊钩
参考文献
[1] 宋宝玉 王瑜 张锋编机械设计基础（M）哈尔滨：哈尔滨工业学出版社2003年
[2] 张锋 王瑜编机械设计基础设计实践指导书（M）哈尔滨：哈尔滨工业学出版社2003年
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设计题目说明1
计算说明2
电动机选择运动参数计算2
1选择电动机2
2计算传动2
3计算级运动参数2
4汇总表格3
二齿轮传动设计计算4
1高速轴啮合齿轮计算4
2低速轴啮合齿轮计算5
三轴设计计算校核6
1确定基轴径7
2轴段直径长度数8
3校核输出轴8
四轴承选择寿命校核10
1选择轴承11
2校核轴承寿命11
五 键选择强度校核11
六 联轴器选择11
七润滑方式密封方式选择12
八减速器箱体设计12
九附件设计12
参考文献14
设计题目说明
设计题目：二级齿轮减速器
原始数：传送带拉力F1500
传送带速度V15ms
驱动滚筒直径d240mm
说明：（1）机器批量生产（2）工作环境尘（3）稳载荷（4）短工作年限5年二班制
方案分析：减速器横尺寸较结构紧凑重量轻节约材料两齿轮直径相差浸油深度致相减速器轴尺寸重量较高级齿轮承载力充分利中间轴承润滑困难仅输入输出端限制传动装置灵活性
传送装置简图：
计算说明
电动机选择运动参数计算
1 电动机选择
1）工作机功率Pw
F1500Nv15msηw096
PwFV1000ηw1500×151000×096234Kw
2）计算需电动机功率Pd
齿式联轴器效率ηl0998级精度圆柱直齿轮效率ηc097深沟球轴承效率ηz099
ηηl2ηc2ηz4099209720992089
PdPwη234089263Kw
载荷稳额定功率需略Pd查表取3Kw
3）选择电动机转速
工作转速nw60×1000VπD60×1000×15π×2401194rmin
单级圆柱直齿轮传动范围3~4
两级圆柱直齿轮传动范围8~40
电动机转速范围n0i×nw8~40×11949552~47760rmin
取n1500rmin
查表选择电动机型号Y100L24
满载转速1420rmin额定功率3Kw
2计算传动
电动机满载转速1420rmin
in0nw119
分配传动i1(13~14)i2i1×i2i
取i2302i1394
3计算级运动动力参数
1）计算轴转速
n11420rmin
n2n1i11420394360rmin
n3n2i2360302119rmin
2）计算轴功率
1轴：P1Pdηl263×099260Kw
2轴：P2P1ηcηz260×097×099250Kw
3轴：P3P2ηcηz250×097×099240Kw
卷筒轴：PwP3ηlηz240×099×099235Kw
3）计算轴输入转矩
电动机输出轴转矩
Td955×106Pdnm955×106×2631420185×104N∙mm
1轴：T1Tdηl185×104×099183×104N∙mm
2轴：T2T1ηcηzi1183×104×097×099×394693×104N∙mm
3轴：T3T2ηcηzi2693×104×097×099×302201×105N∙mm
卷筒轴：T卷T3ηlηz201×105×099×099197×105N∙mm
4 汇总表格
轴
功率Kw
转矩Nmm
转速rmin
传动i
效率η
电机轴
263
185×104
1420
1
099
1
260
183×104
1420
394
096
2
250
693×104
360
302
096
3
240
201×105
119
1
098
卷筒
235
197×105
119
二 齿轮传动设计计算
1高速轴啮合齿轮计算
1）考虑减速器现场安装限制齿轮选软齿面渐开线直齿齿轮齿轮材料采45钢正火硬度190HBW
齿轮材料采45钢调质硬度236HBW
2）σHlim1570MPaσHlim2390MPa
σFlim1220MPaσFlim2170MPa
取SH1SF125
[σ]H1570MPa[σ]H2390MPa
[σ]F1176MPa[σ]F2390MPa
3）确定z1z2
取z124z224×394965取z295
取Φd1k1
u9524396
4）齿轮转矩TT1ηz183×104×099181×104N∙mm
[σ]HminσH1σH2390MPa
d1≥7663kT(u+1)Φdu[σ]H2766×31×181×104×(396+1)1×396×39024062mm
5）模数md124169mm取m2mm
中心距a05m(z1+z2)119mm
圆整a120mm令z196uz1z24
η1＇4394415
d1z1m48mm
d2z2m192mm
齿宽bΦdd148mm取b250mmb155mm
校核：齿根弯曲疲劳强度查齿形系数YF1275YF2225齿形系数许应力值
YF1[σ]F127522000125
YF2[σ]F222517000132
YF2[σ]F2较校核齿轮2
σF22kTYF2bd1m2×1×181×104×22550×48×21697MPa<[σ]F2
设计合理
6） 齿轮参数
齿顶圆直径da152mmda2196mm
齿根圆直径df143mmdf2187mm
2 低速轴啮合齿轮计算
1）确定z1z2
取z122z222×3026644取z266
取Φd1k1
u66223
2） 齿轮转矩TT2ηz686×104N∙mm
[σ]HminσH1σH2390MPa
d1≥7663kT1(u+1)Φdu[σ]H2766×31×686×104×(3+1)1×3×39026465mm
3）模数md122294mm取m3mm
中心距a05m(z1+z2)132mm
uz1z23
η1＇3023306
d1z1m66mm
d2z2m198mm
齿宽bΦdd166mm取b270mmb175mm
校核：齿根弯曲疲劳强度查齿形系数YF1283YF2225齿形系数许应力值
YF1[σ]F127522000128
YF2[σ]F222517000132
YF2[σ]F2较校核齿轮2
σF22kT1YF2bd1m2×1×686×104×22570×66×32227MPa<[σ]F2
设计合理
4） 齿轮参数
齿顶圆直径da172mmda2204mm
齿根圆直径df1585mmdf21905mm
三轴设计计算校核
1 确定基轴径
σb600MPa取c100
1轴：
dmm≥c3pn110×326014201346
键槽dmm≥1346×1031386
取d25mm
2轴：
dmmc3pn110×32503602099
取d30mm
3轴：
dmmc3pn110×32401192994
键槽dmm≥2994×1033084
取d32mm
2 轴段直径长度数
齿轮1分度圆选择轴径相差较采轴齿轮
1轴：
位置
轴径mm
长度mm
联轴器
25
60
油封处
28
60
轴承
30
13
轴肩
36
98
齿轮处
52
55
轴肩
36
20
轴承
30
13
2轴：
位置
轴径mm
长度mm
轴承
30
27
齿轮2
36
74
轴肩
38
12
齿轮1
35
49
轴承
30
32
3轴：
位置
轴径mm
长度mm
轴承
40
32
齿轮2
45
68
轴肩
49
10
空轴段
46
69
轴承
40
15
油封处
38
55
联轴器
32
80
3 校核输出轴
（1） T3955×106P3n955×106×240119201×105N∙mm
Ft22Td22×201×105198203030N
Fr2Ft2tan∝n73897N(∝n20°)
Fa20N
（2） 确定轴跨距
（3） 校核强度
水方
F1Fr2×1215575+12155016N
F2Fr2F123737N
MF1×57528842Nmm
弯矩图：
竖直方
F1Ft2×1215575+1215137811N
F2Fr2F165219N
MF1×5757924133Nmm
弯矩图
MMx2+My28432703Nmm
合成弯矩图：
做转矩T图：
计算量弯矩Me
MeM2+(αT)2
α06
齿轮处
Me84327032+(06×201000)214715777Nmm
轴承2处
Me(αT)206×201000120600Nmm
Me图：
知危险截面齿轮处者右端45钢材料[σ1]55MPa
齿轮处：σeBMeB01d31471577701×4531615MPa<[σ1]
右端：σeBMeB01d312060001×3233680MPa<[σ1]
轴强度足够
四 轴承选择寿命校核
1 选择轴承
1轴2轴轴承径30mm选择6006深沟球轴承
3轴轴承径40mm选择6008深沟球轴承
2 校核轴承寿命
计算量动载荷
Fa0P Fr
Fr1F1x2+F1y250162+1378112146656N
Fr2F2x2+F2y2273372+65219270717N
校轴承1
ft1ε3c17KN
L10h10660n(ftcP)ε10660×119(17000146656)321814690h
五年二班制5×250×1620000h
五键选择强度校核
齿轮键普通键规格14×56kh245mm工作长度l(5614)42mm
d45mm材料45钢
σp125MPa
σp2Tdkl2×201×10545×45×424727MPa<σp
强度合格
联轴器键普通键规格10×70kh24mm工作长度l(7010)60mm
d32mm材料45钢
σp125MPa
σp2Tdkl2×201×10532×4×605234MPa<σp
强度合格
六联轴器选择
Y100L电动机输出轴28mm选择齿式联轴器输入轴需转矩185×104Nmm转速1420rmin选择GICL2型齿式联轴器
输出轴转矩201×105Nmm转速119rmin选择GICL2型齿式联轴器
七润滑方式密封方式选择
齿轮1转速n360rmind192mm线速度vnπd6036ms>2ms轴承采油润滑机座凸缘铸油沟润滑油型号LAN68齿轮采浸油润滑
机器尘环境工作输入轴输出轴采带复唇唇式密封圈轴承端盖
八减速器箱体设计（单位均mm）
低速轴传动齿轮中心距a132
箱座壁厚δ0025a+363取8
箱盖壁厚δ1002a+3≥8取8
箱盖凸缘厚度b15δ112
箱座凸缘厚度b115δ112
箱座底凸缘厚度b125δ20
脚螺栓M16
轴承旁连接螺栓M12
箱体连接螺栓M10
螺栓连接距离l 150~200
轴承端盖螺栓 M8
检视孔螺钉直径 d6
轴承座凸缘厚度 C50
轴承旁凸台半径 R>16取20
齿轮顶圆箱壁距离 10
齿轮端面箱壁间距离10
箱盖箱座肋厚 8
九附件设计
1 通气器
齿轮箱高速运转时部气体受热膨胀保证箱体外受压力衡减箱体受负荷设通气器时箱高压气体排出
选通气器尺寸M18×15
2 窥视孔窥视孔盖
便观察齿轮啮合情况注入润滑油箱体顶部设窥视孔
防止润滑油飞出密封作窥视孔加设视孔盖尺寸140×120连接螺钉4×M6×20
3 油标尺
方便检查油面高度保证传动件润滑油面指示器设低速级齿轮处油面较稳定部位
选油标尺尺寸M6
4 油塞
排出油污减速器箱座低部设置放油孔油塞封油垫封住
选油塞尺寸 M10×15
5 定位销
保证拆装箱盖时箱盖箱座安装配合准确保持轴承孔制造精度箱盖箱座联接凸缘配两定位销
选GB11786 A6×40
6 启盖螺钉
箱体剖分面涂水玻璃密封便拆卸箱盖箱盖凸缘设启盖螺钉拧动起盖螺钉顶开箱盖结构参见减速器总装图尺寸取M10×15
7 起吊装置
减速器箱体沉重采起重装置起吊箱盖铸吊耳
搬运整减速器箱座两端凸缘处铸吊钩
参考文献
[1] 宋宝玉 王瑜 张锋编机械设计基础（M）哈尔滨：哈尔滨工业学出版社2003年
[2] 张锋 王瑜编机械设计基础设计实践指导书（M）哈尔滨：哈尔滨工业学出版社2003年
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