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云南广播电视大学 云南国防工业职业技术学院机械电子工程学院毕业论文（设计）课 题 一级圆柱齿轮减速器 教 研 室 专 业 机械设计与制造 班 级 09机械设计与制造1班 学生姓名 阮土芮 学号20091120123 导师姓名 浦绍荣 职称 201 年月 日【摘 要】：传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计效果，但一般不是最佳的。为了使减速器发挥最佳性能，必须对减速器进行优化设计，减速器的优化设计可以在不同的优化目标下进行。除了一些极为特殊的场合外，通常可以分为从结构形式上追求最小的体积(重量)、从使用性能方面追求最大的承载能力、从经济效益角度考虑追求最低费用等三大类目标。第一类目标与第二类目标体现着减速器设计中的一对矛盾，即体积(重量)与承载能力的矛盾。在一定体积下，减速器的承载能力是有限的；在承载能力一定时，减速器体积(重量)的减小是有限的。由此看来，这两类目标所体现的本质是一样的。只是前一类把一定的承载能力作为设计条件，把体积(重量)作为优化目标；后一类反之，把一定的体积(重量)作为设计条件，把承载能力作为优化目标。第三类目标的实现，将涉及相当多的因素，除减速器设计方案的合理性外，还取决于企业的劳动组织、管理水平、设备构成、人员素质和材料价格等因素。但对于设计人员而言，该目标最终还是归结为第一类或第二类目标，即减小减速器的体积或增大其承载能力。本次论文设计的题目是“一级圆柱齿轮减速器设计”。要求进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。本次的设计具体内容主要包括：带式输送机传动总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设计；设计一套主要件的工艺装备；撰写毕业设计说明书等。对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力.【关键词】：电动机 传动比 轴 齿轮 减速器目 录第一章 减速器的慨述4第二章 传动方案拟定8第三章 电动机的选择9第四章 确定传动装置总传动比及分配各级的传动比11第五章 传动装置的运动和动力设计12第六章 普通V带的设计14第七章 齿轮传动的设计18第八章 传动轴的设计20第九章 输出轴的设计24第十章 箱体的设计27第十一章 键连接的设计29第十二章 滚动轴承的设计30第十三章联轴器的设计 31第十四章润滑和密封的设计 32第十五章 设计小结33感谢信34第一章 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，故在现代机械中应用很广。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。以下对几种减速器进行对比：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。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。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。 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。通过比较，我们选定圆柱齿轮减速器。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）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机械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。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。 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，新型减速器结构上的改进，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。1.3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07倍齿高左右，但至少为10mm。速度低的(05ms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。第二章 传动方案拟定1.1设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动)工作条件：使用年限年，工作为一班工作制，载荷平稳，环境清洁。)原始数据：滚筒圆周力F=2200N；带速V=1.7m/s；滚筒直径D=420mm；方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。传动方案如图2-1所示：图2-1传动方案1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带第三章 电动机选择3.1电动机类型和结构的选择1）电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2）电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：da (kw)由式(2)：V/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为：总=5式中：1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取=0.96，0.98，0.97，.则：总=0.960.980.970.990.96=0.83所以：电机所需的工作功率：Pd= FV/1000总=(22001.7)/(10000.83) =4.5 (kw)3）确定电动机转速 卷筒工作转速n为：n卷筒601000V/（D） =(6010001.7)/（2） =77.3 r/min根据机械设计手册表推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3。取带传动比= 。则总传动比理论范围为：a。故电动机转速的可选范为：Nd=Ian卷筒=(1624)77.3=463.81855.2 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min根据容量和转速，由相关机械设计手册查出三种适用的电动机型号参数：（如表3-1所示）。表3-1电动机型号参数方案电 动机 型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132S-45.515001440650120018.63.55.322Y132M2-65.51000960800150012.422.84.443Y160M2-85.5750720124021009.312.53.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见方案2比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能：电动机主要外形（如图3-1所示）和安装尺寸（如表3-2所示）：图3-1电动机的外形表3-2中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD1325203453152161781228801041第四章 确定传动装置的总传动比和分配级传动比4.1确定传动装置的总传动比和分配级传动比（1）由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为：ia=nm/n=nm/n卷筒=960/77.3=12.42总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比：ia=i0i（式中i0、i分别为带传动和减速器的传动比） （2）分配各级传动装置传动比根据机械设计课程设计指导书P7表1，取i0=2.8（普通V带 i=24）因为：iai0i所以：iiai012.42/2.84.44第五章 传动装置的运动和动力设计5.1传动装置的运动和动力设计将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴，轴，以及i0,i1为相邻两轴间的传动比01，12为相邻两轴的传动效率P，P为各轴的输入功率 （KW）T，T为各轴的输入转矩 （Nm）n,n为各轴的输入转矩 （r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1）运动参数及动力参数的计算图5-1传动装置（1）计算各轴的转数：轴：n=nm/ i0=960/2.8=342.86 （r/min）轴：n= n/ i1 =324.86/4.44=77.22 r/min卷筒轴：n= n（2）计算各轴的功率：轴： P=Pd01 =Pd1=4.50.96=4.32（KW）轴： P= P12= P23=4.320.980.97=4.11（KW）卷筒轴： P= P23= P24 =4.110.980.99=4.07（KW）（3）计算各轴的输入转矩电动机轴输出转矩为：Td=9550Pd/nm=95504.5/960=44.77 Nm轴： T= Tdi001= Tdi01=44.772.80.96=120.33 Nm 轴： T= Ti112= Ti124 =120.334.440.980.99=518.34 Nm卷筒轴输入轴转矩：T = T24=502.90 Nm（4）计算各轴的输出功率：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率，故：P=P轴承=4.320.98=4.23 KWP= P轴承=4.230.98=4.02 KW（5）计算各轴的输出转矩：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率，则：T= T轴承=120.330.98=117.92 NmT= T轴承=518.340.98=507.97 Nm相关结论：由机械设计课程设计指导书的表1得到：1=0.96 2=0.98 3=0.97 4=0.99i0为带传动传动比i1为减速器传动比滚动轴承的效率为0.980.995在本设计中取0.98综合以上数据，得表5-1，如下所示：表5-1传动装置数据参数轴名效率P （KW）转矩T （Nm）转速nr/min传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴4.52.80.9644.77960轴4.324.23120.334.440.95117.92342.86轴4.114.02518.341.000.97507.9777.22卷筒轴4.073.99502.90492.8477.22第六章 V带的设计6.1 V带的设计1）选择普通V带型号由PC=KAP=1.15.5=6.05（ KW）根据机械设计基础P134表9-7得知其交点在A、B型交界线处，故A、B型两方案待定： 方案一：取A型V带（1）确定带轮的基准直径，并验算带速：取小带轮 d1=100mm ， 则 d2=n1d1(1-)/n2=id1(1-)=2.8100(1-0.02)=274.4mm由机械设计手册表9-2取d2=274mm(虽使n2略有减少，但其误差小于5%，故允许)。（2）带速验算：V=n1d1/（100060） =960100/（100060）=5.024 m/s介于525m/s范围内，故合适。 （3）确定带长和中心距a：0.7（d1+d2）a02（d1+d2）0.7（100+274）a02（100+274）262.08 a0748.8（4）初定中心距a0=500 ，则带长L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4a0) =2500+（100+274）/2+（274-100）2/(4500)=1602.32 mm由机械设计手册表9-3选用Ld=1400 mm的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1602.32)/2=398.84 mm（5）验算小带轮上的包角11=180-(d2-d1)57.3/a =180-(274-100)57.3/398.84=155.01120 合适（6）确定带的根数 Z=PC/（(P0+P0)KLK） =6.05/（0.95+0.11）0.960.95）= 6.26 故要取7根A型V带（7）计算轴上的压力由机械设计基础表9-18的初拉力公式有 F0=500PC（2.5/K-1）/z c+q v2 =5006.05（2.5/0.95-1）/（75.02）+0.175.022=144.74N由机械设计基础表9-19得作用在轴上的压力FQ=2zF0sin(/2)=27242.42sin(155.01/2)=1978.32N方案二：取B型V带（1）确定带轮的基准直径，并验算带速：取小带轮d1=140mm ，则d2=n1d1(1-)/n2=id1(1-) =2.8140(1-0.02)=384.16mm由机械设计基础表9-2取d2=384mm (虽使n2略有减少，但其误差小于5%，故允许)。（2）带速验算：V=n1d1/（100060） =960140/（100060）=7.03 m/s介于525m/s范围内，故合适（3）确定带长和中心距a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2）0.7（140+384）a02（140+384）366.8a01048（4）初定中心距a0=700 ，则带长为L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4a0) =2700+（140+384）/2+（384-140）2/(4700)=2244.2 mm由机械设计基础表9-3选用Ld=2244 mm的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=700+(2244-2244.2)/2=697.9mm（5）验算小带轮上的包角11=180-(d2-d1)57.3/a =180-(384-140)57.3/697.9=160.0120 合适。（6）确定带的根数Z=PC/（(P0+P0)KLK）=6.05/（2.08+0.30）1.000.95）= 2.68故取3根B型V带（7）计算轴上的压力由机械设计基础9-18的初拉力公式有 F0=500PC（2.5/K-1）/z c+q v2 =5006.05（2.5/0.95-1）/（37.03）+0.177.032=242.42N由机械设计基础表9-19得作用在轴上的压力FQ=2zF0sin(/2)=23242.42sin(160.0/2)=1432.42 N相关数据及结果：由机械设计基础表9-5查得KA=1.1 由机械设计基础表9-2得，推荐的A型小带轮基准直径为75mm125mm由机械设计基础表9-4查得 P0=0.95由机械设计基础表9-6查得 P0=0.11 由机械设计基础表9-7查得 K=0.95由机械设计基础表9-3查得 KL=0.96由机械设计基础表9-2得，推荐的B型小带轮基准直径125mm280mm由机械设计基础表9-4查得 P0=2.08由机械设计基础表9-6查得 P0=0.30 由机械设计基础表9-7查得 K=0.95由机械设计基础表9-3查得 KL=1.00综合各项数据比较得出方案二更适合带轮示意图如图6-1和图6-2所示：d0dHL图6-1带轮示意图S1斜度1:25SS2drdkdhddaLBS2图6-2带轮示意图第七章 齿轮传动的设计7.1齿轮传动的设计1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬为250HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为200HBS。齿轮精度初选8级。2)、初选主要参数Z1=20 ，u=4.5 Z2=Z1u=204.5=90 取a=0.3，则d=0.5（i+1）=0.6753）、计算小齿轮分度圆直径 d1 确定各参数值载荷系数 查机械设计基础表6-6 取K=1.2小齿轮名义转矩T1=9.55106P/n1=9.551064.23/342.86 =1.18105 Nmm材料弹性影响系数：由机械设计基础表6-7得ZE=189.8区域系数 ZH=2.5重合度系数 t=1.88-3.2（1/Z1+1/Z2）=1.88-3.2（1/20+1/90）=1.69Z=许用应力 查机械设计基础图6-21（a）得查机械设计基础表6-8 按一般可靠要求取SH=1则 取两式计算中的较小值，即H=560Mpa于是 d1 = =52.82 mm4)确定模数m=d1/Z152.82/20=2.641（取标准模数值 m=3）5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 校核式中小轮分度圆直径d1=mZ=320=60mm齿轮啮合宽度b=dd1 =1.060=60mm复合齿轮系数 YFS1=4.38 YFS2=3.95重合度系数Y=0.25+0.75/t=0.25+0.75/1.69=0.6938许用应力 Flim1=245MPa Flim2=220Mpa查机械设计基础表6-8 ，取SF=1.25则 6）计算大小齿轮的并进行比较 取较大值代入公式进行计算则有=71.86F2故满足齿根弯曲疲劳强度要求7）几何尺寸计算d1=mZ=320=60 mm d2=mZ1=390=270 mma=m （Z1+Z2）=3（20+90）/2=165 mmb1=60 mm b2=60 取小齿轮宽度 b1=65 mm 8）验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度 v=d1n1/（601000） =3.1460342.86/（601000）=1.08 m/s对照机械设计基础表6-5可知选择8级精度合适。第八章 传动轴的设计8.1齿轮轴的设计1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图8-1所示） 图8-1 传动轴上零件 1、5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键2)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为P=4.32 KW转速n=342.86 r/min根据机械设计基础P205（13-2）式，并查表13-2，取c=115d3)确定轴各段直径和长度从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取D1=30mm，又带轮的宽度 B=（Z-1）e+2f =（3-1）18+28=52 mm 则第一段长度L1=60mm.右起第二段直径取D2=38mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=70mm.右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为dDB=408018，那么该段的直径为D3=40mm，长度为L3=20mm.右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=48mm，长度取L4= 10mm.右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为66mm，分度圆直径为60mm，齿轮的宽度为65mm，则，此段的直径为D5=66mm，长度为L5=65mm.右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=48mm 长度取L6= 10mm.右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=40mm，长度L7=18mm.4)求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=60mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =1.18105 Nmm求圆周力:Ft=2T2/d2=21.18105/60=1966.67N求径向力:Fr=Fttan=1966.67tan200=628.20N Ft，Fr的方向如图8-2所示5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =983.33 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA=RB=Fr62/124=314.1 N6）画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩：MC=PA62=60.97 Nm垂直面的弯矩：MC1= MC2=RA62=19.47 Nm合成弯矩：7）画转矩图： T= Ftd1/2=59.0 Nm8）画当量弯矩图: 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： 9）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=73.14Nm ,由机械设计基础表13-1有:-1=60Mpa 则：e= MeC2/W= MeC2/(0.1D43)=73.141000/(0.1443)=8.59 Nm-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面：e= MD/W= MD/(0.1D13)=35.41000/(0.1303)=13.11 Nm-1所以确定的尺寸是安全的 。相关数据及结果：P的值为前面给出,在前面带轮的计算中已经得到Z=3其余的数据查机械设计手册得到：D1=30mm L1=60mm D2=38mm L2=70mm D3=40mm L3=20mmD4=48mm L4=10mmD5=66mm L5=65mm D6=48mm L6=10mmD7=40mm L7=18mmFt=1966.66Nm Fr=628.20Nm RA=RB=983.33Nm RA=RB=314.1 NMC=60.97Nm MC1= MC2=19.47 Nm MC1=MC2=64.0NmT=59.0 Nm =0.6 MeC2=73.14Nm -1=60Mpa MD=35.4Nm受力图如图8-2所示：图8-2受力示意图第九章 输出轴的设计计算9.1输出轴的设计1） 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图9-1所示） 图9-1输出轴上零件1、5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器2)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBS 轴的输入功率为P=4.11 KW 转速n=77.22 r/min根据机械设计基础P205（13-2）式，并查表13-2，取c=115d3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取45mm，根据计算转矩TC=KAT=1.3518.34=673.84Nm，查标准GB/T 50142003，选用LXZ2型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=84mm,轴段长L1=82mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取52mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为L2=74mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6211型轴承，其尺寸为dDB=5510021，那么该段的直径为55mm，长度为L3=36右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为270mm，则第四段的直径取60mm,齿轮宽为b=60mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=58mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5=66mm ,长度取L5=10mm右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=55mm，长度L6=21mm4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d1=270mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =5.08105Nmm求圆周力：Ft=2T2/d2=25.08105/270=3762.96N求径向力Fr=Fttan=3762.96tan200=1369.61N 5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 = 1881.48 N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA=RB =Fr62/124= 684.81 N6）画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩：MC=RA62= 116.65 Nm垂直面的弯矩：MC1= MC2=RA62=41.09 Nm合成弯矩：7）画转矩图： T= Ftd2/2=508.0 Nm8）画当量弯矩图：因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： 9）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=307.56Nm ,由机械设计基础表13-1有:-1=60Mpa则：e= MeC2/W= MeC2/(0.1D43)=307.561000/(0.1603)=14.24 Nm-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面：e= MD/W= MD/(0.1D13)=304.81000/(0.1453)=33.45 Nm-1所以确定的尺寸是安全的 。相关数据及结果：D1=45mm L1=82mm D2=52mm L2=54mm D3=55mm L3=36mmD4=60mm L4=58mm D5=66mm L5=10mm D6=55mm L6=21mmFt=3762.96Nm Fr=1369.61NmRA=RB=1881.48NmRA=RB=684.81 NMC=116.65NmMC1= MC2=41.09 NmMC1=MC2=123.68NmT=508.0 Nm=0.6MeC2=307.56Nm-1=60MpaMD=33.45Nm第十章 箱体结构设计10.1箱体结构设计1） 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。2） 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞堵住。3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。6)定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。7)调整垫片 调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如表10-1所示：表10-1箱体结构尺寸名称符号尺寸（mm）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b 112机座底凸缘厚度b 220地脚螺钉直径df20地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径d116机盖与机座联接螺栓直径d212联轴器螺栓d2的间距 l 160轴承端盖螺钉直径d310窥视孔盖螺钉直径d48定位销直径d8df，d1, d2至外机壁距离C126, 22, 18df， d2至凸缘边缘距离C224, 16轴承旁凸台半径R124, 16凸台高度h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外机壁至轴承座端面距离l1 60，44大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离2 10机盖、机座肋厚m1 ,m27， 7轴承端盖外径D290， 105轴承端盖凸缘厚度t 10轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以Md1和Md2互不干涉为准，一般s=D2第十一章 键联接设计111输入轴与大带轮联接采用平键联接1）此段轴径d1=30mm,L1=50mm查机械设计手册得，选用C型平键，得：A键 87 GB1096-79 L=L1-b=50-8=42mm T=44.77Nm h=7mm根据机械设计基础P243（10-5）式得p=4 T/(dhL)=444.771000/（30742）=20.30Mpa R (110Mpa)2）输入轴与齿轮1联接采用平键联接轴径d2=44mm L2=63mm T=120.33Nm查机械设计手册 选A型平键 GB1096-79 键128 GB1096-79l=L2-b=62-12=50mm h=8mm p=4 T/（dhl）=4120.331000/（44850）= 27.34Mpa p (110Mpa)3）输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d3=60mm L3=58mm T=518.34Nm查机械设计手册P51 选用A型平键 键1811 GB1096-79l=L3-b=60-18=42mm h=11mmp=4T/（dhl）=4518.341000/（601142）=74.80Mpa p (110Mpa)第