二级展开式圆柱齿轮减速器设计说明书一、课程设计书设计一个螺旋输送机传动装置，用普通V带传动和圆柱齿轮传动组成减速器。

输送物料为粉状或碎粒物料，运送方向不变。

工作时载荷基本稳定，二班制，使用期限10年（每年工作日300天），大修期四年，小批量生产。

题号输送机主轴功率Pw/KW 输送机主轴转速n（r/min）7 4.2 115二、设计要求一A0装配图零件图3-4不少于30页设计计算说明书三、设计步骤计算及说明计算结果1.传动装置总体设计方案:（1）传动方案：传动方案如图1-1所示，外传动为V带传动，减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。

123图1-1 传动装置总体设计图(2)方案优缺点：展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，故要求周有较大的刚度。

该工作机属于小功率，载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅减低了成本。

图5-1 腹板式带轮图5-2 轮辐式带轮图5-3 轮槽6.齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算20=α22352132212][08.1163621674.058.101.2106734.168.122FdSaFaFFMPazmYYYTKσφσε<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==齿根弯曲疲劳强度满足要求。

7.传动轴的设计和轴承的选用（一）低速轴的设计图7-1低速轴的结构方案图7-2 二级直齿轮减速器【1】初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。

根据《机械设计》表15-3，取120=A，于是得49.4208.11511.51203333min=⨯==npAd计算及说明计算结果【3】求轴上的载荷 （1）求作用在齿轮的力N N d T F t 26.44491904226802223=⨯==N F F n t r 40.161920tan 26.4449tan =︒⨯==α（2）首先根据轴的结构图（图7-3）做出轴的计算简图（图7-4）。

根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图（图7-5、图7-6）图7-4N F t 26.4449=N F r 40.1619=A B C D图7-5图7-6从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C 是轴的危险截面。

现将计算出的截面C 处的M H 、M V 及M 的值列于下表载荷 水平面H垂直面V支反力FN F N F NH NH 11.144815.300121==NF N F NV NV 07.52733.109221==弯矩M mm N M H ⋅=207079mm N M V ⋅=75371总弯矩 mm N M ⋅=+=2203697537120707922扭矩Tmm N T ⋅=4226803【4】按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C ）的强度。

根据上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取6.0=α，轴的计算应力15.55MPa MPa 601.0)4226806.0(220369)(322232=⨯⨯+=+=W T M ca ασ前以选定轴的材料为45钢，调质处理，由《机械设计》表15-1查得MPa 60][1=-σ。

因此][1-<σσca ，故安全。

（二)中间轴的设计图7-7 中间轴的结构尺寸【1】按照低速级轴的设计方法，拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径：（1）1-2段用于安装轴承6311，取直径为55mm; （2）2-3段用于轴肩，取直径60mm ； （3）3-4段为齿轮轴，分度圆直径为72mm ； （4）4-5段用于轴肩，取直径65mm ；（5）5-6段用于安装高速级大齿轮，取直径为60mm ； （6）6-7段用于安装轴承6311，取直径为55mm; 【2】根据轴向定位的要求确定轴的各段长度： （1）1-2段用于安装轴承6311，长度为18mm; （2）2-3段用于轴肩，长度为21.5mm ； （3）3-4段为齿轮轴，长度为77mm ； （4）4-5段用于轴肩，长度为17.5mm ；（5）5-6段用于安装高速级大齿轮，长度为50mm ； （6）6-7段用于安装轴承6311，长度为46mm; 【3】确定轴上圆角和倒角尺寸15.55MPa =ca σmm d 5521=-mm d 6032=- mm d 7243=- mm d 6554=- mm d 6065=- mm d 5576=-mm l 1821=-mm l 5.2132=- mm l 7743=- mm l 5.1754=- mm l 5065=- mm l 4676=-参考《机械设计》表15-2，取轴端倒角为C1.6，各轴肩处的圆角为R2。

【4】轴上零件的轴向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接。

按5-6段由《机械设计》表6-1查得平键截面mm mm h b 1118⨯=⨯，键槽用键槽铣刀加工，长为45mm ，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67n H 。

滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

【5】轴上弯矩及强度校核（1）求作用在齿轮的力 NF F N N d T F n t r t 85.169120tan 33.4648tan 33.4648721673402211121=︒⨯===⨯==α NF F N N d T F n t r t 03.66220tan 91.1818tan 91.18181841673402222222=︒⨯===⨯==α （2）根据轴的结构图做出轴的计算简图（图7-8）。

根据轴的计算简图作出轴的弯矩图（图7-9）和扭矩图（图7-10）。

图7-8N F N F r t 85.169133.464811==N F N F r t 03.66291.181822==A B C D图7-9图7-10从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面B 是轴的危险截面。

现将计算出的截面B 处的M H 、M V 及M 的值列于下表载荷水平面H垂直面V支反力FN F N F NH NH 78.20864.262021-== N F NF NV NV 99.7583.95321-==弯矩Mmm N M H ⋅=180825 mm N M V ⋅=65815总弯矩mm N M ⋅=+=1924306581518082522扭矩Tmm N T ⋅=1673402 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B ）的强度。

根据上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取6.0=α，轴的计算应力 5.82MPaMPa 721.0)1673406.0(192430)(322232=⨯⨯+=+=W T M ca ασ。

前以选定轴的材料为45钢，调质处理，由《机械设计》表15-1查得MPa 60][1=-σ。

因此][1-<σσca ，故安全。

（三）高速轴设计图7-11 高速轴的结构及尺寸 【1】按照低速级轴的设计方法，拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径：（1）1-2段用于安装轴承6209，取直径为45mm; （2）2-3段用于轴肩，取直径48mm ； （3）3-4段为齿轮轴，分度圆直径为54mm ； （4）4-5段用于轴肩，取直径48mm ；（5）5-6段用于安装轴承6209，取直径为45mm ； （6）6-7段用于安装油封，取直径为40mm; （7）7-8段用于安装皮带轮，取直径为36mm; 【2】根据轴向定位的要求确定轴的各段长度： （1）1-2段用于安装轴承6209，长度为18mm; （2）2-3段用于轴肩，长度为112mm ； （3）3-4段为齿轮轴，长度为62mm ； （4）4-5段用于轴肩，长度为20mm ；5.82MPa =caσmm d 4521=-mm d 4832=- mm d 5443=- mm d 4854=- mm d 4565=- mm d 4076=- mm d 6587=-mm l 1821=-（5）5-6段用于安装轴承6209，长度为18mm ； （6）6-7段用于安装油封，长度为50mm; （7）7-8段用于安装皮带轮，长度为65mm; 【3】确定轴上圆角和倒角尺寸参考《机械设计》表15-2，取轴端倒角为C1.6，各轴肩处的圆角为R1。

【4】轴上零件的轴向定位皮带轮与轴的周向定位采用平键连接。

按7-8段由《机械设计》表6-1查得平键截面mm mm h b 810⨯=⨯，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm ，同时为了保证皮带轮与轴配合有良好的对中性，故选择皮带轮轮毂与轴的配合为67n H 。

滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

【5】轴上弯矩及强度校核（1）求作用在齿轮的力NF F N N d T F n t r t 85.68820tan 59.1892tan 59.18925451100221=︒⨯===⨯==α（2）首先根据轴的结构图做出轴的计算简图（图7-12）。

根据轴的计算简图作出轴的弯矩图（图7-13）和扭矩图（图7-14） 图7-12 mm l 11232=- mm l 6243=- mm l 2054=- mm l 1865=-mm l 5076=-mm l 6587=-NF NF r t 85.68859.1892==A B C图7-13图7-14从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面B 是轴的危险截面。

现将计算出的截面B 处的M H 、M V 及M 的值列于下表载荷水平面H垂直面V支反力FNF N F NH NH 95.135664.53521==N F N F NV NV 89.49396.19421==弯矩M mm N M H ⋅=81417 mm N M V ⋅=29634总弯矩mm N M ⋅=+=86643296348141722四、设计小结本次机械设计课程设计对我们车辆工程的学生来说是一次较大的挑战，综合能力与实践能力要求较高。

经过这次课程设计，我们更深入地了解到了机械设计的过程，对庞大的设计计算以及考虑因素的周全性有了更深刻的认识。

五、参考资料【1】濮良贵，国定，吴立言。

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