帶式輸送機傳動裝置的設計 雷營

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1、 西安科技大學高新學院 課 程 設 計 減速器設計說明書 學院名稱：機電信息學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級：機械1003 學號：1001140349 姓名：雷營 指導教師：千學明 目錄 第1章 緒論·····················································3 第2章 設計任務書·······

2、········································6 第3章 傳動方案分析·············································8 第4章 電機的選擇···············································9 第5章 傳動比分配···············································10 第6章 運動及動力參數計算·······································11 第7章 帶傳動的設計··············

3、·······························12 第8章 齒輪轉動的設計···········································15 第9章 軸的結構設計及計算·······································25 第10章 滾動軸承的選擇及壽命····································48 第11章 鍵的選擇及強度計算······································52 第12章 箱體的結構設計····························

4、··············54 第13章 密封件，潤滑劑及潤滑方式的選擇··························57 第14章 裝配草圖設計············································58 第15章 裝配圖設計··············································71 第16章 零件圖設計··············································74 第17章 設計小結············································

5、····77 第18章 參考文獻················································78 第19章 致謝····················································79 第1章 緒論 1.1 機械設計基礎課程設計的目的 機械設計課程設計是繼《機械設計基礎》課程后的一個重要的綜合性與實踐性教學環(huán)節(jié)，是學生第一次較為全面的機械設計訓練，其基本目的是： （1） 通過機械設計基礎課程設計，綜合運用先修課程的理論，結合生產實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工

6、程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固和擴展。 （2） 學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程。 （3） 進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、運用設計資料（手冊、標準、規(guī)范等）以及經驗估算、數據處理等。 1.2機械設計基礎課程設計的內容 選擇作為機械設計基礎課程設計的題目，通常是一般傳動裝置或簡單機械，例如圖1-1所示帶式運輸機的傳動裝置。 1.3 機械設計基礎課程設計的步驟 機械設計基礎課程設計的步驟通常是根據設計任務書，擬定若干方案并進行分析比較，然后確定一個正確、合理的設計方案，進

7、行必要的計算和結構設計，然后用圖紙表達設計結果，用設計計算說明書表達設計依據。 機械設計基礎課程設計一般可按表1-1中所述幾個階段進行。 表1-1機械設計基礎課程設計階段及設計主要內容 階段 主要內容 設計準備 1) 分析設計任務，明確工作條件、設計要求、內容和步驟 2) 了解設計對象，閱讀有關資料、圖紙，觀察實物或模型以及進行減速器拆裝實驗等 3) 復習課程有關內容，熟悉機械零件的設計方法和步驟 4) 準備好設計需要的圖書、資料和用具，并擬定設計計劃等 傳動裝置總體設計 1. 確定傳動方案，畫出傳動裝置簡圖 2. 計算電動機的功率

8、、轉速，選擇電動機的型號 3. 確定總傳動比和分配各級傳動比 4. 計算各軸的功率、轉速和轉矩 各級傳動零件設計 8. 減速器外的傳動零件設計（帶傳動設計） 9. 減速器內的傳動零件設計（斜齒輪傳動設計） 減速器裝配草圖設計 1. 選擇比例尺，合理布置視圖，確定減速器各零件的相互位置 2. 初步計算軸徑，選擇聯軸器，初選軸承型號，進行軸的結構設計 3. 確定軸上力作用點及支點距離，進行軸、軸承的校核計算 4. 分別進行軸系部件、傳動零件、減速器箱體及其附件的結構設計 減速器裝配圖設計 1. 繪制裝配圖、標注尺寸、配合及零件序號 2. 編寫明細表、標題欄、減速器技術特性

9、及技術要求 3. 完成裝配圖 零件工作圖設計 1. 軸類零件工作圖 2. 齒輪類零件工作圖 3. 箱體類零件工作圖 （具體繪制哪幾個由指導老師確定） 編寫設計計算說明書 整理編寫設計計算說明書 設計總結及答辯 1. 總結設計的收獲和經驗教訓，做好答辯前的準備工作 2. 參加答辯 1.4 機械設計基礎課程設計中應正確對待的幾個問題 （1）學生要明確學習目的，端正學習態(tài)度。 在設計的全過程中必須嚴肅認真、刻苦鉆研、一絲不苛、精益求精。只有這樣，才能在 設計思想、力法和技能等各方面部獲得較好的鍛煉和提高。 （2）在教師指導下由學生獨立完成。

10、 教師的指導作用主要在于使學生明確設計思路，啟發(fā)學生獨立思考，解答疑難問題和 按設計進程進行階段審查等。在設計中．學生必須充分發(fā)揮創(chuàng)造性和主觀能動性．認真閱 讀有關設計資料和課程設計指導書。仔細分析參考圖例的結構。提倡獨立思考問題、分析 問題和解決問題，獨立完成設計，而不應被動地依賴教師和盲目抄襲。 (3)正確處理理論計算和結構設計的關系。 機械零件的尺寸不可能完全由理論計算確定，而應綜臺考慮零件結構、加工、裝配、經 濟性和使用條件等要求。通過強度條件計算出來的零件尺寸，常常是零件必須滿足的最小 尺寸，而不一定就是最終采用的結構尺寸。例如軸的尺寸，在進行結構設計

11、時，要綜合地考 慮軸上零件的裝拆、調整和固定以及加工工藝等要求，并進行強度校核計算，之后才確定 軸的尺寸。因此，在設汁過程中，設計汁算和結構設計是相互補充、交替進行的。應計意 “邊計算、邊畫圖、邊修改”，因為產品的設計需要經過多次反復修改才能得到較高的設計 質量。 此外，一些次要尺寸不需強度校核。有的可根據經驗公式確定，如箱體的結構尺寸等； 有的則由設計者考慮加工、使用等條件，參照類似結構，用類比的方法確定，例如軸上的定 位軸套、擋油環(huán)等。 (4)正確處理繼承與創(chuàng)新的關系。 長期的設計和生產實踐已經積累了許多可供參考和借鑒的寶貴經驗和資料．繼承和發(fā)展這

12、些經驗和成果，不但可以減少重復丁作，加快設計進程，而且是提高設計質量的重要保證。設計人員應注意利用和繼承已有的成果和經驗，不應閉門造車、憑空臆造．要善于吸取前人的經驗和成果，學握和使用已有的設計資料。但是，不能盲目地、機械地抄襲已有的類似產品，應在繼承的基礎上，根據具體條件和要求．敢于創(chuàng)新．敢于提出新方案．不斷地完善和改進設計。所以，設計是繼承和創(chuàng)新相結合的過程，這樣才能使設計工作不斷地向前發(fā)展。 (5)正確使用標準和規(guī)范。 設計中是否盡量采用標準和規(guī)范，也是評價設計質量的一項指標。例如設計中采用的 滾動軸承、帶、聯軸器、密封件和緊固件等，其參數和尺寸必須嚴格遵守標準的規(guī)

13、定。 此外，繪圖時，圖紙的幅面及格式、比例、圖線、字體、視圖表達、尺寸標注等應嚴格遵守機械制圖標準，要求圖紙表達正確、清晰、圖面整潔，設計說明書要求計算正確無誤．書寫工整清晰。 第二章 設計任務書 2.1設計題目：帶式輸送機傳動裝置的設計。 2.2已知條件 2.2.1機器功用 由輸送帶傳送機器的零、部件； 2.2.2工作情況 單向運輸，載荷較平穩(wěn)，室內工作，有粉塵，環(huán)境溫度不超過35°C； 2.2.3運動要求 輸送帶運動速度誤差不超過5%；滾筒傳動效率為0.96； 2.2.4使用壽命 8年，每年350天，每天16小時； 2.2.5動力來源 電力拖動，三相

14、交流，電壓380/220V； 2.2.6檢修周期 半年小修，二年中修，四年大修； 2.2.7生產規(guī)模 中型機械廠，小批量生產。 2.3主要技術數據 2.3.1輸送帶工作拉力F= 2.65 kN； 2.3.2輸送帶工作速度v= 0.964 m/s； 2.3.3滾筒直徑D= 330 mm； 2.3.4電機轉速n= 3000 r/min. 2.4設計工作及內容： 2.4.1傳動方案的確定； 2.4.2電機選型； 2.4.3傳動裝置的運動和動力參數計算； 2.4.4帶傳動設計； 2.4.5減速器設計(齒輪、軸的設計計算、軸承、連接件、潤滑和密封方式選擇，

15、機體結構及其附件的設計)； 2.4.6聯軸器選型設計； 2.4.7繪制減速器裝配圖和零件工作圖； 2.4.8編寫設計說明書； 2.4.9設計答辯。 2.5傳動裝置總體設計 2.5.1 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。 2.5.2 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。 2.5.3 確定傳動方案：考慮到電機轉速高，傳動功率大，將V帶設置在高速級。

16、

17、 圖2-1 傳動裝置總體設計圖 2.6設計任務： 應完成：①減速器裝配圖一張； ②齒輪、軸的零件圖 2 張； ③設計計算說明書一份。 第三章 傳動方案分析 已知:已知輸送帶工作速度為0.933m/s，滾筒直徑為355mm,輸送帶工作拉力為3.6kN。連續(xù)單向運轉，工作時載荷較平穩(wěn)有輕微振動，使用壽命為6年。 該傳送機有輕微振動，由于V帶有緩沖吸振能力，采用V帶傳動能減小振動帶來的影響，并且該工作機

18、屬于小功率、載荷變化不大，可以采用V帶這種簡單的結構，并且價格便宜，標準化程度高，大幅度降低了成本。減速器部分用兩級圓柱齒輪減速器。 第四章 電機的選擇 4.1傳動裝置的總效率 ＝ 為V帶的效率,為四對滾動軸承的效率，為每對齒輪嚙合的效率，為聯軸器的效率，為滾筒傳動效率。 4.2卷筒的轉速 工作機主動軸所需功率 電動機的輸出功率 4.3由表可選取電動機功率 4.4電動機常選用Y系列三向異步電動機，根據所需功率在設計手冊中選擇Y112M-2型。 Y112M-2型電動機數據如下表4-1所示： 表4-1 Y112M-2型電動機數據 額定功率

19、4kw 滿載轉速 2890r/min 同步轉速 3000r/min 電動機伸出端直徑D 28mm 電動機伸出端 安裝長度E 60mm 機座中心高H 112mm 第五章 傳動比分配 5.1總傳動比 == 5.2各級傳動比分配： 為了使傳動系統(tǒng)結構較為緊湊，據機械設計p4表2-1所述，取V型帶傳動比=2.8，則得減速器的傳動比i： 高速齒輪嚙合的傳動比為 低速齒輪嚙合的傳動比為 由=（1.3—1.4），則取=4.3 =4.4 本章結論：=2.8 、 =4.3 、 =4.4。 第六章 運動及動力參

20、數計算 6.1各軸的轉速計算 6.2各軸輸入功率的計算 按電動機的額定功率=4kw計算各軸輸入功率: I軸的輸入功率: Ⅱ軸的輸入功率： Ⅲ軸的輸入功率： 6.3各軸的輸入轉矩計算 I軸的轉矩 Ⅱ軸的轉矩 Ⅲ軸的轉矩 各軸功率、轉速、轉矩列于表6-1： 表6-1 功率、轉速、轉矩表 軸名 功率（Kw） 轉速（r/min） 轉矩（N·m） I 3.84 1032 35530 Ⅱ 3.69 240 146830 Ⅲ 3.54 55 614672 第七章 帶傳動的設計 外傳動帶選為普通V帶傳動 7.1確定

21、計算功率 工作情況系數KA：據機械設計表5-10查得KA=1.1 計算功率： 7.2選擇V帶的帶型 由 、 由圖5-9選取V帶型號為： Z型V帶 7.3確定帶輪的基準直徑并驗算帶速v 7.3.1初選小帶輪的基準直徑。 由機械設計表5-4，取小帶輪的基準直徑=63mm。 7.3.2驗算帶速。按式（5-16）驗算帶的速度 帶速在5-25m/s范圍內，合適。 7.3.3計算大帶輪的直徑。 根據式（5-12），計算大帶輪的基準直徑 由表5-4知、是Z型帶的基準直徑系列 7.4確定v帶中心距和基準長度 7.4.1初定中心距 取，符合

22、 7.4.2由式（5-3）得帶長 查表5-2，對Z型帶選用。 7.4.3由式（5-17）計算實際中心距。 7.5驗算小帶輪包角 7.6計算V帶根數z 7.6.1計算單根V帶的額定功率 由=63mm和，查表5-5得。 據， 和Z型帶，查表5-7得 查表5-9得，表5-2得，則有： 7.6.2 計算V帶的根數Z 取11根 7.7求作用在帶輪軸上的壓力 查表5-1得q=0.06kg/m，故由式5-19得單根V帶的初拉力： 作用在軸上的壓力 7.8帶輪結構設計 帶輪寬度: 查表5-3得e=12mm,fmin=7mm,取 B= 查表得小

23、帶輪的輪轂長度140mm,大帶輪輪轂長度為150mm 第八章 齒輪轉動的設計 8.1高速齒輪。 8.1.1選擇齒輪材料和熱處理方式 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用8級精度，有方案圖知齒輪為直齒圓柱齒輪。大小齒輪都選用鋼調質處理，齒面硬度為40-50HRC。齒面硬度240HBS。 8.1.2選擇齒數、選齒寬系數。 1) 由機械設計表7-7取。 2) 由圖7-9（c）（d）取接觸疲勞極限，。 3) 選取載荷系數。 4) 由表7-6查得材料的彈性影響系數。 5) 計算應力循環(huán)系數。 6) 由圖7-7取接觸疲勞壽命系數 7) 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率

24、、安全系數 則： 8.1.3計算小齒輪分度圓直徑 5) 由設計計算公式（7-13）進行試算，即 6) 計算圓周速度 7) 計算齒寬 8) 計算齒寬與齒高之比 取小齒輪齒數為24,則： 模數 齒高 9) 計算載荷系數K。 根據，、8級精度。兩支承相對于小齒輪非對稱布置時由圖7-14查得，； 直齒輪，假設由表（7-3）得；由表7-2查得使用系數，；由表7-4用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時。由，查圖7-17得；故載荷系數 8.1.4校核所得分度圓直徑 由式10-10a得 計算模數。 1) 按齒根彎曲強度計算 由式7-10得

25、彎曲強度的計算公式為： 2) 確定公式內各計算數值 由圖7-8查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限； 由圖7-6取彎曲疲勞系數 計算彎曲疲勞許用應力 取安全疲勞系數，由式7-1得 計算載荷系數K。 查取齒數系數及應力校正系數，由表7-5查得： 、、、 。 3) 計算大小齒輪的并加以比較。 小齒輪的數值大。 設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲強度計算的模數，由于齒輪模數的大小要取決于彎曲程度所決定的承載能力，而吃面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關，可取彎曲強度算得的模數，就近圓整為標準值。按接觸疲勞強度算得的分度圓直

26、徑則算出小齒輪的齒數。 大齒輪的齒數， 這樣設計出的齒輪傳動既滿足了吃面接觸強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 8.1.5幾何尺寸計算 計算分度圓直徑： 計算中心距： 計算齒輪寬度： 取，。 8.1.6驗算齒面接觸強度 取，。實際傳動比 安全。 齒輪傳動的作用力及計算載荷（）。 由式7-3有 圓周力 徑向力 軸向力 8.2 低速齒輪。 8.2.1選擇齒輪材料和熱處理方式 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用8級精度，有方案圖知齒輪為直齒圓柱齒輪。大

27、小齒輪都選用鋼調質處理，齒面硬度為40-50HRC。齒面硬度240HBS。 8.2.2選擇齒數、選齒寬系數。 1) 由機械設計表7-7取。 2) 由圖7-9(c)（d）取接觸疲勞極限。 3) 選取載荷系數。 4) 由表7-6查得材料的彈性影響系數。 5) 計算應力循環(huán)系數。 6) 由圖7-7取接觸疲勞壽命系數 7) 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率、安全系數 則： 8.2.3計算小齒輪分度圓直徑 1) 由設計計算公式（10-9a）進行試算，即 2) 計算圓周速度 3) 計算齒寬 4) 計算齒寬與齒高之比 取小齒輪齒數為24,則： 模數

28、 齒高 5) 計算載荷系數K。 根據，、8級精度。兩支承相對于小齒輪非對稱布置時由圖7-14查得，； 直齒輪，；由表7-2查得使用系數，；由表7-4用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時。由表7-3得,由，圖7-17得；故載荷系數 校核所得分度圓直徑 由式10-10a得 計算模數。 按齒根彎曲強度計算 有式7-10得彎曲強度的計算公式為： 確定公式內各計算數值 由圖7-8查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限； 由圖7-6取彎曲疲勞系數 計算彎曲疲勞許用應力 取安全疲勞系數，由式7-1得 計算載荷系數K。 查取齒數系數及應力校正系數，由表7

29、-5查得： 、、、 。 計算大小齒輪的并加以比較。 小齒輪的數值大。 設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲強度計算的模數，由于齒輪模數的大小要取決于彎曲程度所決定的承載能力，而吃面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關，可取彎曲強度算得的模數，就近圓整為標準值。按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑，則算出小齒輪的齒數。 大齒輪的齒數， 這樣設計出的齒輪傳動既滿足了吃面接觸強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 幾何尺寸計算 計算分度圓直徑： 計算中心距： 計算齒輪寬

30、度： 取，。 驗算齒面接觸強度 取，。實際傳動比 安全。 齒輪傳動的作用力及計算載荷（）。 由式7-3有 圓周力 徑向力 軸向力 (3)高低齒輪的參數列表如下： 表8-1 齒輪參數 名 稱 高速級 低速級 模數(mm) 2 3 中心距（mm） 128 202.5 齒數 24 25 104 110 分度圓直徑（mm） 48 75 208 330 齒寬(mm) 60 80 48 75 材料及熱處理 鋼調質 鋼調質 8.3齒輪的結構設計 以大齒輪為例。因齒

31、輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。如圖8-1所示，其他有關尺寸參看大齒輪零件圖 圖8-1 低速齒結構 第九章 軸的結構設計 9.1中間軸 9.1.1中間軸的功率、轉速、轉矩。 據表上述表5-1知：, , 9.1.2 作用在齒輪上的力 據第八章設計計算知： 9.1.3 初步確定軸的最小直徑 據機械設計式（15-2）初步估算最小直徑，選取軸的材料為鋼，調質處理。根據機械設計表15-3取 中間軸的最小直徑顯然是安裝軸承處的直徑。為使所選與軸承的轂孔直徑相適應，故同時選取軸承型號。因軸承同時收油徑向力和軸向力

32、作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，據由軸承產品中初步選取30208。其尺寸為。故 9.1.4軸的結構設計 1) 擬定軸上零件的裝配方案。 采用如圖9-1所示裝配方案。 圖9-1 中間軸裝配方案 2) 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 取按裝低速齒的安裝軸段，齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂寬為113mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應短于輪轂寬度，故取。齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取。取軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，且軸環(huán)右端定位高速齒的左端。為使兩輪保持一定間隙又保證定位要求，取。 取安裝高速齒軸段的直徑。齒輪左端軸肩定位，右端與

33、油軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂寬，則為使套筒端面可靠地壓緊齒輪，齒輪段應略短于輪轂寬度，故取。 取齒輪距箱體內壁之距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承的位置時，應距箱體內壁一段距離s，?。▍⒖磮D9-1）。則：已知滾動軸承寬， 軸上零件的周向定位 齒輪的周向定位均采用平鍵連接，按，由機械設計表6-1查得平鍵截面。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。同樣，小齒輪與軸的連接選用平鍵為。輪轂與軸的配合均為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的。此處選軸的直徑公差為。 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考機械設計表15-2，取軸端倒角，各軸肩處圓角半徑均為1.5。 9.1.5求軸上的載荷

34、 首先根據軸的結構圖做出軸的計算圖（圖9-2）。對于30208型圓錐滾子軸承，由機械設計手冊查得，因此，作為簡支梁的軸的支承跨距為。 圖9-2 軸的載荷分析圖 據圖計算各平面的支反力及彎矩 求軸上的載荷，將計算出的F,M值列于表9-1： 表9-1 各平面的支反力及彎矩 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 抗彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上的承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據式（15-5）及表9-1中的數值，并取，軸的計算應力 又已選定軸的材料為鋼，調質處理，由表15-1

35、查得 ，，故安全。 9.1.6精確校核軸的疲勞強度。 1).判斷危險截面 據受力彎矩圖及結構圖分析知，只需校核截面左右兩側即可. 2).截面左側: 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面左側的彎矩M為 截面上的扭矩T 截面上的彎曲應力： 截面上的扭轉切應力 由教材表15-1查得，截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數按附表3-2查取。因，, ．經插值后可查得 又由附表3-1可得軸的材料敏感系數為 ， 故有效應力集中系數為 由附圖3-2的尺寸系數;由附圖3-3的扭轉尺寸系數 軸按磨削加工,由附圖3-4的表

36、面質量系數為 軸未經表面強化處理，即，則綜合系數為 查手冊得碳鋼的特性系數 ，取 ，取 則計算安全系數值，得 故可知其安全． 3).截面右側: 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面右側的彎矩M 截面Ⅲ上的扭矩T 截面上的彎曲應力 截面上的扭轉切應力 過盈配合處的，由附表3-8用插值法求出。，并取，于是得 ， 軸按磨削加工,由附圖3-4的表面質量系數為 軸未經表面強化處理，即，則綜合系數為 所以截面左側的安全系數為 故可知其安全．至此，中間軸的結構設

37、計及強度校核完畢。 9.2高速軸 9.2.1中間軸的功率、轉速、轉矩。 據表上述表5-1知：， ， 9.2.2 作用在齒輪上的力 據第八章設計計算知： 9.2.3 初步確定軸的最小直徑 據機械設計式（15-2）初步估算最小直徑，選取軸的材料為鋼，調質處理。根據機械設計表15-3取 高速軸的最小直徑是安裝帶輪處軸的直徑（圖9-3）取. 9.2.4軸的結構設計 1) 擬定軸上零件的裝配方案。 采用如圖9-3所示裝配方案。 圖9-3 高速軸軸裝配方案 2) 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足大帶輪的軸向定位要求，軸段

38、右側需制出一軸肩。故， 。大帶輪與軸配合的轂孔長度為50mm，故取段的長度為。 初選滾動軸承。為使所選與軸承的轂孔直徑相適應，故同時選取軸承型號。因軸承同時受有徑向力和軸向力作用，故選用單列圓錐滾子軸承30207。其尺寸為。則 而 。 取按裝低速齒的安裝軸段，右端軸承采用套筒定位，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段應短于輪轂寬度，故取。齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取。取軸環(huán)處的直徑，。軸環(huán)寬度，取。 軸承端蓋的總寬度為（有減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的拆裝及便于軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與大帶輪的輪轂右端面的距離，則，。 取齒輪距箱體內壁之距離，考慮

39、到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承的位置時，應距箱體內壁一段距離s，取（參看圖9-3）。則：已知滾動軸承寬，則， 3) 軸上零件的周向定位 帶輪、齒輪的周向定位均采用平鍵連接，按，由機械設計表6-1查得平鍵截面。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。同時為了保證齒輪與軸配合的良好對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為同樣，帶輪與軸的連接選用平鍵為。輪轂與軸的配合均為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的。此處選軸的直徑公差為。 4) 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考機械設計表15-2，取軸端倒角，各軸肩處圓角半徑均為1。 9.2.5求軸上的載荷 首先根據軸的結構圖做出軸的計算圖（圖9-4）。對于30

40、207型圓錐滾子軸承，由機械設計手冊查得，因此，作為簡支梁的軸的支承跨距為。 圖9-4 軸的載荷分析圖 據圖計算各平面的支反力及彎矩 求軸上的載荷，將計算出的F,M值列于表9-2： 表9-2 各平面的支反力及彎矩 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 抗彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上的承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據式（15-5）及表9-2的數值，并取，軸的計算應力 又已選定軸的材料為鋼，調質處理，由表15-1查得 ，，故安全。 9.2.6精確校核軸的疲勞強度。 1).判斷

41、危險截面 據受力彎矩圖及結構圖分析知，只需校核截面左右兩側即可. 2).截面左側: 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面左側的彎矩M為 截面上的扭矩T 截面上的彎曲應力： 截面上的扭轉切應力 由教材表15-1查得，截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數按附表3-2查取。因， ．經插值后可查得 又由附表3-1可得軸的材料敏感系數為 ， 故有效應力集中系數為 由附圖3-2的尺寸系數;由附圖3-3的扭轉尺寸系數 軸按磨削加工,由附圖3-4的表面質量系數為 軸未經表面強化處理，即，則綜合系數為 查手冊得

42、碳鋼的特性系數 ，取 ，取 則計算安全系數值，得 故可知其安全． 3).截面右側: 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面右側的彎矩M 截面上的扭矩T 截面上的彎曲應力 截面上的扭轉切應力 過盈配合處的，由附表3-8用插值法求出。，并取，于是得 ， 軸按磨削加工,由附圖3-4的表面質量系數為 軸未經表面強化處理，即，則綜合系數為 所以截面左側的安全系數為 故可知其安全．至此，高速軸的結構設計及強度校核完畢。 9.3低速軸 9.3.1低速軸的功率、轉速、轉矩

43、。 據表上述表5-1知：， ， 9.3.2 作用在齒輪上的力 據第八章設計計算知： 9.3.3 初步確定軸的最小直徑 據機械設計式（15-2）初步估算最小直徑，選取軸的材料為鋼，調質處理。根據機械設計表15-3取 高速軸的最小直徑顯然是聯軸器處的直徑（圖9-5）。為了使所選直徑.與聯軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯軸器型號。 聯軸器轉矩，查表14-1，考慮到轉矩變化很小，故取，則： 按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩的條件，查手選用HL5彈性柱銷聯軸器。其公稱轉矩為。半聯軸器的孔徑，故取 9.3.4軸的結構設計 擬定軸上零件的裝配方案。

44、 采用如圖9-5所示裝配方案。 圖9-5 低速軸軸裝配方案 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足半聯軸器的軸向定位要求，軸段左側需制出一軸肩。故，右端采用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑，即。半聯軸器與軸配合的轂孔長度為，為了保證軸端擋圈質壓在半聯軸器端面上而不壓在軸端面上故取段的長度應比略短一些，現取。 初選滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力作用，故選用單列圓錐滾子軸承參照工作要求并根據，由軸承產品中選取30214。其尺寸為。則 而 。 右端軸承采用軸肩進行定位，據設計手冊知30214型軸承的定位軸肩高度，因此取。 取安裝齒輪處的軸段的直徑，齒輪左端與

45、左軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂寬度為，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段應短于輪轂寬度，故取。齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取。則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。 軸承端蓋的總寬度為（有減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的拆裝及便于軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與大帶輪的輪轂右端面的距離，則，。 取齒輪距箱體內壁之距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承的位置時，應距箱體內壁一段距離s，?。▍⒖磮D9-5）。則：已知滾動軸承寬，， 5) 軸上零件的周向定位 半聯軸器、齒輪的周向定位均采用平鍵連接，按，由機械設計表6-1查得平鍵截面。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。同時

46、為了保證齒輪與軸配合的良好對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為。同樣，半聯軸器與軸的連接選用平鍵為。半聯軸器與軸的配合均為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的。此處選軸的直徑公差為。 6) 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考機械設計表15-2，取軸端倒角，各軸肩處圓角半徑均為2。 9.3.5求軸上的載荷 首先根據軸的結構圖做出軸的計算圖（圖9-6）。對于30214型圓錐滾子軸承，由機械設計手冊查得，因此，作為簡支梁的軸的支承跨距為。 圖9-6 軸的載荷分析圖 據圖計算各平面的支反力及彎矩 求軸上的載荷，將計算出的F,M值列于表9-3： 表9-3 各平面的支反力及彎矩 載荷 水

47、平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 抗彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上的承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據式（15-5）及表9-2的數值，并取，軸的計算應力 又已選定軸的材料為鋼，調質處理，由表15-1查得 ，，故安全。 9.3.6精確校核軸的疲勞強度。 1).判斷危險截面 據受力彎矩圖及結構圖分析知，只需校核截面左右兩側即可. 2).截面右側: 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面左側的彎矩M為 截面上的扭矩T 截面上的彎曲應力： 截面上的扭轉切應力

48、 由教材表15-1查得，截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數按附表3-2查取。因， ．經插值后可查得 又由附表3-1可得軸的材料敏感系數為 ， 故有效應力集中系數為 由附圖3-2的尺寸系數;由附圖3-3的扭轉尺寸系數 軸按磨削加工,由附圖3-4的表面質量系數為 軸未經表面強化處理，即，則綜合系數為 查手冊得碳鋼的特性系數 ，取 ，取 則計算安全系數值，得 故可知其安全． 3).截面左側: 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面右側的彎矩M 截面上的扭矩T 截面上的彎曲應力

49、 截面上的扭轉切應力 過盈配合處的，由附表3-8用插值法求出。，并取，于是得 ， 軸按磨削加工,由附圖3-4的表面質量系數為 軸未經表面強化處理，即，則綜合系數為 所以截面左側的安全系數為 故可知其安全．至此，低速軸的結構設計及強度校核完畢。 第十章 滾動軸承的選擇及校核 10.1高速軸上軸承的設計和校核 10.1.1確定軸承的類型和參數。 采用圓錐滾子軸承，選取左右軸承為3027標準精度等級，單列圓錐滾子軸承： 。 10.1.2軸承正裝，軸的受力情況分析。 求得徑向力 10.1.3求得派生軸向力（查課本表13-5得

50、Y=1.9） 由表13-6，取載荷系數， 又因為 則 因，取 。 所以所選軸承可用,至此，高速軸上的軸承校核完畢。 10.2中間軸上軸承的設計和校核 10.2.1確定軸承的類型和參數： 采用圓錐滾子軸承，選取左右軸承為30308E標準精度等級，單列圓錐滾子軸承： 。 10.2.2軸承正裝，軸的受力情況分析： 求得徑向力 10.2.3求得派生軸向力（查課本表13-5得Y=1.9） 由表13-6，取載荷系數， 又因為 則： 因，取 。

51、 所以所選軸承可用。至此，中間軸上的軸承校核完畢。 10.3低速軸上軸承的設計和校核 10.3.1確定軸承的類型和參數： 采用圓錐滾子軸承，選取左右軸承為30312E標準精度等級，單列圓錐滾子軸承： 。 10.3.2軸承正裝，軸的受力情況分析： 求得徑向力 10.3.3求得派生軸向力（查課本表13-5得Y=1.7） 由表13-6，取載荷系數， 又因為 則： 因，取 。 所以所選軸承可用。至此，軸3上的軸承校核完畢。 第十一章 鍵的選擇及校核 11.1高速軸與帶輪用鍵聯接的選擇和強度校核 選用A型平鍵,查

52、手冊選鍵,鍵材料用鋼，查表得許用應力,鍵的工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度按公式得擠壓應力 所以鍵的強度足夠。 11.2高速軸與小齒輪用鍵聯接的選擇和強度校核 選用A型平鍵,查手冊選鍵，鍵材料用45鋼，查表得許用應力～，鍵的工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度按公式得擠壓應力 所以鍵的強度足夠。 11.3 中間軸與大齒輪用鍵聯接的選擇和強度校核 選用A型平鍵,查手冊選鍵，鍵材料用45鋼，許用應力，鍵的工作長度按公式得擠壓應力 所以鍵的強度足夠。 11.4 中間軸與小齒輪用鍵聯接的選擇和強度校核 選用A型平鍵,查手冊選鍵，鍵材料用45鋼，許

53、用應力，鍵的工作長度按公式得擠壓應力 所以鍵的強度足夠。 11.5 低速軸與大齒輪用鍵聯接的選擇和強度校核 選用A型平鍵,查手冊選鍵，鍵材料用45鋼，許用應力，鍵的工作長度按公式得擠壓應力 所以鍵的強度足夠。 11.6低速軸與聯軸器用鍵聯接的選擇和強度校核 選用A型平鍵,查手冊選鍵，鍵材料用45鋼，許用應力，鍵的工作長度按公式得擠壓應力 所以鍵的強度足夠。 第十二章 箱體的結構設計 減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結構為了保證齒輪嚙合質量，大端蓋分機體采用配合. 12.1 機體有足夠的剛度 在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度

54、 12.2 考慮到機體內零件的潤滑，密封散熱。 因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂到油池底面的距離H為40mm，為保證機蓋與機座連接處密封，聯接凸緣應有足夠的寬度，聯接表面應精加工，其表面粗糙度為 12.3 機體結構有良好的工藝性. 鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機體外型簡單，拔模方便. 12.4 對附件設計 A 視孔蓋和窺視孔 在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔處應設計凸臺，以便于機械加工出支承蓋板的表面，并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制

55、成，用M6螺釘緊固 B 放油孔和螺塞： 放油孔位于油池最底處，并安排在減速器，不與其他部件靠近的一側，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應設置凸臺，并加封油圈加以密封。 C 油標： 油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。 油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出. D 通氣孔： 由于減速器運轉時，機體內溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內為壓力平衡. E 蓋螺釘： 啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯結凸緣的厚度。 釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋. F 定位銷： 為保證剖分式機體的軸承座孔的加

56、工及裝配精度，在機體聯結凸緣的長度方向各安裝一個圓錐定位銷，以提高定位精度. G 吊鉤： 在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體. 減速器機體結構尺寸如表12-1： 表12-1 減速器機體結構尺寸 名稱 符號 計算公式 結果 箱座壁厚 10 箱蓋壁厚 9 箱蓋凸緣厚度 12 箱座凸緣厚度 15 箱座底凸緣厚度 25 地腳螺釘直徑 M20 地腳螺釘數目 查手冊 4 軸承旁聯接螺栓直徑 M16 機蓋與機座聯接螺栓直徑 =（0.5~0.6） M10 軸承端蓋螺釘

57、直徑 =（0.4~0.5） 10(6個) 視孔蓋螺釘直徑 =（0.3~0.4） 8 定位銷直徑 =（0.7~0.8） 8 ，，至外機壁距離 查機械課程設計指導書表4 26 22 18 ，至凸緣邊緣距離 查機械課程設計指導書表4 24 16 外機壁至軸承座端面距離 =++（8~12） 50 大齒輪頂圓與內機壁距離 >1.2 15 齒輪端面與內機壁距離 > 10 機蓋，機座肋厚 8 軸承端蓋外徑 +（5-5.5） 130（1軸） 140（2軸） 165（3軸） 軸承旁聯結螺栓距離

58、 1300（1軸） 140（2軸） 165（3軸） 第十三章 密封件，潤滑劑及潤滑方式的選擇 13.1密封件 密封的主要目的是防止灰塵、水分等進入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑牧魇?。因為此減速器的工作條件無特殊要求，所以選擇密封圈密封即可。 13.2齒輪潤滑 因為兩對齒輪嚙合的圓周速度都小于12m/s，所以采用油池潤滑。常用潤滑油的主要性能和用途，選用L-CKB工業(yè)閉式齒輪油，浸油深度取為浸沒大齒輪齒頂10mm 13.3滾動軸承 因為 高速軸 中間軸 低速軸 所以軸承均采用潤滑脂潤滑，查表根據常用潤滑脂的主要性能和用途，選用滾動軸承脂（ZGN69-2

59、）潤滑。 第十四章 裝配草圖設計 裝配圖是表達各零件的相互關系、位置、形狀和尺寸的圖樣，也是機器組裝、調試、維護和繪制零件圖等的技術依據。由于裝配圖的設計和繪制比較復雜，因此，應先做裝配草圖設計。在設計過程中，必須綜合考慮零件的工作條件、材料、強度、剛度、制造、安裝、調整、潤滑和密封等方面的要求，以期得到工作性能好、便于制造維護、成本低廉的機器。 裝配草圖的設計內容包括：確定軸的結構及其尺寸；選擇軸承型號；確定軸的支點距離和軸上零件力的作用點；設計和繪制軸上的傳動零件和其它零件的結構；箱體及其附件的結構，為工作圖（裝配工作圖和零件工作圖等）的設計打下基礎。在繪圖過程中要注

60、意：傳動零件的結構尺寸是否協(xié)調和是否有干涉；驗算軸的強度和軸承的壽命。 在裝配草圖的設計過程中，繪圖與計算是交互進行的，經過反復修改，以獲得較好的設計效果。應該避免單純追求圖紙的表面美觀，而不愿意修改已發(fā)現的不合理結構。設計時通常采用“邊計算、邊畫圖、邊修改”，逐步完善和細化設計圖紙。 裝配草圖設計可按初繪裝配草圖，軸、軸承的校核計算，完成裝配草圖三個階段進行。 14.1 初繪減速器裝配草圖 14.1.1 初繪裝配草圖前的準備 在繪制裝配草圖前，應做好以下準備工作： （1）通過參觀和拆裝實際減速器，觀看有關減速器的錄象，閱讀減速器裝配圖，了解各零部件的功用、結構和相互關系，做到對

61、設計內容心中有數； （2）確定主要零件的主要尺寸，如齒輪的分度圓和齒頂圓直徑、寬度、輪轂長度、傳動中心矩等； （3）按工作條件和轉矩選定聯軸器的類型和型號，查出對兩端軸孔直徑和孔寬及其有關裝配尺寸的要求。具體的型號確定還有賴于軸的結構尺寸的確定； （4）按工作條件初步選擇軸承類型； （5）確定滾動軸承的潤滑和密封方式。當大齒輪的圓周速度時，可采用飛濺的潤滑油潤滑軸承；當時，可采用潤滑脂潤滑軸承。軸承的密封型式可根據軸承的潤滑方式和工作環(huán)境選定； （6）推薦減速器箱體的結構采用剖分式，如圖14-1。圖14-2和14-3為鑄造箱體的減速器結構圖，其各部分尺寸可按表14-1、14-2所列公

62、式確定。 圖14-2二級圓柱齒輪減速器 名稱 符號 尺寸關系 箱座壁厚 箱蓋壁厚 箱座凸緣厚度 箱蓋凸緣厚度 箱座底凸緣厚度 地腳螺釘直徑 地腳螺釘數目 軸承旁聯結螺栓直徑 箱蓋與箱座聯結螺栓直徑 聯結螺栓的間距 軸承端蓋螺釘直徑 窺視孔蓋螺釘直徑 定位銷直徑 定位銷直徑 、、至外箱壁距離 見表14-2 、至凸緣邊緣距離 見表14-2 軸承旁凸臺半徑

63、 凸臺高度 各處凸臺高度一致，以便扳手操作為準，一般按低速級軸承座外徑確定 外箱壁至軸承座端面距離 大齒輪頂圓與內箱壁距離 齒輪端面與內箱壁距離 箱蓋、箱座筋厚 、 ， 軸承端蓋外徑 軸承座直徑 嵌入式端蓋：1.25D+10 D為軸承外徑。 軸承旁聯結螺栓距離 盡量靠近，以和互不干涉為準， 一般取 表14-2 、值 螺栓直徑 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 沉頭座直徑 14 12 18 16 14 22 18 16 26 22 20 33 26

64、 24 40 34 28 48 40 35 61 14.1.2 初繪裝配草圖的步驟 傳動零件（齒輪）、軸和軸承是減速器的主要零件，其它零件的結構隨之確定。繪圖時先畫主要零件，后畫次要零件；由箱內零件畫起，內外兼顧，逐步向外畫；先畫零件的中心線及輪廓線，后畫細部結構。畫圖時以一個視圖為主，兼顧其它視圖。 初繪裝配草圖的步驟如下： 14.1.2.1選擇比例尺，合理布置視圖 盡量選用1：1比例。布圖時，應根據齒輪的中心矩、頂圓直徑及輪寬等主要尺寸，估計出減速器的輪廓尺寸，合理布置圖面。 14.1.2.2確定減速器各零件的相互位置 繪圖順序如下： （1）確定傳動件的輪廓

65、和相對位置 在主、俯視圖上畫出箱體內齒輪的中心線、齒頂圓、分度圓、齒寬和輪轂長等輪廓尺寸，其它細部結構暫不畫出。 （2）確定箱體內壁和軸承座端面的位置 大齒輪頂圓和齒輪端面與箱體內壁之間留有一定距離和 ，以避免由于箱體鑄造誤差引起的間隙過小，造成齒輪與箱體相碰。和 取值參見表14-1。小齒輪頂圓與箱體內壁間的距離，可待完成裝配草圖階段由主視圖上箱體結構的投影關系確定。 減速器箱體內壁至軸承內側之間的距離為。如軸承采用箱體內潤滑油潤滑時，的值見圖14-4(a)，如軸承采用潤滑脂潤滑時，則需要裝擋油環(huán)，的值見圖14-4(b)。在軸承位置確定后，畫出軸承輪廓。 箱體內壁至軸承座端面的距離的

66、值的確定要考慮扳手空間的尺寸、，參見圖14-5；、值見表14-2。 14.1.2.3初步計算軸徑 畫出齒輪和箱體的輪廓圖后，根據軸所傳遞的轉矩，按扭轉強度初步計算軸的直徑， 當從動軸外伸部分與聯軸器聯結時，計算軸徑應在所選聯軸器孔徑的允許范圍內，否則應改變軸徑，與其相匹配。 14.1.2.4進行軸的結構設計 軸的結構設計包括確定軸的合理外形和全部結構尺寸。 軸的結構應滿足：軸和軸上零件有準確的工作位置；軸上零件應便于裝拆和調整；軸應具有良好的制作工藝等。通常把軸做成階梯形（圖14-6）。 圖14-6 軸的結構 （a）軸承脂潤滑（b）軸承油潤滑 ． 軸的結構設計參考有關教材。 注意：軸的外伸長度取決于外接零件及軸承蓋的結構。 14.1.2.5初步選擇軸承型號 軸承型號和具體尺寸可根據軸的直徑初步選出，一般一根軸上取同一型號的軸承，使軸承孔可一次鏜出，保證加工精度。 14.1.2.6選擇鍵的類型及型號 14.1.2.7畫出軸承蓋外形 除畫出軸承蓋外形外，還要完整畫出一個聯結螺栓，其余