1_【毕业设计论文】减速箱的整体设计-减速箱的整体设计说明书【有对应的CAD图】

XX 大学 毕业设计(论文) 毕业设计（论文）题目 所 在学 院 专业 班级 姓名 学号 指 导老 师 年月日 声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本 设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了 谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年作者签名：日期：年 月月 日日 毕业设计版权使用授权书 本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院 保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕 业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的 毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。 保密保密在年解密后适用本授权书；在年解密后适用本授权书； 本设计属于：本设计属于： 不保密不保密。 （请在以上相应的方框内打（请在以上相应的方框内打“” ） 作者签名：日期：年月日作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日 毕业设计答辩小组成员名单 姓名职称单位备注 机械设计服务(有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 组长 注：样稿，论文不完整，勿抄袭 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计说明书 题 目 减速器的整体设计 英文并列题 Reducer the overall design 2 摘要 这次毕业设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机 构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构成 减速器的通用零部件。 这次毕业设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等， 全方位的运用所学过 知识。如：机械制图，金属材料工艺学公差等以学过的理论知识。在实际生产中 得以分析和解决。减速器的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿 轮- 蜗杆减速器、轴装式减速器、组装式减速器、轴装式减速器、联体式减速器。 在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力， 树立正确的设计思想掌握 常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑 使用经济工艺等方面的要求。确定合理的设计方案。 关键词：减速器 刚性 工艺学 零部件 方案 3 Summary This time graduate the design to have the contents a to design concerning the machine that decelerate the complets system. Decelerating the machine is a kind of from close to move in the rigid wheel gear in the hull is an independent complete organization .Pass thisa design can then the first step controls general simple a set of complete designs step and methods of the machine. This time graduate the design to introduce the type function of the deceleration machine and constitute the etc. primarily , made use of all- directionsly learned the knowledge .Such as:Machine graphics ,the metals material craft learns the theories knowledge that business trip etc.already learn. In actual production can analysis definitely reach agreement .The general type that decelerate the machine has:The cylinder wheel gear decelerates the machine ,cone wheel gear decelerates the machine ,wheel gear- cochlea pole decelerates the machine ,stalk park type decelerates machine ,assembles type decelerate machine ,couplet type decelerate machine ,couplet type decelerate machine . Further educated in this time design independent ability that engineering design, set up the right design thought controls the in common use machine spare parts ,the machine spread to move the device with the simple machine design of method with step ,the consideration that request synthesize usage the request of economic craft etc . make sure the reasonable design project . Key phrase: reducer rigidity technolic components/zeroporat Precent/project 4 减速箱的整体设计说明书 目录 1 减速器概述 1.1. 减速器的主要型式及其特性 1.1.1 圆柱齿轮减速器 1.1.2 圆锥齿轮减速器 1.1.3 蜗杆减速器 1.1.4 齿轮- 蜗杆减速器 1.2. 减速器结构 1.2.1 传统型减速器结构 1.2.2 新型减速器结构 1.2.3 减速器润滑 1.2.4 减速机的作用 2. 减速箱传动方案的选择 3. 电动机的选择计算 3.1 电动机选择步骤 3.1.1 型号的选择 3.1.2、功率的选择 3.1.3、转速的选择 3.2 电动机型号的确定 4. 轴的设计 5 4.1、轴的分类 4.2 轴的材料 4.3、 轴的结构设计 4.4、 轴的设计计算 4.4.1、按扭转强度计算 4.4.2、按弯扭合成强度计算 4.4.3、轴的刚度计算概念 4.4.4、轴的设计步骤 4.5 各轴的计算 4.5.1 高速轴计算 4.5.2 中间轴设计 4.5.3 低速轴设计 4.6 轴的设计与校核 4.6.1 高速轴设计 4.6.2 中间轴设计 4.6.3 低速轴设计 4.6.4 高速轴的校核 5. 联轴器的选择 5.1、联轴器的功用 5.2、联轴器的类型特点 5.3、联轴器的选用 5.4、联轴器材料 6 6. 圆柱齿轮传动设计 6.1 齿轮传动特点与分类 6.2 齿轮传动的主要参数与基本要求 6.2.1 主要参数 6.2.2 精度等级的选择 6.2.3 齿轮传动的失效形式 6.3 齿轮参数计算 7. 轴承的设计及校核 7.1 轴承种类的选择 7.2 深沟球轴承结构 7.3 轴承计算 8. 箱体设计 9. 设计小结 10. 参考文献 7 1、减速器概述 1.1、减速器的主要型式及其特性 减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、 蜗杆传动或齿轮蜗杆传动 所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场 合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较 高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机措中应用很 广。 减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件 类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮- 蜗杆、蜗杆- 齿轮等。 1.1.1 圆柱齿轮减速器 当传动比在 8 以下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于 8 时，最好选用二 级(i=840)和二级以上(i40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外 廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流 式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而 将使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种减速 器时应注意：1)轴的刚度宜取大些；2)转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载 荷沿齿宽分布的不均匀；3)采用斜齿轮布置，而且受载大的低速级又正好位于两 轴承中间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮 常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对 斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷， 其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游 动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上，故箱体长度较短。但这种减 速器的轴向尺寸较大。 圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至 40 000kW，圆周速度也可从很低至 60m/s 一 70ms，甚至高达 150ms。传动 功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。 这两种布置方式可由两对齿 轮副分担载荷，有利于改善受力状况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动 8 式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配， 例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外，减速器结 构基本相同。传动功率和传动比相同时，圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比 渐开线齿轮减速器约 30。 1.1.2 圆锥齿轮减速器 它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。 二级和二级以上的圆锥齿轮 减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成， 所以有时又称圆锥圆柱齿轮减 速器。 因为圆锥齿轮常常是悬臂装在轴端的， 为了使它受力小些， 常将圆锥面崧， 作为，高速极：山手面锥齿轮的精加工比较困难，允许圆周速度又较低，因此圆 锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。 1.1.3 蜗杆减速器 主要用于传动比较大(j10)的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小， 这只是对传减速器的传动比较大的蜗杆减速器才是正确的，当传动比并不很大 时，此优点并不显著。由于效率较低，蜗杆减速器不宜用在大功率传动的场合。 蜗杆减速器主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于 4m/s 时最好采用蜗杆在下式，这时，在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。 但蜗杆圆周速度大于 4m/s 时，为避免搅油太甚、发热过多，最好采用蜗杆在上 式。 1.1.4 齿轮- 蜗杆减速器 它有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者结构较紧 凑，后者效率较高。 1.2、减速器结构 近年来，减速器的结构有些新的变化。为了和沿用已久、国内目前还在普遍 9 使用的减速器有所区别，这里分列了两节，并称之为传统型减速器结构和新型减 速器结构。 1.2.1 传统型减速器结构 绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成， 重型减速器用高强度铸铁 或铸钢。少量生产时也可以用焊接箱体。铸造或焊接箱体都应进行时效或退火处 理。大量生产小型减速器时有可能采用板材冲压箱体。减速器箱体的外形目前比 较倾向于形状简单和表面平整。箱体应具有足够的刚度，以免受载后变形过大而 影响传动质量。箱体通常由箱座和箱盖两部分所组成，其剖分面则通过传动的轴 线。为了卸盖容易，在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔，以便拧进螺钉时能将 盖顶起来。联接箱座和箱盖的螺栓应合理布置，并注意留出扳手空间。在轴承附 近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的准确性，在剖分面 的凸缘上应设有 23 个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视 孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设 有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察或测量油面高度用的油面指示器或 测油孔。关于箱体的壁厚、肋厚、凸缘厚、螺栓尺寸等均可根据经验公式计算， 见有关图册。关于视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、油面指示 Oe 等均可从有 关的设计手册和图册中查出。在减速器中广泛采用滚动轴承。只有在载荷很大、 工作条件繁重和转速很高的减速器才采用滑动轴承。 1.2.2 新型减速器结构 下面列举两种联体式减速器的新型结构，图中未将电动机部分画出。 1） 齿轮蜗杆二级减速器； 2） 圆柱齿轮圆锥齿轮圆柱齿轮三级减速器。 这些减速器都具有以下结构特点： 在箱体上不沿齿轮或蜗轮轴线开设剖分面。 为了便于传动零件的安 装，在适当部位 有较大的开孔。 在输入轴和输出轴端不采用传统的法兰式端盖，而改用机械密封 圈；在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。 10 输出轴的尺寸加大了，键槽的开法和传统的规定不同，甚至跨越了 轴肩，有利于充分发挥轮毂的作用。 和传统的减速器相比，这些结构上的改进，既可简化结构，减少零件数目， 同时又改善了制造工艺性。但设计时要注意装配的工艺性，要提高某些装配零件 的制造精度。 1.2.3、减速器润滑 圆周速度 u12m/s 一 15ms 的齿轮减速器广泛采用油池润滑，自然冷却。 为了减少齿轮运动的阻力和油的温升， 浸入油中的齿轮深度以 12 个齿高为宜。 速度高的还应该浅些， 建议在 0 7 倍齿高左右， 但至少为 10mm。 速度低的(0 5m s 一 08ms)也允许浸入深些，可达到 16 的齿轮半径；更低速时，甚至可 到 13 的齿轮半径。润滑圆锥齿轮传动时，齿轮浸入油中的深度应达到轮齿的 整个宽度。对于油面有波动的减速器(如船用减速器)，浸入宜深些。在多级减速 器中应尽量使各级传动浸入油中深度近予相等。 如果发生低速级齿轮浸油太深的 情况，则为了降低其探度可以采取下列措施：将高速级齿轮采用惰轮蘸油润滑； 或将减速器箱盖和箱座的剖分面做成倾斜的， 从而使高速级和低速级传动的浸油 深度大致相等。 减速器油池的容积平均可按 1kW 约需 035L 一 07L润滑油计算(大值用 于粘度较高的油)，同时应保持齿轮顶圆距离箱底不低于 30mm 一 50mm 左右， 以免太浅时激起沉降在箱底的油泥。减速器的工作平衡温度超过 90时，需采 用循环油润滑，或其他冷却措施，如油池润滑加风扇，油池内装冷却盘管等。循 环润滑的油量一般不少于 05L/kW。圆周速度 u12m/s 的齿轮减速器不宜采用 油池润滑，因为：1)由齿轮带上的油会被离心力甩出去而送不到啮合处；2)由于 搅油会使减速器的温升增加；3)会搅起箱底油泥，从而加速齿轮和轴承的磨损； 4)加速润滑油的氧化和降低润滑性能等等。这时，最好采用喷油润滑。润滑油从 自备油泵或中心供油站送来， 借助管子上的喷嘴将油喷人轮齿啮合区。 速度高时， 对着啮出区喷油有利于迅速带出热量，降低啮合区温度，提高抗点蚀能力。速度 u20 心 s 的齿轮传动常在油管上开一排直径为 4mm 的喷油孔，速度更高时财 应开多排喷油孔。喷油孔的位置还应注意沿齿轮宽度均匀分布。喷油润滑也常用 于速度并不很高而工作条件相当繁重的重型减速器中和需要用大量润滑油进行 11 冷却的减速器中。喷油润滑需要专门的管路装置、油的过滤和冷却装置以及油量 调节装置等，所以费用较贵。此外，还应注意，箱座上的排油孔宜开大些，以便 热油迅速排出。 蜗杆圆周速度在 10m/s 以下的蜗杆减速器可以采用油池润滑。当蜗杆在下 时，油面高度应低于蜗杆螺纹的根部，并且不应超过蜗杆轴上滚动轴承的最低滚 珠(柱)的中心， 以免增加功率损失。 但如满足了后一条件而蜗杆未能浸入油中时， 则可在蜗杆轴上装一甩油环，将油甩到蜗轮上以进行润滑。当蜗杆在上时，则蜗 轮浸入油中的深度也以超过齿高不多为限。蜗杆圆周速度在 10ms 以上的减速 器应采用喷油润滑。喷油方向应顺着蜗杆转入啮合区的方向，但有时为了加速热 的散失，油也可从蜗杆两侧送人啮合区。齿轮减速器和蜗轮减速器的润滑油粘度 可分别参考表选取。若工作温度低于 0，则使用时需先将油加热到 0以上。 蜗杆上置的，粘度应适当增大。 减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速 到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。 1.2.4、减速机的作用 1）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。 2） 速同時降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一 般电机都有一个惯量数值。输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。 2、减速箱传动方案的选择 传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电机型号、合理分配传动比 以及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件准备条件。由于我们的 实验的要求较高， 电机输入的最高转速较大， 为了减少成本， 降低对电机的要求， 同时能够满足减震器试验台的正常工作，我们对减震器采用这样的方案: 变频电 机通过带轮的传递，到达第一对啮合齿轮，为了让减速器具有变速功能，我们使 第二对啮合齿轮为双联齿轮，最后由输出轴传递给偏心轮机构。因为本试验属于 多功能测试，包括了静特性试验、疲劳试示功试验、耐久试验。所以对整个传递 12 要求较高。所以第一、二根轴; 两端采用角接触球轴承，第三根轴采用一头用角 接触球轴承另一头采用普通调心球轴承。 注意点是使用这个传动方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加 工方便、成本低廉、 传动效率高和使用维护便利。 减速器设计 二级圆柱齿轮减速器传动比一般为 8 4 0 ，用斜齿、直齿或人字齿，结构简 单，应用广泛。展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布 不均， 要求轴有较大刚度； 分流式则齿轮相对于轴承对称布置， 常用于较大功率、 变载荷场合。 同轴式减速器， 长度方向尺寸较小， 但轴向尺寸较大， 中间轴较长， 刚度较差。两级大齿轮直径接近有利于浸油润滑，轴线可以水平、上下或铅垂布 置，如图： 图中展开式又可以有下面两种，如下所示： 根据材料力学（工程力学）可以算出在相同载荷作用下，a 方案优先于 b 方 案， 最终选 a 13 由装配图查得， 1 74,275,201XLl=。 ()() ()() () () 1 11 11 6 6 74 2012757427574 6275 685422.6 6 B Z Z Z Z yl FXLXLl l EI L X l LXLl F EIL F EI F mm EI = + = + = + = = 由装配图查得， 2 103,173,77XLl= 14 ()() ()() () () 2 22 22 6 6 94182 6275 902268.7 6 B Z Z Z Z yl FXLXLl l EI L X l LXLl F EIL F EI F mm EI = + = + = + = = 综上所述：可得 y1y2 。 选 a 方案。 3、 电动机的选择计算 合理的选择电动机是正确使用的先决条件。选择恰当，电动机就能安全、经 济、可靠地运行；选择得不合适，轻者造成浪费，重者烧毁电动机。选择电动机 的内容包括很多，例如电压、频率、功率、转速、启动转矩、防护形式、结构形 式等，但是结合农村具体情况，需要选择的通常只是功率、转速、防护形式等几 项比较重要的内容，因此在这里介绍一下电动机的选择方法及使用。 3.1 电动机选择步骤 电动机的选择一般遵循以下三个步骤： 3.1.1、型号的选择 电动机的型号很多，通常选用异步电动机。从类型上可分为鼠笼式与绕线式 异步电动机两种。常用鼠笼式的有 J、J2、JO、JO2、JO3 系列的小型异步电动 机和 JS、JSQ 系列中型异步电动机。绕线式的有 JR、JR O2 系列小型绕线式异 步电动机和 JRQ 系列中型绕线式异步电动机。 15 从电动机的防护形式上又可分为以下几种： 1防护式。这种电动机的外壳有通风孔，能防止水滴、铁屑等物从上面或 垂直方向成 45以内掉进电动机内部，但是灰尘潮气还是能侵入电动机内部，它 的通风性能比较好，价格也比较便宜，在干燥、灰尘不多的地方可以采用。“ J” 系列电动机就属于这种防护形式。 2封闭式。这种电动机的转子，定子绕组等都装在一个封闭的机壳内，能 防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部，但它的密封不很严密，所以还不能 在水中工作，“ JO” 系列电动机属于这种防护形式。在农村尘土飞扬、水花四溅的 地方（如农副业加工机械和水泵）广泛地使用这种电动机。 3密封式。这种电动机的整个机体都严密的密封起来，可以浸没在水里工 作，农村的电动潜水泵就需要这种电动机。 实际上，农村用来带动水泵、机磨、脱粒机、扎花机和粉碎机等农业机械的 小型电动机大多选用 JO、JO2 系列电动机。 在特殊场合可选用一些特殊用途的电动机。如 JBS 系列小型三相防爆异步 电动机，JQS 系列井用潜水泵三相异步电动机以及 DM2 系列深井泵用三相异步 电动机。 3.1.2、功率的选择 一般机械都注明应配套使用的电动机功率，更换或配套时十分方便，有的农 业机械注明本机的机械功率，可把电动机功率选得比它大 10%即可（指直接传 动） 。一些自制简易农机具，我们可以凭经验粗选一台电动机进行试验，用测得 的电功率来选择电动机功率。 电动机的功率不能选择过小，否则难于启动或者勉强启动，使运转电流超过 电动机的额定电流，导致电动机过热以致烧损。电动机的功率也不能选择太大， 否则不但浪费投资，而且电动机在低负荷下运行，其功率和功率因数都不高，造 成功率浪费。 选择电动机功率时，还要兼顾变压器容量的大小，一般来说，直接启动的最 大一台鼠笼式电动机，功率不宜超过变压器容量的 1/3。 16 3.1.3、转速的选择 选择电动机的转速，应尽量与工作机械需要的转速相同，采用直接传动，这 样既可以避免传动损失，又可以节省占地面积。若一时难以买到合适转速的电动 机，可用皮带传动进行变速，但其传动比不宜大于 3。 异步电动机旋转磁场的转速 （同步转速） 有 3000r/min、 1500r/min、 1000r/min、 750r/min 等。异步电动机的转速一般要低 2%5%，在功率相同的情况下，电动 机转速越低体积越大，价格也越高，而且功率因数与效率较低；高转速电动机也 有它的缺点，它的启动转矩较小而启动电流大，拖动低转速的农业机械时传动不 方便， 同时转速高的电动机轴承容易磨损。 所以在农业生产上一般选用 1500r/min 的电动机，它的转速也比较高，但它的适应性较强，功率因数也比较高。 3.2 电动机型号的确定 本减速器所选择的参数如下： 取速度：1000r/min6 级电动机 型号： Y132M1- 6 额定功率： 4kw 满载功率： 960r/min 堵转转距/额定转距：2.0 最大转距/额定转距：2.0 工作转速 n? : 33.33r/min I 总=nm/n? =960/33.33=28.8 效率的选择： 弹性套柱销联轴器：?1=0.99 6 级精度圆柱齿轮传动：?2=0.97 7 级精度圆柱齿轮传动：?3=0.98 3 级滚子轴承：?4=0.938 滚子链传动：?5=0.96 ?总=?1?2?3?4?5=0.8503 pd=p? /? 总=3.14kw 17 取锥齿轮传动比(低速级)i1=2.5;i2=i/i1=4 圆柱斜齿轮传动比(高速级)i2=4 链轮传动比 i0=2.88 1、拟定传动方案选择电动机 （1）传动方案（一） ：运输带 F=1500N，v =1.2m/s，卷筒 D=200mm。 （2）电动机的选择 由公式 P1=Fv=15001.2=1.8 kw n1= D v 1000100 = 1.2 100 1000 3.14200 =191. r/min 求电机功率 P5 P= P 电 ? ?=?a ?b ? 齿 2 ?z3 P= Fv 查阅资料可得：选取 ?1=0.99 弹性柱销联轴器 ?2=0.97 6 级精度齿轮的效率 ?3=0.98 7 级精度齿轮的效率 ?4=0.938 滚动滚子轴承的效率 ?5=0.96滚子链传动 则?总=?1?2?3?4?5=0.8503 P5= 1 P = 1.8 0.8503=2.127 kw 查阅资料可得：取 i=860 则 n5=n1i=191 (860)=152811460 (r/min) 电动机符合这一范围的同步转速有 1500、3000，综合考虑电动机和传动装 置的尺寸、重量、价格和带传动比，显然选择 3000 r/min 的同步转速电动机比较 合适。 电动机型号 额定功率 满载转速 极 数 (额定转矩)堵 转转矩 最大转矩 (额定转矩) Y100L14 2.2 kw 1420 r/min 4 2.2 kw 2.2 kw 4、 轴的设计 18 机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴 来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。本章将讨论轴的 类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度 计算。结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度外，还 要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。 4.1、轴的分类 按轴受的载荷和功用可分为： 1.心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。如.车辆轴和 滑轮轴。 2.传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于 传递转矩。如汽车的传动轴。 3.转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。如减速 器轴。 4.2 轴的材料 主要承受弯矩和扭矩。轴的失效形式是疲劳断裂， 应具有足够的强度、韧性和耐磨性。轴的材料从以下中选取： 1 . 碳素钢 优质碳素钢具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，价格便 宜，应用广泛。例如：3 5 、4 5 、5 0等优质碳素钢。一般轴采用 4 5钢，经 过调质或正火处理；有耐磨性要求的轴段，应进行表面淬火及低温回火 处理 。轻载或不重要的轴，使用普通碳素钢 Q 2 3 5 、Q 2 7 5等。 2 . 合金钢 19 合金钢具有较高的机械性能，对应力集中比较敏感，淬火性较好， 热处理变形小，价格较贵。多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴。例 如：汽轮发电机轴要求，在高速、高温重载下工作，采用 2 7 C r 2 M o 1 V 、 3 8 C r M o A l A等。滑动轴承的高速轴，采用 2 0 C r 、2 0 C r M n T i 等。 3 . 球墨铸铁 球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用 铸造制成外形复杂的轴。例如：内燃机中的曲轴。 4.3、轴的结构设计 如图所示为一齿轮减速器中的的高速轴。轴上与轴承配合的部份称为轴颈， 与传动零件配合的部份称为轴 头， 连接轴颈与轴头的非配合部 份称为轴身， 起定位作用的阶梯 轴上截面变化的部分称为轴肩。 轴结构设计的基本要求有： （1） 、便于轴上零件的 装配 轴的结构外形主要取决于 轴在箱体上的安装位置及形式， 轴上零件的布置和固定方式， 受力情况和加工工艺等。 为了便于轴上零件的装拆， 将轴制成阶梯轴，中间直径最大，向两端逐渐直径减小。近似为等强度轴。 （2） 、保证轴上零件的准确定位和可靠固定 轴上零件的轴向定位方法主要有：轴肩定位、套筒定位、圆螺母定位、轴端 挡圈定位和轴承端盖定位。 1）轴向定位的固定 轴肩或轴环：如教材图 10- 7 所 示。 轴肩定位是最方便可靠的定位方法， 但采用轴肩定位会使轴的直径加大，而 且轴肩处由于轴径的突变而产生应力集中。因此，多用于轴向力较大的场合。定 20 位轴肩的高度 h=(0.07 0.1)d，d 为与零件相配处的轴 径尺寸。要求 r轴ca 所以轴安全。 5、 联轴器的选择 5 . 1 、联轴器的功用 联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补偿 两轴偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还 应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。 5 . 2 、联轴器的类型特点 刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具 有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证 被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。 挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号 35 不同而异。 无弹性元件的挠性联轴器 承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速 或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的 场合。 非金属弹性元件的挠性联轴器 在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但 由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温 和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合 金属弹性元件的挠性联轴器 除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较 大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。 安全联轴器：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等） ， 其只能承受限定载荷。 当实际载荷超过事前限定的载荷时， 保险环节就发生变化， 截断运动和动力的传递， 从而保护机器的其余部分不致损坏， 即起安全保护作用。 起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动 转变为近似空载起动的作用。 5 . 3 、联轴器的选用 联轴器选择原则： 转矩 T ： T ， 选刚性联轴器、 无弹性元件或有金属弹性元件的挠性联轴器； T 有冲击振动，选有弹性元件的挠性联轴器； 转速 n ：n ，非金属弹性元件的挠性联轴器； 对中性：对中性好选刚性联轴器，需补偿时选挠性联轴器； 装拆：考虑装拆方便，选可直接径向移动的联轴器； 环境：若在高温下工作，不可选有非金属元件的联轴器； 成本：同等条件下，尽量选择价格低，维护简单的联轴器； 5.4、联轴器材料 半联轴器的材料常用 45、20Cr 钢，也可用 ZG270500 铸钢。链齿硬度最 好为 40HRC 一 45HRC。联轴器应有罩壳，用铝合金铸成。用单排链时，滚子和 套筒受力，销轴只起联接作用，结构可靠性好；用双排链时，销轴受剪力，承受 36 冲击能力较差，销轴与外链板之间的过盈配合容易松动。在高速轻载场合，宜选 用较小链节距的链条，重量轻，离心力小；在低速重载场合，宜选用较大链节距 的链条，以便加大承载面积。链轮齿数一般为 1222。为避免过渡链节，宜取偶 数。 本机构查 GB4323- 84，选用 TL4 型弹性套柱销联轴器，其尺寸参数如表所示， 轴孔长度L 、L 1 质量 型号 轴孔直径 Y , J , J 1 , Z K g 公称转矩 N . m d 1 ，d 2 ，d z L 、L 1 D S A D 0 B T l T L L T L 1 - 6 . 3 9 - 1 4 1 4 - 3 2 7 1 3 1 8 - - 1 . 1 6 - T L 2 - 1 6 1 2 - 1 9 2 0 - 4 2 8 0 3 1 8 - - 1 . 6 4 - T L 3 - 3 1 . 5 1 6 - 2 2 3 0 - 5 2 9 5 4 3 5 - - 2 . 2 - T L 4 - 6 3 2 0 - 2 8 3 8 - 6 2 1 0 6 4 3 5 - - 3 . 2 - T L 5 T L L 1 1 2 5 2 5 - 3 5 4 4 - 8 2 1 3 0 5 4 5 2 0 0 8 5 8 . 3 6 8 . 3 T L 6 T L L 2 2 5 0 3 2 - 4 2 6 0 - 1 1 2 1 6 0 5 4 5 2 5 0 1 0 5 1 0 . 3 6 1 5 . 3 T L 7 T L L 3 5 0 0 4 0 - 4 8 8 4 - 1 1 2 1 9 0 5 4 5 3 1 5 1 3 2 1 5 . 7 3 0 . 0 T L 8 T L L 4 7 1 0 4 5 - 6 3 8 4 - 1 4 2 2 2 4 6 6 5 3 1 5 1 3 2 2 5 . 4 3 9 . 6 T L 9 T L L 5 1 0 0 0 5 0 - 7 1 8 4 - 1 4 2 2 5 0 6 6 5 3 1 5 1 6 8 3 1 4 7 . 0 T L 1 0 T L L 6 2 0 0 0 6 0 - 9 5 1 0 7 - 1 7 2 3 1 5 8 8 0 4 0 0 1 6 8 6 5 . 9 9 2 . 6 T L 1 1 T L L 7 4 0 0 0 8 0 - 1 1 0 1 3 2 - 2 1 2 4 0 0 1 0 1 0 0 5 0 0 2 1 0 1 2 2 . 6 1 7 2 . 3 T L 1 2 T L L 8 8 0 0 0 1 0 0 - 1 3 0 1 6 7 - 2 5 2 4 7 5 1 2 1 3 0 5 0 0 / 6 3 0 2 1 0 / 2 6 5 2 1 8 . 4 3 0 4 . 3 T L 1 3 T L L 9 1 6 0 0 0 1 2 0 - 1 7 0 1 6 7 - 3 0 2 6 0 0 1 4 1 8 0 7 1 0 2 9 8 4 2 5 . 8 5 7 6 . 8 T=T0=31.236N.M 取 KA=1.7 则 TCA=KA*T=1.7*31.236N*M=53.1N*M 许用转距：63N*M 许用最大转速：5700r/min 轴径：20- 80mm 37 6、 圆柱齿轮传动设计 齿轮传动的适用范围很广，传递功率可高达数万千瓦，圆周速度可达 1 5 0 m s ( 最高 3 0 0 m s ) ，直径能做到 1 0 m 以上，单级传动比可达 8 或更大，因此在 机器中应用很广。 6 . 1 齿轮传动特点与分类 和其他机械传动比较，齿轮传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长； 瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。缺点 是：齿轮制造需专用机床和设备，成本较高；精度低时，振动和噪声较大；不宜 用于轴间距离大的传动等。 按轴的布置方式分： 平行轴传动，交叉轴传动，交错轴传动 按齿线相对于齿轮母线方向分：直齿，斜齿，人宇齿，曲线齿 按齿轮传动工作条件分： 闭式传动，形式传动，半形式传动 按齿廓曲线分： 渐开线齿，摆线齿，圆弧齿 按齿面硬度分： 软齿面( 3 5 0 佃) ，硬齿面( 3 5 0 佃) 6 . 2 齿轮传动的主要参数与基本要求 齿轮传动应满足两项基本要求: 1 ) 传动平稳; 2 ) 承载能力高。 在齿轮设计、生产和科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造精度、加工 方法以及热理工艺等，基本上都是围绕这两个基本要求进行的。 38 6 . 2 1 主要参数 基本齿廓。渐开线齿轮轮齿的基本齿廓及其基本参数见表 1 2 2 或查阅机 械设计手册。 模数。为了减少齿轮刀具种数，规定的标准模数见表 1 2 3 或查阅机械设 计手册。 中心距。荐用的中心距系列见表 1 2 ，4 或查阅机械设计手册。 传动比 i 、齿数比 u 。主动轮转速 n l 与从动轮转速 n 2 之比称为传动比 i 。 大齿轮的齿数 z 2 与小齿轮齿数 z 1 之比称为齿数比 u 。 减速传动时，u = i ；增速传动 u = 1 / i 。 标准模数 m ： 斜齿轮及人宇齿轮取法向模数为标准模数，锥齿轮取大端模数为标准模 数。 标准中优先采用第一系列，括号内的模数尽可能不用。 变位系数。 刀具从切制标准齿轮的位置移动某一径向距离( 通称变位量) 后 切制的齿轮， 称为径向变位系数。刀具变位量用 x m 表示，x 称为变位系数。刀具向齿轮中心 移动，x 为负值，反之为正值。随着 x 的改变，轮齿形状也改变，因而可使渐开 线上的不同部分作为工作齿廓，以改善啮合性质。 ， 由变位齿轮所组成的齿轮传动，若两轮变位系数的绝对值相等，但一为正 值，另一为负值，即 x 1 = - x 2 称为“高度变位”，此时，传动的啮合角等于分度 圆压力角，分度圆和节圆重合，中心距等于标准齿轮传动中心距，只是齿顶高和 齿根高有所变化。 39 若 x 1 = - x 2 ；x 1 + x 2 0 ，这种齿轮传动称为角度变位齿轮传动。此时，啮合角将 不等于分度圆压力角，分度圆和节圆不再重合。 6 . 2 . 2 精度等级的选择 在渐开线圆柱齿轮和锥齿轮精度标准( G B l 0 0 9 5 - 8 8 和 G B l l 3 6 5 8 9 ) 中， 规定 了 1 2 个精度等级，按精度高低依次为 1 1 2 级，根据对运动准确性、传动平稳 性和载荷分布均匀性的要求不同，每个精度等级的各项公差相应分成三个组：第 工公差组、第公差组和第公差组。 6 . 2 . 3 齿轮传动的失效形式 齿轮传动的失效形式主要有轮齿折断和齿面损伤两类。 齿面损伤又有齿面 接触疲劳磨 损( 点蚀) 、胶合、磨粒磨损和塑性流动等。 减速器中齿轮分布如图所示，齿轮的传动形式一般有： 1 ） 开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计公式作齿轮的设计计算， 不按齿面接触疲劳强度设计公式计算， 也无需用齿面接触疲劳强度校核公式进行 校核。开式齿轮传动，将计算所得模数加大 1 0 % - 1 5 % （考虑磨损影响。传递动力 的齿轮模数一般不小于 1 . 5 - 2 m m （以防意外断齿）。 40 2 ） 闭式齿轮传动：方法一软齿面闭式齿轮传动传动，接触疲劳点蚀是 主要失效形式，计算时先按齿面接触疲劳强度设计公式求出小齿轮直径 d1和接 触齿宽 b ，再用齿根弯曲疲劳强度校核公式进行校核。硬齿面闭式齿轮传动计算 时先按齿根弯曲疲劳强度设计公式求出模数 m 和接触齿宽 b ，再用齿面接触疲劳 强度校核公式进行校核。 方法二 不论软硬齿 面都分别按弯曲疲劳强度 设计公式求出模数 m , 按接 触疲劳强度设计公式求出 小齿轮分度圆直径 d1，再 按 d1= m Z1调整齿数 Z1。与 方法一相比，这样设计出 的齿轮传动，既刚好满足 接触疲劳强度，又刚好满 足弯曲疲劳强度，所以结 构紧凑，避免浪费。 6.3 齿轮参数计算 材料选择：小齿轮 40C r（调质）硬度 280HBs 大齿轮 45#钢 （调质） 硬度 240HBs； （硬度差 40HBs） 材料选择： 运输机为一般工作机器速度不高，故选用 6 级和 7 级精度（GB10095- 88） 选择初选螺旋角 =14 度，取 Z1=21，Z2=4*21=84 高速级斜齿轮、圆柱齿轮传动的设计计算 （