兩級圓柱齒輪減速器設(shè)計

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1、 兩級圓柱齒輪減速器設(shè)計 摘 要 本文簡要的闡述了課題研究的背景、意義，并對減速器的各種布局進(jìn)行分析和比較，在此基礎(chǔ)上提出了本論文設(shè)計的主要內(nèi)容。參考二級圓柱齒輪減速器設(shè)計有關(guān)資料，運用機(jī)械設(shè)計和機(jī)械原理的相關(guān)知識，提出滿足本課題要求二級圓柱齒輪減速器的設(shè)計方案。根據(jù)此方案，進(jìn)行了本課題傳動系統(tǒng)各部件的詳細(xì)計算，以及箱體結(jié)構(gòu)的簡單設(shè)計。最后根據(jù)設(shè)計說明書繪制了主要元件的工作圖和整體裝配圖。在各圖紙上詳細(xì)標(biāo)注設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞：二級斜齒圓柱;減速器;設(shè)計 目 錄 1設(shè)計任務(wù)

2、.........................................................12設(shè)計要求.........................................................1 3設(shè)計步驟.........................................................1 3.1 課題設(shè)計方案.................................................1 3.2 電動機(jī)的選擇..................................

3、...............2 3.3傳動裝置的總傳動比及其分配................................. ..4 3.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù).................................4 3.5 齒輪零件的設(shè)計計算...........................................5 3.5.1 高速級齒輪設(shè)計.........................................5 3.5.2 低速級齒輪設(shè)計...........................

4、.............10 3.6軸的設(shè)計....................................................14 3.6.1高速軸的設(shè)計...........................................15 3.6.2中速軸的設(shè)計...........................................18 3.6.3低速軸的設(shè)計...........................................22 3.7 鍵的效核...............

5、.....................................27 3.7.1高速軸上鍵的效核.......................................27 3.7.2中速軸上鍵的效核.......................................28 3.7.3低速軸上鍵的效核.......................................28 3.8 軸承壽命的驗算..............................................29 3.8.1高

6、速軸上軸承的壽命校核.................................29 3.8.2中速軸上軸承的壽命校核.................................30 3.8.3低速軸上軸承的壽命校核.................................32 3.9 潤滑與密封..................................................33 3.9.1 潤滑..................................................33

7、 3.9.2 密封..................................................33 設(shè)計小結(jié).........................................................34 參考文獻(xiàn).........................................................35 致謝.............................................................36 1設(shè)計任務(wù) 設(shè)計課題： 設(shè)計一用于帶式運輸機(jī)上

8、的兩級展開式圓柱齒輪減速器。運輸及連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動，卷筒效率為0.96（包括其支承軸承效率的損失），減速器小批量生產(chǎn)，使用期限8年（300天/年），兩班制工作，運輸容許速度誤差為5%，車間有三相交流電，電壓380/220V。 （1）工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。 （2）原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=2200N;帶速v=0.9m/s；滾筒直徑D=300mm。 2設(shè)計要求 1.查閱文獻(xiàn)資料不少于10篇，提交外文翻譯一篇（不少于15000個印刷符號）。 2.編寫設(shè)計說明書一份（不少于10000字）。 3.利用CAD軟件繪制減速器裝配圖1張（A

9、0），繪制零件工作圖兩張（A2)。 3設(shè)計步驟 傳動裝置總體設(shè)計方案： 1.組成：傳動裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。 2.特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。 3.確定傳動方案：考慮到電機(jī)速度，傳動功率大，將V帶設(shè)置在高速級。其傳動方案如下： 3.1 課程設(shè)計方案 (1)傳動裝置簡圖 帶式運輸機(jī)的傳動裝置如如圖1所示 圖1 帶式運輸機(jī)的傳動裝置 (2)原始數(shù)據(jù) 帶式運輸機(jī)傳動裝置的原始數(shù)據(jù)如下表所示

10、 表1 帶式運輸機(jī)傳動裝置的原始數(shù)據(jù) 帶的圓周力F/N 帶速v/（m/s） 滾筒直徑D/mm 2200 0.9 300 (3)工作條件 兩班制，使用年限5年，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，小批量生產(chǎn)，運輸鏈速度允許誤差為鏈速度的.環(huán)境最高溫度35oC 傳動方案： 圖2 傳動方案 3.2 電動機(jī)的選擇 按工作要求用Y型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)，電壓為380V。 (1)選擇電動機(jī)容量 電動機(jī)所需工作功率 由式

11、 kw 根據(jù)帶式運輸機(jī)工作的類型，可取工作機(jī)效率 0.96 傳動裝置的總效率 查參考文獻(xiàn)表12-7知機(jī)械傳動和摩擦副的效率概略值，確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率，滾動軸承傳動效率（一對） 開式齒輪傳動效率，代入得 所需電動機(jī)功率為 因載荷平穩(wěn)，電動機(jī)額定功率略大于即可，由參考文獻(xiàn)表12-7所示Y型三相異步電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選電動機(jī)的額定功率為3kw。 (2)確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為 由參考文獻(xiàn)[1]表2-2可知，兩級圓柱齒輪減速器一般傳動比范圍為10~20，則總傳動比合理范圍為，故電動機(jī)轉(zhuǎn)

12、速的可選范圍為 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750和1000兩種方案進(jìn)行比較。由參考文獻(xiàn)[1]表13-1查得電動機(jī)數(shù)據(jù)列于表1中 表2 電動機(jī)數(shù)據(jù)及總傳動比 方案 電動機(jī)型 號 額定功率 電動機(jī)轉(zhuǎn)速n/() 同 步 轉(zhuǎn) 速 滿 載 轉(zhuǎn) 速 1 Y132S-6 3 1000 960 2 Y132M-8 3 750 710 表2中，方案2的電動機(jī)重量輕，價格便宜，但總傳動比大，傳動裝置外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不緊湊，制造成本高，故不可取。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸，重量，價格以及總傳

13、動比，選用方案1較好，即選定電動機(jī)型號為Y132S-6。 3.3 傳動裝置的總傳動比及其分配 計算總傳動比： 根據(jù)電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速及工作機(jī)轉(zhuǎn)速，可得傳動裝置所要求的總傳動比為 合理分配各級傳動比： 對于兩級展開式圓柱齒輪減速器，當(dāng)兩級齒輪的材料的材質(zhì)相同，齒寬系數(shù)相同時，為使各級大齒輪浸油深度大致相近（即兩個大齒輪分度園直徑接近），且低速級大齒直徑略大，傳動比可按下式分配，即 式中：—高速級傳動比 —減速器傳動比 又因為圓柱齒輪傳動比的單級傳動比常用值為3～5，所以選,。 3.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 傳動裝置運動和動力參數(shù)

14、的計算 (1)各軸轉(zhuǎn)速 (2)各軸輸入功率 卷筒軸 (3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩 卷筒軸 表3 運動和動力參數(shù) 軸號 功率P/kw 轉(zhuǎn)矩T/(N.m) 轉(zhuǎn) 速 n/(r/min) 傳動比i 效率 電動機(jī)軸 3 29.84 960 1 0.99 高速軸Ⅰ 2.97 29.55 960 4.67 0.96 中速軸Ⅱ 2.85 132.4 205.57 3.59 0.96 低速軸Ⅲ 2.54 423.63 57.26 1

15、 0.98 工作機(jī)軸 2.49 415.29 57.26 3.5 齒輪零件的設(shè)計計算 3.5.1 高速級齒輪的設(shè)計 設(shè)計參數(shù)： 兩級展開式圓柱齒輪減速器，高速級常用斜齒輪，則設(shè)計第一傳動所用齒輪為斜齒圓柱齒傳動。 1.選定齒輪的精度等級、材料及齒數(shù) (1)運輸機(jī)為一般工作機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故選用8級精度（GB10095-88） (2)材料及熱處理： 選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼（正火），硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 (3)試選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù) ，取

16、 (4)選取螺旋角。初選螺旋角β=14 2.按按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 按參考文獻(xiàn)[2]式13-16計算，即 (1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選Kt=1.3 2）由參考文獻(xiàn)[2]表13-8選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433 3）由參考文獻(xiàn)[2]表13-8選取齒寬系數(shù)Φd=0.9 4）由參考文獻(xiàn)[2]公式知 5）小齒輪轉(zhuǎn)距29.55N.mm 6）由由參考文[2]表1.-6查得材料的彈性影響系數(shù) 7）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的

17、接觸疲勞強(qiáng)度極限 8）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9）由參考文獻(xiàn)[2]圖13-8查得接觸疲勞壽命系； 10）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)=1，由參考文獻(xiàn)[2]式13-3得 (2)計算 1）試計算小齒輪分度圓直徑，有計算公式得 2）計算圓周速度 3）計算齒寬b及模數(shù) 4）計算縱向重合度 5）計算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，由參考文獻(xiàn)[2]13-5選取使用系數(shù)取根據(jù)，8級精度，由參考文獻(xiàn)[2]圖13-13查得動載系數(shù)；由圖13-15查的； 由參考文獻(xiàn)[2]圖13

18、-14查得 故載荷系數(shù) 6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的模數(shù) 取1.5mm 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 由參考文獻(xiàn)[2]式（10-17） (1)確定計算參數(shù) 1)計算載荷系數(shù) 2)根據(jù)縱向重合度，從參考文獻(xiàn)[2]圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Yb=0.88 3）計算當(dāng)量齒數(shù) 4）查取齒型系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[2]表10-5查得； 5)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[2]表10-5查得； 6)由參考文獻(xiàn)[2]圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞極限，大齒輪的彎曲疲勞極限 7)由參考文獻(xiàn)[2

19、]圖10-18，查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，； 8)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞許用應(yīng)力S=1.4，由文獻(xiàn)[2]式（10-12）得 9)計算大，小齒輪的 ，并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 (2)設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)大于由齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算出的分度圓直徑=40.25mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 取=26，則，取=103。 4.幾何尺寸計算 (1)計算中心距 將中心矩圓整為100mm。

20、 (2)按圓整后的中心距修正螺旋角 因b值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。 (3)計算大、小齒輪的分度圓直徑 (4)計算齒輪寬度 mm 圓整后??；。 3.5.2 低速級齒輪的設(shè)計 設(shè)計參數(shù)： 1.選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) (1)按圖2所示的傳動方案，選用直齒輪圓柱齒輪傳動。 (2)運輸機(jī)為一般工作機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故選用7級精度（GB10095-88） (3)材料及熱處理： 選擇參考文獻(xiàn)[2]表10-1小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240

21、HBS，二者材料硬度差為40HBS。 (4)試選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 按參考文獻(xiàn)[2]式（10-9a）進(jìn)行試算，即 f (1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選Kt=1.3 2）由參考文獻(xiàn)[2]表10-7選取齒寬系數(shù)Φd=1 3）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距 4）由參考文獻(xiàn)[2]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 5)由參考文獻(xiàn)[2]圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 6)由參考文獻(xiàn)[2]式（10-19）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7)由

22、參考文獻(xiàn)[2]圖10-19查得接觸疲勞壽命系； 8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由參考文獻(xiàn)[2]式（10-12）得 (2)計算 1)試計算小齒輪分度圓直徑，有計算公式得 2)計算圓周速度 3)計算齒寬b 4)計算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 5)計算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，由參考文獻(xiàn)[2]表10-2選取使用系數(shù)??； 根據(jù)，7級精度，由參考文獻(xiàn)[2]圖10-8查得動載系數(shù)； 直齒輪，；

23、由參考文獻(xiàn)[2]圖10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時， ； 由，查參考文獻(xiàn)[2]圖10-13得，故載荷系數(shù) 6)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由參考文獻(xiàn)式（10-10a） 得 7)計算模數(shù) 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 由參考文獻(xiàn)[2]式（10-5） (1)計算公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1)由參考文獻(xiàn)[2]中圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞極限； 2)由參考文獻(xiàn)[2]圖10-18，查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，； 3)計算彎

24、曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞許用應(yīng)力S=1.4，由參考文獻(xiàn)[2]式（10-12）得 4)計算載荷系數(shù) 5)查取齒型系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[2]表10-5查得；。 6)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由文獻(xiàn)[2]表10-5查得；。 7)計算大，小齒輪的 ，并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 (2)設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)m大于由齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.22

25、并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，并按接觸疲勞強(qiáng)度算出的分度圓直徑=66.10mm，算出小齒輪齒數(shù) 取=26，則，取=74。 4.幾何尺寸計算 (1)計算大、小齒輪的分度圓直徑 (2)計算中心距 (3)計算齒輪寬度 mm 則取；；；。 小結(jié)： 表4 小結(jié) 項目 d/mm z mn /mm B /mm b 材料 旋向 高 速 級 齒輪1 40.20 26 1.5 50 40Gr 左旋 齒輪2 159.28 103 45

26、45鋼 右旋 低 速 級 齒輪3 65 26 2.5 70 40Gr 齒輪4 185 74 65 45鋼 3.6 軸的設(shè)計 齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)列于下表： 表5 齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù) 級別 高速級 低速級 26 103 26 74 1.5 1.5464 /mm 2.5 2.5 0 1 齒寬/mm ； ； 3.6.1 高速軸的設(shè)計 已知參數(shù)：

27、 ，， 1.求作用在齒輪上的力 因已知高速級小齒輪的分度圓直徑為 而 圓周力，徑向力及軸向力的方向如圖3所示。 圖3 高速軸結(jié)構(gòu)圖 2.初步確定軸的最小直徑 先按參考文獻(xiàn)[2]式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表15-3，取，于是得 高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑（圖4）。為了使所選的軸與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)距 ，查參考文獻(xiàn)[2]表14-1，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取，則

28、 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩條件，查參考文獻(xiàn)[1]標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003，選用LX1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250000N.mm。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器長度L=42mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)擬定軸上零件的裝配方案，如圖4。 (2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ段的直徑，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=22mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段長度應(yīng)比略短一

29、些，現(xiàn)取。 2)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30205，其尺寸為的,故。 3)由于齒根圓到鍵槽底部的矩離（為端面模數(shù)），所以把齒輪做在軸上，形成齒輪軸。參照工作要求并根據(jù)，左端滾動軸承與軸之間采用套筒定位，故選。同理右端滾動軸承與軸之間也采用套筒定位，因此，取。 4)軸承端蓋的總寬度為20mm，（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的矩離,故取。 5

30、)已知高速級齒輪輪轂長b=45mm,做成齒輪軸， 則。 6)取齒輪矩箱體內(nèi)壁之矩離a=16mm,圓柱齒輪與圓柱齒輪之間的矩離為c=20mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)矩箱體內(nèi)壁一段矩離是s,取s=8mm。已知滾動軸承寬度T=16.25mm，低速級大齒輪輪轂長L=70mm，套筒長。 則 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 (3)軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接。半聯(lián)軸器與軸連接，按由參數(shù)文獻(xiàn)[2]表6-1查得平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為25mm；同時為了保證半聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇半聯(lián)軸器與軸

31、配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 (4)確定軸上圓角和倒角尺寸 參考參考文獻(xiàn)[2]表15-2，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見圖3。 4.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖3）做出軸的計算簡圖（圖4），在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取a值。對于30205型圓錐滾子軸承，由參考文獻(xiàn)[1]中查得a=12.5mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖4）。 圖4 高速軸彎矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面c是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面c處的，

32、的值列于下表（參看圖4）。 表6 截面c處的，的值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， 彎矩M 總彎矩 扭矩T 5.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面c）的強(qiáng)度，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[2]表15-1得。因此，故安全。 3.6.2 中速軸的設(shè)計

33、 已知參數(shù)： ，， 1.求作用在齒輪上的力 因已知中速軸小齒輪的分度圓直徑為 而 由受力分析和力的對稱性，則中速軸大齒輪的力為 ，， 圓周力，徑向力及軸向力的方向如圖5所示。 圖5 中速軸結(jié)構(gòu)圖 2.初步確定軸的最小直徑 先按參考文獻(xiàn)[2]式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表15-3，取，于是得 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)擬定軸上零件的裝配方案，如圖4。 (2)根據(jù)軸向定位的要求確

34、定軸的各段直徑和長度。 1）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)軸的最小直徑，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30207，其尺寸為的,故。 2）取安裝小齒輪處的軸段Ⅱ-Ⅲ的直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為70mm，為了使套筒可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取，齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d,故取h=3.5mm，則軸直徑。 3)取安裝大齒輪處的軸段Ⅳ-Ⅴ的直徑，齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為40

35、mm，為了使套筒可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取，齒輪左端采用軸肩定位，取h=3mm，與小齒輪右端定位高度一樣。 4)取小齒輪距箱體內(nèi)壁之距離，由齒輪對稱原則，大齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為，齒輪與齒輪之間的距離為c=20mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離是s,取s=8mm.已知滾動軸承寬度T=18.25mm。則 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 (3)軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按由參數(shù)文獻(xiàn)[2]表6-1查得平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為56mm；同時為了保證齒輪與軸

36、配合有良好的對中性，故選擇齒輪與軸配合為。同理，由參數(shù)文獻(xiàn)[2]表6-1查得平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為32mm；同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪與軸配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 4.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖5）做出軸的計算簡圖（圖6），在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取a值。對于30207型圓錐滾子軸承，由參考文獻(xiàn)[1]中查得a=15.5mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖6）。 圖6 中速軸彎距圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭

37、矩圖中可以看出截面B和C是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面B和C處的的值列于下表（參看圖6）。 表7 截面B和C處的的值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F N ， 彎矩M 總彎矩 扭矩T 5.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面c）的強(qiáng)度，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[2]表15-1得。因此，故

38、安全。 3.6.3 低速軸的設(shè)計 已知參數(shù)： ，， 1.求作用在齒輪上的力 受力分析和力的對稱性可知 ， 圓周力，徑向力的方向如圖7所示 圖7 低速軸結(jié)構(gòu)圖 2.初步確定軸的最小直徑 先按參考文獻(xiàn)[2]式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表15-3，取，于是得 可見低速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑（圖4）。為了使所選的軸與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 ，查參考文獻(xiàn)[2]表14-1，

39、考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩條件，查參考文獻(xiàn)[1]標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003，選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為560000N.mm。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器長度L=82mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)擬定軸上零件的裝配方案，如圖7 (2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ段的直徑，右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓

40、在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取 2）初步選擇滾動軸承。因軸承主要受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6309，其尺寸為的,故；右端滾動軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，故取。 3）取安裝齒輪處的軸段是直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂寬度為65mm，為了套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d,故取h=4.5mm, 則軸環(huán)處的直徑，軸環(huán)寬度b>1.4h，取。 4）軸承端蓋的總寬度為20

41、mm，（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的矩離,故取。 5）取齒輪矩箱體內(nèi)壁之矩離,圓柱齒輪與圓柱齒輪之間的矩離為c=20mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)矩箱體內(nèi)壁一段矩離是s,取s=8mm.已知滾動軸承寬度B=25mm，高速級小齒輪輪轂長L=45mm，右端套筒長。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 (3)軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由參數(shù)文獻(xiàn)[2]表6-1查得平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50m

42、m；同時為了保證半聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為。同樣，半聯(lián)軸器與軸連接，選用平鍵截面，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 (4)確定軸上圓角和倒角尺寸 參考參考文獻(xiàn)[2]表15-2，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見圖7。 4.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖7）做出軸的計算簡圖（圖8），在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取B值。對于6309型深溝球軸承，由參考文獻(xiàn)[1]中查得B=25mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨矩。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖8）。

43、 圖8 低速軸的彎矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面c是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面c處的的值列于下表（參看圖8）。 表8 截面c處的的值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F N，N ， 彎矩M 總彎矩 扭矩T 5.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面c）的強(qiáng)度，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為

44、脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[2]表15-1得。因此，故安全。 3.7鍵的校核 3.7.1 高速軸上鍵的校核 高速軸外伸端處鍵的校核 已知軸與聯(lián)軸器采用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩為，軸徑為，寬度b=5mm,高度h=5mm，鍵長L=25mm。聯(lián)軸器、軸和鍵的材料皆為45鋼，有輕微沖擊，由參考文獻(xiàn)[2]表6-2查得許用擠壓應(yīng)力[]=100～200Mpa,取其平均值，[]=110Mpa。鍵的工作長度l=L-b=25mm-5mm=20mm,鍵與聯(lián)軸器鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.55mm=2.5mm.由參考文獻(xiàn)[2]式

45、（6-1）可得 Mpa 故擠壓強(qiáng)度足夠。 3.7.2中速軸上鍵的校核 (1）中速軸上小齒輪處鍵的校核 已知軸和齒輪采用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩為，軸徑為，寬度b=12mm,高度h=8mm,鍵長L=56mm。齒輪，軸和鍵的材料皆為45鋼，有輕微沖擊，由參考文獻(xiàn)[2]表6-2查得許用擠壓應(yīng)力[]=100～200Mpa,取其平均值，[]=110Mpa。 鍵的工作長度l=L-b=56mm-12mm=44mm,鍵與齒輪鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.58mm=4mm. 由參考文獻(xiàn)[2]式（6-1）可得 故擠壓強(qiáng)度足夠。 (2）中速軸上大齒輪處鍵的校核

46、 已知軸和齒輪采用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩為，軸徑為，寬度b=12mm,高度h=8mm,鍵長L=28mm。齒輪，軸和鍵的材料皆為45鋼，有輕微沖擊，由參考文獻(xiàn)[2]表6-2查得許用擠壓應(yīng)力[]=100～200Mpa,取其平均值，[]=110Mpa。鍵的工作長度l=L-b=32mm-12 mm=20mm,鍵與齒輪鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.58mm=4mm.由參考文獻(xiàn)[2]式（6-1）可得 故擠壓強(qiáng)度足夠。 3.7.3 低速軸上鍵的校核 (1）低速軸上外伸端處鍵的校核 已知軸與聯(lián)軸器采用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩為，軸徑為，寬度b=10mm,高度h=8mm，鍵長L=45

47、mm。聯(lián)軸器、軸和鍵的材料皆為45鋼，有輕微沖擊，由參考文獻(xiàn)[2]表6-2查得許用擠壓應(yīng)力[]=100～200Mpa,取其平均值，[]=110Mpa。鍵的工作長度l=L-b=45mm-10mm=35mm,鍵與聯(lián)軸器鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.58mm=4mm.由參考文獻(xiàn)[2]式（6-1）可得 Mpa 故擠壓強(qiáng)度足夠。 （2）低速軸上齒輪處鍵的校核 已知軸和齒輪采用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩為，軸徑為，寬度b=14mm,高度h=10mm,鍵長L=50mm。齒輪，軸和鍵的材料皆為45鋼，有輕微沖擊，由參考文獻(xiàn)[2]表6-2查得許用擠壓應(yīng)力[]=100～200Mpa,取其平

48、均值，[]=110Mpa。鍵的工作長度l=L-b=50mm-14 mm=36mm,鍵與齒輪鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.510mm=5mm.由參考文獻(xiàn)[2]式（6-1）可得 3.8 軸承壽命的驗算 3.8.1 高速軸上軸承的壽命校核 已知參數(shù)， 。 查參考文獻(xiàn)[1]可知圓錐滾子軸承30205的基本額定動載荷C=32200N。 (1)求兩軸承受到的徑向載荷和 由圖4及表5可知， (2)求兩軸承的計算軸向力 對于圓錐滾子軸承，按參考文獻(xiàn)[2]中表13-7，軸承派生軸向力，其中Y是對應(yīng)參考文獻(xiàn)[2]表13-5中的Y值。查參

49、考文獻(xiàn)[1]可知Y=1.6，因此可算得 按參考文獻(xiàn)[2]中式（13-11）得 (3)求軸承當(dāng)量載荷 查參考文獻(xiàn)[1]可知e=0.37，比較按參考文獻(xiàn)[2]中表13-5，得軸承徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為。按參考文獻(xiàn)[2]中式（13-8a），當(dāng)量動載荷。由于軸承有輕微沖擊，查參考文獻(xiàn)[2]表13-6，取，則 (4)校核軸承壽命 由參考文獻(xiàn)[2]式（13-4）知滾子軸承。因為，所以按軸承1的受力大小校核 故所選軸承滿足壽命要求。 3.8.2 中速軸上軸承的壽命校核 已知參數(shù)，=72000h。 查參考文獻(xiàn)[1]可知圓錐

50、滾子軸承30207的基本額定動載荷C=54200N。 (1)求兩軸承受到的徑向載荷和 由圖4及表5可知， (2)求兩軸承的計算軸向力 對于圓錐滾子軸承，按參考文獻(xiàn)[2]中表13-7，軸承派生軸向力， 其中Y是對應(yīng)參考文獻(xiàn)[2]表13-5中的Y值。查參考文獻(xiàn)[1]可知Y=1.6，因此可算得 按參考文獻(xiàn)[2]中式（13-11）得 (3)求軸承當(dāng)量載荷 查參考文獻(xiàn)[1]可知e=0.37，比較按參考文獻(xiàn)[2]中表13-5，得軸承徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為。按參考文獻(xiàn)[2]中式（13-8a），當(dāng)量動載荷。由于軸承有輕微沖擊，查參考文獻(xiàn)[2]表1

51、3-6，取，則 由參考文獻(xiàn)[2]式（13-4）知滾子軸承。因為，所以按軸承2的受力大小校核 故所選軸承滿足壽命要求。 3.8.3 低速軸上軸承的壽命校核 已知參數(shù)，。 查參考文獻(xiàn)[1]可知深溝球滾子軸承6309的基本額定動載荷C=52800N。 (1)求兩軸承受到的徑向載荷和 由圖4及表5可知， (2)求軸承當(dāng)量載荷 由于軸承只承受純徑向動載荷的作用，按參考文獻(xiàn)[2]式（13-9a）得，當(dāng)量動載荷。由于軸承有輕微沖擊，查參考文獻(xiàn)[2]表13-6，取，則 (3)校核軸承

52、壽命 由參考文獻(xiàn)[2]式（13-4）知滾子軸承。因為，所以按軸承1的受力大小校核 故所選軸承滿足壽命要求。 3.9潤滑與密封 3.9.1 潤滑 查參考文獻(xiàn)[1]，齒輪采用浸油潤滑；當(dāng)齒輪圓周速度時，圓柱齒輪浸油深度以一個齒高、但不小于10mm為宜，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x≥30~50mm。軸承潤滑采用潤滑脂，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的，采用稠度較小潤滑脂。 3.9.2 密封 防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦?。查參考文獻(xiàn)[3]表7-3-44，高低速軸密封圈為氈圈密封。箱體與箱座接合面的密封采用密封膠進(jìn)行密封。

53、 設(shè)計小結(jié) 由于時間緊迫，所以整個設(shè)計做得比較匆忙，難免有個疏漏之處。通過這次的實踐，自己不僅鞏固了所學(xué)的知識，而且在設(shè)計過程中，學(xué)會了如何快速正確地畫圖、查手冊等等，為以后的學(xué)習(xí)工作提供了很好的經(jīng)驗。我相信，在以后的設(shè)計中，會避免走很多彎路，有能力設(shè)計出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設(shè)備。 參考文獻(xiàn) [1]金清肅.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第一版）

54、[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.10 [2]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(第八版)[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [3]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計使用手冊（第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.10 [4]吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊(第三版).北京:高等教育出版社,2006.5 [5]楊可枕，程光藴.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）.高等教育出版社，2006.5 [6]陳立德主編.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計（第二版）.高等教育出版社，2004.7 [7]陳鐵鳴. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊.高等教育出版社，2009.7 [8]宋志良，黃國兵，陳虎.機(jī)械制圖.北京理工大學(xué)出版社，

55、2009.9 [9]孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理.高等教育出版社，2006.9 [10]吳建華.材料力學(xué).重慶大學(xué)出版社,2002 致謝 感謝導(dǎo)師劉衛(wèi)旗工程師的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。劉衛(wèi)旗工程師追求真理、獻(xiàn)身科學(xué)、嚴(yán)以律己、寬己待人的崇高品質(zhì)對學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。 學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計期間的工作自始至終都是在劉衛(wèi)旗工程師全面具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的。劉衛(wèi)旗工程師淵源的學(xué)識、敏銳的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，使學(xué)生受益頗淺，終身難忘。 同時也感謝所有關(guān)心、支持和幫助過我的各級領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)、同事和朋友。由于本人水平有限、時間的倉促，論文難免有不足和錯誤之處，懇請各位專家、教授批評、指正，在此表示幫助。