二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 機(jī)械制造專業(yè)

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1、 二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器 摘 要：減速器是一種廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)中的機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)裝置，影響著機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)性能，它是一種閉試傳動(dòng)裝置，在某些場(chǎng)合，為滿足需要，也可以用來增速，稱為增速器。減速器可由齒輪齒型，齒廓曲線區(qū)分不同類別。綜合考慮減速器的外廓，質(zhì)量，性能，價(jià)格等，可以選擇最適合的減速器。根據(jù)傳動(dòng)級(jí)數(shù)，安裝型式，裝配型式，齒面硬度等因素從而設(shè)計(jì)出不同特性的減速器。 本次是對(duì)二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)，包括電機(jī)的選擇，軸的計(jì)算與校核，聯(lián)軸器的選擇，鍵的選擇和校核，軸承的計(jì)算與校核和最后的減速器的密閉以及潤(rùn)滑方式選擇。通過本次設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出高效耐用，結(jié)構(gòu)緊湊的減速器，可以更好的提高設(shè)備

2、的傳動(dòng)效率，使之工作平穩(wěn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確。 關(guān)鍵詞：減速器；軸承；齒輪；裝配 Two stage conical cylindrical gear reducer Abstract:Reducer is a kind of transmission device, widely used in the mechanical industry, affecting the transmission performance of mechanical equipment, it is a closed test transmission device, in some cases, in

3、 order to meet the needs, can also be used to speed up, known as the booster. Reducer can be divided into different types by gear tooth type and tooth profile curve. Considering the reducer's profile, quality, performance and price, we can choose the most suitable reducer. According to transmission

4、series, installation type, assembly type, tooth surface hardness and other factors to design different characteristics of the reducer. This is the design of two conical cylindrical gear reducer, including the choice of motor, shaft calculation and check, coupling selection, key selection and check,

5、 bearing calculation and check and the final reducer airtight and lubrication mode selection. Through this design, the design of efficient and durable, compact structure of the reducer, can better improve the transmission efficiency of the equipment, make it work smoothly, accurate transmission Key

6、 words:Gear reducer;Bearing; Gear; assembly 目 錄 1 緒 論 3 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 4 2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 4 2.2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 4 3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 5 （1）各軸轉(zhuǎn)速: 5 （2)各軸輸入功率: 5 (3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩: 5 4 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 7 1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 7 2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7 3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9 4.幾何尺寸計(jì)算 11 5.主要設(shè)計(jì)結(jié)論 11 6.齒輪參數(shù)總結(jié)和計(jì)算 11

7、5 傳動(dòng)軸和傳動(dòng)軸承及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 18 5.1 輸入軸的設(shè)計(jì) 18 5.2 中間軸的設(shè)計(jì) 23 5.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 28 6 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 35 6.1 輸入軸鍵選擇與校核 35 6.2 中間軸鍵選擇與校核 35 6.3 輸出軸鍵選擇與校核 35 7 軸承的選擇及校核計(jì)算 37 7.1 輸入軸的軸承計(jì)算與校核 37 7.2 中間軸的軸承計(jì)算與校核 38 7.3 輸出軸的軸承計(jì)算與校核 39 8 聯(lián)軸器的選擇 41 8.1 輸入軸處聯(lián)軸器 41 8.2 輸出軸處聯(lián)軸器 41 9 減速器的潤(rùn)滑和密封 42 9.1 減速器的潤(rùn)滑 42 9

8、.2 減速器的密封 42 10 減速器附件及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 44 10.1 減速器附件的設(shè)計(jì)與選取 44 10.2 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 48 11 減速器零部件圖 51 結(jié) 論 58 參考文獻(xiàn) 59 致 謝 60  1 緒 論 社會(huì)在不斷進(jìn)步和發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的使用和制造也越來越多樣化。作為一種機(jī)械傳動(dòng)裝置，減速器在其中發(fā)揮著重要作用，它是設(shè)備的核心元件?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)減速器的已有數(shù)百個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，基本滿足了需求。國(guó)內(nèi)減速器的不斷發(fā)展，也推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展。  2 電動(dòng)機(jī)的選擇 2.1 電動(dòng)機(jī)的選

9、擇 根據(jù)計(jì)算結(jié)果小齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)圓周速度: 由此可計(jì)算其功率: 電機(jī)輸出功率: 輸出軸的轉(zhuǎn)速可通過下述公式計(jì)算: 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范知傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比范圍為，電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍可根據(jù)總傳動(dòng)比范圍予以計(jì)算。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍及其功率計(jì)算結(jié)果，初步選擇適用三相異步電機(jī)，型號(hào)為Y132S-4，額定功率：,滿載轉(zhuǎn)速，同步轉(zhuǎn)速。 2.2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 （1）總傳動(dòng)比可根據(jù)電機(jī)參數(shù)以及輸出軸轉(zhuǎn)速予以計(jì)算，其計(jì)算公式如下： （2）減速器傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比: 取高速級(jí)錐齒輪傳動(dòng)比: 則低速級(jí)齒輪的傳動(dòng)比可計(jì)算:  3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)

10、 （1）現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)裝置不同軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算: 輸入軸轉(zhuǎn)速為： 中間軸轉(zhuǎn)速為： 輸出軸轉(zhuǎn)速為： 工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速為： （2)各軸輸入功率也可進(jìn)行計(jì)算: 輸入軸輸入功率： 中間軸輸入功率： 輸出軸輸入功率： 工作機(jī)軸輸入功率： 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)不同軸的輸出功率計(jì)算表達(dá)式如下所示： 輸入軸輸出功率： 中間軸輸出功率： 中間軸輸出功率： 工作機(jī)軸輸出功率： (3)根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)各軸輸入轉(zhuǎn)矩可通過下式予以計(jì)算: 輸入軸輸入轉(zhuǎn)矩： 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩輸入轉(zhuǎn)矩: 所以： 輸入軸輸入轉(zhuǎn)矩： 中間軸輸入轉(zhuǎn)矩： 輸出軸輸入轉(zhuǎn)矩： 工作機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)矩：

11、 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)各軸輸出轉(zhuǎn)矩可通過下式予以計(jì)算： 輸入軸輸出轉(zhuǎn)矩： 中間軸輸出轉(zhuǎn)矩： 輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩： 工作機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩：  4 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 4.1 高速級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）大齒輪材料為45鋼，其硬度為，小齒輪為，硬度。 （2）齒輪精度為8級(jí)。 （3）選小齒輪和大齒輪齒數(shù)分別為、，取。 （4）壓力角。 2.校核齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度 （1）小齒輪分度圓直徑可通過下述公式予以計(jì)算 1）確定上述公式各參數(shù)值。 ①載荷系數(shù)。 ②小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 ③齒寬系數(shù)。 ④區(qū)域系數(shù)。 ⑤彈性影響系數(shù)。 ⑥許

12、用應(yīng)力 小齒輪和大齒輪接觸疲勞極限：。 根據(jù)線性損傷理論進(jìn)行計(jì)算時(shí)首先要確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 小齒輪： 大齒輪： 接觸疲勞壽命系數(shù): 。 失效概率為,安全系數(shù): 取較小者，即 2）小齒輪分度圓直徑可通過下式予以計(jì)算 （2）小齒輪分度圓直徑的調(diào)整 1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 ①小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)圓周速度v可通過下式予以計(jì)算 ②計(jì)算錐齒輪當(dāng)兩齒輪齒寬系數(shù) 2）實(shí)際載荷系數(shù) ①使用系數(shù)。 ②根據(jù)，動(dòng)載系數(shù)。 ③齒間載荷分配系數(shù)。 ④齒向載荷分布系數(shù)。 載荷系數(shù) 3）根據(jù)上述參數(shù)選擇和計(jì)算結(jié)果，可計(jì)算小齒輪分度圓直徑，其計(jì)算表達(dá)式為 模數(shù)

13、3.根據(jù)抗彎強(qiáng)度進(jìn)行校核 （1）模數(shù)計(jì)算公式如下 1）參數(shù)值確定如下 ①載荷系數(shù)。 ②計(jì)算 根據(jù)錐齒輪分錐角計(jì)算公式： 錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 齒形系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 彎曲疲勞極限分別為，。 彎曲疲勞壽命系數(shù) 安全系數(shù)得 因?yàn)榇簖X輪的大，取 2）模數(shù)可通過下述公式予以計(jì)算 （2）模數(shù)調(diào)整 1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 ①圓周速度v可通過下式予以計(jì)算 ②齒寬b可通過下式予以計(jì)算 2）載荷系數(shù)KF可通過下式予以計(jì)算 ②根據(jù)查表可知，動(dòng)載系數(shù)。 ③齒間載荷分配系數(shù)。 ④齒向載荷分布系數(shù)，于是。 則載荷系

14、數(shù)為 3）齒輪模數(shù)為 選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，計(jì)算得分度圓直徑，即。 取，則。要使量齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，取。 4.幾何尺寸計(jì)算 （1）分度圓直徑可通過下式予以計(jì)算 （2） 分錐角可通過下式予以計(jì)算 （3）齒寬可通過下式予以計(jì)算 取。 5.主要參數(shù) 、，，角，、，。 6.參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下表所示 代號(hào)名稱 計(jì)算公式 高速級(jí)小錐齒輪 高速級(jí)大錐齒輪 模數(shù) 齒數(shù) 齒寬 分度圓直徑 分錐角 錐距 齒頂高 齒根高

15、 全齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒根角 頂錐角 根錐角 4.2 低速級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）大齒輪和小齒輪熱處理方式均為調(diào)制，且其材料類型分別為45鋼和40Cr，齒面硬度分別為、。 （2）齒輪精度8級(jí)。 （3），，為使大小齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，取大齒輪齒數(shù)。 （4）螺旋角。 （5）壓力角。 2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 （1）小齒輪分度圓直徑可通過下式予以計(jì)算： 1）公式中參數(shù)值確定。 ①載荷系數(shù)。 ②小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩取 ③齒寬系數(shù)。

16、 ④區(qū)域系數(shù)。 ⑤查。 ⑥重合度系數(shù) 。 端面壓力角可通過下式予以計(jì)算： 端面重合度可通過下式予以計(jì)算： ea = [z3(tanaat1-tanat)+z4(tanaat2-tanat)]/2π = [23×(tan30.303°-tan20.561°)+91×(tan23.548°-tan20.561°)]/2π = 1.645 軸向重合度可通過下式予以計(jì)算： 重合度系數(shù)可通過下式予以計(jì)算： ⑦螺旋角系數(shù)可通過下式予以計(jì)算 ⑧接觸疲勞許用應(yīng)力[sH] 大小齒輪接觸疲勞極限。 小齒輪和大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)可通過下式予以計(jì)算： 接觸疲勞壽命系

17、數(shù):。 失效概率為,安全系數(shù),得: 取和中的較小者進(jìn)行計(jì)算即 2）小齒輪分度圓直徑可通過下式予以計(jì)算 （2）小齒輪分度圓直徑調(diào)整 1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 ①圓周速度可通過下式予以計(jì)算 ②齒寬可通過下式予以計(jì)算 2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) ①使用系數(shù)。 ②根據(jù)、動(dòng)載系數(shù)。 ③圓周力可通過下式予以計(jì)算 查表可知。 ④插值可得，。 則： 3）分度圓直徑可通過下式予以計(jì)算 齒輪模數(shù)可通過下式予以計(jì)算 模數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值。 3.幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算中心距可通過下式予以計(jì)算 圓整：。 （2）修正螺旋角 即： （3）計(jì)算大

18、、小齒輪的分度圓直徑可通過下式予以計(jì)算 （4）齒輪寬度可通過下式予以計(jì)算 取。 4.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核 （1）需要滿足 1）確定各參數(shù)值 ①當(dāng)量齒數(shù)可通過下式予以計(jì)算 ②重合度系數(shù)可通過下式予以計(jì)算 螺旋角： 當(dāng)量齒輪重合度可通過下式予以計(jì)算： 軸面重合度可通過下式予以計(jì)算： 重合度系數(shù)可通過下式予以計(jì)算： ③螺旋角系數(shù) ④齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) ⑤實(shí)際載荷系數(shù)可通過下式予以計(jì)算 齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù)，結(jié)合得 則載荷系數(shù)可通過下式予以計(jì)算 ⑥計(jì)算齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力 彎曲疲

19、勞極限分別為 。 彎曲疲勞壽命系數(shù) 取安全系數(shù)，得 2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度可通過下式予以校核 滿足要求。 5.主要設(shè)計(jì)結(jié)論 ，，，，，、。 6. 齒輪參數(shù)如下表所示  5 傳動(dòng)軸和傳動(dòng)軸承及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 5.1 輸入軸的設(shè)計(jì) 1.輸入軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 2.求解齒輪受力 平均分度圓直徑為: 則: 3.初步確定軸的最小直徑: 首先根據(jù)軸雖小直徑進(jìn)行計(jì)算，需對(duì)軸直徑進(jìn)行估計(jì)，取，得： 需選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取，則: 按照應(yīng)小

20、于公稱轉(zhuǎn)矩，查，選型?？讖綖楣嗜?，轂孔長(zhǎng)度為。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 5.確定軸的直徑和長(zhǎng)度 1）取段的直徑；軸向和軸向均需完全定位，取擋圈直徑。轂孔長(zhǎng)度，為了使擋圈不壓于軸端面，故段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，取。 2）取圓錐滾子軸承。根據(jù)，選擇單列圓錐滾子軸承，其尺寸為，故，III-IV段和V-VI段均為安裝軸承段，長(zhǎng)度等于軸承寬度，取。 用軸肩進(jìn)行軸向定位。軸肩高度，因此，取。取。 3）取。 4）根據(jù)易于拆裝原則，取。 5）取齒輪和內(nèi)壁之間距離。由于存在鑄造誤差，在確定軸承位置時(shí)取軸承和箱體內(nèi)壁之間的距離，小錐齒輪輪轂長(zhǎng)度范圍為，取小錐

21、齒輪輪轂長(zhǎng)度，為保證小錐齒輪定位可靠，軸長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度小，則： 至此，軸各段直徑和長(zhǎng)度已經(jīng)確定。 6.軸的受力分析和校核 1）作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖: 查得 第一段中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離 兩軸承支點(diǎn)距離 齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn) 2）支反力： 水平支反力： 垂直支反力： 軸承1總支承反力： 軸承2總支承反力： 3）計(jì)算軸水平彎矩： 截面處： 截面處： 截面C處： 截面D處： 4）計(jì)算軸的垂直彎矩： 截面處： 截面處： 截面C處： 截面D處： 5）計(jì)算合成彎矩： 截面處： 截

22、面處： 截面處： 截面處的合成彎矩： 6）繪制扭矩圖 7）計(jì)算當(dāng)量彎矩 截面處： 截面處： 截面處： 截面處： 8）按彎扭合成應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度 校核： 取，則計(jì)算應(yīng)力： 根據(jù)彎扭合成強(qiáng)度校核結(jié)果可知，根據(jù)上文選擇的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)軸的強(qiáng)度滿足使用條件，且滿足設(shè)計(jì)安全系數(shù)需求，由此可繪制軸的彎扭受力圖如下： 5.2 中間軸的設(shè)計(jì) 1.功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 2.求作用于齒輪的力 平均分度圓直徑為: 則: 小齒輪的分度圓直徑為： 則: 3

23、.初步確定軸的最小直徑 估算軸最小直徑：，得: 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 5.確定軸的各段長(zhǎng)度和直徑 1）在選擇軸段軸承時(shí)擬選用滾動(dòng)軸承，中間軸安裝的滾動(dòng)軸承直徑為和,由于中間軸軸承不僅受軸向力作用，也受到較大的徑向力，因此不選用球軸承而選用圓錐滾子軸承，根據(jù)工作要求進(jìn)行參數(shù)選擇，取由軸承型號(hào)表選擇軸承型號(hào)為，其尺寸為，故。 2）IV-V的直徑；齒輪右端以及右軸承采用的軸向定位方式為擋油環(huán)定位。齒輪輪轂寬度范圍，取為，取。齒輪左端軸向定位方式選擇軸肩定位，根據(jù)計(jì)算，軸肩高度為，軸徑得，取，根據(jù)已有的數(shù)據(jù)信息可計(jì)算出軸環(huán)處直徑。 3）在左端進(jìn)行軸向定

24、位時(shí)采用擋油環(huán)定位方式，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，該型號(hào)軸承的定位軸肩高度為，因此，取。 4）考慮降低工件制造成本，提升材料適用性和加工的方便性，在實(shí)際加工中應(yīng)當(dāng)將軸和齒輪的加工相互區(qū)別，根據(jù)上文計(jì)算結(jié)果，小齒輪的輪轂寬度大小為，故取。 5）根據(jù)上文計(jì)算結(jié)果可取齒輪和箱體內(nèi)壁之間的距離大小為。由于在實(shí)際情況下箱體在進(jìn)行鑄造時(shí)內(nèi)壁可能不是非常平整，即存在鑄造誤差，因此我們?cè)诖_定軸承的相對(duì)位置時(shí)，應(yīng)當(dāng)同箱體內(nèi)壁之間保持一定的距離，防止裝配時(shí)出現(xiàn)干涉，此時(shí)取兩者之間的距離為，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知滾動(dòng)軸承的寬度大小，則 6）軸環(huán)寬度，同時(shí)保證軸承兩側(cè)對(duì)于中心軸線對(duì)稱，取。 由此

25、可計(jì)算并確定了不同軸段的參數(shù)，為下一步的計(jì)算分析和校核提供了必要的數(shù)據(jù)支撐。 6.軸的強(qiáng)度校核 1）受力簡(jiǎn)圖（見圖a）: 根據(jù)軸承查手冊(cè)得 高速大錐齒輪輪轂中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離 齒輪齒寬中點(diǎn)距離 小齒輪齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離 2）軸支反力可通過下式進(jìn)行計(jì)算： 水平面支反力可通過下式予以計(jì)算： 垂直面支反力可通過下式予以計(jì)算： 右側(cè)軸承1的總支承反力可通過下式予以計(jì)算： 左側(cè)軸承2的總支承反力可通過下式予以計(jì)算： 3）計(jì)算軸的水平彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處和處水平彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面右側(cè)水平彎矩可通

26、過下式予以計(jì)算： 截面C左側(cè)水平彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面D右側(cè)水平彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面左側(cè)水平彎矩可通過下式予以計(jì)算： 4）計(jì)算軸的垂直彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處和處垂直彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處垂直彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處垂直彎矩可通過下式予以計(jì)算： 5）計(jì)算合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處和處合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面可通過下式予以計(jì)算： 截面C左側(cè)合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面右側(cè)合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面左側(cè)合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 6）繪制扭矩圖

27、 7）計(jì)算當(dāng)量彎矩 截面A處和B處的當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面右側(cè)當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面左側(cè)當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面右側(cè)當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面左側(cè)當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 8）按彎扭合成對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核： 取，則計(jì)算應(yīng)力： 根據(jù)彎扭合成強(qiáng)度校核結(jié)果可知，根據(jù)上文選擇的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)軸的強(qiáng)度滿足使用條件，且滿足設(shè)計(jì)安全系數(shù)需求，由此可繪制軸的彎扭受力圖如下： 5.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 1.求輸出軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 2. 同樣求輸出軸上齒輪所受的作用力大小 大齒

28、輪的分度圓直徑為: 則: 3.初步確定軸的最小直徑 取:，于是得 由此可知輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器位置的直徑，為了使軸與聯(lián)軸器尺寸相適應(yīng)，因此在實(shí)際工作中要選定聯(lián)軸器型號(hào)。 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由于轉(zhuǎn)矩變化較小，由此可取，則: 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)要小于公稱轉(zhuǎn)矩的既定條件，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來選擇聯(lián)軸器，初步擬選用型。取聯(lián)軸器的孔徑為故取，轂孔長(zhǎng)度為。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）在選擇軸段軸承時(shí)擬選用滾動(dòng)軸承，中間軸安裝的滾動(dòng)軸承直徑為,由于中間軸軸承不僅

29、受軸向力作用，也受到較大的徑向力，因此不選用球軸承而選用圓錐滾子軸承，根據(jù)工作要求進(jìn)行參數(shù)選擇，取擋圈直徑，根據(jù)上文計(jì)算結(jié)果選擇聯(lián)軸器和相應(yīng)軸段配合的輪轂長(zhǎng)度取 2）根據(jù)軸段直徑；齒輪右端以及右軸承采用的軸向定位方式為擋油環(huán)定位擋油環(huán)的寬度為15mm。選用圓錐滾子軸承，其尺寸為，故，齒輪左端軸向定位方式選擇軸肩定位，根據(jù)計(jì)算，軸肩高度為，軸徑得，取，根據(jù)已有的數(shù)據(jù)信息可計(jì)算出軸環(huán)處直徑。 3）在左端進(jìn)行軸向定位時(shí)采用擋油環(huán)定位方式，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，該型號(hào)軸承的定位軸肩高度為，因此，取。 4）為了滿足軸承和聯(lián)軸器等組成元件便于拆卸等相關(guān)原則，同時(shí)保證軸承端蓋的外斷面和

30、聯(lián)軸器右端面具有一定的安全距離，防止在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)干涉現(xiàn)象等，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)兩者之間的距離進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，查表得。 5）為了防止齒輪和箱體之間在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，由于箱體在鑄造過程中可能存在不平整，因此取兩者之間的距離大小為，按照設(shè)計(jì)規(guī)范，低速齒輪和高速齒輪之間的距離為。但由于箱體存在誤差，因此在實(shí)際情況下在確定軸承位置時(shí)應(yīng)當(dāng)取確立一定的安全距離，取，滾動(dòng)軸承寬度輪轂寬度，則 根據(jù)上文的計(jì)算結(jié)果已確定軸段直徑和長(zhǎng)度等參數(shù)，為下一步的計(jì)算校核奠定了基礎(chǔ)。 6.軸的受力分析和校核: 1）繪制軸的受力： 根據(jù)軸承型號(hào)，可查 齒寬中點(diǎn)和左支點(diǎn)距離

31、 齒寬中點(diǎn)和右支點(diǎn)距離 第一段受力中點(diǎn)和右支點(diǎn)距離 2）計(jì)算軸的支反力包含水平支反力和垂直支反力，可通過下式予以計(jì)算： 水平面支反力可通過下式予以計(jì)算： 垂直面支反力可通過下式予以計(jì)算： N 右側(cè)軸承1的總支承反力可通過下式予以計(jì)算： 左側(cè)軸承2的總支承反力可通過下式予以計(jì)算： 3）計(jì)算軸的水平彎矩： 截面處和處的水平彎矩可通過下式予以計(jì)算： 齒輪所在軸截面在水平面上所受彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面D在水平面上所受彎矩可通過下式予以計(jì)算： 4）計(jì)算軸的垂直彎矩： 截面在垂直面上所受彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面

32、在垂直面上所受彎矩可通過下式予以計(jì)算： 齒輪所在軸截面在垂直面上所受彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面在垂直面上所受彎矩可通過下式予以計(jì)算： 5）計(jì)算合成彎矩： 截面處的合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處的合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 齒輪所在截面處的合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處的合成彎矩可通過下式予以計(jì)算： 6）繪制扭矩圖 7）計(jì)算當(dāng)量彎矩 截面處的當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處的當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處的當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 截面處的當(dāng)量彎矩可通過下式予以計(jì)算： 8）按彎扭合成進(jìn)行軸

33、的強(qiáng)度校核： 根據(jù)上文所選取的數(shù)據(jù)，取，則可根據(jù)下式來計(jì)算軸的計(jì)算應(yīng)力大?。? 根據(jù)校核結(jié)果可知，該軸段具有足夠的強(qiáng)度，因此可滿足實(shí)際應(yīng)用需求，其彎矩圖如下所示：  6 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 6.1 輸入軸鍵選擇與校核 1）對(duì)軸段聯(lián)軸器和鍵的連接強(qiáng)度進(jìn)行校核： 連接處鍵受側(cè)向擠壓力，因此選擇普通平鍵，其尺寸大小為：，接觸長(zhǎng)度可通過公式進(jìn)行計(jì)算:，則鍵聯(lián)接可傳遞的轉(zhuǎn)矩大小可通過下式予以計(jì)算: ，根據(jù)鍵連接強(qiáng)度校核公式可知，聯(lián)軸器處鍵連接強(qiáng)度滿足使用要求。 2）小錐齒輪處的鍵連接強(qiáng)度進(jìn)行校核： 連接處鍵受側(cè)

34、向擠壓力，因此選擇普通平鍵，其尺寸大小為：，接觸長(zhǎng)度可通過公式進(jìn)行計(jì)算:，則鍵聯(lián)接可傳遞的轉(zhuǎn)矩大小可通過下式予以計(jì)算: ，根據(jù)鍵連接強(qiáng)度校核公式可知，聯(lián)軸器處鍵連接強(qiáng)度滿足使用要求。 6.2 中間軸鍵選擇與校核 1）中間軸與高速大錐齒輪處鍵 連接處鍵受側(cè)向擠壓力，因此選擇普通平鍵，其尺寸大小為：，接觸長(zhǎng)度可通過公式進(jìn)行計(jì)算:，則鍵聯(lián)接可傳遞的轉(zhuǎn)矩大小可通過下式予以計(jì)算: ，根據(jù)鍵連接強(qiáng)度校核公式可知，聯(lián)軸器處鍵連接強(qiáng)度滿足使用要求。 2）中間軸與低速小齒輪處鍵 連接處鍵受側(cè)向擠壓力，因此選擇普通平鍵，其尺寸大小為：，接觸長(zhǎng)度可通過公式進(jìn)行計(jì)算:，則鍵聯(lián)接可傳

35、遞的轉(zhuǎn)矩大小可通過下式予以計(jì)算: ，根據(jù)鍵連接強(qiáng)度校核公式可知，聯(lián)軸器處鍵連接強(qiáng)度滿足使用要求。 6.3 輸出軸鍵選擇與校核 1）輸出軸與低速大齒輪處的鍵 連接處鍵受側(cè)向擠壓力，因此選擇普通平鍵，其尺寸大小為：，接觸長(zhǎng)度可通過公式進(jìn)行計(jì)算:，則鍵聯(lián)接可傳遞的轉(zhuǎn)矩大小可通過下式予以計(jì)算: ，根據(jù)鍵連接強(qiáng)度校核公式可知，聯(lián)軸器處鍵連接強(qiáng)度滿足使用要求。 2）輸出軸與聯(lián)軸器處鍵 連接處鍵受側(cè)向擠壓力，因此選擇普通平鍵，其尺寸大小為：，接觸長(zhǎng)度可通過公式進(jìn)行計(jì)算:，則鍵聯(lián)接可傳遞的轉(zhuǎn)矩大小可通過下式予以計(jì)算: ，根據(jù)鍵連接強(qiáng)度校核公式可知，聯(lián)軸器處鍵

36、連接強(qiáng)度滿足使用要求。  7 軸承的選擇及校核計(jì)算 7.1 輸入軸的軸承計(jì)算與校核 根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命： 基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷。正裝。把派生軸向力與一致的標(biāo)定為軸承2，另一為軸承1 1）求兩軸承受到的徑向載荷和 根據(jù)下述公式進(jìn)行校核 。則： 2）求兩軸承的計(jì)算軸向力和 型軸承，，查手冊(cè)== 因?yàn)? 所以 因?yàn)? 所以 3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 因?yàn)? 徑向、軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1： 對(duì)軸承2： 根據(jù)任務(wù)書中載荷情況，按課本表，取。則 軸承壽命校核因?yàn)椋裕? 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知

37、，輸入軸軸承壽命滿足使用條件。 7.2 中間軸的軸承計(jì)算與校核 基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷。正裝。把派生軸向力與一致的標(biāo)定為軸承2，另一為軸承1 1）求兩軸承受到的徑向載荷和 根據(jù)軸承壽命計(jì)算公式可知。則： 2）求兩軸承的計(jì)算軸向力和 對(duì)于型軸承，，== 因?yàn)? 所以 因?yàn)? 所以 3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 因?yàn)? 徑向、軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1： 對(duì)軸承2： 根據(jù)任務(wù)書中載荷情況，按課本表，取。則 4）驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)榘摧S承驗(yàn)算： 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，中間軸軸承壽命滿足使用條件。 7.3 輸出軸的軸承計(jì)算與校核

38、 基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷。正裝。把派生軸向力與一致的標(biāo)定為軸承2，另一為軸承1 1）求兩軸承受到的徑向載荷和 計(jì)算可知。則： 2）求兩軸承的計(jì)算軸向力和 ，== 因?yàn)? 所以 因?yàn)? 所以 3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 因?yàn)? 徑向、軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1： 對(duì)軸承2： ，取。則 4）驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?，按軸承2驗(yàn)算： 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，輸出軸軸承壽命滿足使用條件。  8 聯(lián)軸器的選擇 8.1 輸入軸處聯(lián)軸器 1.載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩： ，由此可得計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 2.型號(hào)選擇

39、 選用型聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為，可計(jì)算最大轉(zhuǎn)速，軸孔直徑為，軸孔長(zhǎng)度為。 經(jīng)校核后可知輸入軸處聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速滿足需求。 8.2 輸出軸處聯(lián)軸器 1.載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩： 查得，由此可得計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 2.型號(hào)選擇 LT7型聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為，軸孔直徑為，軸孔長(zhǎng)度為。 經(jīng)校核后可知輸出軸處聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速滿足需求。  9 減速器的潤(rùn)滑和密封 9.1 減速器的潤(rùn)滑 1）齒輪的潤(rùn)滑 在選擇齒輪潤(rùn)滑方式時(shí)是根據(jù)尺寸的圓周速度予以確定的，由于大齒輪轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，因此采用浸油潤(rùn)滑的方式進(jìn)行潤(rùn)滑。在傳動(dòng)時(shí)大齒輪通過轉(zhuǎn)動(dòng)將潤(rùn)滑油池中的潤(rùn)滑

40、油飛濺在箱壁上，不僅具有潤(rùn)滑功能，同時(shí)也有助于散熱。 具體浸油高度一般以大于小于小于一個(gè)齒高位依據(jù)，在運(yùn)動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)將沉淀在潤(rùn)滑油池中的雜質(zhì)攪起，因而對(duì)于齒面會(huì)造成一定磨損，在實(shí)際情況下愛大齒輪齒頂和油池底的距離應(yīng)當(dāng)大于，齒高≤ 10 mm，取浸油深度10mm，則油深可通過下式予以計(jì)算： 查1，選用潤(rùn)滑油牌號(hào)為，粘度值。 2）軸承的潤(rùn)滑 可根據(jù)大齒輪轉(zhuǎn)速來確定軸承潤(rùn)滑方式，本文所設(shè)計(jì)的減速裝置軸承選擇脂潤(rùn)滑。該潤(rùn)滑方式可形成動(dòng)壓油膜，可承受較大載荷。添加的潤(rùn)滑脂占軸承內(nèi)部空間的。為防止?jié)櫥♂專栌脫跤铜h(huán)有利，本設(shè)計(jì)中選用鋰基潤(rùn)滑脂，牌號(hào)為。 9.2 減速器的密封

41、 為防止在減速器運(yùn)行過程中箱體中的潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油泄露，造成潤(rùn)滑失效繼而使齒輪磨損加劇而影響正常運(yùn)行，在箱體各零件之間采用不同的密封裝置。就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接合面而言通常采用密封膠以及耐油橡膠墊圈等等；就旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件而言，可根據(jù)實(shí)際密封需求來選擇相應(yīng)的密封方式，對(duì)于本設(shè)計(jì)可采用接觸式密封。輸入軸以及輸出軸與軸承蓋之間相對(duì)轉(zhuǎn)速較低，因此采用半粗羊毛氈密封圈方式進(jìn)行密封。  10 減速器附件及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 10.1 減速器附件的設(shè)計(jì)與選取 1.檢查孔和視孔蓋當(dāng)檢查傳動(dòng)件的潤(rùn)滑、嚙合、齒側(cè)間隙及接觸斑點(diǎn)情況時(shí)要用到檢查孔，故檢查孔大小尺寸應(yīng)方便檢查并且開在方便觀察嚙合傳動(dòng)

42、的區(qū)域。 視孔蓋為鑄鐵材料，其與箱體接觸部分應(yīng)加密封墊，并在孔口加過濾裝置以期過濾油中的雜質(zhì)過濾。尺寸計(jì)算如下： 具體尺寸如下： 2.放油螺塞 在箱體的最低處或者箱體的底部設(shè)置放油孔，放油螺塞的頭部為六角頭，牙型為細(xì)牙螺紋，在放油孔處應(yīng)裝有放油螺塞，應(yīng)在他們之間加上封油圈，防止?jié)櫥偷男孤?，箱體的外面空間要盡可能的大，方便容器放置，在油孔下方加工出唇邊，將潤(rùn)滑油引流到容器內(nèi)。尺寸如下圖所示： 3.油標(biāo)（油尺） 應(yīng)在油面較穩(wěn)定和便于檢查的地方設(shè)置油標(biāo)，它用來指示油面高度的。此次采用桿式油標(biāo)，它上面有顯示最低和最高油面的刻線，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。為了防止油液漏出，

43、油標(biāo)不能設(shè)置過低。為了方便油標(biāo)的裝拆，應(yīng)合理安排其傾斜角度。查輔導(dǎo)書手冊(cè)得，具體結(jié)構(gòu)和尺寸如下： 4.通氣器 ，一般在箱頂或檢查孔蓋上設(shè)置通氣器，在簡(jiǎn)易通氣器上鉆有丁字形孔，其用于較清潔的環(huán)境。通氣器型號(hào)及尺寸如下： 5.起吊裝置 吊孔和吊耳的示例和尺寸如下圖所示： 吊耳尺寸計(jì)算： 6.起蓋螺釘 將起蓋螺釘設(shè)計(jì)為圓柱形以方便拆卸，其尺寸如下： 7.定位銷 放置兩個(gè)較遠(yuǎn)距離的圓柱銷，并使其不對(duì)稱，可以使箱蓋和箱座能夠正確定位，并保證軸承孔的裝配精度和加工精度。為便于茶歇，應(yīng)當(dāng)將設(shè)置定位銷長(zhǎng)度大于凸緣總厚度，

44、定位銷尺寸如下： 10.2 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 11 減速器零部件圖 輸出軸大齒輪低速端蓋 輸出軸 二維裝配圖 低速軸 中間軸高速軸箱蓋 箱體 三維裝配圖 完成所有零部件的裝配后，打開UG的運(yùn)動(dòng)仿真模塊，新建仿真，之后添加箱體，箱蓋，螺栓螺母為固定連桿，然后添加軸，齒輪和鍵為活動(dòng)連桿，此后為軸，齒輪，鍵添加運(yùn)動(dòng)副的旋轉(zhuǎn)副，然后為每?jī)申?duì)嚙合齒輪之間添加齒輪副，為輸入軸添加恒定驅(qū)動(dòng)，然后新建解算方案，最后導(dǎo)出動(dòng)畫，完成運(yùn)動(dòng)仿真。 71 1 結(jié) 論 本

45、次論文設(shè)計(jì)使我進(jìn)一步的加深了課本與實(shí)踐的結(jié)合，熟悉了《機(jī)械原理》，《機(jī)械設(shè)計(jì)》，《機(jī)械制造》等課程知識(shí)的運(yùn)用，UG,CAD的制圖軟件的實(shí)踐。在設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)的過程中遇到了諸多困惑和難題，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和咨詢老師，我逐漸解決了面對(duì)的難題，此次論文設(shè)計(jì)為我以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)，也為以后的工作做出了參考。  參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴、陳國(guó)定、吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì).版.北京：高等教育出版社，2013.05 [2] 陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 [3] 龔桂義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè) [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版).北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [5]

46、金屬材料及工藝[M]. 北京大學(xué)出版社 , 于文強(qiáng), 2011 [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 , 成大先, 2006 [7] 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 高等教育出版社 , 濮良貴,紀(jì)名剛主編, 2006 [8] 斜齒輪減速器遺傳算法的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 高玉根,王國(guó)彪,丁予展.??起重運(yùn)輸機(jī)械.?2003(08) [9] 錐齒輪減速器的遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 杜海霞.??現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.?2010(04) [10]齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 楊若愚,付大鵬,張學(xué)軍.??煤礦機(jī)械.?1998(10) [11]齒輪減速器的使用和維護(hù)[J]. 周如英.??墻材革新與建筑節(jié)能.

47、?2011(05) [12]齒輪減速器的使用和維護(hù)——磚瓦設(shè)備的使用和維護(hù)之二[J]. 曹世璞.??磚瓦.?2011(05) [13]圓錐——圓柱齒輪減速器的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 邢波.??十堰大學(xué)學(xué)報(bào).?1996(02) [14]圓錐-圓柱齒輪減速器的級(jí)間等強(qiáng)度設(shè)計(jì)[J]. 李開世.??機(jī)械設(shè)計(jì)與研究.?1991(04) [15]圓錐圓柱齒輪減速器[J]. 呂煥剛.??江蘇農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝.?1999(06)  致 謝 半年過去了，論文經(jīng)歷了選題、開題、撰寫等階段，期間在郭便導(dǎo)師的指導(dǎo)下也曾作多次修改，幾易其稿。至此，論文已經(jīng)接近尾聲，回首整個(gè)過程，既有艱辛也有收獲

48、，既有汗水也有喜悅。 這篇論文是在我的導(dǎo)師的多次指導(dǎo)下完成的，感謝您給了我如此寶貴的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。作為您的學(xué)生，我從您那里學(xué)到了寬廣的胸襟，學(xué)到了敏銳的思維，寬闊的視野。我深信，這一路艱辛和累累收獲的過程將對(duì)我日后的工作實(shí)踐奠定必要的基礎(chǔ)。 在這里，我還要感謝學(xué)院老師們。我的每一步成長(zhǎng)都是在你們的悉心指導(dǎo)下完成的。再次對(duì)老師道一聲：老師，您辛苦了，謝謝您！此外，本文最終得以順利完成，也是與給我提供參考文獻(xiàn)的學(xué)者們離不開的。感謝你們?yōu)槲姨峁┝藢氋F的文獻(xiàn)資料，使我在寫論文的過程中有了參考依據(jù)。 學(xué)友情深，情同兄妹。幾年來，我們朝夕相處，我的記憶里時(shí)常浮現(xiàn)我們?cè)谝黄鸬狞c(diǎn)點(diǎn)滴滴，同窗之情，必將終生難忘。 在此還要感謝在我論文評(píng)審和答辯中給予我無私幫助的老師們，感謝你們?yōu)槲抑赋霾蛔?，促我成長(zhǎng)。 同時(shí)，在我的學(xué)習(xí)過程中，有親情的陪伴，有他們的付出，衷心的感謝和我的家人。 最后，感謝這幾年來所有關(guān)心和幫助我的人，謹(jǐn)以此文銘記你們的似海深情，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給你們我無盡的祝福和感恩。 76 62