『壹』 一级蜗轮蜗杆课程设计
机械设计课程设计说明书
前言
课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。根据学院的教学环节，在2006年6月12日-2006年6月30日为期三周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电机——联轴器——减速器——联轴器——带式运输机），本人是在周知进老师指导下独立完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和A0图纸一张、A3图纸三张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。
该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。
设计者：殷其中
2006年6月30日
参数选择：
总传动比：I=35 Z1=1 Z2=35
卷筒直径：D=350mm
运输带有效拉力：F=6000N
运输带速度：V=0.5m/s
工作环境：三相交流电源
有粉尘
常温连续工作
一、 传动装置总体设计：
根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。(如图2.1所示) 根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V≤4——5m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见（如图2.2所示），采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。 图2.1
该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。
二、 电动机的选择：
由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V
根据生产设计要求，该减速器卷筒直径D=350mm。运输带的有效拉力F=6000N，带速V=0.5m/s，载荷平稳，常温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为380V。
1、 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V，Y系列
2、 传动滚筒所需功率
3、 传动装置效率：（根据参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 第133-134页表12-8得各级效率如下）其中：
蜗杆传动效率η1=0.70
搅油效率η2=0.95
滚动轴承效率（一对）η3=0.98
联轴器效率ηc=0.99
传动滚筒效率ηcy=0.96
所以：
η=η1•η2•η33•ηc2•ηcy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633
电动机所需功率： Pr= Pw/η =3.0/0.633=4.7KW
传动滚筒工作转速： nw＝60×1000×v / ×350
＝27.9r/min
根据容量和转速，根据参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社 第339-340页表附表15-1可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如表3-1:
表3-1
方案 电动机型号 额定功率
Ped kw 电动机转速 r/min 额定转矩
同步转速 满载转速
1 Y132S1-2 5.5 3000 2900 2.0
2 Y132S-4 5.5 1500 1440 2.2
3 Y132M2-6 5.5 1000 960 2.0
4 Y160M-8 5.5 750 720 2.0
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，可见第3方案比较适合。因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如下表3-2：
表3-2
中心高H 外形尺寸
L×（AC/2＋AD）×HD 底角安装尺寸
A×B 地脚螺栓孔直径K 轴身尺寸
D×E 装键部位尺寸
F×G×D
132 515×（270/2＋210）×315 216×178 12 38×80 10×33×38
四、运动参数计算：
4.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩
P0 = Pr=4.7kw
n0=960r/min
T0=9.55 P0 / n0=4.7×103=46.7N .m
4.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩
P1 = P0•η01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992 =3.19 kw
nⅠ= = = 27.4 r/min
T1= 9550 = 9550× = 1111.84N•m
4.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩
P2 = P1•ηc•ηcy=3.19×0.99×0.99=3.13kw
n2= = = 27.4 r/min
T2= 9550 = 9550× = 1089.24N•m
运动和动力参数计算结果整理于下表4-1：
表4-1
类型 功率P（kw） 转速n（r/min） 转矩T（N•m） 传动比i 效率η
蜗杆轴 4.7 960 46.75 1 0.679
蜗轮轴 3.19 27.4 1111.84 35
传动滚筒轴 3.13 27.4 1089.24
五、蜗轮蜗杆的传动设计：
蜗杆的材料采用45钢，表面硬度>45HRC，蜗轮材料采用ZCuA110Fe3,砂型铸造。
以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由《机械设计 第四版》 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年 第13章蜗杆传动为主要依据。
具体如表3—1：
表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表
项 目 计算内容 计算结果
中心距的计算
蜗杆副的相对滑动速度
参考文献5第37页（23式） 4m/s<Vs<7m/s
当量摩擦
系数 4m/s<Vs<7m/s
由表13.6取最大值
选[ ]值
在图13.11的i=35的线上，查得[ ]=0.45
[ ]=0.45
蜗轮转矩
使用系数 按要求查表12.9
转速系数
弹性系数 根据蜗轮副材料查表13.2
寿命系数
接触系数 按图13.12I线查出
接触疲劳极限 查表13.2
接触疲劳最小安全系数 自定
中心距
传动基本尺寸
蜗杆头数
Z1=1
蜗轮齿数模数
m=10
蜗杆分度圆 直径
或
蜗轮分度圆
直径
mm
蜗杆导程角
表13.5
变位系数 x=（225-220）/10=0.5 x=0.5
蜗杆齿顶圆 直径 表13.5
mm
蜗杆齿根圆 直径 表13.5
mm
蜗杆齿宽
mm
蜗轮齿根圆直径
mm
蜗轮齿顶圆直径（吼圆直径）
mm
蜗轮外径
mm
蜗轮咽喉母圆半径
蜗轮齿宽 B =82.5
B=82mm
mm
蜗杆圆周速度
=4.52 m/s
相对滑动速度
m/s
当量摩擦系数 由表13.6查得
轮齿弯曲疲劳强度验算
许用接触应力
最大接触应力
合格
齿根弯曲疲劳强度 由表13.2查出
弯曲疲劳最小安全系数 自取
许用弯曲疲劳应力
轮齿最大弯曲应力
合格
蜗杆轴扰度验算
蜗杆轴惯性矩
允许蜗杆扰度
蜗杆轴扰度
合格
温度计算
传动啮合效率
搅油效率 自定
轴承效率 自定
总效率
散热面积估算
箱体工作温度
此处取 =15w/（m²c）
合格
润滑油粘度和润滑方式
润滑油粘度 根据 m/s由表13.7选取
润滑方法 由表13.7采用浸油润滑
六、蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计
6.1蜗杆基本尺寸设计
根据电动机的功率P=5.5kw，满载转速为960r/min，电动机轴径 ，轴伸长E=80mm
轴上键槽为10x5。
1、 初步估计蜗杆轴外伸段的直径
d=（0.8——10） =30.4——38mm
2、 计算转矩
Tc=KT=K×9550× =1.5×9550×5.5/960=82.1N.M
由Tc、d根据《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第334页表14-13可查得选用HL3号弹性柱销联轴器（38×83）。
3、 确定蜗杆轴外伸端直径为38mm。
4、 根据HL3号弹性柱销联轴器的结构尺寸确定蜗杆轴外伸端直径为38mm的长度为80mm。
5、 由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键10×70，蜗杆轴上的键槽宽 mm，槽深为 mm，联轴器上槽深 ，键槽长L=70mm。
6、 初步估计d=64mm。
7、 由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第189页图7-19，以及蜗杆上轴承、挡油盘，轴承盖，密封圈等组合设计，蜗杆的尺寸如零件图1（蜗杆零件图）
6.2蜗轮基本尺寸表（由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第96页表4-32及第190页图7-20及表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得）
表6—1蜗轮结构及基本尺寸
蜗轮采用装配式结构，用六角头螺栓联接（ 100mm）,轮芯选用灰铸铁 HT200 ，轮缘选用铸锡青铜ZcuSn10P1+* 单位：mm
a=b C x B
160 128 12 36 20 15 2 82
e n
10 3 35 380 90º 214 390 306
七、蜗轮轴的尺寸设计与校核
蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密封圈、键，轴的大致结构如图7.1：
图7.1 蜗轮轴的基本尺寸结构图
7.1 轴的直径与长度的确定
1.初步估算轴的最小直径（外伸段的直径）
经计算D6>51.7>100mm
又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mm
计算转矩
Tc=KT=K×9550× =1.5×9550×3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M
所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用HL5弹性柱销联轴器65×142，
因此 =65m m
2.由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键20×110，普通平键GB1096—90A型键20×70，联轴器上键槽深度 ，蜗轮轴键槽深度 ，宽度为 由参考文献《机械设计基础》（下册） 张莹 主编 机械工业出版社 1997年的第316页—321页计算得：如下表：
图中表注 计算内容 计算结果
L1 （由参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） L1=25
L2 自定 L2=20
L3 根据蜗轮 L3=128
L4 自定 L4=25
L5 （由参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） L5=25
L6 自定 L6=40
L7 选用HL5弹性柱销联轴器65×142 L7=80
D1 （由参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） D1=80
D2 便于轴承的拆卸 D2=84
D3 根据蜗轮 D3=100
D4 便于轴承的拆卸 D4=84
D5 自定 D5=72
D6 D6>51.7>100mm
又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mm D6=67
7.2轴的校核
7.2.1轴的受力分析图
图7.1
X-Y平面受力分析
图7.2
X-Z平面受力图：
图7.3
水平面弯矩
1102123.7
521607
97 97 119
图7.4
垂直面弯矩 714000
图7.5
436150.8
合成弯矩
1184736.3
714000
681175.5
图7.6
当量弯矩T与aT
T=1111840Nmm
aT=655985.6Nmm
图7.7
7.2.2轴的校核计算如表5.1
轴材料为45钢， ， ，
表7.1
计算项目 计算内容 计算结果
转矩
Nmm
圆周力 =20707.6N
=24707.6N
径向力
=2745.3N
轴向力 =24707.6×tan 20º
Fr =8992.8N
计算支承反力
=1136.2N
=19345.5N
垂直面反力
=4496.4N
水平面X-Y受力图 图7.2
垂直面X-Z受力 图7.3
画轴的弯矩图
水平面X-Y弯矩图 图7.4
垂直面X-Z弯矩图 图7.5
合成弯矩 图7.6
轴受转矩T T= =1111840Nmm
T=1111840Nmm
许用应力值 表16.3，查得
应力校正系数a a=
a=0.59
当量弯矩图
当量弯矩 蜗轮段轴中间截面
=947628.6Nmm
轴承段轴中间截面处
=969381.2Nmm
947628.6Nmm
=969381.2Nmm
当量弯矩图 图7.7
轴径校核
验算结果在设计范围之内，设计合格
轴的结果设计采用阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应力集中，具体尺寸和要求见零件图2（蜗轮中间轴）。
7.3装蜗轮处轴的键槽设计及键的选择
当轴上装有平键时，键的长度应略小于零件轴的接触长度，一般平键长度比轮毂长度短5—10mm，由参考文献1表2.4—30圆整，可知该处选择键2.5×110，高h=14mm，轴上键槽深度为 ，轮毂上键槽深度为 ，轴上键槽宽度为 轮毂上键槽深度为
八、减速器箱体的结构设计
参照参考文献〈〈机械设计课程设计》（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表8.1：
表8.1箱体的结构尺寸
减速器箱体采用HT200铸造，必须进行去应力处理。
设计内容 计 算 公 式 计算结果
箱座壁厚度δ =0.04×225+3=12mm
a为蜗轮蜗杆中心距 取δ=12mm
箱盖壁厚度δ1 =0.85×12=10mm
取δ1=10mm
机座凸缘厚度b b=1.5δ=1.5×12=18mm b=18mm
机盖凸缘厚度b1 b1=1.5δ1=1.5×10=15mm b1=18mm
机盖凸缘厚度P P=2.5δ=2.5×12=30mm P=30mm
地脚螺钉直径dØ dØ==20mm dØ=20mm
地脚螺钉直径d`Ø d`Ø==20mm d`Ø==20mm
地脚沉头座直径D0 D0==48mm D0==48mm
地脚螺钉数目n 取n=4个 取n=4
底脚凸缘尺寸（扳手空间） L1=32mm L1=32mm
L2=30mm L2=30mm
轴承旁连接螺栓直径d1 d1= 16mm d1=16mm
轴承旁连接螺栓通孔直径d`1 d`1=17.5 d`1=17.5
轴承旁连接螺栓沉头座直径D0 D0=32mm D0=32mm
剖分面凸缘尺寸（扳手空间） C1=24mm C1=24mm
C2=20mm C2=20mm
上下箱连接螺栓直径d2 d2 =12mm d2=12mm
上下箱连接螺栓通孔直径d`2 d`2=13.5mm d`2=13.5mm
上下箱连接螺栓沉头座直径 D0=26mm D0=26mm
箱缘尺寸（扳手空间） C1=20mm C1=20mm
C2=16mm C2=16mm
轴承盖螺钉直径和数目n,d3 n=4, d3=10mm n=4
d3=10mm
检查孔盖螺钉直径d4 d4=0.4d=8mm d4=8mm
圆锥定位销直径d5 d5= 0.8 d2=9mm d5=9mm
减速器中心高H H=340mm H=340mm
轴承旁凸台半径R R=C2=16mm R1=16mm
轴承旁凸台高度h 由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。 取50mm
轴承端盖外径D2 D2=轴承孔直径+(5~5.5) d3 取D2=180mm
箱体外壁至轴承座端面距离K K= C1+ C2+(8~10)=44mm K=54mm
轴承旁连接螺栓的距离S 以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取S=D2 S=180
蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离） L1=K+δ=56mm L1=56mm
蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离 =15mm
取 =15mm
蜗轮端面与箱体内壁之间的距离 =12mm
取 =12mm
机盖、机座肋厚m1,m m1=0.85δ1=8.5mm, m=0.85δ=10mm m1=8.5mm, m=10mm
以下尺寸以参考文献《机械设计、机械设计基础课程设计》 王昆等主编 高等教育出版社 1995年表6-1为依据
蜗杆顶圆与箱座内壁的距离 =40mm
轴承端面至箱体内壁的距离 =4mm
箱底的厚度 20mm
轴承盖凸缘厚度 e=1.2 d3=12mm 箱盖高度 220mm 箱盖长度
（不包括凸台） 440mm
蜗杆中心线与箱底的距离 115mm 箱座的长度
（不包括凸台） 444mm 装蜗杆轴部分的长度 460mm
箱体宽度
（不包括凸台） 180mm 箱底座宽度 304mm 蜗杆轴承座孔外伸长度 8mm
蜗杆轴承座长度 81mm 蜗杆轴承座内端面与箱体内壁距离 61mm
九、减速器其他零件的选择
经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件：
表9-1键 单位：mm
安装位置 类型 b（h9） h（h11） L9（h14）
蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处 GB1096-90
键10×70 10 8 70
蜗轮与蜗轮轴联接处 GB1096-90
键25×110 25 14 110
蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处 GB1096-90
键20×110 20 12 110
表9-2圆锥滚动轴承 单位：mm
安装位置 轴承型号 外 形 尺 寸
d D T B C
蜗 杆 GB297-84
7312（30312） 60 130 33.5 31 26
蜗轮轴 GB/T297-94
30216 80 140 28.25 26 22
表9-3密封圈（GB9877.1-88） 单位：mm
安装位置 类型 轴径d 基本外径D 基本宽度
蜗杆 B55×80×8 55 80 8
蜗轮轴 B75×100×10 75 100 10
表9-4弹簧垫圈（GB93-87）
安装位置 类型 内径d 宽度（厚度） 材料为65Mn，表面氧化的标准弹簧垫圈
轴承旁连接螺栓 GB93-87-16 16 4
上下箱联接螺栓 GB93-87-12 12 3
表9-5挡油盘
参考文献《机械设计课程设计》（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年第132页表2.8-7
安装位置 外径 厚度 边缘厚度 材料
蜗杆 129mm 12mm 9mm Q235
定位销为GB117-86 销8×38 材料为45钢
十、减速器附件的选择
以下数据均以参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的P106-P118
表10-1视孔盖（Q235） 单位mm
A A1 A。 B1 B B0 d4 h
150 190 170 150 100 125 M 8 1.5
表10-2吊耳 单位mm
箱盖吊耳 d R e b
42 42 42 20
箱座吊耳 B H h
b
36 19.2 9..6 9 24
表10-3起重螺栓 单位mm
d D L S d1
C d2 h
M16 35 62 27 16 32 8 4 2 2 22 6
表10-4通气器 单位mm
D d1 d2 d3 d 4 D a b s
M18×1.5 M33×1.5 8 3 16 40 12 7 22
C h h1 D1 R k e f
16 40 8 25.4 40 6 2 2
表10-5轴承盖（HT150） 单位mm
安 装
位 置 d3 D d 0 D0 D2 e e1 m D4 D5 D6 b1 d1
蜗杆 10 130 11 155 180 12 13 35.5 120 125 127 8 80
蜗轮轴 10 140 11 165 190 12 13 20 130 135 137 10 100
表10-6油标尺 单位mm
d1 d2 d3 h a b c D D1
M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22
表10-7油塞（工业用革） 单位mm
d D e L l a s d1 H
M1×1.5 26 19.6 23 12 3 17 17 2
十一、减速器的润滑
减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。
本减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。
蜗轮轴承采用刮板润滑。
蜗杆轴承采用脂润滑，为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走，常在轴承内侧加挡油盘。
1、《机械设计课程设计》（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年
2、《机械设计 第四版》 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年
3、《机械设计、机械设计基础课程设计》 王昆等主编 高等教育出版社 1995年
4、《机械设计课程设计图册》（第三版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1987年
5、《机械设计课程设计指导书》（第二版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1989年
6、简明机械设计手册（第二版） 唐金松主编 上海科学技术出版社 2000年
《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 1993年
《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社1989
《机械设计 第四版》 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年
要的就Q我406592117
『贰』 《简明机械设计手册》的作者的简介
洪钟德,上海同济大学教授
『叁』 求一份同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计说明书
目 录
设计任务书……………………………………………………1
传动方案的拟定及说明………………………………………4
电动机的选择…………………………………………………4
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5
传动件的设计计算……………………………………………5
轴的设计计算…………………………………………………8
滚动轴承的选择及计算………………………………………14
键联接的选择及校核计算……………………………………16
连轴器的选择…………………………………………………16
减速器附件的选择……………………………………………17
润滑与密封……………………………………………………18
设计小结………………………………………………………18
参考资料目录…………………………………………………18
机械设计课程设计任务书
题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器
一． 总体布置简图
1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速器；4—带式运输机；5—鼓轮；6—联轴器
二． 工作情况：
载荷平稳、单向旋转
三． 原始数据
鼓轮的扭矩T（N·m）：850
鼓轮的直径D（mm）：350
运输带速度V（m/s）：0.7
带速允许偏差（％）：5
使用年限（年）：5
工作制度（班/日）：2
四． 设计内容
1. 电动机的选择与运动参数计算；
2. 斜齿轮传动设计计算
3. 轴的设计
4. 滚动轴承的选择
5. 键和连轴器的选择与校核；
6. 装配图、零件图的绘制
7. 设计计算说明书的编写
五． 设计任务
1． 减速器总装配图一张
2． 齿轮、轴零件图各一张
3． 设计说明书一份
六． 设计进度
1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算
2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计
3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制
4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写
传动方案的拟定及说明
由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。
本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。
电动机的选择
1．电动机类型和结构的选择
因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。
2．电动机容量的选择
1） 工作机所需功率Pw
Pw＝3.4kW
2） 电动机的输出功率
Pd＝Pw/η
η＝ ＝0.904
Pd＝3.76kW
3．电动机转速的选择
nd＝（i1’·i2’…in’）nw
初选为同步转速为1000r/min的电动机
4．电动机型号的确定
由表20－1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW，满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。
计算传动装置的运动和动力参数
传动装置的总传动比及其分配
1．计算总传动比
由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：
i＝nm/nw
nw＝38.4
i＝25.14
2．合理分配各级传动比
由于减速箱是同轴式布置，所以i1＝i2。
因为i＝25.14，取i＝25，i1=i2=5
速度偏差为0.5%<5%，所以可行。
各轴转速、输入功率、输入转矩
项 目
电动机轴
高速轴I
中间轴II
低速轴III
鼓 轮
转速（r/min）
960
960
192
38.4
38.4
功率（kW）
4
3.96
3.84
3.72
3.57
转矩（N·m）
39.8
39.4
191
925.2
888.4
传动比
1
1
5
5
1
效率
1
0.99
0.97
0.97
0.97
传动件设计计算
1．选精度等级、材料及齿数
1） 材料及热处理；
选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
2） 精度等级选用7级精度；
3） 试选小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数z2＝100的；
4） 选取螺旋角。初选螺旋角β＝14°
2．按齿面接触强度设计
因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算
按式（10—21）试算，即
dt≥
1） 确定公式内的各计算数值
（1） 试选Kt＝1.6
（2） 由图10－30选取区域系数ZH＝2.433
（3） 由表10－7选取尺宽系数φd＝1
（4） 由图10－26查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，则εα＝εα1＋εα2＝1.62
（5） 由表10－6查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa
（6） 由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1＝600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa；
（7） 由式10－13计算应力循环次数
N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8
N2＝N1/5＝6.64×107
（8） 由图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.95；KHN2＝0.98
（9） 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得
[σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa
[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa
[σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa
2） 计算
（1） 试算小齿轮分度圆直径d1t
d1t≥
= =67.85
（2） 计算圆周速度
v= = =0.68m/s
（3） 计算齿宽b及模数mnt
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm
mnt= = =3.39
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm
b/h=67.85/7.63=8.89
（4） 计算纵向重合度εβ
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59
（5） 计算载荷系数K
已知载荷平稳，所以取KA=1
根据v=0.68m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数KV=1.11；由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同，
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42
由表10—13查得KFβ=1.36
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05
（6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a）得
d1= = mm=73.6mm
（7） 计算模数mn
mn = mm=3.74
3．按齿根弯曲强度设计
由式(10—17)
mn≥
1） 确定计算参数
（1） 计算载荷系数
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96
（2） 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59，从图10－28查得螺旋角影响系数 Yβ＝0。88
（3） 计算当量齿数
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47
（4） 查取齿型系数
由表10－5查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172
（5） 查取应力校正系数
由表10－5查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798
（6） 计算[σF]
σF1=500Mpa
σF2=380MPa
KFN1=0.95
KFN2=0.98
[σF1]=339.29Mpa
[σF2]=266MPa
（7） 计算大、小齿轮的 并加以比较
= =0.0126
= =0.01468
大齿轮的数值大。
2） 设计计算
mn≥ =2.4
mn=2.5
4．几何尺寸计算
1） 计算中心距
z1 =32.9，取z1=33
z2=165
a =255.07mm
a圆整后取255mm
2） 按圆整后的中心距修正螺旋角
β=arcos =13 55’50”
3） 计算大、小齿轮的分度圆直径
d1 =85.00mm
d2 =425mm
4） 计算齿轮宽度
b=φdd1
b=85mm
B1=90mm，B2=85mm
5） 结构设计
以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。
轴的设计计算
拟定输入轴齿轮为右旋
II轴：
1．初步确定轴的最小直径
d≥ ＝ =34.2mm
2．求作用在齿轮上的受力
Ft1= =899N
Fr1=Ft =337N
Fa1=Fttanβ=223N；
Ft2=4494N
Fr2=1685N
Fa2=1115N
3．轴的结构设计
1） 拟定轴上零件的装配方案
i. I-II段轴用于安装轴承30307，故取直径为35mm。
ii. II-III段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为44mm。
iii. III-IV段为小齿轮，外径90mm。
iv. IV-V段分隔两齿轮，直径为55mm。
v. V-VI段安装大齿轮，直径为40mm。
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承，直径为35mm。
2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1. I-II段轴承宽度为22.75mm，所以长度为22.75mm。
2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为16mm。
3. III-IV段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度90mm。
4. IV-V段用于隔开两个齿轮，长度为120mm。
5. V-VI段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为83mm。
6. VI-VIII长度为44mm。
4． 求轴上的载荷
66 207.5 63.5
Fr1=1418.5N
Fr2=603.5N
查得轴承30307的Y值为1.6
Fd1=443N
Fd2=189N
因为两个齿轮旋向都是左旋。
故：Fa1=638N
Fa2=189N
5．精确校核轴的疲劳强度
1） 判断危险截面
由于截面IV处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面
2） 截面IV右侧的
截面上的转切应力为
由于轴选用40cr，调质处理，所以
， ， 。
（[2]P355表15-1）
a) 综合系数的计算
由 ， 经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为 ， ，
（[2]P38附表3-2经直线插入）
轴的材料敏感系数为 ， ，
（[2]P37附图3-1）
故有效应力集中系数为
查得尺寸系数为 ，扭转尺寸系数为 ，
（[2]P37附图3-2）（[2]P39附图3-3）
轴采用磨削加工，表面质量系数为 ，
（[2]P40附图3-4）
轴表面未经强化处理，即 ，则综合系数值为
b) 碳钢系数的确定
碳钢的特性系数取为 ，
c) 安全系数的计算
轴的疲劳安全系数为
故轴的选用安全。
I轴：
1．作用在齿轮上的力
FH1=FH2=337/2=168.5
Fv1=Fv2=889/2=444.5
2．初步确定轴的最小直径
3．轴的结构设计
1） 确定轴上零件的装配方案
2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
d) 由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为25mm。
e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2.5mm，所以该段直径选为30。
f) 该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，则轴承选用30207型，即该段直径定为35mm。
g) 该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为40mm。
h) 为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为46mm。
i) 轴肩固定轴承，直径为42mm。
j) 该段轴要安装轴承，直径定为35mm。
2） 各段长度的确定
各段长度的确定从左到右分述如下：
a) 该段轴安装轴承和挡油盘，轴承宽18.25mm，该段长度定为18.25mm。
b) 该段为轴环，宽度不小于7mm，定为11mm。
c) 该段安装齿轮，要求长度要比轮毂短2mm，齿轮宽为90mm，定为88mm。
d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm（采用油润滑），轴承宽18.25mm，定为41.25mm。
e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸，定为57mm。
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm
4．按弯扭合成应力校核轴的强度
W=62748N.mm
T=39400N.mm
45钢的强度极限为 ，又由于轴受的载荷为脉动的，所以 。
III轴
1．作用在齿轮上的力
FH1=FH2=4494/2=2247N
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N
2．初步确定轴的最小直径
3．轴的结构设计
1） 轴上零件的装配方案
2） 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
I-II
II-IV
IV-V
V-VI
VI-VII
VII-VIII
直径
60
70
75
87
79
70
长度
105
113.75
83
9
9.5
33.25
5．求轴上的载荷
Mm=316767N.mm
T=925200N.mm
6. 弯扭校合
滚动轴承的选择及计算
I轴：
1．求两轴承受到的径向载荷
5、 轴承30206的校核
1） 径向力
2） 派生力
，
3） 轴向力
由于 ，
所以轴向力为 ，
4） 当量载荷
由于 ， ，
所以 ， ， ， 。
由于为一般载荷，所以载荷系数为 ，故当量载荷为
5） 轴承寿命的校核
II轴：
6、 轴承30307的校核
1） 径向力
2） 派生力
，
3） 轴向力
由于 ，
所以轴向力为 ，
4） 当量载荷
由于 ， ，
所以 ， ， ， 。
由于为一般载荷，所以载荷系数为 ，故当量载荷为
5） 轴承寿命的校核
III轴：
7、 轴承32214的校核
1） 径向力
2） 派生力
，
3） 轴向力
由于 ，
所以轴向力为 ，
4） 当量载荷
由于 ， ，
所以 ， ， ， 。
由于为一般载荷，所以载荷系数为 ，故当量载荷为
5） 轴承寿命的校核
键连接的选择及校核计算
代号
直径
（mm）
工作长度
（mm）
工作高度
（mm）
转矩
（N·m）
极限应力
（MPa）
高速轴
8×7×60（单头）
25
35
3.5
39.8
26.0
12×8×80（单头）
40
68
4
39.8
7.32
中间轴
12×8×70（单头）
40
58
4
191
41.2
低速轴
20×12×80（单头）
75
60
6
925.2
68.5
18×11×110（单头）
60
107
5.5
925.2
52.4
由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为 ，所以上述键皆安全。
连轴器的选择
由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。
二、高速轴用联轴器的设计计算
由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为 ，
计算转矩为
所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4（GB4323-84），但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用TL5（GB4323-84）
其主要参数如下：
材料HT200
公称转矩
轴孔直径 ，
轴孔长 ，
装配尺寸
半联轴器厚
（[1]P163表17-3）（GB4323-84）
三、第二个联轴器的设计计算
由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为 ，
计算转矩为
所以选用弹性柱销联轴器TL10（GB4323-84）
其主要参数如下：
材料HT200
公称转矩
轴孔直径
轴孔长 ，
装配尺寸
半联轴器厚
（[1]P163表17-3）（GB4323-84）
减速器附件的选择
通气器
由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M18×1.5
油面指示器
选用游标尺M16
起吊装置
采用箱盖吊耳、箱座吊耳
放油螺塞
选用外六角油塞及垫片M16×1.5
润滑与密封
一、齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。
二、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。
三、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。
四、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
设计小结
由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。
参考资料目录
[1]《机械设计课程设计》，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信远主编，1995年12月第一版；
[2]《机械设计（第七版）》，高等教育出版社，濮良贵，纪名刚主编，2001年7月第七版；
[3]《简明机械设计手册》，同济大学出版社，洪钟德主编，2002年5月第一版；
[4]《减速器选用手册》，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版；
[5]《工程机械构造图册》，机械工业出版社，刘希平主编
[6]《机械制图（第四版）》，高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001年8月第四版；
[7]《互换性与技术测量（第四版）》，中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编，2001年1月第四版。
『肆』 本科机械专业学生：请老师推荐一本简明的机械设计手册。
你没必要买，因为你以后需要的手册都能在你的工作地点能找到。售价不便宜了，你现在是学生，有电脑吧，去网上找电子版本的，有个软件版的，这个是要是查询数据有用些，具体想要内容去到书本手册扫描的电子书来看，网上有很多地方可以找到下载。电子版本查询起来没有纸质手册方便与舒服。版本推荐你去找化工出版社出版的那个机械设计手册，那个版本个人认为比较好，比机械工业出版社出版的更好。简明的个人认为意义不大，机械东西太多，你需要查询的东西包罗万象，可能你根本就无法再简明手册上找到。你在读书的时候并不需要你自己的纸质手册，当你需要纸质手册做设计的时候你可以去你们学校的图书馆去找。
『伍』 单级蜗轮蜗杆减速器设计(F=5KN,V=0.7,D=390)
去看看机械设计手册，参考例题，很简单的