机械设计课程设计-圆锥圆柱二级减速器设计.docx

燕山大学课程设计报告燕 山 大 学机 械 设 计 课 程 设 计 报 告题目： 圆锥圆柱二级减速器 全套图纸加扣3012250582 学 院： 机械工程学院 年级专业： 13级机电控制工程1班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2 目 录第一部分 1、摘要.3第二部分1、项目设计目标与技术要求.32传动系统方案制定与分析.43 传动方案的技术设计与分析3.1 电动机选择与确定.63.1.1 电动机类型和结构形式选择.63.1.2 电动机容量确定.63.1.3 电动机转速选择.83.2 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.83.2.2 各级传动比分配.8 3.2.2.1 分配方案.9 3.2.2.2 各级传动比确定.94 关键零部件的设计与计算4.1 设计原则制定.104.2齿轮传动设计方案.15 4.3 第一级齿轮传动设计计算.154.3.1 第一级齿轮传动参数设计.154.3.2 第一级齿轮传动强度校核.154.4第二级齿轮传动设计计算4.4.1 第二级齿轮传动参数设计.194.4.2 第二级齿轮传动强度校核.214.5 轴的计算4.5.1 轴径初估.234.6 键的选择及键联接的强度计算4.6.1 键联接方案选择.23 4.6.2 键联接的强度计算.244.7 滚动轴承选择方案及固定方案.255 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.265.1.2 轴系结构设计与方案分析5.1.2.1 高速轴结构设计与方案分析.285.1.2.2 中间轴结构设计与方案分析.295.1.2.3 低速轴结构设计与方案分析.305.2主要零部件的校核与验算5.2.1 轴系结构强度校核(选择低速轴进行校核).315.2.2 滚动轴承的寿命计算.356主要附件与配件的选择6.1联轴器选择.376.2 润滑与密封的选择6.2.1 润滑方案对比及确定.386.2.2 密封方案对比及确定.386.3 通气器.396.4 油标.406.5 螺栓及吊环螺钉.406.6油塞.407 零部件精度与公差的制定7.1 精度制定原则.417.2 减速器主要结构、配合要求.417.3 减速器主要技术要求.438 项目经济性与安全性分析 8.1 零部件材料、工艺、精度等选择经济性.438.2 减速器总重量估算及加工成本初算.438.3安全性分析.438.4 经济性与安全性综合分析.449 设计小结.4510 参考文献.45附录：装配体三维截图摘 要摘要：在带式运输机传动装置设计过程中主要包括装置的整体设计：包括电动机的选择，总传动比及分配，运动学计算三个部分。之后是传动装置减速器的设计：包括齿轮的设计，轴的设计，密封装置的选择。依据设计任务书给出的数据进行整体设计，之后根据整体设计给出的运动和动力学参数进行减速器的设计，最终得到减速器的所有尺寸。在本次的设计过程中，包含了机械设计的知识，互换性的知识，机械制图的知识。本次的设计报告包括设计任务及要求，传动装置的总体选择，减速器的减速形式的选择，传动件的设计，密封装置的设计，润滑方式的设计，支承方式的选择，轴承的选择等内容。关键词：减速器 传动装置 轴 齿轮1 项目设计目标与技术要求 任务描述：机械设计课程设计的主要内容为：（1）传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择；（2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；（3）传动零件的设计计算（如除了传动，蜗杆传动，带传动等）；（4）轴的设计计算；（5）轴承及其组合部件选择；（6）键联接和联轴器的选择及校核；（7）减速器箱体，润滑及附件的设计；（8）装配图和零件图的设计；（9）校核；（10）轴承寿命校核；技术要求：减速器的应用场合：室外 载荷情况：微振 批量：小批 F= 1528N D=0.31m V=1.41 m/s2传动系统方案制定与分析2.1各个传动方案的比较及优缺点带传动： 优点：1、带传动是挠性传动，具有缓冲减振的作用，传动噪 声低（无冲击）。2、摩擦式带传动具有过载保护的作用。3、可以传递两个或多个相聚较远轴之间的传动。4、不需要润滑。5、结构简单维修方便。6、适用于高速传动。缺点：1、有弹性滑动现象，传动比不准确，不适合用在对传动比要求准确的场合。2、与链传动和齿轮传动相比，结构大强度低寿命短3、有静电，不适合易燃易爆的场合。齿轮传动：优点：1、能保证传动比恒定不变。2、适用的载荷与速度范围广，传递的功率可由很小到几万千瓦，圆周速度可达150m/s。3、结构紧凑，效率高，工作可靠寿命长。缺点：1、对制造和安装精度要求较高。2、当两轴间距较大时，采用齿轮传动较笨重。3、成本高，制造精度低时或速度较高时有振动。各种齿轮的优缺点对比： 直齿齿轮：当两个直齿齿轮啮合时，其齿面接触线是与齿轮轴线平行的直线，因此，当直齿轮，整个尺宽同时进入啮合并同时退出啮合，从而导致冲击、振动和噪声较大，影响了传动平稳性。 斜齿齿轮：当两个斜齿齿轮啮合时，由于轮齿倾斜，一端先进入啮合，另一端后进入啮合，其接触线由短变长，再由长变短。则冲击、振动和噪声较小，传动较平稳。与直齿轮相比，斜齿轮更适合于高速传动。与直齿传动相比，斜齿轮传动有以下优点：1.啮合性好。齿轮开始啮合和脱离啮合都是逐渐的，故传动平稳，噪声小。对齿廓制造误差反应小。2.重合度大。相对提高了斜齿轮的承载能力，延长了使用寿命。3.结构紧凑。斜齿标准齿轮的最小齿数较直齿轮的少，同样的情况下，斜齿轮传动结构更紧凑。斜齿轮的主要缺点：产生轴向推力。 锥齿轮传动：可以用来传递两个相交轴之间的运动和动力。和圆柱齿轮相比，直齿圆锥齿轮的制造精度低，工作时振动和噪声较大，故圆周速度不宜过高。v 蜗杆传动：优点：结构紧凑、工作平稳、无噪声、以及能获得较大的传动比缺点：制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时蜗轮一般用贵重的减摩材料。v 链传动：优点：1、无滑动可以得到较准确的传动比（平均传动比）。2、传动效率高，不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小3、可以在比较恶劣的环境中使用 。缺点：瞬时速率不均匀，传动平稳性较差，有噪声 综上所述，由于输送端对传动比要求不是很严格准确，而且带传动可以传递较远轴之间的运动，所以将带传动放在卷筒轴上用来输送煤块，由于齿轮传动与链传动相的传动比准确，传动平稳，噪声小，与蜗轮蜗杆传动相比效率较高，发热量少，故减速器内部采用齿轮传动，由 于传递两个相交轴之间的传动，故高速级采用锥齿轮传动，因为锥齿轮有轴向力，为了平衡掉中间轴部分轴向力，并且圆柱斜齿轮传递运动较直齿轮平稳，噪声小，所以第二级传动采用圆柱斜齿轮传动。3 传动方案的技术设计与分析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： 该系列为一般用途防护式笼型电动机。能符合防止手指触及机壳内带电体或转动部分；防止直径大于12mm的小固体异物进入，并防止垂直线成60度角的淋水对电机的影响该系列电动机具有很高的效率、启动性能好、噪声低、体积小重量轻等优点。适于驱动无特殊要求的各种机械设备。 Y系列（IP44)三相异步电动机：该系列电动机效率高、节能、转矩高、噪声低、振动小，运动安全可靠。能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部;具有与Y 系列（IP23)相同的用途外，还能适用于灰尘多、水土飞溅的场合。 YEJ系列电磁制动三相异步电动机:适合于要求快速停止准确定位的传动机构或装置上，具有制动快，定位准确的优点。 综合以上三种电动机的特点和优点，结合所设计的减速器用于煤场工作，灰尘较多，使用条件较为恶劣，应该考虑灰尘等其他杂物侵入到电机内部，所以选择Y系列（IP44)三相异步电动机。3.1.2 电动机容量确定 电动机的容量选得是否得当，对其工作和经济性影响很大。容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏，容量大过大则电动机的价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满载工作，效率和功率因数都较低，增加电能消耗，造成很大的浪费。电动机容量主要根据运行时的发热条件来决定。课程设计所给的题目工作机一般为稳定（或变化很小）载荷下连续运转的机械，而且传递功率较小，故只需使电动机的额定功率等于或稍大于电动机的实际输出功率,一般不需要校验发热和启动力矩。 1).卷筒轴的输出功率 2).电动机的输出功率 传动装置的总效率式中，为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承、联轴器的效率。由机械设计课程设计指导书（以下未作说明皆为此书中查得）表12-10查得：带传动；轴承；圆柱齿轮传动；弹性联轴器，锥齿轮传动：故 2.电动机：电动机的输出功率：其中，传动装置的传动效率：所以，式中：为联轴器的效率（弹性联轴器）， 为齿轮传动效率（8级精度）， 轴承效率（滚动轴承）， 为卷筒效率 3.电动机额定功率由机械设计课程设计指导书 韩晓娟 第十四章P120 表14-4选取电动机额定功率 电动机的裕度：电动机的裕度为12.4%，既允许电动机可以短时间过载，有保证了电动机的性能得到充分地发挥，避免浪费较多的功率。3.1.3 电动机转速选择 动机转速的选择 额定功率相同的同类型的电动机，有几种不同的转速，如三相异步电动机常有的四种同步转速，即3000，1500，1000，750r/min。电动机的转速高，极对数少，尺寸和重量小价格也低，但使传动装置的传动比大，传动装置的结构尺寸、重量增大，成本提高；选用低速的电动机则相反。一般来说，如无特殊要求，通常多采用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。这里初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较，按推荐的二级减速器传动比合理范围（i=840），计算电动机转速的可选范围为：，符合这一范围的同步转速有1000r/min、1500r/min等。综合考虑电动机和传动装置尺寸的重量、价格、功率等因素，决定选用同步电动机Y132S-6。其参数如下表：型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）启动转矩最大转矩Y132S-63.010009602.02.23.2 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卷筒轴的工作转速为： 传动装置总传动比： 3.2.2 各级传动比分配 总传动比分配的一些原则：1）.各级传动比都应在常用合理的范围内，以符合各种传动形式的工作特点，并使结构比较紧凑。2).尽量使传动装置外廓尺寸或重量较小。3)在两级或多级的齿轮减速器中尽量使各级大齿轮浸油深度合理（低速级大齿轮浸油稍深，高速级大齿轮能浸到油)。4)使各级传动尺寸协调，结构匀称合理，便于安装。5)对圆锥圆柱齿轮减速器，为使圆锥齿轮直径较小，一般可取圆锥齿传动比，并且满足以下条件：3.2.2.1 分配方案 ， ，所以，取 ， 3.2.2.2 各级传动比确定 将传动装置各轴由原动机到工作机依次定为1轴、2轴、3轴、工作机轴，并设，为相邻两轴间的传动比。a.各轴转速：电机轴：I轴：II轴：III轴：b.各轴输入功率：c.各轴输入转矩：运动和动力参数计算结果整理于下表：轴号功率P/kw转矩T/（Nm）转速n/(rmin)电机轴2.62726.139601轴2.625.869602轴2.4773.713203轴2.35284.0579.014 关键零部件的设计与计算4.1 设计原则制定4.1.1不同类件的安全系数确定： 齿轮类零件的安全系数：在计算齿轮的许用应力时时，按下式计算： 其中S为疲劳强度系数，若按作齿轮材料疲劳极限实验所取得失效概率计算齿轮的疲劳强度时，通常取S=1. 轴类零件的安全系数:当采用安全系数校核轴的强度时：（1）疲劳强度校核：综合安全系数应满足：其中 =为弯矩作用下的安全系数， = 为转矩作用下的安全系数，当材料质地均匀、载荷与应力计算较精确时，可取 S1.3-1.5；材料不够均匀、计算不够精确时，取 S 1.5-1.8；材料均匀性和计算精确度都很低，或尺寸很大的转轴，则取 S 1.8-2.5.重要的轴，破环后会引起重大事故时，应适当增大 S值。 （2）静强度校核：静强度校核的目的在于校核轴对塑形变形的抵抗能力。在校核时； = = 对于塑形材料，静强度的许用安全系数见机械设计许立忠 P145 表10-4因为减速器中的轴为一般轴，计算精度较低故取疲劳校核中的安全系数为2，对于静强度校核可根据材料的拉压和剪切屈服点的比值来选取。4.1.2关键件或主要件加工工艺制定： 轴类零件：要求不高的外圆在半精车时既可以加工到规定的尺寸，退刀槽、跃程槽、倒角和螺纹应在半精车时加工，键槽在半精车后进行划线和铣削，调制处理安排在粗车之后。调制后一定要修研中心孔，以消除热处理变形和氧化皮。磨削之前，一般还应修研一次中心孔，以提高定位精度。故主要的加工工艺如下：下料 粗车台阶 热处理 修研中心孔 半精车台阶 车退刀槽、跃程槽、倒角和螺纹 键槽划线 铣键槽 修研中心孔 磨外圆 齿轮类零件：齿轮毛坯为自由锻，齿形加工的方案比较：齿形切削加工方法按其原理可分为：成形法和展成法。成形法是用与被切齿轮的齿槽法向截面形状相符的成形刀具切出齿形的方法，常见的有铣齿、拉齿等。铣齿：1、生产成本低， 齿轮铣刀的结构简单，在普通铣床上既可以完成 2、加工精度低 齿形的准确性完全取决于齿轮铣刀，而一个刀号的铣刀要加工一定齿数范围的齿轮，致使齿形误差大，此外，在铣床上采用分度头，分齿误差也较大。 3、生产效率低 每铣一齿都要重复耗费切入、切出、退刀、和分度的时间。 鉴于以上特点：成形法铣齿一般用于单件小批量生产和机修工作中加工精度9级以下，齿面粗糙度为Ra6.3-3.2的齿轮。展成法：利用齿轮刀具与被切齿论的啮合运动，在专用齿轮加工机床上切出齿形的一种方法，它比成形法铣齿应用广泛。插齿和滚齿是展成法中常见的两种方法。 插齿和滚齿的比较：1、加工原理相同，均属于展成法。2、加工精度和齿面粗糙度基本相同 精度8-7级，Ra值为1.6左右。3、插齿的分度精度略低于滚齿，而滚齿的齿形精度略低于插齿。4、插齿后的齿面粗糙度略优于滚齿。5、滚齿的生产效率略高于插齿。6、生产类型相同 滚齿和插齿在单件小批量及大批量中均被广泛采用。 齿形精工精度：滚齿和插齿一般加工中等精度的齿轮7-8级，对于7级精度以上的齿轮或经淬火的齿轮，在滚齿和插齿之后需要进一步提高齿形精度，常用的齿形精加工方法有：剃齿、珩齿、磨齿和研齿。由于减速器齿轮的加工精度为中等加工精度，热处理为调制或正火，故不需要进行齿形的精加工，为了提高齿形的精工精度，提高生产效率不选用铣齿和插齿，而采用滚齿加工。 箱体类零件的加工方案：箱体类零件采用铸造的方式。铸造分为砂型铸造，特种铸造。 砂型铸造的特点：操作灵活，但劳动强度大，强度大，生产效率低，常用于单件和小批量生产。 特种铸造：分为熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，低压铸造，离心铸造。 熔模铸造：1、铸型精密无分型面，铸件的精度高表面质量好，尺寸公差CT7-CT4，表面粗糙度Ra值可达12.5-1.6.2、可制造形状复杂的铸件，最小壁厚可达0.7mm，最小孔径可达1.5mm。3、能适用各种铸造合金，尤其适用于高熔点和难加工合金的生产。4、工序复杂，生产周期长，铸件成本高，铸件尺寸和质量受限制，一般不超过25kg.熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合金等有特殊要求的精密铸件。 金属型铸造：1、铸件冷却速度快，组织致密，力学性能好。2、铸件精度和表面质量较高，铸件尺寸公差等级为CT9-CT6，表面粗糙度Ra可达12.5-6.3.3、实现了一型多铸，提高了生产效率，改善了劳动条件。4、金属型无透气且无退让性，铸件易产生浇不到、裂纹或白口等缺陷。金属型铸造适用于批量生产非铁合金铸件，对铸铁件只限于形状简单的中小批量。 压力铸造：1、铸件尺寸精度很高CT8-CT4，表面粗糙度可达3.2-0.8，压铸件可以不需要机加即可以直接使用。2.可以压铸形状复杂的薄壁零件。3.铸件组织致密，力学性能好。4.生产率高易于实现自动化。5.铸件凝固快，补缩困难，易产生缩松。6.设备投资大，铸型制造费用高，周期长，故只适用于大批量生产。 低压铸造：1.充型平稳，无冲击，飞溅现象，不易产生夹砂、砂眼、气孔等缺陷。2.浇注系统简单。低压铸造主要适用于生产质量要求较高的镁铝合金铸件。 离心铸造：1.组织细密，力学性能好。2.可以铸造圆形中空的铸件，简化工艺，节约金属。3.便于铸造双金属铸件。4.离心铸件表面粗糙，尺寸不易控制，需要增大加工余量来保证铸件质量，且不适宜生产偏析的合金。离心铸造主要用于生产管套类铸件。 由于减速器的批量为中批，所以不宜采用砂型铸造，而采用特种铸造，因为箱体零件的结构不是很复杂，没有必要采用熔模铸造，为了节约成本，不适合采用压力铸造，离心铸造主要用于套管类零件，故不采用，由于箱体类零件采用铸铁材料，且批量为中批，所以选择金属型铸造。4.1.3材料选择与工艺选择 齿轮类零件：设计原则制定：闭式软齿面齿轮传动（失效以点蚀失效为主）：按齿面接触疲劳设计，按齿根弯曲疲劳进行校核。闭式硬齿面齿轮传动（失效以轮齿折断为主）：按齿根弯曲强度进行设计，按齿面接触疲劳强度进行校核。开式齿轮传动（失效以磨损和轮齿折断）:因为磨损没有可靠的计算方法，所以按齿根弯曲强度进行设计然后考虑磨损因素，将模数m增大10%15%。材料的选择：对于齿轮材料的基本要求是：齿面要硬，齿心要韧，以抵抗齿面失效和轮齿折断。制造齿轮的材料有：1、钢 分为铸钢和锻钢两类。除尺寸较大、结构形状复杂宜选用铸钢外，一般均选用锻钢制造齿轮。1）软齿面齿轮：这类齿轮多经调制或正火处理后切齿，切齿精度一般为8级，精切可达到7级。常用的钢号为45、40Cr、38SiMnMo等。因齿面硬度不高，故限制了承载能力，但易制造、成本低。故常用于对尺寸和重量无特殊要求的场合。2）硬齿面齿轮 一般为切齿后经过热处理（整体淬火、表面淬火渗碳淬火、渗氮、液体碳氮共渗等）在磨齿。常用的材料有：20CrMnTi、20CrMnMo等。2.铸铁：由于抗弯和耐冲击性能均较差，故铸铁主要是应用在低速不重要的开式传动和功率不大的场合中3.非金属材料：在高速、小功率、精度不高的齿轮传动中，也有用非金属材料制造齿轮的，如夹布胶木、尼龙.因为设计的齿轮为软齿面，考虑到经济性选择45号钢。 轴类零件：设计原则制定：轴的工作能力决定于它的强度和刚度，对于高速轴，有时还决定于它的振动的稳定性。在设计轴时，包括结构设计和工作能力验算两个方面的内容：1)根据轴上零件的安装和定位及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。2）轴的承载能力验算是指轴的强度、刚度及稳定性的验算。 材料选择：1.轴的主要材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢 价廉，对应力集中的敏感性较小，所以应用广泛。常用的碳素钢有：30、40、45和50刚，其中最常用的是45钢。为保证其力学性能，应进行调制或正火处理。不重要的或受力较小的轴以及一般传动的轴可使用Q235A、Q255、Q235-AF。2. 合金钢具有角钢的强度和硬度，可淬性较好，可用在大功并要求减轻重量和提高轴的耐磨性时采用。常用的合金钢有12CrNi2、12CrNi3等。3.轴也可以采用合金铸铁和球墨铸铁来做。它们的毛坯是铸造成形的，所以以得到合理的形状。这些材料的吸振性好，可以用热处理的方法获得所需的耐磨性，对于应力集中的敏感性也较低。但是铸造轴的品质不易控制，可靠性差。考虑到轴的强度，选用钢，不选用铸铁，考虑到经济性原则选择碳素钢45 箱体类零件：材料的选择：箱体零件材料通常用灰铸铁（HT150、HT200等），对于重型或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。铸造箱体交易获得合理和复杂的结构形状，刚度好，易进行切削加工；但制造周期长，重量较大，因而多用于成批生产。单件生产的减速器，为了简化工艺、降低成本、缩短生产周期，也采用钢板焊接的箱体。为了节约成本，减少减速器的振动，考虑加工工艺，选择灰铸铁。4.2齿轮传动设计方案4.2.1软齿面/硬齿面方案选择： 获得软齿面（硬度350HBS）的热处理方法有整体淬火、表面淬火、渗碳淬火和氮化等。一般是在切齿后作表面硬化处理，再进行磨齿等精加工，精度可达5级或4级。但是随着硬齿面加工技术的发展，使用硬质合金滚刀或钴高速钢滚刀，也可精滚轮齿，而不需要再进行磨齿。硬化齿轮的齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度及齿面抗胶合能力都得到提高，因此采用硬齿面或中硬齿面是当前发展的趋势。 因为硬齿面的成本高，故虽然它的强度高，但是考虑到经济性的原因和课上所学知识，选择软齿面齿轮。4.2.2设计及校核原则：以齿面接触疲劳进行设计，以齿根弯曲强度进行校核4.2.3直齿轮.斜齿轮选择方案：圆柱直齿轮用于平行轴传动，齿轮啮合与退出时沿着齿宽同时进行，容易产生冲击，振动噪音。 圆柱斜齿轮除可用于平行中传动，还可用于交叉轴传动（螺旋齿轮机构）其特点：重合系数大，传动平稳，齿轮强度高，适于重负载，相比直齿而言：斜齿有轴向力。为了使传动更加平稳，选择斜齿圆柱齿轮。4.3 第一级齿轮传动设计计算4.3.1 第一级齿轮传动参数设计 (1)选择齿轮的材料，热处理方法及硬度小锥齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为HB1=240HBS，大锥齿轮材料为45钢，正火处理，硬度为HB2=190HBS，二者材料硬度差为50HBS，满足硬度差在3050HBS的要求，且硬度均小于350HBS（软齿面）；初选八级精度； (2)确定齿数：小齿轮齿数（2040），取z1=23，则z2=z1i=69 按齿面接触疲劳强度设计1.初定小齿轮大端分度圆直径： 2.参数确定：传动微振，由表6-4得；估计分度圆处圆周速度V=4m/s，由图6-11a得；齿间载荷分配系数（锥齿轮）；由图6-8取齿宽系数，又因为有，所以。由图6-17得齿向载荷分布系数；根据表3知；节点区域系数，（，图6-19）；弹性影响系数，（表6-5）；接触疲劳强度极限： ，（图6-27c） ，（图6-27b）计算应力循环次数：由图6-25取接触疲劳寿命系数，失效率1%，安全系数S=1得, 3.计算：小齿轮分度圆直径，代入中的较小值计算平均分度圆处的圆周速度修正载荷系数，（图6-11）；校正试算大端分度圆直径；计算大端模数，将模数标准化取m=3；计算锥距计算齿轮宽度，圆整，取（4） 按齿根弯曲疲劳强度校核：有如下公式：分锥角，；当量齿数，所以，（齿形系数，应力修正系数），；（图6-21,6-22）计算弯曲疲劳许用应力：取失效概率1%，安全系数S=1，由图6-26得所以，；，成立，所以，满足强度要求。4.4第二级齿轮传动设计计算4.4.1 第二级齿轮传动参数设计（1）选择斜齿轮的材料，热处理方法及硬度选材及热处理方式小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为HB3=240HBS，大齿轮材料为45钢，正火处理，硬度为HB4=190HBS，二者材料硬度差为40HBS，满足硬度差在3050HBS的要求，且硬度均小于350HBS（软齿面）； 选精度初选八级精度； 确定齿数小齿轮齿数（2040），取z3=18，则大齿轮齿数，圆整取z4=73，则可以得到实际传动比传动比误差，在允许范围内。 选取螺旋角（），初选螺旋角 齿宽系数，轴承相对齿轮不对称布置查表6-7得；（2）按齿面接触疲劳强度设计有公式1.参数确定：传动微振，由表6-4得；估计分度圆处圆周速度V=6m/s，由图6-11b得齿间载荷分配系数由图6-13得由于，由图6-17得齿向载荷分布系数；根据表3知；节点区域系数，（，图6-19）；弹性影响系数，（表6-5）；重合度系数因为，则取，所以得到接触疲劳强度极限： ，（图6-27c） ，（图6-27b）计算应力循环次数：由图6-25取接触疲劳寿命系数，失效率1%，安全系数S=1得2.计算：小齿轮分度圆直径，代入中的较小值 计算平均分度圆处的圆周速度 6；修正载荷系数（图6-11）； 校正试算大端分度圆直径；计算法向模数，将模数标准化取m=3mm；计算中心距，圆整，取a=145mm；按圆整后的中心距修正螺旋角值改变不多，所以，等值不必修正。计算分度圆直径计算齿轮宽度圆整取，（比大510mm）。（3）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由图6-21查得，查取应力修正系数由图6-22查得，计算弯曲疲劳极限应力及寿命系数寿命系数按，分别查得，计算弯曲疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数S=1计算弯曲应力综上可知，满足强度要求。4.5 轴的计算1.轴的设计 选取轴的材料为45，实际工作功率不是太大，考虑到轴的弯矩不是太大，取C=112，根据公式：则有：此计算为轴的最小直径，实际的轴的直径根据电机的外伸轴直径及结构要求拟定。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 对比分析常用键联接，确定键联接形式及尺寸选择依据常用的键联接：键是标准件，一般分为两大类:平键和半圆键，构成松联接；斜键构成紧联结。 平键的工作表面为侧面，工作时，靠键与键槽的挤压传递扭矩。按用途分为普通平键、导向平键和滑键三种。普通平键用于静联结，按结构分为圆头、方头和一端圆头一端方头键。圆头键牢固地卧于指状铣刀铣出的键槽中，方头键卧于盘状铣刀铣出的键槽中，常用紧固钉紧固。一端圆头一端方头的用于轴伸处。导键和滑键都用于动联结。 半圆键用于静联结，键的侧面是工作表面。半圆键的优点是：工艺性好缺点是：轴上的键槽较深，对轴的削弱较大。它主要是用于载荷较小的联结，也常用于锥形轴联结的辅助装置。平键和半圆键联结制造容易，拆装方便，在一般情况下不影响被联结件的定心，因而应用相当广泛。 斜键联结的主要缺点：引起轴上零件与轴的配合偏心，在冲击、振动或交变载荷下也容易松动，因此，不宜用于要求定心准确、高速和冲击振动或变载的联结。由于减速器存在冲击载荷，而且对 被联结件定心的要求较高故不宜使用斜键，又因为半圆键对轴的强度削弱比较大，不宜采用，所以均采用A型普通平键。键的材料为精拔钢，查机械设计许立忠P39表3-1 得键的许用挤压应力=110MPa 尺寸选择依据：由机械设计课程指导书韩晓娟P190 表17-30 知键的尺寸由键所在轴颈确定，键槽宽和键宽b的尺寸为配合尺寸，是决定配合性质的主要参数。 普通平键靠侧面传递转矩。具有对中良好，结构简单、装拆方便的特点。因此减速器的键连接选用普通平键。类型选用根据联轴器(A型)和齿轮(A型)的要求选定。轴键槽部分的轴径为20mm，所以选择普通圆头平键键 A632 GB/T 1096-79与锥齿轮配合处的轴径为28mm,所以选择普通圆头平键键 A832 GB/T 1096-79轴与锥齿轮配合处的轴径为38mm，所以选择普通圆头平键键 A1028 GB/T 1096-79轴左端键槽部分的轴径为35mm，所以选择普通圆头平键键 A1050 GB/T 1096-79右端键槽部分的轴径为42mm，所以选择普通圆头平键键 A1245 GB/T 1096-79轴与圆柱斜齿轮配合的键校核：8级精度的齿轮要求具有一定的定心性，所以选择A型平键，由于是静联接，选用普通圆头平键。由机械设计课程设计指导手册可知，当d=3844mm时，键的尺寸为:b=12mm,h=10mm参考毂长选键长l=45mm。键的接触长度。查表可得连接的许用挤压应力（载荷中等冲击）由式 得连接所能传递的转矩为所以键的选择符合要求。4.7 滚动轴承选择方案及固定方案4.7.1滚动轴承的选择 常用滚动轴承的类型1） 深沟球轴承：主要承受径向载荷和一定的双轴向载荷，极限转速高，结构简单，价格低廉。2） 调心球轴承：主要承受径向载荷和不大的双轴向载荷。这类轴承适合于弯曲刚度较小的轴、二轴承孔同心度较低及多支点的支撑中。3） 圆柱滚子轴承：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） 滚针轴承：径向结构尺寸紧凑，只能受径向载荷。对轴的变形或安装误差很敏感，适用于转速较低、径向尺寸受限制的场合。5） 角接触轴承：能同时承受较大的径向载荷和轴向载荷，适用于旋转精度较高的支撑。6） 圆锥滚子轴承：能同时承受径向载荷和单向轴向载荷的能力比角接触轴承大，但极限转速低，轴承外圈可以分离，安装、调试方便，宜成对使用。由于传动装置采用锥齿斜齿轮传动，存在一定的轴向力，故选用角接触球轴承。4.7.2 轴承固定的方案比较4.7.2.1轴承配置的方式：（1）背对背排列：载荷中心作用于轴承的中心线之外，即外圈宽端面相对，又称反安装。当工作零件位于悬臂端时，反安装的轴承跨距较大，悬臂长度较小，故悬臂端刚性较大。当轴受热伸长时轴承游隙增大，因此不会发生轴承卡死的现象。（2）面对面排列：载荷中心处于轴承中心线之内，即外圈窄端面相对，又称正安装。当工作零件位于两轴承之间时，正安装的刚性好。正安装的结构简单、拆装方便，但当轴受热伸长时轴承游隙减小，容易卡死，因此特别注意轴承游隙的调整。（3）串联排列：载荷中心处于轴承中心线同一侧，即外圈宽、窄端面相对。这种排列适合于轴向载荷大，需要多个轴承承担的情况。因为减速器中的高速轴中的齿轮在悬臂端，故高速轴的轴承采用反安装以减小悬臂端的长度。因为减速器为油润滑，在润滑零部件的过程中又降温冷却的作用，故减速器的发热量较少，而且齿轮布置在两个轴承之间，正安装时轴的刚性好，所以中间轴和输出轴轴承采用正安装。4.7.2.2 轴承的固定方案。（1） 两端固定支撑 指两个轴承各限制一个方向的轴向位移的支承方式。在纯径向载荷或轴向载荷较小的联合作用下的轴，一般采用向心型轴承组成两端固定支撑，并在其中的一个支撑端，是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-游动支撑 指在轴的一个支撑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。而在轴的另一支撑端，使轴承与轴或外壳孔间可以相对移动，以补偿因热变形及制造安装误差引起的长度变化。固定-游动支撑的运转精度高，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度较大的长轴支撑中得到了广泛的应用。（3）两端游动支撑 两段游动支撑结构中两个支撑端面的轴承，都对轴不作精确地轴向定位，因此都属于游动支撑。此类支撑常用于轴的轴向位置已由其他零件限定的场合，如在人字齿轮的传动支撑中。此时，若其中一根轴的轴向位置已进行了双向固定，则另一轴必须为双点游动支撑。否则，由于人字齿轮两侧齿轮不完全对称，会使轮齿受力不均匀，影响齿轮传动正常工作。由于减速器中轴的轴向力不大，而且减速器的运转精度不是很高，所以选择两端固定支撑.5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装配图整体布局装配图是机器组装、调试、维护等的技术依据，所以绘制装配图是设计过程的重要环节。必须考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、拆装、调整和润滑等的要求，用足够的视图和剖面表达清楚。圆锥圆柱齿轮减速器初绘图5.1.2 轴系结构设计与方案分析零件在轴上的固定:轴上零件通常是以毂和轴连在一起的，毂的固定有周向固定和轴向固定两种。零件的周向固定的方法：键、花键、成形、销、弹性环、过盈等联接。轴上零件轴向固