大连理工大学带式运输机传动装置设计说明

1、机械设计课程练习第一部分:机械设计课程设计概述一，课程设计的目的机械设计是一门专业基础课，旨在培养学生的机械设计能力。课程设计是机械设计最后一个重要的实践教学环节，也是机电专业学生第一次综合性的机械设计训练。其目的是:(1)通过课程设计，培养学生综合应用机械设计等先修课程的理论知识，解决实际工程问题。通过实际的设计训练，可以巩固和提高理论知识。(2)通过课程设计的实践，使学生掌握一般机械设计的基本方法和步骤，培养学生的独立设计能力。(3)机械设计基本技能的培训，包括培训、计算、绘图能力、计算机辅助设计能力，以及对设计资料(手册、图集、标准、规则等)的熟悉和应用。).二、课程设计的内容和任务1、

2、课程设计的能力本课程设计选择齿轮减速器作为设计题目，设计的主要内容包括以下几个方面:(1)拟定和分析传动装置的运动和动力参数；(2)选择电机，计算传动装置的运动和功率参数；(3)设计计算传动部件，检查轴、轴承、联轴器、键等。(4)绘制减速器的装配图和典型零件图，并用AutoCAD绘制；(5)编写设计计算说明书。2.课程设计的任务本课程设计要求在两周内完成以下任务:(1)绘制减速器装配图1(A1图)；(2)零件工作图2(轴和齿轮图A3)；(3)设计计算说明书一份。三、课程设计的步骤课程设计是一项综合性、系统性的机械设计训练，因此应遵循机械设计过程的一般规律，一般遵循以下步骤:(1)设计准备:认真

3、研究设计任务书，明确设计要求和条件，认真阅读减速器参考图，拆卸减速器，熟悉设计对象。(2)传动装置的总体设计。根据设计要求，制定传动装置的总体布局，选择原动机，计算传动装置的运动和动力参数。(3)传动件装配图设计计算前，计算各级传动件的参数，确定其尺寸，选择联轴器的类型和规格。一般先算外部传动部分，再算传动部分。(4)设计计算装配图，选择配套零件，绘制装配草图，完成装配图。(5)零件施工图设计。零件的工作图纸应包括制造和检验零件的所有要求。(6)编写设计说明书。设计规范包括所有计算和附图，并写出设计总结。机械设计基础课程的设计时间分配如表1-1所示。表1-1课程设计步骤命令设计功率时间分配(天

4、数)一个准备并起草设计方案。0.5三设计计算三四装配图的设计和绘制四五零件的设计和绘图2六完成设计说明0.5四。设计任务书带式输送机传动装置的设计。原始数据见表1-2。皮带的工作张力f = _ _ _ _ _ _ _ _ n皮带的工作速度v = _ _ _ _ _ _ _ _米/秒滚筒直径d = _ _ _ _ _ _ _ _ _毫米每日工作时间T = 24h小时变速器工作寿命a=5年滚筒(工作机)效率为96%工作状态下，旋转不反转，负载稳定，启动负载为额定负载的1.25倍，输送带速度允许误差为+5%。表1-2原始数据参数标题号一个2三运输工作张力F/(N)190021002000皮带工作速度

5、V/(米/秒)一点六一点六1.8卷轴直径D/(毫米)名流名流450第二节传动装置的总体设计传动装置的总体设计主要包括拟定传动方案，选择原动机，确定总传动比，分配各级传动比，计算传动装置的运动和动力参数。首先，拟定传输方案。机器通常由三部分组成:原动机、传动装置和工作机。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机械，合理的传动方案是保证传动装置设计质量的基础。在课程设计中，学生应根据设计任务书拟定传动方案，并分析传动方案的优缺点。现在考虑如图2-1所示的下列传输方案: a) b) I c) d)图2-1 带式运输机传动方案比较传动方案要满足工作机的性能要求，适应工况，工作可靠，要求结构简单，尺寸紧

6、凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。设计时可以同时考虑几个方案，通过分析比较最终选择比较合理的方案。下面是图1中A、B、C、D几种方案的对比。方案A的宽度和长度较大，带传动不适合重工况和恶劣环境。但如果用于链式或板式输送机，则有过载保护；方案B结构紧凑，如果在大功率长时间运行的条件下使用，由于蜗杆传动效率低，功率损失大，不经济；方案C宽度和尺寸较小，适合在恶劣环境下长期连续工作，但锥齿轮的加工难度比圆柱齿轮大。与方案B相比，方案D宽度更大，输入轴和工作机位置是水平的。宜长期在恶劣环境下工作。因此选择方案A，由V带传动(i=24)和一级圆柱齿轮减速器(i=35)驱动。传输方案图如图2所示:1-

7、v带传动；2-电机；3-圆柱形驱动减速器；4耦合；5-传送带；六辊图2-2带式输送机的传动装置第二，选择原动机电机。为了使电机产品标准化、系列化，应根据工作机械的工况、运动和功率参数以及所选择的传动方案，合理选择电机的类型、结构、容量和转速，并提出具体的电机型号。1.选择电机类型和结构类型。电机可分为交流电机和DC电机。工厂一般用三相交流电，所以选择交流电机。交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机又分为笼型和绕线型电机。其中，普通笼型异步电动机应用最为广泛。目前，Y系列自风扇冷却笼型三相异步电动机结构简单，起动性能好，运行可靠，价格低廉，维修方便，适用于不燃、不爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的

8、场合，如运输机、机床、农机、风机等。2.确定电机的功率。电机的功率选择直接影响电机的工作性能和经济性能:如果所选电机的功率小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作；功率过大，电机无法满负荷运行，功率因数和效率低，从而增加了功耗，造成浪费。本课程的主题是长期连续运转且负载稳定的机械。确定电机功率的原则是Ped kPd。Pd= Pw/Pw=FV/1000w=Tn/9550w电机的ped-额定功率Pd电机输出功率Pw工作机械的输入功率从电机到工作机的总效率=123n1 2 3 n为传动装置中各传动副(齿轮、蜗杆、皮带或链条、轴承、联轴器)的效率，设计时可参照表2-1选取。f工作机械的工作阻力v工作机

9、滚筒的线速度t工作机械的阻力矩Nw工作机滚筒的转速-工作机械的效率表2-1机械传动和轴承效率的近似值类型效率打开封闭式圆柱齿轮传动0.940.960.960.99v带传动0.940.97滚动轴承(每对)0.980.995缓冲接头0.990.995计算传动装置的总效率时，应注意以下几点:(1)如果表中列出了效率值，中间值通常是可以接受的。(2)几对相同类型的传动副、轴承或联轴器应分别计入总效率。(3)轴承效率是指一对轴承的效率。3.确定电机的速度。同类型、同额定功率的电机，低速级多，外形尺寸和重量较大，价格较高，但可以降低传动装置的总传动比和尺寸；相反，高速电机的设计要综合考虑各种因素，选择合适

10、的电机转速。三相异步电动机常用的同步转速有3000转/分、1500转/分、1000转/分和750转/分，常用1500转/分或1000转/分的电动机。常见传动机构的性能和应用见表2-2。表2-2常用机制的性能和适用范围轮系选择性指数平带传动v带传动链传动圆柱齿轮传动功率(普通值)/千瓦小的(20)中间(100)中间(100)大的(最高50，000)单级传动比公值24242535最高的五七六八传输效率查表2-1允许线速度252530406级精度18总尺寸大的大的大的小的传输精度低的低的媒介高的工作稳定性好的好的矛盾普通自锁性能没有没有没有没有过载保护功能有有没有没有使用寿命短的短的媒介长的缓冲吸振

11、能力好的好的媒介长的制造要求和安装精度低的低的媒介高的要求的润滑条件不需要不需要媒介高的服水土不要接触酸、碱、油和爆炸性气体。好的普通设计时，电机转速的可选范围可由工作机械的速度要求和传动结构的合理传动比范围计算得出，即nd=(i1 i2 i3in) nWNd电机可选速度范围I1，I2in各级传动机构的合理传动比。对所选用的电机类型、结构、容量、转速查阅说明书，找出电机型号，记录其型号、额定功率、满载转速、中心高度、轴伸尺寸、键联接尺寸等。设计传动装置时，一般按电机实际输出功率Pd计算，转速取为满载转速nW。例2.1带式输送机的传动方案如前图a所示.已知滚筒直径D=500mm，输送带有效张力F

12、=1500N，输送带速度v=2m/s，滚筒效率0.96，长时间连续工作。尽量选择合适的电机。解决方案:(1)选择电机类型根据已知的工作要求和条件，选择Y型全封闭笼型三相异步电动机。(2)选择电机的功率。工作时所需电机输出功率为:pd=p w/P = Fv/(1000 W)所以pd= Fv/(1000w)从电动机到工作机的总效率(包括工作机效率)为w=122345w1 2 3 4 5 W分别是带传动和齿轮传动的轴承，齿轮传动、联轴器和卷筒轴的轴承以及卷筒的效率。1 = 0.962 = 0.993 = 0.974 = 0.975 = 0.98w = 0.96所以w =122345w = 0.960

13、.9920.970.990.980.96 = 0.83。因此，PD = Fv/(1000w)= 15002/(10000.83)kw = 3.61 kw。(3)确定电机转速。卷筒的工作速度为NW = 601000v/(PD)= 6010002/(3.14500)转/分= 76.4转/分。根据推荐的合理传动比，取V带传动的传动比I1= 2 4，单级齿轮传动比I2= 3 5，合理的总传动比为:I= 6 20，则电机转速的可选范围为n d = I NW =(6 20)76.4转/分=4581528转/分符合该范围的同步转速为750转/分钟、1000转/分钟和1500转/分钟。根据计算出的容量，查阅相

14、关手册选择电机型号。请参考本设计中的表* *，然后在下表中列出选择结果。计划电机型号额定功率电机速度(转/分)传动装置的传动比Ped/kw同步速度满载速度总传动比腰带齿轮一个Y160M18四7507209.42三3.142Y132M16四100096012.573.14四三Y112M4四1500144018.853.55.385综合考虑选用Y132M1-6电机，并查阅说明书了解其他尺寸(中心高、外形尺寸、安装尺寸、轴向延伸尺寸、键连接尺寸等。).第三，确定传动装置的总传动比和各级传动比的分配传动装置的总传动比I = nm/nw可以通过选择电动机的满载转速nm和工作机驱动轴的转速nw来获得。计算

15、出总传动比I = i1 I2in对于多级传动，应合理分配各级传动比，并限制传动部件的圆周速度，以降低动载荷。分配传动比时，应注意以下几点:(1)各级变速器的传动比应在推荐范围内选择。(2)传动装置的结构尺寸应更小，重量应更轻。(3)各传动部件尺寸要协调，结构要对称合理，避免相互干涉和碰撞。一般情况下，皮带的传动比应小于齿轮传动的传动比。4.计算传动装置的运动和动力参数。为了设计计算传动部件，首先要计算各轴的转速、功率和扭矩。一般要根据电机到工作机的路线来计算各轴的运动和功率参数。(1)每根轴的速度(转/分):n1 = nm/i0n2= n1/ i1= nm/i0i1n3= n2/i2=nm/

16、i0i1i2其中nm是电机的满载速度。N1、n2和n3分别是轴1、2和3的转速0 电机与轴1的传动比。I11轴1到轴2的传动比I22轴2到轴3的传动比。(2)各轴的输入功率:P1 = PD01 p2 = P112 = PD0112 P3 = p2011223Pd为电机的输出功率，p1、p2、p3分别为1、2、3轴的输入功率，01、12、23分别为电机轴与1轴、1轴与2轴、2轴与3轴之间的传动效率。(3)每根轴的扭矩:T1=Td i001T2=T1 i112T3=T2 i223T1、T2和T3分别是第一、第二和第三轴的输入扭矩。Td为电机轴的输出扭矩Td=9550pd/nm。例2.2根据例2.1

17、的已知条件和计算结果，计算传动装置各轴的运动和动力学参数。解:(1)各轴转速:n1 = nm/i0 = 960/3.14转/分= 305.73转/分N2 = n1/i1 = 305.73/4r/min = 76.4 r/min西北=76.4转/分钟(2)各轴输入功率:p1=pd01 =3.60.96kw=3.456 kwp2 = P112 = P123 = 3.4560.990.97千瓦=3.32千瓦p3=p224=3.320.990.97千瓦=3.19千瓦(3)各轴的输入扭矩:TD = 9550 PD/Nm = 95503.6/960Nm = 35.91Nmt1 = Td i001 = Td

18、 i01 = 35.913.140.96纳米= 108.25纳米T2 = T1 i112 = T1 i123 = 10840.990.97纳米= 415.82纳米T3 = T224 = 415.820.990.97纳米= 399.31纳米下表列出了运动和动态参数的计算结果。轴名称参数编号电动卷轴1轴2轴轴转速n(转/分)960305.7376.476.4输入功率P(kw)3.63.4563.323.19输入扭矩T(牛米)35.91108.25415.82399.31一、传动比3.14四一个效率0.960.960.96第三节传动部件的设计和计算我设计的带传动，变速箱外的传动部分(1)带传动设计的

19、主要内容是选择合理的传动参数；确定皮带的类型、长度、数量、传动中心之间的距离、安装要求、对轴的作用力、皮带材料、结构和尺寸等。(2)根据变速器的用途和工作条件进行设计；外形尺寸和传动位置的要求；原动机的类型和所需的传输功率；驱动轮和从动轮的速度等。(3)注意问题带传动中所有相关尺寸的协调。比如小滑轮直径选定后，检查是否与电机中心高度协调；大滑轮直径选定后，检查是否与箱体尺寸协调。小滑轮直径应与所选电机轴直径一致；大滑轮直径应与滑轮直径相协调，以保证其装配稳定性。同时需要注意的是，这个孔径是减速器小齿轮轴延伸段的最小轴径。例3-1设计带式输送机传动系统中常见的V带传动。原电机为Y132M1-6电

20、机，额定功率Ped=4KW，满载转速nm=960r/min，电机轴上安装小皮带轮，皮带传动比i=3.14，每天工作时间T = 24h，寿命5年。解决方法:(1)选择三角带型号查表，得到工况系数KA=1.4，得到所需传输功率Pc=KAPc=1.44=5.6KW。通过小滑轮的转速n1和功率Pc，小滑轮的型号被选择为类型A。(2)确定滑轮的直径dd1 = 112mm毫米，dd2 = Idd1 = 355毫米(3)检查滑轮速度。v=dd1nm/6000=5 .63米/秒5m/sv25m/s，v满足要求。(4)初步确定中心距。0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)，则326.9mma0 120

21、(7)确定涤纶的数量Z。查形根三角皮带传动功率P0=1.16KW，查表:发射功率增量P0=kbn1(1-1/ki)=0.119，包角修正系数k=0.93，长度修正系数kl=1.03，ZPc/(P0+P0) kkl=4.57(根)Z=5件。(8)确定单个V形皮带的张力F0。F0 = 500 PC(2.5/k-1)/Zv+qv2 = 171.09n(9)轴上的压力FQFQ=2ZF0Sin1/2=1677.7N(10)结果是五条A-GB 11544-89V皮带，中心距a=600mm，参考直径dd1=112mm，dd2=355mm，轴上压力FQ=1677.7N，皮带轮宽度B = (Z-1) E+2F

22、= 78 (mm)。二、减速器传动部件一级圆柱齿轮传动设计。圆柱齿轮设计计算和结构设计的方法和步骤可参照教材的相关内容进行，注意事项如下:(1)齿轮材料的选择要注意毛坯制造方法:大齿轮的直径要在选材前估算好。如果大齿轮直径较大，应选择铸坯。通常，材料可以是铸钢或铸铁；如果小齿轮的齿根圆直径接近轴的直径，就可以做成齿轮轴。选用的材料要考虑到轴的要求，同一减速器中所有小齿轮(或大齿轮)的材料要尽可能一致，以减少材料的品牌和加工要求。(2)计算齿轮啮合几何尺寸时，应精确到小数点后23位，角度应精确到秒，中心距、宽度和结构尺寸应尽量四舍五入到整数。(3)合理选择参数通常取Z1=2040。在保证齿根弯曲

23、强度的前提下，Z1应较大；传递动力的齿轮模数应大于1.52mm。例3.2设计一台已知传递功率P=3.4656KW，电机驱动，小齿轮转速n1=305.73r/min，传动比i=4，单向运转，负载稳定，使用寿命5年，三班制的单级直齿轮减速器。解决方案:(1)选择齿轮材质和精度等级:小齿轮采用45 #钢调质处理，硬度220250HBS，大齿轮正火硬度170210HBS，因为是教科书表10.21中选用的8级精度的普通减速器，要求齿面粗糙度Ra3.26.3um。(2)按齿面接触疲劳强度设计。因为两个齿轮都是钢齿轮，所以可以得到d1值，确定相关参数和系数。1)扭矩t1 = 9550p/n1 = 95503

24、.4656/305.73 = 108.25牛米2)查表10-2中的荷载系数k，取k=1.1。3)齿数Z1和齿宽d如果小齿轮的齿数z1是27，那么大齿轮的齿数= i.z1 = 108，Z1和Z2互为质数，取Z2=107。由于单级齿轮传动对称布置，齿轮齿面较软，所以从表10-7中选取d=1。4)容许接触应力H根据相关图表， hlim1 = 560mpa， hlim2 = 530mpa，sh = 1。N1 = 60 njln = 60305.73(552120)= 0.57109N2=N1/i=0.57109/4=0.14109根据相关图表，Zn1 = 1.06，Zn2 = 1.10。H1 = Zn

25、1hlim 1/SH = 1.06560/1 Mpa = 593.6 MpaH2 = Zn2hlim 2/SH = 1.1530/1 Mpa = 583 MpaD176.43(KT(U+1)/(duH2)1/3= 76.43(1.1108.251035/(14(593.6)2)1/3)毫米= 57.35毫米m= d1/z1=57.35/27毫米= 2.12毫米M = 2.5mm毫米D1 = mZ1 = 2.5x 27 = 67.5毫米D2 = mz2 = 2.5107毫米= 267.5毫米B=dd1=167.5mm=67.5mm，四舍五入后，B2 = 70mm，B1 = B2+5mm = 75

26、mm，a = m(Z1+Z2)/2 = 2.5(27+107)/2mm = 167.5mm .三。轴径的初步选择(1)主轴直径的结构设计应在初步估算一段轴径的基础上进行。轴径可根据抗扭强度初步计算，计算公式为:dc(P/n)1/3。其中P是由轴传输的功率(Kw)N -轴的速度(转/分)C -由轴的容许剪切应力确定的系数(参见教科书中的查找表)估计的轴直径是轴上扭曲部分的最小直径。如果这里有键槽，也要考虑键槽对轴的强度削弱的影响。如果有键槽，直径会增加3%5%，并修圆。如果延长轴与电机轴通过联轴器连接，应综合考虑电机轴直径和联轴器孔径大小，适当调整初始轴直径大小。(2)联轴器的选择一般传动装置中

27、有两种联轴器，一种是电机轴与减速器高速轴连接，另一种是减速器低速轴与工作机连接。弹性销联轴器可用于中小型减速器的输入轴和输出轴。制造容易，拆装方便，成本低，能缓冲减震。该方案中，联轴器连接低速轴和工作机，选用弹性销联轴器。第四节部件设计和装配图绘制减速器的基本结构由三部分组成:轴系部分、箱体和附件。这里介绍轴系部件设计的方法和步骤:1.轴系部件的设计轴系部件包括传动部件、轴和轴承组合。1.轴承类型的选择减速器中常用滚动轴承，滚动轴承的类型可根据以下原则选择:(1)考虑轴承上载荷的方向和大小。原则上，当轴承只承受纯径向载荷时，一般采用深沟球轴承；当轴承同时承受径向和轴向载荷时，一般采用角接触球轴

28、承或圆锥滚子轴承；但如果轴向载荷不大，就要用深沟球轴承。(2)滚珠轴承通常用在转速高，回转精度高，而载荷小的场合。(3)当载荷较大，有冲击振动时，应选用滚柱轴承(在相同的整体尺寸下，滚柱轴承的承载能力一般大于滚珠轴承，但当轴承直径d 2m，则无论材料或技术如何，齿轮和轴应分开制造。圆柱齿轮的结构尺寸和类型可根据下表选择。在设计齿轮结构时，需要设计齿轮与轴的连接。通常采用单键连接，但当齿轮转速较高时，应采用花键或双键连接。3.轴的结构设计及轴、轴承和键的强度校核。传动件安装在轴上，实现旋转运动和动力传递。减速器中常用阶梯轴，传动部分与轴通过平键连接。(1)轴的结构设计减速器中的轴是旋转轴，同时承

29、受弯矩和扭矩。更准确的设计方法是根据弯矩组合强度计算各截面的轴径。一般先初步估算轴径，再根据零件在轴上的位置，考虑装配加工等因素，设计阶梯轴各段的直径和长度。跨度确定后，进一步进行强度校核。轴的结构设计应在轴径初步估算和滚动轴承型号初选后进行。为了使零件在轴上的定位可靠，便于装拆，考虑到工艺因素，通常将轴设计成从两端向中心逐渐增大的阶梯状:其径向尺寸由零件在轴上的受力、定位和固定的要求决定；其轴向尺寸由轴上零件的位置、配合长度和支撑结构决定。(2)轴的强度校核通常可以选择一两个危险截面，根据弯扭应力状态对轴的强度进行校核。如果强度不够，可以修改轴的尺寸。例4.1已知传递功率P=3.32kw，从

30、动轮转速n=76.4r/min，正齿轮节圆直径= 250mm，传递扭矩t = 415.82nm(1)选择轴的材料，确定许用应力。根据已知条件，减速器传递的功率属于中小功率，材料没有特殊要求。所以45#钢调质处理，由表15-1查得强度极限B=650Mpa，再由表15-1得许用弯曲应力。-1b= 60兆帕(2)根据扭矩强度估算直径。根据表15-3，C = 118 107，根据公式(15-2)dc(p/n)1/3=(107 118)(3.32/76.4)1/3 = 37.6 41.5毫米考虑到联轴器要求安装在轴的最小直径处，会有键槽，所以计算直径增加3% 5%取38.7341.5mm，设计手册取标准

31、直径d1=42mm。(3)设计轴的结构并绘制草图。由于设计了单级减速器，齿轮可以安装在箱体的中心，轴承对称安装在齿轮两侧轴的伸出端，安装半联轴器。1)确定零件在轴上的位置和固定方法。要确定轴的结构和形状，必须确定轴上零件的装拆顺序和固定方法。确保齿轮从右端加载，齿轮左端由台肩(或轴环)定位，右端由套筒固定，这样就完全确定了齿轮在轴上的轴向位置。齿轮的周向固定采用平键连接，轴承对称安装在齿轮两侧。其轴向由肩部固定，周向固定采用过盈配合。2)确定每个轴段的直径。如图所示，轴段A(外伸端)的直径最小，d1=42mm。考虑到安装在轴段A上的联轴器的定位，轴段B应具有轴肩。同时，为了在轴段C和F上顺利安

32、装轴承，轴段C和F必须满足轴承直径的标准，所以轴段C和F的直径分别为D3。3)确定每个轴段的长度，齿轮的轮毂宽度为72mm。为保证齿轮的可靠固定，轴段D的长度应略短于齿轮轮毂的宽度，取L4=70mm。为了保证齿轮端面不与箱壁碰撞，齿轮端面与箱壁之间要有一定的距离，为13mm。为保证轴承安装在轴承座孔内(轴承宽度为21mm)并考虑轴承的润滑，轴承端面与箱壁的距离为5mm。因此，轴段e的长度l5 = 18毫米，轴段f的长度l6 = 20毫米。c段由轴承安装的对称性可知，L3=40mm，轴段b的长度L2=66mm，轴段a的长度L1=83mm由联轴器的长度决定(联轴器和轴配合部分距离轴颈d1=42mm

33、的长度为84mm)，在轴段a和d上分别加工有键槽，这样两个键槽在轴的同一圆柱母线上，键槽的长度约为相应轮毂宽度的5倍。4)选择轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等尺寸。(4)，按弯曲和扭转强度校核轴径:ft2 = 2 T2/D2 = 2415.82/250n = 3326.56nfr2 = Ft2 TG = 3326.56TG 200n = 1210.77n如水平面所示:FHA = FHB = Ft2/2 = 3326.56/2N = 1663.28nI-I截面处的弯矩为:MHI=MHC=1663.28128/2纳米= 106.45纳米截面II-II-II处的弯矩:MHII=1663.2828

34、纳米= 46.57纳米在垂直平面中:FVA = FVB = Fr2/2 = 1210.77/2N = 605.39nI-I截面的弯矩为MVI=MVC=605.39128/2纳米= 38.74纳米II-II截面处的弯矩为MVII=605.3928纳米= 16.95纳米I-I部分:MI =(mvi 2+MHI 2)1/2 =(106.452+38.742)1/2纳米= 113.28纳米第ii-ii节:MII =(mhii 2+mvii 2)1/2 =(16.572+16.952)1/2纳米= 49.56纳米T=9550 p/n=95503.32/76.4纳米= 415纳米I-I部分:me I =(

35、MI2+(t)2)1/2 =(113.282+(0.6415)2)1/2Nm = 273.56Nm第ii-ii节:m e III =(MII 2+(t)2)1/2 =(49.562+(0.6415)2)1/2Nm = 253.88NmI-I部分:ei = Me I/w = 273.56/(0.1603)Mpa = 12.66 Mpa -1b第II - II节:e II = Me II/w = 253.88/(0.1553)Mpa = 15.26 Mpa 5+ 1+C1+C2+(5 10)+M+E，L2 = 85mm，L3 = 73mm，L4 = 17mm，L5 = 16mm。(4)轴的强度校核

36、与低速轴相同。(5)键的选择:滑轮处bhl=8770，齿轮处bhl=12870。由于齿轮直径较小，齿根圆到键槽底部的距离K=7.325mm2.5m，采用齿轮轴。如图所示。(3)轴承和键的强度检查轴承寿命一般根据减速器的使用寿命来确定。对于主轴承型号，其寿命应根据载荷情况确定。如果不符合要求，一般可以更换轴承系列或型号，但轴承孔尺寸不易改变。具体计算方法见教材。4.3本减速机根据具体情况采用一对深球沟轴承，轴承号为6211。检查选定的轴承。P=f p (XFr+YFa)，X=1，Y=0，fr1 =(FH a2+fva 2)=(1663.282+605.392)1/2 = 1770.02n；fr2

37、 =(FH B2+fvb 2)=(1663.282+605.392)1/2 = 1770.02n；p = 1.21(1663.282+605.392)1/2N = 2124.03nL10h=106/(60n)(ftC/P)= 106/(6076.4)(143200/2124.03)3h = 1835374.5hLh=552245h=31200h所以这种轴承完全可以满足要求。采用平键连接，键槽的宽度和深度根据轴颈确定(见教材)，键的长度根据轮毂长度确定。平键连接主要检查挤压和剪切强度。在计算许用挤压应力时，应选择最薄弱的轴、键和毂。4.4检查联轴器HL3根据表格，HL3联轴器的Tm=630Nm

38、n=5000r/min。TC = KT = 1.5415 = 622.5nm Tm n = 74.6 r/min nHL3联轴器可以满足要求。4.5检查平键12870 181160jy = 4T/DHL = 4415/(42870)Mpa = 70.6 Mpa jyjy = 4T/DHL = 4415/(601160)Mpa = 41.9 Mpa jy4.滚动轴承的组合设计为了保证轴承的正常运行，除了正确确定轴承类型外，还需要正确设计轴承组合结构，包括轴系的固定、轴承的润滑和密封等。(1)轴系部件的轴向固定圆柱齿轮减速器的轴承支点跨度小，齿轮传动效率高，温升小，所以轴的热膨胀伸长量很小，所以轴

39、系往往两端固定:环由轴肩或轴套轴向固定，外圈在箱体轴承座孔内，通常用轴承盖轴向固定。在轴承盖和轴承外端面之间，装有调整垫片，用于补偿轴系零件轴间的制造误差，调整轴承间隙，少量调整齿轮轴间位置。(2)轴承的润滑和密封1)当采用脂润滑进行润滑时，为了防止箱体润滑油进入轴承，通常在箱体轴承座端面的一侧安装一个油封盘。油封盘的结构如图4-6所示。采用油润滑时，应在上箱盖的箱面上做一个凹槽，在箱座的箱面上做一个油槽，在轴承盖上做一个缺口和一个环形通道。输出沟结构见图4-1。图4-1 封油盘的结构图4-1 输油沟结构2)密封:用油封盘和挡油盘密封；外部密封可采用接触式毡圈或橡胶圈密封，非接触式油槽密封或迷

40、宫式密封。见结构图4-。(3)轴承盖的结构和尺寸轴承结构有两种:法兰式和嵌入式。前者便于调整轴承间隙，密封性能好。后者结构简单，无需螺丝连接，但座孔加工麻烦。具体结构尺寸见表4-2。第二，画装配图。减速器装配图是用来表达减速器工作原理和各零件之间装配关系的图纸，也是制造、装配和绘制减速器零件图的依据。必须仔细绘制减速器结构，并用足够的视图和截面清楚地表达出来。1.装配图设计前的准备(1)在绘制装配图之前，应对传动装置的总体设计、从传动件和轴的设计计算出的尺寸和数据进行归纳和总结，确定减速箱的结构方案。(2)绘图前，选择比例尺，安排视图位置。对于一些准备工作中没有计算的具体尺寸，可以边画边计算和

41、交叉。装配图视图的布局形式技术特征技术要求明亮的薄的桌子标题栏图4-2为布置图(见图中表A、B、C)2.装配图设计的第一阶段这一阶段的主要内容如下:(1)确定减速箱箱壁与箱体主要部件之间的相对位置。1)墙壁位置的确定如图4-2所示，在正视图中，根据前面的计算，设定每个档位的中心线位置，并画出分度圆。在俯视图中，设定每个齿轮的对称中心线，画出齿轮的轮廓。注意高速齿轮和低速轴不能碰撞，否则要重新分配传动比，小齿轮的宽度要比大齿轮略大510，以免安装误差影响齿轮的接触宽度。1大齿轮的冠圆与机体壁之间的距离。2小齿轮端面与体壁之间的距离。D体壁的宽度应为圆形。D1机器盖壁的厚度。A机盖顶面与水面之间的

42、倾角。注意A不能太大，否则会干扰高速轴上的齿轮运动，影响井盖上排气塞的安装；a不能太小，否则会放大身体结构。a尺寸应根据具体结构确定。2)轴承和轴承座位置的确定b-壁和轴承座端面之间的距离取决于壁厚D、轴承旁连接螺栓d1的尺寸以及所需的扳手空间C1和C2。因此，B=d+C1+C2+(58)mm，(58)mm是为区分加工面和毛坯面而留出的尺寸，即轴承座端面到箱体外表面的距离。其目的是方便轴承座端面的加工。两个轴承座的端面之间的距离应为圆形。3支承侧与体壁之间的距离。如果轴承用机壳润滑油润滑，表中给出了3的值；如果轴承用润滑脂润滑，则需要安装挡油环，表中给出了3的值。图4-3传动部件、轴承座端面和

43、箱壁的位置(2)轴径的初步计算根据纯扭转应力状态，初步估算了轴径。在计算过程中，应减少容许扭转剪应力，以确定轴端的最小直径dmin。具体计算方法请参考教材。如果轴上有键槽，则计算的轴直径应增加5%，并尽可能四舍五入到标准值。如果轴与联轴器连接，则轴直径与联轴器孔径一致。画出减速器零部件的相互位置后，还需要进行轴的结构设计。轴的支点距离和力的作用点的确定；如上所述，检查轴、键和轴承的强度。(3)轴的结构设计轴结构设计的主要内容是确定轴的径向尺寸和轴向尺寸以及键槽的尺寸和位置。1)确定轴的径向尺寸。确定轴的径向尺寸时，零件在轴上的定位和固定要求，加工工艺，装拆要求等。应该考虑。一般来说，轴被设计成

44、中间大两端小的阶梯状结构。其径向尺寸的变化应考虑以下因素，如图4-4所示。(1)确定轴肩尺寸和直径d3和d4、d6和d7的变化。轴肩的高度h应比零件孔的倒角C或圆角半径R大23mm，轴肩的圆角半径R应小于零件孔的倒角C或圆角半径R。滚动轴承的定位肩尺寸应根据轴承标准中的相关安装尺寸进行检查。非定位肩尺寸图中d4和d5、d5和d6的直径变化较小，一般为0.5 3 mm(3)配合轴的直径便于装配，减少应力集中。有配合的轴段变径常做成导锥，如图所示。轴径尺寸初步选择滚动轴承的类型和尺寸，然后确定匹配的轴颈尺寸。尽量选择同一根轴上的同类型轴承。当加工工艺要求重要的正式段需要磨削时，应在相应的轴段上留出

45、砂轮超程槽；重要官节需要剪毛巾线时，要留出退线槽。与轴上零件相匹配的轴段直径应尽可能取标准直径系列值。图4-4轴的结构设计第一、二、三、四部分的放大图见图4-5。图4-5 轴肩高度和圆角半径2)确定轴的轴向尺寸。轴各段的轴向尺寸由直接安装在轴上的零件(如齿轮、轴承等)的轴向位置和尺寸决定。)和相关零件(如箱体的轴承座孔、轴承盖等。).确定轴向尺寸时，应注意以下几点:(1)确保传动部件在轴上的可靠固定。为保证传动件在轴上的可靠固定，轮毂的宽度应大于与之匹配的轴段的长度，以便其他零件能靠在轮毂上而不是轴肩上。一般轮毂宽度与轴长之差=12mm。当存在制造误差时，这种结构不能保证零件的轴向固定和定位。

46、当平键用于圆周连接时，键应略短于配合长度，并应布置在偏向安装传动件的一侧，以方便装配。轴承的位置要合适。轴承侧面与箱壁之间要有一定的距离，其大小取决于轴承的润滑方式。采用油脂润滑时，留的距离大，可以放置挡油环，防止润滑油溅入带走油脂，如图4-6a所示。如果采用油润滑，留的距离一般为03mm，如图4-6b所示。挡油环结构如图4-7所示。a 脂润滑轴承 b 油润滑轴承图4-6轴承在箱体中的位置图4-7挡油环3)检查轴、轴承和键。轴向力的作用点和支点跨度可从装配草图中确定。驱动力作用线的位置可以取在轮辋宽度的中间，滚动轴承的支承反力的作用点可以近似考虑在轴承宽度的中间。确定了受力点和支点跨距后，就可

47、以计算出轴的弯矩和扭矩。选取12个危险截面，按弯扭应力状态计算校核轴的强度。如果强度不够，就需要修改轴的尺寸。应该计算滚动轴承的使用寿命。轴承的使用寿命可以根据减速器的使用寿命或大修周期来计算。如果不满足使用寿命要求，需要在计算前改变轴承的型号。3.装配图设计的第二阶段。这一阶段的主要内容是轴上的传动部件和轴的支承部件的结构设计，即齿轮的结构设计、轴承端盖的结构、轴承的润滑和密封设计。(1)传动部件的结构设计传动件的结构与所选材料、毛坯尺寸和制造方法有关。齿轮结构的尺寸可参考教科书或机械设计手册，如表4-1所示。表4-1圆柱齿轮的结构型式和尺寸序列号结构形状结构尺寸一个K 2m(钢)K 2.5

48、m(铸铁)2da200mm的锻造齿轮D1=1.6dL=(1.21.5)db = 2.5m(不小于810mm)n=0.5mD2=0.5(D0+D1)D1 = 12 20 mm(当DA较小时，无需钻孔)D0=da-10m三Da500mm锻造齿轮D1=1.6dL=(1.21.5)db = (2.5 4)米(不小于8 10毫米)n=0.5mD2=0.5(D0+D1)D1 = 12 20 mm(当DA较小时，无需钻孔)C=(0.20.3)b模锻C=0.3b自由锻造四Da500mm平辐铸造齿轮D1=1.8d(铸铁)D1=1.6d(铸钢)L=(1.21.5)db = 2.5 4m(不小于810mm)n=0.

49、5mD2=0.5(D0+D1)d1=0.25(D0-D1)C=0.2b(但不小于10毫米)r0.5C五da4001000毫米b200毫米铸造齿轮D1=1.8d(铸铁)D1=1.6d(铸钢)L=(1.21.5)db = (2.5 4)米(不小于8 10毫米)n=0.5mC=0.2b(但不小于10毫米)S=b/6(但不小于10毫米)r0.5C；e = 0.8H = 0.8dH1 = 0.8小时2)轴承端盖的结构设计轴承端盖用于固定轴承的位置，调整轴承间隙，承受轴向力。轴承端盖有两种结构形式:法兰式和嵌入式，如表4-2所示:表4-2轴承盖的结构和尺寸螺纹连接外轴承盖d0 = D3+1毫米D0=D+2

50、.5d3D2=D0+2.5d3e=1.2d3e1em由结构决定。D4=D-(1015)毫米D1和b1由密封尺寸决定。b=510，h=(0.81)b嵌入式轴承端盖E2 = 58毫米s = 1015毫米m由结构决定。D3=D+e2，如果安装了O型圈，则根据O型圈的外径取值。D1，b1，a由密封尺寸决定。沟槽尺寸(GB3452.3-88)毫米o形圈截面直径d2D3偏差值2.653.62.070-0.053.554.82.740-0.065.37.14.190-0.07法兰轴承端盖密封性能好，便于调整轴承间隙，因此应用广泛。这些端盖多为铸铁材质，设计制造时要考虑铸造工艺性，尽量使整个端盖的厚度均匀。端

51、盖较宽时，为了减少加工量，可将端部加工成其直径D D，但端盖与箱体的配合段必须有足够的长度L，否则拧紧螺钉时端盖容易倾斜，一般取L=(0.10.15)D，如图4-8所示。图4-8 凸缘高度嵌入式轴承端盖结构简单，密封性能差，间隙调整不方便，只适用于深沟球轴承(无间隙调整)。3)滚动轴承的润滑和密封油脂润滑当油浸齿轮的圆周速度V 2 105mm r/min时，应采用油润滑。传动部分的转动带起润滑油直接溅入轴承，或者先溅在箱壁上，沿壁流入箱的油箱，再沿油箱流入轴承。这时，端盖的端部必须开槽，端盖的直径要做得小一些，以免堵油，如图4-9所示。当传动部分直径较小时，应在轴承前安装挡油板，如图4-10所

52、示。图4-9 油槽结构 图4-10 挡油板轴伸的密封方式有接触式和非接触式两种。毛毡环密封是一种接触密封，使用寿命短，密封效果差，但结构简单，价格低廉，适用于脂润滑轴承，如图4-11 a)所示。油槽密封结构简单，成本低，但不够可靠，适用于脂润滑轴承，如图4-11b)。如果要求较高的密封性能，应采用迷宫密封，可用于脂润滑和油润滑。如图4-11c所示)，迷宫密封结构复杂，制造和装配要求高。a)毡圈密封 b)油沟密封 c)迷宫密封图4-11 轴承的密封方式4.装配图设计的第三阶段。这一阶段的主要内容是设计减速箱和附件:(1)箱体结构设计设计箱体结构，保证箱体有足够的刚度，密封可靠，工艺性好。如果是分

53、体箱体结构，要保证其连接刚度。为保证刚度要求，轴承座应有足够的壁厚，并在轴承座上增加支撑筋。箱体筋有两种形式，即外筋和筋。该筋条具有刚性高、光滑美观等优点。但是壁阻碍了润滑油的流动，并且该过程是复杂的。当轴承座延伸到箱体时，常加。肋，如图4-12所示。a) 外肋形式 b) 肋形式图4-12 提高轴承座刚度的箱体结构为了提高轴承座处的连接刚度，座孔两侧的连接螺栓之间的距离应尽量缩短，但不应与端盖的螺孔发生干涉。同时，轴承座附近要做一个凸台。凸台的高度要保证安装时有足够的扳手空间。凸台结构如图4-13所示。此外，盒盖与盒座的连接凸缘应较厚，盒座底部凸缘的宽度应超过盒壁，如图4-14所示。 a) 正

54、确 b) 不好图4-13凸台结构图4-14箱体底座法兰箱体结构应易于润滑和密封。为保证其密封性，便于传动部件的润滑和散热，箱体中分面的几何精度和粗糙度要有一定的要求，重要面要刮磨，箱体座法兰上表面要铣出回油槽。箱体的工艺性直接影响箱体的制造质量、成本和维护，因此应特别注意:1)铸造工艺应力求形状简单、壁厚均匀、过渡平滑，铸件表面应沿拉伸方向有坡度，一般为1: 10 1: 20。2)加工工艺性应尽可能减少加工面积，严格区分加工面和非加工面，并考虑加工时互不干涉。(2)配件设计1)窥视孔和盖子窥视孔用于检查传动部件的啮合情况、接触点和齿隙的润滑情况等。油箱的润滑油也通过这个孔注入。为了减少注入油箱

55、的油中的杂质，可以在窥视孔处安装过滤网。窥视孔一般开在盒子顶部，啮合位置要看得见。它的大小取决于减速器的大小，但至少要能伸进箱子里检查。该孔应有盖板，用钢板或铸铁制成，并用M8M12螺钉紧固。中小型窥视孔和盖板的结构尺寸见表4-3。表4-3窥视孔和盖板AB一流的B1主动脉第二声B2h稀有螺旋dL数字1151602102603604609013516021026036075100150200300名流507510015020030095130一百八23033043070105130一百八230330三三三四四六101515202530M8M10M10M12M12M12152020252525四四

56、六八八八2)曝气器通风器多安装在箱盖或窥视孔盖的顶部，作用是排出工作时箱体的热气。其结构尺寸见表4-4。表4-4通风机呼吸机1dDD1SLLad1M10 11311.51016八2三M12 1.251816.51419102四M16 1.52219.51723122五M20 1.53025.4222815四六M22 1.53225.4222915四七M27 1.53831.2273418四八M30 30四十二个36.9323618四八M33 24536.9323820四八M36 35041.6364625五八通风机2dD1BhHD2氕adKb氕b1D3D4L孔数M27 1.5153015453

57、632六四10八22六321832六M36 22040206048四十二个八四121129八四十二个2441六M48 33045257062五十二个10五15133210五十六岁3655八3)吊环螺栓、吊耳和吊钩为了便于拆卸和搬运，我们应在箱盖上安装吊环螺栓或铸造吊耳，并在箱基上铸造吊钩。吊环螺栓是标准的，可以根据提升重量进行选择。图4-15为吊环螺栓的螺孔尾部结构，其中图C所示的螺孔工艺性好，属于应采用的结构。吊环螺栓通常用于拆卸机器盖，但也可用于提升一些轻型减速器。为了减少加工工序，吊耳可以铸造在箱盖上，而不是吊环螺栓。其结构见表4-5。箱座两端法兰下部铸造的挂钩用于起吊整个减速器或箱座零

58、件。表4-5吊耳和吊钩1、吊耳C3=(45) d1C4=(1.31.5)C3b=(1.82.5)d1R=C4r10.2C3r0.25C3d1:箱盖壁厚2、吊耳环d=b(1.82.5)R(11.2)de(0.81)d3、吊钩K=C1+C2(K为箱座接合面凸缘宽度)H0.8Kh0.5Hr0.25Kb(1.82.5)d4、吊钩K= K=C1+C2(K为箱座接合面凸缘宽度)H0.8Kh0.5Hr0.25Kb(1.82.5)dH1:按结构确定4)盖子开启螺钉有头螺钉的直径一般等于法兰连接螺栓的直径，螺纹的有效长度大于法兰厚度。如图4-16所示。5)定位销定位销有圆柱形和圆锥形两种结构，一般取圆锥销。如图

59、4-17。图4-16 启盖螺钉 图4-17 定位销6）油标油标用来指示油面高度，常见的有油尺、圆形油标、长形油标等。一般采用带有螺纹部分的油尺如图4-18所示。 油尺安装位置不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出，不能太高以免与吊耳相干涉，箱座油尺座孔的倾斜位置应便于加工和使用。图4-18带螺纹部分的油尺图4-19放油孔的位置7)放油孔和塞子放油孔布置在油池的最低位置，螺塞和油封垫片的结构尺寸见表4-6。表4-6六角塞DD0LlaDsd1材料M16 1.5262312三19.61717螺塞:Q235油封环:耐油橡胶；工业皮革；石棉橡胶纸M20 1.5302815四25.42222M24 23431

60、16四25.42226M27 2383418四31.22729M30 2四十二个3618四36.932325.装配图的检查和修改装配图设计第三阶段完成后，要对装配图进行检查和修改，先检查主要问题，再检查细节。如下所示:(1)装配图中的传动系统是否与课程设计任务书中的传动方案布局完全一致。例如档位、输入和输出轴位置等。(2)图中主要结构尺寸是否与设计计算结果一致。(3)轴上的零件能否沿轴向和周向定位，能否顺利装拆。(4)附件的结构和安装位置是否合理。(5)在制图规则方面，视图选择是否恰当，投影是否正确，是否符合标准。6.完成装配图。这一阶段的主要内容如下:(1)应在装配图上标记以下类别的尺寸:1