减速器-链传动的设计计算
基于链条传动的链轮减速器设计密封家用电炉生产线上的一台搅拌泥料的搅拌机，投产三个月后，机上使用的WPO-15型蜗轮减速器完全损坏，不能工作。电机功率7.5kw，转速 1440r/MIN，电机与蜗轮减速器间，用传动比为 1:2的皮带传动。该减速器传动比为1:40的WPO-15型蜗轮减速器，在输入转速为1500r/min时，许用功率为5.5kw，在连续工作时，负荷不能超过65%。在生产任务比较重时，该搅拌机经常10多天24小时不间断工作，在此种情况下工作，明显可看出蜗轮减速器的许用功率远小于电机的功率，属过载损坏。
该搅拌机是针对生产要求设计的非标设备。搅拌机的搅拌部分，全部使用不锈钢制造，机械传动部分安装在搅拌器的下部。空间较小，不宜选用齿轮减速器或摆线针轮减速器。如选用功率与电机匹配 WPO-20型蜗轮减速器，一是体积过大，二是价格过高。鉴于此情况，专门为该陶瓷搅拌机设计了链轮减速器。该链轮减速器的制造成本是WPO-15型蜗轮减速器的50%，经过1年多的使用，目前仍运转正常。
1 链轮减速器的结构设计 链轮减速器采用二级传动的结构，其结构示意图见图1所示。一级传动由61A、8齿的一级链轮1和49节的一级滚子链盘2组成，其传动比为8:49二级传动由24A、6齿的二级链轮 3和 39节的二级滚子链盘 4组成，其传动比为6:39，总传动比约为1:40。 2 链轮减速器的工作原理及结构特点 2.1 工作原理 链轮减速器的工作原理如图1所示。其传动过程为:一级链轮 1的轴为输入轴，通过一级链轮与一级滚子链盘2的啮合，实现一级减速。二级链轮与二级滚子链盘4的啮合，实现二级减速。
1 一级链轮；2 一级滚子链盘；3 二级链轮；4 二级滚子链盘
图1 链轮减速器的结构示意图 2.2 创新之处 一般的链条传动是由分别安装在彼此平行的主、从动轴上的两个链轮，和跨绕两链轮的闭合链条组成的。而在链轮减速器设计中，采用了链轮与链盘啮合传动，将链条变成了链盘，取代了链条和从动链轮，设计了新型的链轮减速器。 链轮减速器和齿轮减速器都是通过啮合来传递动力和运动，其传动比的计算相同。但链轮减速器的啮合是链轮的轮齿与链盘的滚子的啮合，属非共轭啮合而齿轮减速器的啮合是轮齿间的啮合，属共轭啮合。 2.3 结构特点 链轮减速器将链条的传动变成了链轮与链盘间的啮合传动，但其并不具有齿轮的传动特性，链轮减速器和齿轮减速器有着本质上的不同: （1）由于链轮减速器的啮合是非共轭啮合，因此，链轮减速器的加工、安装精度要求较低，对工作条件要求不高。 （2）链轮减速器的瞬时传动比不精确但平均传动比准确，而齿轮减速器的传动比为固定值。因此，链轮减速器的传动不平稳，产生动载荷，噪声较大，传动速度不高。
（3）链轮减速器只能在平行轴之间传递运动和动力。
（4）链轮减速器的链轮最小齿数为6齿，而齿轮减速器的链轮最小齿数为17齿。因此，在传递同等的功率下，链轮减速器比齿轮减速器的结构更紧凑。链轮减速器的结构特点决定了链轮减速器不能象齿轮减速器那样广泛使用，只适用于安装空间受限，工作条件较差或较恶劣、瞬时传动比不精确但平均传动比准确、平稳性和噪声要求不高、低速、载荷变化不剧烈、两轴平行转动，例如搅拌、物料输送等场合。链轮减速器的啮合是链轮的轮齿与链盘滚子的啮合，与链传动中链轮轮齿与链节滚子的啮合的工作原理相同，因此，链轮减速器具有链传动的大部分优点:
（1）速度无滑动损失，传动效率可达98%一卯%。
（2）允许较大传动比。
（3） 能在低速下传递较大的动力。
（4） 能在较高温度或其他恶劣的条件下工作（受气候条件变化影响小）。
（5）结构紧凑，传递同样的功率，轮廓尺寸较小。
链轮减速器也具有链传动的部分缺点: （1）传动比不是常数，圆周速度有波动，不平稳（链轮齿数越少，波动越大），在高速下易产生较大的冲击载荷。
（2）传动有噪声。
（3） 只能用于平行轴之间的传动。
图2 链盘结构 如图2所示，链条变成了链盘后，没有了链板及套筒，只有两轮辐间销轴和滚子，没有了链板伸长后节距变大所引起的失效形式，在同等规格的链轮下，其轴销直径可以比链条的轴销做得更大，链轮齿宽不受链条宽度的限制，因此，链轮减速器具有链条传动所不具有的优点: （1）结构更紧凑，在相同的链轮规格下传递更大的功率。
（2）维修成本低，链轮减速器磨损失效后只需要更换小链轮、销轴和滚子。
（3）链轮减速器既可以做成开式传动，也可以很方便设计成封闭装置。 3 链轮减速器设计时需考虑的一些因素 3.1 小链轮的齿数和节距 小链轮的齿数对链轮减速器的工作寿命有很大的影响。齿数过少时，传动的不均匀性和动载荷增大，同时，链轮的直径小，链轮轴的直径也小，链轮轴的许用功率就小，链盘所传递的圆周力随着链轮的齿数减少而增大，加速了链轮链盘的磨损。 小链轮的齿数增大，链盘所传递的圆周力减小，多边效应减少，链轮啮人链盘节间的转角减小，磨损减小。但尺寸大，重量增大。 链轮减速器是为了更紧凑的传动空间而设计的，因此链轮的最小齿数可以取zmin=06链轮减速器的第一级由于小链轮的转速高，小链轮齿数可以为812齿，链轮减速器的第二级由于小链轮的转速相对较低，小链轮齿数一般可取68齿。如果链轮减速器的安装空间允许，可以选取更大一些的小链轮齿数，以提高链轮减速器的使用寿命。 链轮减速器适合于单件产生，为了便于加工，链轮一般采用偶数齿，链盘采用奇数齿，以使链轮链盘磨损均匀。 节距ρ的大小决定着链盘链轮尺寸大小，节距越大，链轮减速器各部分尺寸越大，承载能力也随之提高，但传动的不均匀性、动载荷也越严重。 要选取合适的节距，首先要进行链轮减速器设计功率的计算，在计算出设计功率后，按图3选取相应的链轮节距，如果所选取链轮节距的额定功率与设计功率有较大偏差，可以改变链轮的齿数重新计算设计功率，再选取相应的链轮节距，在满足传递功率的情况下，尽可能取得较小的链轮节距，以求得最紧凑的链轮减速器结构。 小链轮齿数系数Kz=（z1/19）1.08 因此，小链轮齿数越少链轮减速器的设计功率就越大，所需的节距就越大。 小链轮要选取不同的齿数反复计算，以求得较少的小链轮齿数和较小的链轮节距。 3.2 链轮的转速 由于链轮减速器具有链传动的运动特性，因此，链轮的极限转速受到动载荷的限制。图3为滚子链的额定功率曲线图，图中为01种型号单列套筒滚子链的额定功率曲线，从图中可以看出，套筒滚子链的额定功随着小链轮的转速增加而增加，当链轮的转速达到某个数值后，套筒滚子链的额定功率随着小链轮的转速增加而迅速下降。因此，链轮减速器链轮的转速不宜超过套筒滚子链额定功率曲线中高峰值所对应的转速。 3.3 链轮的齿宽 由于不受链条的限制，理论上，链轮可以做成任意宽度，随着链轮齿宽的增加，链轮链盘的磨损减小，寿命增加，传递功率增大。但销轴也随着链轮齿宽的增加而增长，过长的销轴会使其刚度下降，易使链盘的销轴、滚子发生疲劳破坏。 由于链轮减速器的链轮齿数少，直径小，往往需要和链轮轴加工成一体，如图4所示。为了延长轴的使用寿命，一般推荐链轮减速器链轮的齿宽为标准链轮齿宽的2倍。 3.4 链轮的齿形 链轮减速器链轮与链盘的啮合和链传动中链轮与滚子链条的啮合一样，属非共轭啮合。其轮齿形的设计可以有较大的灵活性，BG/T1243-1997中没有规定具体的链轮齿形，仅规定了最大和最小的齿槽形状及其极限参数。在链轮减速器中，链轮是易损件，往往又和轴做成一体，因此，推荐使用GB/T1243-58规定的三圆弧一直线齿形，它具有接触应力小，磨损轻，冲击小，齿顶较高等优点。4 链轮减速器的设计计算 4.1 链轮减速器的失效形式 （1）链盘上的销轴、滚子在润滑良好情况下，疲劳破坏是其主要的失效形式润滑不当或转速过高时，发生胶合破坏。
（2）链轮的齿面过渡磨损
（3）低速重载或受冲击载荷时，链盘的销轴、滚子破损。
4.2 链轮减速器的额定功率 链轮减速器的失效形式与链传动的失效形式相比，少了链条因磨损而引起的节距变长的失效形式外，其他失效形式相同，因此，可以采用如图3的滚子链的额定功率曲线图来确定链轮减速器的额定功率。根据小链轮的转速，按图3选取相应的链轮节距，使链轮减速器的各级额定功率大于或等于设计功率。 Pd = KaP / KzKm （1） 式中，Pd为设计功率，kW；P为传递功率，kW；Kz为工况系数；Kz为小链轮齿数 Kz=（z1/19）1.08；Km为链轮齿宽系数，链轮齿宽为标准链轮齿宽时：Km=1；链轮齿宽为标准链轮齿宽的2倍时：Km=1.7；链轮齿宽为标准链轮齿宽的3倍时：Km=2.5；链轮齿宽为其它倍数时，可采用插入法求出Km。 4.3 链盘轴销剪切强度的校核 链盘圆周速度5 链轮减速器的另一结构形式 在一些低速的传动机构中，可以采用如图5所示的结构，将主动轮设计成链盘，将从动轮设计成链轮的结构形式。这种结构最大优点是维修成本较低。主动链盘的销轴和滚子是易损件，一旦损坏，可以借助简单工具，迅速更换。 但由于这种结构的链轮减速器只有一个滚子与链轮的链齿啮合，一旦轴销断裂，会使从动链轮失去动力，在设计时必须予以考虑。 6 链轮减速器的推广价值 （1）在一些安装空间受到限制、低速重载、工作环境较差的场合，适用链轮减速器。
（2）链轮减速器的设计简单、加工方便、维修容易、成本较低，适用单件生产。
（3）可形成新的链轮减速器系列。http://www.51ps.com/classlist.aspx
1、仔细阅读和研究设计任务书，明确设计要求，分析原始数据和工作条件，拟定传动；
2、装置的总体方案；
3、选择电动机，确定其形式、转速和功率；
4、计算传动装置的总传功比和分配各级传动比；
5、计算各轴的转速、功率和扭矩；
6、通过汁算确定开式传动（三角带传动、链传动或齿轮传动)的主要参数和尺寸
7、通过计算确定闭式传功(齿抢传幼或蜗杆传功〕的主要参数和尺寸；
8、初算各轴的直径，据此进行各轴的结钩设计
9、初定轴承的型号和跨距，分析物上的载荷，计算支点反力，通过轴承的寿命计算 ；
10、最后确定其型号；
11、选择联轴器和链联接；
12、验算轴的复合强度和安全系数；
13、绘制减速机装配图和零件工作图；
14、整理和编写设计计算说明书。
链节距P（mm）：150
链轮齿数：7
这些可以算出链轮的转速，然后用你选用的电机额定转速去除链轮的转速，就得到总的减速比。这个二级减速器就根据这个减速比去设计。
另外：看你图上在二级减速器之外还有一级减速，不知是不是你给的条件：开始齿轮传动比：5，如果是的话，二级减速器的减速比还要除去5.
其它条件是给你核算减速器齿轮强度和疲劳强度用的，可以根据这些去考虑每一级齿轮的减速比、齿轮的模数等等。
2：计算电机扭矩经过减速机减速后的输出扭矩；
3：根据链轮直径计算出牵引力；
4：查询链条，找到牵引力（样本可能标注为抗拉强度，需要换算）大于第3步的链条型号；
5：选一种类型和尺寸符合要求的链条型号既可。
至于链条那就看使用空间，安装空间去定了，这个倒没太大特殊要求。
电机跟减速机之间的传动配比：电机转速除以减速机的减速比，然后在除以你要求的转速。
减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。按照传动级数不同可分为单级和多级减速机；按照齿厂轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥－圆柱齿引轮减速机；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同进轴式减速机。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置 。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。
一、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 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)/φdu[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)/φdu[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<ex1=1FA2/FR2<ex2=1
y1=0y2=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<ex1=1FA2/FR2<ex2=1
y1=0y2=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
F=1.7KN
V=1.4m/s
D=220mm
η总 =0.86
Pd=2.76KW
Nw=121.5r/min
Ic=3~5
i=6~20
nd=729~2430r/min
Y100l2-4
i总=11.68
i带=3
i齿3.89
nI=473.33(r/min)
nII=121.67(r/min)
nw=121.67(r/min)
PI=2.64KW
PII=2.53KW
Td=18.56N•m
TI=53.26N•m
TII =198.58N•m
PC=3.3KW
V=7.06m/s
Ld=1605.8mm
a=497mm
α1=158.670
Z=3
F0=134.3kN
FQ=791.9N
Z1=20
z2=78
N1=1.36x109
N2=3.4×108
m=2.5
d1=50mm
d2=195mm
b1=60mm
b2=55mm
[σbb1]= 490Mpa
[σbb2] =410Mpa
中心矩a=122.5mm
V=1.23m/s
Mec=65.13N•m
σe=60MPa
C=118
L'h=48000h
LH=998953h
LH=53713h
