毕业设计二级直齿圆柱齿轮减速器论文.doc

前 言

机械设计课程设计是新乡职业技术学院多数专业第一次全面的机械设计训练，是机械设计课的最后一个重要教育环节，其目的是：
（1）培养学生综合运用机械设计及相关课程知识解决机械设计课程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展；
（2）学习机械设计的一般方法和步骤；
（3）进行机械设计基本技能的训练
毕业论文是我们组在完成此次课程设计之后对整个设计计算过程的整理总结，主要包括整个设计的主要计算及简要说明，对于必要的地方，还有相关简图说明。对于一些需要的地方，还包括一些手绘图纸补充说明，电动机和V带的选择齿轮的润滑方式及润滑剂的选择，使我们图纸设计的理论依据。
通过这次设计，我学到了很多知识，巩固了一些原来遗忘、疏忽的知识点；原来不理解、没掌握好的问题，也通过翻阅资料、请教老师，把它们都解决了。由于CAD制图是我的一个薄弱环节，因此在造型中遇到了许多难题。通过查阅资料，请教老师、同学，我都一一解决了。通过本次毕业设计，我体会到了团队的精神的重要性。同时，我也发现自己在大学几年的学习过程中存在着很多不足，尤其是专业知识的应用方面，不能在实践中很好的运用。通过这次毕业设计，使自己有了一种新的感受和认识，相信自己在今后的工作和学习中将发挥的更好。
由于本人未在生产实际中真正切切的接触过减速器及其零部件的设计生产，因此有些数据只是根据查阅资料获得，离实际应用可能有些出入，有很多零件尺寸材料选择的时候考虑不周全，希望老师在审阅时予以指正。

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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摘 要

减速器（又称减速机、减速箱）是一台独立的传动装置，它由密闭的箱体、互相啮合的一对或几对齿轮、传动轴及轴承等组成。常安装在电动机（或其他原动机）与工作机之间。作为一种重要的动力传递装置，在机械化生产中起着不可替代的作用。减速器主要运用齿轮传动装置而实现运作。
本设计简述了带式输送机的动力传递装置—二级直齿圆柱齿轮减速器的设计过程。主要包括传动方案设计、电动机的选择、V带设计选择、，齿轮传动设计及轴的设计选择和校核等。其间设计过程多次运用CAXA、CAD软件设计绘制减速器装配图零件图来优化完整本设计，最终实现减速器的运动仿真并完成减速器的模拟设计。
关键词：减速器、传动装置、齿轮传动

Abstract

Reducer ( also known as reducer, reducer ) is an independent transmission device, which is composed of a sealed box, meshing pair or several pairs of gear, shaft and bearing. Often mounted on the motor ( or other prime mover ) and working machine. As a kind of important power transmission device, the mechanized production plays an irreplaceable role. Reducer mainly used gear transmission device and operation.
The design of the belt conveyor power transfer device - two straight tooth cylindrical gear reducer design process. Mainly includes the transmission scheme design, the choice of motor, V belt design, selection, design of gear and shaft design and checking. During the design process to use many CAXA, CAD software design drawing speed reducer assembly drawing parts drawing to optimize the entire design, final implementation reducer reducer motion simulation and simulation design.
Key words: reducer, gear, gear transmission

V

目 录
前 言 II
摘 要 III
Abstract IV
第1章 绪 论 1
1.1 设计任务书 1
1.2 工作条件 1
1.3 原始数据 1
1.4 设计内容 2
1.5 设计任务 2
1.6 设计进度 2
1.7 传动方案的拟定 2
第2章 电动机的选择及计算 3
2.1 电动机类型的选择 3
2.2 选择电动机容量： 3
2.3 选择电动机的转速 3
2.4 计算传动装置总传动比和分配各级传动比 4
2.5 计算传动装置的运动和动力参数 4
2.6 各轴转矩 5
第3章 传动零件V带的设计计算 6
3.1 确定计算功率 6
3.2 选择V带的型号 6
3.3 确定带轮的基准直径 6
3.4 验算V带的速度 6
3.5 确定V带的基准长度和实际中心距 6
3.6 校验小带轮包角 7
3.7 确定V带根数Z 7
3.8 求初拉力及带轮轴的压力 7
3.9 设计结果 7
第4章 齿轮传动的设计计算 8
4.1 高速级齿轮传动设计 8
4.2 低速级齿轮的设计 10
第5章 轴的设计 13
5.1 Ⅰ轴（输入轴）的设计 13
5.2 Ⅱ轴的设计 18
5.3 Ⅲ轴（输出轴）的设计 23
第6章 键的选择 28
第7章 联轴器的选择 29
第8章 减速器箱体设计 30
第9章 润滑油及密封 31
9.1 传动件的润滑 31
9.2 轴承的润滑 31
总 结 32
参考文献 33
致 谢 34

新乡职业技术学院毕业设计

第1章 绪 论

由于减速器是当今世界上最常用的传动装置，所以世界各国都不断的在改进它，寻求新的突破，降低其成本，提高其效率，扩大其应用范围。为了更好的适应现代市场的需求，就必须运用计算机辅助设计技术解决过去计算繁琐，绘图工作量大及工作效率低，速度慢的问题。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。运用PROE、CAXA、AUTOCAD等软件实现了二维、三维绘图，通过这些软件的三维设计功能优化设计方案，实现减速器的运动仿真并完成减速器的模拟设计，使其布局更合理，便于对生产进行严格的分工与科学管理，实现机械化和自动化生产。
1.1 设计任务书
（1）总体布置简图

图1-1 总体布置简图
1.2 工作条件：
（每年工作300天），两班制，连续单向运动，带式运输机工作平稳，空载启动，使用期五年，小批量生产，运输带允许误差+-5%。
1.3 原始数据
运输带工作转矩为：500Nm
则：运输带曳引力F（N）=N
运输带速度V（m/s）：2
滚筒直径D (mm)：450
1.4 设计内容
（1）电动机的选择与运动参数计算
（2）传动装置的设计计算
（3）轴的设计
（4）滚动轴承的选择与校核
（5）键的选择和校核
（6）联轴器的选择
（7）装配图、零件图的绘制
（8）编写设计计算说明书
1.5 设计任务
（1）减速器总装配图一张
（2）低速轴、闷盖零件图各一张
（3）设计说明书一份
1.6 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、键及联轴器的校核及草图绘制
（4）第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写
1.7 传动方案的拟定
由设计任务书知传动类型为：二级直齿轮圆柱减速器。本传动机构的特点是：
（1）齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
（2）考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。

第2章 电动机的选择及计算

2.1 电动机类型的选择：
Y系列三相异步电动机
2.2 选择电动机容量：
（1）工作机所需功率
=FV/1000=2222×2/1000=4.4 kw (2.1)
=60×1000V/πD=84.9 r/min
（2）电动机输出功率
考虑传动装置的功率损耗，电动机的输出功率为
=/η (2.2)
试中η为从电动机到工作机主动轴之间的总效率，即
(2.3)
＝0.95×××0.97×0.98
＝0.783；
为V带的效率,为第一对轴承的效率，
为第二对轴承的效率，为第三对轴承的效率，
为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度,闭式传动，圆柱齿轮)。
电动机的输出功率为
=/η (2.4)
=4.4/0.775
=5.68 kw
（3）确定电动机的额定功率
选定电动机的额定功率=7.5 kw
2.3 选择电动机的转速
=84.9 r/min
经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i＝2～4，二级圆柱直齿轮减速器传动比i＝8～40，则总传动比合理范围为i＝16～160，电动机转速的可选范围为n＝i×n＝（16～160）×84.9＝1358.4～13584r/min。
由于V带的传动比 i1=2～4级，二级圆柱轮减速器传动比i2=16～160则总传动比合理范围为ia＝16～160, 电动机转速的可选范围为nd＝ia×n＝（16～160）×84.9＝1358.4～13584r/min
由以上数据查机械电子手册所选定电动机型号为：
Y2-132M-4 PW=7.5KW n满=1440 r/min
2.4 计算传动装置总传动比和分配各级传动比
（1）传动装置总传动比
=1440/84.9 (2.5)
=16.96
（2）分配各级传动比
＝× (2.6)
式中分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取＝2.1，则减速器传动比为＝＝16.96/2.3＝7.37,根据各原则，查图得高速级传动比为＝3.24，则＝＝2.25，由机械手册查得传动比合理.。
2.5 计算传动装置的运动和动力参数
（1）各轴转速
减速器高速级轴为Ⅰ，中速轴Ⅱ，低速级轴为Ⅲ，滚筒轴为轴Ⅳ，则：
＝＝1440/2.1＝685.7r/min
＝＝685.7/3.24＝211.6r/min
＝ / ＝211.6/2.25=90.0 r/min
==90.0 r/min
（2）按电动机额定功率计算各轴输入功率
＝×＝7.5×0.95＝7.125kW
＝×η2×＝7.125×0.98×0.96＝6.7kW
＝×η2×＝6.7×0.98×0.96＝6.3kW
＝×η2×η4=6.3×0.98×0.97＝5.99kW
则各轴的输出功率：  
＝×0.95=6.77 kW
＝×0.98=6.57 kW
＝×0.96=6.04kW
＝×0.97=5.81kW
2.6 各轴转矩

=9550×6.57/211.6 =296.52
=9550×6.3/90.0 =668.5
=9550×5.99/90.0 =635.6
运动和动力参数结果如下表2-1

表2-1 运动和动力参数结果
轴名
功率P KW
转矩T Nm
转速r/min
输入
输出
输出

电动机轴

7.5
49.74
1440
1轴
7.125
6.77
98.15
685.7
2轴
6.7
6.57
296.52
211.6
3轴
6.3
6.04
668.5
90.0
4轴
5.99
5.81
635.6
90.0

第3章 传动零件V带的设计计算

3.1 确定计算功率
Pc=KA·P额=1.2·7.5=9kw （3.1）
3.2 选择V带的型号
由PC的值和主动轮转速，由此选取A型普通V带
3.3 确定带轮的基准直径dd1 dd2
由表 选取dd1＝120mm ，且dd1＝120mm＞dmin＝112mm
大带轮基准直径为。
dd2＝dd1×nm／n1
=120×1440／685.7＝196.75mm
参考机械设计手册选取标准值dd2＝200mm 则实际传动比i，
i ＝dd2／dd1＝200／120＝1.67
主动轮的转速误差率在±5％内为允许值
3.4 验算V带的速度
V＝π×dd1×nm／60×1000
＝3.14×120×1440/60000
＝9.04m／s
在5～25 m／s范围内
3.5 确定V带的基准长度Ld和实际中心距a
按结构设计要求初定中心距
0.7﹙dd1＋dd2）≤a ≤2﹙dd1＋dd2﹚ （3.2）
0.7×320≤a≤2×320
224≤a≤640
一般取a0=（1～1.2）d2=200～240
所以初定中心距a0=220mm
L0＝2a0＋π﹙dd1＋dd2﹚／2＋﹙dd2－dd1﹚2／4a0
＝2×220＋π×（120+200）／2＋（200-120）2／4×220
=949.67mm
由机械设计基础课本表7-11选取基准长度Ld＝900mm
实际中心距a为
a＝a0＋﹙Ld－L0﹚／2 （3.3）
＝276+﹙900－949.67﹚／2
＝ 251.165mm
3.6 校验小带轮包角ɑ1
α＝180°－﹙dd2－dd1﹚／a ×57.3° （3.4）
＝180°－[﹙230－100﹚／233.3] ×57.3°
＝161.75°＞120°
所以符合要求
3.7 确定V带根数Z
由机械设计基础课本表7-4表选取单根V带功率P0＝2.1kw
由机械设计基础课本表7-4表选取修正功率ΔP0＝0.17kw
由机械设计基础课本表7-12表选取修正系数Ka＝0.95
由机械设计基础课本表7-11选取长度因数KL＝0.87
Z≥Pc／[P0] ＝Pc／﹙P0＋ΔP0﹚Ka× KL＝4.79 （3.5）
圆整得Z=5
3.8 求初拉力F0及带轮轴的压力FQ
查《机械设计基础》表7-1表取得q＝0.10kg／m
F0＝500×Pd﹙2.5／Ka－1﹚／z×V＋qV2＝171.2N
轴上压力FQ为
FQ＝2×F0×z×sin(161.75°／2) （3.6）
＝2×171.2×5×sin(161.75°／2)
＝1677.76N
3.9 设计结果
选用5根A－1120GB／T11544－1997的V带 中心距251.165mm 轴上压力1677.76N 带轮直径200mm和120mm

第4章 齿轮传动的设计计算
4.1 高速级齿轮传动设计
（1）选择齿轮材料、确定许用应力
查《机械设计基础》67页表5-4，可知：高速级小齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为220HBS；大齿轮选用45#钢，软齿面，正火热处理，齿面硬度为200HBS。查《机械设计基础》72页图5-20、73页图5-21，分别可知：
表4-1 高速齿轮弯曲接触疲劳极限
高速 类 别
接触疲劳极限
弯曲疲劳极限
1 小 齿 轮
=550MPa
=200MPa
2 大 齿 轮
=540MPa
=190MPa

由《机械设计基础》71页表5-6查得：
,
故许用接触应力为

许用弯曲应力

（2）按接触强度设计

计算中心距
（4.1）
取；
高速级小轮转矩；
（4.2）
取齿宽系数，
由于原动机为电动机，平稳轻微冲击，支撑不对称布置，故选8级精度，
《机械设计基础》69页表5-5查得：
选K=1.1
（4.3）
初算中心距
（3）确定基本参数，计算主要尺寸
①选择齿数：取，则,取注：实际传动比，传动比误差：
②确定模数：
由公式可得,查表取
③确定中心距：
④计算齿宽：，取。
⑤两轮的分度圆直径：
校核弯曲强度：
由《机械设计基础》71页图5-19查得：,代入上式得：
弯曲强度满足。
4.2 低速级齿轮的设计
（1）选择齿轮材料、确定许用应力
查吉林大学出版社出版的《机械设计基础》67页表5-4，可知：
低速级小齿轮选用45#钢，软齿面渐开线直齿轮，调质热处理，齿面硬度为230HBS；大齿轮选用45#钢，软齿面，正火热处理，齿面硬度为200HBS。
查吉林大学出版社出版的《机械设计基础》72页图5-20、73页图5-21，分别可知：
表4-2 低速齿轮接触疲劳强度极限
低速 类别
接触疲劳极限
弯曲疲劳极限
3 小 齿 轮
=550MPa
=190MPa
4 大 齿 轮
=530MPa
=180MPa

由吉林大学出版社出版的《机械设计基础》71页表5-6查得：
,

故 许用接触应力

许用弯曲应力

按接触强度设计计算中心距
（4.4）
取；
低速级小轮转矩

取齿宽系数，
由于原动机为电动机，平稳微冲击支持不对称布置，故选级7精度
由《机械设计基础》69页表5-5选。将以上数据代入得

初算中心距
（2）确定基本参数，计算主要尺寸
①选择齿数：取，则,取。
②确定模数：由公式可得,（在此取）。由吉林大学出版社出版的《机械设计基础》57页表5-1查得标准模数，取
③确定中心距：
④计算齿宽：，取

⑤两轮的分度圆直径：
⑥校核弯曲强度：
由吉林大学出版社出版的《机械设计基础》71页图5-19查得：
代入上式

弯曲强度满足。
表4-3 齿轮的参数表

高速级
低速级
齿数
=30 =98
=27 =61
模数

压力角

齿顶高系数

顶隙系数

齿距

分度圆直径
mm

齿宽

中心距

第5章 轴的设计

5.1 Ⅰ轴（输入轴）的设计
（1）初定I轴的最小直径
选定I轴的材料为45钢，调质处理，由《机械设计手册》查得：A=120(以下轴均取此值)
初步确定轴的最小端直径

考虑到轴端有键槽，轴径应增大,取
（2）轴上零件的定位、固定和装配
二级减速器中可将高速齿轮安排在箱体右侧，相对于轴承不对称分布，齿轮左侧由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定。轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承实现轴向定位。大带轮、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定。
（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
轴段1：
已知轴的最小端直径,查《机械设计手册》可知：15N/15J型轮槽的带轮总宽度宽度初定轴段1长度
因为h=(0.07~0.1)d，所以无特殊说明以下各轴段轴肩均按5mm扩大。
注：轴的直径应按2h扩大。
轴段2：
轴段2处为安装轴承端盖的位置，为满足带轮轴向定位要求，１轴段右端需为轴肩，故取轴段2的直径取。
轴段3：
轴段3处安装轴承，因为轴承内径要与轴段3直径保持一致且轴段2右端有一轴肩，查《机械设计手册》选型号为6009的滚动轴承，基本几何尺寸为，基本额定动载荷，基本额定静载荷,=51mm, ,故，取
轴段4：
因为6009型轴承，取=51mm，考虑到低速级小齿轮3的齿宽高
速轴大齿轮与低速轴小齿轮间应留有一定空间，齿轮左端面应与箱体留有一定的
空间，则取
。
轴段5：
齿轮左端用轴肩固定，则：取,,取
轴段6：
轴段6上安装齿轮，初定，齿轮右端采用套筒固定，为使套筒端面
顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段6的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相
同,已知齿宽,故取。
轴段7：
轴段7与轴段3为安装轴承位置，故
5-1 I轴各轴段长度直径数据

1
2
3
4
5
6
7
直径d/mm
26
31
41
51
61
51
41
长度l/mm
130
30
16
80
10
65
16

（4）轴的简易结构布置图如下：
轴段1 轴段2 轴段3 轴段4 轴段5 轴段6 轴段7

图5-1 Ｉ轴

（5）I轴的受力分析及弯矩、扭矩计算

图5-2 I轴的受力分析
取齿轮齿宽的中间、轴承宽中点为受力点，则：
①求作用在齿轮上的力
（5.1）

式中—高速轴输入转矩；—高速轴上小齿轮1的分度圆直径。

式中，直齿轮压力角，直齿轮的螺旋角
(5.2)
②计算支承反力
根据平面平行方程式可求：
在水平面（H面）上： (5.3)

在垂直面(V面)上：

总支承力：

③计算弯矩
水平面(H面)弯矩：

垂直面(V面)弯矩：

合成弯矩：

④计算扭矩：

（6）作受力、弯矩、扭矩图

图5-3 Ｉ轴受力、弯矩、扭矩图
（7）按弯、扭合成应力校核轴的强度
由合成弯矩图和转矩图知，C处承受最大弯矩和扭矩，并且有应力集中，故c截面为危险截面，因为；校核哪一侧结果相同，在此以MB为主。当量转矩：

若认为轴的扭切应力是脉冲循环变应力，取校正系数，带入上式可得

轴的强度条件：
（5.4）
式中，W—轴的抗弯截面系数，mm3；d—该轴段的直径；—轴的需用弯曲应力；
因为轴的材料为45＃优质碳素钢，调质处理。由吉林大学出版社出版的《机械设计基础》164页表9-1、171页表9-3查得：，，则

满足！
1) 计算危险截面处轴的直径
（5.5）
由>25.9mm可知：I轴设计合格。
5.2 Ⅱ轴的设计
（1）选择轴的材料
选定II轴的材料为45钢，调质处理。由《机械设计手册》第四版第二卷表6-1-19查得：A=115(以下轴均取此值)
（2）初步确定轴的最小端直径
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5.6）
考虑到轴端有键槽，轴径应增大4％~5％，取；
（3）轴上零件的定位、固定和装配
二级减速器中可将高速齿轮安排在箱体右侧，相对于轴承不对称分布，齿轮左侧由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定。轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承实现轴向定位。大带轮、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定。
①根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。
轴段1：
轴段1为安装轴承位置，因为，查《机械工程师电子手册》初选型号为6008的滚动轴承，基本几何尺寸为，基本额定动载荷，基本额定静载荷, ,,所以，取；
轴段2：
因为轴肩h=(0.07~0.1)d，所以无特殊说明以下各轴段直径均按5mm扩大，直径扩大2h。故，取，齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,轴段2的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽，故，取。
轴段3：
,,取;
轴段4：
轴段4为安装低速级小齿轮3的位置，齿轮3右端用轴肩固定，左端用套筒固定。取,为使套筒端面在齿轮3的右端面上，即靠紧,轴段4的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽，故，取。
轴段5：
轴段5为安装另一轴承的位置，故
表5-2 II轴各轴段长度直径数据

1
2
3
4
5
直径d/mm
37
42
52
42
37
长度l/mm
15
60
10
70
15
II轴的简易结构布置图如下：
轴段5 轴段4 轴段3 轴段2 轴段1

图5-4 II轴的简易结构布置

②II轴的受力分析及弯矩、扭矩计算
II轴的受力分析图如下：

图5-5 II轴的受力分析

③求作用在齿轮上的力
高速大齿轮2：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5.7）
式中是II轴输入转矩；是II轴上大齿轮2的分度圆直径。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5.8）
直齿轮压力角，直齿轮的螺旋角
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5.9）
低速级小齿轮3：

④计算支承反力:
根据平面平行力系平衡方程可求：
在水平面（H面）上：

在垂直面（V面）上：
　　　　　　　　　　　　　　　（5.10）

总支承反力：

⑤计算弯矩：
在水平面(H面)上：
齿轮3处：
齿轮2处：
在垂直面（V面）上：
齿轮2处：
齿轮3处：
合成弯矩：

⑥计算转矩：

⑦作受力、弯矩、扭矩图

图5-6 II轴受力、弯矩、扭矩图
（4）按弯、扭合成应力校核轴的强度

若轴的扭切应力是脉冲循环变应力，取校正系数，带入上式可得

因为轴的材料为45＃优质碳素钢，调质处理。由《机械设计基础》164页表9-1、171页表9-3查得：，，
1) 计算危险截面处轴的直径
(5.11)
由可知：II轴设计合格。

5.3 Ⅲ轴（输出轴）的设计
（1）选择轴的材料
选定III轴的材料为45钢，调质处理
（2）初步确定III轴的最小端直径
由《机械设计手册》第四版第二卷表6-1-19查得
A=115(以下轴均取此值)
(5.12)
初定，；
（3）轴上零件的定位、固定和装配
双级减速器中可将高速齿轮安排在箱体右侧，相对于轴承不对称分布，齿轮左侧由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定。轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承实现轴向定位。大带轮、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定。
（4）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
轴段1：
因为轴段1处为安装轴承位置，轴段1的直径应与轴承内径保持一致且实现过盈配；查《机械工程师电子手册》初选型号为6010的滚动轴承，基本几何尺寸为，基本额定动载荷，基本额定静,
取；,
轴段2：
轴段2为安装低速级大齿轮4的位置，因为轴肩h=(0.07~0.1)d，所以无特殊说明以下各轴段直径均按5mm扩大，直径扩大2h,故，取齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段2的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知低速级大齿轮4的齿宽，故取；
轴段3：
因为轴段2右端应设一轴肩用来固定齿轮4的轴向运动，故取轴段3处直径,取
轴段4：
取;因为高速级大齿轮2的齿宽;安装轴承时为了避免轴承与齿轮2碰撞且该轴承与箱体应留有一定空间，故，取;
轴段5：
轴段5为安装另一轴承的位置，故取,
轴段6：
轴段6处为安装轴承端盖位置，轴段6左端应为轴肩，故，,在此与I轴的轴段2的长度保持一致。
轴段7：
轴段7为安装联轴器的位置，为满足联轴器的轴向固定，轴承7左端应设一轴肩，故取初定。
表5-3 III轴各轴段长度直径数据

1
2
3
4
5
6
7
直径d/mm
47
57
67
57
47
37
27
长度l/mm
16
70
10
65
16
30
110

（5）III轴的简易结构布置图如下：

图5-7 III轴的简易结构布置图
（6）III轴的受力分析及弯矩、扭矩计算

III轴的受力分析图如下：

图5-8 ＩＩＩ轴的受力分析
取齿轮齿宽的中间、轴承宽中点为受力点，则：

（7）求作用在齿轮上的力

（8）计算支承反力
在水平面（H面）上：

在垂直面(V面)上：
(5.13)

总支承力：

（9）计算弯矩
水平面(H面)弯矩：

垂直面(V面)弯矩：

合成弯矩：

（10）计算扭矩：

①作受力、弯矩、扭矩图

图５－９　　ＩＩＩ轴受力、弯矩、扭矩
②按弯、扭合
成应力校核轴的强度
由合成弯矩图和转矩图知，C处承受最大弯矩和扭矩，并且有应力集中，故c截面为危险截面，因为；校核哪一侧结果相同，在此以为主。当量转矩：
(5.14)
若认为轴的扭切应力是脉冲循环变应力，取校正系数，带入上式可得
(5.15)
因为轴的材料为45＃优质碳素钢，调质处理。由吉林大学出版社出版的《机械设计基础》164页表9-1、171页表9-3查得：，
③计算危险截面处轴的直径
(5.16)
由>42mm可知：III轴设计合格。

第6章 键的选择

由机械手册查得，选用A型普通平键
表6-1 键的选择
轴
轴径（mm）
键宽（mm）
键高（mm）
键长（mm）
高速小齿轮
51
8
7
40
中间
大齿轮
42
12
8
50
小齿轮
42
12
8
40
低速
联轴器
27
8
7
80
大齿轮
57
16
10
40

第7章 联轴器的选择

低速轴和滚筒轴用联轴器连接，由题意选LT型弹性柱销联轴器，由机械手册查得HL3联轴器
表7-1 联轴器的选择
型号
公称扭矩（N·m）
许用转速（r／min）
轴径（mm）
轴孔长度
（mm）
D（mm）
HL2
315
5600
27
62
120