毕业设计（论文）-齿轮齿条式抹灰机设计.doc

西安文理学院机械电子工程系 本科毕业设计（论文）题 目 齿轮齿条式抹灰机设计 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 设计所在单位 2010年5月西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题 目齿轮齿条式抹灰机设计学生姓名 学 号 2专业班级 指导教师 职 称讲 师教 研 室机械毕业设计（论文）任务与要求任务：对齿轮齿条式自动抹灰机的机械结构部分进行设计，包括主要部件和总装的方案确定，参数计算，强度校核，主要零部件和总装图纸的绘制。要求：1、学习齿轮齿条式抹灰机相关理论及原理，确定设计方案； 2、根据方案完成主要零部件的设计； 3、运用相关软件完成主要零部件图和总装图； 4、撰写毕业论文。毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容第12周2010.3.12010.3.14第3周2010.3.152010.3.21第4周2010.3.222010.3.28第5周2010.3.292010.4.4第67周2010.4.52010.4.18第89周2010.4.192010.5.2第10周2010.5.32010.5.9第11周2010.5.102010.5.16第12周2010.5.172010.5.23 查阅相关资料，完成开题报告 对抹灰机的整体结构进行分析，根据机械设计手册相关规定完成减速器的传动装置设计。 对减速器的轴、滚动轴承、键和联轴器设计 减速器的箱体、润滑、密封及附件的设计抹灰机构的设计用AutoCAD绘图软件绘制抹灰机机构的结构图以及重要部件的零件图。 撰写论文论文定稿整理全部材料准备答辩答辩开始日期 2010.1.18 完成日期 2010.5.21 教研室主任（签字） 系主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目齿轮齿条式抹灰机设计学生姓名 学 号08102060142专业名称机械设计制造及其自动化指导教师 开题时间2010年1月18日班 级1班1、 选题目的和意义： 在建筑工程中，墙体抹灰这一必不可少的工序，多年以来都是通过人工操作实现的，既费时又费力，是对人力资源的极大浪费。在施工时，抹灰的质量难以控制，参差不齐，这与工人的技术水平有极大关系，能够使用机械化或半机械化的抹灰机械来代替人工操作，是几代建筑工人的夙愿，也是中国机械制造工程人员一直在积极探索的课题。但到目前为止，市场上还没有出现成熟的产品。这次毕业设计中，我设计的是新型自动抹灰机。它可广泛用于墙壁、墙裙、边角等所需砂浆、水泥浆、石灰浆的抹灰工作，能自动抹灰、自动压光、自动升降、厚薄可调、速度快、质量好、效率高、使用方便。该抹灰机日施工面积可达200-300平方米，是人工抹灰速度的10倍，并且避免了传统抹灰作业中墙面找平、贴饼、补空填平、刮去多余部分、回收落地灰、搭架子、苦脏累等诸多不利因素，它的研制成功是建筑机械领域中的一次革命，结束了千百年来人工抹灰的历史，减少了劳动强度，降低成本，增加效益，提高了建筑机械行业的自动化程度，同时也将取得更大的经济效益和社会效益。2、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势： 通过对国内外近十年公布的有关抹灰机的专利分析，抹灰机的研制现状可归纳为以下几个方面： 根据执行机构和抹灰装置的操纵方式，抹灰机一般可分为两种：一类是手持式抹灰机，其特点是抹灰装置没有固定安装在抹灰机器上，工作时工人用手掌控抹灰装置。抹灰装置沿墙壁高度方向上、下移动，沿墙宽度方向左、右移动。抹灰装置与墙壁厚度方向的相对距离都完全凭操作工人手工掌控。 另一类是机械式抹灰机，这类机器的特点是将抹灰装置安装在机器的立柱或门架上，而立柱或门架则固定在底盘上，整台机器形成一个刚性整体。抹灰装置借助于升降架可在立柱或门架上上下移动。抹灰装置可分为两种：一类是旋转盘式抹灰装置，它借助于旋转的抹灰盘将来自灰浆管的灰浆压到墙壁上，并予以抹平。这类抹灰装置的驱动方式有：电动机软轴式、油马达式、气马达式和压缩空气式直接叶轮工作等四种，以上的四种形式的抹灰装置结构都过于复杂。 另一类是平移式抹灰装置，它是借助于移动的抹灰板将来自灰浆管的灰浆抹到墙壁上并予以抹平，抹灰板和板体之间没有相对的移动，其结构相对简单。该产品是国内最为理想的建筑抹灰机械，社会需求量大，很少生产厂家，市场空间极为广阔，适宜建设规模生产企业。 该项目技术先进，生产成本低，具有前列的市场竞争优势和生命力，因返本快、利润大，可以说该项目投资风险是不存在的。 该项目在生产中纯属机械加工制造、组装，不存在三废排放，对环境无任何污染。 3、 主要研究内容： 1根据搜集到的相关资料及课题要求，初步确定设计方案； 2. 确定方案以后开始计算并选择材料。 （包括：电机型号选择 减速器设计 升降架的尺寸确定 支撑杆的刚度校核 带的选择及校验 顶杆传动机构的设计） 3用制图软件AUTOCAD绘出主要部件的零件图以及总装装配图； 4整理设计资料、撰写论文。指导教师意见及建议： 签字： 年 月 日教研室审核意见： 签字： 年 月 日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题 目齿轮齿条式抹灰机设计学生姓名 学 号08102060142专业名称机械设计制造及其自动化指导教师 检查时间2010.04.08班 级06机电1班毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况查阅相关资料详细了解了国内外抹灰机的现状及未来发展的趋势，对本次所设计齿轮齿条式抹灰机的草图进行简单的绘制，对各个部分的的功能、受力进行详细的分析。 进度方面，在老师的指导下，根据设计的要求，完成了电机的选择,根据电机转速及最后所设计抹灰部件的抹灰速度，完成了蜗轮蜗杆的设计及校核。 在接下来的任务中，将要完成轴的设计并校核，各附件、标准件的选择及顶杆、机架的设计，并完成所设计主要部件的AUTO CAD图及最终的总装配图。撰写论文，答辩。指 导 教 师 意 见签字： 年 月 日教研室意见签字： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名学 号专 业班 级毕业设计（论文）题目设计（论文）起止时间 年 月 日至 年 月 日指导教师评语：（应从选题、收集资料与运用、论点、论述依据、结论、论证方法、写作规范以及日常表现等方面对论文进行评述。）建议成绩：指导教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表学生姓名学 号专 业班 级毕业设计（论文）题目设计（论文）起止时间 年 月 日至 年 月 日评阅教师评语：（应从选题、写作规范、问题论证或说明效果等方面对论文进行评述）建议成绩：评阅教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录学生姓名学 号专业名称答辩时间年 月 日答辩地点指导教师题 目答辩小组成 员姓 名职 称姓 名职 称提问及回答情况记录： 记录人签字： 年 月 日答辩成绩：答辩小组组长签名： 年 月 日毕业论文成绩答辩委员会认定成绩毕业论文等级系（院）答辩委员会意见：负责人签名： 年 月 日注：1、毕业论文成绩=指导教师成绩40%评阅教师成绩20%答辩成绩40%；2、论文等级分优秀（90分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及格（6069分）、不及格（60分）。齿轮齿条式抹灰机设计摘要：本论文设计的是一种齿轮齿条式抹灰机，文中简要概述了抹灰机目前的发展状况和趋势。对产品进行了方案的确定，按照机械设计的一般步骤，计算并设计了抹灰机上的主要零部件。设计中对工作零件和支架均进行了必要的校核计算。抹灰机的固定导轨纵向固定在装有轮子的基座上，抹灰装置在升降架上，其特点在于：增设活动导轨，活动导轨驱动装置包括固定在平台上的蜗轮减速电机、通过键安装在蜗轮轴端部的齿轮、与齿轮啮合且固定在固定导轨内侧的齿条。升降架与蜗轮蜗杆电机的平台固定连接，并经减震装置与抹灰装置连接。本论文所设计的减速器动力通过齿轮齿条传动，带动活动导轨和抹灰装置上下运动，克服了传统的带轮传动、液压传动等的脉动现象的出现，实现自动抹灰。 关键词：抹灰装置，减速器，升降架，齿轮齿条。Gear rack type pasting machine designAbstract：The design is a kind of rack and pinion on plastering machine, the paper briefly outlines the current state of development plastering machine and trends.The product of the scheme, and in accordance with the mechanical design of the general steps to calculate and design the main components plastering machine.Design work carried out parts and support are necessary checking calculation.Plaster machine with a fixed rail vertical wheel fixed to the base, rendering plant shelves in the Lift, which is characterized by: an additional activity guide, activity guide driving device includes a fixed platform on the worm gear speed reducer motorthrough the key installed in the Ministry of worm gear shaft and gear mesh and the mounting rail inside the rack.Worm gear motor lift frame and platform for fixed connections, and by the damping device and the rendering device is connected. This paper is designed reducer power transmission through the gear rack to drive activity guide and plastering equipment up and down movement, to overcome the traditional pulley transmission, hydraulic transmission, etc. pulsation phenomenon, automatic plaster.Key words：Plastering installment, Speed reducer, Erector, Worm gear. 目录目录第一章 绪论11.1课题的背景和意义11.2抹灰机的研究现状与发展趋势11.3本课题研究的主要内容2第二章 方案确定32.1分析、拟定传动方案32.2减速器电动机的选择32.2.1选择电动机类型32.2.2选择电动机功率32.2.3选用电动机42.3外部电机的选择4第三章 减速器各部件的设计53.1传动比的分配及转速校核53.2减速器各轴转速，功率，转矩的计算53.2.1各轴转速53.2.2各轴的输入功率53.3.3各轴输入转矩63.3蜗轮蜗杆设计63.3.1选择材料63.3.2按齿面接触疲劳强度计算进行设计63.3.3蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸确定73.3.4校核齿根弯曲疲劳强度83.3.5求蜗杆圆周速度并校核效率93.3.6计算蜗杆传动主要尺寸93.3.7蜗轮蜗杆的结构设计93.3.8热平衡校核103.4齿轮齿条设计103.4.1选择材料103.4.2按齿面接触强度计算设计103.5蜗杆轴的设计133.5.1扭矩初算轴径133.5.2轴的结构设计133.6输出轴的设计计算143.6.1输出轴上的功率，转速和转矩：143.6.2求作用在蜗杆上的力153.6.3初步确定轴径的最小直径153.6.4轴的结构设计153.6.5精度校核轴的疲劳强度173.7标准件的选择203.7.1滚动轴承的选择203.7.2键连接的选择及校核计算203.8箱体及各附件的选择213.8.1箱体材料的选择213.8.2附件的选择213.9减速器的润滑与密封213.9.1滚动轴承的润滑213.9.2密封方式选取22第四章 外部设备设计计算234.1螺杆的设计计算234.1.1选择材料和许用应力234.1.2按耐磨性计算螺纹中径234.1.3自锁性验算234.1.4螺杆强度验算244.1.5螺母螺纹强度验算244.1.6螺杆稳定性的验算244.1.7螺杆刚度的验算254.2 V带及带轮的设计254.2.1计算功率254.2.2选取V带的型号254.2.3确定带轮的基准直径和264.2.4验算带速264.2.5确定带的基准长度和实际中心距a264.2.6验算小带轮的包角264.2.7确定V带的根数Z274.2.8求初拉力及带轮轴上的压力274.2.9带轮的设计274.2.10设计结果274.3支架的设计及校核27结束语29致 谢30参考文献31附 录32第3页西安文理学院本科毕业设计（论文）第一章 绪论1.1课题的背景和意义在建筑工程中，墙体抹灰这一必不可少的工序，多年以来都是通过人工操作实现的，既费时又费力，是对人力资源的极大浪费。在施工时，抹灰的质量难以控制，参差不齐，这与工人的技术水平有极大关系。到目前为止，市场上还没有出现成熟的产品。本设计为新型自动抹灰机，可广泛用于墙壁、墙裙、边角等所需砂浆、水泥浆、石灰浆的抹灰工作，能自动抹灰、自动压光、自动升降、厚薄可调、速度快、质量好、效率高、使用方便。该抹灰机避免了传统抹灰作业中墙面找平、贴饼、补空填平、刮去多余部分、回收落地灰、搭架子、苦脏累等诸多不利因素，它的出现标志着千百年来手工抹灰历史的结束，实为建筑行业一大改革力作，必将会产生巨大的经济和社会效益动抹灰机械产品。1.2抹灰机的研究现状与发展趋势 目前，市场上销售的抹灰机械一般由两部分组成：一部分是抹灰机；另一部分配套设备。国内抹灰机械的研制主要集中在抹灰机部分，其配套设备已有现成产品可供选择。通过对国内近十年公布的有关抹灰机的专利分析，我国抹灰机的研制现状可归纳为以下几个方面： 根据执行机构和抹灰装置的操纵方式，抹灰机一般可分为两种： 一类是手持式抹灰机，其特点是抹灰装置没有固定安装在抹灰机器上，工作时工人用手掌控抹灰装置。抹灰装置沿墙壁高度方向上、下移动，沿墙宽度方向左、右移动。抹灰装置与墙壁厚度方向的相对距离都完全凭操作工人手工掌控。 另一类是机械式抹灰机，这类机器的特点是将抹灰装置安装在机器的立柱或门架上，而立柱或门架则固定在底盘上，整台机器形成一个刚性整体。抹灰装置借助于升降架可在立柱或门架上上下移动。根据公布的专利，抹灰装置可分为两种：一类是旋转盘式抹灰装置，它借助于旋转的抹灰盘将来自灰浆管的灰浆压到墙壁上，并予以抹平。这类抹灰装置的驱动方式有：电动机软轴式、油马达式、气马达式和压缩空气式直接叶轮工作等四种，以上的四种形式的抹灰装置结构都过于复杂。 另一类是平移式抹灰装置，它是借助于移动的抹灰板将来自灰浆管的灰浆抹到墙壁上并予以抹平，抹灰板和板体之间没有相对的移动，其结构相对简单。抹灰机械的传动方式多采用液压传动，如液压多功能抹灰机，其抹灰的旋转驱动、上下升降、水平移动和灰浆泵的驱动都采用液压传动。屋面抹灰机除旋转盘式抹灰装置本身的驱动采用电动机软轴外，其他传动都采用液压传动。通过在使用中发现以上的设计存在许多的缺点:采用手持式抹灰机存在的主要问题是劳动强度仍然较大，不能起到减轻工人劳动强度的作用，且抹灰质量难以控制。为解决上述问题大都采用机械式抹灰机。但是现有的抹灰机存在平整度和表面光泽度达不到国家规定要求的问题，尤其是相邻两个刚抹出灰面不在同一个平面上。机械传动采用的液压传动易产生脉动现象，抹灰质量难以控制，同样会出现平整度和表面光泽度达不到国家规定要求的问题。为了解决上述问题，特研制设计了新型抹灰机。1.3本课题研究的主要内容本论文设计的主要内容有两部分：第一部分是传动部分即减速器总成，此部分包括：1、 蜗轮蜗杆设计及校核，2、 齿轮齿条设计及校核，3、 轴的设计及校核，4、 轴承、键等标准件的选择及校核，5、 箱体及各附件的设计选择第二部分是抹灰机构，主要包括：1、 顶杆机构的设计及校核，2、 抹灰装置的设计及校核。第二章 方案确定2.1分析、拟定传动方案此次设计的抹灰机为齿轮齿条式抹灰机，它是由电动机带动减速器实现减速效果，然后带动齿轮齿条系统使摸灰装置上下运动，以完成抹灰机的工作。为了使结构紧凑，此次设计的减速器为一级蜗轮蜗杆减速器。因为抹灰装置回程时速度远大于工作速度，所以要求选用可调速电动机。1支撑螺杆，2抹灰装置，3升降架，4支架，5微调装置，6轮子图2.1 抹灰机简图图2.2 抹灰装置简图2.2减速器电动机的选择2.2.1选择电动机类型根据目前市场上抹灰装置的的速度，在此估取抹灰机的最大工作速度为，则选用YCT系列电磁调速三相异步电动机。2.2.2选择电动机功率 根据实际情况，估取抹灰装置为50Kg 活动导轨为30Kg 电动机和减速器估计100Kg。 则可知抹灰装置的牵引力： (式2.1) 最大工作速度： ， (式2.2)由电动机至抹灰机的总效率为 (式2.3)(式中、分别为联轴器、蜗杆传动的轴承、蜗杆传动、齿轮齿条传动的效率。取、)，则 (式2.4) 电动机所需的输入功率： (式2.5)2.2.3选用电动机由于考虑使减速器和电动机的重量最轻所以选取Y90S-2表2.1电机的选择Y90S-2的主要参数如下表: 额定功率(kW)满载转速（）电机轴直径(mm)电机轴伸出端安装长度(mm)1.5284024502.3外部电机的选择 估取抹灰装置的牵引力： (式2.6)最大工作速度：则工作机所需的有效功率： (式2.7)电动机所需的功率： (式2.8)表2.2电动机的选择因此选用的电动机为Y801-4,额定功率为0.55KW 额定功率(KW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)电机轴直径(mm)0.5515001390 19第三章 减速器各部件的设计3.1传动比的分配及转速校核采用一级蜗轮蜗杆减速器减速并且要求自锁，当要求自锁时，且蜗轮的齿数要求大于29，所以蜗轮轴的转速所以齿轮的直径 (式3.1)取齿轮分度圆直径为63mm，模数m=6.3，齿数为31则实际蜗轮转速 (式3.2)传动比取 (式3.3)则蜗轮的实际转速为 (式3.4)检验转速误差转速误差，合乎要求。3.2减速器各轴转速，功率，转矩的计算3.2.1各轴转速蜗杆轴 (式3.5)蜗轮轴 (式3.6)3.2.2各轴的输入功率蜗杆轴 (式3.7)蜗轮轴 (式3.8)3.3.3各轴输入转矩计算电动机轴的输入转矩 (式3.9)蜗杆轴 (式3.10)蜗轮轴 (式3.11)表3.1各传动参数运动和动力参数的计算结果列于下表：参数轴名电动机轴蜗杆轴蜗轮轴转速n/（r/min）2840284091.61输入功率P/kW1.51.460.58输入转矩T/（NM）5.044.8958.09传动比i131效率0.970.3973.3蜗轮蜗杆设计3.3.1选择材料蜗杆选45钢，齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.3.2按齿面接触疲劳强度计算进行设计根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计算进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。由式（11-12）， 传动中心距 (1)确定作用在蜗轮上的转矩T 按Z=1,估取，有 (式3.12)(2)确定载荷系数K因工作比较稳定，取载荷分布不均系数；由表11-5选取使用系数；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系；则 (式3.13)(3)确定弹性影响系数因选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故，有(4)确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径d1和中心距a的比值，可查到(5)确定许用接触应力根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度45HRC，可从11-7中查蜗轮的基本许用应力应力循环次数 (式3.14) 寿命系数 (式3.15)则 (式3.16)(6)计算中心距 (式3.17) 因要求自锁，所以取a=160mm,由 i=31，则从表11-2中查取模数m=4，蜗杆分度圆直径d1=71mm可查，由于，即以上算法有效。3.3.3蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸确定(1)蜗杆轴向尺距 直径系数 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚(2)蜗轮 蜗轮齿数, 变位系数验算传动比i= 这时传动比误差=3.3%, 是允许的蜗轮分度圆直径 (式3.18)喉圆直径 (式3.19)齿根圆直径 (式3.20)咽喉母圆半径 (式3.21)图3.1 蜗轮简图3.3.4校核齿根弯曲疲劳强度 (式3.22) 当量齿数 (式3.23) 根据 可查得齿形系数。 螺旋角系数 (式3.24)许用弯曲应力查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数 (式3.25) (式3.26) (式3.27)弯曲强度是满足的。3.3.5求蜗杆圆周速度并校核效率 (式3.28)已知；与相对滑动速度有关。 (式3.29)从表中用差值法查得： 代入式中，得大于原估计值。因此不用重算。3.3.6计算蜗杆传动主要尺寸传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2i=31 Z1=1 Z2=31蜗杆导程角 (式3.30)得 (式3.31)蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q取 蜗轮分度圆直径 (式3.32)中心距 (式3.33)取整数100mm变位系数x2普通圆柱蜗杆传动变位的主要目的是配凑中心距使之符合标准或推荐值。蜗杆传动的变位方法与齿轮传动相同，也是在切削时，将刀具相对于蜗轮移位。凑中心距时，蜗轮变位系数x2为 (式3.34)在0.40.7之间符合要求。3.3.7蜗轮蜗杆的结构设计蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用整体式，铸造.具体尺寸见零件图3.3.8热平衡校核初步估计散热面积A(式3.35)周围空气的温度t 取t=20C 热散系数K 从 取热平衡校核 由式 (式3.36)得符合条件。3.4齿轮齿条设计3.4.1选择材料齿条选用40Cr（调质），硬度为280，齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240,二者之差为40。精度等级选7级精度。选齿轮齿数图3.2 齿轮简图3.4.2按齿面接触强度计算设计按式（10-21）试算，即 (式3.37)(1)确定各计算值1)试选，齿宽系数2)由表查得材料的弹性影响系数3)按图10-21d ： 齿条的接触疲劳强度极限 齿轮的接触疲劳强度极限4)计算应力系数 (式3.38)5)由图10-19取接触疲劳寿命系数6)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数，由式10-12，得 (式3.39) (式3.40)7) 计算齿轮传递的分度圆直径dlt，带入中较小的值的。 (式3.41) 8）计算圆周速度v。 (式3.42) (式3.43) 9）计算齿宽b。 (式3.44) 10）计算齿宽与齿高之比。 模数 (式3.45) 齿高 (式3.46) 11）计算载荷系数。 根据，7级精度，由图查得动载系数； 直齿轮，； 由表查得使用系数； 由表用插值法查得。 由，查图得；故载荷系数 (式3.47) 12）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得 (式3.48) 13）计算模数m。 (式3.49)（2） 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 确定公式内的各计算数值1） 由图查得：齿条的弯曲疲劳强的极限； 齿轮的弯曲疲劳强的极限； 2）由图取弯曲疲劳寿命系数，； 3）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 (式3.50) (式3.51) 4）计算载荷系数K。 (式3.52) 5）查取齿形系数。 查得，。 6）查取应力校正系数。 查得，。 7）计算齿轮、齿条的并加以比较。 (式3.53) (式3.54) 齿轮的数值大。设计计算 (式3.55)对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数2.16并就近圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出齿轮齿数。（3） 几何尺寸计算1）计算分度圆直径 (式3.56)2）计算齿轮宽度 (式3.57)3.5蜗杆轴的设计3.5.1扭矩初算轴径选用45钢调质，硬度为取 (式3.58)考虑到有键槽，将直径增大7%，则： (式3.59)因此选 3.5.2轴的结构设计(1)轴上零件的定位，固定和装配一级蜗杆减速器可将蜗轮安排在箱体中间，两队轴承对称分布，蜗轮由轴肩定位，蜗轮周向用平键连接和定位。同时另一边用套筒固定。轴承用套筒和端盖定位固定。蜗杆图3.3 蜗杆轴结构简图段：轴的最小直径为安装联轴器处的直径，故同时选用联轴器的转矩计算，查教材14-1，考虑到转矩变化很小，故取 (式3.60)按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件查机械手册表3.4联轴器的选择选用型号弹性套柱销联轴器型号公称转距许用转速轴的直径（mm）D(mm)160 71002732 1490因此选择段长度取轴上键槽键宽和键高以及键长为总键槽键4段：因为定位销键高度因此，。轴承端盖的总长为20mm,根据拆装的方便取端盖外端面于联轴器右端面间的距离为所以，段：初选用单列圆锥滚子轴承，参考要求，选用直径 查机械手册选用型号滚子轴承 且滚子轴承右端用于轴肩定位。查手册型号轴承定位轴肩高度选用因此可以确定段的尺寸。段：查变形系数所以 ,段：安装轴承和轴承盖，因此3.6输出轴的设计计算3.6.1输出轴上的功率，转速和转矩：(式3.61)(式3.62)轮轴的转速 (式3.63)3.6.2求作用在蜗杆上的力 3.6.3初步确定轴径的最小直径选用钢，硬度根据教材公式式，并查教材表15-3，取(式3.64)考虑到键槽，将直径增大10%，则； (式3.65)所以，选用3.6.4轴的结构设计 (1)轴上的零件定位，固定和装配 蜗轮蜗杆单级减速装置中，可将蜗轮安装在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面用轴肩定位，右端面用轴端盖定位，轴向采用键和过度配合，两轴承分别以轴承肩和轴端盖定位，周向定位则采用过度配合或过盈配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，右轴承从右面装入。图3.5 蜗轮轴结构简图 (2)确定轴的各段直径和长度由输出端开始往里设计。表3.3联轴器的选择查机械设计手册选用HL1弹性柱销联轴器。型号公称转矩许用转速（r/min）L1L轴孔直径(mm)HL11607100385220I段和段：，。轴上键槽取， II段：初选用单列圆锥滚子轴承，参照要求取，型号为初选30206型圆锥滚子轴承，考虑到轴承右端用套筒定位，取齿轮距箱体内壁一段距离a=10mm，考虑到箱体误差在确定滚动轴承时应据箱体内壁一段距离S，取S=8。已知宽度T=17.25，则段：因定位轴肩高度，轴承端盖的总宽度为20mm，根据拆装方便，取外端盖外端面与联轴器右端面间的距离为30mm,因此，段：为安装蜗轮段， ，蜗轮齿宽，V段：段右端为轴承的轴向定位。， VI段：该段为轴承安装故选。(3)轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的定位均采用平键连接。按由教材表6-1查得平键截面，键槽用铣刀加工，长为32mm，同时为了保证齿轮与轴配合由良好的对称，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连接，选用平键分别为为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。(4)参考教材表15-2，取轴端倒角为圆角和倒角尺寸，各轴肩的圆角半径为12(5)求轴上的载荷可以看出安装蜗轮处的轴截面是轴的危险截面 (式3.66)(式3.67)(式3.68)(式3.69)(式3.70) (式3.71) (式3.72) (式3.73)表3.4轴上各载荷参数载荷HV支反力N118.6118.643.243.2弯矩M总弯矩M扭矩(式3.74)故安全。3.6.5精度校核轴的疲劳强度 由于轴的最小直径是按扭矩强度为宽裕确定的，所以截面均无需校核。由第三章附表可知键槽的应力集中系数比过盈配合小，因而该轴只需校核安装轴承处轴截面。 抗截面系数 (式3.75) 抗扭截面系数 (式3.76) 截面E左侧弯矩 (式3.77) 截面E上扭矩T=29.22 (式3.78)(式3.79)(式3.80)轴的材料为45钢，调质处理由表查得 ，(式3.81)截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及因，,又由附图3-1可知轴的材料敏性系数，故有效应力集中系数(式3.82)(式3.83) 尺寸系数， 轴未经表面强化处理 (式3.84) (式3.85)又由碳钢的特性系数取；，计算安全系数(式3.86)(式3.87) (式3.88)(3)截面右侧 抗截面系数按教材表15-4中的公式计算(式3.89)抗扭截面系数 (式3.90)弯矩及扭转切应力为(式3.91)(式3.92) (式3.93)过盈配合处由附表3-8用插值法求出并取 =3.16，故(式3.94)附图3-4 表面质量系数 (式3.95)附图3-2尺寸系数， 故得综合系数为 轴未经表面强化处理 (式3.96) (式3.97)又由碳钢的特性系数取；，计算安全系数(式3.98)(式3.99)(式3.100)故该轴的强度足够。3.7标准件的选择3.7.1滚动轴承的选择根据根据条件，轴承预计寿命：12000小时由于轴受较大的轴向力，因此采用圆锥滚子轴承蜗杆轴使用的轴承30204GB/T294-1994 蜗轮轴使用的轴承30216 GB/T294-1994 3.7.2键连接的选择及校核计算1.联轴器1与蜗杆轴连接采用平键连接： 轴径，查手册GB/T1096-2003选用A型平键 得 即：键 可算得 又 根据教材P106式（6-1）平键连接强度条件得 (式3.101)2.蜗轮轴与蜗轮连接采用平键连接： 轴径 查手册GB/T1096-2003 选A型平键，得： 即：键1020 可算得 又根据教材P106式（6-1）平键连接强度条件得(式3.102)3.输出轴与联轴器2连接用平键连接: 轴径 查手册GB/T1096-2005 选A型平键，得： 即：键 可算得 又 根据教材P106式（6-1）平键连接强度条件得 (式3.103)3.8箱体及各附件的选择3.8.1箱体材料的选择 考虑到铸铁箱体较易获得合理和复杂的结构形状，钢度好，易进行切削加工，故选材料为的铸造箱体。3.8.2附件的选择1轴承盖的选择 由于凸缘式轴承盖调整轴承间隙方便，密封性能好，故选用凸缘式轴承盖。2视孔和视孔盖的选择 由于轧制钢板制视孔盖结构轻便，上下面无须机械加工，故选用轧制钢板制视孔盖。同时箱体之间应加纸质密封垫片，以防止漏油。3通气器的选择 由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用M201.54油标的选择 因为油尺相比圆形油标，长形油标结构简单，便于加工，节省材料，故选用长形油尺。5放油孔螺塞的选择 选用外六角细牙螺塞及垫片M141.53.9减速器的润滑与密封3.9.1滚动轴承的润滑 采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟，并设挡油盘，以防止轴承旁齿轮啮合时，所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。下置蜗杆上的轴承用油润滑型号选：全损耗系统油(GB4431989, 原名为机械油)蜗轮轴承用脂润滑型号选：滚动轴承脂（SH0369-1992）3.9.2密封方式选取 选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。