机械设计课程设计
计算说明书
题 目 设计带式运输机传动装置两级圆锥圆柱齿轮减速器
专业班级 机械设计制造动化专业x班
学 号 xxxxx
学生姓名 xxx
指导教师 xxxxxxxxx
xxxxx
x年x月 x日
西 安 文 理 学 院
机械设计课程设计务书
学生姓名 专业班级 机械设计制造动化专业08级班
学 号 指导教师
职 称 教 研 室 机电系机电教研室
题目 设计带式运输机传动装置 编号 Z1
传动系统图：
图
原始数：
运输带工作拉力
运输带工作速度
卷筒直径
2500
14
250
工作条件：
连续单运转工作时轻微振动批量生产单班制工作期限8年运输带速度允许误差±5
求完成：
1减速器装配图1张（A2）
2零件工作图2张（齿轮轴）
3设计说明书1份60008000字
开始日期 2010年 12 月 06 日 完成日期 20010 年 12 月 31 日
目录
1选择电动机 1
11电动机类型结构型式 1
12电动机容量 1
13电动机转速 2
14电动机技术数外形安装尺寸 2
2 计算传动装置总传动分配级传动 3
21传动装置总传动 3
22分配级传动 3
3计算传动装置运动动力参数 4
31轴转速 4
32轴输入功率 4
33轴转矩 4
4传动件设计计算 6
41圆锥直齿轮设计 6
411选定齿轮齿轮类型精度等级材料齿数 6
412齿面接触强度设计 6
413校核齿根弯曲疲劳强度 8
414尺寸计算 9
42圆柱直齿齿轮设计 10
421选定齿轮精度等级材料齿数 10
422齿面接触强度设计设计 10
423齿根弯曲疲劳强度设计 10
5轴设计计算 15
51输入轴设计 15
52中间轴设计 21
53输出轴设计 26
6滚动轴承选择校核计算 32
61输入轴滚动轴承计算 32
7键联接选择校核计算 33
71输入轴键计算 33
72中间轴键计算 33
73输出轴键计算 33
8联轴器选择校核计算 34
81种联轴器较 34
811 刚性联轴器 34
812弹性元件挠性联轴器 34
82联轴器选择 34
83联轴器校核计算 35
9减速器附件选择 36
91视孔盖窥视孔 36
92放油孔螺塞 36
93油标 36
94通气孔 36
95起盖螺钉 36
96定位销 36
97吊环 37
10润滑密封 38
11铸铁直齿锥齿轮减速器箱体结构尺寸确定 39
12设计结 40
13参考文献 41
设计计算说明
结果
1选择电动机
计算驱动卷筒转速
选步转速1000rmin1500rmin电动机作原动机拟定传动方案：
11电动机类型结构型式
工作求工作条件选般途Y（IP44）系列三相异步电动机卧式封闭结构
12电动机容量
(1)工作机输出功率
(2)电动机输出功率
传动装置总效率
次确定式中效率：2联轴器0994滚动轴承 098圆柱齿轮传动097圆锥齿轮传动096
(3)电动机额定功率
文献４中选取电动机额定功率
13电动机转速
推算电动机转速选范围文献２表 1 中查圆锥圆柱齿轮传动范围电动机转速选范围：
14电动机技术数外形安装尺寸
根容量转速查文献４Y系列三相异步电动机选定电机额定功率满载转速步转速
文献４表191查数记录备表11示：
表11电机技术数
电机型号
额定功率
电流
满载转速
电机质量
轴径mm
Y132M26
55Kw
126A
960
轻
38
2 计算传动装置总传动分配级传动
21传动装置总传动
22分配级传动
减速器传动
圆锥齿轮传动（）
圆柱齿轮传动
3计算传动装置运动动力参数
31轴转速
32轴输入功率
电动机需功率计算轴输入功率
(式中： )
33轴转矩
表31运动动力参数
轴号
功率Pkw
转矩T（nm）
转速
传动
效率η
输入
输出
输入
输出
电动机轴
43
4278
960
1
099
Ⅰ轴
426
417
4238
4153
960
24
094
Ⅱ轴
401
393
9574
9383
400
37
095
Ⅲ轴
381
373
33659
32986
1081
1
097
工作机轴
370
363
32687
32033
1081
4传动件设计计算
41圆锥直齿轮设计
已知输入功率426kw齿轮转速960rmin齿数u24电动机驱动工作寿命8年（设年工作300天）单班制工作时轻微振动
411选定齿轮齿轮类型精度等级材料齿数
（1）传动方案选直齿锥齿轮传动
（2）圆锥圆柱齿轮减速器通减速器速度高选7级精度(GB1009588)
（3）材料选择 文献１表101选择齿轮材料
(调质)硬度280HBS齿轮材料45钢（调质）硬度240HBS
（4） 选齿轮齿数齿轮齿数取整
412齿面接触强度设计
文献１式109a设计计算公式进行试算
（1） 确定公式计算数值
① 试选载荷系数
② 计算齿轮转矩输
③ 选齿宽系数
099
098
097
096
④文献１图1021d齿面硬度查齿轮接触疲劳强度极限齿轮接触疲劳强度极限
⑤文献１表106查材料弹性影响系数
⑥计算应力循环次数
⑦文献１图1019取接触疲劳寿命系数
⑧ 计算接触疲劳许应力式1012取失效概率1安全系数S1
（2）计算
①试算齿轮分度圆直径代入中较值
②均分度圆直径
③计算圆周速度v
④计算载荷系数
根7级精度文献１图108查动载系数
表103直齿轮
文献１表102查系数
根齿轮端悬臂布置查文献１表109轴承系数
接触强度载荷系数
⑤实际载荷系数校正算分度圆直径
⑥计算模数
取标准值文献５表106模数圆整
⑦计算齿轮相关参数
计算齿宽
文献５表107圆整（取整）
413校核齿根弯曲疲劳强度
（1）确定计算参数
①载荷系数
②计算量齿数
③文献１表105查齿形系数
④应力校正系数
⑤安全系数
⑥文献１图1018取弯曲疲劳寿命系数
⑦文献１图1020c查
齿轮弯曲疲劳强度极限
齿轮弯曲疲劳强度极限
⑧许应力
（2）校核强度
式1023
计算
知弯曲强度满足参数合理
414尺寸计算
（1）锥齿轮端分度圆直径 8625mm210mm
（2）计算锥距R 11351mm
（3）节圆锥角：
（4）端齿顶圆直径
8625mm
210mm
11351mm
mm
（5）计算齿宽
文献５表107圆整（取整）
42圆柱直齿齿轮设计（软齿面）
已知输入功率401 kw齿轮转速400rmin齿数u37电动机驱动工作寿命8年（设年工作300天）单班制工作轻微震动
421选定齿轮精度等级材料齿数
（1）圆锥圆柱齿轮减速器通减速器速度高选7级精度(GB1009588)
（2）材料选择 文献１表101选择齿轮材料均45钢（调质）齿轮齿面硬度250HBS齿轮齿面硬度220HBS
（3）选齿轮齿数齿轮齿数
422齿面接触强度设计设计
计算公式进行试算
（1） 确定公式计算数值
①试选载荷系数
②计算齿轮转矩
③选齿宽系数
④ 文献１表106查材料弹性影响系数
⑤文献１图1021d齿面硬度查
齿轮接触疲劳强度极限
齿轮接触疲劳强度极限
⑥计算应力循环次数文献１式1013
⑦文献１图1019取接触疲劳寿命系数
⑧计算接触疲劳许应力
取失效概率1安全系数S1式1012
（2） 计算
①试算齿轮分度圆直径计算公式
②计算圆周速度v
③计算齿宽b模数
④计算载荷系数
根7级精度文献１图108查动载系数
文献１表103查
文献１表102查系数
文献１表104查
文献１图1013查
接触强度载荷系数
⑤实际载荷系数校正算分度圆直径式1010a
⑥计算模数
423齿根弯曲疲劳强度设计
式105弯曲疲劳强度设计公式
（1）确定公式计算数值
①文献１图2020c查
齿轮弯曲疲劳强度极限
齿轮弯曲疲劳强度极限
②文献１图1018取弯曲疲劳寿命系数
③计算弯曲疲劳许应力
取弯曲疲劳安全系数式1012
⑤ 计算载荷系数
文献１表105查齿形系数
应力校正系数
计算齿轮加较取较值计算
齿轮数值
（2） 设计计算
齿面接触疲劳强度计算模数齿根弯曲疲劳强度计算模数齿轮模数取决弯曲强度决定承载力齿面接触疲劳强度决定承载力仅齿轮直径（模数齿数积）关取弯曲疲劳强度算模数215
文献５表101圆整标准值
接触疲劳强度算分度圆直径
样设计出齿轮传动满足齿面接触疲劳强度满足齿根弯曲疲劳强度做结构紧凑避免浪费
① 分度圆直径
②中心距
③齿宽
计算作适圆整常齿轮齿宽圆整值基础加宽510防止齿轮装配误差产生轴错位时导致啮合齿宽减增轮齿单位齿宽工作载荷
mm
u37
5轴设计计算
51输入轴设计
(1) 求输入轴功率转速转矩
(2)求作齿轮力
已知高速级圆锥齿轮分度圆半径
圆周力径力轴力方图51示
(3)初步确定轴直径
先式152初步估算轴直径选取轴材料（调质）根文献１表153取
取高速轴输入轴直径安装联轴器直径选轴直径联轴器孔径相适应需时选取联轴器型号
联轴器计算转矩查文献１表141转矩变化取
图51轴载荷分析
该轴连轴器相连端直径电机相应
联轴器公称转矩查标准GBT50142003文献４选
HL3弹性套柱销联轴器公称转矩半联轴器孔径取半联轴器长度半联轴器轴配合毂孔长度
(4) 轴结构设计
①拟定轴零件装配方案（见图52）
②根轴定位求确定轴段直径长度
1）满足半联轴器轴定位12轴段右端需制出轴肩取23段直径满端盖密封23轴段右端需制出轴肩取34段直径
2）初步选择滚动轴承轴承时受径力轴力选单列圆锥滚子轴承参工作求根文献１表157中初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30308尺寸
图52轴结构装配
③轴周定位
圆锥齿轮周定位采键连接文献１表61查键截面键槽键槽铣刀加工长36mm时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合滚动轴承轴周定位渡配合保证处选轴尺寸公差r6
④确定轴圆角倒角尺寸取轴端倒角
（5）求轴载荷确定截面
表51轴载荷
载荷
水面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
（6）弯扭合成应力校核轴强度
根表中数轴单旋转扭转切应力脉动循环
应力取轴计算应力
前已选定轴材料（调质）文献１表151查安全
（7）精确校核轴疲劳强度
①判断危险截面截面
截面5右受应力
②截面5左侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5左侧弯矩M
截面5扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
轴材料调质处理表151查
截面轴肩形成理应力集中系数文献１附表32查取插值查
文献１附图31轴材料敏感系数
效应力集中系数
文献１附图32尺寸系数扭转尺寸系数
轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
轴未表面强化处理综合系数
取碳钢特性系数
计算安全系数值
知安全
③截面5右侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5右侧弯矩M
截面5扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
盈配合处文献１附表38插值法求出取
轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
综合系数
计算安全系数值
知安全
52中间轴设计
（1）求输入轴功率转速转矩
（2）求作齿轮力
已知圆柱直齿轮分度圆直径
已知圆锥齿轮分度圆半径
圆周力径力轴力图53
图53轴载荷分析图
（3）初步确定轴直径
先初步估算轴直径选取轴材料（调质）根文献１表153取
中间轴直径显然安装滚动轴承直径
（4）轴结构设计
①拟定轴零件装配方案（见图54）
②根轴定位求确定轴段直径长度
1） 初步选择滚动轴承轴承时受径力轴力选单列圆锥滚子轴承文献２表151中初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30206尺寸 轴承均采套筒进行轴定位
2） 取安装齿轮轴段锥齿轮左端左轴承间采套筒定位已知锥齿轮轮毂长套筒端面压紧端面轴段应略短轮毂长取齿轮右端采轴肩定位 轴肩高度取轴环处直径取
3） 已知圆柱斜轮齿宽结构需设计齿轮轴轴段应略短轮毂长取齿轮右端设轴肩取
③轴周定位
圆锥齿轮周定位采键连接文献１表61查键截面键槽键槽铣刀加工长32mm时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合
④确定轴圆角倒角尺寸 取轴端倒角
mm
图54轴结构装配
(5) 求轴载荷
表52轴载荷
载荷
水面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
(6) 弯扭合成应力校核轴强度
根表中数轴单旋转扭转切应力脉动循环变应力取轴计算应力
前已选定轴材料（调质）文献１表151查
安全
(7) 精确校核轴疲劳强度
①判断危险截面
截面5左右侧受应力
②截面5右侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5右侧弯矩M
截面5扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
轴材料调质处理表151查
截面轴肩形成理应力集中系数文献１附表32查取插 值查
文献１附图31轴材料敏感系数
效应力集中系数
文献１附图32尺寸系数扭转尺寸系数
轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
轴未表面强化处理综合系数
取合金钢特性系数
计算安全系数值
③截面5左侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5右侧弯M
截面5扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
盈配合处文献１附表38插值法求出取
轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
综合系数
计算安全系数值
知安全
53输出轴设计
(1) 求输出轴功率转速转矩
(2) 求作齿轮力
已知圆柱直齿轮分度圆直径
圆周力径力轴力图55
(3) 初步确定轴直径
①先初步估算轴直径选取轴材料45钢（调质）根
文献１表153取
输出轴直径安装联轴器直径选轴直径联轴器孔径相适应需时选取联轴器型号
②联轴器计算转矩查文献１表141转矩变化取
③查文献２表171选HL3型弹性柱销联轴器公称转矩630000半联轴器孔径取半联轴器长度半联轴器轴配合毂孔长度84mm
图55轴载荷分析图
(4) 轴结构设计
拟定轴零件装配方案（见图56）
①根轴定位求确定轴段直径长度
1）满足半联轴器轴定位12轴段右端需制出轴肩取23段直径长度42mm半联轴器轴配合毂孔长度保证轴端挡圈压半联 轴器压轴端面12段长度应略短现取
2）初步选择滚动轴承轴承时受径力轴力选单列圆锥滚子轴承参工作求根文献２表151中初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30310尺寸算挡油环长度取左端轴承采挡油环进行轴定位齿轮左端轴承定位采挡油环已知齿轮轮毂宽度75mm挡油环端面压紧齿轮轴段应略短轮毂宽度取齿轮右端采轴肩定位轴肩高度取轴环处直径轴环宽度取
②轴周定位
齿轮半联轴器周定位均采键连接文献１表61查键截面键槽键槽 铣 刀加工长56mm时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合样半联轴器轴连接选键半联轴器轴配合滚动轴承轴周定位渡配合保证处选轴尺寸公差r6
(5) 确定轴圆角倒角尺寸
取轴端倒角
图56轴结构装配
(6) 求轴载荷
表53轴载荷
载荷
水面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
(7) 弯扭合成应力校核轴强度
根表中数轴单旋转扭转切应力脉动循环变应力取轴计算应力
前已选定轴材料45钢（调质）文献１表151查安全
(8) 精确校核轴疲劳强度
①判断危险截面 截面7左右侧受应力
②截面7右侧抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面7右侧弯矩M
截面7扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
轴材料45钢调质处理表151查
截面轴肩形成理应力集中系数文献１附表32查取插 值查
文献１附图31轴材料敏感系数
效应力集中系数
文献１附图32尺寸系数扭转尺寸系数轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
轴未表面强化处理综合系数
取碳钢特性系数
计算安全系数值
知安全
6滚动轴承选择校核计算
61输入轴滚动轴承计算
初步选择滚动轴承文献２表157中初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30308尺寸e035Y17
表61轴承载荷
载荷
水面H
垂直面V
支反力F
合格
7键联接选择校核计算
71输入轴键计算
校核联轴器处键连接
该处选普通键尺寸接触长度键联接传递转矩：
单键
72中间轴键计算
校核圆锥齿轮处键连接
该处选普通键尺寸接触长度键联接传递转矩：
单键
73输出轴键计算
校核联轴器处键连接
该处选普通键尺寸接触长度键联接传递转矩：
单键
8联轴器选择校核计算
81种联轴器较
811 刚性联轴器
缺点：两轴中性求较高两轴相位移存时会机件引起附加载荷工作环境恶化
优点：结构简单成低传递较转矩转速低时击轴刚性中性较时常
（1）挠性联轴器：
弹性元件联轴器挠性补偿两轴相位移
（2）十字滑块联轴器
般转速n<250rmin轴刚性较剧烈击处
（3）滑块联轴器
结构简单尺寸紧凑适功率高转速剧烈击处
（4）十字轴式万联轴器
允许两轴间较夹角
（5）齿式联轴器
传递转矩允许较位移偏移量安装精度求高质量较成较高重型机械中应广泛
812弹性元件挠性联轴器
类联轴器装弹性元件仅补偿两轴间相位移具缓间真作
（1）弹性套柱销联轴器
拆装方便成较低弹性套易磨损寿命较短适连接载荷稳需正反转启动频繁传递中转矩轴
（2）弹性柱销联轴器
传递力结构简单安装制造方便耐久性弹性柱销定缓减振力
82联轴器选择
综述根工作求选择弹性柱销联轴器较合理根选电动机轴径选择联轴器孔径
结合选Y132M2－6型电动机技术数外形安装尺寸GBT50141995中查HL3联轴器许转矩630许转速5000rmin轴径30mm32mm35mm38mm适
83联轴器校核计算
轴计算中已选定联轴器型号
输入轴选HL3型弹性柱销联轴器公称转矩半联轴器孔径取半联轴器长度半联轴器轴配合毂孔长度44mm
输出轴选选HL3型弹性柱销联轴器公称转矩半联轴器孔径取半联轴器长度半联轴器轴配合毂孔长度84mm
9减速器附件选择
文献２选定通气帽A型压配式圆形油标A20（GB1160189）外六角油塞封油垫启盖螺钉M6
91视孔盖窥视孔
机盖顶部开窥视孔传动零件啮合区位置
足够空间便深入进行操作窥视孔盖板机体开窥
视孔凸缘块便机械加工出支撑盖板表面垫片加
强密封盖板铸铁制成M8紧固
92放油孔螺塞
放油孔位油池底处安排减速器部件
侧便放油放油孔螺塞堵住油孔处机体外壁
应凸起块机械加工成螺塞头部支撑面加封油圈加
密封
93油标
油标位便观察减速器油面稳定处油尺安置部位
太低防油进入油尺座孔溢出
94通气孔
减速器运转时机体温度升高气压增便排气
机盖顶部窥视孔盖安装通气器便达体压力衡
95起盖螺钉
起盖螺钉螺纹长度机盖连接凸缘厚度钉杆端
部做成圆柱形免破坏螺纹
96定位销
保证刨分式机体轴承座孔加工装配精度机体联
凸缘长度方安装圆锥定位销提高定位精度
97吊环
机盖直接铸处吊钩吊环吊起搬运较重物体
10润滑密封
齿轮采脂润滑文献２表162查选通锂基润滑脂（GB73241994）齿轮圆周速度时圆锥齿轮浸入深度约齿高三分齿轮半径齿轮齿顶底面距离≥30~50mm圆锥齿轮利润滑轴承通脂润滑轴轴承散热作效果较
密封防止外界灰尘水分等侵入轴承阻止润滑剂漏失
11铸铁直齿锥齿轮减速器箱体结构尺寸确定
铸铁减速器箱体结构尺寸表111：
表111铸铁减速器箱体结构尺寸
部位名称
符号
公式
尺寸值
箱座厚度
8
箱盖厚度
8
箱座凸缘厚度
12
箱盖凸缘厚度
12
箱座底凸缘厚度
20
脚螺栓直径
20
脚螺栓数目
6
轴承旁连接螺栓直径
15
箱盖座连接螺栓直径
10
联接螺栓间距
150200
200
轴承端盖螺钉直径
8
视孔盖螺钉直径
6
定位销直径
15
外箱壁距离
26
凸缘边缘距离
24
轴承旁凸台半径
24
凸台高度
40
外箱壁轴承座端面距
55
齿轮顶圆机壁距
8
齿轮端面机壁距离
8
箱盖箱座肋厚
7
高速轴轴承端盖外径
111
中间轴轴承端盖外径
122
低速轴轴承端盖外径
128
轴承旁连接螺栓距离
120
C29000N
19200
X044
Y15
12设计结
次关链式运输机两级圆锥圆柱齿轮减速器课程设计真正理联系实际深入解设计概念设计程实践考验提高机械设计综合素质处通四星期设计实践机械设计更解认识工作坚实基础
机械设计机械工业基础门综合性相强技术课程融机械原理机械设计理力学材料力学互换性技术测量工程材料机械设计课程设计等体
次课程设计培养理联系实际设计思想训练综合运机械设计关先修课程理结合生产实际反应解决工程实际问题力巩固加深扩展关机械设计方面知识等方面重作
次设计指导老师细心帮助支持衷心感谢老师指导帮助设计中存少错误缺点需继续努力学掌握关机械设计知识继续培养设计惯思维提高设计实践操作力
13参考文献
1 机械设计（第八版）高等教育出版社
编 濮良贵 纪明刚 副编 陈国定 吴立言
2 机械设计课程设计指导书（第4版）机械工业出版社
编 陆玉 副编 冯立艳
3 机械制图高等教育出版社
编 刘儒
4 机械设计课程设计手册机械工业出版社
编 张龙
5 机械原理高等教育出版社
6 理力学高等教育出版社
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机械设计课程设计
计算说明书
题 目 设计带式运输机传动装置两级圆锥圆柱齿轮减速器
专业班级 机械设计制造动化专业x班
学 号 xxxxx
学生姓名 xxx
指导教师 xxxxxxxxx
xxxxx
x年x月 x日
西 安 文 理 学 院
机械设计课程设计务书
学生姓名 专业班级 机械设计制造动化专业08级班
学 号 指导教师
职 称 教 研 室 机电系机电教研室
题目 设计带式运输机传动装置 编号 Z1
传动系统图：
图
原始数：
运输带工作拉力
运输带工作速度
卷筒直径
2500
14
250
工作条件：
连续单运转工作时轻微振动批量生产单班制工作期限8年运输带速度允许误差±5
求完成：
1减速器装配图1张（A2）
2零件工作图2张（齿轮轴）
3设计说明书1份60008000字
开始日期 2010年 12 月 06 日 完成日期 20010 年 12 月 31 日
目录
1选择电动机 1
11电动机类型结构型式 1
12电动机容量 1
13电动机转速 2
14电动机技术数外形安装尺寸 2
2 计算传动装置总传动分配级传动 3
21传动装置总传动 3
22分配级传动 3
3计算传动装置运动动力参数 4
31轴转速 4
32轴输入功率 4
33轴转矩 4
4传动件设计计算 6
41圆锥直齿轮设计 6
411选定齿轮齿轮类型精度等级材料齿数 6
412齿面接触强度设计 6
413校核齿根弯曲疲劳强度 8
414尺寸计算 9
42圆柱直齿齿轮设计 10
421选定齿轮精度等级材料齿数 10
422齿面接触强度设计设计 10
423齿根弯曲疲劳强度设计 10
5轴设计计算 15
51输入轴设计 15
52中间轴设计 21
53输出轴设计 26
6滚动轴承选择校核计算 32
61输入轴滚动轴承计算 32
7键联接选择校核计算 33
71输入轴键计算 33
72中间轴键计算 33
73输出轴键计算 33
8联轴器选择校核计算 34
81种联轴器较 34
811 刚性联轴器 34
812弹性元件挠性联轴器 34
82联轴器选择 34
83联轴器校核计算 35
9减速器附件选择 36
91视孔盖窥视孔 36
92放油孔螺塞 36
93油标 36
94通气孔 36
95起盖螺钉 36
96定位销 36
97吊环 37
10润滑密封 38
11铸铁直齿锥齿轮减速器箱体结构尺寸确定 39
12设计结 40
13参考文献 41
设计计算说明
结果
1选择电动机
计算驱动卷筒转速
选步转速1000rmin1500rmin电动机作原动机拟定传动方案：
11电动机类型结构型式
工作求工作条件选般途Y（IP44）系列三相异步电动机卧式封闭结构
12电动机容量
(1)工作机输出功率
(2)电动机输出功率
传动装置总效率
次确定式中效率：2联轴器0994滚动轴承 098圆柱齿轮传动097圆锥齿轮传动096
(3)电动机额定功率
文献４中选取电动机额定功率
13电动机转速
推算电动机转速选范围文献２表 1 中查圆锥圆柱齿轮传动范围电动机转速选范围：
14电动机技术数外形安装尺寸
根容量转速查文献４Y系列三相异步电动机选定电机额定功率满载转速步转速
文献４表191查数记录备表11示：
表11电机技术数
电机型号
额定功率
电流
满载转速
电机质量
轴径mm
Y132M26
55Kw
126A
960
轻
38
2 计算传动装置总传动分配级传动
21传动装置总传动
22分配级传动
减速器传动
圆锥齿轮传动（）
圆柱齿轮传动
3计算传动装置运动动力参数
31轴转速
32轴输入功率
电动机需功率计算轴输入功率
(式中： )
33轴转矩
表31运动动力参数
轴号
功率Pkw
转矩T（nm）
转速
传动
效率η
输入
输出
输入
输出
电动机轴
43
4278
960
1
099
Ⅰ轴
426
417
4238
4153
960
24
094
Ⅱ轴
401
393
9574
9383
400
37
095
Ⅲ轴
381
373
33659
32986
1081
1
097
工作机轴
370
363
32687
32033
1081
4传动件设计计算
41圆锥直齿轮设计
已知输入功率426kw齿轮转速960rmin齿数u24电动机驱动工作寿命8年（设年工作300天）单班制工作时轻微振动
411选定齿轮齿轮类型精度等级材料齿数
（1）传动方案选直齿锥齿轮传动
（2）圆锥圆柱齿轮减速器通减速器速度高选7级精度(GB1009588)
（3）材料选择 文献１表101选择齿轮材料
(调质)硬度280HBS齿轮材料45钢（调质）硬度240HBS
（4） 选齿轮齿数齿轮齿数取整
412齿面接触强度设计
文献１式109a设计计算公式进行试算
（1） 确定公式计算数值
① 试选载荷系数
② 计算齿轮转矩输
③ 选齿宽系数
099
098
097
096
④文献１图1021d齿面硬度查齿轮接触疲劳强度极限齿轮接触疲劳强度极限
⑤文献１表106查材料弹性影响系数
⑥计算应力循环次数
⑦文献１图1019取接触疲劳寿命系数
⑧ 计算接触疲劳许应力式1012取失效概率1安全系数S1
（2）计算
①试算齿轮分度圆直径代入中较值
②均分度圆直径
③计算圆周速度v
④计算载荷系数
根7级精度文献１图108查动载系数
表103直齿轮
文献１表102查系数
根齿轮端悬臂布置查文献１表109轴承系数
接触强度载荷系数
⑤实际载荷系数校正算分度圆直径
⑥计算模数
取标准值文献５表106模数圆整
⑦计算齿轮相关参数
计算齿宽
文献５表107圆整（取整）
413校核齿根弯曲疲劳强度
（1）确定计算参数
①载荷系数
②计算量齿数
③文献１表105查齿形系数
④应力校正系数
⑤安全系数
⑥文献１图1018取弯曲疲劳寿命系数
⑦文献１图1020c查
齿轮弯曲疲劳强度极限
齿轮弯曲疲劳强度极限
⑧许应力
（2）校核强度
式1023
计算
知弯曲强度满足参数合理
414尺寸计算
（1）锥齿轮端分度圆直径 8625mm210mm
（2）计算锥距R 11351mm
（3）节圆锥角：
（4）端齿顶圆直径
8625mm
210mm
11351mm
mm
（5）计算齿宽
文献５表107圆整（取整）
42圆柱直齿齿轮设计（软齿面）
已知输入功率401 kw齿轮转速400rmin齿数u37电动机驱动工作寿命8年（设年工作300天）单班制工作轻微震动
421选定齿轮精度等级材料齿数
（1）圆锥圆柱齿轮减速器通减速器速度高选7级精度(GB1009588)
（2）材料选择 文献１表101选择齿轮材料均45钢（调质）齿轮齿面硬度250HBS齿轮齿面硬度220HBS
（3）选齿轮齿数齿轮齿数
422齿面接触强度设计设计
计算公式进行试算
（1） 确定公式计算数值
①试选载荷系数
②计算齿轮转矩
③选齿宽系数
④ 文献１表106查材料弹性影响系数
⑤文献１图1021d齿面硬度查
齿轮接触疲劳强度极限
齿轮接触疲劳强度极限
⑥计算应力循环次数文献１式1013
⑦文献１图1019取接触疲劳寿命系数
⑧计算接触疲劳许应力
取失效概率1安全系数S1式1012
（2） 计算
①试算齿轮分度圆直径计算公式
②计算圆周速度v
③计算齿宽b模数
④计算载荷系数
根7级精度文献１图108查动载系数
文献１表103查
文献１表102查系数
文献１表104查
文献１图1013查
接触强度载荷系数
⑤实际载荷系数校正算分度圆直径式1010a
⑥计算模数
423齿根弯曲疲劳强度设计
式105弯曲疲劳强度设计公式
（1）确定公式计算数值
①文献１图2020c查
齿轮弯曲疲劳强度极限
齿轮弯曲疲劳强度极限
②文献１图1018取弯曲疲劳寿命系数
③计算弯曲疲劳许应力
取弯曲疲劳安全系数式1012
⑤ 计算载荷系数
文献１表105查齿形系数
应力校正系数
计算齿轮加较取较值计算
齿轮数值
（2） 设计计算
齿面接触疲劳强度计算模数齿根弯曲疲劳强度计算模数齿轮模数取决弯曲强度决定承载力齿面接触疲劳强度决定承载力仅齿轮直径（模数齿数积）关取弯曲疲劳强度算模数215
文献５表101圆整标准值
接触疲劳强度算分度圆直径
样设计出齿轮传动满足齿面接触疲劳强度满足齿根弯曲疲劳强度做结构紧凑避免浪费
① 分度圆直径
②中心距
③齿宽
计算作适圆整常齿轮齿宽圆整值基础加宽510防止齿轮装配误差产生轴错位时导致啮合齿宽减增轮齿单位齿宽工作载荷
mm
u37
5轴设计计算
51输入轴设计
(1) 求输入轴功率转速转矩
(2)求作齿轮力
已知高速级圆锥齿轮分度圆半径
圆周力径力轴力方图51示
(3)初步确定轴直径
先式152初步估算轴直径选取轴材料（调质）根文献１表153取
取高速轴输入轴直径安装联轴器直径选轴直径联轴器孔径相适应需时选取联轴器型号
联轴器计算转矩查文献１表141转矩变化取
图51轴载荷分析
该轴连轴器相连端直径电机相应
联轴器公称转矩查标准GBT50142003文献４选
HL3弹性套柱销联轴器公称转矩半联轴器孔径取半联轴器长度半联轴器轴配合毂孔长度
(4) 轴结构设计
①拟定轴零件装配方案（见图52）
②根轴定位求确定轴段直径长度
1）满足半联轴器轴定位12轴段右端需制出轴肩取23段直径满端盖密封23轴段右端需制出轴肩取34段直径
2）初步选择滚动轴承轴承时受径力轴力选单列圆锥滚子轴承参工作求根文献１表157中初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30308尺寸
图52轴结构装配
③轴周定位
圆锥齿轮周定位采键连接文献１表61查键截面键槽键槽铣刀加工长36mm时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合滚动轴承轴周定位渡配合保证处选轴尺寸公差r6
④确定轴圆角倒角尺寸取轴端倒角
（5）求轴载荷确定截面
表51轴载荷
载荷
水面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
（6）弯扭合成应力校核轴强度
根表中数轴单旋转扭转切应力脉动循环
应力取轴计算应力
前已选定轴材料（调质）文献１表151查安全
（7）精确校核轴疲劳强度
①判断危险截面截面
截面5右受应力
②截面5左侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5左侧弯矩M
截面5扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
轴材料调质处理表151查
截面轴肩形成理应力集中系数文献１附表32查取插值查
文献１附图31轴材料敏感系数
效应力集中系数
文献１附图32尺寸系数扭转尺寸系数
轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
轴未表面强化处理综合系数
取碳钢特性系数
计算安全系数值
知安全
③截面5右侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5右侧弯矩M
截面5扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
盈配合处文献１附表38插值法求出取
轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
综合系数
计算安全系数值
知安全
52中间轴设计
（1）求输入轴功率转速转矩
（2）求作齿轮力
已知圆柱直齿轮分度圆直径
已知圆锥齿轮分度圆半径
圆周力径力轴力图53
图53轴载荷分析图
（3）初步确定轴直径
先初步估算轴直径选取轴材料（调质）根文献１表153取
中间轴直径显然安装滚动轴承直径
（4）轴结构设计
①拟定轴零件装配方案（见图54）
②根轴定位求确定轴段直径长度
1） 初步选择滚动轴承轴承时受径力轴力选单列圆锥滚子轴承文献２表151中初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30206尺寸 轴承均采套筒进行轴定位
2） 取安装齿轮轴段锥齿轮左端左轴承间采套筒定位已知锥齿轮轮毂长套筒端面压紧端面轴段应略短轮毂长取齿轮右端采轴肩定位 轴肩高度取轴环处直径取
3） 已知圆柱斜轮齿宽结构需设计齿轮轴轴段应略短轮毂长取齿轮右端设轴肩取
③轴周定位
圆锥齿轮周定位采键连接文献１表61查键截面键槽键槽铣刀加工长32mm时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合
④确定轴圆角倒角尺寸 取轴端倒角
mm
图54轴结构装配
(5) 求轴载荷
表52轴载荷
载荷
水面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
(6) 弯扭合成应力校核轴强度
根表中数轴单旋转扭转切应力脉动循环变应力取轴计算应力
前已选定轴材料（调质）文献１表151查
安全
(7) 精确校核轴疲劳强度
①判断危险截面
截面5左右侧受应力
②截面5右侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5右侧弯矩M
截面5扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
轴材料调质处理表151查
截面轴肩形成理应力集中系数文献１附表32查取插 值查
文献１附图31轴材料敏感系数
效应力集中系数
文献１附图32尺寸系数扭转尺寸系数
轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
轴未表面强化处理综合系数
取合金钢特性系数
计算安全系数值
③截面5左侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5右侧弯M
截面5扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
盈配合处文献１附表38插值法求出取
轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
综合系数
计算安全系数值
知安全
53输出轴设计
(1) 求输出轴功率转速转矩
(2) 求作齿轮力
已知圆柱直齿轮分度圆直径
圆周力径力轴力图55
(3) 初步确定轴直径
①先初步估算轴直径选取轴材料45钢（调质）根
文献１表153取
输出轴直径安装联轴器直径选轴直径联轴器孔径相适应需时选取联轴器型号
②联轴器计算转矩查文献１表141转矩变化取
③查文献２表171选HL3型弹性柱销联轴器公称转矩630000半联轴器孔径取半联轴器长度半联轴器轴配合毂孔长度84mm
图55轴载荷分析图
(4) 轴结构设计
拟定轴零件装配方案（见图56）
①根轴定位求确定轴段直径长度
1）满足半联轴器轴定位12轴段右端需制出轴肩取23段直径长度42mm半联轴器轴配合毂孔长度保证轴端挡圈压半联 轴器压轴端面12段长度应略短现取
2）初步选择滚动轴承轴承时受径力轴力选单列圆锥滚子轴承参工作求根文献２表151中初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30310尺寸算挡油环长度取左端轴承采挡油环进行轴定位齿轮左端轴承定位采挡油环已知齿轮轮毂宽度75mm挡油环端面压紧齿轮轴段应略短轮毂宽度取齿轮右端采轴肩定位轴肩高度取轴环处直径轴环宽度取
②轴周定位
齿轮半联轴器周定位均采键连接文献１表61查键截面键槽键槽 铣 刀加工长56mm时保证齿轮轴配合良中性选择齿轮轮毂轴配合样半联轴器轴连接选键半联轴器轴配合滚动轴承轴周定位渡配合保证处选轴尺寸公差r6
(5) 确定轴圆角倒角尺寸
取轴端倒角
图56轴结构装配
(6) 求轴载荷
表53轴载荷
载荷
水面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
(7) 弯扭合成应力校核轴强度
根表中数轴单旋转扭转切应力脉动循环变应力取轴计算应力
前已选定轴材料45钢（调质）文献１表151查安全
(8) 精确校核轴疲劳强度
①判断危险截面 截面7左右侧受应力
②截面7右侧抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面7右侧弯矩M
截面7扭矩
截面弯曲应力
截面扭转切应力
轴材料45钢调质处理表151查
截面轴肩形成理应力集中系数文献１附表32查取插 值查
文献１附图31轴材料敏感系数
效应力集中系数
文献１附图32尺寸系数扭转尺寸系数轴磨削加工文献１附图34表面质量系数
轴未表面强化处理综合系数
取碳钢特性系数
计算安全系数值
知安全
6滚动轴承选择校核计算
61输入轴滚动轴承计算
初步选择滚动轴承文献２表157中初步选取0基游隙组标准精度级单列圆锥滚子轴承30308尺寸e035Y17
表61轴承载荷
载荷
水面H
垂直面V
支反力F
合格
7键联接选择校核计算
71输入轴键计算
校核联轴器处键连接
该处选普通键尺寸接触长度键联接传递转矩：
单键
72中间轴键计算
校核圆锥齿轮处键连接
该处选普通键尺寸接触长度键联接传递转矩：
单键
73输出轴键计算
校核联轴器处键连接
该处选普通键尺寸接触长度键联接传递转矩：
单键
8联轴器选择校核计算
81种联轴器较
811 刚性联轴器
缺点：两轴中性求较高两轴相位移存时会机件引起附加载荷工作环境恶化
优点：结构简单成低传递较转矩转速低时击轴刚性中性较时常
（1）挠性联轴器：
弹性元件联轴器挠性补偿两轴相位移
（2）十字滑块联轴器
般转速n<250rmin轴刚性较剧烈击处
（3）滑块联轴器
结构简单尺寸紧凑适功率高转速剧烈击处
（4）十字轴式万联轴器
允许两轴间较夹角
（5）齿式联轴器
传递转矩允许较位移偏移量安装精度求高质量较成较高重型机械中应广泛
812弹性元件挠性联轴器
类联轴器装弹性元件仅补偿两轴间相位移具缓间真作
（1）弹性套柱销联轴器
拆装方便成较低弹性套易磨损寿命较短适连接载荷稳需正反转启动频繁传递中转矩轴
（2）弹性柱销联轴器
传递力结构简单安装制造方便耐久性弹性柱销定缓减振力
82联轴器选择
综述根工作求选择弹性柱销联轴器较合理根选电动机轴径选择联轴器孔径
结合选Y132M2－6型电动机技术数外形安装尺寸GBT50141995中查HL3联轴器许转矩630许转速5000rmin轴径30mm32mm35mm38mm适
83联轴器校核计算
轴计算中已选定联轴器型号
输入轴选HL3型弹性柱销联轴器公称转矩半联轴器孔径取半联轴器长度半联轴器轴配合毂孔长度44mm
输出轴选选HL3型弹性柱销联轴器公称转矩半联轴器孔径取半联轴器长度半联轴器轴配合毂孔长度84mm
9减速器附件选择
文献２选定通气帽A型压配式圆形油标A20（GB1160189）外六角油塞封油垫启盖螺钉M6
91视孔盖窥视孔
机盖顶部开窥视孔传动零件啮合区位置
足够空间便深入进行操作窥视孔盖板机体开窥
视孔凸缘块便机械加工出支撑盖板表面垫片加
强密封盖板铸铁制成M8紧固
92放油孔螺塞
放油孔位油池底处安排减速器部件
侧便放油放油孔螺塞堵住油孔处机体外壁
应凸起块机械加工成螺塞头部支撑面加封油圈加
密封
93油标
油标位便观察减速器油面稳定处油尺安置部位
太低防油进入油尺座孔溢出
94通气孔
减速器运转时机体温度升高气压增便排气
机盖顶部窥视孔盖安装通气器便达体压力衡
95起盖螺钉
起盖螺钉螺纹长度机盖连接凸缘厚度钉杆端
部做成圆柱形免破坏螺纹
96定位销
保证刨分式机体轴承座孔加工装配精度机体联
凸缘长度方安装圆锥定位销提高定位精度
97吊环
机盖直接铸处吊钩吊环吊起搬运较重物体
10润滑密封
齿轮采脂润滑文献２表162查选通锂基润滑脂（GB73241994）齿轮圆周速度时圆锥齿轮浸入深度约齿高三分齿轮半径齿轮齿顶底面距离≥30~50mm圆锥齿轮利润滑轴承通脂润滑轴轴承散热作效果较
密封防止外界灰尘水分等侵入轴承阻止润滑剂漏失
11铸铁直齿锥齿轮减速器箱体结构尺寸确定
铸铁减速器箱体结构尺寸表111：
表111铸铁减速器箱体结构尺寸
部位名称
符号
公式
尺寸值
箱座厚度
8
箱盖厚度
8
箱座凸缘厚度
12
箱盖凸缘厚度
12
箱座底凸缘厚度
20
脚螺栓直径
20
脚螺栓数目
6
轴承旁连接螺栓直径
15
箱盖座连接螺栓直径
10
联接螺栓间距
150200
200
轴承端盖螺钉直径
8
视孔盖螺钉直径
6
定位销直径
15
外箱壁距离
26
凸缘边缘距离
24
轴承旁凸台半径
24
凸台高度
40
外箱壁轴承座端面距
55
齿轮顶圆机壁距
8
齿轮端面机壁距离
8
箱盖箱座肋厚
7
高速轴轴承端盖外径
111
中间轴轴承端盖外径
122
低速轴轴承端盖外径
128
轴承旁连接螺栓距离
120
C29000N
19200
X044
Y15
12设计结
次关链式运输机两级圆锥圆柱齿轮减速器课程设计真正理联系实际深入解设计概念设计程实践考验提高机械设计综合素质处通四星期设计实践机械设计更解认识工作坚实基础
机械设计机械工业基础门综合性相强技术课程融机械原理机械设计理力学材料力学互换性技术测量工程材料机械设计课程设计等体
次课程设计培养理联系实际设计思想训练综合运机械设计关先修课程理结合生产实际反应解决工程实际问题力巩固加深扩展关机械设计方面知识等方面重作
次设计指导老师细心帮助支持衷心感谢老师指导帮助设计中存少错误缺点需继续努力学掌握关机械设计知识继续培养设计惯思维提高设计实践操作力
13参考文献
1 机械设计（第八版）高等教育出版社
编 濮良贵 纪明刚 副编 陈国定 吴立言
2 机械设计课程设计指导书（第4版）机械工业出版社
编 陆玉 副编 冯立艳
3 机械制图高等教育出版社
编 刘儒
4 机械设计课程设计手册机械工业出版社
编 张龙
5 机械原理高等教育出版社
6 理力学高等教育出版社
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