带式输送机传动系统设计课程设计-毕业论文.doc

机械设计课程设计说明书

设计题目 带式运输机传动系统设计
学 院 机械工程学院
专 业 机械设计
姓 名
班 级
学 号
指导老师
最终评定成绩

目 录

1 设计任务………………………………1
2 传动方案分析……………………………………………2
3 原动件的选择与传动比的分配…………………………2
3.1原动件的选择
3.2传动比的分配
4 传动系统的运动和动力参数计算
4.1各轴的转速
4.2各轴的输入功率
4.3各轴的转矩
5 V带传动的设计
5.1 确定计算功率
5.2 选择V带型号
5.3 确定带轮基准直径，并验算带速v
5.4 确定带长V和中心距
5.5 验算小带轮上的包角
5.6 确定V带根数Z
5.7 计算单根V带的初拉力F0
5.8 计算V带对轴的压力Q
6. 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
6.1第一对齿轮传动的强度计算
6.2第二对齿轮传动的强度计算
7. 轴的计算
7.1高速轴的设计与计算
7.2中间轴的设计与计算
7.3低速轴的设计与计算
8. 减速器润滑及密封设计
8.1齿轮的润滑
8.2滚动轴承的润滑
8.3减速器的密封
9. 箱体及其附件结构设计
9.1箱体的结构设计
9.2附件的结构设计
10．设计总结

1.设计任务
设计任务如图1.1所示，为用于带式运输机上的两级圆柱斜齿轮减速器。工作条件：带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载启动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度v的允许误差为；二班制（每班工作8h），要求减速器设计寿命为8年，大修期为2~3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。

已知数据：
带的圆周力F（N）：4500（N）
带速v（m/s）：0.48（m/s）
滚筒直径D（mm）：350（mm）
1电动机　　2.V带传动　　3齿轮传动　　4联轴器　5.滚筒 6.传送带
图1.1带式输送机传动系统示意图

2.传动方案分析
合理的传动方案，首先应满足工作机的性能要求，其次应满足工作可靠，转动效率高，结构简单，结构紧凑，成本低廉，工艺性好，使用和维护方便等要求。任何一个方案，要满足上述所有要求是十分困难的，要多方面来拟定和评比各种传动方案，统筹兼顾，满足最主要和最基本的要求，然后加以确认。
本传动装置传动比不大，采用v带传动和圆柱斜齿轮二级减速器传动，带传动平稳、吸振且能起过载保护作用，故在高速级布置一级带传动。在带传动与带式运输机之间布置一台二级斜齿圆柱齿轮减速器，轴端连接选择弹性柱销联轴器。

3原动件的选择与传动比的分配
3.1原动件的选择
（1）电动机类型的选择
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相交流异步电动机，它为卧式封闭结构，电源电压为380V。
（2）电动机容量的选择
根据已知条件，工作机所需要的有效功率为：
P=
设：η1-----V型带传动效率 取0.95
η2-----圆柱齿轮传动效率 取0.99
η3-----滚动轴承的效率 取0.97
η4-----联轴器的效率 取0.99
η5-----运输机滚筒传动效率 取0.96
估算传动比总效率为：
η=0.95*0.99*0.97*0.99*0.97*0.99*0.99*0.99*0.96=0.8160
电动机所需功率为Pd= Pw/h=2.16/0.8160=2.65 kw
依据表12-1[2]选取电动机额定功率应取Pe=3kw
（3）电动机转速的选择
根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速nw==60000*0.48/3.14*350=26.21KW
初选同步转速为1500（r/min）和1000（r/min）的电动机，由表12-1可知，对应于额定功率为Pe=3的电动机的型号分别为Y100L2-4和Y132S-6。现将Y100L2-4和Y132S-6型电动机的有关技术数据及相应算得的总传动比列于表1。

方案号
电动机型号
额定功率/ kw
同步转速/（r/min）
满载转速/（r/min）
总转动比i
外伸轴径D/mm
轴外伸长度E/mm
一
Y100L2-4
3.0
1500
1420
54.18
28
60
二
Y132S-6
3.0
1000
960
36.63
38
80
通过对上述两种方案进行比较可以看出：方案一选用的电动机转速高、质量轻、价格低，总传动比为54.18，这对三级减速传动而言不算大，故选用方案一较为合理。初步确定原动机的型号为Y132S-4，额定功率为Pe=3.0kw，满载转速为n0=1440转每分钟，由表1可知电动机中心高H=112mm，轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为D=28mm和E=60mm。
3.2传动比的分配
由原始数据以及初步确定的原动机的转速可确定总传动比：i=nm/nw=1420/26.21=54.18
带传动的传动比：i1=3
齿轮传动的总传动比：i＝=18.06
为了便于两级圆柱斜齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿轮的配对材料相同、齿面硬度HBS≦350、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比为
i12==4.845
低速级传动比
i34= i\ i12=3.731

4.各轴动力与运动参数的计算
将各轴从高速级到低速级依次编号为Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴。
4.1各轴的转速
nⅠ=no/I1=1440/3=473.33r/min
nⅡ=nⅠ/I2=480/4.994=97.69r/min
nⅢ=n2/i3=20.163r/min
4.2各轴的输入功率
=2.16kw
= P0*η1=(5.5×0.95) kw =2.5175 kw
= pⅠ*(η2*η3)= (5.225×0.97×0.99) kw =2.492 kw
= pⅡ*0.99*0.97=2.393kw
4.3各轴的转矩
=9.55×*p/n=9.55××2.5175÷473.33=N·mm
=9.55×*p/n=9.55××2.492÷97.69=N·mm
=9.55×*p/n=9.55*106*2.393/20.163=N·mm

5.V带的设计

设计带式输送机传动系统中第一级用的普通V带传动。电动机的功率P=2.2KW，普通异步电动机驱动，主动带轮转速n1=1430r/min，传动传动比i=3，每天工作8h,两班制。
（1）确定计算功率
查表得=1.2
==1.2x3=3.6 KW
（2）选择V带型号
=3.6KW =1420/min 查表知选A型V带
（3） 确定小带轮直径，并验算带速V
1.初选小带轮直径
查表知，小带轮直径基准直径的推荐值为80~100mm
查表取=90mm
2. 验算带速V
查表知，带速：
=6.6882m/s
V值在5~25m/s内，带速合适
3. 计算大带轮直径
=270mm
(4) 确定带长和中心距a
1. 查表可知：0.7()≦a0≦2（）
252≦≦720mm
初取中心距a0=500mm
2.查表计算带所需要的基准长度
=1581.4mm
查表取=1600mm
3.由公式计算实际中心距a
≈509.1mm
(5).验算小带轮上的包角
≈159.75°≥120°
(6).确定V带根数Z
1. 计算单根V带的许用功率[]
经查表，由插值法可得：=0.93＋（1.15-1.07）÷(1660-1450）×（1420-1200）=1.0532
经查表，由插值法可得： =0.15＋（0.17-0.15）÷(1450－1200）×（1420-1200）=0.1676
经查表，由插值法可得：=0.93＋（0.95－0.93）÷(160°－155°）×（159.75°－155°）=0.987
查表知，=0.99
[]=(＋）=1.192880304
2. 计算V带的根数
V带的根数：
Z= =3.3/1.192880304=2.766
取整，Z=3
（7）计算单根V带的初拉力F0
查表得Z型带的单位长度质量q=0.1(kg/m),得单根V带的初拉力为：
=500*3.3/(3*6.6882)*(2.5/0.987-1)+0.1*0.6882²
≈131N
（8）计算V带对轴的压力Q
=2*3*131*sin159.75/2=N

6.标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
6.1第一对齿轮的设计
带式输送机在常温下连续工作，单向运转，空载启动，工作时载荷有轻微冲击；输送带工作速度v的允许误差为±5%；二班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为2~3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V，电动机的额定功率为2.5175KW，高速齿轮，传动比为4.845，转速为473.33r/min
1.选择齿轮材料、热处理方法，精度，等级及齿数
（1）选择齿轮材料与热处理。根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。查表7-1取小齿轮材料为40Cr钢，调至处理，硬度HBS1=260；大齿轮材料为45钢，调至处理，硬度HBS2=230；两齿轮齿面硬度差为30HBS，符合软齿轮传动的设计要求。
（2）选择齿轮的精度。此减速器为一般工作机，速度不高，参阅表7-7，初定为8级精度。
（3）初选齿数。
取齿数=24，= u*24=24*4.845=117
2. 确定材料的许用应力
（1）确定接触疲劳极限,由图7-18（a）差MQ线得
=720Mpa =580Mpa
（2）确定寿命系数ZN
小齿轮循环次数 =60*473.33*1*(2*8*300*8)≈
大齿轮循环次数 =/4.845=225008198
由图7-19查得==1
（3）确定尺寸系数,由图7-20取= =1
（4）确定安全系数，由表7-8取=1.05。
（5）计算许用接触应力[]，按式（7-20）计算，得
[]=≈686Mpa
[]=≈552Mpa
3. 根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计
齿面接触强度按式（7-25）计算，其式为

确定上式中的各计算数值如下。
(1) 确定螺旋角b=15°，并试选载荷系数=1.3.
(2) 计算小齿轮传递的转矩
==9.55*1000000*2.5175/473.33=50794N.MM
(3) 确定齿宽系数，由表7-6选取齿宽系数=1.2m/s
(4) 确定材料弹性影响系数ZE，由表7-5查得=189.8
(5)确定节点区域系数ZH，由图7-14得=2.43
(6)确定重合度系数，
由式（7-27）可得端面重合度为
==1.581
轴面重合度 ==1.63
因>1，由式（7-26）得重合度系数==0.795
(7)确定螺旋角系数 ==0.98
试算所需小齿轮直径=43.86
4.确定实际载荷系数K与修正系数所计算的分度圆直径
(1)确定使用系数KA，按电动机驱动，载荷平稳，查表7-2取KA=1
(2)确定动载系数KV

计算圆周速度=1.08m/s
故前面取8级精度合理，由齿轮的速度与精度查图7-8得=1.11
(3)确定齿间载荷分配系数Kа.
齿宽初定   =35.088mm
计算单位宽度载荷值为=71.48N/mm＜100N/mm
查表7-3取=1.4
(4)确定齿向载荷分布系数,由表7-4得
=1.15+0.18+3.1*0.108=1.32
(5)计算载荷系数K==1*1.4*1.1*1.32=2.0328
按实际载荷系数修正所算的分度圆直径，由式（7-12）得
==54.85
(7)计算模数 m==54.85/24=2.286.齿跟弯曲疲劳强度计算
(1)由式（7-18）得弯曲强度的设计公式为

确定上式中的各计算数值如下
(1)由图7-21（a）取=300MPa =220MPa
（2）由图7-22查得弯曲疲劳寿命系数
（3）由表7-8查得弯曲疲劳安全系数=1.25
（4）由表7-23得尺寸系数=1
（5）由式（7-22）得许用应力
=480MPa
=325MPa
(6)确定计算载荷K
初步确定齿高h=2.25m=2.25*2.286=5.14 b/h=0.8*54.845/5.14=8.54
查图7-12得=1.23   
计算载荷K==1*1.12*1.1*1.23=1.52
（7）确定齿形系数
当量齿数为=26.6  =129.82

由图7-16查得=2.6   =2.22
（8）由图7-17查得应力校正系数=1.59, =1.76
（9）计算大小齿轮的值
=2.6*1.59/480=0.0086
=2.22*1.76/352=0.0112
大齿轮的数值大
(10)求重合度系数Yε
端面压力角=arctan(tan20/cos15)=20.647
基圆螺旋角的余弦值为
=cos15cos20/cos20.647=0.97
当量齿轮端面重合度，由式（7-30）得
==1.581/0.97 ²=1.680
按式（7-30）计算=0.25+0.75/εan=0.25+0.75/1.680=0.696
(11)由图7-25得螺旋角影响系数=0.86
（12）将上式各值代入公式计算 得：
=1.62mm
由于齿轮的模数Mn的大小主要取决于弯曲强度，所以将计算的6.29按国际圆整为Mn=2,并根据接触强度计算出的分度圆直径=50.54，协调相关参数与尺寸为
=50.54*cos15/2=24.41
==4.845*24.41=118.26
这样设计出来的齿轮能在保证满足弯曲强度的前提下，取较多的齿数，做到结构紧凑，减少浪费，且重合度增加，传动平稳
6.齿轮几何尺寸里计算
(1)中心距 =(25+119)*2/(2*cos15)=149.07mm
把中心距圆整成150mm
(2)修正螺旋角
=16.260
螺旋角变化不大，所以相关参数不必修正
(3)分度圆直径
=25*2/cos16.260=52.08
=119*2/cos16.260=247.92
(4)确定齿宽。
b==0.8*52.08=41.67mm 取=42mm =50mm

6.2第二对齿轮的设计
带式输送机在常温下连续工作，单向运转，空载启动，工作时载荷有轻微冲击；输送带工作速度v的允许误差为±5%；二班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为2~3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V，电动机的额定功率为2.5175KW，高速齿轮，传动比为4.845，转速为473.33r/min
1.选择齿轮材料、热处理方法，精度，等级及齿数
（1）选择齿轮材料与热处理。根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。查表7-1取小齿轮材料为40Cr钢，调至处理，硬度HBS1=260；大齿轮材料为45钢，调至处理，硬度HBS2=230；两齿轮齿面硬度差为30HBS，符合软齿轮传动的设计要求。
（2）选择齿轮的精度。此减速器为一般工作机，速度不高，参阅表7-7，初定为8级精度。
（3）初选齿数。
取齿数=24，= u*24=24*3.73=90
2. 确定材料的许用应力
（1）确定接触疲劳极限,由图7-18（a）差MQ线得
=720Mpa =580Mpa
（2）确定寿命系数ZN
小齿轮循环次数=60*97.69*1*(2*8*300*8)≈22507776
大齿轮循环次数 =/3.73=6034256
由图7-19查得==1
（3）确定尺寸系数,由图7-20取= =1
（4）确定安全系数SH，由表7-8=1.05。
（5）计算许用接触应力[δH]，按式（7-20）计算，得
[]=≈686Mpa
[]=≈552Mpa
3. 根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计
齿面接触强度按式（7-25）计算，其式为

确定上式中的各计算数值如下。
(1) 确定螺旋角b=15°，并试选载荷系数Kt=1.3.
(2) 计算小齿轮传递的转矩
==9.55*1000000*2.4176/97.69=236340N.MM
(3) 确定齿宽系数φd，由表7-6选取齿宽系数=0.8
(4) 确定材料弹性影响系数ZE，由表7-5查得=189.8MPa½
(5)确定节点区域系数ZH，由图7-14得=2.43
(6)确定重合度系数Zε
由式（7-27）可得端面重合度为
==1.626
轴面重合度 ==1.63
因>1，由式（7-26）得重合度系数==√(1/1.626)=0.784
(7)确定螺旋角系数==0.98
试算所需小齿轮直径=73.78
4.确定实际载荷系数K与修正系数所计算的分度圆直径
(1)确定使用系数KA，按电动机驱动，载荷平稳，查表7-2取KA=1
(2)确定动载系数KV

计算圆周速度=0.377m/s
故前面取8级精度合理，由齿轮的速度与精度查图7-8得=1.11
(3)确定齿间载荷分配系数Kа.
齿宽初定   =59.024mm
计算单位宽度载荷值为=88.98N/mm＜100N/mm（d1取85MM）
查表7-3取=1.4
(4)确定齿向载荷分布系数,由表7-4得
=1.15+0.18+3.1*0.108
=1.15+0.18*0.8²+3.1*0.0001*36.8+0.108*0.8*0.8*0.8*0.8=1.32
(5)计算载荷系数K==1*1.4*1.1*1.32=2.0328
按实际载荷系数修正所算的分度圆直径，由式（7-12）得
==91.69
(7)计算模数 m=d1/z1=91.69/24=3.82.齿跟弯曲疲劳强度计算
(1)由式（7-18）得弯曲强度的设计公式为

确定上式中的各计算数值如下
(1)由图7-21（a）取=300MPa =220MPa
（2）由图7-22查得弯曲疲劳寿命系数
（3）由表7-8查得弯曲疲劳安全系数=1.25
（4）由表7-23得尺寸系数=1
（5）由式（7-22）得许用应力
=480MPa
=325MPa
(6)确定计算载荷K
初步确定齿高h=2.25m=2.25*3.82=8.595 b/h=0.8*50.54/4.7475=8.53
查图7-22得=1.23   
计算载荷K==1*1.12*1.1*1.23=1.52
（7）确定齿形系数
当量齿数为=26.6  =99.94

由图7-16查得=2.6   =2.22
（8）由图7-17查得应力校正系数=1.59=1.76
（9）计算大小齿轮的值
=2.6*1.59/480=0.0086
=2.22*1.76/352=0.0112
大齿轮的数值大
(10)求重合度系数Yε
端面压力角=arctan(tan20/cos15)=20.647
基圆螺旋角的余弦值为
=cos15cos20/cos20.647=0.97
当量齿轮端面重合度，由式（7-30）得
==1.626/0.97 ²=1.728
按式（7-30）计算=0.25+0.75/εan=0.25+0.75/1.728=0.684
(11)由图7-25得螺旋角影响系数=0.87
（12）将上式各值代入公式计算 得：
=2.13mm
由于齿轮的模数Mn的大小主要取决于弯曲强度，所以将计算的6.29按国际圆整为Mn=2.5,并根据接触强度计算出的分度圆直径d1=91.69，协调相关参数与尺寸为
=91.69*cos15/3=29.52
==3.73*29.52=109.951
这样设计出来的齿轮能在保证满足弯曲强度的前提下，取较多的齿数，做到结构紧凑，减少浪费，且重合度增加，传动平稳
6.齿轮几何尺寸里计算
(1)中心距 =(30+110)*2/(2*cos15)=180.83mm
把中心距圆整成181mm
(2)修正螺旋角
=15.571
螺旋角变化不大，所以相关参数不必修正
(3)分度圆直径
=30*2/cos15.571=91.70
=110*2/cos15.571=342.93
(4)确定齿宽。
b==0.8*63=73.6mm 取==74mm =80mm

7，轴的计算
7.1合理选择轴的材料和热处理方法，确定许用应力。
轴的材料选最常用的45调制钢。许用弯曲应力为180
7.2 轴的结构设计
齿轮上的力

7.1高速轴的设计与计算
1.初步确定轴的最小直径
按弯扭强度计算：
最小直径：
=97×
式中：
C——由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献[1]表12-3中查得C值，40Cr 为106~97考虑扭矩大于弯矩，取小值C=97。
P——轴传递的功率（单位kW）。
n——轴的转速。
应当注意， 对于直径的轴，并且有一个键槽，故轴径需增大。所以最终轴的最小直径为20mm
2. 拟定轴上零件的装配方案
按轴向定位要求确定轴的各段直径
（1） 考虑到连接带轮，取带轮处的轴径
（2） 取轴承处的直径为 (初选轴承为7205AC)
（3） 齿轮安装轴段的直径
（4） 需要有定位轴肩的轴身
（5） 轴承
按轴向定位要求确定轴的各段长度

至此已经设计出轴的长度和各段直径。
3.轴上键校核设计
连接为动连接，载荷轻微振动，且键材料均选用45号钢，查表可得：，取。需满足：
其中由轴的直径30mm，可取键的尺寸b×h=10×8mm。
则:
故此平键满足强度要求。
4，轴的强度校核
(1)轴传递转矩
T=9.549*1000000*P/n=9.549*1000000*2.2175/473.33=50788N*MM
(2)齿轮上的圆周力：
Ft=2T/d=2*5.788/50.08=2028N
(3)齿轮上的径向力

(4)齿轮上的轴向力

(5)轴承支反力
V带作用在轴上的力:Q=774.06N
在ZY平面

Rbz=Ft-Raz=2028-1414=614N
在XY平面
N
=Q-Fr+Rax=774.06-764+984=994N
5.弯扭矩
ZY面：
Mzy=Raz*e=1414*39=55146N.MM
XY面

Mmax=Q*g=774.06*93.5=72375N
轴的受力简图、弯扭矩图、弯扭矩合成图以及转矩图如下：

确定危险截面
Ⅰ-Ⅰ截面所受弯矩和转矩较大，且有与轴承过盈配合而产生的应力集中及圆角所产生的应力集中
Ⅱ-Ⅱ截面弯矩虽然较大，但与Ⅰ-Ⅰ截面相比，没有Ⅰ-Ⅰ大，所以危险截面为Ⅰ-Ⅰ面
Ⅲ-Ⅲ截面弯矩虽然较小，但是截面积也较小，又有键槽产生的应力集中，有可能是危险截面
校核Ⅰ-Ⅰ截面
MⅠ=72375N.MM
弯曲应力

应力幅和平均应力

扭转剪应力

（视为脉动循环）
扭转剪应力幅及平均扭转剪应力
=1/2(-)=8.3MPa
=1/2(+)=8.3MPa
校核安全系数：
Ⅰ-Ⅰ截面有两个应力集中源，即轴与轴承过盈配合引起的应力集中及过渡圆角引起的应力集中，取其中较大值。
由过渡圆角引起的应力集中，根据轴径直径，轴肩直径，表面粗糙度Ra≦1.25um，圆角直径r=2mm,由图12-20.附表12-3，附表12-4，附表12-5查得、、、、
预期应力循环次数
N=60nt=60*120*20000=1.44*>
故去寿命系数，。于是：

由过盈引起的应力集中：根据轴，但轴承为特殊的基孔制，实际配合性质为过盈配合，按查附表12-2、附表12-4得，，。于是

由过盈联接引起的应力集中较大按此值计算，由附表12-6查得材料对盈利循环不对称性的敏感系数，。
疲劳强度系数

按材质的不均匀，取许用系数[S]=1.5~1.8，[S]>[S],所以1-1截面是安全的。
由于工作比较平稳，不需作静强度校核

5校核高速轴轴承寿命
由表12.3查得7207C轴承的。
（1） 计算轴承的轴向力
由高速轴计算得，，将力合成，
，
由高速轴设计齿轮上的轴向力为Fx=543N
轴承I、II内部轴向力分别为

比较两轴承的受力，因>及>，故只需校核轴承I。
（2） 计算当量动载荷
由，由表10.13查得。
因为>，所以。
当量动载荷为

（3） 校核轴承寿命
轴承在以下工作，由表10.10查得。中等冲击，由表10.11查得。
轴承I的寿命为

已知减速器使用8年两班，2~3年大修，则预期寿命为

>，故轴承寿命充裕。

。
7.2中间轴(即轴Ⅱ)的设计计算
1 选择轴的材料
选用45号钢，热处理方式为调质，能获得良好的综合机械性能。
2 初算轴径
.
33.38
92
.
2.956
112
3
3
1
1
0
min
=
=
=
n
P
C
d

C——由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献[1]表9.4中查得C值，45号钢的值为112~97考虑扭矩大于弯矩，取小值C=110。圆整为40mm
P2——轴Ⅱ传递的功率（单位kW）。
n——轴Ⅱ的转速。
轴上有两个键槽，增大5%
32.97*（1+5%）=34.62MM
由表6-2取轴的标准值35.5MM
各类数据如下图所示
3 轴承部件的结构设计
按轴向定位要求确定轴的各段直径
(1) 取轴承处的直径为d=35mm(初选轴承为7208AC)
(2) 齿轮安装的直径=48mm
(3) 考虑轴环的定位取轴环直径=38m
(4) 考虑到齿轮3的安装直径=38mm
(5) 考虑齿轮3的轴肩定位=35mm
按轴向定位要求确定轴的各段长度
（1）考虑到轴承宽度，取=27mm。
（2）考虑到与小齿轮配合，取=40mm
（3）轴环宽度取=10mm
（4）考虑到与大齿轮配合，取=56mm
（5）考虑轴肩到轴承宽度，取=35mm，
至此已经设计出轴的长度和各段直径

4.轴上键校核设计
连接为动连接，载荷轻微振动，且键材料均选用45号钢，查表可得：，取。需满足：
其中由轴的直径34mm，可取键的尺寸b×h=14×9mm。
则大齿轮:
则小齿轮：
故此平键满足强度要求。

7.3输出轴(即轴Ⅲ)的设计计算
1选择轴的材料
考虑使用45号钢的时候轴可能会比较粗，结构复杂，而且第三根轴传递力矩较大，故选用40Cr，热处理方式为调质，能获得良好的综合机械性能。
2初算轴径
按弯扭强度计算：
.
53.07
20.163
.
2.393
108
3
3
1
1
0
min
=
=
=
n
P
A
d

考由表6-2取轴的标准值55MM
轴承选7211AC 宽27MM，直径100MM
虑到轴上键槽适当增加轴直径，。
式中：
C——由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献[1]表9.4中查得C值，45号钢的值为考虑扭矩大于弯矩，取小值C=110。圆整为63mm
P2——轴Ⅱ传递的功率（单位kW）。
n——轴Ⅱ的转速。
3轴承部件的结构设计
(1)轴承部件的结构形式
为方便轴承部件的装拆，减速器的机体用剖分结构形式。因传递功率小，齿轮减速器效率高，发热小，估计轴不会很长，故轴承部件的固定方式采用两端固定。由此所设计的轴承部件的结构形式如图：中间轴的草图1 所示，

图6-7 输出轴示意图

2.拟定轴上零件的装配方案
按轴向定位要求确定轴的各段直径
(1) 考虑轴承配合取轴径=60mm(初选轴承为7215AC)
(2) 考虑齿轮配合段轴径取=48mm
(3) 轴环处的直径为=78mm
(4) 考虑轴身的直径=68mm
(5) 考虑轴承配合直径=60mm
按轴向定位要求确定轴的各段长度
(1) 考虑到轴承伸出连接联轴器的距离，取=45mm,
(2) 考虑到轴与齿轮配合，取=48mm，
(3) 轴环宽度取10mm
(4) 考虑到装配要求轴身=34mm
至此已经设计出轴的长度和各段直径。
4，轴上键的校核
连接为动连接，载荷轻微振动，且键材料均选用45号钢，查表可得：，取。需满足：
其中由轴的直径65mm，可取键的尺寸b×h=20×12mm。
则大齿轮:
故此平键满足强度要求。

8. 减速器润滑及密封设计
8.1 齿轮的润滑
由于两对啮合齿轮中的大齿轮直径径相差不大，计算它们的速度：
，
，
由上述齿轮设计的陈述，闭式二级圆柱斜齿轮减速器，其高速级大齿轮的齿顶圆上的线速度小于2m/s，所以齿轮传动可采用周期性手工加油或加脂进行润滑。
8.2 滚动轴承的润滑
由于滚动轴承的速度较低，所以可用脂润滑。
8.3 减速器的密封
密封件是减速器中应用最广的零部件之一，为防止减速器内的润滑剂泄出，防止灰尘、切削微粒及其他杂物和水分侵入，减速器中的轴承等其他传动部件、减速器箱体等都必须进行必要的密封，以保持良好的润滑条件和工作环境，使减速器达到预期的寿命。 一、 轴伸出端的密封 轴承的密封装置，一般分为非接触式和接触式两类，由于粗羊毛毡圈适用的圆周速度≤3m/s，所以轴承伸出端选粗羊毛毡圈。 二、 箱体结合面密封 箱盖与箱座的密封常用在箱盖与箱座的接合面上涂上密封胶和水玻璃的方法实现，为了提高接合面的密封性，可在箱座接合面上开油沟，使渗入接合面之间的润滑油重新流回箱体内部。为了保证箱体座孔与轴承的配合，接合面上严禁加垫片密封。 三、 轴承靠近箱体内外侧的密封 轴承靠近箱体内外侧的密封作用可分为封油环和挡油环两种。 挡油环用于脂润滑轴承的密封，作用是使轴承室与箱体内部隔开，防止箱内的稀油飞溅到轴承腔内，是润滑脂变稀而流失。 甩油环用于润油润滑的轴承，甩油环与轴承座孔之间留有不大的间隙，其作用是防止过多的油杂质等冲刷轴承，但同时又要保证有一定的油量仍能进入轴承腔内进行润滑。

第九节 箱体及其附件结构设计

9.1 箱体的结构设计
箱体采用剖分式结构，剖分面通过轴心。下面对箱体进行具体设计。
9.1.1确定箱体的尺寸与形状
箱体的尺寸直接影响它的刚度，首先确定合理的箱体壁厚。为了保证结合面连接处的局部刚度与接触刚度，箱盖与箱座连接部分都有较厚的连接壁缘，箱座底面凸缘厚度设计得更厚些。
9.1.2 合理设计肋板
在轴承座孔与箱底接合面处设置加强肋，减少了侧壁的弯曲变形。
9.1.3 合理选择材料
因为铸铁易切削，抗压性能好，并具有一定的吸振性，且减速器的受载不大，所以箱体可用灰铸铁制成。

9.2 附件的结构设计

9.2.1 检查孔和视孔盖
检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。

9.2.2 放油螺塞
放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成凹坑，以便于油污的汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处加封油圈密封。

9.2.3 油标
油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查及油面较稳定之处。

9.2.4 通气器
通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。将通气器设置在检查孔上，其里面还有过滤网可减少灰尘进入。

9.2.5起吊装置
起吊装置用于拆卸及搬运减速器。减速器箱盖上设有吊孔，箱座凸缘下面设有吊耳，它们就组成了起吊装置。

9.2.6起盖螺钉
为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖。

9.2.7 定位销
在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度。 由[2]表8-1设计减速器的具体结构尺寸见下页表格。

表 8-1减速器各尺寸一览表
减速器铸造箱体的结构尺寸
名称
公式
数值(mm)
箱座壁厚
δ=0.025a+3≥8
8
箱盖壁厚
δ1=0.02a+3≥8
8
箱体凸缘厚度
箱座
b=1.5δ
12
箱盖
b1=1.5δ1
12
箱座底
b2=2.5δ
20
加强肋厚
箱座
m≈0.85δ
7
箱盖
m1≈0.85δ
7
地脚螺钉直径和数目
df=0.036a+12
M16
n=6
轴承旁联接螺栓直径
d1=0.72 df
M12
箱盖和箱座联接螺栓直径
d2=0.6 df
M12
轴承盖螺钉直径和数目
高速轴
d3 =0.4-0.5 df
M8
n=6
中间轴
M8
低速轴
M8
轴承盖外径D2
高速轴
D2=D+5d3
122
中间轴
112
低速轴
135
观察孔盖螺钉直径
d4=0.4 df
M8
df、d1、d2
至箱外壁距离