齒輪軸系實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)

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學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 1 頁 共 40 頁學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 2 頁 共 40 頁畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書齒輪軸系實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)號： 學(xué) 院： 系 名： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 年 月機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 3 頁 共 40 頁齒輪軸系實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)摘要：減速器是典型的機(jī)械基礎(chǔ)部件，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器中。因此減速器的結(jié)構(gòu)、功能及設(shè)計(jì)一直是高校機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生必需學(xué)習(xí)的內(nèi)容。而清楚地學(xué)習(xí)和了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理是進(jìn)一步分析和設(shè)計(jì)減速器的關(guān)鍵。本次設(shè)計(jì)根據(jù)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)了三種減速器。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括傳動系統(tǒng)總體方案的確定，傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及一些輔助零件的設(shè)計(jì)，使自己對機(jī)械設(shè)計(jì)課程內(nèi)容有了更深刻的認(rèn)識。初步掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程，提高了繪圖能力以及使用 AutoCAD 的能力.關(guān)鍵詞：AutoCAD， 減速器，傳動系統(tǒng)The Designment of The Gear Shafting Experimental EstradeAbstract: Reducer is the basis of typical mechanical components, is widely used in various machines. So a student who is major in mechanical in universities has to learn the gear structure, function and designment. It is critical to further analysis and designment of gear that clearly to learn and understand its internal structure and working principle. According to the specific task, this designment has designed three kinds of the gear. The contents of the designment include the determination of transmission system’s overall program, the designment of the drive system, the designments and calculations of the important parts, and the designment of some auxiliary parts, making me do a deeper understanding for the term project on machine design. Initially grasping the general 學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 4 頁 共 40 頁process of the mechanical designment, improving the capabilities of drafting and the abilities of using AutoCAD.Key words: AutoCAD, Reducer, Transmission system目 錄1 緒論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 本課題的研究背景及意義 11.2 齒輪減速器國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 21.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.2 國外研究現(xiàn)狀 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.3 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 31.3.1 本課題要研究或解決的問題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.3.2 擬采用的研究手段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.3.3 本課題的設(shè)計(jì)思路 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42 減速器的概況 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.1 齒輪減速器的發(fā)展 62.2 齒輪減速器的含義、基本構(gòu)造、特點(diǎn)及其應(yīng)用 72.2.1 齒輪減速器的含義 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.2.2 齒輪減速器的基本構(gòu)造 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.2.3 齒輪減速器的特點(diǎn)及其應(yīng)用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????92.3 齒輪減速器的分類 92.4 減速器的工作原理 10學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 5 頁 共 40 頁2.5 減速器的潤滑及保養(yǎng) 103 實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.1 分析各零件的作用、結(jié)構(gòu)及類型 113.1.1 實(shí)驗(yàn)臺的主要零部件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.1.2 實(shí)驗(yàn)臺的附件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.2 對零件參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 123.2.1 傳動裝置的總傳動比和分配傳動比確定 ????????????????????????????????????????????????????????123.2.2 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????133.2.3 齒輪的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????143.2.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????193.2.5 軸承的選用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????233.2.6 鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????244 確定裝配方案 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????244.1 齒輪傳動的確定 244.2 傳動組合的確定 254.3 軸承的確定和與軸的配合 274.3.1 軸承的確定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????274.3.2 軸承的配合與固定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????294.4 軸裝配方案的確定 295 結(jié)束語 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32參考文獻(xiàn) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33致 謝 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????351 緒論齒輪軸系組合實(shí)驗(yàn)是機(jī)械設(shè)計(jì)中重要實(shí)驗(yàn)，齒輪傳動實(shí)驗(yàn)臺近年來無論在臺位的大小、數(shù)目、類型和水平方面都得到了迅速的發(fā)展。在功能方向, 也從為單一的特定任務(wù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺而發(fā)展到設(shè)計(jì)多用途的實(shí)驗(yàn)臺，但是在齒輪傳動過程中仍然存在著齒輪傳動不平穩(wěn)，傳動比不精確，工作不可靠、效率低、壽命短、使用的功率、速度和尺寸范圍狹窄等特點(diǎn)，因此為了解決這些問題以及進(jìn)一步提高學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 6 頁 共 40 頁實(shí)驗(yàn)效率和效果，在研究本課題時(shí)我們應(yīng)該更加注重齒輪傳動過程中的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得我們設(shè)計(jì)出來的齒輪軸系實(shí)驗(yàn)臺滿足此次設(shè)計(jì)要求。1.1 本課題的研究背景及意義齒輪是使用量大面廣的傳動元件。目前世界上齒輪最大傳遞功率已達(dá) 6 500kw，最大線速度達(dá) 210rn/s (在實(shí)驗(yàn)室中達(dá) 300rn/s)；齒輪最大重量達(dá) 200t，最大直徑達(dá)￠25．6m(組合式)，最大模數(shù) m 達(dá) 50mm。我國自行設(shè)計(jì)的高速齒輪(增)減速器的功率已達(dá) 44000kw，齒輪圓周速度達(dá) 150m/s 以上。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器，用于原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。減速器是典型的機(jī)械基礎(chǔ)部件，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器中。因此減速器的結(jié)構(gòu)、功能及設(shè)計(jì)一直是高校機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生必需學(xué)習(xí)的內(nèi)容。而清楚地學(xué)習(xí)和了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理是進(jìn)一步分析和設(shè)計(jì)減速器的關(guān)鍵。減速器作為一種重要的動力傳動裝置，在機(jī)械化生產(chǎn)中起著不可替代的作用。目前在減速器的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，研究開發(fā)以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為目標(biāo)，全過程綜合應(yīng)用 CAD 及其相關(guān)的一體化集成技術(shù)已經(jīng)成為必然趨勢。然而，傳統(tǒng)的減速器的設(shè)計(jì)均屬于演示型和展示型實(shí)驗(yàn)，這并不便于教學(xué)，更重要的是不能充分滿足高校旨在培養(yǎng)學(xué)生動手創(chuàng)新的能力，也不能培養(yǎng)綜合型的人才。隨著中國改革開放以來，科技進(jìn)步成為了第一生產(chǎn)力，把科技運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐、變成現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力已經(jīng)在改革開放的進(jìn)程中占據(jù)著至關(guān)重要的地位，為了培養(yǎng)新型人才，從而使得中國的機(jī)械化工業(yè)更加領(lǐng)先，那么齒輪軸系實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)就迫在眉睫了。本課題所要設(shè)計(jì)的齒輪軸系實(shí)驗(yàn)臺對后續(xù)順利進(jìn)入大學(xué)以及更高學(xué)府的學(xué)生來說進(jìn)行深造是很有裨益的，我們學(xué)生在學(xué)校里面學(xué)到的大多是理論知識，而實(shí)踐這個(gè)環(huán)節(jié)又是很缺乏的，這就會有不能把所學(xué)到的知識應(yīng)用到實(shí)踐中的缺陷。本課題的設(shè)計(jì)將會 為我們的后輩將來更好的完成實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)實(shí)踐平臺，使他們更好的了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造這門課程所要做的所要解決的問題是什么，從而為他們更深刻的理解理論知識打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為他們走上社會工作崗位之后能夠很快的進(jìn)入狀態(tài)做準(zhǔn)備。1.2 齒輪減速器國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 7 頁 共 40 頁1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國加入世貿(mào)組織(WTO)，工程機(jī)械齒輪必須跟上整機(jī)產(chǎn)品升級換代的要求。隨著我國大功率工程機(jī)械的研制開發(fā)，中國工程機(jī)械齒輪傳動產(chǎn)品——液力傳動裝置和動力換擋變速箱以及靜壓傳動裝置，將有較大的發(fā)展。我國農(nóng)用運(yùn)輸車經(jīng)過加年的成長與高速發(fā)展，現(xiàn)已進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期，各型輪式拖拉機(jī)有向大功率發(fā)展的趨勢。因此與之配套的拖拉機(jī)齒輪企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)，將會緊緊跟上發(fā)展的步伐。隨著我國航天、航空、機(jī)械、電子、能源及核工業(yè)等方面的快速發(fā)展和工業(yè)機(jī)器人等在各工業(yè)部門的應(yīng)用，我國在諧波傳動技術(shù)應(yīng)用方面已取得顯著成績。同時(shí)，隨著國家高新技術(shù)及信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對諧波傳動技術(shù)產(chǎn)品的需求將會更加突出。船用齒輪箱在某些指標(biāo)方面與國際先進(jìn)水平尚有一定差距，但在制造精度方面及某些產(chǎn)品性能方面已接近國際水平。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，游艇、高速艇齒輪箱將會有較大的發(fā)展。面臨 2l 世紀(jì)，齒輪先進(jìn)制造技術(shù)的全過程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)的結(jié)合，將會飛速發(fā)展。隨著我國改革開放，世界級的跨國大公司已開始大舉進(jìn)軍中國市場，并以獨(dú)資、合資、合作制造等形式在我國生產(chǎn)汽車、工程機(jī)械、大型成套設(shè)備的齒輪及齒輪裝置，齒輪產(chǎn)品在我國將會有大量國際品牌加入，這必將促使我國零部件結(jié)構(gòu)的大調(diào)整，車輛齒輪生產(chǎn)的專業(yè)化集中度將繼續(xù)提高。目前齒輪行業(yè)存在的低水平制造能力過剩，高水平制造能力不足的局面必須改變。中國齒輪行業(yè)在 20 世紀(jì) 90 年代的快速發(fā)展，已基本完成了由賣方市場到買方市場的轉(zhuǎn)變。隨著我國體制改革的深入，充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用，加強(qiáng)行業(yè)自律性市場約束，形成有序競爭的市場機(jī)制，是當(dāng)前市場發(fā)展的迫切任務(wù)?？傊?dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高、二低、二化方面發(fā)展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率；二低即低噪聲、低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。減速器和齒輪的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)水平，因此，開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景。學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 8 頁 共 40 頁1.2.2 國外研究現(xiàn)狀齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛的使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題也未解決好。最近報(bào)導(dǎo)，日本住友重工研制的 FA 型高精度減速器，美國 Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式減速器，在傳動原理和結(jié)構(gòu)上與平動齒輪減速器類似或相似，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)，提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動齒輪傳動原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī)器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動機(jī)已經(jīng)基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動機(jī)的尺寸在納米級范圍，如能輔以納米級的減速器，則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。1.3 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）1.3.1 本課題要研究或解決的問題本課題所設(shè)計(jì)的齒輪軸系實(shí)驗(yàn)臺主要是為了解決今年來學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)所遇到的困難的，由于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)只是老師做演示或者展示，而學(xué)生只能坐著看老師怎么做，由于條件限制而不能動手做。此次設(shè)計(jì)主要是為了解決學(xué)生在做機(jī)械課程設(shè)計(jì)時(shí)因沒有能夠具體時(shí)間而無法入手的困境，此實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)能夠讓每一位學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)都有機(jī)會動手做而不是光看，更重要的是解決學(xué)生不能夠很好的理解老師在課堂上所講的理論知識，還可以方便老師教學(xué)，使得教學(xué)任務(wù)能夠更好更容易的完成。1.3.2 擬采用的研究手段1.文獻(xiàn)資料分析通過查閱研究國內(nèi)國外的一些關(guān)于齒輪減速器的文獻(xiàn)資料進(jìn)行分析，從而得出解決問題的方案。2.實(shí)證分析學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 9 頁 共 40 頁引用具體的事例進(jìn)行剖析，說明減速器的功能作用，以及應(yīng)用齒輪減速器對于機(jī)械的運(yùn)行有何積極有利的作用3.綜合分析通過對文獻(xiàn)資料的綜合分析，可以對縱觀全局對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得出令人信服的結(jié)論1.3.3 本課題的設(shè)計(jì)思路從國內(nèi)外研究齒輪傳動的文獻(xiàn)資料中，我了解到齒輪減速器的種類很多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們互相組合起來的減速器；按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐一圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。⑴．單級圓柱齒輪減速器轉(zhuǎn)齒可做成直齒、斜齒和人字齒。直齒用于速度較低（ν≤8m/s)載荷較輕的轉(zhuǎn)動；斜齒輪用于速度較高的傳動，人字齒輪用于載荷較重的傳動中，箱體通常用鑄鐵做成，單件或小批生產(chǎn)有時(shí)采用焊接結(jié)構(gòu)。軸承一般采用滾動軸承，重載或特別高速時(shí)采用滑動軸承。其他型式的減速器與此類同⑵．兩級圓柱齒輪減速器①展開式：結(jié)構(gòu)簡單、但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。用于載荷比較平穩(wěn)的場合。高速級一般做成斜齒，低速級可做成直齒。學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 10 頁 共 40 頁②分流式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但由于齒輪相對于軸承對稱布置，與展開式相比載荷沿齒寬分布均勻，軸承受載較均勻。中間軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩只相當(dāng)于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的一半。適用于變載荷的場合。高速級一般用斜齒，低速級可用直齒或人字齒。③同軸式：減速器橫向尺寸較小，兩對齒輪浸入油中深度大致相同，但軸向尺寸大和重量較大，且中間軸較長、剛度差，使沿齒寬載荷分布不均勻。高速軸的承載能力難于充分利用。④同軸分流式：每對嚙合齒輪僅傳遞全部荷的一半，輸入軸和輸出軸只承受扭矩，中間軸只受全部載荷的一半，故與傳遞同樣功率的其他減速器相比，軸頸尺寸可以縮小。⑶．三級圓柱齒輪減速器①展開式：同兩級展開式②分流式：同兩級分流式學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 11 頁 共 40 頁為了進(jìn)一步提高輪傳動軸系組合實(shí)驗(yàn)臺的效率和效果，作者將從以下步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)組合至少兩種傳動軸系方案。2.根據(jù)所選擇的傳動方案，設(shè)計(jì)出軸、聯(lián)軸器、齒輪和相關(guān)零件等。3.軸承的設(shè)計(jì)及其校對。4.密封結(jié)構(gòu)的選擇。5.減速器的潤滑。2 減速器的概況2.1 齒輪減速器的發(fā)展⑴．20 世紀(jì) 70－80 年代，世界上減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，且與新技術(shù)革命的發(fā)展緊密結(jié)合。通用減速器的發(fā)展趨勢如下： ①高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高 4 倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 ②積木式組合設(shè)計(jì)。基本參數(shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 ③型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。 ⑵．促使減速器水平提高的主要因素有：①理論知識的日趨完善，更接近實(shí)際（如齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法、修形技術(shù)、變形計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、齒根圓滑過渡、新結(jié)構(gòu)等） 。 ②采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量控制水平提高。 ③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。 學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 12 頁 共 40 頁④加工精度提高到 ISO5－6 級。 ⑤軸承質(zhì)量和壽命提高。 ⑥潤滑油質(zhì)量提高。 自 20 世紀(jì) 60 年代以來，我國先后制訂了 JB1130－70《圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器的標(biāo)準(zhǔn)，除主機(jī)廠自制配套使用外，還形成了一批減速器專業(yè)生產(chǎn)廠。目前，全國生產(chǎn)減速器的企業(yè)有數(shù)百家，年產(chǎn)通用減速器 25 萬臺左右，對發(fā)展我國的機(jī)械產(chǎn)品作出了貢獻(xiàn)。 20 世紀(jì) 60 年代的減速器大多是參照蘇聯(lián) 20 世紀(jì) 40－50 年代的技術(shù)制造的，后來雖有所發(fā)展，但限于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)、工藝水平及裝備條件，其總體水平與國際水平有較大差距。 改革開放以來，我國引進(jìn)一批先進(jìn)加工裝備，通過引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)和科研攻關(guān)，逐步掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度均有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從JB179－60 的 8－9 級提高到 GB10095－88 的 6 級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在 4－5 級。部分減速器采用硬齒面后，體積和質(zhì)量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率有了較大的提高，對節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到很大的作用。 我國自行設(shè)計(jì)制造的高速齒輪減（增）速器的功率已達(dá) 42000kW ，齒輪圓周速度達(dá) 150m/s 以上。但是，我國大多數(shù)減速器的技術(shù)水平還不高，老產(chǎn)品不可能立即被取代，新老產(chǎn)品并存過渡會經(jīng)歷一段較長的時(shí)間。 2.2 齒輪減速器的含義、基本構(gòu)造、特點(diǎn)及其應(yīng)用2.2.1 齒輪減速器的含義齒輪減速器又稱減速機(jī)、減速箱。是一臺獨(dú)立的傳動裝置。常安裝在電動機(jī)（或其他原動機(jī)）與工作機(jī)之間，起降低轉(zhuǎn)速和相應(yīng)增大轉(zhuǎn)矩的作用。在某些情況下，也用來增速，這時(shí)則稱為增速器。 2.2.2 齒輪減速器的基本構(gòu)造齒輪減速器主要由傳動零件（齒輪或蝸桿） 、軸、軸承、箱體及其附件組成。其基本機(jī)構(gòu)有三大部分：①齒輪、軸及軸承組合：小齒輪與軸制成一體，稱齒輪軸，這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑相關(guān)不大的情況下，如果軸的直徑為 d，齒輪齒根圓的直徑為 df，則當(dāng) df-d≤6～7mn 時(shí)，應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)。而當(dāng) df-學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 13 頁 共 40 頁d＞6～7mn 時(shí)，采用齒輪與軸分開為兩個(gè)零件的結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪。此時(shí)齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)接，軸上零件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合，用于承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況。當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，應(yīng)采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結(jié)構(gòu)。軸承是利用齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)濺起的稀油，進(jìn)行潤滑。箱座中油池的潤滑油，被旋轉(zhuǎn)的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面坡口后，通過導(dǎo)油槽流入軸承。當(dāng)浸油齒輪圓周速度 υ≤2m/s 時(shí)，應(yīng)采用潤滑脂潤滑軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開。為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁覊m進(jìn)入箱內(nèi)，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。②箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產(chǎn)的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體；灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時(shí)需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面。③減速器附件：為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時(shí)箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計(jì)。1）檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時(shí)，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。2)通氣器減速器工作時(shí)，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設(shè)通氣器。3)軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點(diǎn)是拆裝、調(diào)整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 14 頁 共 40 頁零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整。4)定位銷為保證每次拆裝箱蓋時(shí)，仍保持軸承座孔制造加工時(shí)的精度，應(yīng)在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對稱箱體應(yīng)呈對稱布置，以免錯(cuò)裝。5)油面指示器檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設(shè)油面指示器。6)放油螺塞換油時(shí)，排放污油和清洗劑，應(yīng)在箱座底部，油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時(shí)用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。7)啟箱螺釘為加強(qiáng)密封效果，通常在裝配時(shí)于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時(shí)往往因膠結(jié)緊密難于開蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當(dāng)位置，加工出～2 個(gè)螺孔，旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設(shè)啟箱螺釘，啟蓋時(shí)用起子撬開箱蓋，啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕壜?lián)接螺栓。2.2.3 齒輪減速器的特點(diǎn)及其應(yīng)用特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)緊湊，②傳遞功率范圍大，③工作可靠，壽命長，效率較高，④使用和維護(hù)簡單。應(yīng)用：非常廣泛。它的主要參數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專門工廠進(jìn)行生產(chǎn)。一般情況下，按工作要求，根據(jù)傳動比、輸入軸功率和轉(zhuǎn)速、載荷工況等，可選用標(biāo)準(zhǔn)減速器；必要時(shí)也可自行設(shè)計(jì)制造。 2.3 齒輪減速器的分類減速機(jī)是一種相對精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。它的種類繁多，型號各異，不同種類有不同的用途。減速器的種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐－圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。以下是常用的減速器分類：⑴擺線針輪減速機(jī)，⑵硬齒面圓柱齒輪減速器，⑶行星齒輪減速機(jī)，⑷軟齒面減速機(jī) ，⑸三環(huán)減速機(jī)，⑹起重機(jī)減速機(jī)，⑺蝸桿減速機(jī)，⑻軸裝式硬齒面減速機(jī)，⑼無級變速器學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 15 頁 共 40 頁2.4 減速器的工作原理減速器的工作原理概述：就是利用各級齒輪傳動來達(dá)到降速的目的.減速器就是由各級齒輪副組成的.比如用小齒輪帶動大齒輪就能達(dá)到一定的減速的目的,再采用多級這樣的結(jié)構(gòu),就可以大大降低轉(zhuǎn)速了. 減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè)備，把電動機(jī).內(nèi)燃機(jī)或其它高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動力通過減速機(jī)的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的，普通的減速機(jī)也會有幾對相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動比。 減速機(jī)是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。 減速機(jī)的作用： 在目前用于傳遞動力與運(yùn)動的機(jī)構(gòu)中,減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛,幾乎在各式機(jī)械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡,從交通工具的船舶,汽車,機(jī)車,建筑用的重型機(jī)具,機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動化生產(chǎn)設(shè)備,到日常生活中常見的家電,鐘表等等.其應(yīng)用從大動力的傳輸工作,到小負(fù)荷,精確的角度傳輸都可以見到減速機(jī)的應(yīng)用,且在工業(yè)應(yīng)用上,減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能,因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備. 減速器是一種動力傳達(dá)的機(jī)構(gòu),在應(yīng)用上于需要較高扭矩以及不需要太高轉(zhuǎn)速的地方都用的到它.例如:輸送帶,攪拌機(jī),卷揚(yáng)機(jī),拍板機(jī) ,自動化專用機(jī)…,而且隨著工業(yè)的發(fā)展和工廠的自動化,其利用減速機(jī)的需求量日益成長.通常減速的方法有很多,但最常用的方法是以齒輪來減速,可以縮小占用空間及降低成本,所以也有人稱減速機(jī)為齒輪箱(GearBox).通常齒輪箱是一些齒輪的組合,因齒輪箱本身并無動力,所以需要驅(qū)動組件來傳動它,其中驅(qū)動組件可以是馬達(dá),引擎或蒸汽機(jī)…等.而使用減速機(jī)最大的目的有下列幾種:1.動力傳遞 2.獲得某一速度 3.獲得較大扭矩.但除了齒輪減速機(jī)外,由加茂精工所開發(fā)的球體減速機(jī),提供了另一項(xiàng)價(jià)值,就是高精度的傳動,且傳動效率高,為劃時(shí)代的新傳動構(gòu)造。 2.5 減速器的潤滑及保養(yǎng)在投入運(yùn)轉(zhuǎn)之前，在減速機(jī)中裝入建議的型號和數(shù)值的潤滑脂。減速機(jī)采用潤滑油潤滑。對于豎直安裝的減速機(jī)，鑒于潤滑油可能不能保證最上面的軸承的可靠潤滑，因此采用另外的潤滑措施。 在運(yùn)行以前，在減速機(jī)中注入適量的潤滑油，潤滑油的粘性根據(jù)以下列表選擇。減速機(jī)通常裝備有注油孔和放油塞。因而在訂購減速機(jī)的時(shí)候必須指定安裝學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 16 頁 共 40 頁位置。下表列出了一般應(yīng)用中建議采用的潤滑油的牌子和型號。 注意：對于非常規(guī)工作條件的應(yīng)用，請征詢制造廠的意見。 工作油溫不能超過 80℃。 終生潤滑的組合減速機(jī)在制造廠注滿合成油，除此之外，減速機(jī)供貨時(shí)通常是不帶潤滑油的，并帶有注油塞和放油塞。本樣本中列出的減速機(jī)潤滑油數(shù)量只是估計(jì)值。根據(jù)訂貨時(shí)指定的安裝位置設(shè)置油位塞的位置以保證正確注油，減速機(jī)注油量應(yīng)該根據(jù)不同安裝方式來確定。如果傳輸功率超過減速機(jī)的熱容量，必須提供外置冷卻裝置. 減速比：輸入轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)速之比。 級數(shù)：行星齒輪的套數(shù)。一般最大可以達(dá)到三級，效率會有所降低。 滿載效率：在最大負(fù)載情況下（故障停止輸出扭矩） ，減速機(jī)的傳遞效率。 工作壽命：減速機(jī)在額定負(fù)載下，額定輸入轉(zhuǎn)速時(shí)的累計(jì)工作時(shí)間。 額定扭矩：是額定壽命允許的長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的扭矩。當(dāng)輸出轉(zhuǎn)速為 100 轉(zhuǎn)/分，減速機(jī)的壽命為平均壽命，超過此值時(shí)減速機(jī)的平均壽命會減少。當(dāng)輸出扭矩超過兩倍時(shí)減速機(jī)故障。 噪音：單位分貝 dB（A） ，此數(shù)值實(shí)在輸入轉(zhuǎn)速 3000 轉(zhuǎn)/ 分，不帶負(fù)載，距離減速機(jī) 1 米距離時(shí)測量值。 回差：將輸入端固定，是輸出端順時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)輸出端承受正負(fù) 2%額定扭矩時(shí)，減速機(jī)輸出端由一個(gè)微小的角位移，此角位移即為回程間隙。單位是“分”，即一度的 1/60。 3 實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析3.1 分析各零件的作用、結(jié)構(gòu)及類型3.1.1 實(shí)驗(yàn)臺的主要零部件① 軸：主要功用是直接支承回轉(zhuǎn)零件，以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動并傳遞動力。本試驗(yàn)臺中、除錐齒輪傳動軸為齒輪軸外、其余都屬階梯軸。分為：直齒輪用軸、錐齒輪軸、錐齒輪用軸、斜齒輪用軸、固游式蝸桿、兩端固定式蝸桿。② 軸承：用來支承軸或軸上回轉(zhuǎn)零件、保持軸的旋轉(zhuǎn)精度、減小磨擦和磨損。兩級傳動中，選用 GB/T276—1994 溝球軸承 6204；一級斜齒輪傳動中，選用GB/T276—1994 圓錐滾子軸承 30204。學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 17 頁 共 40 頁③ 齒輪：用來傳遞任意軸間的運(yùn)動和動力，在此起傳動及減速作用。本試驗(yàn)臺中有：直齒輪（大） 、直齒輪（?。?、圓錐齒輪（大） 、圓錐齒輪（?。?。3.1.2 實(shí)驗(yàn)臺的附件① 鍵：用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向?？筛鶕?jù)軸徑進(jìn)行選用，參照 GB/T1095-2003。② 軸套類、聯(lián)接件及其它：甩油環(huán)、擋油環(huán)、套筒、調(diào)整環(huán)、調(diào)整墊片、壓板、圓螺母、圓螺母止動圈、骨架油封、無骨架油封、軸用彈性卡環(huán)、羊毛氈圈、螺釘、墊圈、底座。③ 軸承端蓋類:凸緣式悶蓋(脂用) 、凸緣式透蓋(脂用 ) 、凸緣式悶蓋(油用) 、凸緣式透蓋( 油用) 、大凸緣式悶蓋(脂用) 、大凸緣式透蓋(脂用) 、嵌入式悶蓋、嵌入式透蓋、凸緣式透蓋(迷宮) 、迷宮式軸套。④ 軸承座類:錐齒輪軸用套環(huán)、蝸桿用套環(huán)、錐齒輪軸用支座、直齒輪軸用支座、蝸桿軸用支座。3.2 對零件參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算考慮到該設(shè)計(jì)主要針對學(xué)生實(shí)驗(yàn)，輸出的轉(zhuǎn)速較低，所用電機(jī)轉(zhuǎn)速功率都不會太高，故選用 Y132M-8 型電動機(jī)，其參數(shù)如下：3.2.1 傳動裝置的總傳動比和分配傳動比確定（1）總傳動比：i 總 =n 電動 /n 傳動 =960/60=16（2）分配各級傳動比①取齒輪 i 齒輪 =2 2=4?②∵i 總 =i 齒輪 ×i 帶∴i 帶 =i 總 /i 齒輪 =16/4=43.2.2 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)⑴ 各軸轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)速 minr電動機(jī)型號額定功率 Pkwed同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速電動機(jī)重量 NY132S-6 3 1000 960 63學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 18 頁 共 40 頁＝ ＝960/4＝240 r/min?n0/im＝ ＝ 240/2＝120 r/minⅠ1＝ / ＝120/2=60 r/min2i⑵ 各軸輸入功率＝ × ＝3×0.96＝2.94kWⅠPdp1?＝ ×η2＝2.94×0.98＝2.74kW＝ × ＝2.74×0.95＝2.55kWⅠ3則各軸的輸出功率： ＝ ×0.98=2.94×0.98=2.88kW?P＝ ×0.98=2.74×0.98=2.68kW?Ⅰ＝ ×0.98=2.55×0.98=2.5kW?⑶ 各軸輸入轉(zhuǎn)矩= × × N·m1Td0i1?電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9550Pd/nm =9550×3/1000=28.65 N·m所以輸入轉(zhuǎn)矩：＝ × × =28.65×4×0.96=110.02N·mⅠTd0i1?＝ × =110.016×2×0.98=215.63N·m2＝ × =215.63×2×0.98=422.64N·mⅠ3輸出轉(zhuǎn)矩：＝ ×0.98=107.82N·m?T＝ ×0.98=211.32N·m?Ⅰ＝ ×0.98=414.19N·m?運(yùn)動和動力參數(shù)結(jié)果如下表軸名 功率 P KW 轉(zhuǎn)矩 T Nm 轉(zhuǎn)速 r/min學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 19 頁 共 40 頁輸入 輸出 輸入 輸出電動機(jī)軸 3 28.65 9601 軸 2.94 2.88 110.02 107.82 2402 軸 2.74 2.68 215.63 211.32 1203 軸 2.55 2.5 422.64 414.19 603.2.3 齒輪的設(shè)計(jì)高速級齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算⑴ 齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪① 材料：高速級小齒輪選用 Q235 鋼，齒面硬度小于 165HBS，取小齒齒數(shù)=22。1Z高速級大齒輪選用 Q235 鋼，齒面硬度小于 165HBS ，z =i×Z =2×22=44。21② 齒輪精度按 GB/T10095.1，選擇 7 級。⑵ 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動的主要尺寸 2131 )][(2HEdtt ZuTK???????確定各參數(shù)的值:試選 =1.6t查課本圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z =2.45H由課本圖 10-26 =0.86 =0.901??2??則 =0.86+0.90=1.76??查課本 10-19 圖得：K =0.93 K =0.961??2??齒輪的疲勞強(qiáng)度極限取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應(yīng)用公式 10-12 得:學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 20 頁 共 40 頁[ ] = =0.93×960=892.8 H?1SKHN1limMPa[ ] = =0.96×960=921.6 22li許用接觸應(yīng)力 =892.8+921.6/2=907.2MPa????21HH????查課本由 表 10-6 得： =188MP 98PEZa選取齒寬系數(shù) 0.558 ?dT=95.5×10 × =95.5×10 ×2.55/10.15=239.92×10 N.M52/n5 4⑶ 設(shè)計(jì)計(jì)算小齒輪的分度圓直徑 d t1=64.412131 )][(2HEdtt ZuTK???????模數(shù)：m=d 1/z1=64.41/22=2.93mm根據(jù)課本 P130 表 10-2 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=3mm分度圓直徑 d1=mz1=3×22=66mmd2=mz2=3×44=132mm傳動中心距 a=m(z 1+z2)/2=3(22+44)/2=99mm驗(yàn)算齒輪圓周速度 V 齒 =3.14d1n1/60×1000=3.14×66×960/60×1000=3.32m/s使用系數(shù) =1.1AK根據(jù) v=0.67m/s,7 級精度，查表得動載系數(shù) K =1.00V齒向載荷分布系數(shù) K Hβ =1.245齒間載荷分布系數(shù) K Hα =1.00學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 21 頁 共 40 頁故載荷系數(shù):K＝K AKVK K =1.1×1.0×1.245×1.0=1.3695?H?⑷ 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)σ F=(2kT1/d1mb)YFS1≤[σ F1]確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)許用彎曲應(yīng)力[σ FP][σ F1]= 0.7σ Flim1 =709.2Mpa [σ F2]= 0.7σ Flim2 =709.2Mpa齒輪 1 復(fù)合齒形系數(shù) =4.304981fsY齒輪 1 應(yīng)力校正系數(shù) =1.56256a齒輪 2 復(fù)合齒形系數(shù) =4.015772fs齒輪 2 應(yīng)力校正系數(shù) =1.69048aY端面重合度 =1.64604??計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力σ F1=(2kT1/d1mb)YFS1=168.3Mpa＜[σ F1]σ F2=(2kT1/d1mb)YFS2=157Mpa＜[σ F2]小齒輪材料為 Q235 鋼接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σ Hlim1=960.0MPa齒輪 1 接觸疲勞強(qiáng)度許用值 [σ H]1=1050.9MPa大齒輪材料為 Q235 鋼學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 22 頁 共 40 頁齒輪 2 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σ Hlim2=960.0MPa齒輪 2 接觸疲勞強(qiáng)度許用值 [σ H]2=1050.9MPa計(jì)算模數(shù)=2.42?nm)][(cos2123FSadYZKT?????對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞n強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按 GB/T1357-1987 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 m =3mm 但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d =64.41 來計(jì)算1應(yīng)有的齒數(shù).于是由:= 21.47 取 z 1=21nmdZ1?那么 z2=2×21=42幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距：a= =96.013mm??21nmz??將中心距圓整為 98mm因此齒輪為圓柱直齒齒輪,故參數(shù) , , 等不必修正.???khZ計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑=63mm11mzd??=126mm22因?qū)嶒?yàn)室條件限制，圓整后 d =64mm d =130mm12小齒輪 大齒輪齒數(shù) 21?z 42?z模數(shù) 3m3m壓力角 ?20?齒頂高系數(shù) 1*?ah學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 23 頁 共 40 頁頂隙系數(shù) 25.0*?c齒距 871p42.9?p齒厚 ms9.3ms71齒槽寬 e251?e.2齒根高 hf7. 53?fh齒頂高 ma31 ma1分度圓直徑 d6?d32齒高 h75. h75.6?基圓直徑 md02.1 md0412齒頂圓直徑 a7?a38齒根圓直徑 f5.81 f5.2?中心距 m9m9大齒輪學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 24 頁 共 40 頁小齒輪3.2.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算⑴. 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由于設(shè)計(jì)的是學(xué)生實(shí)驗(yàn)裝置的輸入軸，屬于一般軸的設(shè)計(jì)問題，選用 Q235鋼，抗拉強(qiáng)度 σ b=420Mpa，彎曲疲勞強(qiáng)度 σ -1=170Mpa。[σ -1]b=40Mpa⑵. 估算軸的基本直徑取 A=110d≥A (P I/ n1)1/3=110×[(2.77/138)1/3]=110×0.12=13.1mm考慮有鍵槽，將直徑增大 5%，則:d1=13.1mm×(1+5%)mm=13.75mm選 d1=14mm⑶ 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ①軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 25 頁 共 40 頁由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定。兩軸承分別以軸肩和大筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，軸通過兩端軸承實(shí)現(xiàn)軸向定位。大帶輪輪轂靠軸肩、平鍵和螺栓分別實(shí)現(xiàn)軸向定位和周向固定。② 確定軸各段直徑和長度I 段：d 1=14mm 長度取決于聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和安裝位置，根據(jù)聯(lián)軸器計(jì)算選擇，選取 YL6 型 Y 型凸緣聯(lián)軸器 L1=30mm。II 段:d 2=d1+2h=14mm＋2×0.07d1=14mm＋2×0.07×14mm =16.96mm∴d 2=18mm L2=32mmIII 段直徑d3=d2+2h=18mm＋2×0.07d 2=18mm+2×0.07×18mm=20.52mm 取 d3=20mm 初選用 6204 型深溝球軸承，其內(nèi)徑為 20mm,寬度為 14mm。L3=24Ⅳ段直徑d4=d3＋ 2h=20mm＋2×0.07d 2=20mm＋2 ×0.07×20mm =23.8mm 取 d4=25mmL4=L 大齒輪 +L 套筒 -1mm=30+21-1mm=50mmⅤ段直徑d5=d4+2h=25mm+2×0.07d4=28.5mm取 d5=30mmL5=27mmⅥ段直徑學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 26 頁 共 40 頁d6=d5+2h=30mm+2×0.07d5=38.2mm取 d6=40mmL6=20mmⅦ段直徑由于這里有齒輪存在。因此取 d7=25mmL7=28mmⅧ段直徑由于這里使用了 6204 深溝球軸承。因此取 d8=20mmL8=26mmL=30+32+24+50+27+20+28+26mm=237mm③按彎矩復(fù)合進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算A 求分度圓直徑：已知 d2=240mmB 求轉(zhuǎn)矩：已知 T2=9550×PⅡ / nⅡ =191.692N.mC 求圓周力：FtFt=2T2/d2=2×191692N.mm/240mm=1597.4ND 求徑向力 FrFr=Ft·tanα =1597.4N×tan200=581.5NE 因?yàn)樵撦S兩軸承對稱，所以：L A=LB=70mm學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 27 頁 共 40 頁學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 28 頁 共 40 頁傳動軸3.2.5 軸承的選用初步選擇滾動軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列角接觸球軸承.參照工作要求并根據(jù)實(shí)際尺寸,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 2 基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列角接觸球軸承 7204AC 型.dD B 軸承代號20 42 12 7004AC20 47 14 7204AC20 52 15 7304AC學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 29 頁 共 40 頁除了選用角接觸軸承外，本方案還需要深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)實(shí)際尺寸，選定（0）2 尺寸系列 6204 深溝球軸承。3.2.6 鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸由于實(shí)驗(yàn)條件限制，該設(shè)計(jì)中鍵槽的位置都在 的軸上，所以選擇的鍵槽25?規(guī)格均為 8 7，鍵的長度都為 22mm。?傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =28650 N·mm軸的直徑 d =25 mm鍵的截面尺寸 b×h =8×7 mm鍵的長度 L =22 mm鍵的有效長度 L 0 =14.000 mm接觸高度 k =2.800 mm載荷類型 P Type =靜載荷許用應(yīng)力 [σp] =135MPa 計(jì)算應(yīng)力 σp =58.469MPa 校核計(jì)算結(jié)果： σ≤[σ] 滿足小結(jié)：經(jīng)過對傳動裝置中零件的校核，此方案安全可行。4 確定裝配方案4.1 齒輪傳動的確定齒輪傳動分為以下八種類型，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行選擇組合方式。1)圓柱齒輪傳動用于平行軸間的傳動，一般傳動比單級可到 8、最大 20，兩級可到 45、最大60，三級可到 200、最大 300。傳遞功率可到 10 萬千瓦，轉(zhuǎn)速可到 10 萬轉(zhuǎn)/分，圓周速度可到 300 米/秒。單級效率為 0.96-0.99。直齒輪傳動適用于中、低速傳動。圓柱齒輪傳動的嚙合形式有三種：外嚙合傳動，由兩個(gè)外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合齒輪傳動，由一個(gè)內(nèi)齒輪和一個(gè)小的外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相同；齒輪齒條傳動，可將齒輪的傳動變?yōu)辇X條的直線移動，或者相反。2）錐齒輪傳動學(xué) 院 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 30 頁 共 40 頁用于相交軸間的傳動。單級傳動比可到 6，最大到 8，傳動效率一般為 0.94-0.98.直齒錐齒輪傳動運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，齒輪承載能力較高，但制造較難，應(yīng)用較少。3）雙曲面齒輪傳動用于交錯(cuò)軸間的傳動。單級傳動比可到 10，最大到 100，傳遞功率可到 750千瓦，傳動效率一般為 0.9-0.98，圓周速度可到 30 米/ 秒。由于有軸線偏置距，可以避免小齒輪懸臂安裝。廣泛應(yīng)用于汽車和拖拉機(jī)的傳動中。4）螺旋齒輪傳動用于交錯(cuò)軸間的傳動，傳動比可到 5，承載能力較低，磨損嚴(yán)重，應(yīng)用較少。5）蝸桿傳動交錯(cuò)軸傳動的主要形式，軸線交錯(cuò)角一般為 90 度。蝸桿傳動可獲得很大的傳動比，通常單級為 8-80，用于傳遞運(yùn)動時(shí)可達(dá) 1500；傳遞功率可達(dá) 4500 千瓦；蝸桿的轉(zhuǎn)速可到 3 萬轉(zhuǎn)/分；圓周速度可到 70 米/秒。蝸桿傳動工作平穩(wěn)，傳動比準(zhǔn)確，可以自鎖，但自鎖時(shí)傳動效率低于 0.5.蝸桿傳動齒面間滑動較大，發(fā)熱量較多，傳動效率低，通常為 0.45-0.97.6）圓弧齒輪傳動用凹凸元和左齒廓的齒輪傳動。空載時(shí)兩齒廓是點(diǎn)接觸，嚙合過程中接觸點(diǎn)沿軸線方向移動，靠縱向重合度大于一來獲得連續(xù)傳動。特點(diǎn)是接觸強(qiáng)度和承載能力高，易于形成油膜，無根切現(xiàn)象，齒面磨損較均勻，跑合性能好；但對中心距、切齒深和螺旋角的誤差敏感性很大，故對制造和安裝精度要求高。7）擺線齒輪傳動用擺線作齒廓的齒輪傳動。這種傳動齒面間接觸應(yīng)力較小，耐磨性好，無根切現(xiàn)象，但制造精度要求高，對中心距誤差敏感，僅用于鐘表及儀表中。8）行星齒輪傳動具有動軸線的齒輪傳動。行星齒輪傳動類型很多，不同類型的性能