带式输送机传动装置的设计 雷营.doc

西安科技大学高新学院课 程 设 计减速器设计说明书 学院名称：机电信息学院 专业：机械设计制造及其自动化班级：机械1003学号：1001140349姓名：雷营指导教师：千学明 目录第1章 绪论3第2章 设计任务书6第3章 传动方案分析8第4章 电机的选择9第5章 传动比分配10第6章 运动及动力参数计算11第7章 带传动的设计12第8章 齿轮转动的设计15第9章 轴的结构设计及计算25第10章 滚动轴承的选择及寿命48第11章 键的选择及强度计算52第12章 箱体的结构设计54第13章 密封件，润滑剂及润滑方式的选择57第14章 装配草图设计58第15章 装配图设计71第16章 零件图设计74第17章 设计小结77第18章 参考文献78第19章 致谢79第1章 绪论 1.1 机械设计基础课程设计的目的机械设计课程设计是继机械设计基础课程后的一个重要的综合性与实践性教学环节，是学生第一次较为全面的机械设计训练，其基本目的是：（1） 通过机械设计基础课程设计，综合运用先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固和扩展。（2） 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。（3） 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、运用设计资料（手册、标准、规范等）以及经验估算、数据处理等。 1.2机械设计基础课程设计的内容选择作为机械设计基础课程设计的题目，通常是一般传动装置或简单机械，例如图1-1所示带式运输机的传动装置。1.3 机械设计基础课程设计的步骤 机械设计基础课程设计的步骤通常是根据设计任务书，拟定若干方案并进行分析比较，然后确定一个正确、合理的设计方案，进行必要的计算和结构设计，然后用图纸表达设计结果，用设计计算说明书表达设计依据。机械设计基础课程设计一般可按表1-1中所述几个阶段进行。 表1-1机械设计基础课程设计阶段及设计主要内容 阶段主要内容设计准备1) 分析设计任务，明确工作条件、设计要求、内容和步骤2) 了解设计对象，阅读有关资料、图纸，观察实物或模型以及进行减速器拆装实验等3) 复习课程有关内容，熟悉机械零件的设计方法和步骤4) 准备好设计需要的图书、资料和用具，并拟定设计计划等传动装置总体设计1. 确定传动方案，画出传动装置简图2. 计算电动机的功率、转速，选择电动机的型号3. 确定总传动比和分配各级传动比4. 计算各轴的功率、转速和转矩各级传动零件设计8. 减速器外的传动零件设计（带传动设计）9. 减速器内的传动零件设计（斜齿轮传动设计）减速器装配草图设计1. 选择比例尺，合理布置视图，确定减速器各零件的相互位置2. 初步计算轴径，选择联轴器，初选轴承型号，进行轴的结构设计3. 确定轴上力作用点及支点距离，进行轴、轴承的校核计算4. 分别进行轴系部件、传动零件、减速器箱体及其附件的结构设计减速器装配图设计1. 绘制装配图、标注尺寸、配合及零件序号2. 编写明细表、标题栏、减速器技术特性及技术要求3. 完成装配图零件工作图设计1. 轴类零件工作图2. 齿轮类零件工作图3. 箱体类零件工作图（具体绘制哪几个由指导老师确定）编写设计计算说明书整理编写设计计算说明书设计总结及答辩1. 总结设计的收获和经验教训，做好答辩前的准备工作2. 参加答辩1.4 机械设计基础课程设计中应正确对待的几个问题（1）学生要明确学习目的，端正学习态度。 在设计的全过程中必须严肃认真、刻苦钻研、一丝不苛、精益求精。只有这样，才能在设计思想、力法和技能等各方面部获得较好的锻炼和提高。 （2）在教师指导下由学生独立完成。 教师的指导作用主要在于使学生明确设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题和按设计进程进行阶段审查等。在设计中学生必须充分发挥创造性和主观能动性认真阅读有关设计资料和课程设计指导书。仔细分析参考图例的结构。提倡独立思考问题、分析问题和解决问题，独立完成设计，而不应被动地依赖教师和盲目抄袭。 (3)正确处理理论计算和结构设计的关系。 机械零件的尺寸不可能完全由理论计算确定，而应综台考虑零件结构、加工、装配、经济性和使用条件等要求。通过强度条件计算出来的零件尺寸，常常是零件必须满足的最小尺寸，而不一定就是最终采用的结构尺寸。例如轴的尺寸，在进行结构设计时，要综合地考虑轴上零件的装拆、调整和固定以及加工工艺等要求，并进行强度校核计算，之后才确定轴的尺寸。因此，在设汁过程中，设计汁算和结构设计是相互补充、交替进行的。应计意“边计算、边画图、边修改”，因为产品的设计需要经过多次反复修改才能得到较高的设计质量。 此外，一些次要尺寸不需强度校核。有的可根据经验公式确定，如箱体的结构尺寸等；有的则由设计者考虑加工、使用等条件，参照类似结构，用类比的方法确定，例如轴上的定位轴套、挡油环等。 (4)正确处理继承与创新的关系。 长期的设计和生产实践已经积累了许多可供参考和借鉴的宝贵经验和资料继承和发展这些经验和成果，不但可以减少重复丁作，加快设计进程，而且是提高设计质量的重要保证。设计人员应注意利用和继承已有的成果和经验，不应闭门造车、凭空臆造要善于吸取前人的经验和成果，学握和使用已有的设计资料。但是，不能盲目地、机械地抄袭已有的类似产品，应在继承的基础上，根据具体条件和要求敢于创新敢于提出新方案不断地完善和改进设计。所以，设计是继承和创新相结合的过程，这样才能使设计工作不断地向前发展。 (5)正确使用标准和规范。 设计中是否尽量采用标准和规范，也是评价设计质量的一项指标。例如设计中采用的滚动轴承、带、联轴器、密封件和紧固件等，其参数和尺寸必须严格遵守标准的规定。 此外，绘图时，图纸的幅面及格式、比例、图线、字体、视图表达、尺寸标注等应严格遵守机械制图标准，要求图纸表达正确、清晰、图面整洁，设计说明书要求计算正确无误书写工整清晰。第二章 设计任务书2.1设计题目：带式输送机传动装置的设计。2.2已知条件2.2.1机器功用 由输送带传送机器的零、部件；2.2.2工作情况 单向运输，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境温度不超过35C；2.2.3运动要求 输送带运动速度误差不超过5%；滚筒传动效率为0.96；2.2.4使用寿命 8年，每年350天，每天16小时；2.2.5动力来源 电力拖动，三相交流，电压380/220V；2.2.6检修周期 半年小修，二年中修，四年大修；2.2.7生产规模 中型机械厂，小批量生产。2.3主要技术数据2.3.1输送带工作拉力F= 2.65 kN；2.3.2输送带工作速度v= 0.964 m/s；2.3.3滚筒直径D= 330 mm；2.3.4电机转速n= 3000 r/min.2.4设计工作及内容： 2.4.1传动方案的确定；2.4.2电机选型；2.4.3传动装置的运动和动力参数计算；2.4.4带传动设计；2.4.5减速器设计(齿轮、轴的设计计算、轴承、连接件、润滑和密封方式选择，机体结构及其附件的设计)；2.4.6联轴器选型设计；2.4.7绘制减速器装配图和零件工作图；2.4.8编写设计说明书；2.4.9设计答辩。2.5传动装置总体设计2.5.1 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.5.2 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。2.5.3 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 图2-1 传动装置总体设计图2.6设计任务： 应完成：减速器装配图一张；齿轮、轴的零件图 2 张；设计计算说明书一份。第三章 传动方案分析已知:已知输送带工作速度为0.933m/s，滚筒直径为355mm,输送带工作拉力为3.6kN。连续单向运转，工作时载荷较平稳有轻微振动，使用寿命为6年。该传送机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅度降低了成本。减速器部分用两级圆柱齿轮减速器。第四章 电机的选择4.1传动装置的总效率 为V带的效率,为四对滚动轴承的效率，为每对齿轮啮合的效率，为联轴器的效率，为滚筒传动效率。4.2卷筒的转速工作机主动轴所需功率电动机的输出功率 4.3由表可选取电动机功率4.4电动机常选用Y系列三向异步电动机，根据所需功率在设计手册中选择Y112M-2型。Y112M-2型电动机数据如下表4-1所示：表4-1 Y112M-2型电动机数据额定功率4kw满载转速2890r/min同步转速3000r/min电动机伸出端直径D28mm电动机伸出端 安装长度E60mm机座中心高H112mm第五章 传动比分配5.1总传动比 = 5.2各级传动比分配： 为了使传动系统结构较为紧凑，据机械设计p4表2-1所述，取V型带传动比=2.8，则得减速器的传动比i： 高速齿轮啮合的传动比为低速齿轮啮合的传动比为 由=（1.31.4），则取=4.3 =4.4本章结论：=2.8 、 =4.3 、 =4.4。第六章 运动及动力参数计算 6.1各轴的转速计算 6.2各轴输入功率的计算 按电动机的额定功率=4kw计算各轴输入功率:I轴的输入功率: 轴的输入功率： 轴的输入功率： 6.3各轴的输入转矩计算I轴的转矩轴的转矩轴的转矩各轴功率、转速、转矩列于表6-1：表6-1 功率、转速、转矩表轴名功率（Kw）转速（r/min）转矩（Nm）I3.841032355303.692401468303.5455614672第七章 带传动的设计外传动带选为普通V带传动7.1确定计算功率工作情况系数KA：据机械设计表5-10查得KA=1.1计算功率： 7.2选择V带的带型 由 、 由图5-9选取V带型号为： Z型V带7.3确定带轮的基准直径并验算带速v7.3.1初选小带轮的基准直径。由机械设计表5-4，取小带轮的基准直径=63mm。7.3.2验算带速。按式（5-16）验算带的速度带速在5-25m/s范围内，合适。7.3.3计算大带轮的直径。根据式（5-12），计算大带轮的基准直径 由表5-4知、是Z型带的基准直径系列7.4确定v带中心距和基准长度7.4.1初定中心距 取，符合7.4.2由式（5-3）得带长查表5-2，对Z型带选用。7.4.3由式（5-17）计算实际中心距。7.5验算小带轮包角 7.6计算V带根数z7.6.1计算单根V带的额定功率 由=63mm和，查表5-5得。据， 和Z型带，查表5-7得查表5-9得，表5-2得，则有：7.6.2 计算V带的根数Z取11根7.7求作用在带轮轴上的压力查表5-1得q=0.06kg/m，故由式5-19得单根V带的初拉力：作用在轴上的压力7.8带轮结构设计带轮宽度:查表5-3得e=12mm,fmin=7mm,取B=查表得小带轮的轮毂长度140mm,大带轮轮毂长度为150mm第八章 齿轮转动的设计8.1高速齿轮。8.1.1选择齿轮材料和热处理方式 考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用8级精度，有方案图知齿轮为直齿圆柱齿轮。大小齿轮都选用钢调质处理，齿面硬度为40-50HRC。齿面硬度240HBS。8.1.2选择齿数、选齿宽系数。1) 由机械设计表7-7取。 2) 由图7-9（c）（d）取接触疲劳极限，。3) 选取载荷系数。4) 由表7-6查得材料的弹性影响系数。 5) 计算应力循环系数。6) 由图7-7取接触疲劳寿命系数7) 计算接触疲劳许用应力取失效概率、安全系数 则：8.1.3计算小齿轮分度圆直径5) 由设计计算公式（7-13）进行试算，即6) 计算圆周速度7) 计算齿宽8) 计算齿宽与齿高之比取小齿轮齿数为24,则：模数齿高9) 计算载荷系数K。根据，、8级精度。两支承相对于小齿轮非对称布置时由图7-14查得，；直齿轮，假设由表（7-3）得；由表7-2查得使用系数，；由表7-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时。由，查图7-17得；故载荷系数8.1.4校核所得分度圆直径由式10-10a得计算模数。 1) 按齿根弯曲强度计算由式7-10得弯曲强度的计算公式为：2) 确定公式内各计算数值 由图7-8查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；由图7-6取弯曲疲劳系数计算弯曲疲劳许用应力取安全疲劳系数，由式7-1得计算载荷系数K。查取齿数系数及应力校正系数，由表7-5查得： 、 。3) 计算大小齿轮的并加以比较。小齿轮的数值大。设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲强度计算的模数，由于齿轮模数的大小要取决于弯曲程度所决定的承载能力，而吃面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度算得的模数，就近圆整为标准值。按接触疲劳强度算得的分度圆直径则算出小齿轮的齿数。大齿轮的齿数，这样设计出的齿轮传动既满足了吃面接触强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。8.1.5几何尺寸计算计算分度圆直径： 计算中心距： 计算齿轮宽度：取，。8.1.6验算齿面接触强度取，。实际传动比安全。齿轮传动的作用力及计算载荷（）。由式7-3有圆周力 径向力 轴向力 8.2 低速齿轮。8.2.1选择齿轮材料和热处理方式 考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用8级精度，有方案图知齿轮为直齿圆柱齿轮。大小齿轮都选用钢调质处理，齿面硬度为40-50HRC。齿面硬度240HBS。8.2.2选择齿数、选齿宽系数。1) 由机械设计表7-7取。 2) 由图7-9(c)（d）取接触疲劳极限。3) 选取载荷系数。4) 由表7-6查得材料的弹性影响系数。 5) 计算应力循环系数。6) 由图7-7取接触疲劳寿命系数7) 计算接触疲劳许用应力取失效概率、安全系数 则：8.2.3计算小齿轮分度圆直径1) 由设计计算公式（10-9a）进行试算，即2) 计算圆周速度3) 计算齿宽4) 计算齿宽与齿高之比取小齿轮齿数为24,则：模数 齿高 5) 计算载荷系数K。根据，、8级精度。两支承相对于小齿轮非对称布置时由图7-14查得，；直齿轮，；由表7-2查得使用系数，；由表7-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时。由表7-3得,由，图7-17得；故载荷系数校核所得分度圆直径由式10-10a得计算模数。 按齿根弯曲强度计算有式7-10得弯曲强度的计算公式为：确定公式内各计算数值 由图7-8查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；由图7-6取弯曲疲劳系数计算弯曲疲劳许用应力取安全疲劳系数，由式7-1得计算载荷系数K。查取齿数系数及应力校正系数，由表7-5查得： 、 。计算大小齿轮的并加以比较。小齿轮的数值大。设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲强度计算的模数，由于齿轮模数的大小要取决于弯曲程度所决定的承载能力，而吃面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度算得的模数，就近圆整为标准值。按接触疲劳强度算得的分度圆直径，则算出小齿轮的齿数。大齿轮的齿数，这样设计出的齿轮传动既满足了吃面接触强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。几何尺寸计算计算分度圆直径： 计算中心距：计算齿轮宽度：取，。验算齿面接触强度取，。实际传动比安全。齿轮传动的作用力及计算载荷（）。由式7-3有圆周力 径向力 轴向力 (3)高低齿轮的参数列表如下：表8-1 齿轮参数名 称高速级低速级模数(mm)23中心距（mm）128202.5齿数2425104110分度圆直径（mm）4875208330齿宽(mm)60804875材料及热处理钢调质钢调质8.3齿轮的结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。如图8-1所示，其他有关尺寸参看大齿轮零件图图8-1 低速齿结构第九章 轴的结构设计9.1中间轴9.1.1中间轴的功率、转速、转矩。据表上述表5-1知：, , 9.1.2 作用在齿轮上的力据第八章设计计算知： 9.1.3 初步确定轴的最小直径据机械设计式（15-2）初步估算最小直径，选取轴的材料为钢，调质处理。根据机械设计表15-3取中间轴的最小直径显然是安装轴承处的直径。为使所选与轴承的毂孔直径相适应，故同时选取轴承型号。因轴承同时收油径向力和轴向力作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，据由轴承产品中初步选取30208。其尺寸为。故9.1.4轴的结构设计1) 拟定轴上零件的装配方案。采用如图9-1所示装配方案。图9-1 中间轴装配方案2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度取按装低速齿的安装轴段，齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂宽为113mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应短于轮毂宽度，故取。齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取。取轴环处的直径。轴环宽度，且轴环右端定位高速齿的左端。为使两轮保持一定间隙又保证定位要求，取。取安装高速齿轴段的直径。齿轮左端轴肩定位，右端与油轴承之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂宽，则为使套筒端面可靠地压紧齿轮，齿轮段应略短于轮毂宽度，故取。取齿轮距箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承的位置时，应距箱体内壁一段距离s，取（参看图9-1）。则：已知滚动轴承宽，轴上零件的周向定位齿轮的周向定位均采用平键连接，按，由机械设计表6-1查得平键截面。键槽用键槽铣刀加工，长为。同样，小齿轮与轴的连接选用平键为。轮毂与轴的配合均为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的。此处选轴的直径公差为。确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角，各轴肩处圆角半径均为1.5。9.1.5求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算图（图9-2）。对于30208型圆锥滚子轴承，由机械设计手册查得，因此，作为简支梁的轴的支承跨距为。图9-2 轴的载荷分析图据图计算各平面的支反力及弯矩求轴上的载荷，将计算出的F,M值列于表9-1：表9-1 各平面的支反力及弯矩载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T抗弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上的承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据式（15-5）及表9-1中的数值，并取，轴的计算应力又已选定轴的材料为钢，调质处理，由表15-1查得 ，故安全。9.1.6精确校核轴的疲劳强度。1).判断危险截面据受力弯矩图及结构图分析知，只需校核截面左右两侧即可.2).截面左侧:抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩M为截面上的扭矩T截面上的弯曲应力：截面上的扭转切应力由教材表15-1查得，截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2查取。因，, 经插值后可查得又由附表3-1可得轴的材料敏感系数为， 故有效应力集中系数为由附图3-2的尺寸系数;由附图3-3的扭转尺寸系数轴按磨削加工,由附图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为查手册得碳钢的特性系数，取，取则计算安全系数值，得 故可知其安全3).截面右侧:抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩M 截面上的扭矩T截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求出。，并取，于是得， 轴按磨削加工,由附图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为所以截面左侧的安全系数为故可知其安全至此，中间轴的结构设计及强度校核完毕。9.2高速轴9.2.1中间轴的功率、转速、转矩。据表上述表5-1知：， ， 9.2.2 作用在齿轮上的力据第八章设计计算知： 9.2.3 初步确定轴的最小直径据机械设计式（15-2）初步估算最小直径，选取轴的材料为钢，调质处理。根据机械设计表15-3取高速轴的最小直径是安装带轮处轴的直径（图9-3）取. 9.2.4轴的结构设计1) 拟定轴上零件的装配方案。采用如图9-3所示装配方案。图9-3 高速轴轴装配方案2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足大带轮的轴向定位要求，轴段右侧需制出一轴肩。故， 。大带轮与轴配合的毂孔长度为50mm，故取段的长度为。初选滚动轴承。为使所选与轴承的毂孔直径相适应，故同时选取轴承型号。因轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选用单列圆锥滚子轴承30207。其尺寸为。则 而 。取按装低速齿的安装轴段，右端轴承采用套筒定位，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段应短于轮毂宽度，故取。齿轮左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取。取轴环处的直径，。轴环宽度，取。轴承端盖的总宽度为（有减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆装及便于轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与大带轮的轮毂右端面的距离，则，。取齿轮距箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承的位置时，应距箱体内壁一段距离s，取（参看图9-3）。则：已知滚动轴承宽，则，3) 轴上零件的周向定位带轮、齿轮的周向定位均采用平键连接，按，由机械设计表6-1查得平键截面。键槽用键槽铣刀加工，长为。同时为了保证齿轮与轴配合的良好对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为同样，带轮与轴的连接选用平键为。轮毂与轴的配合均为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的。此处选轴的直径公差为。4) 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角，各轴肩处圆角半径均为1。9.2.5求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算图（图9-4）。对于30207型圆锥滚子轴承，由机械设计手册查得，因此，作为简支梁的轴的支承跨距为。图9-4 轴的载荷分析图据图计算各平面的支反力及弯矩求轴上的载荷，将计算出的F,M值列于表9-2：表9-2 各平面的支反力及弯矩载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T抗弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上的承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据式（15-5）及表9-2的数值，并取，轴的计算应力又已选定轴的材料为钢，调质处理，由表15-1查得 ，故安全。9.2.6精确校核轴的疲劳强度。1).判断危险截面据受力弯矩图及结构图分析知，只需校核截面左右两侧即可.2).截面左侧:抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩M为截面上的扭矩T截面上的弯曲应力：截面上的扭转切应力由教材表15-1查得，截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2查取。因， 经插值后可查得又由附表3-1可得轴的材料敏感系数为， 故有效应力集中系数为由附图3-2的尺寸系数;由附图3-3的扭转尺寸系数轴按磨削加工,由附图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为查手册得碳钢的特性系数，取，取则计算安全系数值，得 故可知其安全3).截面右侧:抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩M 截面上的扭矩T 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求出。，并取，于是得， 轴按磨削加工,由附图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为所以截面左侧的安全系数为故可知其安全至此，高速轴的结构设计及强度校核完毕。9.3低速轴9.3.1低速轴的功率、转速、转矩。据表上述表5-1知：， ， 9.3.2 作用在齿轮上的力据第八章设计计算知： 9.3.3 初步确定轴的最小直径据机械设计式（15-2）初步估算最小直径，选取轴的材料为钢，调质处理。根据机械设计表15-3取高速轴的最小直径显然是联轴器处的直径（图9-5）。为了使所选直径.与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器转矩，查表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手选用HL5弹性柱销联轴器。其公称转矩为。半联轴器的孔径，故取9.3.4轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案。采用如图9-5所示装配方案。图9-5 低速轴轴装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，轴段左侧需制出一轴肩。故，右端采用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径，即。半联轴器与轴配合的毂孔长度为，为了保证轴端挡圈质压在半联轴器端面上而不压在轴端面上故取段的长度应比略短一些，现取。初选滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选用单列圆锥滚子轴承参照工作要求并根据，由轴承产品中选取30214。其尺寸为。则 而 。右端轴承采用轴肩进行定位，据设计手册知30214型轴承的定位轴肩高度，因此取。取安装齿轮处的轴段的直径，齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段应短于轮毂宽度，故取。齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取。则轴环处的直径。轴环宽度，取。轴承端盖的总宽度为（有减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆装及便于轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与大带轮的轮毂右端面的距离，则，。取齿轮距箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承的位置时，应距箱体内壁一段距离s，取（参看图9-5）。则：已知滚动轴承宽，5) 轴上零件的周向定位半联轴器、齿轮的周向定位均采用平键连接，按，由机械设计表6-1查得平键截面。键槽用键槽铣刀加工，长为。同时为了保证齿轮与轴配合的良好对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为。同样，半联轴器与轴的连接选用平键为。半联轴器与轴的配合均为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的。此处选轴的直径公差为。6) 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角，各轴肩处圆角半径均为2。9.3.5求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算图（图9-6）。对于30214型圆锥滚子轴承，由机械设计手册查得，因此，作为简支梁的轴的支承跨距为。图9-6 轴的载荷分析图据图计算各平面的支反力及弯矩求轴上的载荷，将计算出的F,M值列于表9-3：表9-3 各平面的支反力及弯矩载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T抗弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上的承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据式（15-5）及表9-2的数值，并取，轴的计算应力又已选定轴的材料为钢，调质处理，由表15-1查得 ，故安全。9.3.6精确校核轴的疲劳强度。1).判断危险截面据受力弯矩图及结构图分析知，只需校核截面左右两侧即可.2).截面右侧:抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩M为截面上的扭矩T截面上的弯曲应力：截面上的扭转切应力由教材表15-1查得，截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2查取。因， 经插值后可查得又由附表3-1可得轴的材料敏感系数为， 故有效应力集中系数为由附图3-2的尺寸系数;由附图3-3的扭转尺寸系数轴按磨削加工,由附图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为查手册得碳钢的特性系数，取，取则计算安全系数值，得 故可知其安全3).截面左侧:抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩M 截面上的扭矩T截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求出。，并取，于是得， 轴按磨削加工,由附图3-4的表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为所以截面左侧的安全系数为故可知其安全至此，低速轴的结构设计及强度校核完毕。第十章 滚动轴承的选择及校核10.1高速轴上轴承的设计和校核10.1.1确定轴承的类型和参数。采用圆锥滚子轴承，选取左右轴承为3027标准精度等级，单列圆锥滚子轴承： 。 10.1.2轴承正装，轴的受力情况分析。求得径向力10.1.3求得派生轴向力（查课本表13-5得Y=1.9）由表13-6，取载荷系数，又因为 则 因，取。所以所选轴承可用,至此，高速轴上的轴承校核完毕。10.2中间轴上轴承的设计和校核10.2.1确定轴承的类型和参数：采用圆锥滚子轴承，选取左右轴承为30308E标准精度等级，单列圆锥滚子轴承： 。 10.2.2轴承正装，轴的受力情况分析：求得径向力10.2.3求得派生轴向力（查课本表13-5得Y=1.9）由表13-6，取载荷系数，又因为 则： 因，取。所以所选轴承可用。至此，中间轴上的轴承校核完毕。10.3低速轴上轴承的设计和校核10.3.1确定轴承的类型和参数：采用圆锥滚子轴承，选取左右轴承为30312E标准精度等级，单列圆锥滚子轴承： 。 10.3.2轴承正装，轴的受力情况分析：求得径向力10.3.3求得派生轴向力（查课本表13-5得Y=1.7）由表13-6，取载荷系数，又因为 则： 因，取。所以所选轴承可用。至此，轴3上的轴承校核完毕。第十一章 键的选择及校核11.1高速轴与带轮用键联接的选择和强度校核选用A型平键,查手册选键,键材料用钢，查表得许用应力,键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度按公式得挤压应力所以键的强度足够。 11.2高速轴与小齿轮用键联接的选择和强度校核选用A型平键,查手册选键，键材料用45钢，查表得许用应力，键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度按公式得挤压应力所以键的强度足够。11.3 中间轴与大齿轮用键联接的选择和强度校核选用A型平键,查手册选键，键材料用45钢，许用应力，键的工作长度按公式得挤压应力所以键的强度足够。11.4 中间轴与小齿轮用键联接的选择和强度校核选用A型平键,查手册选键，键材料用45钢，许用应力，键的工作长度按公式得挤压应力所以键的强度足够。11.5 低速轴与大齿轮用键联接的选择和强度校核选用A型平键,查手册选键，键材料用45钢，许用应力，键的工作长度按公式得挤压应力所以键的强度足够。11.6低速轴与联轴器用键联接的选择和强度校核选用A型平键,查手册选键，键材料用45钢，许用应力，键的工作长度按公式得挤压应力所以键的强度足够。第十二章 箱体的结构设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮啮合质量，大端盖分机体采用配合.12.1 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度12.2 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm，为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精加工，其表面粗糙度为12.3 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.12.4 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔处应设计凸台，以便于机械加工出支承盖板的表面，并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6螺钉紧固B 放油孔和螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器，不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应设置凸台，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 定位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一个圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如表12-1：表12-1 减速器机体结构尺寸名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M16机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10(6个)视孔盖螺钉直径=（0.30.4）8定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4262218，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42416外机壁至轴承座端面距离=+（812）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.215齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚8轴承端盖外径+（5-5.5）130（1轴）140（2轴）165（3轴）轴承旁联结螺栓距离1300（1轴）140（2轴）165（3轴）第十三章 密封件，润滑剂及润滑方式的选择13.1密封件密封的主要目的是防止灰尘、水分等进入轴承，并阻止润滑剂的流失。因为此减速器的工作条件无特殊要求，所以选择密封圈密封即可。13.2齿轮润滑 因为两对齿轮啮合的圆周速度都小于12m/s，所以采用油池润滑。常用润滑油的主要性能和用途，选用L-CKB工业闭式齿轮油，浸油深度取为浸没大齿轮齿顶10mm13.3滚动轴承因为高速轴 中间轴 低速轴 所以轴承均采用润滑脂润滑，查表根据常用润滑脂的主要性能和用途，选用滚动轴承脂（ZGN69-2）润滑。第十四章 装配草图设计装配图是表达各零件的相互关系、位置、形状和尺寸的图样，也是机器组装、调试、维护和绘制零件图等的技术依据。由于装配图的设计和绘制比较复杂，因此，应先做装配草图设计。在设计过程中，必须综合考虑零件的工作条件、材料、强度、刚度、制造、安装、调整、润滑和密封等方面的要求，以期得到工作性能好、便于制造维护、成本低廉的机器。装配草图的设计内容包括：确定轴的结构及其尺寸；选择轴承型号；确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点；设计和绘制轴上的传动零件和其它零件的结构；箱体及其附件的结构，为工作图（装配工作图和零件工作图等）的设计打下基础。在绘图过程中要注意：传动零件的结构尺寸是否协调和是否有干涉；验算轴的强度和轴承的寿命。在装配草图的设计过程中，绘图与计算是交互进行的，经过反复修改，以获得较好的设计效果。应该避免单纯追求图纸的表面美观，而不愿意修改已发现的不合理结构。设计时通常采用“边计算、边画图、边修改”，逐步完善和细化设计图纸。装配草图设计可按初绘装配草图，轴、轴承的校核计算，完成装配草图三个阶段进行。 14.1 初绘减速器装配草图14.1.1 初绘装配草图前的准备在绘制装配草图前，应做好以下准备工作：（1）通过参观和拆装实际减速器，观看有关减速器的录象，阅读减速器装配图，了解各零部件的功用、结构和相互关系，做到对设计内容心中有数；（2）确定主要零件的主要尺寸，如齿轮的分度圆和齿顶圆直径、宽度、轮毂长度、传动中心矩等；（3）按工