二级展开式直齿圆柱齿轮减速器的设计 毕业论文.doc

二级展开式直齿圆柱齿轮减速器的设计 摘要 本次论文设计的题目是“二级展开式直齿圆柱齿轮减速器的设计”。 进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。本文综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识，设计了二级展开式直齿圆柱齿轮减速器并编制了设计说明书。在此过程中掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。带式输送机传动总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设计；设计一套主要件的工艺装备；撰写设计论文；翻译外文资料等。 关键词 二级展开式直齿圆柱齿轮减速器 设计和制造 带式输送机 传动机构 工艺设计 3 目录一前 言1二设计方案61.电动机的选择62.传动装置的传动比及运动动力参数73.v带传动的设计计算94.齿轮传动的设计计算115.轴的设计计算146.轴承的设计计算247.键的选择与校核268.联轴器的选择279.齿轮结构的设计2710.减速箱的机体设计2811.减速器的附件设计3012.润滑与密封31三致谢语32四参考文献33一 前言（一） 题目分析由已知运输带与卷筒的相关数据来设计合适的减速器，其基本思路为：首先，通过运输带的工作速度和工作拉力确定发动机的类型，各部分的传动比，以及总体参数；其次，根据传动比，以及求出的减速系统的总体参数确定使用的传动零件，即带传动与齿轮传动，同时进一步设计计算出传动零件的相关参数；再次，根据传动零件来设计计算连接部件，即轴，轴承，连轴器等，并校核设计的数据。最后，根据各个部件的设计参数来确定减速器机箱的总体设计，以及附件的选择（二） 减速器的定义及分类1.定义减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、圆柱齿轮传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间的传动装置。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等。其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速器的应用，且在工业应用上，减速器具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。2.作用1）加速减速,就是常说的变速齿轮箱. 2）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有。3）.改变传动方向,例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴. 4）.改变转动力矩.同等功率条件下,速度转的越快的齿轮,轴所受的力矩越小,反之越大. 5）.离合功能: 我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮,达到把发动机与负载分开的目的.比如刹车离合器等. 6）.分配动力.例如我们可以用一台发动机,通过齿轮箱主轴带动多个从轴,从而实现一台发动3.工作原理减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速器的输入 轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速器也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。4.区别减速器是通过机械传动装置来降低电机（马达）转速，而变频器是通过改变交流电频率以达到电机（马达）速度调节的目的。通过变频器降低电机转速时，可以达到节能的目的。国内比较有名气的变频器生产企业有三晶、英威腾等等。5.分类减速器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。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。以下是常用的6.特点蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。齿轮减速器具有体积小，传递扭矩大的特点。齿轮减速器在模块组合体系基础上设计制造，有极多的电机组合、安装形式和结构方案，传动比分级细密，满足不同的使用工况，实现机电一体化。齿轮减速器传动效率高，耗能低，性能优越。摆线针轮减速器是一种采用摆线针齿啮合行星传动原理的传动机型，是一种理想的传动装置，具有许多优点，用途广泛，并可正反运转。7.减速器的润滑及保养在投入运转之前，在减速器中装入建议的型号和数值的润滑脂。减速器采用润滑油润滑。对于竖直安装的减速器， 鉴于润滑油可能不能保证最上面的轴承的可靠润滑，因此采用另外的润滑措施。在运行以前，在减速器中注入适量的润滑油，润滑油的粘性根据以下列表选择。减速器通常装备有注油孔和放油塞。因而在订购减速器的时候必须指定安装位置。下表列出了一般应用中建议采用的润滑油的牌子和型号。注意：对于非常规工作条件的应用，请征询制造厂的意见。工作油温不能超过80。终生润滑的组合减速器在制造厂注满合成油，除此之外，减速器供货时通常是不带润滑油的，并带有注油塞和放油塞。本样本中列出的减速器润滑油数量只是估计值。根据订货时指定的安装位置设置油位塞的位置以保证正确注油，减速器注油量应该根据不同安装方式来确定。如果传输功率超过减速器的热容量，必须提供外置冷却装置.减速比：输入转速与输出转速之比。级数：行星齿轮的套数。一般最大可以达到三级，效率会有所降低。满载效率：在最大负载情况下（故障停止输出扭矩），减速器的传递效率。工作寿命：减速器在额定负载下，额定输入转速时的累计工作时间。额定扭矩：是额定寿命允许的长时间运转的扭矩。当输出转速为100转/分，减速器的寿命为平均寿命，超过此值时减速器的平均寿命会减少。当输出扭矩超过两倍时减速器故障。噪音：单位分贝db（a），此数值实在输入转速3000转/分，不带负载，距离减速器1米距离时测量值。回差：将输入端固定，是输出端顺时针和逆时针方向旋转，当输出端承受正负2%额定扭矩时，减速器输出端由一个微小的角位移，此角位移即为回程间隙。单位是“分”，即一度的1/60。8.常见故障1减速器轴承室磨损，其中又包括壳体轴承箱、箱体内孔轴承室、变速箱轴承室的磨损2减速器齿轮轴轴径磨损，主要磨损部位在轴头、键槽等3减速器传动轴轴承位磨损4减速器结合面渗漏9.发展20世纪7080年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。促使减速器水平提高的主要因素有：理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法齿根圆滑过渡、新结构等）。采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。结构设计更合理。加工精度提高到iso56级。轴承质量和寿命提高。润滑油质量提高。自20世纪60年代以来，中国先后制订了jb113070圆柱齿轮减速器等一批通用减速器的标准，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展中国的机械产品作出了贡献。20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪4050年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。改革开放以来，中国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从jb17960的89级提高到gb1009588的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。中国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kw ，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，中国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。（三） 模具cad技术 cad是计算机辅助设计(computer aided design)的简称，指利用计算机硬件和软件进行的设计活动，包括使用计算机的数据库、程序库(有时候也简称为方法库)及通讯等技术来完成设计过程的信息检索、分析、综合、造型、修改及文件的编制工作。模具cad是模具计算机辅助设计(computer aided die design)的简称，指用计算机作为主要的技术手段来生成和运用各种数字和图像信息，以进行模具的设计。模具cad系统为设计人员提供了一个高效的设计环境，使人的创造性获得完美的发挥，摆脱了大量烦琐的重复性绘图工作。更重要的是改变了传统的图纸、实物传递方式，从而大幅度地提高了模具设计质量，对于传统的模具设计和制造是一次重大的变革。它是至今以来最具有生产潜力的工具之一，也是未来模具行业持续生存和发展前提。自从美国die comp公司于1971年在简单级进模中首先将cad/cam技术引入到冲模设计与制造中以来，冲模以cad/cam技术已成为冲压工艺与模具的主要发展方向之一。1978年日本机械工程实验室开发了mel系统，采用了图形显示设备和交互图形设计技术，使cad开始走向实用化。到80年代中期，人工智能技术在模具设计与制造中获得应用，美国purdue大学的g.eshel等于1984年开发了轴对称拉深件冲压工艺设计的专家系统.1992年印度学者y.k.d.v .prasad等在autocad基础上开发了普通冲裁模的cad/cam系统cadds.采用参数化编程技术建立了模具标准件库，但模具设计仍以交互式图形设计为主。1991年,michael r. doffey等在探讨级进模的cad/cam时针对简单铰链件的冲压加工开发了一个利用特征(feature)作为表达知识单元的系统。该系统将模具的表达分为几何实体、特征、零件、装配等四个层次，条料排样采用基于规则的推理方法及自动设计，模具结构及零件的设计分为标准件自动设计和凸、凹模等非标准件交互设计两个部分，使模具设计走向智能化方向。我国在冲压模具的cad/cam方面也取得了重大进展。上海交通大学在20世纪80年代初期开展了大规模的cad/cam研究开发工作，采用交互设计方法和进行条料排样，模具结构及零件设计方面采用了典型结构及标准零件的自动调用和交互设计相结合的方法，开发了智能化数据库，贮存了各种冲模的典型结构、标准零件、设计经验、设计方法和步骤，并向用户开放，目前在上海交通大学已建立了模具cad/cam国家工程中心。华中科技大学于1981年首先开始了精冲模的cad/cam工作。近年来，在冲压件特征建模、专家系统以及cad/cam系统柔性化方面都取得了卓越的成就，并建立了模具cad/cam国家重点实验室。 国内其他高校、研究所和大型企业在冲模cad/cam方面也进行了许多探索和实践，并获得了众多可喜的成果。(四) 设计方案的拟定 1. 组成：传动装置由电机、传动带，减速器、卷筒组成。其中外传动为v带传动，减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。2. 特点：由于v带有缓冲吸振能力，采用v带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用v带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本，适合于小批量生产。减速器部分采用二级直齿圆柱齿轮减速器，展开式布局，这是两级减速器中应用最广泛的一种齿轮相对于轴承不对称分布，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。电动机部分为y系列三相交流异步电动机。3. 确定传动方案： 考虑到电机转速高，传动功率大，将v带设置在高速级。 图1.1 减速系统方案拟定此方案的优点与缺点：减速器的横向尺寸比较小，两个大齿轮浸油深度大致相同。结构比较复杂，轴向尺寸略场，中间轴较长、刚度差，中间轴比较难润滑。 齿轮传动的传动效率很高，实用性很广，使用寿命也很长，现代机器中经常用到此构件。 33 二 设计方案1. 电动机的选择电动机是一种能够旋转式电动机器，它可以将电能转化为机械能，它主要由一个电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子组成其中电磁铁绕组泳衣产生磁场。在定子绕组旋转磁场的作用下，电磁铁绕组中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中可以电动机用，它们能将电能转变为机械能。通常电动机的作功部分是做旋转运动的，这种电动机称为转子电动机；也有一些作直线运动的，可以称为直线电动机。电动机能提供很大范围的功率，功率范围为毫瓦到千万瓦。电动机在我们的现代生活中被广泛应用，它可以为机床水泵带来动力；也可牵引电梯，电力机车。日常生活中的饭饭绵绵都离不开电动机的存在。计算及说明结果1、 选择电动机类型：按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机， 封闭式结构，电压380v，y 型系列2、 输出功率的计算：电动机所需功率1带传动效率：0.962每对轴承传动效率：0.983圆柱齿轮的传动效率：0.974联轴器的传动效率：0.995卷筒的传动效率：0.96a电机至工作机之间的传动装置的总效率所以3、确定电机转速： 卷筒轴工作转速为： 依据指导书p7表1推荐的传动比合理范围：取v带传动比为，二级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比，故电动机转速的可选范围为：符合这一范围的同步转速有：750r/min,1000r/min,1500r/min三种。根据电动机所需功率和转速查机械设计课程设计手册p155， 选择y132s-8型三相异步电动机。电动机选择所用的有关数据和计算公式引自机械设计课程设计指导书p11-p15。注：本说明书所引用的各类书籍简称如下：机械设计课程设计指导书-指导书机械设计基础-教材。2. 传动装置的传动比及运动动力参数 传动装置是把动力装置（电动机，发动机）的动力传递给工作机构等的中间设备。传动系统的基本功用是将发动机发出的动力传送给机器的各个工作部件为整个机器传动动力。 传动装置一般意义上是由各种齿轮以及传送带所组成的一个系统。计算及说明结果（一）确定传动装置总传动比及分配传动比：1、电动机型号为y132s-8型,满载转速，总传动比2、分配传动装置传动比： 为v带的传动比，取普通v带的传动比为，分别为减速箱低速级齿轮和高速级齿轮的传动比减速器传动比3、分配减速器各级传动比：按展开式布置，考虑润滑条件，由课程设计指导书p17图12可得：，（二）、传动装置的运动和动力参数：1、各轴转速 轴：轴：轴：卷筒轴：2、各轴输入功率轴：轴：轴：卷筒轴 ：各轴输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.98，具体数值见表二3、各轴输入转矩 电动机输出转矩： 轴： 轴： 轴： 卷筒轴转矩：各轴输出转矩分别为输入转矩乘轴承效率0.98，具体数值见表二表二 传动装置各轴运动参数和动力参数表轴名功率p kw转矩t nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴2.7835.387501轴2.672.6184.9183.213002轴2.542.48524.64514.1546.153轴2.412.361958.981919.8011.754轴2.342.291900.611862.6011.75传动装置传动比及总体参数的设计计算公式引自机械设计课程设计指导书p19-p21。各轴转速：各轴输入功率：3. v带传动的设计计算 v带传动是靠v带的两侧面与轮槽侧面紧压所产生的摩擦力作为动力传递的。与平带传动相比，v带传动的摩擦力更大，所以可以传递更大的功率。v带传送比平带传送结构要紧凑，而且v带的传动带是没有接头的，因此传动相对平稳，是带传动中应用最为广泛的一种传动方式。 v带传送的优点：（1）v带是弹性的，能够缓和负载的冲击，实现平稳无噪声运行。（2）超载时会引起带在带轮上滑动，所以能够保护整个机体。（3）制造和安装的精度不必像齿轮那样严格，方便维护，不需要润滑。4）可以通过改变带的长度来适应不同中心距的工作环境。计算及说明结果由前计算知；小带轮，大带轮， 1、确定带传动功率：查教材p205 表13-6 可知； 2、选择v带型号：根据教材p219图13-16，根据，选择普通v带a型。3、确定大小带轮直径：（1）由课本图13-9，应不小于，现选取小带轮直径（2）、验算带速 ： 在速度范围内，带速合适（3）、从动带轮直径：4、确定中心距和带长（1）、初选中心距 取符合（2）、求带的计算基础准长度查课本表13-2对a型带选用(3)计算中心距:a5、验算小带轮包角:6、确定v带根数(1)、 时，查表13-3 由v带型号和传动比，查表13-5得由 查表13-7 (包角修正系数)由基准长度 查表13-2 (带长修正系数)(2)、计算v带根数z，取7、计算单根v带初拉力查表13-1 ，为带速8、 计算对轴的压力v带传动的设计计算公式引自机械设计基础p204-p222。v带类型：普通v带a型v带主要参数：v带根数4. 齿轮传动的设计计算齿轮传动是指用主动齿轮与从动轮齿轮直接传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。针对齿轮五种失效形式，应分别确立相应的设计准则。但是对于齿面磨损、塑性变形等，由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及设计数据，所以目前设计齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。对于高速大功率的齿轮传动（如航空发动机主传动、汽轮发电机组传动等），还要按保证齿面抗胶合能力的准则进行计算（参阅gb64131986）。至于抵抗其它失效能力，目前虽然一般不进行计算，但应采取的措施，以增强轮齿抵抗这些失效的能力。计算及说明结果1.高速级大小齿轮的设计：材料：高速级小齿轮选用40mnb调质，齿面硬度为280hbs。高速级大齿轮选用35simn调质，齿面硬度为250hbs。相关数据： 查课本166页表11-1得：，查课本171页表11-5得：sh=1.1,sf=1.3， 按齿面接触强度设计：8级精度制造，查课本第169页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数 (表11-6)。查表11-4，取取，则。（）模数，取标准模数m=2（表4-1）中心距 取 齿数, 取 齿宽 取，所以高速轴的设计： 验算轮齿弯曲强度：查课本图11-8，11-9得：查齿形系数 ，齿根修正系数 ， 所以： 故安全。齿轮的圆周速度： 对照表11-2知选用8级的的精度是合适的。2.低速级大小齿轮的设计：材料：低速级小齿轮选用40mnb调质，齿面硬度为280hbs。低速级大齿轮选用35simn调质，齿面硬度为250hbs。相关数据： ，查课本171页表11-5得：sh=1.1,sf=1.3，按齿面接触强度设计：8级精度制造，查课本第169页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数 (表11-6)。查表11-4，取初取，则取标准模数（表4-1）中心距 取 取，实际, 齿宽取，所以高速轴的设计： 验算轮齿弯曲强度：查课本图11-8，11-9得：查齿形系数 ，齿根修正系数 ， 所以： 故安全。齿轮的圆周速度： 对照表11-2知选用8级的的精度是合适的。表三 四个齿轮参数模数m(mm)齿数z中心距a(mm)分度圆直径d(mm)齿宽(mm)齿轮圆周速度(m/s)高速齿轮小齿轮122518750450.79大齿轮216232440低速齿轮小齿轮324825096850.23大齿轮418837680齿轮计算公式和有关数据皆引自机械设计基础p165-p182。齿轮主要参数：（高速级）小齿轮：大齿轮：校核强度适宜精度等级8级齿轮主要参数：（低速级）小齿轮：大齿轮：校核强度适宜精度等级8级5. 轴的设计计算轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但是有一部分也可以是方型的。轴是支撑转动零件并可以u转动零件一起回转来传递运动、扭矩或着弯矩的机械部件。一般的轴形状为为金属圆杆状，轴的各段可以有不同的直径。在机械中周用来装载作回转运动的零件。常见的轴有直轴，曲轴，软轴，其中直轴又可以分为：转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。 计算及说明结果均选用45号钢调质处理(一)、中间轴设计：由前面的计算求得轴的相关数据为， 1、各轴段尺寸的确定：(1) 、段：轴承装配段由教材p230 式14-2可知：式中c的取值范围为107-118，取则取最小直径，考虑到键槽对轴强度的削弱，将轴径增大5%，该段为轴承装配段，由轴的最小直径确定轴承的型号为：6008号轴承，其主要数据为：，。则取，。() 、段：装配低速级小齿轮轴段，取，。(3) 、段：轴肩，定位高速级大齿轮。则取，。(4) 、段：装配高速级大齿轮，取，。(5) 、段：轴承装配段, 6008号轴承，其主要数据为：，。取。第二根轴的各段数据轴段54321直径d4044524440长度l28381082302、校核该轴：(1) 、求圆周力，径向力作用在齿轮上的圆周力为：作用在齿轮上的径向力为： () 、求垂直面的支承反力：()、求水平面的支承反力：(4)、求并绘制垂直弯矩图：(5)、求并绘制水平弯矩图：(6)、求合成弯矩图：(7)、轴传递的转矩：(8)、求危险截面当量弯矩：a-a处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）则第二根轴的弯矩图如图2.1所示： 图2.1 第二根轴的受力图于弯矩图(9)、计算危险截面处轴的直径：因为材料选择45号钢调质处理，查课本p225 表14-1 得查课本p231 表14-3 得许用弯曲应力,则：m-m截面： n-n截面： 因此计算可得该轴是安全的。轴的计算公式和有关数据皆引自机械设计基础p240-p249。第二根轴的长度及直径数据见左表第二根轴的弯矩参数该轴式安全的计算及说明结果(二)、高速轴设计：由前面的计算求得轴的相关数据为，1、各轴段直径的确定：确定各段轴的思路为：根据可以确定下来的零件（如齿轮，轴承，皮带带轮等）的长度及轮毂宽度来大概定出轴段，再根据由中间轴段确定的机箱内壁长度具体分配各段轴的长度以及宽度。(1) 、段：由教材p230 式14-2可知：式中c的取值范围为107-118，取则取最小直径，考虑到键槽对轴强度的削弱，将轴径增大5%，取，再由v带得。(2) 、段：因为大带轮要靠轴肩定位，且要配合密封圈，取，因为所以(3) 、段：该段为轴承装配段和挡油板，由轴的最小直径确定轴承的型号为：6007号轴承，其主要数据为：，。则取，。(4) 、段：装配齿轮，。 (5) 、段：轴肩用于定位高速级小齿轮 ，。(6) 、段：过渡段主要是定位轴承，取，。 (7) 、段：装配轴承并定位齿轮，同段，。第一根轴的各段数据如下：轴段7654321直径d35404644353224长度l244414832475522、校核该轴和轴承左轴承到齿轮距离，右轴承到齿轮距离，传动带到左轴承的距离，(1) 、求圆周力，径向力作用在齿轮上的圆周力为：作用在齿轮上的径向力为：作用在轴上的轮带外力：() 、求垂直面的支承反力：()、求水平面的支承反力：()、求f在支点产生的反力：()、求并绘制垂直弯矩图：(6)、求并绘制水平弯矩图：()、求并绘制f 力产生的弯矩图：f在aa 截面处产生的弯矩：(8)、求合成弯矩图：(9)、轴传递的转矩：(10)、求危险截面当量弯矩：a-a处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）(11)、计算危险截面处轴的直径：因为材料选择45号钢调质处理，查课本p225 表14-1 得查课本p231 表14-3 得许用弯曲应力,则：，所以该轴是安全的第一根轴的长度与直径数据见左表第一根轴的弯矩参数：该轴是安全的计算及说明结果（三)、从动轴设计：由前面的计算求得轴的相关数据为，1、各轴段直径的确定：(1) 、段：装配联轴器：由教材p230 式14-2可知：式中c的取值范围为107-118，取则取最小直径，考虑到键槽对轴强度的削弱，将轴径增大5%，取 (2) 、段：使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，取，(3) 、段：该段为轴承装配段，由轴的最小直径确定轴承的型号为：6014号轴承，其主要数据为：，。取，。（4) 、段：装配低速级大齿轮。 ，。 (5) 、段： 轴肩定位,(6) 、段： ，。(7) 、段：装配轴承，第三根轴的各段数据轴段7654321直径d60647480887470长度l1025832801040282、校核该轴和轴承：，(1) 、求圆周力，径向力作用在齿轮上的圆周力为：作用在齿轮上的径向力为： () 、求垂直面的支承反力：()、求水平面的支承反力：(4)、求并绘制垂直弯矩图：(5)、求并绘制水平弯矩图：(6)、求合成弯矩图：(7)、轴传递的转矩：(8)、求危险截面当量弯矩：a-a处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）则第三根轴的弯矩图(9)、计算危险截面处轴的直径：因为材料选择45号钢调质处理，查课本p225 表14-1 得查课本p231 表14-3 得许用弯曲应力,则：所以取齿轮轴，,所以该轴是安全的。第三根轴的长度及直径数据见左表第三根轴的弯矩参数：,所以该轴是安全的。6. 轴承的设计计算轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。 轴承的种类有：（1）滚针轴承，它装有细而长的滚子（滚子长度为直径的310倍，直径一般不大于5mm），因此径向结构紧凑，其内径尺寸和载荷能力与其他类型轴承相同时，外径最小，特别适用于径向安装尺寸受限制的支承结构 。（2）调心球轴承：二条滚道的内圈和滚道为球面的外圈之间，装配有鼓形滚子的轴承。 外圈滚道面的曲率中心与轴承中心一致，所以具有与自动调心球轴承同样的调心功能 （3）深沟球轴承：深沟轴承主要用于承受纯径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受纯径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷 。调心滚子轴承是在有二条滚道的内圈和滚道为球面的外圈之间，组装着鼓形滚子的轴承。（4）调心滚子轴承具有两列滚子，主要承受径一载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。有高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。该类轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，能补偿同轴度误差。 计算及说明结果工作温度最高35度，预期寿命：10年1、轴承的选择与校核轴转速：，选用6008号轴承轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，取，取则年轴承使用寿命满足工作需要，因此所该轴承符合要求。2、轴承的选择与校核轴转速：，选用6007号轴承同上，轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，取，取则年轴承使用寿命满足工作需要，因此所该轴承符合要求。3、轴承的选择与校核轴转速：，选用6014号轴承同上，轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，取，取则年轴承使用寿命满足工作需要，因此所该轴承符合要求。轴承选用6408号轴承，校核可行轴承选用6406号轴承，校核可行。轴承选用6014号轴承校核可行7. 键的选择与校核键是连结轴和旋转机械的机械元件。计算及说明结果键的材料选用强度极限的碳素45钢，在轻微冲击下取其许用值1、 轴上键的选择：已知，参考书本156页知：分别取，因，故分别初选键长20和33根据挤压强度条件，键的校核为所以算选键为和2、 轴上键的选择已知，参考书本156页知：因，故分别初选键长67和23根据挤压强度条件，键的校核为所以算选键为和3、 轴上键的选择已知，参考书本156页知：分别取，因，故分别初选键长79和60根据挤压强度条件，键的校核为所以算选键为和带轮的键选择：a型平键87强度符合要求齿轮1键的选择：a型平键87强度符合要求齿轮2的键选择：a型平键128强度符合要求齿轮3的键选择：a型平键128强度符合要求联轴器的键选择：a型平键2012强度符合要求齿轮4的键选择：a型平键2012强度符合要求8. 联轴器的选择 联轴器是用来联接不同机构中的主动轴跟从动轴使之能够共同旋转以传递扭矩的机械构件。联轴器在某些东力传动中还可以起到缓冲减震和提高轴系统性能的作用比如在高速重载的动力传动中。联轴器由两半部分组成，这两部分与主动轴和从动轴联接。大多数动力机都借助于联轴器与工作机相联接。 联轴器种类繁多，根据被连接的两根轴的相对位置和位置的变动的情况，大体可以分为固定式联轴器与可移式联轴器。 计算及说明结果1、 选择类型：选用刚性联轴器2、 计算转矩由传动系统的计算已知，第三根轴的输出转矩为，由教材表17-1可以查出工作机为传输带的工作情况系数为则转矩为： 3、 确定型号参考设计手册选定联轴器gyl12，它的额定转矩为，材料为钢时，许用转速为3000r/min,允许的周孔直径在50-80mm之间，。选定gyl12刚性联轴器9. 齿轮结构的设计齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互咬合传递动力的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递任意两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比相当精确，工作能力可靠、效率非常高、寿命很长，使用的功率、速度和尺寸范围都很大。例如传递功率最大可达几十万千瓦也可以很小；速度最高可达300米每秒；齿轮直径可以从几毫米到二十几米。不过制造齿轮需要有专门的设备，齿轮传动会产生噪声。齿轮传动的类型很多。 （1）根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型：圆柱型；锥齿轮传动型；交错轴斜齿轮传动型。（2）根据齿轮的工作条件，可分为：半开式齿轮传动，齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭。开式齿轮传动式齿轮传动，齿轮暴露在外，不能保证良好的润滑。 闭式齿轮传动，齿轮、轴和轴承等都封装在封闭箱体之中，润滑条件良好，杂物不易进入，安装精确，齿轮传动有良好的工作条件，是应用最广泛的机械传动。 项目计算公式结果高速级小齿轮高速级大齿轮低速级小齿轮低速级大齿轮分度圆直径5032496376齿顶高2222齿根高2.52.52.52.5齿顶圆直径54328100380齿顶根直径4531991371齿距齿厚结构形式实心式腹板式实心式腹板式10. 减速箱的机体设计减速箱的作用主要是降低电动机的输出或提高电动机的输出。在有减速传动时，原动机提供的是高转速，低转矩的动力，反之，在有增速传动时，原动机则提供的是低转速、大转矩的动力。在机械传动中，减速箱需要带动其的工作对象工作机来实现预定目的。 减速箱机体结构尺寸如下：（单位mm， a 取低速级中心距即250mm。）名称符号计算公式结果机座壁厚9.25机盖壁厚8机座凸缘厚度13.875机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度13.875地脚螺钉直径m20地脚螺钉数目n时，4轴承旁联结螺栓直径m16盖与座联结螺栓直径m12联接螺栓的间距150200170轴承端盖螺钉直径m10窥视孔盖螺钉直径m8,至外箱壁的距离 m20时，m16时， m12时，-,至凸缘边缘距离m16时，m12时，-轴承旁凸台半径20凸台高度h根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准25外机壁至轴承座端面距离41大齿轮顶圆与内机壁距离14.4齿轮端面与内机壁距离12机盖肋厚15.3轴承端盖外径轴 128轴 120轴 14011.减速器的附件设计说明备注1、窥视孔盖与窥视孔 减速器机盖顶部要开窥视孔，以便检查传动件的啮合情况，润滑情况，接触斑点及齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并有足够的大小，以便手能伸入进行操作。减速器内的润滑油也有窥视孔注入，为了减少油的杂质，可在窥视孔装一过滤。窥视孔要有盖板，机体上开窥视孔处应凸起一块，以便机械加工出支撑工盖板的表面并用垫片加强密封。2、放油螺塞 放油孔的位置设在油池最低处，并安排在不与其它部件靠近的一侧，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加强密封。因此油孔处的机体外壁应凸起一块，经机械加工成为螺塞头部的支撑面。3、油标 油标用来检查油面高度，因此要安装于便于观察油面及油面稳定之处；用带有螺纹部分的油尺，油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深度确定。油尺的安装位置不宜太低，以防又进入油尺座孔而溢出。为了避免因油搅动而影响检查效果，可在油尺外装隔离套。4、通气器 减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，对减速器密封性不利所以在机盖顶部或窥视孔上装通气器，使机体内热空气自由逸处，保证机体内外压力均衡，提高机体有缝隙处的密封性，通气器用带空螺钉制成。但通气孔不要直通顶端，以免灰尘进入。5、启盖螺钉 为了便于启盖，在机盖侧边的边缘上装一至二个启盖螺钉。在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖 。6、定位销 为了保证剖分