二级斜齿轮减速器课程设计（电机功率4kW，转速960）
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计 算 及 说 明 结 果
第一章 电动机的选择及功率的计算
1.1电动机的选择
1.1.1选择电动机的类型
按工作要求选用JO2系列三相异步电动机，卧式封闭结构。电源的电压为380V。
1.1.2选择电动机功率
根据已知条件，工作机所需要的有效功率为：
其中 F: 运输带工作拉力
V: 运输带工作速度
电动机所需要的功率为:
式中为传动系统的总功率:
由[1]表2-5确定各部分效率为:
轴承传动效率，圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为8级) ,工作机传动效率,联轴器效率,代入上式得：
电动机所需要的功率为:
因载荷平稳,电动机额定功率略大于即可.选电动机功率为4kw，JO2系列电动机.
1.1.3确定电动机转速
卷筒轴工作转速：
选取电动机型号为，其主要参数见表1：
同步转速（） 额定功率（） 满载转速（）
1000 4．0 960 1．8 1．8
第二章 传动比的分配及参数的计算
2.1总传动比
2.2分配传动装置各级传动比
圆柱齿轮减速器高速级的传动比:
因为
所以 高速级传动比：
低速级传动比:
2.3传动装置的运动和动力参数计算
传动系统各轴的转速,功率和转矩计算如下:
2.3.1 Ⅰ轴（高速轴／电动机轴）
2.3.2 Ⅱ轴(中间轴)
2.3.3 Ⅲ轴(低速轴)
将上述计算结果列表2-1中,以供查询
表2-1 传动系统的运动和动力参数
参数 Ⅰ轴(高速轴) Ⅱ轴（中间轴） Ⅲ轴（低速轴）
转速 n
r/min 960 256 102.4
功率 P
(kw) 3.53 3.36 3.19
转矩 T
(N.m) 35.12 125.34 297.5
传动比i 3.75 2.5
第三章 齿轮传动的计算
3.1斜齿轮传动
3.1.1选精度等级,材料及齿数.
运输机一般工作机器速度不高,故选用8级精度
(1).选择材料及热处理方法
选中碳钢: 45钢
热处理方法:小齿轮调制处理(280HBS)、
大齿轮调制处理(240HBS)
硬度差HBS=280-240=40HBS
(2).选小齿轮齿数
大齿轮齿数
(3).选取螺旋角
初选螺旋角=
3.1.2按齿面接触强度设计
根据[4]按式(10-21)试算
即
(1).确定公式内的各计算值.
试选
由[4]图10-30 选取区域系数 =2.45
由[4]图10-26查得
则有
查[4]表10-7选取齿宽系数
查[4]表10-6查得材料的弹性影响系数
由[4]图10-21 按齿面硬度查得
小齿轮的接触疲劳强度极限
大齿轮的接触疲劳强度极限
由[5]式10-13 计算应力循环次数
由[4]图10-19 查得
接触疲劳系数 ,
对接触疲劳强度计算,点蚀破坏后不会立即导致不能继续工作的后果,故可取 .
按(10-12)计算接触疲劳许用应力:
许用接触应力:
(2)．计算
①试计算小齿轮分度圆直径
=40.81mm
②计算圆周速度
③计算齿宽b及模数
④计算纵向重合度
⑤计算载荷系数k.
由[4]表10-2查得使用系数
又根据 v=2.07,8级精度，由[4]图10-8查得系数=1.2
由表10-4查得
由图10-13查得
由[4]表10-3查得
故载荷系数
⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径.
由[5]式(10-10a)得
⑦计算模数
3.1.3按齿根弯曲强度设计
由[4]式(10-17)
(1).确定计算参数
①计算载荷系数
根据纵向重合度 从[4]图10-28查得螺旋角影响系数
②计算当量齿数
③查取齿型系数和应力校正系数
由[4]表10-5查得 , , ,
④计算大小齿轮的并加以比较.
1).由图10-20c查得
小齿轮的弯曲疲劳强度极限.
大齿轮的弯曲疲劳强度极限.
2).由[4]图10-18查得弯曲疲劳寿命系数
，
3).计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数 由[4]式10-12得:
故
比较得大齿轮值大.
(2).设计计算
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,而=2.5mm,已经可以满足弯曲强
度，但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆圆直径来计算应有的齿数.于是由
取 则
3.1.4几何尺寸计算
(1).计算中心距
将中心距圆整为120mm.
(2).按圆整后的中心距修正螺旋角
因值改变不多,故参数、、等不必修正.
(3).计算大小齿轮的分度圆直径
(4).计算齿轮宽度
圆整后得
3.2斜齿轮传动
3.2.1选精度等级,材料及齿数.
运输机一般工作机器速度不高,故选用8级精度
(1).选择材料及热处理方法
选中碳钢:45钢
热处理方法:小齿轮调制处理(280HBS)
大齿轮调制处理(240HBS)
硬度差HBS=280-240=40HBS
(2).选小齿轮齿数
大齿轮齿数
(3).选取螺旋角
初选螺旋角=
3.2.2按齿面接触强度设计
按[4]式(10-21)试算,即
(1).确定公式内的各计算值.
试选
由[4]图10-30 选取区域系数
由[4]图10-26查得
则有
查[4]表10-7选取齿宽系数
查[4]表10-6查得材料的弹性影响系数
由[4]图 10-21d 按齿面硬度查得
小齿轮的接触疲劳强度极限
大齿轮的接触疲劳强度极限
由[5]式 10-13计算应力循环次数
由[4]图 10-19 查得接触疲劳系数
,
对接触疲劳强度计算,点蚀破坏后不会立即导致不能继续工作的后果,故可取 .
按(10-12)计算接触疲劳许用应力:
许用接触应力:
(2)．计算
①试计算小齿轮分度圆直径.
②计算圆周速度.
③计算齿宽b及模数
④计算纵向重合度
⑤计算载荷系数k.
由[4]表10-2查得使用系数
根据 v=0.82,8级精度由[4]图10-8查得系数=1.12由表10-4查得
由表10-13查得
由[4]表10-3查得
故载荷系数
⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径.
由[5]式(10-10a)得
⑦计算模数
3.2.3按齿根弯曲强度设计
由[4]式(10-17)
(1).确定计算参数
①计算载荷系数
根据纵向重合度从图[4]10-28查得螺旋角影响系数
②计算当量齿数
③查取齿型系数和应力校正系数
由[4]表10-5查得 , , ,
④计算大小齿轮的并加以比较.
1).由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限.大齿轮的弯曲疲劳强度极限.
2).[4]由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数
3).计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数 由[4]式10-12得:
故
比较得大齿轮的数值大.
(2).设计计算
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,而=3.0mm,已可满足弯曲强度.但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆圆直径来计算应有的齿数.于是由
取 则有
3.2.4几何尺寸计算
(1).计算中心距
将中心距圆整为140mm.
(2).按圆整后的中心距修正螺旋角.
因值改变不多,故参数、、等不必修正.
(3).计算大小齿轮的分度圆直径
(4).计算齿轮宽度
圆整后得
第四章 轴的设计及校核
选取轴的材料为45钢,调制处理.
4.1Ⅰ轴的结构设计
4.1.1初步确定轴的最小直径
按[4]式15-2初步估算轴的最小直径.
根据表15-3 取，于是得:
输出轴的最小直径显然是安装连轴器的,为使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,需同时选取联轴器型号.
联轴器的转矩,查表14-1,取=1.3
则有
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准选用HL2型弹性套柱销联轴器,其最大转矩为250000 。联轴器的孔径.故取,联轴器长度L=50mm.联轴器与轴配合的毂孔长度.
4.1.2拟定轴上零件的装配方案.
Ⅰ轴上装配有弹性套柱销联轴器,滚动轴承、封油圈、圆柱斜齿轮、键、轴承端盖.
4.1.3根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度.
（1）为了满足弹性联轴器的轴向定位要求，取第一段右端需制出一轴肩。故取二段的直径，左端用轴承端盖定位，，联轴器与轴配合的轮毂孔长度，为了保证轴承端盖只压在联轴器上，而不压在轴的端面上，故二段的长度应比略短一些，现取。
（2）初步选择滚动轴承
因轴承同时受径向和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承，参照工作要求根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承7205型，其尺寸为
故取第三段直径，而，故。因圆柱斜齿轮，因此选，选，，。确定轴上圆角和倒角尺寸： 倒角 ，圆角。
4.2Ⅱ轴的结构设计及校核
已知：Ⅱ轴的功率，
4.2.1求作用在齿轮上的力
已知：斜齿大齿轮分度圆直径
斜齿小齿轮分度圆直径
大斜齿轮上的作用力有：
小斜齿轮上的作用力有：
4.2.2初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理。
初步估算轴的最小直径
查表（15—3） 取=120
4.2.3轴的结构设计及校核
（1）拟定轴上零件装配方案
（2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
①为了满足轴向定位的要求，左端轴承用轴承端盖和挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。
②初步选择滚动轴承
因轴承同时受径向和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承，参照工作要求根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承7207型，其尺寸为：
故取，而，
③取安装齿轮处的轴段第二四段的直径，齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位。已知斜齿轮的轮毂宽度，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，小斜齿轮右端和大斜齿轮左端均采用轴肩定位，轴肩高度，取。则轴环处的直径，取轴环的长度
④Ⅱ轴的总长度
（3）、轴上零件的周向定位
齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，按查手册，查得平键截面（GB/T 1095～1979）。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为，同样，联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的。
（4）、确定轴上圆角和倒角尺寸
参考[4]II表（15—2），取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为2mm.
（5）、求轴上的载荷
1）首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值，对于7207型圆锥滚子轴承查得，因此，作为简支梁的轴的支承跨距：
2）作水平弯矩图
①求支反力
，
② 求弯矩
③画弯矩图（b）
3）作垂直平面的弯矩图
①求支反力
，
②求弯矩
③画弯矩图（c）
4）①合成弯矩
②画弯矩图（d）
5）作扭矩图（e）
6）按弯扭组合成的应力校核轴的强度
对称循环变应力时
根据[4]式（15—4）
按[4]表（15—1）查得
由表（15—1）查得
4.3Ⅲ轴的结构设计
4.3.1初步确定轴的最小直径
查[4]表（15—3） =110
4.3.2拟定轴上零件装配方案
轴上装配有:斜齿轮,单列圆锥滚子轴承,套筒,联轴器,轴承端盖,螺栓.
4.3.3根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
（1）为了满足要求,轴的最小直径显然是安装联轴器，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩 查表（14—1），考虑转矩变化很小，故取 则
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准（GB/T4323—1984）选用HL3型弹性套柱销联轴器。其最大转矩为,联轴器的孔径，故选，联轴器长度L=70mm，联轴器与轴配合的毂孔长度，为使轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上，故第二段长度应比略短一些，现选。第二段安装轴承,右端采用轴肩定位,左端采用端盖定位,选。根据，由轴承产品目录中选用0基本游隙组，标准精度等级的单列圆锥滚子轴承7209型，其尺寸为，故取。
（2）取安装齿轮的轴段Ⅱ段的直径，齿轮的左端采用轴肩定位，，齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位已知斜齿齿轮的轮毂，，为了保证Ⅱ轴与Ⅲ轴两斜齿轮的正确啮合，则：
则有
联轴器的左端采用轴肩定位，轴肩高度，取，则
4.3.4轴向零件的周向定位
齿轮联轴器的周向定位均采用平键联接，根据，键，，为了 保证齿轮与轴有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴配合为过渡配合，选键，。
第五章 传动零件及轴承的润滑、密封的选择
5.1齿轮润滑的选择
齿轮的圆周速度，可选用浸油润滑，浸油润滑是将传动件一部分浸入油中，传动件回转时，粘在其上的润滑油被带到啮合区进行润滑。同时，油池中的油被甩到箱壁上可以散热，箱体内应有足够的润滑油以保证润滑及散热需要。
润滑油选全损耗系统用油（GB443—1989）代号：L—AN22，在
40℃时，运动粘度为。凝点（倾点）不低于-5℃，闪点（开口）不低于150℃。主要用途用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机风动工具等。
5.2滚动轴承的润滑
对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度时，滚动轴承宜采用脂润滑。当齿轮的圆周速度时，滚动轴承多采用油润滑。滚动轴承选钙钠基润滑脂（ZBE36001—1988）ZGN—2。滴点不低于135℃.主要用途用于工作温度在80℃～100℃，有水分或较潮湿环境中工作的机械润滑。多用于铁路、机车、列车等滚动轴承（温度较高者）润滑，不适合低温工作。
5.3减速器的密封
减速器需要密封的部位一般有伸出处、轴承室内侧、箱体接合面和轴承盖、检查孔和排油孔接合面等处。
5.3.1轴伸出处的密封
为了防止润滑油漏出和外界杂质、灰尘等侵入轴承室的密封效果。毡圈式密封简单、价廉，但对轴颈接触面的摩擦较严重。主要用于脂润滑及密封处轴颈圆周速度较低（一般不超过）的油润滑。
5.3.2箱体结合面的密封
为了保证箱座、箱盖联接处的密封联接，凸缘应有足够的宽度，结合面要经过精刨或刮研。联接螺栓间距不应过大以保证压紧力。为了保证轴承孔的精度，剖分面间不得加垫片，只允许右剖面间涂以密封胶。为提高密封性，左箱座凸缘上铣出回油沟,使渗入凸缘联接缝隙面上的油重新流回箱体内。
铸造箱体材料一般多用铸铁HT150或HT200，铸造箱体较易获得合理和复杂的结构形状，刚度好易进行切削加工。
5.4减速器箱体结构尺寸
机座壁厚 取
机盖壁厚 取
机座凸缘厚度
机盖凸缘厚度
机底凸缘厚度
地脚螺栓直径 取
地脚螺栓数目
轴承旁连接螺栓直径
取
盖与座连接螺栓直径
取
联接螺栓的间距
轴承端盖螺钉直径
取
窥视孔盖螺栓直径
取
定位销直径
至外机壁距离
至凸缘边缘距离
轴承外径：
轴承旁连接螺栓距离：
轴承旁凸台半径
箱外壁至轴承座端面距离：
机盖,机座筋厚：
大齿轮顶圆与箱内壁间距离：
参考文献
[1]王之栎.机械设计课程设计.机械工业出版社
[2]银金光.机械设计课程设计.中国林业出版社
[3]濮良贵.机械设计基础.高等教育出版社
[4]徐锦康.机械设计零件手册.高等教育出版社
[5]卢颂蜂.机械零件课程设计.清华大学
[6]殷玉枫.机械设计.高等教育出版社
[7]朱家诚.机械设计课程设计.合肥工业大学出版社
[8]黄义俊.机械设计基础课程设计.浙江大学出版社
[9]陈秀宁、施高义.机械设计课程设计.浙江大学出版社
[10]林昌华、张海兵.机械设计课程设计.重庆大学出版社
[11]孔凌嘉.机械基础综合课程设计.北京理工大学出版社
=
=2.45
=1.2
=2.5mm
117mm
=
=1.12
=3.0mm
联轴器的孔径
选单列圆锥
滚子轴承
选单列圆锥滚子轴承
符合要求
选单列圆锥
滚子轴承
...
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