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目 錄
1 傳動簡圖的擬定………………………………………………1
2 電動機(jī)的選擇…………………………………………………2
3 傳動比的分配…………………………………………………3
4 傳動參數(shù)的計(jì)算………………………………………………4
5 普通V型帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………6
6 圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………9
7 圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………12
8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………26
9 鍵連接的選擇和計(jì)算…………………………………………28
10 滾動軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算………………………………………29
11 聯(lián)軸器的選擇…………………………………………………29
12 箱體的設(shè)計(jì)……………………………………………………31
13 潤滑和密封設(shè)計(jì)………………………………………………32
設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………………33
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………33
1 傳動簡圖的擬定
1.1 技術(shù)參數(shù)：
鏈拽引力：F = 4150 N
鏈速：V = 0.89 m/s
滾筒直徑：D = 560 mm
滾筒長度：L = 580 mm
1.2 工作條件：
室外作業(yè)，使用壽命10年每年按300天計(jì)，單班作業(yè)，每班按6小時計(jì)算。
1.3 擬定傳動方案
傳動裝置由電動機(jī)，減速器，工作機(jī)等組成。減速器為二級圓錐圓柱齒輪減速器。外傳動為帶傳動。方案簡圖如圖。
（圖1）
注：錐齒輪速比不宜過大，圓柱齒輪速比不宜過小，帶傳動速比也不宜過大。
2 電動機(jī)的選擇
2.1 電動機(jī)的類型：三相交流異步電動機(jī)（Y系列）
2.2 功率的確定
2.2.1 工作機(jī)所需功率
==4150×0.89=3694W
2.2.2 電動機(jī)至工作機(jī)的總效率η：
η=×××××
=××0.98×0.98×0.99×0.96=0.825
（=0.96為V帶傳動的效率，=0.98為圓錐滾子軸承的效率，=0.98為圓錐齒輪傳動的效率，=0.98為圓柱斜齒輪的傳動效率，=0.99聯(lián)軸器的傳動效率, =0.96鏈的傳動效率）
2.2.3 所需電動機(jī)的功率
=/η=3.694/0.825=4.478kw
2.2.4電動機(jī)額定功率:
2.4 確定電動機(jī)的型號
因同步轉(zhuǎn)速的電動機(jī)磁極多的，尺寸小，質(zhì)量大，價(jià)格高，但可使減速器尺寸減小，其中=5.5kw，符合要求，但傳動機(jī)構(gòu)電動機(jī)容易制造且體積小。
由此選擇電動機(jī)型號：Y132M2-6
電動機(jī)額定功率:
=5.5kw
滿載轉(zhuǎn)速:
nm=960 r/min
工作機(jī)轉(zhuǎn)速:
=60*V/(π*D)=30.35r/min
電動機(jī)型號
額定功率
(kw)
滿載轉(zhuǎn)速
(r/min)
起動轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
Y132M2-6
5.5
960
2.0
2.0
選取B3安裝方式
3 傳動比的分配
總傳動比：
=/=960/30.35=31.63
取V帶傳動的減速器比為iv =2.5則，
減速器的傳動比i=i總/iv=31.63/2.5=12.65
設(shè)圓錐齒輪的傳動比為,低速輪的傳動比為。
選=3, 則 =/=4.22，取=4.2
=iv=2.5×3×4.2=31.5
=（-）/=（31.5-31.63）/31.63=-0.4% ∈±5%
符合要求。
4 傳動參數(shù)的計(jì)算
4.1 各軸的轉(zhuǎn)速n
電機(jī)軸0的轉(zhuǎn)速：
= =960r/min
高速軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速：
=/iv=960/2.5=384 r/min
中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速：
=/=384/3=128r/min
低速軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速：
=/=128/4.2=30.48r/min
4.2 各軸的輸入功率P
電機(jī)軸0的輸入功率：
kw
高速軸Ⅰ的輸入功率：
kw
中間軸Ⅱ的輸入功率：
kw
低速軸Ⅲ的輸入功率：
kw
4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T
電機(jī)軸0的輸入轉(zhuǎn)矩：
44.55N·m
高速軸Ⅰ的輸入轉(zhuǎn)矩：
106.94N·m
中間軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)矩：
308.14N·m
低速軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)矩：
1243.88N·m
4.4各軸參數(shù)表如下：
軸名
功率
P/KW
轉(zhuǎn)矩T/(N.mm）
轉(zhuǎn)速
n/（r/min）
傳動比
i
電機(jī)軸
4.478
44.55
960
2.5
Ⅰ軸
4.3
106.94
384
Ⅱ軸
4.13
308.14
128
3
Ⅲ軸
3.97
1243.88
30.48
4.2
5、普通V形帶傳動設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)普通V形帶傳動須確定的內(nèi)容是：帶的型號、長度、根數(shù)，帶輪的直徑、寬度和軸孔直徑中心距、初拉力及作用在軸上之力的大小和方向.
1、選擇帶的型號：
查表6－4得, 則計(jì)算功率為
PC=KA·P=1.2×4.478=5.374KW
根據(jù)、查表和圖6－8，選取A型帶。
2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、驗(yàn)算帶速
查資料表6－5，6－6，選取
帶速帶速驗(yàn)算：
V=n1·d1·π/（1000×60）=3.14×112×960/1000×60=5.63m/s
介于5~25m/s范圍內(nèi)，故合適
大帶輪基準(zhǔn)直徑d2=n1/n2×d1=2.5×112=280mm
3、確定帶長和中心距a：
0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）
0.7×（112+280）≤a0≤2×（112+280）
274.4mm≤a0≤784mm
初定中心距a0=500 ，則帶長為
L0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0)
=2×500+π·（112+280）/2+（280-112）2/(4×500)=1629.55 mm
查6－2表，按標(biāo)準(zhǔn)選帶的基準(zhǔn)長度Ld=1600mm的實(shí)際
中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1629.55)/2=485.23 mm
4、驗(yàn)算小帶輪上的包角α1
α1=180-(d2-d1)×57.3/a=160.16>120 小輪包角合適
5、確定帶的根數(shù)
由式確定V帶根數(shù)，
查6－3表得＝1.16kW，查6－7表得＝0.11kW
查6－2表得＝0.99，＝0.95
則 Z=PC/（(P0+△P0)·=5.374/（1.16+0.11）×0.99×0.95
= 4.5 故要取5根A型V帶
(6)計(jì)算軸上壓力
由課本表 查得q=0.1kg/m，單根V帶的初拉力：
F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2
=[500×5.374/（5×5.63）×(2.5/0.95-1)+0.1×5.632}N=127.28N
則作用在軸承的壓力FQ，
FQ=2ZF0sinα1/2=2×3×127.28sin（160.160/2）=987.31N
6 圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算
6.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
6.1.1 選用閉式直齒圓錐齒輪傳動
按齒形制
齒形角
頂隙系數(shù)
齒頂高系數(shù)
螺旋角
軸夾角
不變位，齒高用頂隙收縮齒。
6.1.2 根據(jù)課本表10-1，材料選擇，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240HBS。
6.1.3 根據(jù)課本表10-8，選擇7級精度。
6.1.4 傳動比
u=/=3
節(jié)錐角
不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)：
=16.22
選
=20
=u=20×3=60
6.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
公式：
≥2.92
6.2.1 試選載荷系數(shù)
=2
6.2.2 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩
=106.94×103 N·mm
6.2.3 選取齒寬系數(shù)
=0.3
6.2.4 由課本表10-6查得材料彈性影響系數(shù)
6.2.5 由圖10-21d按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的接觸疲勞極限
6.2.6 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
6.2.7 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù):
6.2.8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:
6.2.9 試算小齒輪的分度圓直徑,代入中的較小值得
≥2.92=101.9mm
6.2.10 計(jì)算圓周速度v
mm
=（3.14159×88.62×384）/（60×1000）=1.74m/s
6.2.11 計(jì)算載荷系數(shù)
齒輪的使用系數(shù)載荷狀態(tài)輕微震動，
查表10-2得
=1.25
由圖10-8查得動載系數(shù)
=1.1
由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)
==1.0
依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪懸臂布置，
查表10-9得軸承系數(shù)
=1.17
由公式
==1.25=1.5×1.17=1.755
接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)
==1.25×1.1×1.0×1.755=2.413
6.2.12 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑
=101.9×=108.48mm
m=/=108.48/20=5.42mm
取標(biāo)準(zhǔn)值
m = 6mm
6.2.13 計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)
=m=6×20=120 mm
=m=6×60=360 mm
=90-=71.57°
mm
6.2.14 確定并圓整齒寬 :
b=R=0.3×189.74=56.92mm,圓整取57
6.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
6.3.1 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)
K==2.06
6.3.2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
=/cos=20/cos18.43°=20.8
=/cos=60/cos71.57=189.79
6.3.3 查表10-5得
=2.91
=1.53
=2.29
=1.71
6.3.4 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù):
=0.82
=0.87
取安全系數(shù): =1.4
由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限:
=500Mpa
=380Mpa
按脈動循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力:
6.3.5 校核彎曲強(qiáng)度
根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式
=54.47 MPa
=15.97 Mpa
滿足彎曲強(qiáng)度要求，所選參數(shù)合適。
6.3.6數(shù)據(jù)整理
名稱
符號
公式
直齒圓錐小齒輪
直齒圓錐
大齒輪
齒數(shù)
20
60
模數(shù)
m
m
6
傳動比
i
i
3
分度圓錐度
，
分度圓直徑
120
360
齒頂高
6
6
齒根高
7.2
7.2
齒全高
h
13.2
13.2
齒頂圓直徑
，
131.38
(大端)
363.79
（大端）
齒根圓直徑
106.34
355.45
齒距
p
18.85
18.85
齒厚
s
9.42
9.42
齒槽寬
e
9.42
9.42
頂隙
c
1.2
1.2
錐距
R
189.74
189.74
齒頂角
，
齒根角
齒頂圓錐角
，
齒根圓錐角
，
當(dāng)量齒數(shù)
20.8
189.79
齒寬
57
57
7圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)
7.1齒輪的類型
7.1.1、傳動類型：選用圓柱斜齒輪傳動
材料選擇：小齒輪材料為40Cr表面淬火，齒面硬度為 280HBS， 接觸疲勞強(qiáng)度極限，
彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪材料為45鋼
表面淬火，齒面硬度為240HBS,接觸疲勞強(qiáng)度極限,
彎曲疲勞強(qiáng)度極限。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-5，取，。查表11-4，取區(qū)域系數(shù)，彈性系數(shù)（鍛鋼-鍛鋼）。
有===600MPa
===550MPa
===400MPa
===304MPa
7.1.2、螺旋角：8°<β<20°,初選β=15°
7.1.3、齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)：；
大齒輪齒數(shù)：，取。
7.2按尺面接觸強(qiáng)度校核
7.2.1、
（1）、取載荷
（2）、
（3）、， ，
mm
7.2.2、計(jì)算模數(shù)
，
7.2.3、計(jì)算齒輪圓周速度
7.3按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
因?yàn)樗x材料硬小于350HBS,所以為軟齒面。
7.3.1、法向模數(shù)
7.3.2、查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-3，得載荷系數(shù)k=1.3
7.3.3、查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-6，得齒寬系數(shù)
7.3.4、小齒輪上的轉(zhuǎn)矩
7.3.5、齒形系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-8得：，
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-9得：，
因?yàn)楹?
比較
所以對小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。
7.3.6、法向模數(shù)
對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)ｍ大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.92，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值取
按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
7.3.7、中心距
圓整為258mm。
7.3.8、確定螺旋角：
7.3.9、確定齒輪的分度圓直徑：
7.3.10、齒輪寬度：
圓整為80mm
圓整后取；。
7.3.11、重合度確定
，查表得
所以
==3.11
7.3.12、齒輪尺寸表格： 將幾何尺寸匯于表：
序號
名稱
符號
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
32，134
2
端面模數(shù)
4
螺旋角
5
分度圓直徑
6
齒頂高
7
齒根高
8
全齒高
9
頂隙
10
齒頂圓直徑
11
齒根圓直徑
12
中心距
13
重合度
2.997
7.4 驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
可知是安全的
可知是安全的
7.5驗(yàn)算齒面彎曲強(qiáng)度
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-8得：，
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-9得：，
可知是安全的
8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
8.1 輸入軸設(shè)計(jì)
8.1.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
=4.3kW
=384r/min
=106.94N·m
8.1.2 求作用在齒輪上的力
已知高速級小圓錐齒輪的分度圓半徑為
mm
268.7 N
N
8.1.3 初步確定軸的最小直徑
先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）
根據(jù)課本表15-3，取
得
因軸上有兩個鍵槽，故直徑增大5%—10%，取=27mm 左右。
=28mm
8.1.5 為了滿足帶輪的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑
=33 mm
8.1.6 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=33 mm ，由指導(dǎo)書表15-1，初步選取03系列， 30307 GB/T 276，其尺寸為
，
故
而為了利于固定
由指導(dǎo)書表15-1查得
8.1.7 取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑
齒輪的左端與套筒之間采用軸肩定位。
已知齒輪輪轂的寬度為57mm，應(yīng)使套筒端面可靠地壓緊軸承，由套筒長度，擋油環(huán)長度以及略小于輪轂寬度的部分組成，
故
為使套筒端面可靠地壓緊軸承，5-6段應(yīng)略短于軸承寬度，
故取
。
8.1.8 軸承端蓋的總寬度為30mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離
故取
8.1.9
至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度。
8.1.10 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
軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵，按
=28 mm
查得平鍵截面
長50 mm
軸與錐齒輪之間的平鍵按
由課本表6-1查得平鍵截面
長為35 mm，鍵槽均用鍵槽銑刀加工。
為保證齒輪、半聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇半聯(lián)軸器與軸配合為，齒輪輪轂與軸的配合為；
滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。
8.1.11 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為，其他均為R=1.6
8.2 中間軸設(shè)計(jì)
8.2.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
=4.13kW
=128r/min
=308.14N·m
8.2.2 求作用在齒輪上的力
已知小圓柱直齒輪的分度圓直徑=99.47 mm
=
=725.6=256.3N
已知大圓錐齒輪的平均分度圓直徑d=360mm
mm
N
N
8.2.3 初步確定軸的最小直徑
先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），
根據(jù)課本表15-3，取
得
中間軸的最小值顯然是安裝滾動軸承的直徑。
因軸上有兩處鍵槽，故直徑增大5%—10%，故取40
8.2.4擬定軸上零件的裝配方案如圖
8.2.5初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)
=
由指導(dǎo)書表15-1中初步選取03系列，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30308，其尺寸為
所以
==40mm
這對軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位，
由表15-7查得30308型軸承的定位軸肩高度，因此取套筒外直徑47mm，內(nèi)直徑40mm。
8.2.6 取安裝圓錐齒輪的軸段，錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，已知錐齒輪輪轂長，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長，故取，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度2.45，故取，則軸環(huán)處的直徑為。
8.2.7 已知圓柱直齒輪d=108，齒寬=92mm取 =90。
8.2.8 箱體以小圓錐齒輪中心線為對稱軸，由圓錐齒輪的嚙合幾何關(guān)系，推算出，箱體對稱線次于截面3右邊16mm處，設(shè)此距離為
則取軸肩
有如下長度關(guān)系：
++16mm=+-7mm
由于要安裝軸承與甩油環(huán)與套筒、還有插入輪轂中的4mm,取
由于要安裝軸承與甩油環(huán)與套筒、還有插入輪轂中的3mm
綜合 以上關(guān)系式，求出
8.2.9 軸上的周向定位
圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，
按由課本表6-1查得平鍵截面
鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；
圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，
按由課本表6-1查得平鍵截面
鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；
8.2.10 確定軸上圓角和倒角尺寸
參考表15-2，取軸端倒角為。
8.3 輸出軸的設(shè)計(jì)
8.3.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
=3.97kW
=30.48r/min
=1243.88N·m
8.3.2 求作用在齒輪上的力
已知大圓柱直齒輪的分度圓半徑 =416.53mm
=
=2423.1=816.3N
8.3.3 初步確定軸的最小直徑
先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)課本表15-3，取
得
低速軸的最小值顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑，因軸上有兩處鍵槽，故直徑增大5%—10%，取60mm
8.3.4 擬定軸上零件的裝配方案如圖。
8.3.5由圖可得為整個軸直徑最小處選
=60 mm
為了滿足齒輪的軸向定位，取
根據(jù)鏈輪寬度及鏈輪距箱體的距離綜合考慮取
。
8.3.6 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=，由指導(dǎo)書表15-1中初步選取03基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30314，其尺寸為
所以
==70mm
這對軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位。
由表15-7查得30314型軸承的定位軸肩高度，因此取
去安裝支持圓柱齒輪處直徑
。
8.3.7 已知圓柱直齒輪齒寬
=87mm
為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長，
故取
=85mm。
8.3.8由于中間軸在箱體內(nèi)部長為228mm，軸承30314寬為38mm，可以得出
至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度。
8.3.9 軸上的周向定位
圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，
按由課本表6-1查得平鍵截面
鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；
鏈輪的周向定位采用平鍵連接，
按由課本表6-1查得平鍵截面
鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；
滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。
8.3.10 確定軸上圓角和倒角尺寸
參考表15-2，取軸端倒角為。
8.3.11 求軸上的載荷
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡圖，支承從軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。
計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
=1429.52N·m
8.3.12按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取
，
軸的計(jì)算應(yīng)力
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，
由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力
因此
故安全。
8.3.13判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大
8.3.14截面6右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面6右側(cè)彎矩
截面6上的扭矩
=1429.52N·m
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因
，
經(jīng)插值后查得
=2.018
=1.382
又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為
故有效應(yīng)力集中系數(shù)為
=
=
由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
==0.92
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為
/+1/=1.82/0.73+1/0.92=2.58
/+1/=1.32/0.84+1/0.92=1.66
計(jì)算安全系數(shù)值
>>S=1.5
故可知安全。
8.3.15 截面6左側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面6左側(cè)彎矩
截面6上的扭矩
=1243.88N·m
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
由課本附表3-8用插值法求得
/=3.75，則/=0.83.75=3
軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92
故得綜合系數(shù)為
/+1/=3.75+1/0.92=3.84
/+1/=3+1/0.92=3.09
又取碳鋼的特性系數(shù)
所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為
>>S=1.5
故可知其安全。
9 鍵連接的選擇和計(jì)算
8.1 輸入軸與帶輪的鏈接
軸徑，選取的平鍵界面為，長L=50mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=4.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.2mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
8.2 輸入軸與小圓錐齒輪的鏈接
軸徑，選取的平鍵界面為，長L=50mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=4.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.2mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
8.3 中間軸與大圓錐齒輪的鏈接
軸徑，選取的平鍵界面為，長L=53mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.5mm，輪轂深度3.8mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
8.5 輸出軸與大圓柱齒輪的鏈接
軸徑，選取的平鍵界面為，長L=80mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
8.6 輸出軸與機(jī)構(gòu)的鏈接
軸徑，選取的平鍵界面為，長L=80mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=6.0mm，輪轂深度4.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
10 滾動軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算
9.1 輸入軸上的軸承計(jì)算
9.1.1 已知:
=384r/min
e=0.37
Y=1.6
9.1.2 求相對軸向載荷對應(yīng)的e值和Y值
相對軸向載荷
比e小
9.2.2 求兩軸承的軸向力
9.1.3 求軸承當(dāng)量動載荷和
< e
< e
由指導(dǎo)書表15-1查得：
=859.5 N
=300.8 N
9.1.4 驗(yàn)算軸的壽命
>48000 h
故可以選用。
9.2 中間軸上的軸承計(jì)算
9.2.1 已知：
=128/min
，
， ，
，
e=0.31，Y=1.9
9.2.2 求兩軸承的軸向力
9.2.3 求軸承當(dāng)量動載荷和
< e
< e
由指導(dǎo)書表15-1查的
=2520 N
=1089 N
9.2.4 驗(yàn)算軸的壽命
>48000h
故可以選用。
9.3 輸出軸上的軸承計(jì)算
9.3.1 已知：
=30.48r/min
=
=874.2 N
，
e=0.35，Y=1.7
9.3.2 求兩軸承的軸向力
9.3.3 求軸承當(dāng)量動載荷
< e
由指導(dǎo)書表15-1查得：
=2402 N
9.2.4 驗(yàn)算軸的壽命
>48000 h
故可以選用。
10 聯(lián)軸器的選擇
在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號，選LT4型彈性套柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為，許用轉(zhuǎn)速為3800 r/min。
11 箱體的設(shè)計(jì)
11.1 箱體的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
箱體是減速器的一個重要零件，它用于支持和固定減速器中的各種零件，并保證傳動件的嚙合精度，使箱體有良好的潤滑和密封。箱體的形狀較為復(fù)雜，其重量約占減速器的一半，所以箱體結(jié)構(gòu)對減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗，重量及成本等有很大的影響。箱體結(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜，各部分民尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過程中確定。
11.2 箱體的材料及制造方法
選用HT150，砂型鑄造。
11.3 箱體各部分的尺寸（如表1、2）
表1：箱體參數(shù)
名 稱
符 號
圓錐圓柱齒輪減速器
計(jì)算結(jié)果
機(jī)座壁厚
0.025a+3mm≥8mm
10
機(jī)蓋壁厚
（0.8~0.85）≥8mm
10
機(jī)座凸緣厚度
b
1.5δ
15
機(jī)蓋凸緣厚度
1.5δ
15
機(jī)座底凸緣厚度
p
2.5δ
25
地腳螺釘直徑
df
0.036a+12mm
24
地腳螺釘數(shù)目
n
a ≤ 250mm
4
軸承旁連接螺栓直徑
d1
0.75 df
18
機(jī)座與機(jī)蓋連接螺栓直徑
d2
(0.5~0.6) df
12
連接螺栓d2的間距
l
150~200mm
軸承端螺釘直徑
d3
(0.4~0.5) df
10
窺視孔蓋螺釘直徑
d4
(0.3~0.4) df
8
定位銷直徑
d
(0.7~0.8) d2
9
df、d1 、d2至外機(jī)壁距離
見表2
d1 、d2至緣邊距離
見表2
軸承旁凸臺半徑
凸臺高度
h
根據(jù)低速軸承座外徑確定
50
外機(jī)壁到軸承端面距離
c1+ c2+(5~8)mm
50
內(nèi)機(jī)壁到軸承端面距離
δ+ c1+ c2+(5~8)mm
58
大齒輪齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離
≥1.2δ
10
齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁的距離
≥δ
10
機(jī)蓋、機(jī)座肋厚
、m
m1≈0.85δ1，m≈0.85δ
7
軸承端蓋外徑
軸承座孔直徑+(5~5.5) d3
72 / 100
軸承端蓋凸緣厚度
e
(1~1.2) d3
10
軸承旁連接螺栓距離
s
盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準(zhǔn)
12 潤滑和密封設(shè)計(jì)
12.1 潤滑
齒輪圓周速度v<5m/s所以采用浸油潤滑，軸承采用脂潤滑。浸油潤滑不但起到潤滑的作用，同時有助箱體散熱。為了避免浸油的攪動功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設(shè)計(jì)的減速器的合適浸油深度H1 對于圓柱齒輪一般為1個齒高，但不應(yīng)小于10mm，保持一定的深度和存油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨損，也不易散熱。取齒頂圓到油池的距離為50mm。換油時間為半年，主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、被污染的程度。查手冊選擇L-CKB 150號工業(yè)齒輪潤滑油。
12.2 密封
減速器需要密封的部位很多，有軸伸出處、軸承內(nèi)側(cè)、箱體接受能力合面和軸承蓋、窺視孔和放油的接合面等處。
12.2.1 軸伸出處的密封：作用是使?jié)L動軸承與箱外隔絕，防止?jié)櫥吐┏鲆约跋潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。由脂潤滑選用氈圈密封，氈圈密封結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、安裝方便、但對軸頸接觸的磨損較嚴(yán)重，因而工耗大，氈圈壽命短。
12.2.2 軸承內(nèi)側(cè)的密封：該密封處選用擋油環(huán)密封，其作用用于脂潤滑的軸承，防止過多的油進(jìn)入軸承內(nèi)，破壞脂的潤滑效果。
12.2.3 箱蓋與箱座接合面的密封：接合面上涂上密封膠。
計(jì)總結(jié)：
短短一個月的課程設(shè)計(jì)，讓我意識到成為一個設(shè)計(jì)師必須具備扎實(shí)的基礎(chǔ)功底。在完成課程設(shè)計(jì)的過程中也讓我對以前所學(xué)的東西有了更深的認(rèn)識并懂得了如何應(yīng)用到實(shí)際中，初步了解了設(shè)計(jì)的具體步驟和過程的同時加強(qiáng)了自己的動手能力以及思考、解決問題的能力。
參考文獻(xiàn)：
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=3.694kw
η=0.825
=4.478kw
n=30.35r/min
電動機(jī)型號：
Y132M2-6
n=960 r/min
=31.63
iv =2.5
=3
=4.2
=960r/min
=384r/min
=128r/min
=30.48r/min
=4.3kW
=4.13kW
=3.97kW
=106.94N·m
=308.14N·m
=1243.88N·m
=20
=60
m = 6 mm
=120 mm
=360 mm
=20
=84
a=258
=15.18°
=99.47 mm
=416.53mm
=80mm
=85mm
=28mm
=33 mm
軸全長284mm
=53mm
=60 mm
==70mm
=48mm
34