机械设计课程设计-带式输送机传动装置二级展开式圆柱齿轮减速器

题目：带式输送机传动装置二级展开式圆柱齿轮减速器A2-A2-低速级大齿轮透盖SW三维图设计说明书SW三维图设计说明书仿真动画装配图全套图纸加扣30122505822013级机电控制工程1班1.项目设计目标与技术要求 21.1任务描述 21.2技术要求 22.传动系统方案制定与分析 22.1传动系统的分析 22.2传动方案的选择 33.传动方案的技术设计与分析 53.1电动机选择与确定 53.1.1电动机类型和结构形式选择 53.1.2电动机容量确定 53.1.3电动机转速选择 53.2传动装置总传动比确定及分配 63.2.1传动装置总传动比确定 63.2.2各级传动比分配 64关键零部件的设计与计算 74.1设计原则制定 74.2齿轮传动设计方案 94.3第一级齿轮传动设计计算 4.3.1第一级齿轮传动参数设计 4.5轴的初算 4.6键的选择及键联接的强度计算 4.6.1键联接方案选择 4.6.2键联接的强度计算 5、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 5.1.2轴系结构设计与方案分析 5.2零件图设计 5.3主要零部件的校核与验算 5.3.1轴系结构强度校核 5.3.2滚动轴承的寿命计算 6主要附件与配件的选择 6.1联轴器选择 6.2润滑与密封的选择 6.3通气器 6.4油标 6.5螺栓及吊环螺钉 7零部件精度与公差的制定 7.1精度设计制定原则 7.2减速器主要结构、配合要求 7.3减速器主要技术要求 8项目经济性分析与安全性分析 8.1零部件材料、工艺、精度等选择经济性 8.2减速器总重量估算及加工成本初算 8.3安全性分析 8.4经济性与安全性综合分析 9设计小结 10.有限元分析 11.参考文献 机械设计课程设计任务书班级：13级机控1班姓名：F=1555ND=0.27mV=0.75m/s使用地点：室外生产批量：小批五、完成期限：2015年秋季学期末摘要燕山大学课程设计报告21.项目设计目标与技术要求减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速机是-种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。按照传动级数不同可分为单级和多级减速机；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥一圆柱齿轮减速机；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同进轴式减速机。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。任务书要求设计二级展开式圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速机的齿轮采用渗碳、淬火、磨齿加工，承载能力高、噪声低；主要用于带式输送机及各种运输机械，也可用于其它通用机械的传动机构中。它具有承载能力高、寿命长、体积小、效率高、重量轻等优点，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装F=1555ND=0.27mV=0.75m/s载荷不太大，体积小，低速。使用地点：室外生产批量：小批载荷性质：微振使用年限：五年一班使用条件一般，冲击振动小，寿命一般，且批量小。2.传动系统方案制定与分析2.1传动系统的分析作用：传动系统是机械中原动机与工作机之间的装置，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。我们在机械设计中学习了带传动，链传动，齿轮传动，蜗轮蜗杆传动，了解到了他们的优缺点及其应用。①带传动：带传动是利用张进在带轮上的带，借助它们之间的摩擦力或啮合，进行两轴(或多轴)间运动和动力的传递，根据传动原理，带传动可分为摩擦型和啮合型两大类。大多V带、多楔带等，都是靠带与带轮间摩擦力传动的，同步带工作面上有齿与带轮轮齿啮合传动。摩擦型传动过载可以打滑，但传动比不准确(滑动率在2%以下);啮合传动可以保证传动同步，传动比准确，但对制造安装要求较高。②链传动：链传动是在两个或多个链轮之间用链作为挠性拉曳原件的一种捏合传动，工作燕山大学课程设计报告33时，主动轮通过轮齿与链的啮合带动从动轮转动并传递动力。与带传动相比其主要特点：1)无滑动，可以得到较准确的传动比；2)传动效率高，达到98%;3)不需要很大的张紧力作用在轴上的载荷较小；4)可以在比较恶劣的环境(如高温、多尘、湿度大)中使用；5)瞬时速度不均匀，传动平稳性较差，有噪声。应用范围：链传动在传递功率、速度、传动比、中心距等方面都有很广的应用范围，广泛用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油、化工、纺织等各种机械的动力传动中。③齿轮传动：齿轮传动是近代机械制造中用的最多的传动形式之一，和其他传动形式比较1)能保证传动比恒定不变；2)适用的载荷和速度范围很广，传递的功率可由很小到几千万瓦，圆周速度可达3)结构紧凑；4)效率高，一般效率η=0.94-0.99;5)工作可靠且寿命长其主要缺点是：1)对制造和安装精度要求较高；2)当两齿轮间距较大时，采用吃轮传动较笨重。④蜗杆传动：蜗杆传动用于传动交错轴之间的回转运动。主要优点是结构紧凑，工作平稳。无噪声，以及能得到很大的传动比，在传递动力时，传动比一般为8-100应用：广泛应用于机床、汽车、仪器起重运输机械，冶金机械以及其他机械制造部门当中。2.2传动方案的选择各类传动机构在多级传动中的布置：在多级传动中必须根据各类传动机构特点，扬长避短，合理安排传动顺序。一般考虑一下几点：1)蜗杆传动平稳，但效率较低，适用于中、小功率间歇运转的场合。当与齿轮传动同时使用时若要求减速器结构紧凑，可布置在低速级；若要求提高承载能力和传动效率可布置在高速级。2)圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径、大模数的圆锥齿轮，所以只有在需要改变轴的布置方向时采用，并尽量放在高速级。3)斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。4)开式齿轮传动的工作环境较差，润滑不良，磨损较严重，应布置在低速级。由上述分析，制定五种传动方案：方案一：蜗杆齿轮二级减速器图2-1蜗杆齿轮二级减速器图2-1蜗杆齿轮二级减速器燕山大学课程设计报告4蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于中、小功率的场合。采用减摩性较好的锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑动速度，可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可以提高承载能力和传动效率。考虑到上述原因，将蜗杆传动布置在第一级。斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。因此将斜齿轮传动布置在第二级。方案二：圆锥-圆柱齿轮二级减速器山图2-2圆锥-圆柱齿轮二级减速器圆锥-圆柱齿轮二级减速器，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程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：与二级圆柱直齿轮减速器和蜗杆减速器相比，加工稍微复杂一些，传动效率较低。方案三：展开式二级齿轮减速器图2-3展开式二级圆柱齿轮减速器图2-3展开式二级圆柱齿轮减速器二级圆柱齿轮减速器传动比一般为8～40,传动的功率和速度范围很大，效率高，对中心距的敏感性较小，装配和维修简便，应用非常广泛。用斜齿、直齿或人字齿，结构简单，应用广泛。展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度，用于载荷比较平稳的场合。方案四：齿轮-蜗杆减速器11图2-4齿轮-蜗杆减速器这种减速器，高速级采用蜗杆传动，布置在高速级，有利于在啮合处形成油膜，提高效率；蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳。低速级采用斜齿轮传动，布置在低速级，齿轮制造精度可以低一些；斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好。缺点：这种减速器结构不如齿轮—蜗杆减速器结构紧凑。经过比较，我决定选择二级圆柱齿轮减速器，它的结构简单、尺寸紧凑、效率高、容燕山大学课程设计报告5易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。3.传动方案的技术设计与分析3.1电动机选择与确定3.1.1电动机类型和结构形式选择异步电动机一般分为三种类型，Y系列(IP23)三相异步电动机，Y系列(IP44)三相异步电动机，YEJ系列电磁制动三相异步电动机。Y系列(IP23)三相异步电动机具有效率高，起动性能好，噪声低，体重小，重量轻等优点，适合驱动各种无特殊要求的各种机械设备。IP44异步电动机效率高，节能，噪声低，振动小，运动安全可靠。除了具有与IP23电动机相同的用途外，还能适用于灰尘多，水土飞溅的场所。YEJ系列适用于要求快速停止准确定位的传动机构或装置上。经过比较，我决定选用Y系列三相笼型异步电动机,全封闭自扇冷式结构。3.1.2电动机容量确定电动机的容量选的合适与否，对其工作和经济性的影响很大，电动机的容量主要根据运行时的发热条件来确定。工作机所需要的输入功率式中，pw为卷筒效率，查指导手册P88表12-10得rw=0.96传动装置的总效率：ηa=η联*η联*η齿*η齿*轴*n轴*n轴*n轴η联为联轴器(弹性联轴器)的效率，查表12-10得0.99η齿为齿轮(8级精度齿轮传动)传动效率，查表12-10得0.97n轴为轴承效率(滚动轴承),查表12-10得0.98所以电动机所需要的工作功率为Pd=Pw/ηa=1.21/0.85=1.42kw3.1.3电动机转速选择卷筒轴的工作转速为n=60v/πD=60*0.75/(π*0.27)=53.{r/min)查指导手册P8表2-2得二级圆柱齿轮减速器i=8-40,故电动机转速的可选范围为nd=ia*n=(8-40)*53.1=424.8-2124(r/min)符合这一范围的同步转速有750,1000,1500r/min,综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格等因素，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。燕山大学课程设计报告6电动机型号额定功率同步转速满载转速起动转矩-额定转矩最大转矩-额定转矩Y100L-6940rpm3.2传动装置总传动比确定及分配3.2.1传动装置总传动比确定电动机满载转速nm=940r/min总传动比为i。=nm/n=940/53.1=17.703.2.2各级传动比分配总传动比分配的原则：①各级传动比在常用的合理范围内，以符合各级传动的工作特点，并使结构紧凑；②尽量使传动装置外廓尺寸或重量较小；③在两级或者多级齿轮减速器中尽量使各级大齿轮浸油深度合理(低速级大齿轮浸油较深，高速级大齿轮能浸到油),在二级圆柱齿轮减速器中，通常低速级中心距大于高速级的，因而为使两级大齿轮直径相近，应使高速级传动比大于低速级的。当高速级和低速级齿轮的材料和热处理条件相同时，传动比的分配可按图1进行、/3.2.2.2各级传动比确定1)各级转速nl=n₂=940r/min);n2=nl/il=940/4.95=189.9r/min)n3=n2/i2=1899/3.58=53.04(r/min);n4=n3=53.04(r/min)2)各轴输入功率燕山大学课程设计报告7P4=P3η34=P3n轴η联=1.27×0.98×0.993)各轴输入转矩电动机轴输出转矩为Td=9550Pd/nm=9550×1.42/940=14.43(Nom);高速轴T1=Tdŋ01=Tdη联=14.43x0.99=14.29Nom);中间轴T2=Tliln齿η轴=14.29x4.95×0.98×0.97=67.24Nom);低速轴T3=T2i2n23=T2i2n齿n轴=0.67×3.58×0.98×0.97=228.83Nom);卷筒轴T4=T3m轴η联=228.8x0.98×0.99=222.0(kw)将运动和动力参数计算结果整理到下表中：轴参数电动机轴高速轴中间轴低速轴工作轴转速n(r/min)功率P(kw)转矩T(N·m)传动比i效率4关键零部件的设计与计算4.1设计原则制定1.设计过程是理论计算与结构设计图交替进行，有主到次，边计算、边修改、边画图，逐步完善设计工作。2.合理选择传动机构和零部件，确定基本参数和尺寸，合理选择材料、热处理方式、精度等级，合理进行机构设计和比较全面地考虑制造、安装、经济成本和工作性能方面的3.根据齿面接触疲劳强度，开展高速级和低速级闭式软齿面斜齿轮的传动参数设计，并采用齿根弯曲疲劳强度进行传动强度校核。齿轮结构与尺寸要考虑加工制造方法和材料。4.根据许用弯曲应力计算估计原则，开展三根轴的设计轴径初估，设计时既要满足强度要求，也要保证轴上零件定位、固定和装配方便，并应有良好的加工工艺性。合理解决轴径最小值与安全性、经济性的矛盾，并采用安全系数法进行了轴的校核。5.依据载荷和转速，进行轴承的选择，并校核了轴承寿命计算。86.设计箱体时必须考虑传动质量、加工工艺性和成本，采取剖分式，要求足够的刚度，考虑箱体内零件的润滑、密封及散热。7.减速器主要附件与配件的选择，注意优缺点对比，考虑环境及经济成本，树立绿色8.设计时应合理处理减速器安全性和经济性的矛盾。(1)不同类件的安全系数确定机械零部件名称材料应力状态安全系数减速器高速轴弯曲疲劳n=1.3-1.6n₁p=1.8低速轴弯扭疲劳n=1.6n_p=1.8轴承旁螺栓Q235拉伸疲劳n=3n₀=2.5齿轮弯曲疲劳n、=1(2)关键件或主要件材料选择与加工工艺制定零件毛坯有铸件，锻件，冷冲压件，焊接件及轧制型材件。零件结构的复杂程度，尺寸大小和生产批量往往决定了毛坯的制造方法(如批量很大的钢制零件，当其尺寸大而形状复杂时常用铸造，尺寸小而形状简单的则适于冲压和模锻),而毛坯的种类又会影响零件的结构设计。因此，在做零件结构设计时，一定要与毛坯的种类特点相适应。(1)箱体：箱体的尺寸比较大而且形状复杂，采用铸造，材料为HT150,铸造箱体较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。箱体选择剖分式，剖分面取与传动件轴心线平面重合的水平面。b.先刨底面，再刨剖分面，然后刮研剖分面；c.划出上下机体连接螺栓孔及地脚螺栓直径，进行钻孔及铣沉头座。d.将上下机体用螺栓连接，加工定位销孔，装上定位销，在轴承孔外圆轴向方向划线，然e.对轴承孔及机体上所有孔划线，然后镗孔并钻孔，攻丝，铣沉头座。②机盖的加工过程：a.造型的模型由上半模，下半模型和一些滑块组成，上下模用定位销定位，吊环处做成活块。b.将下半模放在地上，周围填满型沙，即为下箱；c.然后放上上半模型，再放上砂箱，填入型砂，放好冒口棒和浇口棒并捣实，便成上箱；d.将上箱翻转，取出上半模及活块，再取出下半模型，最后合上上下箱，放上浇口杯，完③在铸造过程中，我们要注意以下问题：1)铸件的壁厚不小于铸件材料和工艺水平所准许的最小壁厚；2)为便于制造和减小应力集中铸件两壁交界处，应作铸造圆角；3)不同壁厚交界处，应作出过度结构，以减小应力集中；4)铸件垂直于分型面的表面应作有铸造斜度，以利于造型；5)为了便于起模，应尽可能壁面内凹形状；6)同意铸件各处壁厚不要相差太大；燕山大学课程设计报告97)凸台距离较近时，应减少凸台数量以便造型。(2)齿轮：①选择齿轮材料是应先估计毛杯的制造方法，大齿轮直径d<500mm,且为小批量生产，所以选用自由锻造毛杯，所有平面需要经过机加工。对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。选择小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS,进行调质处理，处理后齿面硬度一般为220~260HBS,因硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于饱和。大齿轮材料为45钢，进行正火处理，能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能，硬度为190HBS,大小齿轮硬度差为50HBS。②齿轮属于盘类锻件，变形工序方案可选用镦粗或局部镦粗及冲孔；③在锻造时我们要注意以下问题：1)自由锻件毛坯外形应尽可能简单；2)避免带有锥形和楔形；3)避免圆柱表面与圆柱表面或棱柱型表面相交；4)一般不允许有加强筋；5)当零件有复杂的外形，突变的横剖面或长柄时，可分为几个较简单部分分别锻出来后在组合起来。(3)轴：轴用来支撑回转零件，传递转矩和运动。轴的材料采用45钢，进行调质或正火处理以保证其力学性能，以中间轴为例，介绍轴类零件的加工方法：1)下料；2)三爪自定心卡盘夹持工件，车端面渐平，钻中心孔，用尾架顶尖顶住，粗车三个台阶，直径，长度均留余量2mm;3)调头，三爪自定心卡盘夹持工件另一端，车端面保证总长169mm,钻中心孔，用尾架顶尖顶住，粗车另外两个台阶，直径长度均留余量2mm;4)调质处理；5)修研两端中心孔；6)双顶尖装卡，半精车三个台阶，调头，双顶尖装夹，半精车余下的两个台阶；7)铣两个键槽，键槽深度比图样规定尺寸多铣0.25mm,作为磨削的余量，修研两端中4.2齿轮传动设计方案(一)软齿面/硬齿面方案选择软硬齿面加工工艺应用常用材料软齿面齿轮这类齿轮多经调质或正火后切齿，切齿精度一般为8级，精切可达7级常用于对尺寸和重量无严格要求的场合硬齿面齿轮切齿后经热处理(整体淬火、表面淬火、渗碳淬火，渗氮，液体碳氮共渗)再磨齿。适用于要求尺寸小和重量轻的场合38SiMnMo、38CrMoAlA软齿面齿轮齿面硬度不高，限制了承载能力，但是以易制造成本低，常用于对尺寸和燕山大学课程设计报告重量无严格要求的场合。硬齿面齿轮由于齿面硬度高，适用于要求尺寸小重量轻的场合，本次减速器设计要求微振，对强度无太高要求，因而我们选用软齿面。(二)设计及校核原则闭式齿轮传动的主要失效形式为点蚀和轮齿折断，所以按接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核。(三)直齿轮/斜齿轮选择方案与直齿轮传动比较，斜齿轮传动的优点是：(1)啮合性能好。啮合是逐渐的，故传动平稳，噪声小。(2)重合度大。提高了斜齿轮的承载能力，延长了使用寿命。(3)结构紧凑。斜齿轮最少齿数较直齿轮的少，同样情况下，斜齿轮传动结构更紧凑。综上：结合减速器工作载荷为微振，选择斜齿轮能使传动平稳且承载能力大，所以最终选4.3第一级齿轮传动设计计算4.3.1第一级齿轮传动参数设计1.高速齿轮的设计a选用斜齿圆柱齿轮b选用8级精度c材料选择：材料为45钢，传动时，小齿轮表面应力大于大齿轮，故大齿轮正火处理使表面硬度达到180~200HBS,小齿轮经调质及表面淬火处理，齿面硬度为230~250HBS初定小齿轮的齿数：Z₁=21,则大齿轮齿数：Z₂=Z₁i₁=103.95,圆整取104i=nl/n2=Z2/Z1=104/21=4.9524e螺旋角：螺旋角β=8~25°初选β=10°f齿宽系数：参考《机械设计课程设计指导手册》表6-7,选择φ=0.8g按齿面接触强度设计h确定载荷系数K:K=KAKvK。Kg.①查看《机械设计课程设计指导手册》表6-4:使用系,查看《机械设计课程设计指导册》表图6-11,得动载系数Ky=1.06,③齿间载荷分配系数ε₁=Ea+En=2.85查图6-13得齿间载荷分配系数Ka=1.42查P85图6-17得分布系数燕山大学课程设计报告i计算转矩T1=14.29N·m(由表运动和动力参数查得)节点区域系数ZH:查P87图6-19得ZH=2.46查《机械设计课程设计指导手册》表6-5得Z:Z=√cosβ=√cos10=0.992j按图6-26b.c齿轮的接触疲劳强度极限小齿轮45钢调质查P95图6-27c)取σHlim1=550MPa大齿轮45正火查P95图6-27c)取σHlim2=450MPak由图6-25取接触疲劳寿命系数：KHN1=KHN2=1.0(不允许出现点蚀)N1=60njLh=60×940×1×4×300×16=1.08×10次N2=N1/i1.08×10/4.95=0.22×10°次计算接触疲劳许用应力，取安全系数S=1修正载荷系数修正如下：由图6-11查得Kv⁷=1.02m参数尺寸的确定法向模数取标准值m,=2.0mm圆整取a=130mm按圆整取后的中心距修正螺旋螺旋角改变不大，参数εa.等参数可以不用修正。计算分度圆直径圆整取b₁=40mm,b₂=34mmo校核齿根弯曲疲劳强度重合度系数螺旋角系数计算当量齿数·由图6-26查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数查图6-28得rliml=420MPaσFlim2=390MPa分别查图6-26得Kw=Kv₂=1计算弯曲疲劳许用应力(取失效率为1%,安全系数S=1,)由公式得[oF·]=KFNI·oFlim1=420MPa;[oF2]=KFN2·oFLim2=390MPa燕山大学课程设计报告计算弯曲应力校核合适。2.低速齿轮的设计a选用斜齿圆柱齿轮b选用8级精度c材料选择：材料为45钢，传动时，小齿轮表面应力大于大齿轮，故大齿轮正火处理使表面硬度达到180~200HBS,小齿轮经调质及表面淬火处理，齿面硬度为230~250HBS初定小齿轮的齿数：Z₁=21,则大齿轮齿数：Z₂=Z₁i₁=75.18,圆整取76i=nl/n2=Z2/Z1=76/21=3.619f齿宽系数：参考《机械设计课程设计指导手册》表6-7,选择中=0.8g按齿面接触强度设计h确定载荷系数K:K=KAKvK₄Kg.①查看《机械设计课程设计指导手册》表6-4:使用系,查看《机械设计课程设计指导册》表图6-11,得动载系数Ky=1.06,③齿间载荷分配系数E=Ea+E=2.84查图6-13得齿间载荷分配系数Ka=1.42查P85图6-17得分布系数i计算转矩T2=67.24N·m(由表运动和动力参数查得)节点区域系数ZH:查P87图6-19得ZH=2.46查《机械设计课程设计指导手册》表6-5得燕山大学课程设计报告Z:Z=√cosβ=√cos10=0.992j按图6-26b.c齿轮的接触疲劳强度极限小齿轮45钢调质查P95图6-27c)取σHlim1=550MPa大齿轮45正火查P95图6-27c)取σHlim2=450MPak由图6-25取接触疲劳寿命系数：KHN1=1.0;KHN2=1.03(不允许出现点蚀)N2=N1/i=2.2×10/3.619=0.61×10次计算接触疲劳许用应力，取安全系数S=1[oH2]=KHN2·oHlim=1.03×450=463修正载荷系数修正如下：由图6-11查得Kv’=1.01m参数尺寸的确定取标准值mn=3mm圆整取a=150mm按圆整取后的中心距修正螺旋角螺旋角改变不大，参数εg,等参数可以不用修正。计算分度圆直径燕山大学课程设计报告圆整取b₁=62mm,b₂=56mmo校核齿根弯曲疲劳强度;由图6-26查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数查图6-28得OFliml=420MPa分别查图6-26得K,=Kx₂=1计算弯曲疲劳许用应力(取失效率为1%,安全系数S=1,)由公式得[oFl]=KFN1·oFliml=420MPa;[oF2]=KFN2·oFLim2=390MPa计算弯曲应力校核合适。燕山大学课程设计报告4.5轴的初算(一)估计原则轴的强度计算主要有按许用切应力计算，许用弯曲应力计算和安全系数校核。①按许用切应力计算只需知道转矩的大小，方法简便，但计算精度较低。它主要用于以下情况：传递以转矩为主的传动轴；初步估算轴径以进行结构设计；不重的轴弯矩等影响可在计算中降低许用应力。②按许用弯曲应力计算，必须已知作用力的大小合作用点的位置，轴承跨距，各段轴径等参数。为此，常先按转矩估算轴径并进行轴的结构设计后，即可绘成轴的弯扭合成图。主要用于重要的，弯扭复合的轴，计算精度中等。③安全系数校核计算也要在结构设计后进行，不仅要定出轴的各段轴的直径，而且要定出过度圆角，过盈配合，表面粗糙度等细节。主要用于重要的传动轴或工作轴，计算精轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中敏感小，所以轴的材料选择碳素钢，选择最常用的45钢。当轴的支撑距离未定时，无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d。(二)参数选择及计算查《机械设计》表10-2,取C=112考虑到轴上有单键连接，轴径需加强3%,并且1轴要与电动机联接，初算直径d₁必须与电动机轴和联轴器相匹配及d₃必须和联轴器空相匹配，所以初定d1=18mm,d2=30mm,(三)轴径最小值与安全性、经济性的矛盾轴径选取的较小时，虽然较便宜，成本较低，但会影响轴的强度，安全性下降；而当轴径选取的较大时，虽然强度较好，安全性较好，但是生产成本较高，经济性下降。4.6键的选择及键联接的强度计算4.6.1键联接方案选择①对比分析常用键联接：键是标准零件，一般分为两大类：平键和半圆键构成松连接；斜键构成紧连接。1)平键的侧面是工作面，工作时靠键与键槽的相互挤压传递转矩；2)半圆键用圆钢切制或冲压后磨制，轴上键槽用半径与键相同的盘状铣刀铣出，因而键在键槽上能绕其几何中心摆动以适应毂上键槽的斜度，键的侧面是工作面，优点是工艺性好，缺点是轴上的键槽较深，对轴的削弱比较大，主要用于载荷小的连接。平键和半圆键连接制造容易，装拆方便，在一般情况下不影响被联接件的定心，因而燕山大学课程设计报告3)斜键连接上下面是工作面，主要缺点是引起轴上零件和轴的配合偏心，在冲击，震动或变载下也容易松动，因而不宜用于要求准确定心，高速和冲击，震动的连接。②确定键联接形式及尺寸选择依据2)中间轴：由于是静联接，选用普通A型平键。由手册续表17-30可查得当d=(30~38)mm时，键的剖面尺寸为：宽b=10mm,高h=8mm。参考轮毂长选键长1=25mm。由于是静联接，选用普通A型平键。由手册续表17-30可查得当d=(30~38)mm时，键的3)低速轴：齿轮用平键：d=47mm,8级精度的齿轮要求一定的定心性，因此选用平键。由于是静联接，选用普通A型平键。由手册续表17-30可查得当d=(44~50)mm时，键的剖面尺寸为：宽b=14mm,高h=9mm。参考轮毂长选键长1=45mm。4.6.2键联接的强度计算I=l-b=(56-10)=46mm(载荷相对平稳，故取最大值)。由此得联接所T=0.25hld[op]=0.25×8×46×32×60=177N·m>67.24N·m3)低速轴：联轴器：键的接触长度I=l-b=(70-10)=60mm。由《机械设计》表3-1取联接的许用挤压应力[o,]=60MPa(载荷相对平稳，故取最大值)。由此得联接所能传递的转矩为T=0.25hld[op]=0.25×8×60×38×60=273N·m>228.83V·m4.7滚动轴承选择及轴的支撑方式轴承分为滚动轴承和滑动轴承，与滑动轴承比较，滚动轴承主要有下列优点：①一般燕山大学课程设计报告工作条件下摩擦系数比滑动轴承小且比较稳定，不随轴承速度而变化，故起动及运转力矩小，功率损耗小。②对于同尺寸的轴径，滚动轴承宽度小，轴向结构紧凑。③便于维护④成本低，易于互换。综上减速器中选用滚动轴承。常用滚动轴承轴承类型载荷情况适用范围角接触球轴承同时承受较大径向和单向轴向轴向载荷，接触角越大承受轴向载荷能力也越大。适合旋转精度高的支承，宜成对使用。深沟球轴承承受径向载荷和一定双向轴向载荷适用一般轴的支承，轴承结构简单，价格低廉圆锥滚子轴承同时承受径向和单向轴向载荷，单向轴向载荷能力比角接触球轴承大适合有轴向力大的轴的支承圆柱滚子轴承承受较大的径向力不能承受轴向载荷适用刚度大、对中性好的支承中推力球轴承只能承受单向轴向载荷应用于轴向载荷大，转速不高的支承中选择滚动轴承类型应考虑轴承所受载荷(大小，方向及性质),转速与工作环境，经济性及其它特殊要求等多种因素的影响。转速较高，载荷不大，旋转精度比较高时宜用球轴承，转速较低，载荷较大或有冲击载荷时宜用滚子轴承；当径向载荷和轴向载荷都比较大时，若转速高宜采用角接触球轴承，若转速不高宜用圆锥滚子轴承，该减速器的工作条件是微振，转速较高，故我们选用角接触球轴承。转轴一般采用双支承结构，每个支撑由1~2个轴承组成，减速器的轴受径向载荷和轴向载荷联合作用，支撑选用同型号的角接触球轴承，轴承的配置有三种方式：正安装，反安装，串联排列。分别处于两支点的一对角接触轴承应根据具体受载情况进行分析，当工作零件位于两轴承之间时，正安装的刚性好，结构简单，装拆方便。因此选用面对面安轴的支承方式支承结构类型适用范围两端固定支承(两个支撑端各限制一个方向的轴向位移的支撑方式)适用于工作温度变化不大的短轴，旋转精度要求高的机械。固定—游动支承(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)能补偿轴因热变形及制造安装误差引起的长度变化，适用于各种工作条件，如工作温度较高的蜗杆轴以及跨距较大的长轴支撑中。两端游动支承(两个支撑端的轴承都对轴不做精确的轴向定位)常用于轴向位置已由其他零件限定的场合，如人字齿轮传动支承中1)高速轴：轴受径向和轴向载荷联合作用，采用角接触球轴承组成的两端固定的支承。安装型式：工作零件位于两轴之间时，正安装刚度好。查《机械设计课程设计指导手册》P138表16-2,选择轴承型号为7205C,轴径d=25mm,D=52mm,B=15mm,基本额定动载荷Cr=16.5kN,基本额定静载荷C₀r=10.5kN。2)中间轴轴受径向和轴向载荷联合作用，采用角接触球轴承组成的两端固定的支承。安装型式：工作零件位于两轴之间时，正安装刚度好。燕山大学课程设计报告==查《机械设计课程设计指导手册》P138表16-2,选择轴承型号为7206C,轴径d=30mm,D=62mm,B=16mm,基本额定动载荷Cr=23.0kN,基本额定静载荷COr=15.0kN。3)输出轴轴受径向和轴向载荷联合作用，采用角接触球轴承组成的两端固定的支承。安装型式：工作零件位于两轴之间时，正安装刚度好。查《机械设计课程设计指导手册》P138表16-2,选择轴承型号为7209C,轴径d=45mm,D=85mm,B=19mm,基本额定动载荷Cr=38.5kN,基本额定静载荷COr=28.5kN。5、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传动尺寸是装配图结构和相关零件图尺寸的主要依据，一般先设计计算传动零件。减速器是独立完整的传动部件，为了使设计减速器时的原始条件比较准确，设计首先从齿轮开始，确定两级中心距，进而设计轴系部件、箱体以及附件。执行强制性国家标准GB,常用标准件，轴承，键，螺栓，螺母，垫片，销等等。参考机械工业行业标准JB。装配图用A0图纸，采用1:1比例尺绘制，画出两级传动零件的中心线，先在俯视图上画出中间轴的两齿轮轮廓，即齿顶圆和材料宽度，取两传动件距离，再根据齿轮端面与箱体内壁的关系，画出箱体长度，根据低速轴大齿轮顶圆与箱体内壁的关系，画出箱体宽度向低速级的一测。画出大概轮廓，开始进行轴系设计、齿轮设计、端盖设计，同时画出主视图和左视图，并添加标准件和附件，完善草图。轴承座端面轴承座端面轴承端面图5-1装配图整体布局其中，机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁齿顶厚、凸缘、宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有燕山大学课程设计报告重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的。二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器箱体结构主要尺寸表名称符号计算公式尺寸/mm高速级中心距由高速级齿轮决定低速级中心距由低速级齿轮决定箱座壁厚8箱盖壁厚8箱座凸缘厚度bb=1.58箱盖凸缘厚度燕山大学课程设计报告地脚螺栓直径查手册p24表4-2M16地脚螺栓数目R查手册p24表4-26轴承旁联接螺栓直径M12箱盖与箱座联接螺栓直径M10轴承端盖螺钉直径M8窥视孔盖螺钉直径24=(03-04)&jM6定位销直径dd=(0.7-0.8)d₂M6外机壁至轴承座端面距离l₁_C₁+C₂+(5-10)大齿轮齿顶圆与内机壁距离齿轮端面与内机壁距离上下机体肋厚m,mm₁x0.85895.1.2轴系结构设计与方案分析输入与输出轴的位置与相对关系：A×有左图A、B、C三种方案比较，最终选定A方案。理由：二级展开式圆柱齿轮减速器的特点是其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入燕山大学课程设计报告BXXX端和输出端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的偏载现象，使齿向载荷分布系数Kg小，使载荷分布不均匀现象得到改善。CXXX5.1.2.1高速轴结构设计与方案分析(1)轴上零件装配方案(2)根据轴向定位以及轴上零件的要求确定轴的各段直径和长度1)计算d1,11:为了满足最小直径要求，取d₁=18mm;半联轴器与轴配合的毂的长为42mm,为了保证轴端挡环只压在半联轴器上，故取1=40mm为了满足半联轴器的轴向定位要求和密封圈的型号尺寸规格，取凸=22mm轴承选用角接触球轴承7205C,故d3=25mm,IB=15mm,由于端盖凸缘厚10mm,垫片厚1mm,箱体内壁到轴承座端面的距离51mm,内壁到轴承端面的距离为3mm,I3=15mm,轴外伸端面需距离端盖外表面15~20mm,取18mm,l2=51-3-15+11+18=62mm.考虑上一段轴径大小等因素，过渡圆角半径r=1mm.3)计算13,d3和16,d6:为装配方便，d₃>d₂,非定位轴肩，第三轴段和第六轴段为轴承轴段，同时需要考虑轴承的选择。初步选择滚动轴承：因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用角接触球轴承轴承。燕山大学课程设计报告由《机械设计课程设计指导手册》p138续表16-2:轴承型号L₃=15mmL₆=15+△2+△3=15+14=29mm4)计算d4,14和d6,16:d3和d4直径变化处的端面是为了固定滚动轴承至于其长度，综合考虑两对齿轮的宽度，L₄=131-△2-40+△3=131-11-40+3=83mm5)计算d5和15:高速级小齿轮形式采用齿轮轴结构，由于分度圆直径为43.68mm,模数为2mm,所以，齿根圆直径为38.68mm,因此，此齿轮做成齿轮轴的形式。这样也可以节省加工轴、孔、键槽和键的时间和成本。齿轮齿宽，则b₅=40mm,L₅=40mm。(3)轴上零件的固定轴上的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。1)零件的周向固定方法可采用键，花键，成形，销，弹性环，过盈等连接。2)零件的轴向固定方法有轴肩，挡圈，圆螺母，套筒，圆锥形轴头等。固定方法优缺点轴肩结构简单，可以承受较大的轴向力螺钉锁紧挡圈可任意调整轴上零件的位置，装拆方便。但不能能够承受大的轴向力，且钉端会引起轴应力集中套筒便于拆装圆锥形轴头对中好，常用于转速较高时，也常用于轴端零件的固定3)齿轮与轴做成齿轮轴，半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。为了保证半联轴器与轴具有良好的配合的对中性，故选择配合为滚动轴承采用轴肩进行定位，轴承与轴是过渡配合，由此轴向固定，轴承端盖和轴肩对轴进行轴向固定。第六个轴段的轴承用套筒和轴肩对其进行轴向固定。(4)滚动轴承轴系固定方案：燕山大学课程设计报告a.正安装XX意识到轴不是很长，常用尺寸范围内，然后明确一点，齿轮作用力在两轴承间，由左图可知L<l,齿轮受力点8<8,正安装刚性好。而且正安装结构简单，拆装方便。关于正安装的缺点，受热时轴伸长，造成轴承卡死，该减速器不做主要考虑，毕竟轴不长，载荷和功率小，工作温度不是很高。b.反安装xoxo轴向力，有挡油板(内圈)和端盖(外圈)固定。理由在轴向力不小情况下，普通工作温度下，轴不长，跨距小，留有的轴向间隙量由常用垫片调节。5.1.2.2中间轴结构设计与方案分析(1)轴上零件的装配方案(2)轴的结构设计1)轴承选用角接触球轴承7206c,因此，d1=d5=30mm,l₅=16+△2+△3+2=16+11+3+2=32mm;2)因为大圆柱斜齿轮的左端定位是套筒，右端靠轴肩定位，大圆柱斜齿轮的轮毂长为34mm,套筒与齿轮处轴肩为非定位轴肩，所以取d₁=32mm,内壁距离齿轮端面△2,且齿轮需要套筒进行轴向定位，,齿轮轮毂长34mm,l₂=32mm,d2,d3处为定位轴燕山大学课程设计报告肩d₃=38mm,l₃=10mm(3)轴上零件的固定5.1.2.3低速轴结构设计与方案分析(一)低速轴上零件的装配方案(二)轴的结构设计1)最后轴段和联轴器相配合，所以，其长度和直径均由联轴器确定。由于联轴器内且轴外伸长度为18mm,16=51+11-△3-16+18=61mm3)第五处和第一处轴段与滚动轴承配合，轴承是标准件，选用角接触球轴承7209c,15=19mm,d5=d1=45mm;通过计算可得4)d1,d2处轴肩为非定位轴肩，d2=47mm,齿轮轮毂长56mm,12=54mm;(三)轴上零件的固定齿轮通过轴肩进行定位，套筒和轴肩对其进行轴向固定，键连接进行周向固定，轴承与轴采用过渡配合，轴承端盖和轴肩对其进行轴向固定。5.2零件图设计(1)低速级大齿轮由于小批量生产，为了节约成本，选择自由锻，其应用设备和工具有很大的通用性，且工具简单。又因为齿轮较大，将齿轮与轴分开设计。同时采用腹板结构，既可以在腹板上加工孔，以便加工时装夹，同时可以减轻重量，节约成本。燕山大学课程设计报告盘型齿轮的内孔，齿顶圆和切齿时的定位端面通常作为加工，测量和安装基准，他们的几何精度直接影响齿轮的加工，测量和装配精度，故应加以控制。基准孔的尺寸公差应采用包容要求，基准孔和齿顶圆的尺寸公差按齿轮的最高精度等级从《互换性与测量技术基础》表6-6中选盘型齿轮基准孔尺寸公差为,最终零件设计图如下：(1)轴的设计如下：燕山大学课程设计报告前面已经对轴的设计进行了明确时说明，在此要补充的是，①设计过程中，在不降低前面已经对轴的设计进行了明确时说明，在此要补充的是，①设计过程中，在不降低机械性能的前提下，应尽量减少要求的精度项目和各种精度要求的数值。在轴系结构中，用套筒在齿轮与滚动轴承之间作为定位套，不需要将套筒和齿轮之间的轴段都加工成0.8的粗糙度，足够轴承宽度B就可以，节约成本。直径51mm和直径55mm之间的轴端面上不需要进行粗糙度的要求②安排套筒与轴之间有较大的间隙配合，只要满足套筒两端面有足够的平行度即可。③轴承套圈是薄壁件，易变行，轴和外壳孔形位公差极易反应到套圈上引起滚道变形，导致轴承工作时产生震动和噪声，因此要对轴颈和外壳孔规定圆柱度。④轴颈和外壳孔的表面粗糙度参数值的大小直接影响配合性质的稳定和支撑强度，因此凡是与轴承内外圈配合的表面都应规定较小的表面粗糙度数值。端面取Ra3.2,表面取Ra1.6.图5-7低速轴的设计图图5-7低速轴的设计图5.3主要零部件的校核与验算5.3.1轴系结构强度校核1.轴的受力简图如下：轴系结构简化力学模型2.水平面受力图：2.水平面受力图：yFa=488N上图5-9轴的水平面受力图R2'=631.8Fr=731N燕山大学课程设计报告3.垂直面受力图：图5-10轴的垂直面受力图F,=F,tana/cosβ=1947xtan20/cos14.0P=731NF=F,tanβ=1947xtan14.07°=488N5.计算轴承反力i.垂直面ii.水平面6.各个力矩图：i.齿轮的轴向力平移至轴上所产生的弯矩为：ii.水平面弯矩图燕山大学课程设计报告vi.vi.合成弯矩图iii.垂直弯矩图图5-12轴的垂直面弯矩图图5-13轴的合成弯矩图v.转矩图228830N·m图5-14轴的转矩图6、判断危险截面由图可知齿轮中间断面C处端面为危险截面.7、安全系数法校核轴的强度(1)各项参数选择i.材料对循环载荷的敏感性系数轴材料选用45钢调质，由《机械设计》p77查得σ=650MPa,σ,=360MPa,由《机械设计》p147表10-5所列公式可求得疲劳极限σ=0.45σ=0.45×650MPa=293MPa,σ₀=0.81σ,=0.81×650MPa=527MPa,t=0.26σ,=0.26×650MPa=169MPa,t₀=0.50o=0.5×650MPa=325MPa,由式ii.有效应力集中系数燕山大学课程设计报告由σ=650MP,《机械设计》,p155表10-11经插值后可查得(ko)v=25.3.2滚动轴承的寿命计算选择低速轴滚动轴承校核由于传动装置采用二级展开式斜齿轮传动，存在一定的轴向力，故选用承。现计算低速轴轴上的一对轴承的寿命。角接触球轴由《机械设计课程设计指导手册》p138续表16-2系列：轴承型号D/mmB/mm基本额定静载荷Co=28500N,基本额定动载荷C=38500N,采用油润滑，极限转速为9000r/min.计算内部轴向力受力如图i查表得S=0.4Fr(α=25°,e=0.4)燕山大学课程设计报告则S₁=S=0.4×1254=501.6NS₂=S=0.4×941=376.4N1.计算单个轴承的轴向载荷S₁+F=501.6+488=989.6N>S₂由图示结构知，2轴承“压紧”,1轴承“放松”。则Fa₂=S₁+F=989.6N,Fa=S₁=501.6N2.计算当量载荷P=fp(XF+YF₄)查表由《机械设计》p169表11-7,取fp=1.2查表得X₁=1,Y₁=0查表得《机械设计》p169续表11-6,X₂=0.41,Y₂=0.87则P=1.2(1×1254+0×510.8)=1504.8NP₂=1.2(0.41×941+0.87×989.6)=1496N3.计算寿命取P1、P2中的较大值带入寿命计算公式P=max(P,P)=P=1504.8V因为是球轴承，取ε=3,则4.静载荷验算《机械设计》p172,查表得X₀=0.5,Y₀=0.38,则Pu=X₀F+Y₀F=0.5×1254+0.38×501.6=817.608N燕山大学课程设计报告因Po<F,故取P₀₁=F=1254N<<5.极限速度验算;《机械设计》p163查图11-4和图11-5,tanβ₂=F/F₂=1.05查图得f₂=1,fz₂=0.99,则f₁f₂₁nn=1×1×9000=9000r/min>nf₁f₂₂nm=1×0.99×9000=8910r/min>nPo₂=X₀F₂+Y₀Fa₂=0.5×941+0.38×故选用7209C型角接触球轴承符合要求。尽管寿命远远大于工作要求，但是滚动轴承的疲劳寿命是轴承的一个非常重要的质量指标，有利于提高产品质量，不需要更换轴承，因为滚动轴承标准化，另外，经济性方面，球轴承价格便宜.6主要附件与配件的选择6.1联轴器选择联轴器种类特点及应用刚性联轴器(刚性模量较小，易得到变刚度特性，质量轻，阻尼性好无机械摩擦，不需要润刘性固定式联轴器刚性可移式联轴器这类联轴器靠元件间的相对可移性来补偿轴线的相对位移，质量轻、惯性小，适用高速轻载、无剧烈冲击的两轴联接。弹性联轴器(这种联轴器含有能产生较大弹性变形的元件，除了具有补偿性能外，还具有缓冲和减振的作用)弹性套柱销联轴器动弹性柱销联轴器具有补偿两轴相对位移和缓冲的性能，结松简单、制造容易、装拆方便、不需润滑较耐磨。为了保证联轴器联接实现一定联接精度，能补偿两轴相对位移，所以两端采用弹性柱销联轴器，输入端电机轴的直径D=28mm,轴的直径为18mm,查《机械设计课程设计指导手册》P133表15-5得选HL1型联轴器，Y型孔，半联轴器长度L=42mm,额定转矩为160N.m。同理，输出轴轴端直径38mm,输出端联轴器选HL3,轴孔直径38mm,Y型轴孔，轴孔长度82mm,,额定转矩为630N.m.联轴器的校核燕山大学课程设计报告工况系数K查《机械设计》P201表13-1取输入端K1=1.5输出端K2=1.7则输入轴T=K₁T=1.5×14.43=21.645N·m<160N·m输出轴Tc=KT₃=1.7×222.01=377.41N·m<630N·m结论：联轴器安全。6.2润滑与密封的选择轴承运转过程中其内部各元件之间均存在不同程度的相对滑动，从而导致摩擦发热和元件的磨损。因此工作中必须对轴承进行可靠的润滑，润滑轴承的主要作用是减小摩擦发热，避免工作温度过高，降低磨损，防锈，散热，密封。6.2.1润滑方案对比及确定润滑方法具体分类特点油润滑滴油润滑多用于间歇润滑优点：润滑可靠、摩擦系数小、具有良好的冷却和清洗作用、可用于多种润滑方式以适应不同的工作条件。缺点：需要复杂的密封装置和供油设备。油环润滑只能用于水平而连续运转的轴径飞溅润滑利用浸入油中的齿轮转动时，由润滑油飞溅成的油沫沿箱壁和油沟流入轴承。浸油润滑部分轴承直接浸在油中以润滑轴承压力循环润滑在重载、振动或交变载荷的工作条件下，能取得良好的润滑效果。脂润滑优点：油膜强度高，油脂黏附性好，能防灰尘、水分和其他杂质，密封装置结构简单。缺点：转速较高时磨损较大。对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，减速器的工作条件为室外，齿轮圆周速度小于等于12m/s,所以采用浸油润滑，将传动件的一部分浸入油中，传动件回转时，粘在其上的润滑油被带到啮合区进行润滑。油池中的油被甩到箱壁燕山大学课程设计报告上，可以散热。同时，为了避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面的距离H不应小于所以，为了保证轴承润滑效果，采用油润滑。为了阻止润滑剂泄出，防止灰尘，水分及其他杂物进入，轴承必须进行必要的密封，以保持良好的润滑条件和工作环境，使轴承达到预期的使用寿命。常用的密封装置密封装置分类特点及应用非接触式密封(这类密封装置工作时密封件不与轴或配合件直接接触，因此可用于高速运转轴承的密封)缝隙式密封在轴和透盖设有较长的环形间隙，适用于环境比较干净的脂润滑条件沟槽式密封在轴承透盖孔上开设环状沟槽，以提高密封效果，结构简单。挡圈式密封多用于轴承内侧作为挡油装置甩油环式密封靠离心力将油甩掉,再通过导油槽将油导回又想迷宫式密封对脂润滑和油润滑都有效接触式密封(装置中的密封件与轴或其他配合件直接相接触，故工作中产生摩擦磨损并使温低速运转条件下轴承的密封)毡圈式密封主要用于脂润滑，对干净环境下工作的轴承进行密封密封圈式密封密封唇对着轴承安装，能防止润滑油外泄；若与其相反，能防止灰尘、杂物侵入。便于安装、结构简单由于减速器的工作场所为室外，灰尘杂物有些多，采用密封圈接触式密封，结构简单，便于安装，密封可靠。6.3通气器减速器运转时由于摩擦发热，使箱体内温度升高，气压增大，为使箱体内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面及轴伸密封处渗透，通常在箱体顶部安装通气器。方案1:一般式通气器：此类通气器结构较简单，有的喝窥视孔盖铸在一起，有的用螺纹联接在钢制或铸成的窥视孔盖上。一般用于小尺寸及发热较小的减速器上，并且环境要求比较干净，以免灰尘将通气器的孔堵塞或脏东西进入机体内。方案2:带有纱网的通气器：此类通气器多用于较大的减速器，通气器内夹有纱网，可以防止灰尘进入机体内，适用于环境较恶劣的场合。该减速器的工作条件为室外，灰尘杂物较多，因而选用带纱网的通气器。燕山大学课程设计报告常用油标有油标尺、长形油标、圆形油标以及管状油标。下面对几种选择方案进方案1:圆形油标尺一般置于箱体壁上，可以通过观察液面淹没的刻度知道油量，直观清楚。但对箱体侧面开孔，对箱体强度和刚度有影响。方案2:管状油标尺管状油标需要在箱体后铸造出箱座油标尺座孔，检测油量时将其取出观察，较为麻烦，且塑料件易老化。方案3:杆式油标尺：检测油量较为麻烦，可在特殊场合用，如在冶金设备用的减速机，此处不能用塑料的油窗。油标位置要求：1)油标尺应放在便于观测减速器油面及油面稳定之处。对于多级传动油标安置在低速级传动件附近。2)长期连续工作的减速器，在杆式油标的外面常装有油标尺套，可以减轻油的搅动干扰，以便在不停车的情况下随时检测油面。3)先确定油面面高度，再确定油标尺的高度和角度，应使油标孔位置在油面以上，以免4)油标尺应足够长，保证在油液中。5)标尺安装的倾斜度不应小于45,并能顺利地拔出箱体进行观察。6)座孔表面要铣沉孔，同时考虑加工工艺的可行性，防止铣刀与箱缘干涉。燕山大学课程设计报告6.5螺栓及吊环螺钉螺栓的选择：1)轴承盖螺栓：查《机械设计课程设计指导手册》P25表4-3知，为了便于后续装配和维修工作，轴承端盖螺栓均采用M8,强度足够。数目为6,均布于轴承端盖上。2)轴承旁螺栓：查《机械设计课程设计指导手册》P25表4-2知，al+a2=130+150=280,df=16mm,d1=0.75*16=12mm,选用直径为M12的螺栓。3)地脚螺栓：查《机械设计课程设计指导手册》P25表4-2知，df=16mm,选用直径为M12的螺栓，数目为6。4)箱盖与箱座连接螺栓：查《机械设计课程设计指导手册》P25表42知，df=16m选用直径为M10的螺栓。5)吊环螺钉：设计吊环螺钉时，其支承座孔必须符合标准结构，以保证吊环螺钉的台肩抵紧箱盖的支承面。同时，支承座的厚度应稍大于螺钉的埋入深度，以保证足够的承载能力。吊耳一般铸在箱座凸缘的下部，用来吊运整台减速器。选用M10的吊环螺钉，装在箱盖上，用来拆卸和吊运箱盖，也可用来吊运轻型减速器。6)启盖螺栓：箱盖箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔，拆卸时，拧动装与其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖。直径选用M10,起盖螺钉材料为Q235。6.6螺塞螺塞规格为M16×1.5放油孔的位置应在油池的最低处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的箱座外壁要有凸台，经机械加工成为螺塞头部的支承面，并加封油圈以加强密封。密封圈选用材质为工业用的石棉橡胶纸。燕山大学课程设计报告①定位销：为保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体的联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销，并尽量设置在不对称位置。定位销为圆公称直径(小端直径)可取d≈(0.7～0.8)d₂,d₂为箱座，箱盖凸缘联接螺栓的直径；定位销的直径为d=6mm,长度选择为60mm,大于箱盖和箱座连接凸缘的总厚度，以便于装卸。②窥视孔盖：窥视孔盖的规格为150×120mm。在减速器箱盖顶部开窥视孔，以便于检查传动件的啮合情况、润滑状况、接触斑点级齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并有足够大小，以便手能深入操作。平时将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定，盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片。③挡油板：箱内的润滑油会沿着伸出齿轮箱外的转轴呈螺旋状的向外泄漏。密封圈被安装在轴承盖的出轴孔上紧贴着伸出轴承盖外的轴颈，采用弹性材料，半粗羊毛毡。密封圈被用来阻挡齿轮箱内的润滑油经转轴向外泄漏。为了进一步阻止滑油的泄漏，在转轴上(挨着轴承盖内侧)装挡油板，阻断了沾在转轴上的滑油向外泄漏的的通路，当转轴上的滑油碰到挡油板后，在离心力的作用下被甩向挡油板的边缘，离开了轴孔处，大大减少了轴承孔处的滑油泄漏。挡油板伸出箱座内壁2~3mm。④调整垫片组调整垫片组的作用是调整轴承的轴向位置。垫片组材料为08F。7零部件精度与公差的制定7.1精度设计制定原则1)尺寸精度设计原则选择公差等级的依据主要是根据使用性能对尺寸精度及配合一致性要求的高低来确定。a.在满足使用要求的前提下尽量选用较低的公差等级。公称尺寸相同的条件下，公差值越小生产成本越高。因此，在选择公差等级时，必须具有全面观点，要防止“精度越高越好”。所以在保证使用性能的前提下，尽量选用较低的公差等级，以降低生产成本b.尽量遵守标准推荐的孔与轴公差等级组合规定，由于高等级的孔比轴难加工，在尺寸至500mm的常用尺寸段中，当孔的精度等级高于IT8时(即IT7、IT6、IT5),采用孔比轴低一级，即孔7/轴6、孔6/轴5等等。轴6孔7性价比最高。当孔的精度等级低于IT8时，孔与轴同级。公称尺寸大于500mm时，推荐孔与轴均采用同级配合。(2)形位公差的设计原则在选择形位公差值时，总的原则仍然是在满足使用要求的前提下，尽量选择低的形位公差等级，以降低生产成本。同时应兼顾：a.尺寸公差、形位公差、表面粗糙度之间虽然没有一个确定的比例关系，但一般情况下应注意它们之间的协调，即尺寸公差值>位置公差值>形状公差值>粗糙度数值。b.对于结构复杂，刚性较差或不易加工与测量的零件(如细长轴和孔，距离较大的孔等),可降低等级1-2级。c.与某些标准件相结合时，零件上选定的几何公差数值应符合有关的规定，例如，在选定与滚动轴承相配合的轴及外壳孔的形位公差时，除了遵守几何公差国家标准外，还应遵守滚动轴承公差标准的规定。(3)粗糙度的设计原则表面粗糙度评定参数的数值已经标准化了，应按规定的系列参数值选用。当按表面功能和生产的经济合理性综合考虑。确定评定参数时，处特殊要求外，通常多用类比法来取。这时主要考虑零件的功能要求，一般情况下，确定参数的大小应该考虑以下因素：a.同一零件上，工作表面的粗糙度参数值应比非工作表面小。b.摩擦表面的表面粗糙度值应比非摩擦表面小，有相对运动的工作表面，运动速度越高，其表面粗糙参数值也越小。c.承受交变载荷的零件，其最易产生应力集中的部位，表面粗糙度参数值应较小。d.要求配合性质稳定可靠的部件，表面粗糙度参数值应较小。对过盈配合，为保证联结可靠，载荷越大，表面粗糙度参数值应越小，对间隙配合，间隙越小，表面粗糙度参数值7.2减速器主要结构、配合要求中心距a₁=130mm,a₂=150mm.关于中心距极限偏差±f。,取8级精度。由《互换性与测量技术基础》p122查表6-9,有a₁=120±0.0315mma₂=140±0.0315mm关于配合，一般情况下，优先采用基孔配合制。(1)在减速器中，齿轮与轴的配合选用基孔制过盈或基孔制过渡配合：如H7/r6、H7/p6、H7/n6均可。(2)滚动轴承内圈与轴颈采用基孔制，但内圈公差带是上偏差为0,下偏差为负，所以，轴颈的公差带要比通常的紧，选择k6,实际上是过盈配合。外圈与机座孔的配合采用基轴制，机座孔用H7。(3)端盖与机座孔之间用f9。(4)联轴器的配合与齿轮相同。(5)滚动轴承的形位公差-圆柱度，一定要查《互换性》书88页表4-18轴颈和外壳孔的形位公差。(6)其它的形位公差值均可按7级查表。减速器属于一般传动装置，其中一些部分不必去继续加工，因为加工精度的提高会使成本大大增加，有时更是以指数的形式上升。所以，一般在满足精度要求的基础上，尽可能选择较低精度等级，以保证经济性。7.3减速器主要技术要求7.3.1装配与拆装技术要求a.装配前，检查各零件有无损坏现象，测量各零部件的配合间隙，检查轴承有无磨损现象，转动是否有非正常噪声，如有要及时更换，以确保达到要求值。更换主被动齿轮时，配对号、速比要与原零件一致。b.滚动轴承用汽油清洗，其他零件用煤油清洗。所有零件和箱体内不许有任何杂质存在。箱体内壁和齿轮等未加工表面先后涂两次不被机油侵蚀的耐油漆，箱体外表面先后涂底漆和颜色油漆。c.零件配合面洗净后涂以润滑油d.滚动轴承的安装时轴承内圈应紧贴轴肩，要求缝隙不得通过0.05mm厚的塞尺。e.齿轮啮合的齿侧间隙可用塞尺或压铅法。即将铅丝放在齿槽上，然后转动齿轮而压扁铅丝，测量两齿侧被压扁铅丝厚度之和即为齿侧的大小。f检验减速器剖分面、各接触面及密封处，均不许漏油。剖分面允许涂以密封油漆或水玻璃，不允许使用任何填料。g.机座内装齿轮润滑油至规定高度。7.3.2维修与保养技术要求a.由于二级展开式减速器的齿轮相对于轴承为不对称布置，载荷沿齿向分布不均匀，常出现靠近某一端面的齿面提早磨损，这时应用油石将磨损所产生的毛刺去掉；同时，调换齿轮的啮合方位，使原来不啮合工作的齿形表面进行啮合，这样不仅能保证其原有的工作性能，还能延长齿轮的工作寿命。b.当环境温度低于0℃时，启动前必须把润滑油加热到。0℃以上或采用低凝固的润滑油，建议进行几分钟的空载跑合。c.应定期检查油标尺，保证油量在正确的范围内。d.经过累计10000h工作后应更换润滑油。e.养时检查减速器是否有漏油现象，如漏油应及时修复，检查油面高度是否正常，检查齿轮油是否有变色、变质、变稀现象，如有应及时更换。f轴承脂润滑时，润滑脂的填充量一般为可加脂空间的1/2~2/3。8项目经济性分析与安全性分析8.1零部件材料、工艺、精度等选择经济性①零部件材料的选择，主要根据以下四点：a.零件使用性能及质量要求b.材料的工艺性能c.选材的经济性d.生产和加工条件在满足工作要求的前提下并且保证材料的工艺性能，应尽量满足选材的经济性，使机械生产成本低，效益高。强度足够时，优先选用一般金属材料，如箱体、箱座、端盖就采用灰铁，轴、键、齿轮就采用45号钢，因为这两种材料不仅加工工艺性好，或强度高，或减震性好，而且价格低廉，来源广。②零件的结构工艺性是指零件所具有的结构是否便于制造装配和拆卸，我们要保证所设计的结构必须满足使用要求，根据生产的类型考虑零件的结构工艺性，本次减速器要求小批量生产，齿轮采用自由锻即可，工艺灵活，设备和工具通用性强，成本低。制定零件的加工工艺需要确保零件的技术要求，生产效率高并且成本低。在拟定零件工艺过程时，我们要确定主要零件的加工过程以及合理的安排热处理工序。③关于精度选择，首先明确精度是范围值，设计过程中，在不降低机械性能的前提下，应尽量减少要求的精度项目和各种精度要求的数值。在满足使用要求的前提下尽量选用较低的公差、形位和粗糙度等级。公称尺寸相同的条件下，等级越高，生产成本越高，但是产品质量没有提高多少。例如，在轴系结构中，用套筒在齿轮与滚动轴承之间作为定位套，不需要将轴段都加工成0.8的粗糙度，足够轴承宽度B就可以，节约成本。8.2减速器总重量估算及加工成本初算为了估算重量和分析减速器直接加工成本，首先减速器的结构构成，确定哪些零件为自制件，哪些零件为标准件。减速器主要由传动零件齿轮、轴、轴承、箱体及其附件所组成。基本结构有三大部分：1)齿轮、轴及轴承组合；2)箱体；3)减速器附件。通常主要零件自行生产，各类非标准件，如齿轮类零件、轴类零件、箱体类零件等；其它各类标准件外协，如包括轴承、