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矫直机减速器的结构设计毕业论文第1章 减速器原始数据和传动方案选择1.1 原始数据及设计要求传动方案的分析与拟定，研究矫直机减速器的传动原理，熟悉基本的设计流程，独立完成功率P=310Kw、传动比i=26.8、输入转速n=1000rpm矫直机减速器的结构设计；并对减速器的齿轮、轴、轴承等进行强度校核；根据计算结果完成减速器装配图及零件图的绘制。1.2 原始数据及设计要求减速机主要由齿轮、轴、轴承等组成。工作原理：电机将动力传给一级齿轮轴，通过中间轴传给长轴，长轴和上面两轴啮合，上面两轴又分别和下面两轴啮合，实现1:1传动，五输出轴转速相同，同时实现上面两轴转向相同和下面两轴转向相同。1第2章 确定传动比及参数相关计算2.1 传动比的分配传动系统的总传动比为：i=26.8根据参考文献2，根据传动方案，in=1.3in+1,得i=i1i2i3,因为五输出轴转速相同所以i3=1、i2=4.53、i1=5.882.2 传动装置参数计算各轴转速为n1=1000rpm，n2=170rpm, n3=n4=n5=n6 =n7=37.3rpm各轴功率为查表得传递效率为齿=0.99，轴=0.97 P1=310kw P2=P11-2=P1轴齿=3100.990.97=297.6kw P3=P23-4=P2轴齿=297.60.990.97=285.7kw P4= P5= P3轴齿 2=285.70.990.97 2= 136.9kw P6= P7= P5轴齿=136.90.990.97= 131.4kw 各轴转矩 T1=2960.5Nm 、T2=16718Nm、T3=73148Nm、T4=T5=35050Nm、T6=T7=33642Nm 2洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 齿轮传动的设计3.1 、轴齿轮设计的计算 （1）选择材料和许用应力为 小、大齿轮使用45钢调质和正火，小、大齿轮的齿面硬度216254HBS应力Hlim1=570MPa，齿面硬度162216HBS应力Hlim1=400MPa。 （2）齿面接触设计计算的公式为 T1=2960500Nmm查3取Ze=189.8取Kt=1.5选螺旋角=13，查减速器设计手册知ZH=2.47查3取齿数比=i1=5.8选Z1=23,Z2 =Z1=134 （3）端、轴向面重合度分别为；b =0.318dz1tan=1.85，依据表，Z=0.98。 （4）依据减速器设计手册接触应力Hlim1=570MPa，Hlim2=400MPa查文献1知寿命系数ZN1=1.1 ,ZN2=1.1 ，查表取安全系数其小、大齿轮应力应为： =627MPa =440MPa 取h=440，选小齿轮直径，得 =197.1mm （5）确定传动尺寸查减速器设计手册知动载系数KV=1.14，齿间分配系数Ka=1.2，查文献3知使用系数KA=1.1，和齿向载荷系数KB=1.11，所以总载荷系数为：K=KAKVKBKa=1.67对进行修正 =201mm 确定模数m 查表4-6取m=9确定总体中心距为：a1=729.7mm 取整，取a1=720mm则螺旋角为： = 13.04 与刚选值相差少，因此不需对有关的数修改。 b=dd1=221.1 取b2=225mm 取b1=230mm （6）校正弯曲疲劳强度由文献得知齿根弯曲疲劳强度公式是： 由表知齿形系数YF1=2.57,YF2=2.23,.由文献知应力修正系数YS1=1.61，YS2=1.792齿宽b=220.7mm，K=1.67, T1=2960500mm 、m=9、d1=201mm查减速器设计手册得重合度系数Y=0.70则许用弯曲应力是 查表知弯曲疲劳极限应力是： Flim1=230MPa Flim1=180MPa查文献得寿命系数 ,安全系数SF=1.24故： = 185.4MPa =145.1MPa校核合格。 （7）几何尺寸计算ha=m=9mm hf= (ha+c*)m=11.25mm h= ha+hf=20.25mm C=c*m =2.25mm da1 =d1+2ha=201+29= 219mm da2 =d2+2ha=619.5+29=637.5mm df1=d1-2hf=201-22.5=178.5mm df2=d2-2hf=619.5-22.5=597mm 3.2 、轴齿轮传动的计算（1）软齿面闭式传动的设计公式： 查表4-2Ze=189.8T2=16718000Nmm查文献3齿宽系数选螺旋角为=16，查减速器设计手册得对应节点区域系数ZH=2.47 取载荷系数Kt=1.5 齿数比=4.5初选Z3=17,Z4 =Z3=42.99取Z4=43 （2）端面和轴向重合度为： b =0.318dz1tan=1.78，由表查知重合度系数，螺旋角系数Z=0.98 （3）接触应力计算 查3得相应寿命系数ZN3=1.1 ,ZN4=1.1 查表取对应安全系数则小、大齿轮的许用接触应力为 =627MPa =440MPa 取h=440，初选分度圆直径为d3t，得 = 356mm （4）确定传动尺寸载荷系数的：查减速器设计手册知动载系数KV=1.14，查文献3知使用系数KA=1.1，和齿向载荷分配系数KB=1.11，同理查表齿间分配系数Ka=1.2所以载荷系数为：K=KAKVKBKa=1.67。对其进行修正确定模数m 查3取m=20对应传动尺寸中心距是； a2=626.5mm 取整，取a1=627mm则螺旋角为 = 16.8，与初选值相差少，因此不需对相关的数进行改， b4=dd3=399.6mm 取b4=400mm b3=b4 +(510) 取b3=390mm （3）校正齿根弯曲疲劳强度，齿根疲劳强度条件是 （a）K=1.67, T2=16718000mm ，m=20，d3=363.3mm(b)齿宽b=b4=340mm(c)由表得齿形系数YF3=2.57,YF4=2.23,.由表得应力修正系数YS3=1.61，YS4=1.79(d)查减速器设计手册知重合度系数Y=0.70许用弯曲应力 查表得弯曲疲劳极限应力为：Flim3=230MPa Flim4=180MPa查表得寿命系数 ,安全系数SF=1.24故： = 185.4MPa =145.1MPa校核合格。（4）齿轮传动其他尺寸da3 =d3+2ha=363.3+220= 403.3mmda4=d4+2ha=990+220=1030mmdf3= df1=d3-2hf=363.3-225=313.3mmdf4=d4-2hf=990-225=940mm3.3 、轴齿轮设计及计算（1）软齿面闭式传动按齿面接触设计 选螺旋角=13，查 减速器设计手册得系数ZH=2.47取Kt=1.5T3=73148000Nmm查3取对应弹性系数Ze=189.8查3取对应齿宽系数d=1.2=1初选Z5=28,Z6 =Z5=28取Z6=28 （2）则端、轴面重合度为： b =0.318dz5tan=2.46 由表查知，Z=0.98 （3）许用应力计算公式 查对应寿命系数ZN5=1.1 ,ZN6=1.1，对应 查表取安全系数则齿轮的许用接触应力为 =627MPa，另一个是 = 440MPa 取h=440，初算齿轮的分度圆直径d3t， = 608mm （4）确定传动尺寸载荷系数的：查文献3知使用系数KA=1.1，查减速器设计手册知动载系数KV=1.14，和齿向载荷分配系数KB=1.11，同理查表齿间分配系数Ka=1.2所以总体载荷系数为：K=KAKVKBKa=1.67对其修正模数m 查表m=20中心距：a3=574.7mm 取整，取a3=575mm则螺旋角为= 12.8 与初选值相差少，故不需对有关的数改。b6=dd5=547mm 取b6=550mm B5=b6 +(510) 取b5=560mm （5）校核齿根疲劳强度齿根强度条件 1齿宽b=b6=560mm2由图4-8得齿形系数YF5=2.57,YF5=2.23,.由表得应力修正系数YS6=1.61，YS6=1.79 3K=1.67, T5=73148000mm ，m=20，d5=497mm4查减速器设计手册知重合度系数Y=0.70 查表应力应为Flim3=430MPa Flim3=320MPa 查表得寿命系数 ,安全系数SF=1.24故： 校核合格。（6）计算齿几何尺寸ha=m=20mm hf= (ha+c*)m=25mm h= ha+hf=45mm C=c*m =3.5mm da5 =d5+2ha=497.3+214= 511.3mm da6 =d6+2ha=497.3+214=511.3mm df5= df5=d5-2hf=497.3-217.5=462.3mm df6=d6-2hf=497.3-217.5=462.3mm 10第4章轴的设计4.1 轴的设计（1） 选取轴的材料是45钢，调制处理，轴、=2960.5NM。轴上有键初步估算轴径：查表得C=125则 轴径应增大，取（2） 轴段的设计： 轴段1有键槽，此段轴径应增加5%，由于=85，宽度为 =127.5170mm ，取160mm，（3） 轴段2的设计： 因用轴肩以及密封圈定位，轴肩应为 取h=6mm轴段2的轴径为 ，查表得,则=90mm。轴段2：暂取上、下箱壁厚取，由于。地脚螺栓M20，箱体连接螺栓M12，端盖螺栓M10。轴承螺栓M16，相应的C1=25mm,C2=20，e=20mm。轴承座宽度为L=，选端盖与轴承座距离，选L=73mm，选凸缘边面到轴承k=30，则：（4） 轴段3、7的设计： 轴段3、7处按装轴承，查机械设计手册用深沟球轴承6320.查表知其参数d=100mm、D=150mm、B=47、da=109mm，Da=141mm，因此d3=100mm，圆周速度较小，取挡油环到内壁的距离B1=4mm，箱体轴承端面到内壁，所以，则,L3=L7=79mm（5)轴承4、6的设计：因为是轴承定位，可取， 齿轮两端与内壁的距离是 （6) 轴段5的设计：d5应大于d4，可以暂定d5=130mm,该轴应设计成齿轮轴。L5=b1=230mm（7） 初步确定轴的结构如图 图4 1 轴结构图由机械设计基础课程设计，取轴端圆角。4.2 轴的设计 （1） 暂时确定轴的最小直径轴、n2=170rpm、。材料：45钢调质处理初算轴径：取c=110mm则 （2） 轴段1和轴段7的设计：轴段1和轴段7安装轴承，查减速器设计手册轴承6226.查表取d=130mm，D=200。B=33mm，故d1=130，两轴承取相同：则d1=d6=130mm（3） 齿轮与轴段3设计，轴段3上安装齿轮2，且分度圆直径较小，为了安装便利d2应大于d1，可初定d2=150mm，齿轮2轮毂宽度应为 取等于齿轮宽度 L3=b2=225mm，右左端分别采用轴肩定位和套筒定位。（4） 齿轮和轴段的设计，轴段5上安装齿轮轴，可初定，齿轮5轮毂宽度范围为 取其等于齿轮宽度 。（5） 轴段4和轴段2为了便于安装定位取，（6） 轴段1和轴段7的长度 （7） 轴段6，取 （8）轴的结构图 图4 2 轴结构图4.3 III轴的设计 （1） 初算轴径：查表取C=106mm则 因为键槽影响，轴径必须增大3%5%则 已知轴。轴材料选用45钢调质（2） 轴段1，这段因为有键槽所以轴径增加百分之五，由于d1=220mm，带轮轮毂范围是 ，取400mm。连接件应有轴肩定和密封圈，轴肩 ，轴段2的直径 ，则d2=225mm。L2相关因素多。取上、下箱壁厚，由于中心距大于300。螺栓直径M16，C1=25,C2=20，箱体地脚、凸缘连接螺栓分别为M12、M20，轴承处螺栓直径M10。取轴承对应端盖厚e=20mm。轴承座宽度为，取L1=484mm （3） 轴段2和8的设计为：轴段2和8装有轴承，查机械设计手册选轴承轴承6246.查表内径外径宽度分别为d=230。、D=110mm、故d3=230mm，所以：（3）轴段3和5：该轴段是轴肩为查表为h=(0.070.1)d5=17.3656mm,h=18mm、L4=96mm依据总体尺寸得L6=408mm，（5） 轴段4的设计：因为是齿轮轴所以L （6） 轴段7是为轴承定位设计的所以d7=240依据总体尺寸（7） 齿轮与轴段6的设计，轴段6上安装齿轮4，为了更好安装应稍微大于d8，可初定，齿轮4轮毂宽度范围为 取其等于齿轮宽度 .（9）结构图 图4 3 轴结构图4.4 I轴的设计 （1） 暂定直径 轴的材料是45钢调质处理根据已知条件IV轴参数是查表知取c=135则需要外连接所以有键槽轴径应增大百分之三到百分之五，依据公式得 暂取 （2） 轴段1设计：轴段1采用两端固定上安装联轴器，根据条件取,对应的转矩分别为 减速器设计手册LX12GB/T5014-2003对应联轴器符合要。T=63000Nm、d=250mm为毂孔直径、轴孔160260、300mm为轴孔直径和A型键，所以，取. （3）轴段2、6的设计：因为这两段需要轴承安装所以查机械设计书知轴段2和轴段6装轴承，查机械设计手册型号为6246的深沟球轴承.其对应d=230，外径D=110mm。宽度b=65，故，对应 （4） 轴段4设计，轴段5的设计：因为轴段5上安装齿轮5，为了安装，齿轮3轮毂为(1.21.5)d5=348435mm 等于。 （5） 轴段3和轴段5：该轴段间接为轴承定位，可取 （7） 轴的结构图是下 图4 4 轴结构图4.5 轴的设计 （1） 暂定直径 轴的材料是45钢调质处理根据已知条件IV轴参数是查表知取c=135则需要外连接所以有键槽轴径应增大百分之三到百分之五，依据公式得 暂取 （2） 轴段1设计：轴段1采用两端固定上安装联轴器，根据条件取,对应的转矩分别为 减速器设计手册LX12GB/T5014-2003对应联轴器符合要。T=63000Nm、d=250mm为毂孔直径、轴孔160260、300mm为轴孔直径和A型键，所以，取 （3） 轴段2和III轴轴段2的设计是一样的所以d2=225mm L2=200mm （4）轴段3、6的设计：因为这两段需要轴承安装所以查机械设计书知轴段3和轴段6装轴承，查机械设计手册型号为6246的深沟球轴承.其对应d=230，外径D=110mm。宽度b=65，故，对应 （5） 轴段5设计，轴段5的设计：因为轴段5上安装齿轮5，为了安装，齿轮3轮毂为(1.21.5)d5=348435mm 等于。 （6） 轴段4和轴段6：该轴段间接为轴承定位，可取 （7） 轴的结构图是下 图4 4 轴结构图17第5章 轴和轴承校核5.1 轴及其轴承的校核（1） 轴上力对应作用的距离 （2） 齿轮上力的计算齿轮1上应为： Ft1= =14809.9N 力作用点相应的圆周速度方向相反 径向力为：Fr1=5509.2N 其力指向齿轮1的中心轴向力为：Fa1=5390.3N 同上 （3） 受力图为： 图5- 1 轴弯矩图 Q=2415.1N、 Ft1=14809.9N 、Fr1=5509.2N 、Fa1=5390.3（5）轴承反力是： 负号与图中相反 在对应垂直平面上 轴承对应1、2的总支撑反力分别为： （6）画弯矩图A-A剖面右侧对应水平面上是： A-A剖面左侧对应的水平面上是： 在垂直方向上是： 剖面左、右侧的合成弯矩分别是：轴1弯矩A-A剖面左侧对应的弯矩大对应的抗扭、弯截面系数是：、 扭剪、弯曲应力是：、 因为其转向关系校核方法为弯扭合成方法，一般取系数a=0.6所以当量应力是： 查减速器设计相关知是四十五号钢抗拉极限，根据表知弯曲力是60MPa，当量应力小于弯曲应力所以满足条件。（7）校核轴承寿命查减速器设计手册知6320轴承载荷C=172000N得轴承6309的基本额定动载荷C=52800N轴承1和2的当量载荷为：P1=2581.7N P2=4319.2N 因为二的载荷大只需对其校核就行查表知f1=1,f2=1.2，寿命为一般需要25000h所以满足要求5.2 轴及其轴承校核 （1）轴上力对应作用的距离： （3） 画轴的受力简图 图6- 2 轴弯矩图 （4) 齿轮上力的计算齿轮二上圆周力应为： Ft2= =14809.9N 力作用点相应的圆周速度方向相反 径向力为：Fr2=5509.2N 其力指向齿轮1的中心轴向力为：Fa2=5390.3N 同上齿轮三圆周力为： Ft3= =183916N 同齿轮2 径向力为：Fr3=68700N 轴向力为：Fa3=66939N 两者都方向指向齿轮对应中心。 （5）轴承对应反力，在水平面上为： 在垂直平面上 轴承1、2支撑反力分别为： （6）对应弯矩图在垂直和水平面上分别为： 总的弯矩是： B-B面是危险面抗扭抗弯截面系数分别是： 扭剪、弯曲力是：, 因为其转向关系校核方法为弯扭合成方法，一般取系数a=0.6所以当量应力是：查减速器设计相关知是四十五号钢抗拉极限，根据表知弯曲力是60MP，当量应力小于弯曲应力所以满足条件。 （7）校核轴承寿命查表知依据轴承寿命计算公式校核，因为轴承主要承受径向力，所以P=Fr。查机械设计基础知取温度系数为f1=1、载荷系数为1.1、依据公式所选轴承满足要求 5.3 III轴及其轴承校核（1） 轴上力对应作用的距离 （2）轴力图为： 图5- 3 轴弯矩图齿轮五圆周力为；Ft5= =293590N其方向与力相反 的速度方向径向力为：Fr5= 轴向力为：Fa1=Ft5tan=67780N 两者指向齿轮的中心。齿轮四圆周力为： Ft4= =183916N 同齿轮5 径向力为：Fr4=68700N 轴向力为：Fa4=66939N 两者都指向齿轮对应中心 （3）计算轴承支持反力，在水平面上为： 负号表方向与图中相反。在垂直平面上 轴承1、2的支撑反力分别是： （4）对应弯矩图在垂直和水平面上分别为： 合成弯矩是： 已知B-B面是危险面抗扭抗弯截面系数分别是： 扭剪、弯曲力是：, 因为其转向关系校核方法为弯扭合成方法，一般取系数a=0.6所以当量应力是：查减速器设计相关知,是四十五号钢抗拉极限，根据表知弯曲力是60MPa，当量应力小于弯曲应力所以满足条件。（5）校核轴承寿命查表知依据轴承寿命计算公式校核，因为轴承主要承受径向力，所以p=Fr。查机械设计基础知取温度系数为f1=1、载荷系数1.1依据公式所选轴承满足要求 5.4 I轴及其轴承的校核（1） 轴上力对应作用的距离： （2）受力简图是 图5- 4 轴弯矩图径向力为：Fr5= 轴向力为：Fa1=Ft5tan=67780N 两者指向齿轮的中心。齿轮圆周力为： Ft4= =183916N 径向力为：Fr4=68700N 轴向力为：Fa4=66939N 两者都指向齿轮对应中心 负号表方向与图中相反。 3）垂直、水平反力是： 轴承1、2总反力是： 在垂直水平面上是： 总弯矩： B-B面是危险面抗扭抗弯截面系数分别是： 扭剪、弯曲力是：, 因为其转向关系校核方法为弯扭合成方法，一般取系数a=0.6所以当量应力是：查减速器设计相关知,是四十五号钢抗拉极限，根据表知弯曲力是60MPa，当量应力小于弯曲应力所以满足条件。（5）校核轴承寿命查表知依据轴承寿命计算公式校核，因为轴承主要承受径向力，所以p=Fr。查机械设计基础知取温度系数为f1=1、载荷系数1.1依据公式所选轴承满足要求 5.5 轴及其轴承的校核 （1） 轴上力对应作用的距离： （2）受力简图是 图5- 5 轴弯矩图径向力为：Fr5= 轴向力为：Fa1=Ft5tan=67780N 两者指向齿轮的中心。齿轮圆周力为： Ft4= =183916N 径向力为：Fr4=68700N 轴向力为：Fa4=66939N 两者都指向齿轮对应中心 负号表方向与图中相反。 轴承1、2总反力是： 总弯矩： 在垂直水平面上是： B-B面是危险面抗扭抗弯截面系数分别是： 扭剪、弯曲力是：, 因为其转向关系校核方法为弯扭合成方法，一般取系数a=0.6所以当量应力是：查减速器设计相关知,是四十五号钢抗拉极限，根据表知弯曲力是60MPa，当量应力小于弯曲应力所以满足条件。（5）校核轴承寿命查表知依据轴承寿命计算公式校核，因为轴承主要承受径向力，所以p=Fr。查机械设计基础知取温度系数为f1=1、载荷系数1.1依据公式所选轴承满足要求 37第6章 键的强度校核 齿轮1对应键的力是齿轮2对键应的力是齿轮4对应键的力是 第7章 箱体的设计 箱体经常是使用铸铁铸造成型的，矫直机减速器箱体包括上、中、下三个部分，箱体上轴承座有加强筋，主要为了提高刚度，同时在地上放置还有地脚螺钉，三个部分的连接使用的是螺栓。其主要相关尺寸如下表7-1名称代号尺寸/mm一级中心距a1729.7二级中心距a21083三级中心距a3575上箱座壁厚20中间箱座壁厚20下箱座壁厚20下箱座凸缘厚度b24上箱座凸缘厚度24地脚螺栓螺脚厚p40箱体上肋板厚m20地脚螺栓直径d1M52地脚螺栓通孔直径D54底脚凸缘尺寸是L160地脚螺栓数目n14轴承旁连接螺栓直径d1M12轴承处连接螺栓通孔直径d116上中下箱连接螺栓直径d342轴承盖螺钉直径M24箱体壁对应轴承座的距离k52齿轮端面和箱体内壁间距离40减速器总高H1600 第8章 减速器润滑和密封 8.1 减速器的润滑减速器的零件和轴承必须的有良好的润滑和密封，主要目的是减少摩擦、磨损、增加散热、提高工作效率，防锈和冷却的作用。齿轮主要采用全损耗用油L-AN68润滑油的浸油润滑，轴承用ZN-3钠基润滑脂的润滑。8.2 减速器的密封（1）轴伸出端的密封轴承常用的密封装置有非接触式和接触式两大类，因为粗羊毛毡圈主要适用的圆周速度3m/s，因此轴承伸出端采用粗羊毛毡圈。（2）箱体结合面密封箱盖和箱盖的密封经常使用的是在接合面上涂上密封胶和玻璃水的办法实现，为了提高表面的密封性，要在箱座结合面上开油沟，以便渗入结合面上的润滑油重新流到箱体内部。为了保证箱体座孔和轴承的结合，其上面不要加垫片密封。（3）轴承靠近箱体里外侧得密封轴承靠近箱体里外侧的密封主要使用挡油环密封。挡油环主要作用脂润滑轴承的密封，使轴承室与箱体内部分开，以防箱内的稀油飞溅到轴承腔内部，使润滑脂变的稀而流失。结论减速器内传动零件的设计计算。小齿轮分度圆直径d与轴的直径D相差很小时，可将齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴，材料选择时应兼顾轴的要求；同一减速器中各级传动的小齿轮（或大齿轮）的材料，没有特殊的情况应用相同牌号，以减少材料品种和工艺要求。齿面硬度的选择应按工作条件和尺寸要求来选择硬齿或软齿及齿面硬度。齿数Z的确定，对于压力角为20的标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发生根切的最少齿数是17；标注斜齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数17，选择齿数时应避免根切。键的强度校核，一般主要验算它的挤压应力，使计算应力小于材料的许用应力。挤压应力按键、轴、轮毂三者材料最弱的选取。如果计算应力超过许用应力，可通过改变键长、改用双键、加大轴径、改选较大剖面的键等途径来满足强度要求。设计之初不能够统筹全局给后面的设计带