机械设计中的支反力是如何计算的

㈠ 机械设计常见的约束类型有哪几种

机械设计常见的约束类型有：

1. 柔体约束：约束反力的方向沿着柔体中心线背离被约束的物体，通常用字母T表示。

2.光滑接触面约束：约束反力的方向沿着接触点的公法线，指向被约束的物体，通常用字母N表示。

3.光滑圆柱形铰链：一般用两个正交约束反力来表示，指向可以假定。

4.固定铰链支座或轴承（径向）：一般用两个正交约束反力来表示，指向可以假定。

5.滚动铰链支座：约束反力通过销钉中心，垂直于支撑面，指向可以假定。

6.二力构件约束：约束反力沿两点连线，拉杆的约束反力是拉力，压杆的约束反力是压力。

7.固定端约束：用两个正交力和一个附加力偶来表示，指向可以假定。

㈡ 机械设计-课程设计-带式运输机传动装置-二级齿轮减速器

一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
减速箱输出轴功率 马力，
二、 传动装置总体设计：
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2. 特点：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。
3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：

三、 选择电机
1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
－带传动效率：0.96
－每对轴承传动效率：0.99
－圆柱齿轮的传动效率：0.96
－联轴器的传动效率：0.993
—卷筒的传动效率：0.96
说明：
－电机至工作机之间的传动装置的总效率：

2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：

符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
方案 电动机型号 额定功率 同步转速
r/min 额定转速
r/min 重量 总传动比
1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：

额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
总传动比：
分配传动比：取 则
取 经计算
注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
五 计算传动装置的运动和动力参数：
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
1. 各轴转速：

2各轴输入功率：

3各轴输入转矩：

运动和动力参数结果如下表：
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
输入 输出 输入 输出
电动机轴 3.67 36.5 960
1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
六 设计V带和带轮：
1.设计V带
①确定V带型号
查课本 表13-6得： 则
根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
查课本第206页表13-7取 。
为带传动的滑动率 。
②验算带速： 带速在 范围内，合适。
③取V带基准长度 和中心距a：
初步选取中心距a： ，取 。
由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
查课本第203页表13-3由内插值法得 。

EF=0.1
=1.37+0.1=1.38

EF=0.08

查课本第202页表13-2得 。
查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
=0.95+0.009=0.959

则
取 根。
⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
作用在轴上压力：
。
七 齿轮的设计：
1高速级大小齿轮的设计：
①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得： 。
查课本第165页表11-4得： 。
故 。
查课本第168页表11-10C图得： 。
故 。
③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
则 取
实际传动比：
传动比误差： 。
齿宽： 取
高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
④验算轮齿弯曲强度：
查课本第167页表11-9得：
按最小齿宽 计算：
所以安全。
⑤齿轮的圆周速度：
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
2低速级大小齿轮的设计：
①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得： 。
查课本第165页表11-4得： 。
故 。
查课本第168页表11-10C图得： 。
故 。
③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数
计算中心距： 由课本第165页式11-5得：

取 则 取
计算传动比误差： 合适
齿宽： 则取
低速级大齿轮：
低速级小齿轮：
④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
按最小齿宽 计算：
安全。
⑤齿轮的圆周速度：
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
八 减速器机体结构尺寸如下：
名称 符号 计算公式 结果
箱座厚度

10
箱盖厚度

9
箱盖凸缘厚度

12
箱座凸缘厚度

15
箱座底凸缘厚度

25
地脚螺钉直径

M24
地脚螺钉数目
查手册 6
轴承旁联结螺栓直径

M12
盖与座联结螺栓直径
=（0.5 0.6）
M10
轴承端盖螺钉直径
=（0.4 0.5）

10
视孔盖螺钉直径
=（0.3 0.4）
8
定位销直径
=（0.7 0.8）
8
， ， 至外箱壁的距离
查手册表11—2 34
22
18
， 至凸缘边缘距离
查手册表11—2 28
16
外箱壁至轴承端面距离
= + +（5 10）
50
大齿轮顶圆与内箱壁距离
>1.2
15
齿轮端面与内箱壁距离
>
10
箱盖，箱座肋厚

9
8.5
轴承端盖外径
+（5 5.5）
120（1轴）
125（2轴）
150（3轴）
轴承旁联结螺栓距离

120（1轴）
125（2轴）
150（3轴）
九 轴的设计：
1高速轴设计：
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
L3=B+ +2=16+10+2=28。
段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
查手册51页表4-1得：
得：e=5.9＜6.25。
段装配轴承所以 L6= L3=28。
2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
作用在齿轮上的圆周力为：
径向力为
作用在轴1带轮上的外力：
求垂直面的支反力：

求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：

求水平面的支承力：
由 得
N
N
求并绘制水平面弯矩图：

求F在支点产生的反力：

求并绘制F力产生的弯矩图：

F在a处产生的弯矩：

求合成弯矩图：
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。

求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）

计算危险截面处轴的直径：
因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：

因为 ，所以该轴是安全的。
3轴承寿命校核：
轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
按最不利考虑，则有：

则 因此所该轴承符合要求。
4弯矩及轴的受力分析图如下：

5键的设计与校核:
根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
采用A型普通键:
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
中间轴的设计：
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
②根据课本第230页式14-2得：
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
作用在2、3齿轮上的圆周力：
N
径向力：

求垂直面的支反力

计算垂直弯矩：

求水平面的支承力：

计算、绘制水平面弯矩图：

求合成弯矩图，按最不利情况考虑：

求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）

计算危险截面处轴的直径：
n-n截面:
m-m截面:
由于 ，所以该轴是安全的。
轴承寿命校核：
轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取

则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
④弯矩及轴的受力分析图如下：
⑤键的设计与校核：
已知 参考教材表10-11，由于 所以取
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
根据挤压强度条件，键的校核为：

所以所选键为:
从动轴的设计：
⑴确定各轴段直径
①计算最小轴段直径。
因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
考虑到该轴段上开有键槽，因此取
查手册9页表1-16圆整成标准值，取
②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
⑦设计轴环 及宽度b
使齿轮轴向定位，故取 取
,
⑵确定各轴段长度。
有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).

因为 ,所以
轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短

其它各轴段长度由结构决定。
（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
作用在齿轮上的圆周力：

径向力：

求垂直面的支反力：

计算垂直弯矩：

.m
求水平面的支承力。

计算、绘制水平面弯矩图。

求F在支点产生的反力

求F力产生的弯矩图。

F在a处产生的弯矩：

求合成弯矩图。
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。

求危险截面当量弯矩。
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）

计算危险截面处轴的直径。
因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：

考虑到键槽的影响，取
因为 ，所以该轴是安全的。
（5）．轴承寿命校核。
轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
按最不利考虑，则有：
则 ,
该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
（6）弯矩及轴的受力分析图如下：
（7）键的设计与校核：
因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
因为L6=122初选键长为100,校核
所以所选键为: .
十 高速轴大齿轮的设计
因 采用腹板式结构
代号 结构尺寸和计算公式 结果
轮毂处直径

72
轮毂轴向长度

84
倒角尺寸

1
齿根圆处的厚度

10
腹板最大直径

321.25
板孔直径

62.5
腹板厚度

25.2
电动机带轮的设计

代号 结构尺寸和计算公式 结果

手册157页 38mm

68.4mm

取60mm

81mm

74.7mm

10mm

15mm

5mm
十一.联轴器的选择：
计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。
十二润滑方式的确定：
因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 ，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。
十三.其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据。
十四.参考资料：
《机械设计课程设计手册》(第二版)——清华大学 吴宗泽，北京科技大学 罗圣国主编。
《机械设计课程设计指导书》（第二版）——罗圣国，李平林等主编。
《机械课程设计》（重庆大学出版社）——周元康等主编。
《机械设计基础》（第四版）课本——杨可桢 程光蕴 主编。

㈢ 二级斜齿圆柱齿轮减速器的课程设计的说明书

机械设计课程设计

说明书

学院：西安交通大学机械学院
专业：机械设计制造及其自动化
班级：机设0602
姓名：XXX
教师：XXX

目 录
一、设计数据及要求 2
1.工作机有效功率 2
2.查各零件传动效率值 2
3.电动机输出功率 3
4.工作机转速 3
5.选择电动机 3
6.理论总传动比 3
7.传动比分配 3
8.各轴转速 4
9.各轴输入功率： 4
10.电机输出转矩： 4
11.各轴的转矩 4
12.误差 5
三、选择齿轮材料，热处理方式和精度等级 5
四、齿轮传动校核计算 5
（一）、高速级 5
（二）、低速级 9
五、初算轴径 13
六、校核轴及键的强度和轴承寿命： 14
（一）、中间轴 14
（二）、输入轴 20
（三）、输出轴 24
七、选择联轴器 28
八、润滑方式 28
九、减速器附件： 29
十一 、参考文献 29

一、设计数据及要求
F=2500N d=260mm v=1.0m/s
机器年产量：大批； 机器工作环境：清洁；
机器载荷特性：平稳； 机器的最短工作年限：五年二班；

二、 确定各轴功率、转矩及电机型号
1.工作机有效功率

2.查各零件传动效率值
联轴器（弹性） ，轴承 ，齿轮 滚筒

故：
3.电动机输出功率

4.工作机转速

电动机转速的可选范围： 取1000
5.选择电动机
选电动机型号为Y132S—6，同步转速1000r/min，满载转速960r/min，额定功率3Kw
电动机外形尺寸
中心高H 外形尺寸

底脚安装尺寸

底脚螺栓直径
K 轴伸尺寸
D×E 建联接部分尺寸
F×CD
132
216×140 12 38×80 10×8

6.理论总传动比

7.传动比分配
故 ，

8.各轴转速

9.各轴输入功率：

10.电机输出转矩：

11.各轴的转矩

12.误差

带式传动装置的运动和动力参数
轴 名 功率 P/
Kw 转矩 T/
Nmm 转速 n/
r/min 传动比 i 效率 η/
%
电 机 轴 2.940 29246.875 960 1 99
Ⅰ 轴 2.9106 28954.406 960 4.263 96
Ⅱ 轴 2.7950 118949.432 225.40 3.066 96
Ⅲ 轴 2.6840 348963.911 73.46
Ⅳ 轴 2.6306 345474.272 73.46 1 98

三、选择齿轮材料，热处理方式和精度等级
考虑到齿轮所传递的功率不大，故小齿轮选用45#钢，表面淬火，齿面硬度为40～55HRC，齿轮均为硬齿面，闭式。
选用8级精度。

四、齿轮传动校核计算
（一）、高速级
1．传动主要尺寸
因为齿轮传动形式为闭式硬齿面，故决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和
尺寸。由参考文献[1]P138公式8.13可得：

式中各参数为：
（1）小齿轮传递的转矩：
（2）初选 =19, 则
式中： ——大齿轮数；
——高速级齿轮传动比。
（3）由参考文献[1] P144表8.6，选取齿宽系数 。
（4）初取螺旋角 。由参考文献[1]P133公式8.1可计算齿轮传动端面重合度：

由参考文献[1] P140图8.21取重合度系数 =0.72
由式8.2得
由图8.26查得螺旋角系数
（5）初取齿轮载荷系数 =1.3。
（6）齿形系数 和应力修正系数 ：

齿轮当量齿数为
，
由参考文献[1] P130图8.19查得齿形系数 =2.79， =2.20
由参考文献[1] P130图8.20查得应力修正系数 =1.56， =1.78
（7）许用弯曲应力可由参考文献[1] P147公式8.29算得：
由参考文献[1] P146图8.28（h）可得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为：
和 。
由参考文献[1] P147表8.7，取安全系数 =1.25。
小齿轮1和大齿轮2的应力循环次数分别为：

式中： ——齿轮转一周，同一侧齿面啮合次数；
——齿轮工作时间。
由参考文献[1] P147图8.30查得弯曲强度寿命系数为：
故许用弯曲应力为
=

所以
初算齿轮法面模数

2 ．计算传动尺寸
（1）计算载荷系数
由参考文献[1] P130表8.3查得使用

由参考文献[1] P131图8.7查得动载系数 ；
由参考文献[1] P132图8.11查得齿向载荷分布系数 ；
由参考文献[1] P133表8.4查得齿间载荷分配系数 ，则

（2）对 进行修正，并圆整为标准模数

由参考文献[1] P124按表8.1，圆整为
（3）计算传动尺寸。
中心距
圆整为105mm
修正螺旋角
小齿轮分度圆直径
大齿轮分度圆直径

圆整b=20mm
取 ，
式中： ——小齿轮齿厚；
——大齿轮齿厚。
3．校核齿面接触疲劳强度
由参考文献[1] P135公式8.7
式中各参数：
（1）齿数比 。
（2）由参考文献[1] P136表8.5查得弹性系数 。
（3）由参考文献[1] P136图8.14查得节点区域系数 。
（4）由参考文献[1] P136图8.15查得重合度系数
（5）由参考文献[1]P142图8.24查得螺旋角系数
（5）由参考文献[1] P145公式8.26 计算许用接触应力
式中： ——接触疲劳极限，由参考文献[1] P146
图8.28（）分别查得 ，
；
——寿命系数，由参考文献[1] P147图8.29查得 ， ；
——安全系数，由参考文献[1] P147表8.7查得 。故

满足齿面接触疲劳强度。
（二）、低速级
1．传动主要尺寸
因为齿轮传动形式为闭式硬齿面，故决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和尺寸。由参考文献[1]P138公式8.13可得：

式中各参数为：
（1）小齿轮传递的转矩：
（2）初选 =23, 则
式中： ——大齿轮数；
——低速级齿轮传动比。
（3）由参考文献[1] P144表8.6，选取齿宽系数
（4）初取螺旋角 。由参考文献[1]P133公式8.1可计算齿轮传动端面重合度：
由参考文献[1] P140图8.21取重合度系数 =0.71
由式8.2得
由图8.26查得螺旋角系数
（5）初取齿轮载荷系数 =1.3。
（6）齿形系数 和应力修正系数 ：
齿轮当量齿数为
，
由参考文献[1] P130图8.19查得齿形系数 =2.65， =2.28
由参考文献[1] P130图8.20查得应力修正系数 =1.57， =1.76
（7）许用弯曲应力可由参考文献[1] P147公式8.29算得：
由参考文献[1] P146图8.28（h）可得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为：
和 。
由参考文献[1] P147表8.7，取安全系数 =1.25。
小齿轮3和大齿轮4的应力循环次数分别为：

式中： ——齿轮转一周，同一侧齿面啮合次数；
——齿轮工作时间。
由参考文献[1] P147图8.30查得弯曲强度寿命系数为：
故许用弯曲应力为
=

所以
初算齿轮法面模数

2 .计算传动尺寸
（1）计算载荷系数
由参考文献[1] P130表8.3查得使用

由参考文献[1] P131图8.7查得动载系数 ；
由参考文献[1] P132图8.11查得齿向载荷分布系数 ；
由参考文献[1] P133表8.4查得齿间载荷分配系数 ，则

（2）对 进行修正，并圆整为标准模数

由参考文献[1] P124按表8.1，圆整为
（3）计算传动尺寸。
中心距
圆整为145mm
修正螺旋角
小齿轮分度圆直径
大齿轮分度圆直径

圆整b=35mm
取 ，
式中： ——小齿轮齿厚；
——大齿轮齿厚。
3.校核齿面接触疲劳强度
由参考文献[1] P135公式8.7
式中各参数：
（1）齿数比 。
（2）由参考文献[1] P136表8.5查得弹性系数 。
（3）由参考文献[1] P136图8.14查得节点区域系数 。
（4）由参考文献[1] P136图8.15查得重合度系数
（5）由参考文献[1]P142图8.24查得螺旋角系数
（5）由参考文献[1] P145公式8.26 计算许用接触应力
式中： ——接触疲劳极限，由参考文献[1] P146
图8.28（）分别查得 ，
；
——寿命系数，由参考文献[1] P147图8.29查得 ， ；
——安全系数，由参考文献[1] P147表8.7查得 。故

满足齿面接触疲劳强度。

五、初算轴径
由参考文献[1]P193公式10.2可得：
齿轮轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及联轴器对轴径的要求，最后取 。
中间轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及轴承寿命的要求，最后取
输出轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及联轴器对轴径的要求，最后取 。
式中： ——由许用扭转应力确定的系数，由参考文献[1]P193表10.2，取

六、校核轴及键的强度和轴承寿命：
（一）、中间轴

1.齿轮2（高速级从动轮）的受力计算：
由参考文献[1]P140公式8.16可知

式中： ——齿轮所受的圆周力，N；
——齿轮所受的径向力，N；
——齿轮所受的轴向力，N；

2.齿轮3（低速级主动轮）的受力计算：
由参考文献[1]P140公式8.16可知

式中： ——齿轮所受的圆周力，N；
——齿轮所受的径向力，N；
——齿轮所受的轴向力，N；
3.齿轮的轴向力平移至轴上所产生的弯矩为：

4.轴向外部轴向力合力为：
5.计算轴承支反力：
竖直方向，轴承1
轴承2
水平方向，轴承1 ，与所设方向相反。
轴承2 ，与所设方向相反。
轴承1的总支撑反力：
轴承2的总支撑反力：
6.计算危险截面弯矩
a-a剖面左侧，竖直方向
水平方向
b-b剖面右侧，竖直方向
水平方向
a-a剖面右侧合成弯矩为
b-b剖面左侧合成弯矩为

故a-a剖面右侧为危险截面。
7.计算应力
初定齿轮2的轴径为 =38mm，轴毂长度为10mm，连接键由参考文献[2]P135表11.28选择 =10×8，t=5mm, =25mm。齿轮3轴径为 =40mm，连接键由P135表11.28选择 =12×8，t=5mm, =32mm，毂槽深度 =3.3mm。
由
，故齿轮3可与轴分离。
又a-a剖面右侧（齿轮3处）危险，故：
抗弯剖面模量

抗扭剖面模量

弯曲应力

扭剪应力

8.计算安全系数
对调质处理的45#钢，由参考文献[1]P192表10.1知:
抗拉强度极限 =650MPa
弯曲疲劳极限 =300MPa
扭转疲劳极限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系数：
轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献[1]P207附图10.1查得
绝对尺寸系数由附图10.1查得：
键槽应力集中系数由附表10.4查得： （插值法）
由参考文献[1]P201公式10.5，10.6得，安全系数

查P202表10.5得许用安全系数[S]=1.5~1.8，显然S>[S]，故危险截面是安全的
9．校核键连接的强度
齿轮2处键连接的挤压应力
齿轮3处键连接的挤压应力
由于键，轴，齿轮的材料都为45号钢，由参考文献[1]查得 ，显然键连接的强度足够！
10.计算轴承寿命
由参考文献[2]P138表12.2查7207C轴承得轴承基本额定动负荷 =23.5KN，基本额定静负荷 =17.5KN

轴承1的内部轴向力为：
轴承2的内部轴向力为：
故轴承1的轴向力 ，
轴承2的轴向力
由 由参考文献[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根据轴承的工作条件，查参考文献[1]P218~219表11.9，11.10得温度系数 ，载荷系数 ，寿命系数 。由P218公式11.1c得轴承1的寿命

已知工作年限为5年2班,故轴承预期寿命
，故轴承寿命满足要求

（二）、输入轴

1.计算齿轮上的作用力
由作用力与反作用力的关系可得，齿轮轴1所受的力与齿轮2所受的力大小相等，方向相反。即：轴向力 ，径向力 ，圆周力
2.平移轴向力所产生的弯矩为：

3.计算轴承支撑反力
竖直方向，轴承1
轴承2
水平方向，轴承1 ， 轴承2 ，
轴承1的总支撑反力：
轴承2的总支撑反力：

4.计算危险截面弯矩
a-a剖面左侧，竖直方向
水平方向
其合成弯矩为
a-a剖面右侧，竖直方向
水平方向
其合成弯矩为
危险截面在a-a剖面左侧。
5.计算截面应力
由参考文献[1]P205附表10.1知：
抗弯剖面模量
抗扭剖面模量
弯曲应力

扭剪应力

6．计算安全系数
对调质处理的45#钢，由参考文献[1]P192表10.1知:
抗拉强度极限 =650MPa
弯曲疲劳极限 =300MPa
扭转疲劳极限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系数：
轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献[1]P207附图10.1查得
绝对尺寸系数由附图10.1查得：
由参考文献[1]P201公式10.5，10.6得，安全系数

查P202表10.5得许用安全系数[S]=1.5~1.8，显然S>[S]，故危险截面是安全的
7.校核键连接的强度
联轴器处连接键由参考文献[2]P135表11.28选择 =8×7，t=4mm, =40mm。轴径为 =25mm
联轴器处键连接的挤压应力
由于键，轴的材料都为45号钢，由参考文献[1]查得 ，显然键连接的强度足够！
8.计算轴承寿命
由参考文献[2]P138表12.2查7206C轴承得轴承基本额定动负荷 =17.8KN，基本额定静负荷 =12.8KN

轴承1的内部轴向力为：
轴承2的内部轴向力为：
由于
故轴承1的轴向力 ，
轴承2的轴向力
由 由参考文献[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根据轴承的工作条件，查参考文献[1]P218~219表11.9，11.10得温度系数 ，载荷系数 ，寿命系数 。由P218公式11.1c得轴承2的寿命

已知工作年限为5年2班,故轴承预期寿命
，故轴承寿命满足要求
（三）、输出轴

1.计算齿轮上的作用力
由作用力与反作用力的关系可得，齿轮4所受的力与齿轮3所受的力大小相等，方向相反。即：轴向力 ，径向力 ，圆周力

2.平移轴向力所产生的弯矩为：

3.计算轴承支撑反力
竖直方向，轴承1
轴承2
水平方向，轴承1 ， 轴承2 ，
轴承1的总支撑反力：
轴承2的总支撑反力：
4.计算危险截面弯矩
a-a剖面左侧，竖直方向
水平方向
其合成弯矩为
a-a剖面右侧，竖直方向
水平方向
其合成弯矩为
危险截面在a-a剖面左侧。
5.计算截面应力
初定齿轮4的轴径为 =44mm，连接键由参考文献[2]P135表11.28选择 =12×8，t=5mm, =28mm。
由参考文献[1]P205附表10.1知：
抗弯剖面模量

抗扭剖面模量

弯曲应力

扭剪应力

6．计算安全系数
对调质处理的45#钢，由参考文献[1]P192表10.1知:
抗拉强度极限 =650MPa
弯曲疲劳极限 =300MPa
扭转疲劳极限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系数：
轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献[1]P207附图10.1查得
绝对尺寸系数由附图10.1查得：
键槽应力集中系数由附表10.4查得： （插值法）
由参考文献[1]P201公式10.5，10.6得，安全系数

查P202表10.5得许用安全系数[S]=1.5~1.8，显然S>[S]，故危险截面是安全的
7.校核键连接的强度
联轴器处连接键由参考文献[2]P135表11.28选择 =10×8，t=5mm, =70mm。轴径为 =35mm
联轴器处键连接的挤压应力
齿轮选用双键连接，180度对称分布。
齿轮处键连接的挤压应力
由于键，轴的材料都为45号钢，由参考文献[1]查得 ，显然键连接的强度足够！
8.计算轴承寿命
由参考文献[2]P138表12.2查7208C轴承得轴承基本额定动负荷 =26.8KN，基本额定静负荷 =20.5KN

轴承1的内部轴向力为：
轴承2的内部轴向力为：
由于
轴承1的轴向力
故轴承2的轴向力
由 由参考文献[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根据轴承的工作条件，查参考文献[1]P218~219表11.9，11.10得温度系数 ，载荷系数 ，寿命系数 。由P218公式11.1c得轴承2的寿命

已知工作年限为5年2班,故轴承预期寿命
，故轴承寿命满足要求

七、选择联轴器
由于电动机的输出轴径（d=38mm）的限制，故由参考文献[2]P127表13-1选择联轴器为HL1型弹性柱销联轴器联，孔径取25mm。由于输出轴上的转矩大，所选联轴器的额定转矩大，故选HL3型，孔径取35mm。

八、润滑方式
由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，低于2m/s，故齿轮的润滑方式选用油润滑，轴承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中负荷工业齿轮油（GB5903——1986），牌号选68号。润滑油在油池中的深度保持在68——80mm之间。轴承的润滑脂选用合成锂基润滑脂（SY1413——1980）。牌号为ZL——2H。由于轴承选用了脂润滑，故要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与集体内壁之间设置挡油环。

九、减速器附件：
1.窥视孔及窥视孔盖：由于受集体内壁间距的限制，窥视孔的大小选择为长90mm，宽60mm。盖板尺寸选择为长120mm，宽90mm。盖板周围分布6个M6×16的全螺纹螺栓。由于要防止污物进入机体和润滑油飞溅出来，因此盖板下应加防渗漏的垫片。考虑到溅油量不大，故选用石棉橡胶纸材质的纸封油圈即可。考虑到盖板的铸造加工工艺性，故选择带有凸台的铸铁盖板。
2.通气器：为防止由于机体密封而引起的机体内气压增大，导致润滑油从缝隙及密封处向外渗漏，使密封失灵。故在窥视孔盖凸台上加安通气装置。由于减速器工作在情节的室内环境中，故选用结构简单的通气螺塞即可，其规格为M22×1.5。
3.放油孔及放油螺塞：为了能在换油时将油池中的污油排出，清理油池，应在机座底部油池最低处开设放油孔。为了能达到迅速放油地效果，选择放油螺塞规格为M20×1.5。考虑到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈选用材质为工业用革的皮封油圈。
4.油面指示器：为了能随时监测油池中的油面高度，以确定齿轮是否处于正常的润滑状态，故需设置油面指示器。在本减速器中选用杆式油标尺，放置于机座侧壁，油标尺型号选择为M12。
5.吊耳和吊钩：为了方便装拆与搬运，在机盖上设置吊耳，在机座上设置吊钩。吊耳用于打开机盖，而吊钩用于搬运整个减速器。考虑到起吊用的钢丝直径，吊耳和吊钩的直径都取20mm。
6．定位销：本减速器机体为剖分式，为了保证轴承座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓联接后，在镗孔之前，在机盖与机座的连接凸缘上应装配定位销。定位销采用圆锥销，安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上，呈非对称布置。圆锥销型号选用GB117-86 A6×35。
7.起盖螺钉：在机盖与机座联接凸缘的结合面上，为了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封胶。因此联接结合较紧，不易分开。为了便于拆下机盖，在机盖地凸缘上设置一个起盖螺栓。取其规格为M10×22。其中螺纹长度为16mm，在端部有一个6mm长的圆柱。

十一 、参考文献
1 陈铁鸣主编．机械设计．第4版．哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,2006
2 王连明,宋宝玉主编．机械设计课程设计．第2版.哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,2005
3 陈铁鸣, 王连明主编．机械设计作业指导．哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,2003
4徐灏主编．机械设计手册（第二版）．北京：机械工业出版社，2004
5陈铁鸣主编．新编机械设计课程设计图册．北京：高等教育出版社，2003
6王知行，刘廷荣主编．.机械原理．.北京：高等教育出版社，2005

㈣ 机械设备中的静载荷，动载荷应该怎么计算

动载荷计算：

1、物体一般加速度时的动荷问题

惯性力与动静法：做加速度运动物体的惯性力大小等于物体的质量m和加速度a的乘积，方向与a相反。假想在每一具有加速度的运动质点上加上惯性力，则物体（质点系）作用的原力系与惯性力系将组成平衡力系。这样就可以把动力问题形式上作为静力学问题来处理，这就是达朗伯原理。

2、冲击问题

工程上采用偏于保守的能量平衡方程来近似估算被冲击物与受冲击物所受冲击载荷与冲击应力。冲击系统能量平衡方程：

(4)机械设计中的支反力是如何计算的扩展阅读

机械设备可造成碰撞、夹击、剪切、卷入等多种伤害。其主要危险部位如下：

⑴、旋转部件和成切线运动部件间的咬合处，如动力传输皮带和皮带轮、链条和链轮、齿条和齿轮等。

⑵、旋转的轴，包括连接器、心轴、卡盘、丝杠和杆等。

⑶、旋转的凸块和孔处。含有凸块或空洞的旋转部件是很危险的，如风扇叶、凸轮、飞轮等。

⑷、对向旋转部件的咬合处，如齿轮、混合辊等。

⑸、旋转部件和固定部件的咬合处，如辐条手轮或飞轮和机床床身、旋转搅拌机和无防护开口外壳搅拌装置等。

⑹、接近类型，如锻锤的锤体、动力压力机的滑枕等。

⑺、通过类型，如金属刨床的工作台及其床身、剪切机的刀刃等。

⑻、单向滑动部件，如带锯边缘的齿、砂带磨光机的研磨颗粒、凸式运动带等。

⑼、旋转部件与滑动之间，如某些平板印刷机面上的机构、纺织机床等。

㈤ 求 齿轮减速器传动设计说明书装配图，零件图 做课程设计，满意答复追加50分。

单级斜齿圆柱减速器设计说明书

院（系） 机械与汽车工程学院
专 业
班 级
学 号
姓 名

专业教研室、研究所负责人
指导教师
年 月 日
XXXXXXX 大 学
课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书

兹发给 车辆工程 班学生 课程设计（论文）任务书，内容如下：
1． 设计题目：V带——单级斜齿圆柱减速器
2． 应完成的项目：
（1） 减速器的总装配图一张(A1)
（2） 齿轮零件图 一张(A3)
（3） 轴零件图一张(A3)
（4） 设计说明书一份
3． 本设计（论文）任务书于2008 年 月 日发出，应于2008 年 月 日前完成，然后进行答辩。
专业教研室、研究所负责人 审核 年 月 日
指导教师 签发 年 月 日

程设计（论文）评语：课程设计（论文）总评成绩：
课程设计（论文）答辩负责人签字：
年 月 日

目 录

一． 传动方案的确定―――――――――――――――5
二． 原始数据――――――――――――――――――5
三． 确定电动机的型号――――――――――――――5
四． 确定传动装置的总传动比及分配――――――――6
五． 传动零件的设计计算―――――――――――――7
六． 减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计――――――13
七． 轴的设计――――――――――――――――――14
八． 滚动轴承的选择和计算――――――――――――19
九． 键联接的选择和强度校核―――――――――――22
十． 联轴器的选择和计算―――――――――――――22
十一． 减速器的润滑―――――――――――――――22
十二． 参考文献―――――――――――――――――2计算过程及计算说明
一、传动方案拟定二、原始数据：
带拉力：F=5700N, 带速度：v=2.28m/s, 滚筒直径：D=455mm
运输带的效率： 工作时载荷有轻微冲击；室内工作，水份和灰份为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比误差 4％，要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制；轴承使用寿命不小于15000小时。

三、电动机选择
(1) 选择电动机类型： 选用Y系列三相异步电动机
(2) 选择电动机功率：:
运输机主轴上所需要的功率：
传动装置的总效率：
， ， ， ， 分别是：V带传动，齿轮传动（闭式，精度等级为8），圆锥滚子轴承（滚子轴承一对），联轴器（刚性联轴器），运输带的效率。查《课程设计》表2-3，
取：
所以：
电动机所需功率: ，
查《课程设计》表16-1 取电动机Y200L1-6的额定功率
（3）选择电动机的转速
取V带传动比范围(表2-2) ≤2～4；单级齿轮减速器传动比 ＝3～6
滚筒的转速：
电动机的合理同步转速：
查表16-1得电动机得型号和主要数据如下（同步转速符合）
电动机型号 额定功率(kW) 同步转速(r/min) 满载转速nm
(r/min) 堵载转矩
额定转矩 最大转矩
额定转矩
Y200L1-6 18.5 1000 970 1.8 2.0
查表16-2得电动机得安装及有关尺寸
中心高
H 外形尺寸
底脚安装尺寸
地脚螺栓孔直径
轴伸尺寸
键公称尺寸
200 775×(0.5×400+310) ×310 318×305 19 55×110 16×
五、计算总传动比及分配各级的传动比
传动装置得总传动比 ：
取V带传动比： ；单级圆柱齿轮减速器传动比：
(1) 计算各轴得输入功率
电动机轴：
轴Ⅰ（减速器高速轴）:
轴Ⅱ（减速器低速轴）:
(2) 计算各轴得转速
电动机轴:
轴Ⅰ :
轴Ⅱ :
（3）计算各轴得转矩
电动机轴
轴Ⅰ :
轴Ⅱ :
上述数据制表如下：
参数
轴名 输入功率
（ ）
转速
（ ）
输入转矩
（ ）
传动比
效率
电动机轴 15.136 970 182.14 1.6893 0.95
轴Ⅰ（减速器高速轴） 14.379 574.20 239.15 6 0.97
轴Ⅱ（减速器低速轴） 13.669 95.70 1364.07
五、传动零件的设计计算
1. 普通V带传动得设计计算
① 确定计算功率
则： ，式中，工作情况系数取 ＝1.3
② 根据计算功率 与小带轮的转速 ，查《机械设计基础》图10-10，选择SPA型窄V带。
③ 确定带轮的基准直径
取小带轮直径: ，
大带轮直径 :
根据国标：GB/T 13575.1-1992 取大带轮的直径
④ 验证带速:
在 之间。故带的速度合适。
⑤确定V带的基准直径和传动中心距
初选传动中心距范围为： ，初定
V带的基准长度：

查《机械设计》表2.3，选取带的基准直径长度
实际中心距：
⑥ 验算主动轮的最小包角
故主动轮上的包角合适。
⑦ 计算V带的根数z
,由 ， ，
查《机械设计》表2.5a，得 ，由 ，查表2.5c，得额定功率的增量: ,查表2.8，得 ，查表2.9，得
， 取 根。
⑧ 计算V带的合适初拉力
查《机械设计》表2.2，取
得
⑨ 计算作用在轴上的载荷 :

⑩ 带轮的结构设计 （单位）mm
带轮
尺寸
小带轮
槽型 C
基准宽度
11
基准线上槽深
2.75
基准线下槽深
11.0
槽间距
15.0 0.3

槽边距
9
轮缘厚
10
外径
内径
40
带轮宽度
带轮结构 腹板式
V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.
2. 齿轮传动设计计算
（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数
① 选用斜齿圆柱齿轮传动（外啮合）；
② 选择齿轮材料：由课本附表1.1选大、小齿轮的材料均为45钢，并经调质后表面淬火，齿面硬度为HRC1=HRC2=45；
③ 选取齿轮为7级的精度（GB 10095－88）；
④ 初选螺旋角
⑤ 选 小齿轮的齿数 ；大齿轮的齿数
（2）按齿面接触疲劳强度设计
由设计计算公式进行试算，即
A. 确定公式内各个计算数值
① 试选载荷系数Kt=1.5
② 小齿轮传递的转矩：
③ 由《机械设计》表12.5得齿宽系数 （对硬齿面齿轮， 取值偏下极限）
④ 由《机械设计》表12.4弹性影响系数
⑤ 节点区域系数
所以，得到 =2.4758
⑥ 端面重合度

＝
＝
代入上式可得：
⑦ 接触疲劳强度极限σHlim1=σHlim2=1000Mpa (图12.6)
⑧ 应力循环次数
N1=60 nⅠjLh=60x574.20x1x(2x8x300x10)=16.5x108
N2= N1/i2=16.5x108/6=2.75x108
⑨ 接触疲劳寿命系数 根据图12.4
⑩ 接触疲劳许用应力 取
=0.91 1000/1.2Mpa=758.33 MPa
=0.96 1000/1.2Mpa=800 Mpa
因为 =779.165MPa<1.23 =984MPa, 故取 ＝779.165 Mpa

B. 计算
① 试算小齿轮分度圆

② 计算圆周速度： =
③ 计算齿宽： = 1 57.24 = 57.24 mm
④ 齿宽与齿高之比：
/(2.25 )
⑤ 计算载荷系数K
根据v=2.28m/s，7级精度，由附图12.1查得动载系数 =1.07
由附表12.2查得 ； 由附表12.1查得 .25
参考课本附表12.3中6级精度公式，估计 <1.34,对称
1.313取 =1.313
由附图12.2查得径向载荷分布系数 =1.26
载荷系数
⑥ 按实际的载荷系数修正分度圆直径
＝
⑦ 计算模数

3、按齿根弯曲疲劳强度设计

A. 确定公式中的各参数
① 载荷系数K：
则
② 齿形系数 和应力校正系数
当量齿数 ＝ ＝21.6252，
＝ ＝112.2453

③ 螺旋角影响系数
轴面重合度 ＝ ＝0.9385
取 ＝1得 =0.9374
④ 许用弯曲应力

查课本附图6.5得 ，取 =1.4，则
＝0.86 500/1.4Mpa＝307 Mpa
=0.88 500/1.4Mpa＝314 Mpa
⑤ 确定
=2.73 1.57/307=0.01396
=2.17 1.80/314=0.01244
以 代入公式计算
B. 计算模数mn

比较两种强度计算结果，确定

4、几何尺寸的计算
① 中心距 ＝3 （21＋126）/ (2cos80)=223mm
取中心距
② 修正螺旋角：

③ 分度圆直径：

④ 齿宽 ，取B2=65 mm，B1=70 mm
⑤ 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)
名称 代号 计算公式 结果
小齿轮 大齿轮
中心距

223 mm
传动比

6
法面模数
设计和校核得出 3
端面模数

3.034
法面压力角
螺旋角
一般为
齿顶高
3mm
齿根高
3.75mm
全齿高
6.75mm
顶隙 c
0.75mm
齿数 Z
21 126
分度圆直径
64.188mm 382.262 mm
齿顶圆直径
70.188 mm 388.262mm
齿根圆直径
57.188 mm 375.262 mm
齿轮宽 b
70mm 65mm
螺旋角方向
左旋 右旋
六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计
查《设计基础》表3-1经验公式，及结果列于下表。
名称 代号 尺寸计算 结果(mm)
底座壁厚
8
箱盖壁厚

8
底座上部凸圆厚度

12
箱盖凸圆厚度

12
底座下部凸圆厚度

20
底座加强筋厚度 e
8
底盖加强筋厚度

7
地脚螺栓直径 d 或表3.4
16
地脚螺栓数目 n 表3--4 6
轴承座联接螺栓直径
0.75d 12
箱座与箱盖联接螺栓直径
(0.5—0.6)d 8
轴承盖固定螺钉直径
(0.4—0.5)d 8
视孔盖固定螺钉直径
(0.3—0.4)d 5
轴承盖螺钉分布圆直径

155/140
轴承座凸缘端面直径

185/170
螺栓孔凸缘的配置尺寸
表3--2 22，18，30
地脚螺栓孔凸缘配置尺寸
表3--3 25，23，45
箱体内壁与齿轮距离

12
箱体内壁与齿轮端面距离

10
底座深度 H
244
外箱壁至轴承端面距离

45

七、轴的设计计算
1. 高速轴的设计
① 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS＝230
② 初步估算轴的最小直径
根据教材公式，取 =110，则: =32.182mm

因为与V带联接处有一键槽,所以直径应增大5%
③ 轴的结构设计:
考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径 ，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为:
两轴承支点间的距离： ，
式中： ―――――小齿轮齿宽，
―――――― 箱体内壁与小齿轮端面的间隙，
――――――― 箱体内壁与轴承端面的距离，
――――― 轴承宽度，选取30310圆锥滚子轴承，查表13-1，得到
得到：
带轮对称线到轴承支点的距离
式中： ------------轴承盖高度，
t ――――轴承盖的凸缘厚度， ,故，
―――――螺栓头端面至带轮端面的距离，
―――――轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得 mm
――――带轮宽度，
得到：
2.按弯扭合成应力校核轴的强度。
①计算作用在轴上的力
小齿轮受力分析
圆周力：
径向力：
轴向力：
②计算支反力
水平面：
垂直面：

所以:

③ 作弯矩图
水平面弯矩：
垂直面弯矩：

合成弯矩：

④ 作转矩图 （见P22页） T1=239.15Nm
当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数 ，
则：
⑤ 按弯扭合成应力校核轴的强度
轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限 ，对称循环变应力时的许用应力 。
由弯矩图可以知道，A剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：

D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为：
（安全）
⑥ 轴的结构图见零件图所示

2.低速轴的设计

(1).选择轴的材料:选择45号钢,调质,HBS=230
(2). 初步估算轴的最小直径:取A=110,
两个键，所以 mm
考虑联轴器的机构要求和轴的刚度，取装联轴器处轴径 ，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为: 选30214 轴承 T=26.25

(3).轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸:考虑

---螺栓头端面至带轮端面的距离,
k ----轴承盖M12螺栓头的高度,查表可得k=7.5mm ，选用6个
L---轴联轴器长度,L=125mm
得到:

(4).按弯曲合成应力校核轴的强度

①计算作用的轴上的力
齿轮受力分析:圆周力: N
径向力:
轴向力:
③ 计算支反力:
水平面:
垂直面: ，

，

③ 作弯矩图
水平面弯矩：
垂直面弯矩：

合成弯矩：

④ 作转矩图 T2=1364.07Nm
当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数 , 则:

⑤ 按弯扭合成应力校核轴的强度
轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限 ，对称循环变应力时的许用应力 。
由弯矩图可以知道，C剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：

D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为：
（安全）
（5）轴的结构图见零件图所示：

八、滚动轴承的选择和计算
1.高速轴滚动轴承的选择和寿命计算

① 选取的轴承：型号为30310圆锥滚子轴承（每根轴上安装一对）
②轴承A的径向载荷
轴承B的径向载荷：

对于30310型圆锥滚子轴承，其内部派生轴向力

所以轴承A被“放松”，而轴承B被“压紧”，则

计算当量动载荷

对于轴承1
对于轴承2 (根据《机械设计》表9.1)
轴向载荷：

因为 ,按照轴承 A验算寿命

（由表13-1可查C=122kN）
故满足寿命要求

2. 低速轴滚动轴承的选择和寿命计算

①选取的轴承：型号为30214圆锥滚子轴承

㈥ 机械设计的课程设计

我大三做的也是一级圆柱齿轮减速器
但参数不一致

㈦ 怎么计算机械课程设计中的反力和平衡力矩（由图中逆时针转，135°，180°中的运动复反力，平衡力矩

杆长LBC=135mm；回程起始角106.8264°；回程结束角 253.1736°（X轴正向为0）；回程角146.3472°；行程速比系数K=1.4599；导路到O4的距离为528.44mm（导路取在摆杆B点轨迹中部）
由运动已知的曲柄上A点开始，列两构件重合点间的速度矢量方程，求构件4上A点的速度vA。因为 vA2=vA3=ω2▪lO2A=2∏∏∏∏nnnn2/60* lO2A =2∏∏∏∏*60/60*0.11m/s=0.69m/s 所以 vA4 = vA3 + vA4A3 大小 ？？？？ √√√√ ？？？？ 方向 ⊥⊥⊥⊥O4A ⊥⊥⊥⊥O2A ∥∥∥∥O4A 取极点P，按比例尺µv=0.005（m/s）/mm作速度图（与机构简图画在同一图样上），如图所示，并求出构件4的角速度ω4和构件4上B点的速度vB以及构件4和构件3上重合点A的相对速度vA4A3，因为 VA4 =µv▪pa4=0.005*132.09=0.66m/s ω4= VA4/ lO4A=0.66m/s/486.334mm=1.35rad/s VA4A3=0.005*39.95=0.20m/s 对构件5上B、C两点，列同一构件两点间的速度矢量方程 vC = vB + vCB 大小 ？？？？ √√√√ ？？？？ 方向 ∥∥∥∥xxxxxxxx √√√√ ⊥⊥⊥⊥BCBCBCBC vB=0.733m/s, vC=0.736m/s, vCB=0.0533m/s ω5= vCB/LBC=0.3947rad/s

㈧ 江湖告急-机械设计课程设计 设计传动装置

仅供参考

一迹正、传动方案拟定
第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器
（1） 工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。
（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1.7KN；带速V=1.4m/s；
滚筒直径D=220mm。
运动简图
二、电动机的选择
1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。
2、确定电动机的功率：
（1）传动装置的总效率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
=0.86
(2)电机所需的工作功率：
Pd=FV/1000η总
=1700×1.4/1000×0.86
=2.76KW
3、确定电动机转速：
滚筒轴的工作转速：
Nw=60×1000V/πD
=60×1000×1.4/π×220
=121.5r/min

根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5，则合理总传动比i的范围为i=6~20，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（6~20）×121.5=729~2430r/min
符合这一范围的同步转滚或速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下表
方案 电动机型号 额定功率 电动机转速（r/min） 传动装置的传动比
KW 同转 满转 总传动比 带大州伍 齿轮
1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.63
2 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89

综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为
Y100l2-4。
其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。
三、计算总传动比及分配各级的传动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.68
2、分配各级传动比
（1） 取i带=3
（2） ∵i总=i齿×i 带π
∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.89
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)
nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)
滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)
2、 计算各轴的功率（KW）
PI=Pd×η带=2.76×0.96=2.64KW
PII=PI×η轴承×η齿轮=2.64×0.99×0.97=2.53KW

3、 计算各轴转矩
Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N?m
TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?m

TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m

五、传动零件的设计计算
1、 皮带轮传动的设计计算
（1） 选择普通V带截型
由课本[1]P189表10-8得：kA=1.2 P=2.76KW
PC=KAP=1.2×2.76=3.3KW
据PC=3.3KW和n1=473.33r/min
由课本[1]P189图10-12得：选用A型V带
（2） 确定带轮基准直径，并验算带速
由[1]课本P190表10-9，取dd1=95mm>dmin=75
dd2=i带dd1(1-ε)=3×95×(1-0.02)=279.30 mm
由课本[1]P190表10-9，取dd2=280
带速V：V=πdd1n1/60×1000
=π×95×1420/60×1000
=7.06m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3） 确定带长和中心距
初定中心距a0=500mm
Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0
=2×500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×450
=1605.8mm
根据课本[1]表（10-6）选取相近的Ld=1600mm
确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2
=497mm
(4) 验算小带轮包角
α1=1800-57.30 ×(dd2-dd1)/a
=1800-57.30×(280-95)/497
=158.670>1200（适用）
（5） 确定带的根数
单根V带传递的额定功率.据dd1和n1，查课本图10-9得 P1=1.4KW
i≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查[1]表10-2得 △P1=0.17KW
查[1]表10-3，得Kα=0.94；查[1]表10-4得 KL=0.99
Z= PC/[(P1+△P1)KαKL]
=3.3/[(1.4+0.17) ×0.94×0.99]
=2.26 (取3根)
(6) 计算轴上压力
由课本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由课本式（10-20）单根V带的初拉力：
F0=500PC/ZV[（2.5/Kα）-1]+qV2=500x3.3/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.10x7.062 =134.3kN
则作用在轴承的压力FQ
FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×3×134.3sin(158.67o/2)
=791.9N

2、齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常
齿轮采用软齿面。查阅表[1] 表6-8，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS；
精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥ (6712×kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
确定有关参数如下：传动比i齿=3.89
取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1= ×20=77.8取z2=78
由课本表6-12取φd=1.1
(3)转矩T1
T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N?mm
(4)载荷系数k : 取k=1.2
(5)许用接触应力[σH]
[σH]= σHlim ZN/SHmin 由课本[1]图6-37查得：
σHlim1=610Mpa σHlim2=500Mpa
接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njtn 计算
N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109
N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108
查[1]课本图6-38中曲线1，得 ZN1=1 ZN2=1.05
按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa
故得：
d1≥ (6712×kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
=49.04mm
模数：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm
取课本[1]P79标准模数第一数列上的值，m=2.5
(6)校核齿根弯曲疲劳强度
σ bb=2KT1YFS/bmd1
确定有关参数和系数
分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×78mm=195mm
齿宽：b=φdd1=1.1×50mm=55mm
取b2=55mm b1=60mm
(7)复合齿形因数YFs 由课本[1]图6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95
(8)许用弯曲应力[σbb]
根据课本[1]P116：
[σbb]= σbblim YN/SFmin
由课本[1]图6-41得弯曲疲劳极限σbblim应为： σbblim1=490Mpa σbblim2 =410Mpa
由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1 YN2=1
弯曲疲劳的最小安全系数SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1
计算得弯曲疲劳许用应力为
[σbb1]=σbblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa
[σbb2]= σbblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa
校核计算
σbb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< [σbb1]
σbb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< [σbb2]
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(9)计算齿轮传动的中心矩a
a=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm
(10)计算齿轮的圆周速度V
计算圆周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s
因为V＜6m/s，故取8级精度合适．

六、轴的设计计算
从动轴设计
1、选择轴的材料 确定许用应力
选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表13-1可知：
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
2、按扭转强度估算轴的最小直径
单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，
从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：
d≥C
查[2]表13-5可得，45钢取C=118
则d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm
考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm
3、齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N
齿轮作用力：
圆周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N
径向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N
4、轴的结构设计
轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。
（1）、联轴器的选择
可采用弹性柱销联轴器，查[2]表9.4可得联轴器的型号为HL3联轴器：35×82 GB5014-85
（2）、确定轴上零件的位置与固定方式
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置
在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现
轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴
承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通
过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合
分别实现轴向定位和周向定位
（3）、确定各段轴的直径
将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），
考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=40mm
齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=4 5mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5
满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=45mm.
(4)选择轴承型号.由[1]P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm.
(5）确定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d1=35mm 长度取L1=50mm

II段:d2=40mm
初选用6209深沟球轴承，其内径为45mm,
宽度为19mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L2=（2+20+19+55）=96mm
III段直径d3=45mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=50mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
Ⅴ段直径d5=52mm. 长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=96mm
(6)按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：已知d1=195mm
②求转矩：已知T2=198.58N?m
③求圆周力：Ft
根据课本P127（6-34）式得
Ft=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N
④求径向力Fr
根据课本P127（6-35）式得
Fr=Ft?tanα=2.03×tan200=0.741N
⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=48mm

(1)绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37N
FAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76N?m
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.48N?m
(4)绘制合弯矩图（如图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N?m
(5)绘制扭矩图（如图e）
转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58N?m
(6)绘制当量弯矩图（如图f）
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=0.2，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[51.632+(0.2×198.58)2]1/2=65.13N?m
(7)校核危险截面C的强度
由式（6-3）

σe=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1×453
=7.14MPa< [σ-1]b=60MPa
∴该轴强度足够。

主动轴的设计
1、选择轴的材料 确定许用应力
选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表13-1可知：
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
2、按扭转强度估算轴的最小直径
单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，
从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：
d≥C
查[2]表13-5可得，45钢取C=118
则d≥118×(2.64/473.33)1/3mm=20.92mm
考虑键槽的影响以系列标准，取d=22mm
3、齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.64/473.33=53265 N
齿轮作用力：
圆周力：Ft=2T/d=2×53265/50N=2130N
径向力：Fr=Fttan200=2130×tan200=775N
确定轴上零件的位置与固定方式
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置
在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定
，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴
承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通
过两端轴承盖实现轴向定位，
4 确定轴的各段直径和长度
初选用6206深沟球轴承，其内径为30mm,
宽度为16mm.。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长36mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
(2)按弯扭复合强度计算
①求分度圆直径：已知d2=50mm
②求转矩：已知T=53.26N?m
③求圆周力Ft：根据课本P127（6-34）式得
Ft=2T3/d2=2×53.26/50=2.13N
④求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得
Fr=Ft?tanα=2.13×0.36379=0.76N
⑤∵两轴承对称
∴LA=LB=50mm
(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ
FAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38N
FAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N
(2) 截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAxL/2=0.38×100/2=19N?m
(3)截面C在水平面弯矩为
MC2=FAZL/2=1.065×100/2=52.5N?m
(4)计算合成弯矩
MC=（MC12+MC22）1/2
=（192+52.52）1/2
=55.83N?m
(5)计算当量弯矩：根据课本P235得α=0.4
Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[55.832+(0.4×53.26)2]1/2
=59.74N?m
(6)校核危险截面C的强度
由式（10-3）
σe=Mec/（0.1d3）=59.74x1000/(0.1×303)
=22.12Mpa<[σ-1]b=60Mpa
∴此轴强度足够

（7） 滚动轴承的选择及校核计算
一从动轴上的轴承
根据根据条件，轴承预计寿命
L'h=10×300×16=48000h
(1)由初选的轴承的型号为: 6209,
查[1]表14-19可知:d=55mm,外径D=85mm,宽度B=19mm,基本额定动载荷C=31.5KN, 基本静载荷CO=20.5KN,
查[2]表10.1可知极限转速9000r/min

（1）已知nII=121.67(r/min)

两轴承径向反力：FR1=FR2=1083N
根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力
FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N
(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端
FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N
(3)求系数x、y
FA1/FR1=682N/1038N =0.63
FA2/FR2=682N/1038N =0.63
根据课本P265表（14-14）得e=0.68
FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1
y1=0 y2=0
(4)计算当量载荷P1、P2
根据课本P264表（14-12）取f P=1.5
根据课本P264（14-7）式得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1083+0)=1624N
P2=fp(x2FR1+y2FA2)= 1.5×(1×1083+0)=1624N
(5)轴承寿命计算
∵P1=P2 故取P=1624N
∵深沟球轴承ε=3
根据手册得6209型的Cr=31500N
由课本P264（14-5）式得
LH=106(ftCr/P)ε/60n
=106(1×31500/1624)3/60X121.67=998953h>48000h
∴预期寿命足够

二.主动轴上的轴承:
(1)由初选的轴承的型号为:6206
查[1]表14-19可知:d=30mm,外径D=62mm,宽度B=16mm,
基本额定动载荷C=19.5KN,基本静载荷CO=111.5KN,
查[2]表10.1可知极限转速13000r/min
根据根据条件，轴承预计寿命
L'h=10×300×16=48000h
（1）已知nI=473.33(r/min)
两轴承径向反力：FR1=FR2=1129N
根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力
FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N
(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端
FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N
(3)求系数x、y
FA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63
FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63
根据课本P265表（14-14）得e=0.68
FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1
y1=0 y2=0
(4)计算当量载荷P1、P2
根据课本P264表（14-12）取f P=1.5
根据课本P264（14-7）式得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1129+0)=1693.5N
P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×1129+0)= 1693.5N
(5)轴承寿命计算
∵P1=P2 故取P=1693.5N
∵深沟球轴承ε=3
根据手册得6206型的Cr=19500N
由课本P264（14-5）式得
LH=106(ftCr/P)ε/60n
=106(1×19500/1693.5)3/60X473.33=53713h>48000h
∴预期寿命足够

七、键联接的选择及校核计算
1．根据轴径的尺寸，由[1]中表12-6
高速轴(主动轴)与V带轮联接的键为：键8×36 GB1096-79
大齿轮与轴连接的键为：键 14×45 GB1096-79
轴与联轴器的键为：键10×40 GB1096-79
2．键的强度校核
大齿轮与轴上的键 ：键14×45 GB1096-79
b×h=14×9,L=45,则Ls=L-b=31mm
圆周力：Fr=2TII/d=2×198580/50=7943.2N
挤压强度： =56.93<125~150MPa=[σp]
因此挤压强度足够
剪切强度： =36.60<120MPa=[ ]
因此剪切强度足够
键8×36 GB1096-79和键10×40 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。

八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算~
1、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M12
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M18×1.5
根据《机械设计基础课程设计》表5.3选择适当型号：
起盖螺钉型号：GB/T5780 M18×30,材料Q235
高速轴轴承盖上的螺钉：GB5783～86 M8X12,材料Q235
低速轴轴承盖上的螺钉：GB5783～86 M8×20,材料Q235
螺栓：GB5782～86 M14×100，材料Q235
箱体的主要尺寸：
：
(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025×122.5+1= 4.0625 取z=8
(2)箱盖壁厚z1=0.02a+1=0.02×122.5+1= 3.45
取z1=8
(3)箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.5×8=12
(4)箱座凸缘厚度b=1.5z=1.5×8=12
(5)箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.5×8=20

(6)地脚螺钉直径df =0.036a+12=
0.036×122.5+12=16.41(取18)
(7)地脚螺钉数目n=4 (因为a<250)
(8)轴承旁连接螺栓直径d1= 0.75df =0.75×18= 13.5 (取14)
(9)盖与座连接螺栓直径 d2=(0.5-0.6)df =0.55× 18=9.9 (取10)
(10)连接螺栓d2的间距L=150-200
(11)轴承端盖螺钉直d3=(0.4-0.5)df=0.4×18=7.2(取8)
(12)检查孔盖螺钉d4=(0.3-0.4)df=0.3×18=5.4 (取6)
(13)定位销直径d=(0.7-0.8)d2=0.8×10=8
(14)df.d1.d2至外箱壁距离C1
(15) Df.d2

(16)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。
(17)外箱壁至轴承座端面的距离C1＋C2＋（5～10）
(18)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：＞9.6 mm
(19)齿轮端面与内箱壁间的距离：=12 mm
(20)箱盖，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm
(21)轴承端盖外径∶D＋（5～5．5）d3

D～轴承外径
(22)轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠近，以Md1和Md3 互不干涉为准，一般取S＝D2.

九、润滑与密封
1.齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度ν<12m/s，当m<20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。
2.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。
3.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GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。
4.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GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。

十、设计小结
课程设计体会
课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！
课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。

十一、参考资料目录
[1]《机械设计基础课程设计》，高等教育出版社，陈立德主编，2004年7月第2版；
[2] 《机械设计基础》，机械工业出版社 胡家秀主编 2007年7月第1版

㈨ 已知一个模型螺旋桨的推力T＝180N,转矩Q＝10N·m,螺旋桨的进速Va＝6kn,转速n＝720

故沿轴向载荷分布不均匀： r/min
r/，封闭型结果。因此选定电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下；

四.确定传动装置的总传动比和分配传动比：
总传动比：
分配传动比，所以总传动比合理范围为 ，故电动机转速的可选范围是，电压380V，Y型.96
—联轴器的传动效率：0.99
—卷筒的传动效率：0.96
则：
所以 KW
3.确定电动机转速
卷筒的工作转速为
r/,由表13-2选取 =2000
④确定实际中心距a
mm
⑤验算小带轮包角

⑥计算V带的根数Z：物理与机电工程学院
系 别.选择电动机的容量
电动机所需的功率为.33
3轴 3.30 3.80 960
1轴 3.65 3：取 ，则 ：
r/min
符合这一范围的同步转速有750.45
六。
2）确定许用应力：
a.许用接触应力；二级圆柱齿轮减速器传动比 ： KW
KW
所以 KW
由电动机到运输带的传动总功率为

—带传动效率。卷筒直径D=500mm;min
查指导书第7页表1：取V带传动的传动比 .96
—每对轴承的传动效率：
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴：0.99
—圆柱齿轮的传动效率：
查精密机械设计课本表11-7得
=570 ，
。
故应按接触极限应力较低的计算，由表13-5查得 =0;min
2.各轴输入功率、输入转矩乘轴承传动效率0.99.m 转速r/. 确定传动方案。
3。
2：冯永健

2006年6月29日

一.设计题目
设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器。轻微震动.86
2轴 3.47 3：

1-3轴的输出功率、输出转矩分别为各轴的输入功率：
由表13-3查得 KW， 为低速级传动比。
五.计算传动装置的运动和动力参数.77
3 Y160M1-8 4 750 720 1180 62.87 49.83
综合考虑电动机和传动装置的尺寸， ：机电工程系
专 业.14 2668，大齿轮正火处理， .40 671.30 657，因此有四种传动比方案如下：
方案 电动机型号
额定功率
KW 同步转速
r/min 额定转速
r/min 重量
N 总传动比
1 Y112M-2 4 1500 1440 470 125.47
注：
1： 为带传动比， 为高速级传动比.41 2615，硬度230.04 11，标准化得 =375
②验算带速： m/：杨艺斌
学 院，则V带的根数

因此取Z=3
⑦计算作用在带轮轴上的载荷
由表13-1查得A型V带单位长度质量q=0.1Kg/m,所以单根V带张紧力
故作用在轴上载荷

七、4轴；
， ， ， —依次为电机与轴1.37 2695，轴1与轴2.传动装置总体设计：
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布.36 11，小齿轮调质处理，轴3与轴4之间的传动效率。
1.各轴转速.8 37：
1;min
r/min
= = r/.45
4轴 3.20 3课程设计报告

二级展开式圆柱齿轮减速器

姓 名.2（125+375）=600
mm，即只需求出 。
对于调质处理的齿轮， =1.1

b.许用弯曲应力.
二.96,运输带速度 ，要求轴有较大的刚度：

三．选择电动机
1.选择电动机类型：
按工作要求和条件,电源380V,三相交流;min
输入 输出 输入 输出
电动机轴 3：0，取 ，经计算 =4，轴2与轴3。
运动和动力参数结果如下表：

轴名 功率P KW 转钜T N：

由表11-10知
=190

取 =1.4，
所以

3）根据接触强度设计：9级精度制造，单向运转，在室内常温下长期连续工作： KW
KW
KW
KW
3.各轴输入转矩.95，由表13-2查得 =1.03
由表13-4查得 =0.11KW.65
2 Y132M1-6 4 1000 960 730 83，选用三相笼型异步电动机，取齿宽系数 ，测中心距

选定 =30,

b= =119：机械设计制造及其自动化
年 级.设V计带和带轮，载荷系数K=1，取 =0.02.齿轮的设计，硬度210.5mm
4）验算弯曲应力

由图8-44查得,x=0
=30， =2.60
=209， =2.14

,故应计算大齿轮的弯曲应力，
，弯曲强度足够。
2.低速级大小齿轮的设计：
①齿轮材料的选择：小齿轮选用35MnB调质，硬度260HBS，
大齿轮选用SiMn调质，硬度225HBS。
②确定许用应力：
a.许用接触应力：
查表8-10得
=700

故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出 。
对于调质处理的齿轮， =1.1

b.许用弯曲应力：

由表8-11知
=240

取 =1.3
所以

③根据接触强度设计：

取K=1.2，齿宽

取 = , ，故实际传动比i=
模数
=298mm
B= mm 取
④验算弯曲应力：

由图8-44查得,x=0
=2.63
=2.16
〈
〈
弯曲强度足够。
八．减速器机体结构尺寸如下：
名称 符号 计算公式 结果
机座厚度 δ
9
机盖厚度

8
机盖凸缘厚度

12
机座凸缘厚度

14
机座底凸缘厚度

23
地脚螺钉直径

M24
地脚螺钉数目

6
轴承旁联结螺栓直径

M12
盖与座联结螺栓直径
=（0.5 0.6）
M10
轴承端盖螺钉直径
=（0.4 0.5）
10
视孔盖螺钉直径
=（0.3 0.4）
8
定位销直径
=（0.7 0.8）
8
， ， 至外箱壁的距离
查手册表11—2 34
22
18
， 至凸缘边缘距离
查手册表11—2 28
16
外箱壁至轴承端面距离
= + +（5 10）
50
大齿轮顶圆与内箱壁距离
>1.2
15
齿轮端面与内箱壁距离
>
10
箱盖，箱座肋厚

8
9

轴承端盖外径
轴承孔直径+（5—5.5）
120（I 轴）
125（II 轴）
150（III轴）
轴承旁联结螺栓距离

120（I 轴）
125（II 轴）
150（III轴）
九．轴的设计：
1．高速轴的设计：
①材料：选用45号钢调质处理，查表10-2取 =35 ，C=100
②各轴段直径的确定：

由 ，p=3.65,则
，因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 ，查手册 表7-7，取 =36, =60mm,
因为大带轮靠轴肩定位，所以取 =40, =58，
段装配轴承，取 =45，选用6309轴承， =28，
段是定位轴承，取 =50， 根据箱体内壁线确定后再确定。
段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴

查手册得 =3.3，得e=2.2< ,因此做成齿轮轴. 此时齿宽为30。
装配轴承所以 = =45， = =28
2.校核该轴和轴承： =75， =215， =100
作用在齿轮上的圆周力为：

径向力为
作用在轴1带轮上的外力：

①求垂直面的支承反力：

②求水平面的支承反力：
由 得
N
N
③求F在支点产生的反力：

④绘制垂直面弯矩图

⑤绘制水平面弯矩图

⑥绘制F力产生的弯矩图

⑦求合成弯矩图：
考虑最不利的情况，把 与 直接相加

⑧求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）

⑨计算危险截面处轴的直径
因为材料选择 调质，查课本226页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：

因为 ，所以该轴是安全的。
3弯矩及轴的受力分析图如下：

4键的设计与校核:
根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
采用A型普通键:
键校核.为 =60mm综合考虑取 =50mm。查课本155页表10-10， ， 所选键为： 强度合格。
中间轴的设计：
①材料：选用45号钢调质处理，查表14-2取 =35 ，C=100
②各轴段直径的确定：

由 , p=3.47,则
,
段要装配轴承，查课本11-15取 =40，选用6309轴承， =40，
装配低速级小齿轮，且 取 =45， =128，
段主要是定位高速级大齿轮，取 =60， =10，
装配高速级大齿轮，取 =45， =82
段要装配轴承，取 =40， =43
③ .校核该轴和轴承： =75， =115， =95
作用在2、3齿轮上的圆周力：
N
径向力：

求垂直面的支反力

计算垂直弯矩：

求水平面的支承力：

计算、绘制水平面弯矩图：

求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）

计算危险截面处轴的直径：
n-n截面:
m-m截面:
由于 ，所以该轴是安全的。
④弯矩及轴的受力分析图如下

⑤键的设计与校核
已知 参考教材表10-11，由于 所以取
查课本155页表10-10得
取键长为120.取键长为80，
根据挤压强度条件，键的校核为：

所以所选键为:
从动轴的设计：
①材料：选用45号钢调质处理，查表10-2取 =34 ，C=112
②确定各轴段直径

考虑到该轴段上开有键槽，因此取 ， =150。
装配轴承，选用6212轴承,取 =80,查手册第85表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准。
靠轴定位,取 =85, =45
取 =90, =90
取 =110, =13
装配轴承, 选用60114轴承,取 =90, =125
向心滚子轴承,去 =85, =46
③校核该轴和轴承: =98, =210, =115
作用在齿轮上的圆周力：

径向力：

求垂直面的支反力：

计算垂直弯矩：

.m
求水平面的支承力。

计算、绘制水平面弯矩图。

求F在支点产生的反力

求F力产生的弯矩图。

F在a处产生的弯矩：

求合成弯矩图。
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。

求危险截面当量弯矩。
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）

计算危险截面处轴的直径。
因为材料选择 调质，查课本226页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：

=75>d,所以该轴是安全的。
④弯矩及轴的受力分析图如下：

⑥键的设计与校核：
因为d1=75,查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
初选键长为130,校核 所以所选键为:
装联轴器的轴直径为70, 查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
初选键长为100,校核 所以所选键为:
十.输出轴联轴器的选择：
计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取
,查手册1011页,选用安全销弹性块联轴器
KLA4.
十一. 减速器的各部位附属零件的设计.
(1)窥视孔盖与窥视孔：
在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔, 大小只要够手伸进操作可。

以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙,了解啮合情况.润滑油也由此注入机体内.
(2)放油螺塞
放油孔的位置设在油池最低处，并安排在不与其它部件靠近的一侧，以便于放
油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加强密封。
(3)油标
油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量.因此要安装于便于观察油面及油面稳定之处即低速级传动件附近；用带有螺纹部分的油尺，油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深度确定。
(4)通气器
减速器运转时，由于摩擦发热,机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏,所以在机盖顶部或窥视孔上装通气器，使机体内热空气自由逸处，保证机体内外压力均衡，提高机体有缝隙处的密封性，通气器用带空螺钉制成.
(5)启盖螺钉
为了便于启盖，在机盖侧边的边缘上装一至二个启盖螺钉。在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖；螺钉上的长度要大于凸缘厚度，钉杆端部要做成圆柱形伙半圆形，以免顶坏螺纹；螺钉直径与凸缘连接螺栓相同。
在轴承端盖上也可以安装取盖螺钉,便于拆卸端盖.对于需作轴向调整的套环,装上二个螺钉,便于调整.
6）定位销
为了保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销。两销相距尽量远些，以提高定位精度。如机体是对称的,销孔位置不应对称布置.
(7)环首螺钉、吊环和吊钩
为了拆卸及搬运，应在机盖上装有环首螺钉或铸出吊钩、吊环，并在机座上铸出吊钩。
(8)调整垫片
用于调整轴承间隙,有的起到调整传动零件轴向位置的作用.
(9)密封装置
在伸出轴与端盖之间有间隙,必须安装密封件,以防止漏油和污物进入机体内.
十二. 润滑方式的确定
因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 ，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。、2轴、3轴：0、1000和1500r/min。
根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号;s
③确定带的基准长度：
取 =1.2（ + ）=1.设计V带
①确定V带型号
查机械设计基础课本表 13-6得： =1.3，则 KW，又 =960r/min,由图13-15确定选取A型普通V带，取 =125、重量和带传动、减速器的传动比，可见第二方案比较适合.2.58 101.61 99.58 342：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下.高速级大小齿轮的设计
1）选择齿轮材料：大小齿轮都选用45钢：2003
学 号：03150117
指导教师,运输带的有效拉力F=10000N, 卷筒效率 =0.23 2750

㈩ F=qa M=qa²,求图示各梁的支座反力，机械设计基础。

两个方程，受力平衡，和A点所受的力矩平衡。就可以求出两个反力了。