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机械毕业设计论文
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机械毕业设计89小型轧钢机设计,机械毕业设计论文
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齐齐哈尔大学毕业设计（论文） I 摘 要 本次设计的 小型轧钢机 是 借助旋转轧辊与其接触摩擦的作用，将被轧制的金属体（轧件）拽入轧辊的缝隙间，在轧辊压力作用下，使轧件主要在厚度方向上完成塑性成型。 本次设计的设计主要包括：电动机的选取，传动部分的设计，减速器的设计，轴系部件的设计，箱体的设计， 小型轧钢机 主体，机架的设计，其中包括对减速器的润滑和密封等。设计过程按照国家标准和机械设计标准来设计的。 轴的设计和齿轮的设计是本次设计的重点，设计中参照了机械设计手册进行了精确的设计， 并进行了强度校核。 本次设计的 小型轧钢机 结构简单、使用价格低廉， 并且符 写设计 合设计要求，主要针对用来加工链条板的卷带料而设计的。可保证加工后的产品性能良好，表面光洁度高，板型好，能够达到所需的要求。 关键词： 小型轧钢机 ；减速器；轴系部件；传动部件 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） II Abstract The design of the chain plate rolling machines by drawing on its revolving roller contacts the role of friction will be rolling the metal body (work piece) dragged into the roll gap between the roll under pressure, mainly in the work piece thickness. Completion of the direction of plastic molding. The Design of this include: the selection of motor, transmission part of the design, the design of speed reducer, shaft components, design, cabinet design, the main chain plate rolling machine, rack design, including reducer such as lubrication and sealing. The design process in accordance with the National Institute of Standards and mechanical design criteria for design. Shaft design and the design is the focus of this design, the design of the mechanical design reference manual for the precise design, and check the strength. The design of the chain plate rolling machine structure is simple and inexpensive to use and in line with the design requirements, mainly for the processing chain for the volume of the material plate designed. Can be processed to ensure good product performance, high surface finish, plate type, and to meet the requirements. Key words: chain plate rolling machine; reducer; shaft components; transmission parts nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） I 目 录 摘要 Abstract 第 1 章 绪论 1 1.1 选题的依据，意义和理论及在应用方面的价值 1 1.2 本课题在国内外的研究现状 2 1.2.1 国外相应机器的研究状况 2 1.2.2 国内相应机器的研究状况 2 1.3 课题研究的内容及拟采取的方法 3 1.4 课题研究中的主要难点以及解决的方法 3 第 2 章 设计方案的确定 4 2.1 传动方案的确定 4 2.1.1 机械传动系统拟定的一般原则 4 2.1.2 确定最终传动方案 5 2.2 确定各传动结构的传动效率 6 第 3 章 电动机的选择 7 3.1 选择电动机的类型及结构形式 7 3.2 电动机功率的选择 8 3.2.1 电动机功率的计算推演 8 3.2.2 确定电动机具体型号 8 3.3 确定各轴的功率 8 3.4 确定各轴的转速 8 3.5 确定传递的转矩 9 第 4 章 带传动的选择及设计 10 4.1 带传动的选择 10 4.2 带传动的设计计算 11 4.2.1 设计计算功率 11 4.2.2 确定带型 11 4.2.3 选择传动比 11 4.2.4 小带轮基准直径的确定 11 4.2.5 大带论的实际转速为 : 11 4.2.6 带速的计算 11 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） II 4.2.7 初选轴间距 12 4.2.8 计算基准长度0a 12 4.2.9 计算实际轴间距 12 4.2.10 计算小带轮包角 12 4.2.11 确定单根 V带的基本额定功率 12 4.2.12 确定额定功率的增量 1 12 4.2.13 计算 V 带的根数 12 4.2.14 计算单根 V带的预紧力 13 4.2.15 确定带轮的结构尺寸 13 第 5 章 减速器的设计 15 5.1 选择减速器的类型 15 5.2 减速器中齿轮传动的设计 15 5.2.1 确定齿轮精度等级、齿轮类型、齿数和材料 15 5.2.2 确定结构尺寸 19 5.3 齿轮轴的设计 20 5.3.1 材料选择 20 5.3.2 轴的设计计算和校核 21 5.4 减速器的箱体 29 5.4.1 箱体材料 29 5.4.2 确定结构尺寸 30 5.4.3 减速器的润滑和密封 31 第 6 章 分轴器的设计 32 6.1 齿轮传动 32 6.2 齿轮轴的校核 32 6.3 机座和箱体 38 第 7 章 轧制机主体 39 7.1 确定工作轧辊的材料 39 7.2 机架 40 结论 41 参考文献 42 致谢 43 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪 论 1.1 选题的依据，意义和理论及在应用方面的价值 轧钢 就是用轧机对钢坯进行 压力 加工，获得需要的形状规格和性能的 过程 。轧机主要由几组 轧辊 构成，轧辊是一对转动方向相反的辊子，两个辊子之间形成一定形状的缝或孔，钢坯通过轧辊就成为一定形状的钢材。 在再结晶温度以上的轧制称为热轧；在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。 我们常见的汽车板、桥梁钢、锅炉钢、管线钢、螺纹钢、钢筋、电工硅钢、镀锌板、镀锡板包括火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的。 我国大钢厂从 70年代已用先进的连轧轧机 ，连轧机采用了一整套先进的自动化控制系 统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施，轧件在几架轧机上同时轧制，大大提高了生产效率和质量。 我国粗钢产量位居世界第一。国内十大钢铁企业年产粗钢均在 1000 万吨以上。今年来，钢铁重组进入快车道，比如宝钢控股的广东钢铁集团，山东济钢、莱钢为主组建的山东钢铁集团，还有河北钢铁集团等。但是，我国钢铁业要振兴，必须走精细化道路。热轧卷和冷轧卷目前还停留在重产量轻质量的瓶颈。轧钢行业必须走高端路线，造船业和汽车制造业、建筑业的兴旺，给轧钢行业带来机遇，但是矿石的涨价给我国轧钢行业带来新的困境。 国内轧 钢行业要真正做大做强，必须不断对钢坯质量、加热、辊型控制、卷取能力、酸洗等系列环节加强。另外，做重型机械的一重、二重、上重、太重等必须奋起，探索高精轧钢设备。国内宝钢、鞍钢、武钢、首钢设计院，东大、北科大等院校轧钢研究机构亦要多加强与钢铁集团的联合开发。 随着我国轧制加工业的迅猛发展，我国轧制加工设备也经历了一个自主开发引进学习借鉴国产化的往复循环过程。经过近 20 年的探索和创新，截至目前，我国自行设计和制造的轧机在低速、窄规格方面已经接近或达到国际先进水平，高速轧制设备、宽幅轧机、单机架双卷取铝带热轧 机、热连轧机方面的开发研制也呈现良好的态势。伴随着市场需求的不断增长和变化，近年来，我国轧制加工设备市场出现了多样化的要求，正在逐步向高精化、宽幅化、高速化以及高技术和连续轧制的方向 .随着我国轧制工业近年来的加速发展 ,轧制机的需求已越来越多 ,轧制领域发展前景广阔 .改革开放三十年来轧制工业在我国工业建设方面做出了突出的贡献 ,这同时也加速了轧制机的快速发展 .冷连轧技术是国际钢铁行业公认的技术密集、难度极大的生产工艺，是中国钢铁nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 2 企业在引进全套生产线时花费最多的环节 形 。 1.2 本课题在国内外的研究现状 1.2.1 国外相应机器的研究状况 据说在 14 世纪欧洲就有轧机 ， 但有记载的是 1480 年意大利人 达 芬奇 (Leonardo da Vinci) 设计出轧机的草图。 1553 年法国人布律列尔 (Brulier) 轧制出金和银板材 ， 用以制造钱币。此后在西班牙比利时和英国相继出现轧机 。 1728 年英国设计 出 生产圆棒材用的轧机。英国于 1766 年 又设计出 了串行式小型轧机 ， 19 世纪中叶 ， 第一台可逆式板材轧机在英国投产 ， 并轧出了船用铁板。 1848 年德国发明了万能式轧机 ， 1853 年美国开始 使 用三 辊式的型材轧机 ， 并 采用 蒸汽机传动的升降台 从而 实现 了 机械化 生产 。接着美国出现了劳特式轧机。 并于 1859 年建造了第一台连轧机。万能式型材轧机是在 1872 年出现的 ， 20 世纪初制成半连续式带钢轧机 ，它 由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组 成 形 1。 轧机 发展到 21世纪的今天，已 采用了一整套先进的自动化 生产 控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施。它 有如下几个 主要特点 : (1)网络化快速通讯 ； (2)系统响应速度快 ； (3)传动设备动态、静态精度高 ； (4)轧件跟踪、定位准确 ； (5)软件编制可靠性高 等 。 1.2.2 国内相应机器的研究状况 目前，我国自主设计和研制的加工设备，从整体上看与国际先进水平相比还有很大的差距，但某些技术正在追赶世界先进水平。洛阳有色金属加工设计研究院正在开发的2400mm（ 1+1）式铝带热轧机、 2500mm六辊冷轧机、 2000mm铝箔轧机、高速铝箔轧机以及铜带精轧机等一批具有世界先进水平的轧机正在设计和制造之中。这批轧机的设计特点和当今世界轧机的发展趋势相一致，已经成为我国铜铝加工设备研制的一个亮点现化工业的发展对材料的精度要求日益提高，产品的高精度就需要设备朝高精度方向发展 ； 出于对产品质量和产量的考虑，以及轧制技术的日渐成熟，轧机的幅面迅速扩大，比如用于包装袋的铝箔的宽度需求已达到 1800mm以上，对宽幅铝箔的需求量正呈高速增长态势。 新中国成立后在党中央的高度重视下， 随着冶金工业的 快速 发展 ，我国 现已有多种类型 的 轧机 问世 。 而且，不论是在轧机的技术上还是在质量上我国生产的机器都已达到nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 3 甚至超过国外一些国家的相应产 品 2。 1.3 课题研究的内容及拟采取的方法 轧制机轧制过程中轧辊自转起主要作用是平衡轧件在出口出的旋转，以便于收料节约空间。轧机的传动轴和轧辊轴通过锥齿轮啮合装与轧辊 支架内。动系统采用链板式传动，电机选用变频调速电机，便于调整轧制速度，电通过减速器减速驱动电机齿轮，电机齿轮带动大齿轮运转，连接链板，进而通过轧辊支架内的传动机构带动轧辊运转。轧制力与轧制功率可以通过公式计算电机的选择根据轧辊轧辊转速和轧制速度进行选择。 1.4 课题研究中的主要难点以及解决的方法 本课题研究的是外链板的轧制机，在研究中主要有以下几个难点：传动方案的确定，电动机的选择。 电动机的选择：电动机的功率选择是否合适， 通常，我们均采用三相异步电动机，特别是三相异步交流电动机的应用最为广泛。在 各种系列的三相异步交流电动机中， Y系列结构简单，工作可靠，价格低廉，维修方便，适合于经常启动，制动和正反转的机器，根据我所设计的机器的诸多要求，经过反复的思考与计算推演，我最终选用 Y系列三相异步交流电动机。该 系列电动机为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机 ,它是按照国际电工委员会（ IEC）标准设计的，具有国际互换性的特点。它防灰尘、铁屑或其它异物进入电机内部的能力较强，效率高，性能好，振动小，体积小，噪音低，重量轻，运行可靠，维修方便。可较好的为我所设计的外 小型轧钢机 提供可靠的动力 。 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 4 第 2 章 设计方案的确定 2.1 传动方案的确定 2.1.1 机械传动系统拟定的一般原则 1 采用尽可能简短的运动链 ； 采用简短的运动链，有利于降低机械的重量和制造成本，也有利于提高机械传动效率和 减小积累误差。为了使运动链见你短，在机械的几个运动链之间没有严格的速比要求的情况下，可以考虑每一个运动链各选一个原动机来驱动，并注意原动机类型和运动参数的选择，以简化传动链。 2 优先选用基本结构 ； 鱿鱼基本结构结构简单，设计方便，技术成熟，故在满足功能要求的条件下，应优先选用基本机构。若基本机构不能满足或者不能很好的满足机械的运动或动力要求时，可以适当地对其进行变异或组合。 3 应使机械油较高的机械效率 ； 机械的效率取决于组成机械的各个机构的效率。一次，当机械中包含有机械效率较低的机构时，就会使机械的总效率 降低。但要注意，机械中各运动链所传递的功率往往相差很大，在设计时应着重考虑使传递效率最大的主运动链具有较高的机械效率，而对于传动效率很小的辅助运动链，其机械效率的高低则可以妨碍次要地位，而着眼于其他方面的要求（如简化机构，减小外廓尺寸等）。 4 合理安排不同类型传动机构的顺序 ； 一般来说，在机构的排列顺序上有如下的一些规律：首先，在可能的情况下，转变运动形式的机构（如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等）通常总是安排在运动链的末端，与执行机构靠近。其次，带传动等摩擦传动，一般都安排在转速较高的运动链的始端，以减小 其传递的转矩，从而减小其外形尺寸。这样安排，也有利于启动平稳和过载保护，而且原动机的布置也方便。 5 合理分配传动比 ； 运动链的总传动比应合理分配给各级传动机构，具体分配方法应注意以下几点： 1） 每一级的传动应在常用的范围之内选取。如一级传动比过大，对机构的性能和尺寸都是不利的。例如当齿轮传动的传动比大于 8 至 10 时，一般应设计成两级传动；当传动比在 30 以上时，常设计成两级以上的齿轮传动。但是，对于带传动来说，一般不采用多级传动。 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 5 2）当传动链为减速传动时，必须十分注意机械的安全运转问题，防止发生损坏机械或伤 害人身的可能性。例如起重机械的起吊部分，必须防止荷重的作用下自动倒转，为此在传动链中应设置具有自锁能力的机构或者装设制动器。又如，为防止机械因过载而损坏，可采用具有过载打滑现象的摩擦传动或装置安全联轴器等。 6 保证机械的安全运转 对于以上要求，在设计过程中应尽量满足。 2.1.2 确定最终传动方案 通过对以上内容的了解和分析结合我在实习工厂所观察的外 小型轧钢机 ，经过和老师的多次探讨和修改最终我确定了外 小型轧钢机 的整体传动方案。 方案如下： 电动机带动皮带轮旋转，经皮带带动单级圆柱齿轮减速器运转，再通过分轴 器将单根输入的轴的运转以两根轴同时输出，并与外 小型轧钢机 主体的两个轧辊用联轴器连接，使其完成要求的加工过程。整个传动过程如图所示 1 电动机 2 皮带轮 3 皮带 4 减速器 5 分轴器 6 轧机主体 外 小型轧钢机 传动简图 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 6 2.2 确定各传动机构的传动效率 参阅 参考文献 3并结合本人所设计的外 小型轧钢机 的整体传动方案和各传动机构自身的特点确定各机构的传动效率如 下： V带的传动效率是： 96.0带滚动轴承的传动效率是： 99.0滚齿轮传动的传动效率是： 齿 =0.97 分轴器的传动效率是： 轴 =0.995 弹性柱销联轴器的传动效率是： 联 1 =0.99 十字轴万向联轴器的传动效率是 联 2 =0.97 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 7 第 3 章 电动机的选择 3.1 选择电动机的类型及结构形式 电 动 机是 一种旋转式机器 ,它将电能转变为机械能 ,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一 个旋转电枢或转子 ,其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动 ,这些机器中有些类型可作电动机用 ,也可作发电机用。 电动机 是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由 定子 与 转子 组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟 电流 方向和 磁感线 （磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受 力的作用 ，使电动机转 动。 它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动 、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 各种电动机中应用最广的是 交流异步电动机 （又称感应电动机 ）。它使用方便 、运行可靠 、价格低廉 、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用 同步电动机 （见 同步电机 ）。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。 20世纪 70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用 。电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称 为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种 ： 保持输入功率不变 。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。 控制电动机输入功率以调节电动机的转速。 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 8 3.2 电动机功率的选择 电动机的功率选择的是否合适 ,对电动机的正常工作和经济性都有影响。功率选的过小 ,不能保证工作机的正常工作或 使电动机因过载而过早的损坏 ;而功率选的过大 ,则电动机的价格较高 ,能力又不能充分利用 ,而且由于电动机经常不能满载运行 ,其使用效率和功率因数都较低 ,增加了电能的消耗造成了能源的浪费。所以在选择电动机时应考虑设计机器的使用要求和加工参数，并经过细致周密的计算推演，建立起可靠而又缜密的理论模型，再根据经济性原则最终确定具体的电动机参数。 3.2.1 电动机功率的计算推演 根据本人设计的外 小型轧钢机 的使用要求，最大轧制力是 30吨，轧制速度是 0.18米每秒，可求出轧机主体部分的P=30 4.618.0 KW 因为依照整体传动方案可计算出 4.6PP 42O 轴承分轴齿带 KW，所以，7 .1/PP 420 轴承分轴齿带 KW 7KW 3.2.2 确定电动机具体型号 所以根据计算出的结果和本机的轧制速度偏慢这一特点在查阅了设计手册后最终确定出了电动机的具体型号： 本机选用 Y系列小型三相异步电动机 1Y160L-8，其主要技术参数如下所示： 功率 KW： 7.5 电流 A： 17.7 转速 r/min： 720 效 率（ %）： 86 3.3 确定各轴的功率 kWP 5.71 kWPP 2.796.05.712 带 kWPP 6 .8 4223 齿滚 kWPP 63.62234 分轴滚 3.4 确定各轴的转速 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 9 min/7201 rn m in/24 0/12 rinn 带 m in/40/23 rinn 齿 min/40rnn 34 3.5 确定传递的转矩 mNnPT 5.286024 2.795509550111mNnPT 48.99720 5.795509550222mNnPT 1666.4740 98.695509550333mNnPT 1582. 9104 63.695509550444nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 10 第 4 章 带传动的选择及设计 4.1带传动的选择 带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮（主动轮和从动轮）和传动带。当主动带转动时，利用带轮和传动带间的摩擦啮合作用，将运动和动力通过传动带传递给从动轮。带传动具有结构简单，传动平稳，价格低廉和缓冲吸振等特点，在近代机械种应用广泛。 带传动的类型：按照工作 原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动。在摩擦型传动中，根据传动带的横截面形状不同又可以分为平带传动，圆带传动， V带传动和多楔带传动。 平带传动结构简单，传动效率高，带轮也容易制造，在传动中心巨大的情况下应用较多。其中以帆布芯平带应用最广。 圆带结构简单，其材料肠胃皮革，棉，麻，锦纶，聚氨酯等，多用于小功率传递。 V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。传动时 V带的两个侧面和轮槽接触，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外， V带传动允许的传动比大，结构紧凑，大多数 V带已经标准化，这使得它得到 了广泛的应用。 多楔带兼具平带柔性好和 V带摩擦力大的有点，并解决了多跟 V带长短不以而使各带受力不均的问题。多楔带主要用于传递功率较大同时要求结构紧凑的场合。 为了延长带的使用寿命，确保带传动的正常运行，必须正确使用和维修。 1安装时两带轮轴线必须平行，轮槽应对正，否则将加剧带的磨损，甚至使带脱落。安装时先缩小中心距，然后套上 V形带，再作调整，不得硬撬。 2严防带与矿物油、酸、碱等介质接触，以免变质。也不宜在阳光下曝晒。 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 11 3多根带的传动，坏了少数几根，不要用新带补上，以免新旧带并用， 长短不一，受载不均匀而加速新带损坏。这时可用未损坏的旧带补全或全部换新。 4为确保安全，传动装置须设防护罩。 5带工作一段时间后，会因变形伸长，导致张紧力逐渐减小，严重时出现打滑。因此，要重新张紧带，调整带的初拉力。 在带传动中，常用的有平带传动、 V带传动、多楔带传动和同步带传动。但在机械传动中，应用最广的是 V带传动。结合本次设计中的设计要求，传动特点和设计参数，最终我选择普通 V带传动。 4.2 带传动的设计计算 （以下设计中，所提及到的设计数据表均来自 参考文献 3。） 4.2.1 设计 计算功率 Pd 参考表 14.1-123得工况系数 KA=1.3 Pd= KAPo=1.3 7.5=9.75kW 4.2.2 确定带型 由于 Pd=9.75kW和 no=720r/min,参考表 14.1-2选择 B型普通 V带 4.2.3 选择传动比 因为带的传动比在 2 4范围之中 2，所以选取带的传动比是： i=3 4.2.4 小带轮基准直径的确定 参考表 14.1-18和图 14.1-2，选取 dd1=138mm 大带轮的基准直径是 :d2d=id1d=3 140 =414mm 参考表 14.1-18选取 dd2=400mm 4.2.5 大带论的实际转速为 : n2 =425138720211 ddddn=233.79r/min 4.2.6 带速的计算 20.560000 72013814.3100060 11 ndv d m/s nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 12 因为 5 m/sSS 所以：本次设计的传动轴的静强度满足设计使用要求。 （ 2）依照弯扭合成应力进行传动轴的强度校核计算 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 24 )()2(4)( 122222 WTMWWM Tca（ 5-7） 其中： ca 轴的计算应力 (MPa) M 轴受到的弯矩（ N m） T 轴受到的扭矩（ N m） W 轴的抗弯截面系数（ 3）， 查阅 15-44可得具体计算公式 -1 对称循环变应力时轴的许用应力， 参阅表 15-14可知 折合系数， 在扭转切应力为静应力时，选取 =0.3， 在扭转切应力为脉动循环变应力时，选取 =0.2， 在扭转切应力为对称循 环变应力时，选取 =1 在本式中选取 =1， 33 1.032 ddW ，因为材料是 45号钢，经过了调质处理，所以 -1=60MPa 因此轴的计算应力是： 20.28451.0 )10201(1 6 2 0 0 0 3 252 ca MPa 1 经过上述认真地计算推演，可知其满足设计使用条件，所以合格。 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 25 b = 8 0a = 8 0c = 2 3 0( i )xzyFFByrAyr1BzrAzr1trt1r1( f )( e )( d )( c )F RRR FFR FFFBDAo( b )( a )- 2 4 . 31 0 8 . 2T = 2 4 0 N mN mN m- 2 4 . 31 0 8 . 2N mN m图 5-1 轴的载荷分析图 5.3.2.2 大齿轮轴的设计计算 安装在大齿轮轴上的零部件从左到右依次是：轴承盖、轴承、大齿轮、轴承、轴承盖、联轴器， 轴径依次是 45mm、 50mm、 60mm、 50mm、 45mm 其中，轴承盖轴径等于轴承处轴径。 大齿轮轴如图 5-2.a 所示 1） 确定轴上的转矩3T667104 97.02.79550n9550222 PTN m 2） 确定作用在齿轮上的力（如图 5-2.b）所示 周向力： 521069066712222 dTF tN 径向力： 968120t a n5210t a n Tr FF N 3） 确定各段轴径 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 26 确定联轴器处的轴径： 联轴器的计算转矩 Tca=KAT3，参阅表 14-1，再考虑到转矩变化和冲击载荷幅度是中等水平，所以选取 KA=1.9，所以有： Tca=1.9 1667=3167N m 由于计算转矩caT应小于联轴器公称转矩，所以参阅国标 GB/T5014-1985，选用 LH6型弹性柱销联轴器，它的公称转矩是 3150N/m,D=280mm,半联轴器孔径是 d1=60mm， 半联轴器长度是 L=142mm。 确定轴径依次是 70mm、 75mm、 84mm、 80mm、 70mm、 60mm 所以轴承安装处的轴径是 d2=70mm，齿轮安装处的轴径是 d3=75mm。 考虑到联轴器在制造和安装过程中的误差所产生的附加圆周力是 5723280 667123.023.00 DTF N 4） 确定支反力 水平面上的支反力（如图 5-2.c） 由 MA=0有： 0)( baRaF czr 48908.008.0 08.09681 ba aFRR rczcz N 由 z=0有： rrczAz FFRR 14894899681 czrAz RFR N 垂直平面上的支反力（如图 5-2.e） 查阅可知： 48986912121 rcyAy FRR N 在0F的作用下，支点 A、 C处的支反力（如图 5-2.g） 由 Mc=有： 0)(00 cFbaR A178608.008.0 16.0357200 ba cFR A N 1 4 475 7 235 7 23000 AC RFR N 5） 绘制弯矩图和转矩图 齿轮上的作用力在水平面上的弯矩图（如图 5-2.d） 8.7508.0489 aRM AzBz N m 齿轮上的作 用力在垂直面上的弯矩图（如图 5-2.f） 8.7508.0489 aRM AyBy N m nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 27 齿轮作用力在截面 D处作出的最大合成弯矩是： 2.1 6 78.758.75 2222 ByBzB MMM N m 在 F0作用下绘制出的弯矩图（如图 5-2.h） 1 . 5 27516.0572300 cFM B N m 绘制转矩图（如图 5-2.i） T=1667N m 6），对轴进行校核计算 依照轴的结构尺寸及其弯矩图和转矩图，可知截面 B处弯矩最大，并且存在齿轮配合和键槽引起的应力集中现象，所以截面 B处属于危险截面。 对截面 B处进行校 核计算： 依照静强度条件对轴进行校核计算 静强度校核的条件是 SSSSSS SSSSSSca 22（ 5-8） 其中： SS=1.2 1.4，适用于高塑性材料（ S/ B 0.6）制造的钢轴 SS=1.4 1.8，适用于中塑性材料（ S/ B 0.6 0.8）制造的钢轴 SS=1.8 2， 适用于低塑性材料制造的钢轴 SS=2 3，适用于应用铸造方式制造的钢轴 SS 仅考虑弯矩和轴向力时的安 全系数 SS 仅考虑扭矩时的安全系数 所以有： )( maxmax AFWMSaSS （ 5-9） TSS WTS /max （ 5-10） 其中： S， S 材料的抗弯屈服极限和抗扭屈服极限 (MPa) Mmax， Tmax 轴的危险截面上所承受的最大弯矩和最大扭矩（ N m） Famax 轴的危险截面上所承受的最大轴向力（ N） W， WT 危险截面抗弯截面系数和危险截面抗扭截面系数（ mm3），参阅表15-44可得其具体数值 A 轴的危险截面面积 (mm2） nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 28 参阅表 15-14可得 S=355MPa， 所以： 2133556.0 sMPa Mmax=167200N.mm Famax=0mm3 56977682 )1168(111816 6814.32 )(16 2323 d tdbtdW T mm3 所以： 1 5 47 2 6 5 31 6 7 2 0 03 5 5 sS， 11.5512742 1 3 9 0 0 0213 sS 12.511.5154 11.5154 2222 sssss c aSSSSS 参阅表 15-1可得 B=640MPa 所以： 6.055.0640355 Bs所以： SS=1.2 1.4选取 SS =1.4 所以： SScaSS 所以，经过上述认真的校核计算，传动轴的静强度满足设计使用要求。 依照弯扭合成应力校核计算传动轴的强度 )()2(4)( 122222 WTMWWM Tca（ 5-11） 其中 : ca 轴的计算应力 (MPa) M 轴受到的弯矩（ N m） T 轴受到的扭矩（ N m） W 轴的抗弯截面系数（ 3）， 参阅表 15-44可知其计算公式 -1 对称循环变应力下轴的许用应力， 参阅表 15-14选择具体数值 折合系数， nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 29 在扭转切应力为静应力时，选取 =0.3， 在扭转切应力为脉动循环变应力时，选取 =0.2， 在扭转切应力为对称循 环变应力时，选取 =1 在本式中选取 =1， 33 1.032 ddW ，因为材料选择的是 45号钢，经过了调质处理，所以 -1=60MPa ，轴的计算应力如下所示： 5.2972653 21390 0016720 0 22 ca MPa 1 经过上述校核计算，可知其各项系数均满足设计使用条件，所以合格。 T=1650N m-565.669.669.6A B C DFFR F RR RFR FR(a)(b)(c)(d)(c)(d)(e)(f)(i)a=80 b=80 c=160trrAzAy r CyA0 C0 0CzxzyN mN mN m图 5-2 轴的载 荷分析图 5.4 减速器的箱体 5.4.1 箱体材料 箱体是减速器的重要组成部件，它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 选择铸钢 ZG200-4008 ，该材料韧性及塑性好，但强度和硬度较低，低温冲击韧性nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 30 大，脆性转变温度低，导磁、导电性能良好，焊接性能好，但铸造性能差。适用于负载不大、韧性较好的零件，如轴承盖、底板、箱体、机座等。 5.4.2确定结构尺寸 5.4.2.1.箱座壁厚 =0.025a +1=0.025 544+1=14mm 5.4.2.2 箱盖壁厚 1 =（ 0.85 1） =（ 0.85 1） 14=11 14mm，取 1 =12mm 5.4.2.3 箱座加强肋厚 =0.85 =0.85 14=11mm 5.4.2.4 箱盖加强肋厚 1 =0.85 1 =0.85 12=10mm 5.4.2.5 箱座分箱面凸缘厚 b=1.5 =1.5 14=21mm 5.4.2.6 箱盖分箱面凸缘厚 b1 =1.5 1 =1.5 12=18mm 5.4.2.7 平凸缘底座厚 b2 =2.35 =2.35 14=33mm 5.4.2.8 斜凸缘底座厚 b3=1.5 =1.5 14=21mm b4 =（ 2.25 2.75） =2.5 =2.5 14=35mm 5.4.2.9 地脚螺栓 df=0.036a +12=0.036 544+7=26mm 5.4.2.10 轴承螺栓 d1 =0.7df=0.7 26=18mm 5.4.2.11 联接分箱面的螺栓 d2 =（ 0.6 0.7） df=（ 0.6 0.7） 26=15 18mm 取 16mm 5.4.2.12 轴承盖螺钉 d3=10mm 5.4.2.13 检查孔盖螺钉 d4 =9mm 5.4.2.14 吊环螺钉 nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 31 d5=14mm 5.4.2.15 地脚螺栓数 n=4个 5.4.2.16 凸缘上螺栓凸台的结构尺寸 取用 M12的螺 栓 C 20min1 mm C 16min2 mm D0=28mm Rmax0=5mm rmax=3mm R1 =20mm r1 =0.2C2 =0.2 16=3mm 5.4.2.17 轴承座孔边缘至轴承孔外端至箱外端的距离 L8=（ 1 1.2） d1 =（ 1 1.2） =（ 1 1.2） 18=18 22mm 5.4.2.18 轴承座孔外端至箱外壁的距离 La=C1 + R1 +（ 2 3） =20+20+2.5=43mm 5.4.2.19 轴承座孔外的直径 凸缘式轴承盖 D1 =52mm D2 =64mm 5.4.2.20 轴承螺栓的凸台高 h=（ 0.35 0.45） D2 =（ 0.35 0.45） 64=22 29mm 5.4.2.21 箱座的深度 Hd=36mm 5.4.2.22 箱体分箱面凸缘圆角半径 R2 =0.7（ +C1 + C2 ） =0.7（ 11+20+16） =33mm 5.4.2.23 箱体内壁圆角半径 R3 =11mm 5.4.3减速器的润滑和密封 5.4.3.1 减速器的润滑 润滑的主要目的是减小摩擦与磨损。 根据润滑剂的不同，润滑可分为： 流体润滑。指使用的润滑剂为流体，又包括气体润滑（采用气体润滑剂，如空气、氢气、氦气、氮气、一氧化碳和水蒸气等）和液体润滑（采用液体润滑剂 ，如矿物润滑油、合成润滑油、水基液体等）两种 。 固体润滑 。指使用的润滑剂为固体 ，如石墨、二硫化钼、氮化硼、尼龙、聚四氟乙烯、氟化石墨等。 半固体润滑。指使用的润滑剂为半固体，是由基础油和稠化剂组成的塑性润滑脂，有时根据需要还加入各种添加剂。 该减速器采用油润滑，其主要润滑方式为浸油润滑，浸油深度不小于 10mm。根据滑动速度大小，选择润滑油牌号为 L-CKC齿轮油。 5.4.3.2 减速器的密封 密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分nts齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 32 等侵入机器设备内部的零部件或措施。密封可 分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋
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