三级减速器的整体设计【含CAD图纸】【JSQ系列】
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毕 业 设 计 任 务 书 200 8年3月1日 毕业设计题目 减速器的整体设计指导教师刘必柱职称高级工程师专业名称机电一体化技术班级机电50532学生姓名战 勇学号5020053240设计要求1.完成资料翻译一份（3000字以上）2.完成毕业设计调研报告一份；3.完成减速器的整体的设计4.完成相关程序设计；5.完成毕业设计说明书一份；6.完成相关图纸。完成毕业课题的计划安排序号内容时间安排1外文资料翻译2008.2.1至2008.3.52搜集相关资料并调研，完成调研报告2008.3.6至2008.3.143完成相关结构的设计，编写说明书，绘制相关图纸。2008.3.15至2008.4.114整理毕业设计说明书并定稿，准备答辩2008.4.23至2008.4.115答辩2008.4.11答辩提交资料外文资料翻译，毕业设计调研报告，毕业设计说明书，相关图纸。计划答辩时间2007.4.11 无锡职业技术学院机电技术学院 2008 年 3 月 1日分类号 密级无锡职业技术学院毕业设计说明书题 目 减速器的整体设计 英文并列题 Reducer the overall design 学生姓名： 战 勇 专 业： 机电一体化技术 指导教师： 刘必柱 职 称： 高级工程师 毕业设计说明书提交日期 08.04.11 地址： 摘要这次毕业设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构成减速器的通用零部件。这次毕业设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等，全方位的运用所学过知识。如：机械制图，金属材料工艺学公差等以学过的理论知识。在实际生产中得以分析和解决。减速器的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮-蜗杆减速器、轴装式减速器、组装式减速器、轴装式减速器、联体式减速器。在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺等方面的要求。确定合理的设计方案。关键词：减速器 刚性 工艺学 零部件 方案Summary This time graduate the design to have the contents a to design concerning the machine that decelerate the complets system. Decelerating the machine is a kind of from close to move in the rigid wheel gear in the hull is an independent complete organization .Pass thisa design can then the first step controls general simple a set of complete designs step and methods of the machine. This time graduate the design to introduce the type function of the deceleration machine and constitute the etc. primarily , made use of all-directionsly learned the knowledge .Such as:Machine graphics ,the metals material craft learns the theories knowledge that business trip etc.already learn. In actual production can analysis definitely reach agreement .The general type that decelerate the machine has:The cylinder wheel gear decelerates the machine ,cone wheel gear decelerates the machine ,wheel gear-cochlea pole decelerates the machine ,stalk park type decelerates machine ,assembles type decelerate machine ,couplet type decelerate machine ,couplet type decelerate machine . Further educated in this time design independent ability that engineering design, set up the right design thought controls the in common use machine spare parts ,the machine spread to move the device with the simple machine design of method with step ,the consideration that request synthesize usage the request of economic craft etc . make sure the reasonable design project .Key phrase: reducer rigidity technolic components/zeroporatPrecent/project 减速箱的整体设计说明书目录1 减速器概述1.1. 减速器的主要型式及其特性1.1.1 圆柱齿轮减速器1.1.2 圆锥齿轮减速器1.1.3 蜗杆减速器1.1.4 齿轮-蜗杆减速器1.2. 减速器结构1.2.1 传统型减速器结构1.2.2 新型减速器结构1.2.3 减速器润滑 1.2.4 减速机的作用2. 减速箱传动方案的选择3. 电动机的选择计算3.1 电动机选择步骤3.1.1 型号的选择3.1.2、功率的选择3.1.3、转速的选择3.2 电动机型号的确定4. 轴的设计4.1、轴的分类4.2 轴的材料4.3、 轴的结构设计4.4、 轴的设计计算4.4.1、按扭转强度计算4.4.2、按弯扭合成强度计算4.4.3、轴的刚度计算概念4.4.4、轴的设计步骤4.5 各轴的计算 4.5.1高速轴计算4.5.2中间轴设计4.5.3低速轴设计4.6 轴的设计与校核4.6.1高速轴设计4.6.2中间轴设计4.6.3 低速轴设计4.6.4高速轴的校核5. 联轴器的选择5.1、联轴器的功用5.2、联轴器的类型特点5.3、联轴器的选用5.4、联轴器材料6. 圆柱齿轮传动设计6.1 齿轮传动特点与分类6.2 齿轮传动的主要参数与基本要求6.2.1 主要参数6.2.2 精度等级的选择6.2.3 齿轮传动的失效形式6.3 齿轮参数计算7. 轴承的设计及校核7.1 轴承种类的选择7.2 深沟球轴承结构7.3 轴承计算8. 箱体设计9. 设计小结10. 参考文献1、减速器概述1.1、减速器的主要型式及其特性减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机措中应用很广。 减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。1.1.1 圆柱齿轮减速器当传动比在8以下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于8时，最好选用二级(i=840)和二级以上(i40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种减速器时应注意：1)轴的刚度宜取大些；2)转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀；3)采用斜齿轮布置，而且受载大的低速级又正好位于两轴承中间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上，故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至40 000kW，圆周速度也可从很低至60m/s一70ms，甚至高达150ms。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对齿轮副分担载荷，有利于改善受力状况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配，例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外，减速器结构基本相同。传动功率和传动比相同时，圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比渐开线齿轮减速器约30。1.1.2 圆锥齿轮减速器它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。二级和二级以上的圆锥齿轮减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成，所以有时又称圆锥圆柱齿轮减速器。因为圆锥齿轮常常是悬臂装在轴端的，为了使它受力小些，常将圆锥面崧，作为，高速极：山手面锥齿轮的精加工比较困难，允许圆周速度又较低，因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。1.1.3蜗杆减速器主要用于传动比较大(j10)的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小，这只是对传减速器的传动比较大的蜗杆减速器才是正确的，当传动比并不很大时，此优点并不显著。由于效率较低，蜗杆减速器不宜用在大功率传动的场合。蜗杆减速器主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于4m/s时最好采用蜗杆在下式，这时，在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。但蜗杆圆周速度大于4m/s时，为避免搅油太甚、发热过多，最好采用蜗杆在上式。 1.1.4齿轮-蜗杆减速器 它有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者结构较紧凑，后者效率较高。1.2、减速器结构近年来，减速器的结构有些新的变化。为了和沿用已久、国内目前还在普遍使用的减速器有所区别，这里分列了两节，并称之为传统型减速器结构和新型减速器结构。1.2.1 传统型减速器结构 绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成，重型减速器用高强度铸铁或铸钢。少量生产时也可以用焊接箱体。铸造或焊接箱体都应进行时效或退火处理。大量生产小型减速器时有可能采用板材冲压箱体。减速器箱体的外形目前比较倾向于形状简单和表面平整。箱体应具有足够的刚度，以免受载后变形过大而影响传动质量。箱体通常由箱座和箱盖两部分所组成，其剖分面则通过传动的轴线。为了卸盖容易，在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔，以便拧进螺钉时能将盖顶起来。联接箱座和箱盖的螺栓应合理布置，并注意留出扳手空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的准确性，在剖分面的凸缘上应设有23个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察或测量油面高度用的油面指示器或测油孔。关于箱体的壁厚、肋厚、凸缘厚、螺栓尺寸等均可根据经验公式计算，见有关图册。关于视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、油面指示Oe等均可从有关的设计手册和图册中查出。在减速器中广泛采用滚动轴承。只有在载荷很大、工作条件繁重和转速很高的减速器才采用滑动轴承。1.2.2 新型减速器结构 下面列举两种联体式减速器的新型结构，图中未将电动机部分画出。1）齿轮蜗杆二级减速器；2）圆柱齿轮圆锥齿轮圆柱齿轮三级减速器。这些减速器都具有以下结构特点： 在箱体上不沿齿轮或蜗轮轴线开设剖分面。为了便于传动零件的安装，在适当部位有较大的开孔。 在输入轴和输出轴端不采用传统的法兰式端盖，而改用机械密封圈；在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。 输出轴的尺寸加大了，键槽的开法和传统的规定不同，甚至跨越了轴肩，有利于充分发挥轮毂的作用。 和传统的减速器相比，这些结构上的改进，既可简化结构，减少零件数目，同时又改善了制造工艺性。但设计时要注意装配的工艺性，要提高某些装配零件的制造精度。1.2.3、减速器润滑 圆周速度u12m/s一15ms的齿轮减速器广泛采用油池润滑，自然冷却。为了减少齿轮运动的阻力和油的温升，浸入油中的齿轮深度以12个齿高为宜。速度高的还应该浅些，建议在07倍齿高左右，但至少为10mm。速度低的(05ms一08ms)也允许浸入深些，可达到16的齿轮半径；更低速时，甚至可到13的齿轮半径。润滑圆锥齿轮传动时，齿轮浸入油中的深度应达到轮齿的整个宽度。对于油面有波动的减速器(如船用减速器)，浸入宜深些。在多级减速器中应尽量使各级传动浸入油中深度近予相等。如果发生低速级齿轮浸油太深的情况，则为了降低其探度可以采取下列措施：将高速级齿轮采用惰轮蘸油润滑；或将减速器箱盖和箱座的剖分面做成倾斜的，从而使高速级和低速级传动的浸油深度大致相等。 减速器油池的容积平均可按1kW约需035L一07L润滑油计算(大值用于粘度较高的油)，同时应保持齿轮顶圆距离箱底不低于30mm一50mm左右，以免太浅时激起沉降在箱底的油泥。减速器的工作平衡温度超过90时，需采用循环油润滑，或其他冷却措施，如油池润滑加风扇，油池内装冷却盘管等。循环润滑的油量一般不少于05L/kW。圆周速度u12m/s的齿轮减速器不宜采用油池润滑，因为：1)由齿轮带上的油会被离心力甩出去而送不到啮合处；2)由于搅油会使减速器的温升增加；3)会搅起箱底油泥，从而加速齿轮和轴承的磨损；4)加速润滑油的氧化和降低润滑性能等等。这时，最好采用喷油润滑。润滑油从自备油泵或中心供油站送来，借助管子上的喷嘴将油喷人轮齿啮合区。速度高时，对着啮出区喷油有利于迅速带出热量，降低啮合区温度，提高抗点蚀能力。速度u20心s的齿轮传动常在油管上开一排直径为4mm的喷油孔，速度更高时财应开多排喷油孔。喷油孔的位置还应注意沿齿轮宽度均匀分布。喷油润滑也常用于速度并不很高而工作条件相当繁重的重型减速器中和需要用大量润滑油进行冷却的减速器中。喷油润滑需要专门的管路装置、油的过滤和冷却装置以及油量调节装置等，所以费用较贵。此外，还应注意，箱座上的排油孔宜开大些，以便热油迅速排出。 蜗杆圆周速度在10m/s以下的蜗杆减速器可以采用油池润滑。当蜗杆在下时，油面高度应低于蜗杆螺纹的根部，并且不应超过蜗杆轴上滚动轴承的最低滚珠(柱)的中心，以免增加功率损失。但如满足了后一条件而蜗杆未能浸入油中时，则可在蜗杆轴上装一甩油环，将油甩到蜗轮上以进行润滑。当蜗杆在上时，则蜗轮浸入油中的深度也以超过齿高不多为限。蜗杆圆周速度在10ms以上的减速器应采用喷油润滑。喷油方向应顺着蜗杆转入啮合区的方向，但有时为了加速热的散失，油也可从蜗杆两侧送人啮合区。齿轮减速器和蜗轮减速器的润滑油粘度可分别参考表选取。若工作温度低于0，则使用时需先将油加热到0以上。蜗杆上置的，粘度应适当增大。减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。1.2.4、减速机的作用1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。2） 速同時降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。 2、减速箱传动方案的选择传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电机型号、合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件准备条件。由于我们的实验的要求较高，电机输入的最高转速较大，为了减少成本，降低对电机的要求，同时能够满足减震器试验台的正常工作，我们对减震器采用这样的方案:变频电机通过带轮的传递，到达第一对啮合齿轮，为了让减速器具有变速功能，我们使第二对啮合齿轮为双联齿轮，最后由输出轴传递给偏心轮机构。因为本试验属于多功能测试，包括了静特性试验、疲劳试示功试验、耐久试验。所以对整个传递要求较高。所以第一、二根轴;两端采用角接触球轴承，第三根轴采用一头用角接触球轴承另一头采用普通调心球轴承。注意点是使用这个传动方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、 传动效率高和使用维护便利。减速器设计二级圆柱齿轮减速器传动比一般为840，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；分流式则齿轮相对于轴承对称布置，常用于较大功率、变载荷场合。同轴式减速器，长度方向尺寸较小，但轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差。两级大齿轮直径接近有利于浸油润滑，轴线可以水平、上下或铅垂布置，如图：图中展开式又可以有下面两种，如下所示：根据材料力学（工程力学）可以算出在相同载荷作用下，a方案优先于b方案， 最终选a由装配图查得，。由装配图查得，综上所述：可得y1y2 。 选a方案。3、 电动机的选择计算合理的选择电动机是正确使用的先决条件。选择恰当，电动机就能安全、经济、可靠地运行；选择得不合适，轻者造成浪费，重者烧毁电动机。选择电动机的内容包括很多，例如电压、频率、功率、转速、启动转矩、防护形式、结构形式等，但是结合农村具体情况，需要选择的通常只是功率、转速、防护形式等几项比较重要的内容，因此在这里介绍一下电动机的选择方法及使用。 3.1电动机选择步骤电动机的选择一般遵循以下三个步骤：3.1.1、型号的选择电动机的型号很多，通常选用异步电动机。从类型上可分为鼠笼式与绕线式异步电动机两种。常用鼠笼式的有J、J2、JO、JO2、JO3系列的小型异步电动机和JS、JSQ系列中型异步电动机。绕线式的有JR、JR O2系列小型绕线式异步电动机和JRQ系列中型绕线式异步电动机。 从电动机的防护形式上又可分为以下几种： 1防护式。这种电动机的外壳有通风孔，能防止水滴、铁屑等物从上面或垂直方向成45以内掉进电动机内部，但是灰尘潮气还是能侵入电动机内部，它的通风性能比较好，价格也比较便宜，在干燥、灰尘不多的地方可以采用。“J”系列电动机就属于这种防护形式。 2封闭式。这种电动机的转子，定子绕组等都装在一个封闭的机壳内，能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部，但它的密封不很严密，所以还不能在水中工作，“JO”系列电动机属于这种防护形式。在农村尘土飞扬、水花四溅的地方（如农副业加工机械和水泵）广泛地使用这种电动机。 3密封式。这种电动机的整个机体都严密的密封起来，可以浸没在水里工作，农村的电动潜水泵就需要这种电动机。 实际上，农村用来带动水泵、机磨、脱粒机、扎花机和粉碎机等农业机械的小型电动机大多选用JO、JO2系列电动机。 在特殊场合可选用一些特殊用途的电动机。如JBS系列小型三相防爆异步电动机，JQS系列井用潜水泵三相异步电动机以及DM2系列深井泵用三相异步电动机。 3.1.2、功率的选择一般机械都注明应配套使用的电动机功率，更换或配套时十分方便，有的农业机械注明本机的机械功率，可把电动机功率选得比它大10%即可（指直接传动）。一些自制简易农机具，我们可以凭经验粗选一台电动机进行试验，用测得的电功率来选择电动机功率。 电动机的功率不能选择过小，否则难于启动或者勉强启动，使运转电流超过电动机的额定电流，导致电动机过热以致烧损。电动机的功率也不能选择太大，否则不但浪费投资，而且电动机在低负荷下运行，其功率和功率因数都不高，造成功率浪费。 选择电动机功率时，还要兼顾变压器容量的大小，一般来说，直接启动的最大一台鼠笼式电动机，功率不宜超过变压器容量的1/3。 3.1.3、转速的选择选择电动机的转速，应尽量与工作机械需要的转速相同，采用直接传动，这样既可以避免传动损失，又可以节省占地面积。若一时难以买到合适转速的电动机，可用皮带传动进行变速，但其传动比不宜大于3。 异步电动机旋转磁场的转速（同步转速）有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min等。异步电动机的转速一般要低2%5%，在功率相同的情况下，电动机转速越低体积越大，价格也越高，而且功率因数与效率较低；高转速电动机也有它的缺点，它的启动转矩较小而启动电流大，拖动低转速的农业机械时传动不方便，同时转速高的电动机轴承容易磨损。所以在农业生产上一般选用1500r/min的电动机，它的转速也比较高，但它的适应性较强，功率因数也比较高。3.2 电动机型号的确定本减速器所选择的参数如下：取速度：1000r/min6级电动机型号： Y132M1-6额定功率： 4kw满载功率： 960r/min堵转转距/额定转距：2.0最大转距/额定转距：2.0工作转速n: 33.33r/minI总=nm/n=960/33.33=28.8效率的选择：弹性套柱销联轴器：1=0.996级精度圆柱齿轮传动：2=0.977级精度圆柱齿轮传动：3=0.983级滚子轴承：4=0.938滚子链传动：5=0.96 总=12345=0.8503 pd=p/总=3.14kw取锥齿轮传动比(低速级)i1=2.5;i2=i/i1=4 圆柱斜齿轮传动比(高速级)i2=4 链轮传动比i0=2.881、拟定传动方案选择电动机（1）传动方案（一）：运输带F=1500N，v =1.2m/s，卷筒D=200mm。（2）电动机的选择 由公式 P1=Fv=15001.2=1.8 kw n1=191. r/min 求电机功率P5 P= P电 =ab齿2z3 P= Fv 查阅资料可得：选取1=0.99 弹性柱销联轴器 2=0.97 6级精度齿轮的效率3=0.98 7级精度齿轮的效率 4=0.938 滚动滚子轴承的效率5=0.96滚子链传动则总=12345=0.8503 P5=2.127 kw查阅资料可得：取 i=860则 n5=n1i=191(860)=152811460 (r/min)电动机符合这一范围的同步转速有1500、3000，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动比，显然选择3000 r/min的同步转速电动机比较合适。电动机型号额定功率满载转速极数(额定转矩)堵转转矩最大转矩(额定转矩)Y100L142.2 kw1420 r/min42.2 kw2.2 kw4、 轴的设计机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。4.1、轴的分类按轴受的载荷和功用可分为：1.心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。如.车辆轴和滑轮轴。2.传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转矩。如汽车的传动轴。3.转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。如减速器轴。4.2轴的材料主要承受弯矩和扭矩。轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。轴的材料从以下中选取：1. 碳素钢优质碳素钢具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，价格便宜，应用广泛。例如：35、45、50等优质碳素钢。一般轴采用45钢，经过调质或正火处理；有耐磨性要求的轴段，应进行表面淬火及低温回火处理 。轻载或不重要的轴，使用普通碳素钢Q235、Q275等。2. 合金钢合金钢具有较高的机械性能，对应力集中比较敏感，淬火性较好，热处理变形小，价格较贵。多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴。例如：汽轮发电机轴要求，在高速、高温重载下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。滑动轴承的高速轴，采用20Cr、20CrMnTi等。3. 球墨铸铁球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。例如：内燃机中的曲轴。4.3、轴的结构设计如图所示为一齿轮减速器中的的高速轴。轴上与轴承配合的部份称为轴颈，与传动零件配合的部份称为轴头，连接轴颈与轴头的非配合部份称为轴身，起定位作用的阶梯轴上截面变化的部分称为轴肩。轴结构设计的基本要求有：（1）、便于轴上零件的装配轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴，中间直径最大，向两端逐渐直径减小。近似为等强度轴。（2）、保证轴上零件的准确定位和可靠固定轴上零件的轴向定位方法主要有：轴肩定位、套筒定位、圆螺母定位、轴端挡圈定位和轴承端盖定位。1）轴向定位的固定 轴肩或轴环：如教材图10-7所示。轴肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用轴肩定位会使轴的直径加大，而且轴肩处由于轴径的突变而产生应力集中。因此，多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h=(0.070.1)d，d为与零件相配处的轴径尺寸。要求r轴R孔或r轴ca所以轴安全。5、 联轴器的选择5.1、联轴器的功用联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补偿两轴偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。5.2、联轴器的类型特点刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。无弹性元件的挠性联轴器 承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。非金属弹性元件的挠性联轴器 在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合金属弹性元件的挠性联轴器 除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。安全联轴器：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等），其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。 起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。5.3、联轴器的选用联轴器选择原则：转矩T： T，选刚性联轴器、无弹性元件或有金属弹性元件的挠性联轴器； T有冲击振动，选有弹性元件的挠性联轴器；转速n：n，非金属弹性元件的挠性联轴器；对中性：对中性好选刚性联轴器，需补偿时选挠性联轴器；装拆：考虑装拆方便，选可直接径向移动的联轴器；环境：若在高温下工作，不可选有非金属元件的联轴器；成本：同等条件下，尽量选择价格低，维护简单的联轴器；5.4、联轴器材料半联轴器的材料常用45、20Cr钢，也可用ZG270500铸钢。链齿硬度最好为40HRC一45HRC。联轴器应有罩壳，用铝合金铸成。用单排链时，滚子和套筒受力，销轴只起联接作用，结构可靠性好；用双排链时，销轴受剪力，承受冲击能力较差，销轴与外链板之间的过盈配合容易松动。在高速轻载场合，宜选用较小链节距的链条，重量轻，离心力小；在低速重载场合，宜选用较大链节距的链条，以便加大承载面积。链轮齿数一般为1222。为避免过渡链节，宜取偶数。本机构查GB4323-84，选用TL4型弹性套柱销联轴器，其尺寸参数如表所示，型号公称转矩N.m轴孔直径轴孔长度L、L1DSAD0B质量Y,J,J1,ZKgd1，d2，dzL、L1TlTLLTL1-6.39-1414-3271318-1.16-TL2-1612-1920-4280318-1.64-TL3-31.516-2230-5295435-2.2-TL4-6320-2838-62106435-3.2-TL5TLL112525-3544-82130545200858.368.3TL6TLL225032-4260-11216054525010510.3615.3TL7TLL350040-4884-11219054531513215.730.0TL8TLL471045-6384-14222466531513225.439.6TL9TLL5100050-7184-1422506653151683147.0TL10TLL6200060-95107-17231588040016865.992.6TL11TLL7400080-110132-21240010100500210122.6172.3TL12TLL88000100-130167-25247512130500/630210/265218.4304.3TL13TLL916000120-170167-30260014180710298425.8576.8T=T0=31.236N.M取KA=1.7则TCA=KA*T=1.7*31.236N*M=53.1N*M许用转距：63N*M许用最大转速：5700r/min轴径：20-80mm6、 圆柱齿轮传动设计齿轮传动的适用范围很广，传递功率可高达数万千瓦，圆周速度可达150ms(最高300ms)，直径能做到10m以上，单级传动比可达8或更大，因此在机器中应用很广。6.1 齿轮传动特点与分类 和其他机械传动比较，齿轮传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。缺点是：齿轮制造需专用机床和设备，成本较高；精度低时，振动和噪声较大；不宜用于轴间距离大的传动等。按轴的布置方式分： 平行轴传动，交叉轴传动，交错轴传动按齿线相对于齿轮母线方向分：直齿，斜齿，人宇齿，曲线齿按齿轮传动工作条件分： 闭式传动，形式传动，半形式传动按齿廓曲线分： 渐开线齿，摆线齿，圆弧齿按齿面硬度分： 软齿面(350佃)，硬齿面(350佃) 6.2 齿轮传动的主要参数与基本要求 齿轮传动应满足两项基本要求:1)传动平稳;2)承载能力高。 在齿轮设计、生产和科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造精度、加工方法以及热理工艺等，基本上都是围绕这两个基本要求进行的。6.21 主要参数基本齿廓。渐开线齿轮轮齿的基本齿廓及其基本参数见表122或查阅机械设计手册。模数。为了减少齿轮刀具种数，规定的标准模数见表123或查阅机械设计手册。中心距。荐用的中心距系列见表12，4或查阅机械设计手册。传动比i、齿数比u。主动轮转速nl与从动轮转速n2之比称为传动比i。大齿轮的齿数z2与小齿轮齿数z1之比称为齿数比u。减速传动时，u=i；增速传动u=1/i 。标准模数m： 斜齿轮及人宇齿轮取法向模数为标准模数，锥齿轮取大端模数为标准模数。 标准中优先采用第一系列，括号内的模数尽可能不用。变位系数。刀具从切制标准齿轮的位置移动某一径向距离(通称变位量)后切制的齿轮，称为径向变位系数。刀具变位量用xm表示，x称为变位系数。刀具向齿轮中心移动，x为负值，反之为正值。随着x的改变，轮齿形状也改变，因而可使渐开线上的不同部分作为工作齿廓，以改善啮合性质。 ， 由变位齿轮所组成的齿轮传动，若两轮变位系数的绝对值相等，但一为正值，另一为负值，即x1=-x2称为“高度变位”，此时，传动的啮合角等于分度圆压力角，分度圆和节圆重合，中心距等于标准齿轮传动中心距，只是齿顶高和齿根高有所变化。若x1=-x2；x1+x20，这种齿轮传动称为角度变位齿轮传动。此时，啮合角将不等于分度圆压力角，分度圆和节圆不再重合。 6.2.2 精度等级的选择 在渐开线圆柱齿轮和锥齿轮精度标准(GBl0095-88和GBll36589)中，规定了12个精度等级，按精度高低依次为112级，根据对运动准确性、传动平稳性和载荷分布均匀性的要求不同，每个精度等级的各项公差相应分成三个组：第工公差组、第公差组和第公差组。 6.2.3 齿轮传动的失效形式 齿轮传动的失效形式主要有轮齿折断和齿面损伤两类。齿面损伤又有齿面接触疲劳磨损(点蚀)、胶合、磨粒磨损和塑性流动等。减速器中齿轮分布如图所示，齿轮的传动形式一般有：1） 开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计公式作齿轮的设计计算，不按齿面接触疲劳强度设计公式计算，也无需用齿面接触疲劳强度校核公式进行校核。开式齿轮传动，将计算所得模数加大10%-15%（考虑磨损影响。传递动力的齿轮模数一般不小于1.5-2mm（以防意外断齿）。2） 闭式齿轮传动：方法一软齿面闭式齿轮传动传动，接触疲劳点蚀是主要失效形式，计算时先按齿面接触疲劳强度设计公式求出小齿轮直径d1和接触齿宽b，再用齿根弯曲疲劳强度校核公式进行校核。硬齿面闭式齿轮传动计算时先按齿根弯曲疲劳强度设计公式求出模数m和接触齿宽b，再用齿面接触疲劳强度校核公式进行校核。方法二 不论软硬齿面都分别按弯曲疲劳强度设计公式求出模数m,按接触疲劳强度设计公式求出小齿轮分度圆直径d1，再按d1=mZ1调整齿数Z1。与方法一相比，这样设计出的齿轮传动，既刚好满足接触疲劳强度，又刚好满足弯曲疲劳强度，所以结构紧凑，避免浪费。6.3齿轮参数计算材料选择：小齿轮40C r（调质）硬度280HBs 大齿轮45#钢（调质）硬度240HBs；（硬度差40HBs）材料选择：运输机为一般工作机器速度不高，故选用6级和7级精度（GB10095-88）选择初选螺旋角=14度，取Z1=21，Z2=4*21=84高速级斜齿轮、圆柱齿轮传动的设计计算（1）选择精度等级、材料及齿数选择小齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS；减速器一般选用7级精度（GB10095-88）选择z1=20，由z2= i高z1=53.45，圆整z2=54则 i高= z2/z1=54/20=2.7 i=%=1%2.5%，u=2.7 i高= i高=2.7选取螺旋角，初选螺旋角=14（2）按齿面接触强度设计（以下公式、表、图均出自机械设计）d1t 试选载荷系数kt=1.6 查阅资料可得，选取区域系数zH=2.433 查阅资料可得，=0.78, =0.87, 则：=+=0.78+0.87=1.65 查阅资料可得，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=560Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=531Mpa 查阅资料可得，选取持宽系数=1 查阅资料可得，材料的弹性影响系数zE=200Mpa 查阅资料可得，计算应力循环次数N1=60nJLh=6014201(1830010)=2.0451010N2=N1/=2.0451010/2.7=7.574109 查阅资料可得，接触疲劳强度系数kHN1=1，kHN2=1.11 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数s=1（简明机械零件设计手册）=1560560 Mpa=1.11531589.4 Mpa（3）计算小齿轮分度圆直径dt =(+)/2=(560+589.4)/2=574.7 Mpa d1t=29mm 计算圆周速度v=2.1 m/s 计算齿宽b及模数mntb=dd1t=129=29mm mnt= h=2.25mnt=2.251.34=3.28mm b/h=29/3.28=8.84 计算纵向重合度 =0.318121=1.665 计算载荷系数k 查阅资料可得，kA=1根据v=3 m/s，7级精度，查阅资料可得，kv=1.15查阅资料可得，kH的计算公式kH=1.15+0.18(1+0.6d2)d2+0.31103b=1.15+0.18(1+0.6) +0.3110329=1.447查阅资料可得，kF=1.31查阅资料可得，kH= kF=1.4 载荷系数k=kAkv kHkH=11.41.4471.4=2.31 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，d1=d1t=29=32.77mm 计算模数mnmn=（3）按齿根弯曲强度设计 mn确定计算参数 计算载荷系数 k=kAkv kFkF=11.141.41.31=2.09 根据纵向重合度1.665，查阅资料可得，螺旋角影响系数Y=0.90 计算当量齿数 zr1=22.5 zr2=86.59 查取齿形系数，由资料可得，YFa1=2.724，YFa2=2.284 查取应力校正系数，Ysa1=1.568，Ysa2=1.727 查阅资料可得，小齿轮的弯曲疲劳强度=560Mpa，大齿轮的弯曲疲劳极限=531Mpa 查阅资料可得，弯曲疲劳寿命系数，KFN1=0.83，KFN2=0.87 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数s1.4，=332 Mpa=330Mpa 计算大、小齿轮的并加以比较 =0.01286 =0.01195 大齿轮的数值大。 设计计算 mn=1.1mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，mn2，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=29z1=20取z1=20，则z2=uz1=2.927=78.3，圆整取z2=79。（4）几何尺寸计算 计算中心矩a=102.3mm圆整中心矩 a=120mm 按圆整中心矩修正螺旋角=arccos= arccos=14.36因值改变不多，故参数、zH等不必修正。 计算大、小齿轮的分度圆直径d1=45.42mmd2=162.89mm 计算齿轮宽度b=129=29mm圆整后取 B2=36mm，B1=45mm低速级斜齿轮圆柱齿轮传动的设计计算（1）选精度等级、材料及齿数 材料及热处理仍按高速级的选取 精度选7级精度 选小齿轮齿数z1=18，由i低=3.842，则z2= z1i低3.84218=69.158，圆整为z2=70i低=70/18=3.89，i=100%=2.5%，=3.742i高=3.84 选取螺旋角，初选螺旋角14（2）按齿面接触强度设计（a） d1t 试选载荷系数：kt=1.6 查阅资料可得，选取区域系数zH=2.433 查阅资料可得： 则 查阅资料可得，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限：，大齿轮的接触疲劳强度极限：。 查阅资料可得选取齿轮系数： 查阅资料可得材料的弹性影响系数： 计算应力循环次数： 查阅资料可得接触疲劳寿命系数KHN10.93，KHN20.96 计算接触疲劳许用应力取决效概率为1，安全系数S=L（简明机械零件设计手册） 计算小齿轮分度圆直径d1t 计算圆周速度 计算齿宽b及模数mnth2.25 mnt2.252.0484.608mm 计算纵向重合度 计算载荷系数k查阅资料可得KA1根据级精度，查阅资料可得动载系数Kv1.05，查阅资料可得的计算公式：1.15+0.18（1+0.6）+0.3110-3381.43查阅资料可得 =1.32查阅资料可得 载荷系数： 实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，查阅资料可得 计算模数mn（2）按齿根弯曲强度设计， 确定计算参数 计算载荷系数 根据纵向重合度1.506，查阅资料可得螺旋角影响系数0.88。 计算当量齿数 直取齿形系数（插值法）查阅资料可得 2.768；2.225 查取校正系数查阅资料可得 1.558；1.765 查阅资料可得小齿轮的弯曲强度极限，大齿轮的弯曲强度极限 查阅资料可得弯曲疲劳寿命系数：0.91；0.94 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数：S=1.4， 计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大（3）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn2，但为了同时满足接触疲劳强度需要，接触疲劳强度算得的分度圆直径d140mm，则由： 圆整Z323 圆整Z487（4）几何尺寸计算 计算中心距圆整中心矩a122mm 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。 计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度圆整后取：B4=45mm；B350mm高速级齿轮传动； ； ； Xn0； 低速转齿轮传动； ； ； ； 7、 轴承的设计及校核7.1轴承种类的选择查机械设计课程设计手册第二版 吴宗泽 罗圣国 主编 高等教育出版社出版P62 滚动轴承由于采用两端固定，采用深沟球轴承。型号为6303和6300。7.2深沟球轴承结构深沟球轴承一般由一对套圈，一组保持架，一组钢球组成。其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承。该类轴承主要用来承受径向负荷，但也可承受一定量的任一方向的轴向负荷。当在一定范围内，加大轴承的径向游隙，此种轴承具有角接触轴承的性质，还可以承受较大的轴向负荷。深沟球轴承装在轴上以后，可使轴或外壳的轴向位移限制在轴承的径向游隙范围内。同时，当外壳孔和轴（或外圈对内圈）相对有倾斜时，（不超过816根据游隙确定）仍然可以正常地工作，然而，既有倾斜存在，就必然要降低轴承的使用寿命。深沟球轴承与其它类型相同尺寸的轴承相比，摩擦损失最小，极限转速较高。在转速较高不宜采用推力球轴承的情况下，可用此类轴承承受纯轴向负荷。如若提高其制造精度，并采用胶木、青铜、硬铝等材质的实体保持架，其转速还可提高。型号内径d外径D宽度B倒角r额定负荷kN钢球极限转速rpm重 量kgmminchmminchmminchmminch动态静态数量大小油脂油6355.196919.78406.23620.3.0122.340.88592.38134000400000.008630010.3937351.378011.43310.6.0248.203.5076.35015000210000.053630112.4724371.456712.47241.0.0399.704.2067.93814000200000.060630215.5906421.653513.51181.0.03911.405.4577.93813000180000.082630317.6693471.850414.55121.0.03913.506.5578.73112000170000.115630420.7874522.047215.59061.1.04315.907.9079.52511000150000.144630525.9843622.440917.66931.1.04321.2010.90711.50010000130000.21936306301.1811722.834619.74801.10.4326.7015.00812.0008000100000.34986307351.3780803.149621.82681.5.05933.5019.10813.494680080000.45426308401.5748903.543323.90551.5.05940.5024.00815.081580072000.63946309451.77171003.937025.98431.5.05953.0032.00817.462500062000.83636310501.96851104.3307
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