T1 = 9550 P1/n1
T2 = 9550 P2/n2
4．V带传动的设计计算
V带传动的设计计算、带轮结构尺寸的确定可参考教材和机械设计手册。小带轮的孔径和轮毂部分尺寸应根据电动机的轴伸直径和长度确定，小带轮的半径应小于电动机的机座中心高。图3是供参考的V带轮零件图。
图3 V带轮零件图
5．齿轮传动的设计计算
齿轮传动的设计计算、齿轮结构尺寸的确定可参考主教材和机械设计手册。大齿轮的孔径是根据与其相配合的轴径来确定的，本作业将大齿轮的孔径定为d=60mm：图4是供参考的齿轮零件图。
图4 齿轮零件图
6．对零件图的要求
零件图是零件制造和检验的依据，工艺人员根据零件图制定工艺规程，检验人员按照零件图进行成品的检验和验收。因此，一张完整的零件图应满足以下要求：
(1)清楚而正确地表达出零件各部分的结构形状；
(2)标出零件各部位的尺寸及其精度；
(3)标出零件各部位必要的形状位置公差；
(4)标出零件各表面的粗糙度；
(5)注明对零件的其它技术要求，例如圆角半径、倒角尺寸及传动件的主要参数等，对于齿轮还应列出其主要几何参数、精度等级及检验项目等；
(6)填写清楚零件图标题栏。
三、设计计算步骤
1．选择电动机，分配传动比，计算传动参数。
2．V带传动设计计算或(和)齿轮传动设计计算。
3．画小带轮零件图或(和)大齿轮零件图。
作业三 轴系组件设计
一、任务书
题目1 斜齿圆柱齿轮传动输出轴的轴系组件设计(图5)
1．原始数据
题 号
参 数 1 2 3 4
输出轴转速n2/(r/min) 137 145 153 165
输出轴功率P/kW 2.5 2.7 3.0 3.2
齿轮齿数z 101 107 113 120
齿轮模数mn/mm 3 3 3 3
齿轮齿宽b/mm 80 80 80
80
齿轮螺旋角β(右旋)/(°) 14.25 14.25 14.25 14.25
a/mm(见图5) 80 80 80 80
c/mm(见图5) 100 100 100 100
注：滚动轴承寿命为10000h，工作温度小于120℃，有轻微冲击。
图5 斜齿圆柱齿轮轴系结构
2．工作量
(1)输出轴的轴系组件装配图一张。
(2)设计计算说明书一份，主要内容包括：输出轴的设计计算，轴承类型选择和寿命计算，以及其它必要的计算。
题目2 圆锥齿轮传动输入轴的轴系组件设计(图6)
1．原始数据
题 号
参 数 1 2 3 4
输入轴转速n1/(r/min) 960 960 960 960
输入轴功率P/kW 2.5 3.0 3.5 4.0
小圆锥齿轮齿数z1 23 25 27 28
齿轮模数 m/mm 3 3 3 3
小圆锥齿轮分度圆锥角δl/(°) 18.43 18.43 18.43 18.43
a/mm(见图6) 100 100 100 100
b/mm(见图6) 50 50 50 50
c/mm(见图6) 80 80 80 80
注：滚动轴承寿命为10 000h，工作温度小于120℃，有轻微冲击。
图6 圆锥齿轮轴系结构
2．工作量
(1)输入轴的轴系组件装配图一张。
(2)设计计算说明书一份，主要内容包括：输入轴的设计计算，轴承类型选择和寿命计算，以及其它必要的计算。
二、设计指导
1．轴和齿轮的结构
轴和齿轮的结构设计参考主教材中的有关章节。对于小圆锥齿轮，当齿根圆与轴径接近时，可将齿轮与轴制成一体，但要注意齿轮轴的装拆问题。轴承正装的小圆锥齿轮轴系结构如图7所示。
图a是齿轮轴结构。这种结构当齿轮外径比套杯孔大时，轴承和套筒是在套杯内进行安装，很不方便。因此，如果用正装结构，只有当小圆锥齿轮外径比套杯孔小时，才能采用齿轮轴结构，这时可在套杯外先将轴承和套筒装在齿轮轴上后，一起装入套杯。图b是齿轮与轴分开的结构。这种结构轴承安装方便。轴承反装的小圆锥齿轮轴系结构由于装配和调整都比较麻烦，因此本作业要求采用正装结构。
图7 小圆锥齿轮轴系结构
2．滚动轴承的组合、固定和调整
对于斜齿圆柱齿轮传动和圆锥齿轮传动，轴上受到径向力和轴向力，因此，需采用向心推力轴承，支承方式通常为两支承各单向固定结构。
滚动轴承支承的结构形式参考主教材。滚动轴承的外圈以及轴系的轴向固定采用轴承端盖。轴承端盖有凸缘式和嵌入式两种，本作业要求采用凸缘式端盖，其结构尺寸参考机械设计手册。
向心推力轴承是可调间隙轴承，在安装时，其间隙可通过在轴承端盖与箱体间加装调整垫片组进行调整(参看图5)。调整垫片由多片厚度不同(例如0.1mm、0.2mm和0.5mm)的软钢(08F)片或黄铜片组成，使用时可根据需要组成合适的厚度。
为了保证圆锥齿轮的正确啮合，装配时两齿轮的锥顶必须重合，因此要调整大、小齿轮的轴向位置。对于悬臂安装的小圆锥齿轮轴系，为了便于调整，小圆锥齿轮轴通常放在套杯里，在套杯凸缘端面与箱体之间，用加减调整垫片(参看图6)的办法来调整小圆锥齿轮的轴向位置。
3．滚动轴承的润滑和密封
减速器中的滚动轴承可以采用脂润滑，也可以采用油润滑，这与齿轮的圆周速度和箱体结构有关。本作业要求采用脂润滑。为了防止箱内的润滑油溅人轴承室而稀释或带走润滑脂，需在轴承室内侧加装封油环(图8)。轴伸出端的密封是为了防止滚动轴承内的润滑油(脂)漏出或外界杂质侵入轴承室。常用的密封形式如图9。设计时可参考机械设计手册。
图8 封油环密封装置
a)毡圈密封 b)旋转轴唇形密封圈密封 c)油沟槽密封
图9 常用密封形式
三、设计步骤
1．根据设计的原始数据，计算作用在齿轮上的力。
2．按扭转强度条件初步估算轴径。
3．根据轴上零件的安装、定位和调整要求进行轴的结构设计。
4．画轴的受力分析图，进行轴的强度校核。
5．计算轴承所受的力，并验算轴承的寿命。
6．完成轴系组件装配图，标注主要尺寸和配合尺寸，引出零件号，填写标题栏和零件明细栏。
机械设计自测试题（一） 机械设计自测试题（二）