带式输送机传动装置设计【F=2.4,V=1.1,D=300】【5张CAD图纸+说明书】
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本科毕业论文（设计）
论文题目 带式输送机传动装置设计
学生姓名
学 院
专业班级
完成时间
指导老师
一、毕业论文(设计)的目的
毕业论文(设计)是高等学校教学计划的重要组成部分，是本科教学过程中重要的实践教学环节，是人才培养质量的全面的、综合的检验，其目的是培养学生科学的思维方式和正确的设计思想，综合运用所学理论、知识和技能分析和解决实际问题的能力。在毕业论文(设计)工作中，要认真贯彻理论与实践相结合，教学与科研、生产相结合的原则，培养学生理论、知识和技能的综合运用能力和解决生产实际问题的能力。
二、毕业论文(设计)的选题原则
1．毕业论文(设计)题目选择应满足专业培养目标要求，要有利于巩固、深化和扩大所学知识。
2．题目难度要合理，份量要适当，涉及的知识范围、理论深度要符合在校所学理论知识和实践技能的实际情况。
3．题目应具有实用意义，切忌脱离实际。工科专业以设计类题目为主，以强化工程意识，培养工程实践能力。
4．毕业论文(设计)题目必须一人一题。
三、毕业论文(设计)的选题范围
1．机械设计类
此类题目要求完成某个机电产品或设备的全新设计，要求进行设计计算，并提交设计图纸：总图1张，部件图2-3张，零件图3-4张。
2．机械制造类
此类题目要求完成某个产品或设备的制造工艺设计，有必要的工艺设计计算或软件编程，并提交设计图纸：总图1张，部件图2-3张，零件图3-4张。
3．机械模具类
此类题目要求完成某个机电产品或设备的部分磨具设计，要求进行设计计算，并提交设计图纸：总图1张，部件图2-3张，零件图3-4张。
4．数控加工类
此类题目要求利用数控机床完成某个机电产品的加工，完成数控编程软件的设计开发，设计图纸不做要求。
5．机床改进类
此类题目要求完成某类机床的设备或系统的改进设计，要求进行改进方案设计，必要时进行相关计算，要求有设计图纸。
6．机械改进类
此类题目要求完成某个机电产品、设备或系统的改进设计，要求进行改进方案设计，必要时进行相关计算，设计图纸不做要求。
7．机械运用类
此类题目要求结合现场单位的施工设备，分析设备运用中存在的问题，提出改进方案及措施。要有一定的表格、框图、数据支撑，以及必要的相关计算，设计图纸不做要求。
8．机械维护类
此类题目要求结合现场单位的施工设备，进行设备的技术维护和设备管理，要有一定的表格、框图、数据支撑，以及必要的相关计算，设计图纸不做要求。
9．检修工艺类
此类题目要求结合现场单位的设备维修，编制检修工艺，要有一定的表格、框图、数据支撑，以及必要的相关计算，设计图纸不做要求。
10．技术应用类
此类题目要求结合新技术在现场设备与施工中的应用，解决现场的实际问题。要求介绍新技术在应用中的原理、特点以及应用效果分析，要有一定的表格、数据支撑。设计图纸不做要求。
四、注意事项
1. 任务量要求：论文不少于15000字。
2. 指导方式：电话、邮件、去现场集体指导或回学校单独指导。
3. 论文编写及答辩程序：先提交编写提纲，老师认可后开始撰写，提交初稿，老师修改后完成终稿。最后组织论文答辩。
4. 论文字体格式要求：另见论文设计格式标准。
五、本次毕业设计设计条件及依据
1、毕业设计题目： 带式输送机传动装置设计
2、题目类型： 机械设计类 题目来源： 生 产 实 际 题
3、毕业设计时间从
4、毕业设计内容要求：
（1）工作年限：5年；
（2）工作班制：2 班；
（3）工作环境：灰尘较多；
（4）载荷性质：平稳；
（5）生产批量：批量；
（6）设计参数:
型号
输送带
工作拉力F/kN
带速
v/m .s-1
滚筒直径D/mm
滚筒长度L/mm
ZDD-1
2.4
1.1
300
500
图1 - 1 带式输送机传动装置
1 - 输送胶带、 2 - 传动滚筒、 3 - 单级圆柱齿轮减速器
4 - V带传动、 5 - 电动机
摘要：
随着电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各种工业的发展，带式输送机的需求也越来越大。带式输送机的优点在于运输量大、生产效率高结构简单、维修方便、成本低、通用性强。
本次设计主要对带式输送机整机设计的讲解，介绍了其工作原理和设计的主要内容。本次设计的是一种小型的运输机械，其承载力要求较小，相对成本较低，在减速器组件设计上，要求强度足够，工作安全可靠，结构紧凑、能满足生产作业中的粉尘较多的环境以及机械性能等方面的要求。
关键词： 带式输送机；效率高；结构设计
I
目 录
第一章、前言 ………………………………………………………………………1
第二章、电动机的选择 …………………………………………………………4
(一)、电动机类型和结构型式的选择 ……………………………………………4
(二)、确定电动机的功率 …………………………………………………………4
（三）、确定电动机转速 …………………………………………………………5
（四）、确定电动机型号 …………………………………………………………6
第三章、计算总传动比及分配各级的传动比 ……………………………7
第四章、运动参数及动力参数计算 …………………………………………8
(一)、计算各轴转速 ………………………………………………………………8
(二)、计算各轴的功率 ……………………………………………………………8
(三)、计算各轴转矩 ………………………………………………………………7
第五章、传动零件的设计计算 ………………………………………………9
(一)、 皮带轮传动的设计计算 …………………………………………………9
(二)、齿轮传动的主要特点及设计计算 ………………………………………10
第六章、轴的概述与设计计算 ………………………………………………14
(一)、轴的概述 …………………………………………………………………14
(二)、从动轴的设计 ……………………………………………………………14
(三)、联轴器 ……………………………………………………………………15
(四)、主动轴的设计 ……………………………………………………………20
第七章、键连接的选择及校核计算 …………………………………………25
第八章、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算 …………………………26
(一)、减速器各部位及附属零件的名称和作用 ………………………………26
(二)、机体结构 …………………………………………………………………27
(三)、减速器附件的选择 ………………………………………………………27
第九章、润滑与密封 ……………………………………………………………30
结束语 ……………………………………………………………………………31
参考文献 …………………………………………………………………………32
致谢…………………………………………………………………………………33
带式输送机的传动装置设计
第一章 前 言
带式输送机(belt conveyer)又称胶带输送机，俗称"皮带输送机"。目前输送带除了橡胶带外，还有其他材料的输送带(如pvc、PU、特氟龙、尼龙带等)。
带式输送机由驱动装置拉紧输送带,中部构架和托辊组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品或是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。它可以应用于将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。它用于水平运输或倾斜运输。
带式输送机的主要特点：
带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备(如机车类)相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。
带式输送机的机身是可以很方便的伸缩，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。根据输送工艺的要求，可以单机输送，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料。
带式输送机广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，是因为它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点。
带式输送机还应用于建材、、电力、轻工、粮食、港口、船舶等部门。
带式输送机的组成通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。
①输送带
常用的有橡胶带和塑料带两种。 橡胶带适用于工作环境温度-15～40°C之间。物料温度不超过50°C。向上输送散粒料的倾角12°～24°。对于大倾角输送可用花纹橡胶带。塑料带具有耐油、酸、碱等优点，但对于气候的适应性差，易打滑和老化。带宽是带式输送机的主要技术参数。
②托辊
分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210°～230°）、双滚筒（包角达350°）和多滚筒（用于大功率）等。有槽形托辊、平形托辊、调心托辊、缓冲托辊。槽形托辊（由2～5个辊子组成）支承承载分支，用以输送散粒物料；调心托辊用以调整带的横向位置，避免跑偏；缓冲托辊装在受料处，以减小物料对带的冲击。
③滚筒
分驱动滚筒和改向滚筒。驱动滚筒是传递动力的主要部件。分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210°～230°）、双滚筒（包角达350°）和多滚筒（用于大功率）等。
④张紧装置
其作用是使输送带达到必要的张力，以免在驱动滚筒上打滑，并使输送带在托辊间的挠度保证在规定范围内。
带式输送机的技术优势
首先是它运行可靠。在许多需要连续运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。如在这些场合停机，其损失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。
带式输送机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小(约为刮板输送机的1／3-1／5)，而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。这些均有利于降低生产成本。
带式输送机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定．短则几米，长可达10km以上。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空。
根据工艺流程的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料．也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料(如选煤厂煤仓下的输送机)或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。
带式输送机可以在贮煤场料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各堆不同的物料进行混合。物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料。
- 2 -
第二章 电动机的选择
（一）、电动机类型和结构型式的选择：
电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构比较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求不宜采用。
生产单位一般采用三相交流电源。因此，如无特殊要求都应选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两种类型。异步电动机有笼型和绕线型两种。其中以普通笼型异步电动机应用最为广泛。Y系列三相笼型异步电动机是20世纪80年代我国生产的最先进的三相异步电动机。它采用B级绝缘，功率等级与机座均比JO2系列同机座号升高一级功率，效率比JO2系列平均提高0.41%，堵转转矩比JO2系列提高33%，噪音比JO2系列平均降低了5~10dB，质量比JO2系列平均轻了12%；但其功率因数比JO2系列略有降低，属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉。维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上。根据不同的防护要求，电动机结构还有启式、防护式、封闭式和防爆式等区别。电动机的额定电压一般为380V。电动机类型要根据电源种类（直流或交流）。由于此传动装置是工作在传动平稳、载荷均匀、运动方向不变、转速高、工作时间长的情况下，因此选用Y系列三相笼式交流异步电动机。
（二）、确定电动机的功率：
电动机功率选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。功率过小布能保证工作机的正常工作，或使电动机因超载而过早损坏：若功率选得过大，电动机的价格高，能力不能充分发挥，经常不在满载下运转，效率和功率因数都较低，造成浪费。
负荷稳定（或变化小）、长期连续运转的机械，可按照电动机的额定功率选择，而不必效验电动机的发热和起动转矩。选择时应保证
P０ ≥ Pr
式中 P０————电动机额定功率，kW；
Pr —————工作机所需电动机功率，kW；
所需电动机功率由下式计算
Pr = Pw/η （式2–1）
式中 Pw --------工作机所需有效功率，由工作机的工艺阻力及运行参数确定；
η--------电动机到工作机的总效率。
不同专业机械的PW，有不同的计算方法。
（1） 传动装置的总效率：
η总=η带×η轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒 （式2-2）
=0.95×0.982×0.97×0.98×0.94
=0.78
(2)电机所需的工作功率：
PW=FWVW/（1000η总 ） （式2-3）
=2400×1.1/（1000×0.78 ）
=3.38kW
（三）、确定电动机转速：
滚筒轴的工作转速：
N筒=60×1000V/πD （式2–4）
=60×1000×1.1/π×300
=70r/min
按书P7表2－3推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~6。取V带传动比I’1=2~4，为充分发挥V带的传动能力，应使用V带速度≈20m/s,则总传动比理时范围为I’a=6~24。故电动机转速的可选范围为n筒=（6~24）×70=420~1680r/min
符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。
由参考文献[1]，P193表4.12-1查出有两种适用的电动机型号、如下表2-1
表 2 – 1 电动机的型号
电动机型号
额定功率（kw）
同步转速（r/min）
满载转速（r/min）
堵载转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
Y132M1-6
4
1000
960
2.0
2.2
Y112M-4
4
1500
1440
2.2
2.3
电动机的安装及有关尺寸，如下表2-2
表 2 – 2 电动机的有关尺寸
机座号
中心高
H
外形尺寸
L×(AC+AD)HD
底脚安装尺寸
A × B
地脚螺栓孔直径K
轴伸
尺寸
D × E
键槽
尺寸
F × GD
132M
132
475×(270+210) ×315
216×178
12
38×80
10×8
112M
112
400×（240+190）×265
190×140
12
42×110
12×37
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2因电动机转速高，不适宜分配传动比。方案1适中。故选择电动机型号Y132M1-6。
（四）、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
Y132M1-6型。
其主要性能：额定功率：4KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。其结构，如图2 – 1所示
图2 – 1 电动机结构图
第三章 计算总传动比及分配各级的传动比
当设计多级传动的传动装置时，分配传动比是一个重要的步骤。往往由于传动比分配不当，造成尺寸不紧凑、结构不协调。成本高、维护不方便等许多问题。如果想做到较合理的分配传动比应注意以下几点：
（1）各级传动比均应在合理的范围内，以符合各种传动型式的特点，是机构紧凑、工艺合理。
（2）传动装置中各级传动间应尺寸协调、结构匀称。例如，在由带传动和单级齿轮减速器组成的双极传动中，带传动的传动比不宜过大，一般应使i带120°（适用）
（5）确定带的根数
带的根数应取整数，为使各根带受力均匀，带的根数不能太多，一般2~5为宜，最多不多于8~10根。否则应加大带轮基准直径或选择较大型号的带，重新设计。
单根V带传递的基本额定功率.据dd1和n1，查参考文献[2]，图8-7得 P0=1.4KW
i≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查参考文献[2]，表8-4b得△P0=0.11KW
查参考文献[2]，表8-5，得包角系数Kα=0.91；
查<2>表8-2得 长度系数KL=0.91
Z≥ Pd/(P0+△P0)KαKL
=4.8/(1.4+0.11) ×0.91×0.91
=3.84
因此取Z=4根
(6) 计算轴上压力
为了设计安装带传动的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的径向压力。如果不考虑带的两边拉力差，则压轴力可近似地按带两边的初拉力的合力来计算，由图可得
由参考文献[2]，表8-3查得每米带长的质量q=0.1kg/m，由参考文献[2]，式（8-27）单根V带的初拉力：
F0=171N
由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的初拉力应为上述初拉力的1.5倍。
则作用在轴承的压力FQ
FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×4×171×sin(145°/2)
=1304.7N
（二）、齿轮传动的主要特点及设计计算
1、齿轮传动的主要特点有：
①、效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高1%，也有很大的经济意义。
②、结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。
③、工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。
④传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，也就是由于具有这一点。
但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
齿轮传动可以做成开式、半开式、及封闭式。如在农业机械中、建筑机械以及简易的机械设备中，有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳的，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，因此工作条件不好，齿轮也容易磨损，故只宜用于低速传动。当齿轮传动装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分地浸入油池中，则称为半开齿轮传动。它的工作条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算太好。而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体（机匣）内，这称为封闭式齿轮传动（齿轮箱）。它与开式或半开式相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要场合。
2 、齿轮传动的设计计算
（1） 选择齿轮材料与热处理：齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：
①、齿轮材料必须满足工作条件的要求。
②、应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺。
③、正火碳钢，无论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
④、合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
⑤、飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能的小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
⑥、金属制的软齿齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度应保持为30~50HBS或更多。
现在所设计的齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅课本[2] 表10-1，选用价格便宜便于制造的材料，齿轮的材料选用选用20CrMnMo，渗碳淬火，齿面硬度为58~62HRC，心部硬≥32HRC，根据课本选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm
大小齿轮的渗碳层均为1.2mm。
齿轮的疲劳极限应力按中等质量MQ要求查图表得：
σFlim1=σFlim2=450MPa
σHlim1=σHlim2=1500MPa
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由a=Ja(u+1)((KT1)/(ΦauσHP2))
确定有关参数如下：传动比u=i齿=4
取小齿轮齿数Z1=20，则大齿轮齿数：Z2=iZ1=4×20=80
由参考文献[2]，P205表10-7取Ja=480
考虑到载荷有轻微冲击，非对称轴布置，取载荷系数K=2，Φa=0.3。
小齿轮的转速为nⅡ=274.3r/min，σHP=σHlim/SHlim，取SHlim=1.1,则σHP=1500/1.1=1363.6MPa
(3)转矩T1
T1=TⅡ=133.693N/m
将以上各数值代入，得a=118.3mm
(4)按齿根弯曲疲劳强度估算齿轮尺寸，计算模数：
M=12.5（（KT1）（YFS）/（ΦmZ1）(σFP)）1/3
按表取Φm=14
Z1=20，YFS=4.86, σFP=640MPa，则代入上式，得：m=2.42，取m=2.5mm
（5）许用接触应力[σH]
[σH]= σHlim ZN/SHmin 由参考文献[2]，P208图10-20查得：
σHlim1=σHlim2=1500Mpa
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 计算应力循环次数：
N1=60×274.3×10×300×16=789984000
N2=N/i=789984000/4=197496000
查参考文献[2]，图10-13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=1500x1/1=1500Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=1500x1.05/1=1575Mpa
式中：d1-小齿轮分度圆直径（mm）；
ZE-材料弹性系数()，按表查取ZE=189.8
ZH-节点区域系数，考虑节点处轮廓曲率对接触应力的影响，由图查取。对于标准直齿轮，a=25°，ZH=2.5
Ze-重合度系数，考虑重合度对单位齿宽载荷的影响，其值可由图查取，Ze=0.76，分别代入得：
d1≥49.04mm
模数：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm
取参考文献[2]，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
σbb=2KT1YFS/bmd1
确定有关参数和系数
分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×80mm=200mm
齿宽：b=φdd1=0.3×50mm=15mm
取b1=b2=20mm
(7)计算齿轮传动的中心矩a
a=(d1+d2)/2= (50+200)/2=125mm
(8)计算齿轮的圆周速度V
计算圆周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×274.3×50/60×1000=0.71m/s
因为V＜6m/s，故取7级精度合适．
第六章 轴的概述与设计计算
（一）、轴的概述：
轴是机械中的重要零件，其功用主要是承受扭矩与弯矩，支撑其他回转件并传递运动与动力。
轴和轴系在设计仲应考虑到的主要问题有：
(1)、轴的常用材料牌号、热处理规范、机械性能和应用特性；
(2)、保证轴正常工作，必须满足强度条件的基本要求；
(3)、轴上零件（包括齿轮和带轮等传动件、轴承支撑件等）的工作位置、定位和固定方式、装配和拆卸、制造和装配工艺性等机构设计问题；
(4)、轴系部件的支持方式，润滑和密封措施，装配、拆卸和调整结构，以及检测手段等组合结构设计问题。
（二）、从动轴的设计
(1)、选择轴的材料 确定许用应力
选轴的材料为40Cr钢，淬火处理。查参考文献[2]，表13-1可知：
σb=980Mpa,σs=785Mpa,
(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
查参考文献[2]，表13-5可得，40Cr钢取C=118，则：
d≥118×(3.54/68.575)1/3mm=43.9mm
考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=45mm
(3)、齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩：
T=9.55×106P/n=9.55×106×3.84/274.3=14171.5N.mm
齿轮作用力：
圆周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N
径向力：Fr=Fttan20°=2036×tan20°=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。
对于从动轴，由于工段1需要安装轴承61910，轴承的尺寸为50×72×12，因此工段1的尺寸应为Φ50×12。
工段2应防止齿轮窜动，因此应为Φ70×6。
工段3装配齿轮和垫圈，齿轮的厚度为20mm，垫圈的厚度为6mm，因此应为Φ60×86
工段4装配轴承61910和轴承端盖，并应留出余量伸出减速器，轴承端盖厚度为8mm，因此应为Φ50×25
工段5装配滚筒，因此长度应与滚筒长度一直，并有键槽， 取为Φ45×120
（5）从动轴的强度校核
（三）、联轴器
联轴器和离合器是机械传动仲常用的部件。它们主要用来连接轴与轴（或连接轴与其他回转零件），以传递运动与转矩；有时也可用做安全装置。
（1）、联轴器的选择
如表6-1 可采用弹性柱销联轴器，查参考文献[7]，表3.13-10可得弹性柱销联轴器的型号为HL3联轴器。
表6 – 1 HL3型联轴器
型号
公称转矩
T（N·m）
许用
转速
[n](r/min)
轴孔直径
d1、d2、dz
轴孔长度
D
D1
重量kg
转动惯量（kg·㎡）
Y型
J、J1、Z型
钢
铁
钢
铁
L
L1
L
HL3
630
5000
30
32
35
38
30
32
35
38
82
60
82
160
125
8
0.6
40
42
45
48
40
42
（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，
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.由参考文献[7]，P804初选深沟球轴承,代号为61905和61910,其中61905可用于小齿轮轴上，61910用于大齿轮轴上，查手册可得:
61905轴承内径为25mm, 外径42mm，宽度9mm。
61910轴承内径为50mm，外径72mm，宽度12mm。
(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
图6-2 主动轴受力图
（四）、主动轴的设计
（1）、选择轴的材料
选轴的材料为40Cr钢，淬火处理。查参考文献[2]，表13-1可知：
σb=980Mpa,σs=785Mpa,
（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
查参考文献[2]表13-5可得，40Cr钢取C=118，则：
d≥105×(3.84/274.3)1/3mm=28.44mm
考虑键槽的影响以系列标准，取d=30mm。
（3）、齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩：
T=9.55×106P/n=9.55×106×3.84/274.3=14171.5N.mm
齿轮作用力：
圆周力：Ft=2T/d=2×14171.5/30=944.8N
径向力：Fr=Fttan20°=944.8×tan20°=343.9N
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61905深沟球轴承，其内径为25mm,外径42mm，厚度为9mm.。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。
工段1：通过联轴器与电机轴相连，可取为Φ20×40
工段2：伸出减速器箱体，可取为Φ22×25
工段3：装配61905轴承，因此应为Φ25×9
工段4：与大齿轮轴相同，应为Φ28×6
工段5：装配小齿轮，应为Φ30×80
工段6：与大齿轮轴相同，应为Φ28×6
工段7：装配61905轴承，因此应为Φ25×9
（5）轴的强度校核
弯扭组合强度计算公式为：
其中：
σe当量弯曲应力
Me：当量弯矩，对主动轴Me=133693N*mm，对从动轴Me=492993N*mm
M：合成弯矩
W：危险截面抗弯截面模量，对于主动轴，因为有键槽，所以W=πd3/32-bt(d-t)/2d=2628.5mm3
对于从动轴，因为有键槽，所以W=21139.35mm3
[σ-1]轴的许用弯曲应力，对于40Cr合金钢，[σ-1]=75Mpa
所以主动轴σe=50.9Mpa<[σ-1]符合要求
从动轴σe=23.32Mpa<[σ-1]符合要求
（7） 滚动轴承的选择及校核计算
一、从动轴的轴承根据根据条件，轴承预计寿命
L'h=10×300×16=48000h
由初选的轴承的型号为: 61910,查参考文献[7]，表3.8-44可知:d=50mm,外径D=72mm,宽度B=12mm,基本额定动载荷C=14.6KN, 基本静载荷CO=11.8KN, 极限转速600r/min
已知nⅢ=68.575(r/min)
由公式：
其中：
C：基本额定动负荷，C=14.6kN
P：当量动负荷，由于深沟球轴承只承受径向负荷，因此P=Fr，由前所述，对从动轴Fr=741N
ft：温度系数：由于工作温度小于120度，故ft=1
fp:负荷系数，由于属于轻微冲击，故fp=1
ε：寿命指数，由于是深沟球轴承，故ε=3
n：轴承的工作转速度，此处n=68.575r/min
因此：Lh10=（16667/68.575）（（1×14600）/（1×741））3=1858207.91>48000h
所以满足预期寿命需求。
二.主动轴上的轴承:
由初选的轴承的型号为:61905查参考文献[7]，表3.8-44可知:
d=25mm,外径D=42mm,宽度B=9mm,基本额定动载荷C=7020N,基本静载荷CO=4300N,极限转速22000r/min。
已知nⅡ=274.3r/min
根据以上条件，对于主动轴Fr=343.9N
因此：
Lh10=（16667/274.3）（（1×7020）/（1×343.9））3
=517152>48000h
所以预期寿命足够。
第七章 键连接的选择及校核计算
键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑移的导向。键连接的主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。根据用途的不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向型平键和滑键四种。其中普通平键和薄型键用于静连接，导向键和滑键用于动连接。键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。尺寸可以根据轴径D确定，长度由轮毂确定。
1．根据轴径的尺寸，由参考文献[2]中表12-6
主动轴与V带轮联接的键为：键6×6×36 GB1096-79
主动轴与小齿轮连接的键为：10×8×50 GB1096-79
从动轴与大齿轮连接的键为：18×11×65 GB1096-79
从动轴与联轴器的键为： 14×9×96 GB1096-79
2．键的强度校核
由于是动连接，平键的强度校核公式为：
p=(2T)/(dkl)≤[p]
其中：
T:传递的转矩
d：轴的直径
l：键的工作长度，对于圆头A型：l=L-b
k：接触高度
查《机械设计手册》，得知45#钢普通平键[p]=40Mpa
已知TⅡ=133693N.mm
TⅢ=492993N.mm分别计算得：
P1=148.5Mpa
P2=55.7 Mpa
P3=69.9 Mpa
P4=66.8 Mpa
均符合强度要求
第八章 减速器箱体、箱盖及附件的设计计算
（一）、减速器各部位及附属零件的名称和作用
（1）窥视孔和窥视孔盖
在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，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。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。
（2）放油螺塞
减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞堵住。
（3）油标
油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定位国家标准。
（4）通气器
减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机 体内热涨气体自由溢出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。
（5）启盖螺钉
机盖与机座接合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后接合较紧，不易分开。为便于取下机盖，在机盖凸缘上常装有一至两个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。
（6）定位销
为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓连接后，镗孔之前装上两个定位销，销孔位置尽量远些。
（7）调整垫片
调整垫片由多片很薄的软金属制成，用以调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。
（8）吊钩
在机盖上装有吊钩，是用于搬运或拆卸机盖。
（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。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。
（二）、机体结构
减速器机体是用以支持和固定轴系零件，是保证传动零件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件，其重量约占减速器总重量的50%。因此，机体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大的影响，设计时必须全面考虑。
（三）、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M18×1.5油面指示器选用油标尺M12。
2、起吊装置
采用箱盖吊耳、箱座吊耳。
3放油螺塞
选用外六角油塞及垫片M18×1.5。
根据参考文献[1]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。
如图8-1所示，为减速箱的装配图
图8-1 减速器装配图
第九章 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。
结 束 语
两个月的毕业设计就这么过去了。回想在这段时间里的生活学习，让人感触颇多，心中涌动着感慨，然而更多的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，而每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。
参 考 文 献
1.巩云鹏，田万禄，张祖立，黄秋波. 机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社，2000.
2.濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）.北京：高等教育出版社，2006.
3.邓星钟，邓坚，周祖德，冯清秀.机电传动控制（第四版）.武汉：华中科技大学出版社，2007.
4.冯秋官.机械制图与计算机绘图（第2版）.北京：机械工业出版社，2002.
5.何庆.机械制造专业毕业设计指导与范例.北京：化学工业出版社，2007.
6.郭仁生，魏宣燕.机械设计基础（第2版）.北京：清华大学
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