机械设计课程设计-同轴式二级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

燕 山 大 学机 械 设 计 课 程 设 计 报 告题目： 同轴式二级斜齿圆柱齿轮减速器 全套图纸加扣3012250582 学 院： 机械工程学院 年级专业： 13级机电控制1班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 33燕山大学课程设计报告目 录一. 项目设计目标与技术要求.41.1.任务描述.41.2.技术要求.4二. 传动系统方案制定与分析.43 传动方案的技术设计与分析.43.1 电动机的选择与确定.4 3.1.1 电动机类型和结构形式选择.4 3.1.2 电动机容量确定.5 3.1.3 电动机转速选择.53.2 传动装置总传动比确定及分配.6 3.2.1 传动装置总传动比确定.6 3.2.2 各级传动比分配.64 关键零部件的设计与计算.64.1 设计原则制定.64.2 齿轮传动设计方案.74.3 第一级齿轮传动设计计算.74.4 第二级齿轮传动设计计算.94.5 轴的初算.10 4.5.1 轴最小直径的计算.10 4.5.2 轴的总体尺寸初算.104.6 键的选择及键联接的强度计算.11 4.6.1 键联接方案选择.11 4.6.2 键联接的强度计算.134.7 滚动轴承选择及轴的支撑方式.13 4.7.1 滚动轴承的选择.13 4.7.2 轴的支撑方式.145. 传动系统结构设计与总成.155.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范.15 5.1.1装配图整体布局.15 5.1.2 轴系结构设计与方案分析.15 5.1.2.1 高速轴结构设计与方案分析.15 5.1.2.2 中间轴结构设计与方案分析.16 5.1.2.3 低速轴结构设计与方案分析.175.2 主要零部件的校核与验算.18 5.2.1 轴系结构强度校核.18 5.2.2 滚动轴承的寿命计算.206. 主要附件与配件的选择.21 6.1联轴器选择.21 6.2 润滑与密封的选择.23 6.2.1 润滑方案对比及确定.23 6.2.2 密封方案对比及确定.23 6.3 通气器.24 6.4 油标.24 6.5 螺栓及吊环螺钉.25 6.6油塞.25 6.7其它.267. 零部件精度与公差的制定.26 7.1 精度设计制定原则.27 7.1.1 尺寸精度设计原则.27 7.1.2 尺寸精度设计原则.27 7.2 减速器主要结构、配合要求.27 7.3 减速器主要技术要求.28八. 项目经济性分析与安全性分析.29 8.1 零部件材料、工艺、精度等选择经济性.29 8.2 减速器总重量估算及加工成本初算.29 8.3安全性分析.308.4 经济性与安全性综合分析 .309. 设计小结.3010. 参考文献.31一. 项目设计目标与技术要求 1.1任务描述：根据机械设计课程设计任务书所给设计题目，依据传动装置简图、工作参数要求、其他条件等设计参数设计带式输送机，依据原始数据计算选择电动机的选用、齿轮参数的选择、轴的直径与长度等一系列零件的尺寸。并通过分析比较采取经济性和实用性适合的传动、配合方式。总体任务分为画出装配草图、抄正二维草图、绘制二维零件图、制作三维立体模型、编写设计说明书五大部分。1.2技术要求：要求传送带传动力能达到1609N、传送速度为0.62m/s，卷筒直径0.25m。室内工作，使用年限为六年一班，大批量生产（所设计输送机经济性要好），使用年限为六年一班。二. 传动系统方案制定与分析传动级数：传动采用二级传动，因若为一级传动则需传动比过大以至于齿轮等零件尺寸过大，其缺点为经济性差、机器所占空间大。若为三级传动，则各级传动比过小，且所需零件过多，为制造带来麻烦且制造成本会相应增大。故二级传动最为合适。传动方式比较：同轴式斜齿圆柱齿轮传动：纵向尺寸较小，可在特殊环境下工作。制作工艺简单，环境适应能力较强，且传动平稳，使用寿命长。展开式斜齿轮传动：传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长。如果作为减速器结构较复杂，横向尺寸较小，轴向尺寸较大，间轴较长，刚度差，中间轴轴润滑较因难。蜗轮蜗杆传动：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。谐波减速机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。圆锥圆柱齿轮传动：可以改变力矩的方向 即可以把横向运动转为竖直运动 ，用于输入轴与输出轴呈行垂直方向布置的传动装置。具有承载能力高，噪音低，体积小，重量轻，效率高，使用寿命长的特性。但与二级圆柱直齿轮减速器相比，加工稍微复杂一些，传动效率低。综上所述，传动方案选择同轴式斜齿圆柱齿轮传动。三 、传动方案的技术设计与分析3.1 电动机选择与确定3.1.1 电动机类型和结构形式选择Y系列（IP23）三相异步电动机：Y系列（IP23）为三相防护式笼型异步电动机，其防护结构型式不同于Y系列IP44的封闭式结构，但却比一般防滴式结构要优越。它能防止手指触及机壳内带电导体或转动部分；防止直径大于12毫米的小形固体异物进入；并防止沿垂直线成60度角或小于60度角的淋水滴入电动机。Y系列（IP44）三相异步电动机：效率水平较高，起动性能较好，噪声低振动小，防护性能较好，运行可靠使用寿命长，是一般用途的全封闭自扇冷式笼型异步电动机，它适用于拖动无性能要求的各种机械设备，如鼓风机、空气压缩机、水泵和金属切削机床等。YEJ系列电磁制动三相异步电动机：全封闭自扇冷式鼠笼型带有直流圆盘式电磁制动器的三相异步电动机。适用于要求快速停止准确定位的传动机构或装置上。综上所述，结合我的设计方案工作环境为室内，故选Y系列（IP44）三相异步电动机。3.1.2 电动机容量确定卷筒所需功率Ps:由手册查得，在传动装置中，传动效率分别为每对齿轮1=0.97；卷筒2=0.96；每对轴承j=0.98;联轴器S=0.99;总效率=12*2*j3*s2=0.833。所需电动机输出功率Pr=Ps/=0.998KW/0.833=1.20KW 3.1.3 电动机转速选择工作机的转速nk：二级斜齿圆柱齿轮减速器推荐的传动比合理范围为840。故电动机转速范围应为379.21896。综上所述，结合经济性因素考虑，我选择Y-100L-6型电动机，其主要性能参数表如下：电动机型号 额定功率 （KW） 满载转速 （r/min） 效率 （%） Y-100L-6 1.5 940 2.0 2.2 77.5各轴转速如下：卷筒轴转速：n4=n3=47.88r/min电动机输出功率Pr=1.20KW电动机轴输出转矩：I轴输出转矩：3.2 传动装置总传动比确定及分配3.2.1 传动装置总传动比确定电动机满载转速n1=940r/min，工作机所需转速nk=47.4r/min。故总传动比。3.2.2 各级传动比分配分配方案：因所选方案为同轴式传动，两对齿轮中心距应相同，故两对齿轮之间的传动比应该相同。故每对齿轮之间的传动比iI=iII=4.43。此时实际传动比i=19.62传动比误差。传动比误差小于5%，故可选。四、 关键零部件的设计与计算4.1 设计原则制定 箱体材料的选择：减速器箱体是用以支持和固定轴系零件，保证传动件的啮合精度、良好润滑剂密封的重要部件，因此应具有足够的强度、刚度以及合理的结构。HT200能承受较大弯曲应力，并且能够保持良好的气密性，可以作为刀架，齿轮箱体，泵体等的材料。 箱体的工艺选择：铸造箱体较易获得合理和复杂的结构形状，结构允许不对称，刚度好，易进行切削加工，但制造周期长，重量较大，多用于成批生产。而锻件的形状不能太复杂，并且锻件的成本比铸件高，一般钢锻件比钢铸件成本高50%100%。本减速器是小批量生产，受载荷性质为轻微震动，所以采用HT200铸造方法。铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两大类，箱体一般采用砂型铸造，并且成本要比特种铸造低，所以本减速器采用砂型铸造。端盖材料的选择：Q235A铸件受轻负荷，磨损无关紧要，多用于托盘、盖、手轮、把手等零件，所以本减速器的端盖采用Q235A材质。齿轮材料的选择：45号钢是高强度中碳调质钢，具有一定的塑形和韧性，较高的强度，切削性能好，采用调质处理可活得很好的综合力学性能，适用于制造强度较高的运动零件，如空压机、泵的活塞，连杆、齿条、齿轮及机械中通用的轧制轴。所以齿轮采用45号钢。齿轮的工艺选择：对齿轮材料的基本要求是：齿面要硬，齿心要韧，以抵抗齿面失效和齿轮折断。45号钢中小型零件调质后可得到较好的韧性及较高的强度，所以减速器中小齿轮采用45号钢调质处理。大型零件（截面尺寸超过80mm），以采用正火处理为宜，所以减速器中大齿轮采用45号钢正火之后淬火处理。轴的材料和工艺性选择：正火处理可改善切削性能，消除共析钢中的网状碳化物，并且中碳钢淬火前正火可以减少淬火缺陷，提高力学性能。所以轴亦采用45号钢正火处理。4.2齿轮传动设计方案 减速机对齿轮硬度要求不是很高，且软齿面在开始出现少量点蚀后，有时点蚀不会再继续扩展，因工作初期轮齿表面接触不良，在少量凸起出受到很大的接触应力，使凸起部分剥落消失，齿面接触趋于良好，点蚀停止扩展，可以避免齿面点蚀，而硬齿面不能控制齿面点蚀。故选择工艺相对简单的软齿面齿轮，软齿面齿轮（硬度350HBS）多经调质或正火处理后切齿，切齿精度一般为8级，精切可达7级。常用钢号如 45、40Cr、38SiMnMo、35CrMo。易制造、成本低。常用于对尺寸和重量无严格要求的场合。在啮合过程中，小齿轮的轮齿接触次数比大齿轮多，为了使大小齿轮的寿命接近，这类齿轮一般应使小齿轮的齿面硬度高出大齿轮3050HBS，甚至更高。故在对齿轮进行热处理时，小齿轮选用45钢，调质处理HB1=240HBS；大齿轮选用45钢，正火处理HB2=200HBS。斜齿轮传动：啮合性好，传动平稳，噪声小；重合度大，降低了每对齿轮的载荷，提高了齿轮的承载能力；不产生根切的最小齿数少；结构紧凑。其缺点是轮齿啮合时的作用力有轴向分力，将增大传动装置中的摩擦损失。直齿轮传动：传动能力小，噪音大，优点是加工比较简单。综合上述，应选择斜齿轮传动。设计原则：在保证齿面接触疲劳强度的前提下，满足齿根弯曲疲劳强度。校核原则：在齿根弯曲疲劳强度不大于弯曲疲劳极限强度的情况下，弯曲疲劳应力不大于弯曲疲劳极限应力。4.3 第一级齿轮传动设计计算 取齿轮传动齿数z1=23,z2=102；小齿轮选用45钢，调质处理，处理以后HB1=240HBS；大齿轮选用45钢，正火处理，处理以后HB2=200HBS。 初选螺旋角=12，齿宽系数=1； 按齿面接触强度设计； 确定载荷系数K：KA=1.00;估计圆周速度v=1m/s，则；动载系数Kv=1.03， 查图可知，齿间载荷分配系数K=1.42，齿向载荷分布系数K=1.18，K=KAKVKK=1.726 计算转矩： 区域系数ZH=2.43；重合度系数，因，；螺旋角系数接触疲劳极限应力应力循环次数 寿命系数KHN1=1.00，KHN2=1.12计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1。计算小齿轮分度圆直径。计算圆周速度。修正载荷系数。校正试算的分度圆直径d1，。计算法向模数。计算中心距。按圆取整后的中心距修正螺旋角，值改变不多，参数。计算分度圆直径.计算齿轮宽度校核齿根弯曲疲劳强度重合度系数螺旋角系数计算当量齿数； 查取齿形系数YFa1=2.62；YFa2=2.15查取应力修正系数YSa1=1.58；YSa2=1.83查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数按N1=8.12查得KFN1=KFN2=1计算弯曲疲劳应力，取失效概率为1%，安全系数S=1计算弯曲应力 ，故合适。4.4第二级齿轮传动设计计算 本传动方案为同轴式传动，要求两对齿轮中心距相同，故两对齿轮参数中唯一不同的是齿宽。取高速级小齿轮齿宽b3=27mm，大齿轮齿宽b4=25mm。4.5 轴的初算4.5.1轴最小直径的计算 同轴式传动中有三根轴，命名高速级轴为轴1，与高速级轴以齿轮相连的轴为轴2，低速级轴为轴3。轴的材料选用常用的45钢，当轴的支撑距离未定时，无法按弯扭合成强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式为：（mm）。轴1与轴3为外伸轴，查表得C1=C3=112，C2=118，考虑到与单键连接键削弱轴的强度，直径增大1.03倍。4.5.2 轴的总体尺寸初算考虑到轴1要与电动机相连，轴3要与联轴器相连，初定d1=18mm,d2=30mm,d3=32mm轴的径向尺寸变化原则为：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（6-8）mm，否则可取（1-3）mm，轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取（1-3）mm。轴上的键槽应靠近零件的装入端（1-3）mm。轴1（输入轴）自输入端开始（自右至左）与之相配合的零件有：联轴器、端盖（橡胶挡圈）、轴承、套筒、齿轮、轴承，考虑到各个零件之间的间隙以及各个零件与壁面之间的间隙，确定轴的尺寸如下： 轴2（中间轴）自右至左依次与之配合的零件有：轴承、套筒、齿轮、齿轮、套筒、轴承，考虑到各个零件之间的间隙以及各个零件与壁面之间的间隙，确定轴的尺寸如下： 轴3（输出轴）自右至左依次与之配合的零件有：联轴器、端盖（密封圈）、套筒、轴承、套筒、齿轮、轴承，考虑到各个零件之间的间隙以及各个零件与壁面之间的间隙，确定轴的尺寸如下：4.6 键的选择及键联接的强度计算4.6.1 键联接方案选择键是标准零件，一般分为两大类：平键和半圆键，构成松联接；斜键，构成紧联接。 键和键连接的类型、特点和应用如下表所示：键的类型特点应用连接键普通平键GB/1096-2003靠侧面传递转矩。对中良好，结构简单、装拆方便。不能实现轴上零件的轴向固定A型用于端铣刀加工的轴槽，键在槽中固定良好，但轴上槽引起的应力集中比较大；B型用于盘铣刀加工的轴槽，轴的应力集中较小；C型用于轴端应用最广，也适用于高精度、高速或承受变载、冲击的场合导向平键GB/1097-2003靠侧面工作，对中性好，结构简单。轴上零件可沿轴向移动键用螺钉固定在轴上，键与毂槽为动配合，轴上零件能做轴向移动。为了拆卸方便，设有起键螺钉用于轴上零件轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮滑键联接靠侧面传递转矩，对中性好，结构简单键固定在轮毂上，轴上零件在轴上的键槽中做轴向移动用于轴上零件轴向移动量大的场合半圆键GB 1099-2003靠侧面传递转矩。键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率中心摆动，装配方便。键槽较深，对轴的削弱较大一般用于轻载，适用于轴的锥形端部普通楔键GB 1564-79钩头楔键GB 1565-79键的上下两面是工作面。键的上表面和毂槽的底面各有1:100的斜度，装配式需打入，靠楔紧作用传递转矩。能轴向固定零件和传递单方向的轴向力。但使轴上零件与轴的配合产生偏心与偏斜用于精度要求不高、转速较低时传递较大的、双向的或有振动的转矩有钩头的用于不能从另一端将键打出的场合，钩头供拆卸用，应注意加保护罩 1轴与3轴上和联轴器相配合的键：由于是一般的键联接，联轴器没有做轴向移动的要求，不采用导向平键和滑键；轴也不是锥形，所以不采用半圆键，并且半圆键对轴的削弱较大；转速较大，载荷性质为微振，所以不采用普通楔键和钩头楔键，并且还会引起零件与轴的配合偏心，在冲击、振动或变载下也容易松动。综上，采用普通平键联接。 2轴与3轴上和齿轮相配合的键：是一般的键联接，并且8级精度的齿轮要求有一定的定心性，所以也采用普通平键联接。 3轴键槽轮毂处部分的轴径为42mm，选择普通圆头平键键12X40，b=12mm，h=8mm，L=40mm 联轴器轴段轴颈32mm，选择普通圆头平键键10X45，b=10mm，h=8mm，L=45mm 2轴键两槽轮毂处部分的轴径均为35mm，选择普通圆头平键键10X45，b=10mm，h=8mm，L=45mm键10X36，b=10mm，h=8mm，L=36mm 1轴键槽轮毂处部分的轴径为28mm，选择普通圆头平键键8X20，b=8mm，h=7mm，L=20mm 联轴器轴段轴颈18mm，选择普通圆头平键键6X43，b=6mm，h=6mm，L=43mm4.6.2 键联接的强度计算 假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度为，查表6-2得钢材料在轻微冲击下的许用挤压应力为100-120MPa，所以取。3轴轮毂段键的强度计算：T=1/4h(L-b)d =1/48(40-12)0.1242=282.24Nm214Nm，满足强度条件。联轴器段键的强度计算： T=1/4h(L-b) d=1/48(45-10)0.1232=268.8Nm214Nm，满足强度条件。2轴轮毂段键的强度计算：T1=1/4h(L-b)d =1/48(45-10)0.1235=294Nm50.9Nm，满足强度条件。T2=1/4h(L-b)d =1/48(36-10)0.1235=218.450.9Nm，满足强度条件。1轴轮毂段键的强度计算T=1/4h(L-b)d =1/47(20-8)0.1228=70.56Nm12.1Nm，满足强度条件。联轴器段键的强度计算 T=1/4h(L-b) d=1/46(43-6)0.1218=119.88Nm12.1Nm，满足强度条件。4.7 滚动轴承选择及轴的支撑方式4.7.1滚动轴承的选择常用滚动轴承类型有：1）深沟球轴承：主要承受径向载荷和一定的双向轴向载荷，极限转速高，结构简单，价格低廉。2）角接触球轴承：能同时承受叫大的径向载荷和单项轴向载荷。接触角愈大承受轴向载荷的能力也愈大。这类轴承宜成对使用，适用于旋转精度高的支撑。3）圆柱滚子轴承：滚动体是圆柱滚子，内圈或外圈上有凹槽滚道，内外圈间可沿轴向做相对移动。它能承受大的径向载荷，不能承受轴向载荷，适用于刚性大、对中性好的支撑中。4）圆锥滚子轴承：与角接触轴承类似，因滚动体与套圈间为线接触，故同时承受径向载荷和单向轴向载荷的能力比角接触轴承的大，但其极限转速低，轴外圈可分离，安装调整方便，宜成对使用。轴承的尺寸系列代号：（1）直径系列分为超轻、特轻、轻、中和重系列；（2）宽度系列分为特窄、窄、正常、宽和特宽。 考虑经济、尺寸等因素，为了安装方便，节省成本，初步选择0系列。轴承的精度：各级滚动轴承的应用 精度等级应用及举例P0级用于旋转精度要求不高的一般低、中速旋转机构，如普通机床的变速箱、进给箱P6级用于旋转精度要求较高、转速较高的旋转机构，如精密机床P5级P4级用于旋转精度要求高、转速要求高的旋转机构。如普通机床主轴的前轴用p5级，较精密机床的主轴轴承用p4级P2级用于旋转精度要求较高、转速很高的旋转机构。如精密坐标镗床因此， 综合上述，结合经济性因素考虑，本减速器采用两种轴承。输出轴轴承出同时承受径向载荷和单向轴向载荷且转速较低，故采用一对圆锥滚子轴承；中间轴与输入轴转速相对较高且同时承受径向载荷和单向轴向载荷，故采用两对角接触轴承，轴承的精度等级为p0级。4.7.2轴的支承方式（1）两端固定支承：指两个支承端各限制一个方向的轴向位移的支撑方式。在纯径向载荷或轴向载荷较小的联合载荷作用下的轴，一般采用两端固定支承，并在其中一个支承端，使轴承外圈与外壳孔间采用较松的配合，同时在外圈与端盖间留出适当的空隙，以适应轴的受热伸长。（2）固定游动支承：指在轴的一个支承端使轴承与轴及外壳孔的位置相对固定，以实现轴的轴向定位。而在轴的另一支承端，使轴承与轴或外壳孔间可以相对移动，以补偿轴因热变形及制造安装误差引起的长度变化。 固定游动支承的运转精度高，对各种工作条件的适应性强。因此，在各种机床主轴、工作温度较高的蜗杆轴以及跨距较大的长轴支承中得到广泛应用。（3）两端游动支承：两端游动支承结构中两个支承端的轴承，都对轴不作精确的轴向定位，因此都属于游动支承。此类支承常用于轴的轴向位置已由其他零件限定的场合，如在人字齿轮传动的支承中。几乎所有不需要调整的轴承均可作游动支承。 由于轴受到的径向和轴向载荷较小，并且由于1、3轴轴端通过联轴器分别连接电动机和皮带，轴向应该避免产生位移。所以，选择两端固定支承。五、传动系统结构设计与总成5.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范5.1.1装配图整体布局绘图时，优先选用1:1，以加强真实感，所以用A0绘图纸绘制三个视图。 5.1.2 轴系结构设计与方案分析 本减速器是同轴式斜齿圆柱齿轮减速器，输入轴与输出轴分布在同一条直线上，从而导致整个减速器轴向尺寸比较大，中间结构较复杂，中间轴承润滑比较困难。 由于中间部分有轴承，并且需要润滑，所以中间铸出轴承座，用来支撑输出轴与输入轴。5.1.2.1 高速轴结构设计与方案分析 轴1（高速轴）自输入端开始（自右至左）与之相配合的零件有：联轴器、端盖（橡胶挡圈）、轴承、套筒、齿轮、轴承，由4.5.1确定最小轴径d=18mm考虑到各个零件之间的间隙以及各个零件与壁面之间的间隙，确定轴的尺寸如下：初步确定各阶轴的颈向尺寸： 当直径变化出的端面（即轴肩）是为了固定轴上零件或承受轴向力则直径变化应大一些，对于直径范围在20mm到60mm的轴，一般可取直径差大于或等于38mm，承受轴向力的轴肩可取上限。1）当轴颈变化仅为了装配方便或区别加工表面，不受轴向力也不固定轴上零件时，则相邻直径变化较小，稍有差别甚至是公差即可，其直径变化量可取13mm与联轴器相配合的轴段：因联轴器是标准件，因此与联轴器相配合的轴颈可根据联轴器孔来确定。选定联轴器为HL2弹性柱销联轴器，另外可取联轴器孔直径推荐值的最小值（与前面计算的高速级最小直径向接近，保证一定的经济性），所以确定轴颈为d=18mm；2）端盖所处的轴段：此处轴不承受轴向力，所以直径相对于第一阶的变化值要小一些，取直径差为4mm，即d=22mm；3）与轴承相配合的轴段：因轴肩仅是为了区分加工表面和装配方便（能够顺利的拆卸轴承），所以变化值取13mm，另外，此轴段与轴承相配合，轴承是标准件，所以此轴段的轴颈也必须同时满足轴承内圈的大小，根据查表，确定轴承为角接触轴承7205C，内圈直径为25mm，所以确定变化值取3mm，即轴颈d=25mm；4）齿轮处的轴段：此处轴无轴向力，确定变化值为3mm查所以去该段直径为d=28mm；5）齿轮所处阶段：因轴肩处会承受较大的轴向力，所以取直径变化值为7mm。此轴段轴颈d=35mm。6）轴肩后轴段：因同一轴上的轴承需成对使用，故此段直径d=25mm。7）轴上零件固定：轴承处利用箱体实现周向固定，利用套筒实现轴向固定； 齿轮利用轴上键实现周向固定，利用轴肩和套筒实现轴向固定。5.1.2.2 中间轴结构设计与方案分析 轴2（中间轴）自右至左依次与之配合的零件有：轴承、套筒、齿轮、齿轮、套筒、轴承，由4.5.1确定最小轴径d=30mm，考虑到各个零件之间的间隙以及各个零件与壁面之间的间隙，确定轴的尺寸如下： 1）与轴承配合处（2处）：轴段的轴颈必须同时满足轴承内圈的大小，根据查表，确定轴承为角接触轴承7206C，内圈直径为30mm，所以确定轴d=30mm；2）与齿轮配合处（2处）：此处固定齿轮，确定变化值为5mm，所以该段直径为d=35mm；3）轴肩处：此处轴段承受轴向力以固定齿轮，故确定变化值为5mm，该段直径d=40mm；4）轴上零件固定：轴承处利用箱体实现周向固定，利用套筒和端盖实现轴向固定；齿轮利用轴上键实现周向固定，利用轴肩和套筒实现轴向固定。5.1.2.3 低速轴结构设计与方案分析轴3（输出轴）自右至左依次与之配合的零件有：联轴器、端盖（密封圈）、套筒、轴承、套筒、齿轮、轴承，由4.5.1确定轴最小尺寸d=32mm，考虑到各个零件之间的间隙以及各个零件与壁面之间的间隙，确定轴的尺寸如下：1）与联轴器相配合的轴段：联轴器是标准件，可得出此轴段的直径d=32mm;2）端盖处的轴段：此轴段无轴向力，所以直径相对于第一阶的变化值要小一些，取直径差为3mm，即=35mm；3）与轴承相配合的轴段：因轴承是标准件，该轴段的直径要根据所选轴承内圈的大小来确定，所以确定此轴段的直径为d=40mm;4）与齿轮相配合的轴段：此处无轴向力，所以直径变化值取2mm。所以此轴段的直径d=42mm;5）固定齿轮的轴肩直径：该轴肩是为了实现齿轮的轴向固定，有轴向力存在，所以直径变化量大一些，取7mm，确定此轴段直径d=49mm；6）与固定齿轮的轴肩相邻轴段：同一根轴上轴承型号应相同，故此段轴径d=40mm。7）轴上零件固定：轴承处利用箱体实现周向固定，利用套筒和端盖实现轴向固定；齿轮利用轴上键实现周向固定，利用轴肩和套筒实现轴向固定。5.2 主要零部件的校核与验算5.2.1 轴系结构强度校核用许用弯曲应力法校核轴的强度1）计算齿轮受力轴1（输入轴）的校核：计算齿轮上的作用力：螺旋角=122512；分度圆直径齿轮受力：圆周力： 径向力： 轴向力： 弯矩：计算轴承反力：水平面： 竖直面： 画水平面弯矩图，竖直面弯矩图和合成弯矩图及轴转矩图：50.5mm50.5mm50.5mm50.5mmm垂直面受力图合成弯矩图扭矩图（3) 判断危险截面 初步分析齿轮轴面为危险截面，最大弯矩为：。 (4) 许用弯曲应力法校核轴颈（取齿轮旁轴肩直径）轴材料为45刚，调制处理，查得，用插值法查得： 当量弯矩,可知在轮剖面处的最大当量弯矩为： 45mm为轴相对最细处直径，也是最危险轴径处，校核通过，故经校核得出结论：轴安全。5.2.2 滚动轴承的寿命计算 选择的轴承为角接触轴承7205C，其基本参数d=25mm,D=52mm,B=15mm基本额定动载荷C=16.5KN，基本额定静载荷C0=10.5KN，油润滑nlim=16000r/min。a. 寿命计算：1） 经计算得Fr1=1751N，Fr2=526N，FA=213N2） 计算内部轴向力 S=0.7Fr，则 2） 计算单个轴承的轴向载荷，比较S1+FA与S2 S1+FA=1225.7N+213N=1438.7NS2 由图示结构，I轴承放松，II轴承压紧3） 计算当量动载荷则计算寿命取P1、P2中较大值代入寿命计算公式六、主要附件与配件的选择6.1联轴器选择联轴器的分类及优缺点比较1）刚性可移式联轴器:依靠元件间的相对可移性来补偿轴线的相对位移2）弹性联轴器：含有能产生较大弹性变形的元件，除有补偿能力外，还具有缓冲和减振作用。3）刚性固定式联轴器：无补偿能力联轴器介绍如下表所示：介绍联轴器刚性固定式联轴器刚性可移式联轴器弹性联轴器凸缘联轴器滑块联轴器齿形联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器组成由两个分别装在轴端的半联轴器及联接螺栓组成由两上端面上开有凹槽的半联轴器和两端面有凸榫的滑块组成利用内外齿啮合以实现两半联轴器的联接与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套的柱销代替联接螺栓将若干用非金属材料制成的柱销置于两个半联轴器凸缘上的孔中，实现两个半联轴器的联接应用只能用于平稳载荷或轻微冲击的场合适用于轻载、无剧烈冲击的两轴联接适用于重载下工作或高速运动的水平传动轴的联接用于冲击载荷不大，由电动机驱动的各种中、小功率传动轴系中用于载荷较平稳、起动频繁、轴向窜动量较大、对缓冲要求不高的传动轴系优点结构简单、工作可靠、传递转矩大、装拆较方便可联接不同直径的轴质量轻、惯性小具有良好的综合位移补偿能力、工作可靠结构简单、安装方便、更换零件容易结构简单、制造容易、装拆方便、不需要润滑、柱销较耐磨缺点对两轴对中性要求高，没有缓冲减震的作用对角位移较敏感，传动效率低制造困难、工作中需要良好的润滑缓冲和减振性能不高，补偿两轴相对位移量较小柱销弹性差、尼龙易吸潮变形，使用时应注意环境的影响 由于所设计的传动装置载荷平稳，且工作地点为室内，综合考虑成本、载荷性质、环境、拆装等多方面因素，选择弹性柱销联轴器。电动机轴径D=28mm，1轴轴径d=18mm所以选择联轴器的型号为HL2，L=38mm3轴轴径d=32mm，选择HL2，L=60mm，与联轴器相连的另一端轴径取d=30mm6.2 润滑与密封的选择6.2.1 润滑方案对比及确定润滑方式优点缺点油润滑润滑可靠，摩擦系数小，具有良好的冷却和清洗作用需要复杂的密封装置和供油设备脂润滑油膜强度高，油脂粘附性好，不易流失，能防止灰尘、水分和其他杂物进入轴承，密封装置简单转速较高时摩擦损失较大（润滑脂的不足和过多，都会导致轴承工作中温升增大） 浸油齿轮的圆周速度为，以靠箱体内油的飞溅直接润滑轴承，所以选择油润滑。6.2.2 密封方案对比及确定。与环境保护要求关系（1）非接触式密封装置：这类密封装置工作时不与轴或配合件直接接触，因此可用于高速运转轴承的密封。有以下几种形式： 1）缝隙式密封：这种密封形式是在轴与透盖配合面间设有较长的环形间隙，间隙愈小，轴向宽度愈长，密封效果愈好，适用于环境比较干净的脂润滑条件。 2）沟槽式密封：这种密封形式是在轴承透盖孔上开设若干条并列环形沟槽，沟槽内填脂以提高密封效果，结构简单。 3）挡圈式密封：挡圈与轴一起旋转，利用离心力甩出油和杂质，转速愈高密封效果愈好。 4）甩油环式密封：甩油环靠离心力将油甩掉，再通过导油槽将油导回油箱。 5)迷宫式密封：分为轴向迷宫式和径向迷宫式。轴向迷宫曲路由套和端盖的轴向间隙构成，端盖应为剖分结构，径向尺寸紧凑。径向迷宫式密封中端盖不需剖分，装拆方便。迷宫式密封对油润滑、脂润滑都有效。（2）接触式密封装置：装置中的密封件与轴或其他配合件直接相接触，故工作中产生摩擦、磨损并使温度升高。一般适用于中、低速条件下轴承的密封。 1）毡圈式密封 毡圈式密封有单毡圈式、双毡圈式和多毡圈式。主要用于脂润滑，对干净环境下工作的轴承进行密封。 2）密封圈式密封 用耐油橡胶制成，分为骨架和无骨架两种形式。为了保持密封圈的压力，将密封圈用金箍在轴上，使密封呈锐角。若带有油封骨架，与孔配合安装，不需要轴向固定；另一种无金属骨架，需要轴向骨架。这种密封结构简单、便于安装、密封可靠。 通过比较，由于轴承属于中、低速运转情况，采用油润滑的方式，所以选择有骨架的橡胶油封的密封方式。6.3 通气器 减速器运转时，箱体内温度升高，气压加大，对减速器密封极为不利，所以多在箱盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使箱体内热膨胀气体自由逸出，以保证箱体内外压力均衡，提高箱体有缝