机械设计课设说明书同轴式

1、 燕山大学机 械 设 计 课 程 设 计 报 告题目题目：带式输送机传动装置带式输送机传动装置学学 院：院： 机械工程学院机械工程学院 年级专业：年级专业： 级机制班级机制班 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 燕山大学课程设计报告2目 录第一部分第一部分 1、摘要、摘要.6第二部分第二部分1、项目设计目标与技术要求、项目设计目标与技术要求.12 传动系统方案制定与分析传动系统方案制定与分析.13 传动方案的技术设计与分析传动方案的技术设计与分析3.1 电动机选择与确定.23.1.1 电动机类型和结构形式选择.23.1.2 电动机容量确定.33.1.3 电动机转速选择.

2、43.2 传动装置总传动比确定及分配3.2.1 传动装置传动比分配原则.43.2.2 各级传动比分配.4 3.2.2.1 分配方案.4 3.2.3 传动装置的运动和动力参数.44 关键零部件的设计与计算关键零部件的设计与计算4.1 设计原则制定.5 4.1.1 不同类件的安全系数确定.5 4.1.2 关键件或主要件加工工艺制定.6 4.1.3 材料选择与工艺选择.94.2 齿轮传动设计方案.10 4.3 齿轮传动设计计算及校核.114.4 轴的计算4.4.1 轴径初估.144.5 键的选择及键联接的强度计算4.5.1 键联接方案选择.16 4.5.2 键联接的强度计算.174.6 滚动轴承选择

3、方案及固定方案.18 4.6.1 滚动轴承的选择.18 4.6.2 轴承固定方案比较.185 传动系统结构设计与总成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.195.1.2 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.205.1.2.2 中间轴结构设计与方案分析.215.1.2.3 低速轴结构设计与方案分析.235.2 零件图设计.34燕山大学课程设计报告35.3 主要零部件的校核与验算5.3.1 轴系结构强度校核(选择低速轴进行校核).255.3.2 角接触球轴承轴承的寿命计算.276 主要附件与配件的选择主

4、要附件与配件的选择6.1 联轴器选择.296.2 润滑与密封的选择6.2.1 润滑方案对比及确定.296.2.2 密封方案对比及确定.306.3 通气器.316.4 油标.326.5 螺栓及吊环螺钉.326.6 油塞.326.7 窥视孔盖.326.8 定位销.326.9 轴承盖.326.10 轴承套杯.326.11 调整垫片组.326.12 挡油板.327 零部件精度与公差的制定零部件精度与公差的制定7.1 精度制定原则.337.2 减速器主要结构、配合要求.337.3 减速器主要技术要求.347.4 拆装和调整的说明.347.5 减速器箱体的附件说明.348 项目经济性与安全性分析项目经济性

5、与安全性分析 8.1 零部件材料、工艺、精度等选择经济性.358.2 减速器总重量估算及加工成本初算.358.3 安全性分析.35 9 设计小结设计小结.3610 参考文献参考文献.37燕山大学课程设计报告4摘 要 带式运输机传动装置设计主要内容为传动方案的分析和拟定，选择电机，计算传动装置的运动学参数和动力参数，传动零件和轴的设计，轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择，减速器箱体结构设计及其附件的设计、绘制装配图和零件工作图、编写设计说明书等，在这一过程中需要用到课上机械设计所学的理论知识，齿轮的设计原则，校核原则，轴的设计过程和校核，轴承的寿命计算等，再设计过程中要考虑公差等级与经济性的矛

6、盾，考虑到配合的选择，在这一过程中涉及到的知识有机械设计，材料力学，机械原理，互换性等，再设计方案的选择，零件材料的选择，安全系数方面，经济性的方面都要综合考虑。关键词： 带式运输机设计 传动装置 设计与校核 经济性 燕山大学课程设计报告01 项目设计目标与技术要求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

7、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= 1794N D=0.31m V=0.67m/s2 传动系统方案制定与分析传动系统方案制定与分析各个传动方案的比较及优缺点同轴式圆柱齿轮传动： 优点： 减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。 缺点：减速器轴向尺寸及重量较大；高级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长，刚度差；仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。展开式圆柱齿轮传动齿轮传动： 优点：传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长。缺点：结构较复杂，横

8、向尺寸较小，轴向尺寸较大，中间轴轴较长，刚度差，中间轴轴承润滑较困难。 圆锥圆柱式齿轮传动 优点： 可以改变力矩的方向 即可以把横向运动转为竖直运动 ，用于输入轴与输出轴呈现垂直方向布置的传动装置。具有承载能力高，噪音低，体积小，重量轻，效率高，使用寿命长的特性。 缺点： 与二级圆柱齿轮减速器相比，加工稍微复杂一些，传动效率低。 蜗轮蜗杆圆柱齿轮传动 优点：燕山大学课程设计报告1 有比较大的传动比，非常紧凑的结构；传动比较平稳，噪声也比较低；具有自锁功能。 缺点： 传动摩擦损失比较大，效率也很低；加工成本较高。 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

9、行的直线，因此，当直齿轮啮合时，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：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。重合度大。相对提高了斜齿轮的承载能力，延长了使用寿命。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

10、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。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。而展开式齿轮传动减速器结构较复杂，横向尺寸较小，轴向尺寸较大，间轴较长，刚度差，中间轴轴润滑较因难。考虑到工作场合为室外，载荷为微振，所以采用同轴式齿轮传动。 3 传动方案的技术设计与分析传动方案的技术设计与分析 3.1 电动

11、机选择与确定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。燕山大学课程设计报告2 YEJ

12、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室外工作，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

13、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）工作所需要的功率为：wPwwFVP1000其中：，96.0,/67.0,1794wsmVNF所以： kwPw252.196.0100067.01794（2）电动机的输出功率为:0Pw0PP 为电动机至滚筒轴的传动总效率，查指导手册 88 页表 12-10，其中，联轴的传动效率，齿轮的传动效率为 ，滚动轴承的传动效99. 0197.02率，则：98.03 85.098.097.099.0422432122（3）电动机所需要

14、的功率为：kW47.185.0252.10wPP 因载荷性质为微震，电动机额定功率需大于，查机械设计课程设mP0P计指导手册119 页表 14-4 和 120 页续表 14-4，选取电动机额定功率为。Wk2.23.1.3 电动机转速的选择滚筒轴工作转速：燕山大学课程设计报告3 min/3.4131.014.367.06060nrDvw二级圆柱齿轮减速器传动比范围：408i1所以电动机实际转速的推荐值为：min/1651330n1rniwd符合这一范围的同步转速有和综合考虑电动机和传动min/750rmin/1000r装置的尺寸、重量和价格等因素，为使传动装置机构紧凑，选用同步转速的电动机。mi

15、n/1000r综上，所选电动机为：型号 Y112M-6，满载转速 ,额定功min940rn。kW2.2 3.2 传动装置总传动比确定及分配3.2.1 合理的分配总传动比即各级传动比如何取值，是设计中的重要问题，它直接影响到传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件等。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。3.2.2 传动比分配（1）总

16、传动比为6 .471 .19910iwmnn（2）分配传动比同轴式二级齿轮减速器齿轮传动比的常用值为： 。这种传动比分配方式润滑条件比较好。 77.421iii各个部分的功率计算：3.2.3 计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴的转速：电动机 ;min/940n0r轴 1 ;min/940nn01r轴 2 ; min/06.19777.4940n112rin轴 3 ;min/31.4177.406.197n223rin卷筒轴 min/31.41nn34r（2）各轴的输入功率：燕山大学课程设计报告4电动机 ;wPk47.10轴 1 ;kwPP46.199.001.1101轴 2 ;kw39.1

17、98.097.046.13212PP轴 3 ;kw32.198.097.039.12323PP卷筒轴 ;kw28.198.099.032.11341PP(3)各轴的输入转矩：mNrkWnpTmdd93.14min94047.195509550轴 mNmNdTT78.1499.093.1411轴mNiTT02.6777.497.098.078.1413212轴 mNiTT89.30377.497.098.002.6723223卷筒轴 mNTT83.2949.908.90303.89123卷 (4)整理列表：运动和动力参数计算结果整理于下表：运动和动力参数表轴功率 P/kW转矩 T/Nm转速 n/

18、rpm电机轴1.4714.9394011.4614.7894021.3967.02197.0631.32303.8941.31卷筒轴1.28294.8341.31 4 关键零部件的设计与计算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： SlimKN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：燕山大学课程设计报告5 SSSSSS22 其中 =为弯矩作

19、用下的安全系数， = 为转矩SmaxsSmaxs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 1.3-1.5；材料不够均匀、计算不够精确时，取 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 1.8-2.5.重要的轴，破环后会引起重大事故时，应适当增大 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； = =SmaxsSmaxs 对于塑形材料，静强度的许用安全系数见机械设计 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

20、。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行刀具切出齿形

21、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，在普通铣床上就可以完成。 （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。燕山大学课程设计报告6 （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

22、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

23、，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

24、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：燕山大学课程设计报告7（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-CT

25、4，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。（4）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

26、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，且批量为小批，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）：按齿根弯曲强度进燕山大学课程设计报告8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

27、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

28、（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

29、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

30、。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。但是铸燕山大学课程设计报告9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

31、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 为了使传动更

32、加平稳，选择斜齿圆柱齿轮。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，振动和噪音。 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。 4.3 齿轮传动设计计算 1） 选精度等级、材料及齿数（1）选精度等级 运输机为一般工作机，速度不高，故选择 8 级精度。（2）材料选择燕山大学课程设计报告10 由机械设计77 页表 6-3，选择小齿轮材料为 45 钢（调质），硬度240HBS，大齿轮材料为 45 钢（正火），硬度为 200HBS，

33、二者材料硬度差为 40HBS。（3）选取齿轮齿数 选小齿轮齿数 ；大齿轮齿数，20z14.952077.4zz12u圆整取 96； 实际齿数比：8.4209612zzu 传动比误差为：在允许范围内。,63.077.4)8.477.4()(00iii（4）选取螺旋角 初选螺旋角，齿宽系数（查机械设计94 页表 6-141.1d7，轴承相对齿轮不对称布置。）2）按齿面接触强度设计 初定小齿轮分度圆直径1d3221)(u12HEHdZZZZuKTd(1)确定载荷系数K KKKKKVA: 查机械设计82 页表 6-4，由于载荷均匀平稳，所以选取使用AK ；25.1AK：估计圆周速度，由机械设计82 页

34、图 6-VKsmv/1smz/2.0100v111b）得： ；02.1vK：端面重合度：Kcos)11(2 . 388. 1 21zz 64.114cos)961201( 2.388.1 纵向重合度：74.114tan201.1tansin1zmbdn 总重合度：38.3 由机械设计84 页图 6-13，查得齿间载荷分配系数；：由42. 1KK机械设计85 页图 6-17 且,得；所以： 1.1d18.1K2.101.181.421.021.25KKKKKVA(2)ZZZZEH ：由机械设计87 页图 6-19 查得，节点区域系数；HZ43. 2HZ ： 由机械设计87 页表 6-5 查得，弹

35、性系数;EZa8 .189MPZE燕山大学课程设计报告11 ：因为，取，重合度系数;Z1 178. 064. 111Z :螺旋角系数；Z985. 0cosZ(3)计算接触疲劳许用应力 SKHHNHlim应力循环次数：82211042n60N 1097.2i7212NN由机械设计95 页图 6-25 查得寿命系数：,07.1，02.121HNHNKK由机械设计95 页图 6-27c）查得接触疲劳极限应力：，MPaMPaHH4705902lim1lim，取安全系数：1S所以：,MPaKHHNH8.60159002.11lim11 ,MPaKHHNH9.50247007.1

36、2lim22 取MPaH602综上：将以上相关数据带入设计公式得：3221)(u12HEHdZZZZuKTd mm5.539.502985.078.08.18943.24.818.41.11002.6710.22323)(4)校核并计算圆周速度 smnd/55.01000602.575.53100060v21(5)修正载荷系数 ，查机械设计82 页表 6-11b）得动载荷系数：11.01002055.01001vz；01.1vK（6）校正试算的分度圆直径1d mmKKVV68.5112.101.15.53dd33113）确定参数尺寸（1）计算法向模数 mmzdmn50.22014cos68.5

37、1cos11圆整成标准值，取mm5.2mn（2）计算中心距燕山大学课程设计报告12 ,圆整取mmmzz4.14914cos25.2)9620(cos2)(an21mm150a （3）按圆整后中心距修正螺旋角 6005142)(arccosn21 amzz修正后， 值改变不多，参数不必修正。、HZ计算分度圆直径：mmmzdmmmzd28.248cos,72.51cosn22n11(2)齿厚：，取 为保证小齿轮比mmdbd89.5672.511.11mmb572大齿轮宽,所以 mm105mmbb625214）校核齿根弯曲疲劳强度 ,22112212111n111FSaFaSaFaFFFSaFaFY

38、YYYYYYYmbdKT（1）计算当量齿数14.22600514cos20cos3311 zzv 3.106600514cos96cos3322 zzv查机械设计89 页图 6-21 得：齿形系数17.2,65.22a1FaFYY查机械设计89 页图 6-22 得：应力修正系数80.1,58.121aSaSYY（2）重合度系数：70.066.175.025.075.025.0Y（3）螺旋角系数： 77.012060051489.111201 Y（4）查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数 由机械设计96 页图 6-28c）查得：,由图 6-28b）查MPaF4501lim得：；MPaF3902lim

39、由机械设计95 页图 6-26 按 72711097.2，1042.1NN 分别查得：，取失效概率为，安全系数，121FNFNKK0011S 则弯曲疲劳许用应力为：,MPaKFFNF4501lim11 MPaKFFNF3902lim22(5)计算弯曲应力：燕山大学课程设计报告13 111111Ymbd2YYYKTSaFaF83.070.058.165.277.0238.47471002.6740.223 3.1351FMPa a12658.165.28.117.23.13522FFMP 所以弯曲疲劳强度符合要求。由于是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距完全相等的要

40、求，且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分，故高速级小齿轮采用左旋，大齿轮采用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮传动比4.77模数(mm)2.5螺旋角600514 中心距(mm)150齿数20962096齿宽(mm)35 306257分度圆51.72248.2851.7228.28齿根圆45.47242.0245.47242.02直径(mm)齿顶圆56.72253.2856.72253.28旋向左旋右旋右旋左旋4.4 轴的计算 轴径初估估计原则，参数选择及计算

41、，轴径最小值与安全性、经济性的矛盾4.4.1 高速轴轴的计算（1） 高速轴上的功率、转速和转矩转速（）min/r高速轴功率（）kw转矩T（）mN 9401.46 14.78燕山大学课程设计报告14（2） 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为=51.72 ，根据机械设计（轴的dmm设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则NtgFFNtgFFNdTFtantrt33.1512074.571tan20.215600514cos2054.571costan54.5711072.5178.14223 （3）初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45

42、钢，调质处理。根据表 15-3，取,于是得1120AmmnPAd97.1294046.1112330min 4.4.2 中速轴的设计计算（1）中速轴上的功率、转速和转矩转速（）min/r中速轴功率（）kw转矩 T（）mN 197.061.3967.02（2）作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则mmd28.2481NtgFFNtgFFNdTFtantrt94539tan27.203600514cos2087.539costan87.5391028.24802.67221131 已知低速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则mmd7

43、5.982NtgFFNtgFFNFtantrt68.68660051465.2591tan85.975600514cos2065.2591costan65.25911072.5102.6722232 （3）初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15-3，取,于是得1120AmmnPAd48.2106.19739.1112330min燕山大学课程设计报告154.4.3 低速轴的设计计算（1）低速轴上的功率、转速和转矩转速（）min/r中速轴功率（）kw转矩 T（）mN 41.311.32303.89（2）作用在轴上的力已知低速级齿

44、轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则mmd28.248NtgFFNtgFFNdTFtantrt61.64860051496.2447tan73.921600514cos2096.2447costan96.24471028.24889.303223 （3）初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15-3，取，于是得 1120AmmnPAd54.3531.4132.1112330min4.5 键的选择及键联接的强度计算4.5.1 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

45、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。

46、 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P39表 3-1 得键的燕山大学课程设计报告16许用挤压应力=110MPa。 p尺寸选择依据：由机械设计课程指导书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。 4.5.2 键联接的强度计算（1）高速轴与联轴器联接采用平

47、键联接 选择 A 型平键连接。根据轴径，查手册得，选用mmLmmd42,25GB1096-2003 系列的键，键高。368 7h键的接触长度,由机械设计表 3-1 取联接的许用挤压应力=110，由式（3-1）得联接所能传递的转矩为MPa所以该键符合强度要求。（2）中速轴与大齿轮联接采用平键联接选择 A 型平键连接。根据轴径，与涡轮配合的轴长度mmd37，查手册得，选用 GB1096-2003 系列的键，键高。mmL443510 8h键的接触长度,由机械设计表 3-1 取联接的许用挤压应力=110，由式（3-1）得联接所能传递的转矩为MPa所以该键符合强度要求。（3）低速轴与大齿轮、联轴器联接采

48、用平键联接与大齿轮联接：选择 A 型平键连接。根据轴径，mmd52，查手册得，选用 GB1095-2003 系列的键，键高mmL554516 。10h键的接触长度,由机械设计表 3-1 取联接的许用挤压应力=110，由式（3-1）得联接所能传递的转矩为MPa所以该键符合强度要求。与联轴器联接：选择 A 型平键连接。根据轴径，mmLmmd82,40查手册得，选用 GB1095-2003 系列的键，键高。7012 8h键的接触长度,由机械设计表 3-1 取联接的许用挤压应力=110，由式（3-1）得联接所能传递的转矩为MPa所以该键符合强度要求。4.6 滚动轴承选择方案及固定方案燕山大学课程设计报

49、告174.6.1 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

50、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。 此次减速器设计中因为存在较大的径向载荷和单向轴向力，而且转速较低，所以选用了圆锥滚子轴承，安装调试比较方便。4.6.2 轴承固定的方案比较 4.6.2.1 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

51、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。 4.6.2.2 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燕山大学课程设计报告18的支承方式。在

52、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

53、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。高速轴与低速轴之间轴承采用轴承座固定。 5 传动系统结构设计与总成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

54、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。采用主视图、左视图、俯视图三个视图的方式表达装配体的整体布局。在俯视图中高速轴与低速轴相对于轴承座对称分布，相对的轴承采用轴承座固定。高速轴与低速轴分别与输入端和输出端相连，中速轴上安装大小两个齿轮分别与高速轴与低速轴上的齿轮相啮合，从而达到减速的目的。高速级与中速级采用深沟球轴承，低速级齿轮采用角接触球轴承。俯视图采用从上下箱体分型面处全剖局部不剖的方式。表达出轴、齿轮、端盖、轴承座、下箱体的内部结构及定位销、启盖螺栓的安放位置。并结合其他两个视图表达出油塞、油标、轴承座、齿轮、轴、地脚螺栓、轴承旁螺栓、上下箱

55、体螺栓、吊钩、肋板的安装位置 在主视图中油标、油塞、通气器、窥视孔盖采用全剖的方式表达出其内部结构。选剖左半部分以表达出轴承座螺栓、轴承旁螺栓、上下箱体联接螺栓内部结构。右半部分选择不剖以表达出肋板、轴承盖、轴承盖螺栓、吊耳的位置与结构。选剖启盖螺栓表达出其内部结构。燕山大学课程设计报告19 左视图选剖轴承座并结合其他两个视图更加完整的表达出轴承座与挡油板的结构。同轴式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。 轴上零件轴向固定

56、的方法：轴肩、挡圈、圆螺母、套筒、圆锥形轴头等。轴肩：结构简单，可以承受较大的轴向力； 螺钉锁紧挡圈：用紧定螺钉固定在轴上，在轴上零件两侧各用一个挡圈 时，可以任意调整轴上零件的位置，拆装方便，但不能承受较大的轴向力，且钉端会引起应力集中；当轴上零件一边采用轴肩定位时，另一边可以采用套筒定位，以便于拆装； 圆螺母：如果套筒很长时，可以不采用套筒而采用螺母定位轴上零件， 螺母也可以用在轴端； 轴段挡圈：常用于轴端零件的固定； 圆锥形轴头：对中好，常用于转速较高时，也常用于轴端零件的固定。 由于轴要传递转矩，所以齿轮周向固定的方式选择键连接，又因为传递的扭矩载荷不大，所以选择普通平键，不选择花键联

57、结。因为轴肩可以承受较大的轴向力所以齿轮在轴向方向的固定采用轴肩定位。轴承燕山大学课程设计报告20内外圈的厚度较薄，不能选择其他周向固定的方式只能选择过盈联结，轴承在轴向的固定方式采用套筒或圆螺母与轴肩的固定方式。 5.1.2.1 高速轴结构设计与方案分析1） 拟订轴的设计方案（如图）2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）高速轴的最小直径是安装联轴器处的轴径 d-，为了使所选轴与联轴器吻合，故须同时选择联轴器型号，由公称转矩综合电动机轴径初步选取LT5 型弹性套注销联轴器，所以确定 d-=25mm。半联轴器与轴配合的轮毂长度为 44mm。（2）为了满足半联轴器的轴向定位，-轴段右端

58、需制出一轴肩，故取-段的直径 d-=32mm。半联轴器与轴配合的长度 L1=44mm，为了保证轴端档圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比L1略短一些，现取 L-=42mm。（3）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和少量轴向力的作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求并根据 d-=32mm，由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承 6027，其尺寸为dDB=35mm72mm17mm，故 d-=d-=35mm；而 L-=17mm，L VII- VIII=17mm。（4）滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得轴承的定位轴肩高度h=3.5mm，因此， d-

59、= d-=42mm。（5）安装齿轮的轴段的直径与小齿轮的分度圆直径相差不大所以采用齿轮轴结构，故 L-=62mm。（6）轴承端盖的总宽度为 40mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与 V 带轮右端面间的距离L=30mm，故取 L-=70mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。3）轴上零件的轴向定位 燕山大学课程设计报告21半联轴器与轴的周向定位选用平键 8mm7mm35mm，半联轴器与轴的配合为 H7/r6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 j6。4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表 15-2，取轴端倒角，各圆角半径见

60、图。 450.2轴段编号长度（mm）直径（mm）配合说明-4225与联轴器键联接配合-7032定位轴肩-1735与滚动轴承 62077 配合-1742定位轴肩-6251.72齿轮轴-1042定位轴肩-1735与滚动轴承 62077 配合总长度208mm5.1.2.2 中间轴结构设计与方案分析 滚动轴承轴系固定方法 轴承在轴向的固定方式：因为挡圈会引起应力集中所以不宜采用，套筒或圆螺母与轴肩的固定方式,结构简单，可以承受较大的轴向力,所以采用。 轴的结构设计：1） 拟订轴的设计方案（如图） 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 燕山大学课程设计报告22（1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受