西南科技大学城市学院
City College of Southwest University Of Science and Technology 课程设计论文（设计）
论文题目： 同轴式二级减速器
指导教师： 刘 锦 雄
系 别： 机电工程系
专业班级： 机械设计制造及其自动化1004
姓 名： 屈 辉
学 号：
日 期： 2012年6月
目 录
一、带式运输机传动系统 ....................................................... 3
1-1、运动简图: ........................................................................... 3 1-2、 已知条件： ...................................................................... 3 1-3、原始数据： ........................................................................ 3
二、机械装置的总体方案设计 ............................................... 4
（一）电动机选择 .................................................................... 4
（1）选择电动机类型 ................................................... 4 （2）选择电动机功率 ................................................... 4 （3）确定电动机转速 ................................................... 4
（二）分配传动比 .................................................................... 5
（1）总传动比 ............................................................... 5 （2）分配传动装置各级传动比 ................................... 5
三、主要零部件的设计计算 ................................................... 6
（一）带传动的设计计算 ........................................................ 6 （二）齿轮传动设计原则及计算 .......................................... 10 （三）轴的设计原则及计算 .................................................. 12
（四）低速轴 ............................................................... 20 （五）高速轴 ............................................................... 21
四、普通平键连接的选择及校核计算 ................................. 22 五、减速器箱体及附件的设计选择 ..................................... 23
（一）减速器附件的选择 ...................................................... 23
（二）润滑与密封 .................................................................. 23 （三）箱体结构 ....................................................................... 23
4、箱体结构如下图9-4 .......................................................... 23 六、参考文献 ......................................................................... 24
一、带式运输机传动系统
1-1、运动简图:
图1-1
1-2、 已知条件：
单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动，单班制工作，使用期限5年，输送带速度容许误差为±5%。
1-3、原始数据：
题 号
64 1400
已知条件
输送带拉力F（N）
输送带速度v（m/s） 滚筒直径D(mm)
图1-2
0.75 350
二、机械装置的总体方案设计
（一）电动机选择
（1）选择电动机类型
按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。 （2）选择电动机功率
pd=Fv/(1000ηa)
由电动机的至工作机之间的总效率为。
ηa=η1η24η32η4η5
η1、η2、η3、η4、η5分别为带的传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、齿轮传动联轴器、卷筒的效率。分别取值为：0.96、0.98、0.97、0.99、0.96.
则ηa=0.96×0.994×0
.972×0.99×0.96=0.825 所以电动机功率计算如下图1-3：
图1-3电动机功率
Pd=
Pw
ηΣ
=
1.05
=1.33KW 0.792
因经常满载，电动机额定功率Ped略大于Pd即可，初步确定电动机功率为1.5kw。（3）确定电动机转速
卷筒轴的工作转速为
nw=
60×1000×v60×1000×0.75
=
πd3.14×350
=40.92r
通常，V带传动的传动比常用范围i带=2～4，二级圆柱齿轮减速器为i齿=8~40
，则总传动比的范围为i总=16~160，故电动机转速的可选范围为
nd=iΣ×nw=（16~200）×40.92 =（655~8184）
综上查《机械设计课程设计手册》表12-1，因此选定电动机为 Y90L-4动机的额定功率P =1.5KW, 满载转速n= 1400/min 。
（二）分配传动比
根据《机械设计课程设计手册》P196页式子14-1,14-2。各级传动结构的传动比应尽量在推荐范围选取，应使传动装置结构尺寸较小，重量较轻。应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涩碰撞。一般推荐同轴式二级圆柱齿轮减速器i≈（1.3～1.5）i2。 （1）总传动比
iΣ=
nd1400
（根据《机械设计课程设计手册》P196页式子14-1，i=nm/nw） ==34.21
nw40.92
（2）分配传动装置各级传动比
因为iΣ=i带×i齿已知带传动比的合理范围为2~4。故取i带=3则i齿=11.4在8~40的范围内故合适。分配减速器传动比，因为齿=i1=i2其中i1为齿轮高速级的传动比，i2为齿轮低速级的传动比。故i1=i2=3.4
（三）运动和动力参数计算 根据刘老师给的软件计算如下： 1、电动机功率和扭矩计算如图1-4：
图1-4电动机轴
2、高速轴如图1-5：
表1-5高速轴转矩
3、中间轴如图1-6
图1-6中间轴转矩
4低速轴如下图
1-7
图1-7低速轴转矩
5、卷筒轴如下图
1-8
图1-8
三、主要零部件的设计计算
进行减速器装配图设计时，必须先求得各级传动件的尺寸、参数，并选定联轴
器的类型和尺寸。
以下截图来自刘老师给机械设计软件。 （一）带传动的设计计算 1带传动分配原则
带传动设计时，应注意检查带轮尺寸，与传动装置外轮廓尺寸的相互关系，带
轮直径确定之后，应验算带传动实际传动比和大带轮的转速，并以修正减速器传
动比和输入转矩
1根据前面计算，传动带参数输入如下并截图（2-1）：
截图2-1参数输入 2 选择V带类型，和基准直径
由《机械设计》表8-7查得工作情况系数 Ka=1.0，Pca=1.5，根据《机械设计》P157页图8-11，选择普通V带类型为Z型。 参数输入，截图得图2-2：
图2-2设计功率
3、轴间距的确定
根据结构要求初定中心距，在通过计算确定轴间距如下截图2-3：
图2-3初定轴间距
4、额定功率及增量的确定
单跟V带传递的额定功率P1:0.36(kW)，传动比i≠1的额定功率增量ΔP1:0.03(kW)，计算截图如下图2-4：
图2-4V带额定功率
5 带速、包角和V带根数，如下图2-5：
图2-5计算公式
6、各项力的计算，如图2-6：
图2-6计算公式
（二）齿轮传动设计原则及计算
齿轮设计原则，通常指安保证齿根面弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度
两准则进行计算。
零部件的设计所选齿轮材料应考虑与毛坯制造方法协调，并检查是否与齿轮尺寸是否大小适应。齿轮分软齿面（≤350HBW）和硬齿面(＞350HBW)两种，按工作条件和尺寸要求选择齿面硬度。大小齿轮硬度差一般为30～50 1、设计参数，如下图3-1:
图3-1功率与转矩 2、布置与结构
结构形式 ConS=闭式
齿轮1布置形式 ConS1=非对称布置（轴钢性较大） 齿轮2布置形式 ConS2=非对称布置（轴钢性较大） 3、材料及热处理，如图3-2
图3-2材料及热处理
5、齿轮精度，如图
3-3
图3-3齿轮精度选择
6、齿轮基本参数，如图3-4
图3-4基本参数
7、检查项目参数，及疲劳校核如图3-5：
图3-5校核强度
（三）轴的设计原则及计算
根据《机械设计》，对轴的选用原则进行轴的设计计算。
1. Ⅰ轴（中间轴）：
设计信息：功率P2=1.22kw 转数n2=137.3r/min 转矩T2=84.0N⋅m
,
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，选取A0=126，于是如下图4-1，4-2:
图4-1转轴总体信息
图4-2最小直径
2求作用在齿轮上的受力，根据教材《机械设计》P198页公式10-3： Ft1=2T2=2625N d1
Ft2=2T2 =d2=1012N
Fr1=Ft1⋅tanα=2625×tan20°=955.42N
1Fr2=Fr1=318.47N 3
3轴的结构造型如下图4-3,4-4：
图4-3轴分布信息
图4-4零件图
4轴的力学计算如图4-5：
图4-5结构信息
弯矩图如下4-6：
图4-6受力图
5弯曲应力校核如图4-7：
图4-7弯曲校核
6安全系数校核6如图6-8：
图6-8安全系数
7扭转刚度校核如图6-9：
图6-9弯扭校核
8绕度计算如图6-10：
图6-10绕度
9计算临界转速如图6-11：
图6-11临界转速
（四）低速轴
低速轴各个设计计算如同中间轴，但输出轴的最小直径为安装联轴器处轴的直径。为了使轴与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩Tca=KA T3，查《机械设计》表14-1，取KA=1.3，则Tca=KA⋅T3=1.3×258.58=336.15N⋅m。查〈机械设计课程设计手册〉表8-7，选用GYS5型弹性柱销联轴器，其公称转矩为400N·m。半联轴器的孔径为d=35mm，故取轴的最小直径dmin=40mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=82mm。
轴各段直径长度如下图7-1：
长度
72mm
40mm
61mm
10mm
14mm直径40mm45mm50mm55mm45mm
图7-1
所以该轴的结构如下图7-2：
图7-2零件图
（五）高速轴
高速轴的计算同理中间轴，该轴的各段直径长度如下表8-1：
长度直径25mm30mm10mm41mm66mm35mm40mm30mm20mm 25mm20mm20mm
所以该轴的结构如下图8-2：
表8-1
图8-2零件图
由前面三根轴及齿轮设计信息，故而轴及齿轮装配如下图8-4:
图8-4轴及齿轮装配
四、普通平键连接的选择及校核计算
根据设计要求选用普通平键A型键连接的选择根据《课程设计手册》P53页表4-1查得键如下表：9-1
代号
直径（mm） 35 35 35 50 40
工作 长度 （mm） 44 40 40 36 65
工作 高度 （mm） 3.3 3.3 3.3 3.8 3.3
转矩 （N·m） 28.98 95.01 95.01 314.88 314.88
极限 应力 （MPa） 8.23 33.93 33.93 77.75 74.97
高速轴 中间轴 低速轴
12×8×40 10×8×35 10×8×40 14×9×35 10×8×70
表9-1普通平键
由于键采用静联接，冲击轻微，最大许用挤压应力为
[σp]=110MPa，所以上述键皆安全。
五、减速器箱体及附件的设计选择
（一）减速器附件的选择 1、通气器
由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M8×1.5 2、油面指示器 选用游标尺M8 3、螺塞
选用外六角油塞及垫片M6×1.5
（二）润滑与密封 1、齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为40.9r/min，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为30mm。 1、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为0.46m/s，所以采用脂润滑。选用ZL-1润滑脂。 2、润滑油的选择
考虑到该装置用于小型设备，故齿轮选用L-AN15润滑油。 3、密封方法的选取
采用凸缘式端盖加毡圈油封实现密封。轴承盖结构尺寸与毡圈尺寸按轴承与轴径尺寸决定。
.
.
箱盖厚度箱座厚度地脚螺栓连接螺栓螺钉油标螺栓
1212M8X1.5M8X1.5M6X1.5M8X1.5
图9-3箱体及螺栓信息
（三）箱体结构
4、箱体结构如下图9-4
图9-4箱体结构
图9-5箱体注视图结构信息
六、参考文献
《机械原理与机械设计》上册、下册
主编：张策 副主编：陈树昌 孟彩芳 机械工业出版社 《新编机械设计课程设计图册》 主编：陈铁鸣 高等教育出版社 《机械设计课程设计指导书》（第二版）
主编：龚桂义 高等教育出版社 《机械设计手册》（第三版）
西南科技大学城市学院
City College of Southwest University Of Science and Technology 课程设计论文（设计）
论文题目： 同轴式二级减速器
指导教师： 刘 锦 雄
系 别： 机电工程系
专业班级： 机械设计制造及其自动化1004
姓 名： 屈 辉
学 号：
日 期： 2012年6月
目 录
一、带式运输机传动系统 ....................................................... 3
1-1、运动简图: ........................................................................... 3 1-2、 已知条件： ...................................................................... 3 1-3、原始数据： ........................................................................ 3
二、机械装置的总体方案设计 ............................................... 4
（一）电动机选择 .................................................................... 4
（1）选择电动机类型 ................................................... 4 （2）选择电动机功率 ................................................... 4 （3）确定电动机转速 ................................................... 4
（二）分配传动比 .................................................................... 5
（1）总传动比 ............................................................... 5 （2）分配传动装置各级传动比 ................................... 5
三、主要零部件的设计计算 ................................................... 6
（一）带传动的设计计算 ........................................................ 6 （二）齿轮传动设计原则及计算 .......................................... 10 （三）轴的设计原则及计算 .................................................. 12
（四）低速轴 ............................................................... 20 （五）高速轴 ............................................................... 21
四、普通平键连接的选择及校核计算 ................................. 22 五、减速器箱体及附件的设计选择 ..................................... 23
（一）减速器附件的选择 ...................................................... 23
（二）润滑与密封 .................................................................. 23 （三）箱体结构 ....................................................................... 23
4、箱体结构如下图9-4 .......................................................... 23 六、参考文献 ......................................................................... 24
一、带式运输机传动系统
1-1、运动简图:
图1-1
1-2、 已知条件：
单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动，单班制工作，使用期限5年，输送带速度容许误差为±5%。
1-3、原始数据：
题 号
64 1400
已知条件
输送带拉力F（N）
输送带速度v（m/s） 滚筒直径D(mm)
图1-2
0.75 350
二、机械装置的总体方案设计
（一）电动机选择
（1）选择电动机类型
按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。 （2）选择电动机功率
pd=Fv/(1000ηa)
由电动机的至工作机之间的总效率为。
ηa=η1η24η32η4η5
η1、η2、η3、η4、η5分别为带的传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、齿轮传动联轴器、卷筒的效率。分别取值为：0.96、0.98、0.97、0.99、0.96.
则ηa=0.96×0.994×0
.972×0.99×0.96=0.825 所以电动机功率计算如下图1-3：
图1-3电动机功率
Pd=
Pw
ηΣ
=
1.05
=1.33KW 0.792
因经常满载，电动机额定功率Ped略大于Pd即可，初步确定电动机功率为1.5kw。（3）确定电动机转速
卷筒轴的工作转速为
nw=
60×1000×v60×1000×0.75
=
πd3.14×350
=40.92r
通常，V带传动的传动比常用范围i带=2～4，二级圆柱齿轮减速器为i齿=8~40
，则总传动比的范围为i总=16~160，故电动机转速的可选范围为
nd=iΣ×nw=（16~200）×40.92 =（655~8184）
综上查《机械设计课程设计手册》表12-1，因此选定电动机为 Y90L-4动机的额定功率P =1.5KW, 满载转速n= 1400/min 。
（二）分配传动比
根据《机械设计课程设计手册》P196页式子14-1,14-2。各级传动结构的传动比应尽量在推荐范围选取，应使传动装置结构尺寸较小，重量较轻。应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涩碰撞。一般推荐同轴式二级圆柱齿轮减速器i≈（1.3～1.5）i2。 （1）总传动比
iΣ=
nd1400
（根据《机械设计课程设计手册》P196页式子14-1，i=nm/nw） ==34.21
nw40.92
（2）分配传动装置各级传动比
因为iΣ=i带×i齿已知带传动比的合理范围为2~4。故取i带=3则i齿=11.4在8~40的范围内故合适。分配减速器传动比，因为齿=i1=i2其中i1为齿轮高速级的传动比，i2为齿轮低速级的传动比。故i1=i2=3.4
（三）运动和动力参数计算 根据刘老师给的软件计算如下： 1、电动机功率和扭矩计算如图1-4：
图1-4电动机轴
2、高速轴如图1-5：
表1-5高速轴转矩
3、中间轴如图1-6
图1-6中间轴转矩
4低速轴如下图
1-7
图1-7低速轴转矩
5、卷筒轴如下图
1-8
图1-8
三、主要零部件的设计计算
进行减速器装配图设计时，必须先求得各级传动件的尺寸、参数，并选定联轴
器的类型和尺寸。
以下截图来自刘老师给机械设计软件。 （一）带传动的设计计算 1带传动分配原则
带传动设计时，应注意检查带轮尺寸，与传动装置外轮廓尺寸的相互关系，带
轮直径确定之后，应验算带传动实际传动比和大带轮的转速，并以修正减速器传
动比和输入转矩
1根据前面计算，传动带参数输入如下并截图（2-1）：
截图2-1参数输入 2 选择V带类型，和基准直径
由《机械设计》表8-7查得工作情况系数 Ka=1.0，Pca=1.5，根据《机械设计》P157页图8-11，选择普通V带类型为Z型。 参数输入，截图得图2-2：
图2-2设计功率
3、轴间距的确定
根据结构要求初定中心距，在通过计算确定轴间距如下截图2-3：
图2-3初定轴间距
4、额定功率及增量的确定
单跟V带传递的额定功率P1:0.36(kW)，传动比i≠1的额定功率增量ΔP1:0.03(kW)，计算截图如下图2-4：
图2-4V带额定功率
5 带速、包角和V带根数，如下图2-5：
图2-5计算公式
6、各项力的计算，如图2-6：
图2-6计算公式
（二）齿轮传动设计原则及计算
齿轮设计原则，通常指安保证齿根面弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度
两准则进行计算。
零部件的设计所选齿轮材料应考虑与毛坯制造方法协调，并检查是否与齿轮尺寸是否大小适应。齿轮分软齿面（≤350HBW）和硬齿面(＞350HBW)两种，按工作条件和尺寸要求选择齿面硬度。大小齿轮硬度差一般为30～50 1、设计参数，如下图3-1:
图3-1功率与转矩 2、布置与结构
结构形式 ConS=闭式
齿轮1布置形式 ConS1=非对称布置（轴钢性较大） 齿轮2布置形式 ConS2=非对称布置（轴钢性较大） 3、材料及热处理，如图3-2
图3-2材料及热处理
5、齿轮精度，如图
3-3
图3-3齿轮精度选择
6、齿轮基本参数，如图3-4
图3-4基本参数
7、检查项目参数，及疲劳校核如图3-5：
图3-5校核强度
（三）轴的设计原则及计算
根据《机械设计》，对轴的选用原则进行轴的设计计算。
1. Ⅰ轴（中间轴）：
设计信息：功率P2=1.22kw 转数n2=137.3r/min 转矩T2=84.0N⋅m
,
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，选取A0=126，于是如下图4-1，4-2:
图4-1转轴总体信息
图4-2最小直径
2求作用在齿轮上的受力，根据教材《机械设计》P198页公式10-3： Ft1=2T2=2625N d1
Ft2=2T2 =d2=1012N
Fr1=Ft1⋅tanα=2625×tan20°=955.42N
1Fr2=Fr1=318.47N 3
3轴的结构造型如下图4-3,4-4：
图4-3轴分布信息
图4-4零件图
4轴的力学计算如图4-5：
图4-5结构信息
弯矩图如下4-6：
图4-6受力图
5弯曲应力校核如图4-7：
图4-7弯曲校核
6安全系数校核6如图6-8：
图6-8安全系数
7扭转刚度校核如图6-9：
图6-9弯扭校核
8绕度计算如图6-10：
图6-10绕度
9计算临界转速如图6-11：
图6-11临界转速
（四）低速轴
低速轴各个设计计算如同中间轴，但输出轴的最小直径为安装联轴器处轴的直径。为了使轴与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩Tca=KA T3，查《机械设计》表14-1，取KA=1.3，则Tca=KA⋅T3=1.3×258.58=336.15N⋅m。查〈机械设计课程设计手册〉表8-7，选用GYS5型弹性柱销联轴器，其公称转矩为400N·m。半联轴器的孔径为d=35mm，故取轴的最小直径dmin=40mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=82mm。
轴各段直径长度如下图7-1：
长度
72mm
40mm
61mm
10mm
14mm直径40mm45mm50mm55mm45mm
图7-1
所以该轴的结构如下图7-2：
图7-2零件图
（五）高速轴
高速轴的计算同理中间轴，该轴的各段直径长度如下表8-1：
长度直径25mm30mm10mm41mm66mm35mm40mm30mm20mm 25mm20mm20mm
所以该轴的结构如下图8-2：
表8-1
图8-2零件图
由前面三根轴及齿轮设计信息，故而轴及齿轮装配如下图8-4:
图8-4轴及齿轮装配
四、普通平键连接的选择及校核计算
根据设计要求选用普通平键A型键连接的选择根据《课程设计手册》P53页表4-1查得键如下表：9-1
代号
直径（mm） 35 35 35 50 40
工作 长度 （mm） 44 40 40 36 65
工作 高度 （mm） 3.3 3.3 3.3 3.8 3.3
转矩 （N·m） 28.98 95.01 95.01 314.88 314.88
极限 应力 （MPa） 8.23 33.93 33.93 77.75 74.97
高速轴 中间轴 低速轴
12×8×40 10×8×35 10×8×40 14×9×35 10×8×70
表9-1普通平键
由于键采用静联接，冲击轻微，最大许用挤压应力为
[σp]=110MPa，所以上述键皆安全。
五、减速器箱体及附件的设计选择
（一）减速器附件的选择 1、通气器
由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M8×1.5 2、油面指示器 选用游标尺M8 3、螺塞
选用外六角油塞及垫片M6×1.5
（二）润滑与密封 1、齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为40.9r/min，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为30mm。 1、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为0.46m/s，所以采用脂润滑。选用ZL-1润滑脂。 2、润滑油的选择
考虑到该装置用于小型设备，故齿轮选用L-AN15润滑油。 3、密封方法的选取
采用凸缘式端盖加毡圈油封实现密封。轴承盖结构尺寸与毡圈尺寸按轴承与轴径尺寸决定。
.
.
箱盖厚度箱座厚度地脚螺栓连接螺栓螺钉油标螺栓
1212M8X1.5M8X1.5M6X1.5M8X1.5
图9-3箱体及螺栓信息
（三）箱体结构
4、箱体结构如下图9-4
图9-4箱体结构
图9-5箱体注视图结构信息
六、参考文献
《机械原理与机械设计》上册、下册
主编：张策 副主编：陈树昌 孟彩芳 机械工业出版社 《新编机械设计课程设计图册》 主编：陈铁鸣 高等教育出版社 《机械设计课程设计指导书》（第二版）
主编：龚桂义 高等教育出版社 《机械设计手册》（第三版）