機(jī)械設(shè)計(jì)報(bào)告

1、燕 山 大 學(xué)機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題目：二級展開式圓柱齒輪減速器學(xué) 院： 車輛與能源學(xué)院 年級專業(yè)： 3013級車輛工程 學(xué) 號： 130113030020 學(xué)生姓名： 李 艷 閣 指導(dǎo)教師： 劉 大 偉 前言帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置設(shè)計(jì)過程中的主要內(nèi)容為傳動方案的分析與擬定；選擇電動機(jī)；計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)；傳動零件、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸承、聯(lián)接件、潤滑密封和聯(lián)軸器的選擇計(jì)算；減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其附件的設(shè)計(jì)、繪制裝配圖和零件工作圖、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書以及設(shè)計(jì)總結(jié)和答辯。主要依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)和其他學(xué)科所學(xué)的知識，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊相關(guān)的規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖

2、冊相關(guān)部分的參考以及其他設(shè)計(jì)手冊和參考文獻(xiàn)的查閱，最后還有老師在整個課設(shè)過程中的指導(dǎo)和不斷的糾正，來完成本次的課程設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們獨(dú)立機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，對機(jī)械總體的設(shè)計(jì)有了一個宏觀的認(rèn)識，對具體的結(jié)構(gòu)及其作用和各部分之間的關(guān)系有了更加深刻的了解，考慮問題更加全面，不僅要考慮工藝性，標(biāo)準(zhǔn)化，還要考慮到經(jīng)濟(jì)性，環(huán)境保護(hù)等。綜合各種因素得到一個相對合理的方案。本次設(shè)計(jì)過程涉及到機(jī)械裝置的實(shí)體設(shè)計(jì)，涉及零件的應(yīng)力、強(qiáng)度的分析計(jì)算，材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，涉及到以前學(xué)過的工程制圖、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、公差配合與技術(shù)測量、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理等方面的知識，是對以前所學(xué)知識的一次

3、實(shí)踐應(yīng)用，考驗(yàn)學(xué)生的綜合能力，是一次十分難得的機(jī)會。目錄一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與技術(shù)要求6二、傳動系統(tǒng)方案制定與分析6三、傳動方案的技術(shù)設(shè)計(jì)與分析83.1 電動機(jī)選擇與確定83.1.1 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇83.1.2 電動機(jī)容量確定83.1.3 電動機(jī)轉(zhuǎn)速選擇93.2 傳動裝置總傳動比確定及分配103.2.1 傳動裝置總傳動比確定103.2.2 各級傳動比分配113.3 運(yùn)動學(xué)計(jì)算113.3.1 各級輸入功率113.3.2 各級轉(zhuǎn)速123.3.3 各級轉(zhuǎn)矩12四、關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算134.1設(shè)計(jì)原則制定134.2 齒輪傳動設(shè)計(jì)方案144.3一級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算154.3.1第一級齒輪傳動參數(shù)

4、選擇154.3.2第一級齒輪傳動強(qiáng)度校核204.4二級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算214.4.1第二級齒輪傳動參數(shù)設(shè)計(jì)214.4.2 第二級齒輪傳動強(qiáng)度校核264.5軸的計(jì)算284.5.1軸徑初估294.6鍵的選擇及鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算334.6.1 鍵聯(lián)接選擇方案334.6.3 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算344.6滾動軸承選擇方案36五、傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與總成385.1 裝配圖設(shè)計(jì)及部件結(jié)構(gòu)選擇、執(zhí)行機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范385.1.1 裝配圖總體布局385.1.2 軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析405.2 主要零部件的校核與驗(yàn)算445.2.1 軸系結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核(選擇低速軸進(jìn)行校核)445.2.2 滾動軸承的壽命計(jì)算50六、主要

5、附件與配件的選擇516.1聯(lián)軸器選擇516.2 潤滑與密封的選擇536.2.2 密封方案對比及確定546.3 通氣器556.4 油標(biāo)566.5 螺栓及吊環(huán)螺釘586.6油塞59七、零部件精度與公差的制定607.1 精度制定原則607.2 減速器主要結(jié)構(gòu)、配合要求617.2.1減速器主要結(jié)構(gòu)617.2.2 配合要求627.3 減速器主要技術(shù)要求62八、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性與安全性分析638.1減速器總重量估算及加工成本初算638.2 安全性分析648.3 經(jīng)濟(jì)性與安全性綜合分析64九、設(shè)計(jì)小結(jié)65十、參考文獻(xiàn)66摘要帶式運(yùn)輸機(jī)通過200多年的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。

6、帶式運(yùn)輸機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，輸送量大、輸送物料范圍廣泛、運(yùn)距長、裝卸料方便、可靠性高、運(yùn)費(fèi)低廉、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，是國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的設(shè)備。  傳動裝置更是帶式運(yùn)輸機(jī)的核心部分，傳動裝置即本次重點(diǎn)設(shè)計(jì)的減速器，起到降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩的作用，使其運(yùn)行更加平穩(wěn)；減速器中的齒輪傳動效率高、傳遞載荷大、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)保證了帶式運(yùn)輸機(jī)的廣泛應(yīng)用。因此減速器的設(shè)計(jì)是非常重要的。根據(jù)使用地點(diǎn)和使用要求確定了減速器的傳動帶式（本次選用二級展開式圓柱齒輪），根據(jù)帶拉力和卷筒的轉(zhuǎn)速確定電機(jī)型號及總體的傳動比，根據(jù)所選的傳動形式分配傳動比，設(shè)計(jì)齒輪的類型及尺寸，確定中心距；接下來進(jìn)行軸徑

7、的初估、軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（潤滑、密封方式的確定、軸承的選用）以及箱體的總體設(shè)計(jì)，之后用安全系數(shù)發(fā)對軸進(jìn)行校核，對軸承的壽命進(jìn)行計(jì)算。最后對整體進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)等進(jìn)行綜合分析對比。關(guān)鍵詞：減速器 整體設(shè)計(jì) 方案比較 安全性 經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)過程一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與技術(shù)要求任務(wù)描述：主要任務(wù)為減速器的設(shè)計(jì)，通過對減速器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，考慮到工作地點(diǎn)和其他要求，根據(jù)原始數(shù)據(jù)，任務(wù)書中帶的拉力（F）、帶速（v)和卷筒直徑（D)，設(shè)計(jì)出一個相對合理的方案，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。 技術(shù)要求：此傳動裝置工作地點(diǎn)為煤廠，生產(chǎn)批量為中批，能承受中等沖擊，使用年限為四年二班。合理的傳動方案應(yīng)保證工作可靠

8、，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護(hù)方便，不僅以單純地實(shí)現(xiàn)功能為目的，還要考慮標(biāo)準(zhǔn)化以及環(huán)境的保護(hù)等。二、傳動系統(tǒng)方案制定與分析傳動裝置總體設(shè)計(jì)的目的是確定傳動方案、選擇原動機(jī)、確定總傳動比和合理分配各級傳動比及計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)。如圖1所示為帶式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖，原動機(jī)為電動機(jī)，傳動裝置為減速器，工作機(jī)為卷筒，各部件用聯(lián)軸器聯(lián)接并安裝在機(jī)架上。減速器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。它的重量和成本在機(jī)器中占很大比重，其性能和質(zhì)量對機(jī)器的工作影響也很大。因此合理地設(shè)計(jì)傳動裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要一環(huán)，而合理地?cái)M定傳動方案又是保證

9、傳動裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)要求，可行設(shè)計(jì)傳動方案如下：Ø 方案1：二級展開式圓柱齒輪：優(yōu)點(diǎn)：傳動比一般為840，用于平行軸之間的傳動，結(jié)構(gòu)簡單，加工和維修都比較方便，效率高，成本低，應(yīng)用廣泛。并且高速級和低速級均用斜齒輪，沖擊、振動和噪聲較小，重合度大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動較平穩(wěn)，適用于高速傳動。工作可靠，壽命長。 缺點(diǎn)：由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均，要求軸有較大剛度，一般適用于載荷較平穩(wěn)的場合；斜齒輪還會產(chǎn)生軸向力。Ø 方案2：二級圓錐-圓柱齒輪減速器 優(yōu)點(diǎn)：錐齒輪布置在高速級，圓錐為直齒時i=820，為斜齒或曲線齒時i=840；用于傳

10、遞相交軸之間的傳動;結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。 缺點(diǎn)：和圓柱齒輪相比，直齒圓錐齒輪的制造精度較低，工作振動和噪聲比較大，故圓周速度不宜過高；且圓錐齒輪加工較困難，特別是大直徑、大模數(shù)的圓錐齒輪，所以只有在改變軸的布置方向時采用。Ø 方案3：蝸桿-齒輪減速器 優(yōu)點(diǎn)：蝸桿布置在高速級，效率相對較高，結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、以及能得到很大的傳動比，一般為1560，最大到480。 缺點(diǎn)：在制造精度和傳動比相同的條件下，蝸桿傳動的效率比齒輪的低，同時蝸輪需用貴重的減摩材料（如青銅）制造；蝸桿單頭效率較低，多頭雖效率提高，但制造困難。此外，蝸桿傳動發(fā)熱大，溫升高，潤滑的要求相對苛刻，在設(shè)計(jì)時還需

11、進(jìn)行熱平衡計(jì)算。Ø 方案4：二級同軸式減速器 優(yōu)點(diǎn)：傳動比一般為840，用于平行軸之間的傳動，橫向尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便等，與展開式大致相同。缺點(diǎn)：軸向尺寸較大，中間軸較長，剛度較差，高速級齒輪的承載能力難以充分利用。根據(jù)使用地點(diǎn)為煤廠，要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高；使用年限為四年二班，工作要求可靠且具有相當(dāng)?shù)膲勖?；要能承受一定的沖擊。綜合考慮以上因素，本次選擇二級展開式圓柱齒輪，它不僅能達(dá)到上述的要求，結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、工作可靠、壽命長，而且其結(jié)構(gòu)簡單，加工和維修方便，成本大大降低，應(yīng)用斜齒輪工作更加平穩(wěn)，壽命延長。綜上，選擇二級展開式圓柱齒輪減速器。三、傳動方案的技術(shù)設(shè)計(jì)與分析

12、傳動系統(tǒng)的總體參數(shù)、運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算與確定。包括電機(jī)類別、系列及具體型號選擇；給出電機(jī)方案選擇依據(jù)；計(jì)算總傳動比，分配各級傳動比，給出各級傳動比分配原則或分配依據(jù)說明；計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩等。3.1 電動機(jī)選擇與確定3.1.1 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇如無特殊需要，一般選用Y系列三相交流異步電動機(jī)，其具有高效、節(jié)能、噪聲小、振動小、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)；根據(jù)不同的防護(hù)要求，電機(jī)結(jié)構(gòu)有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式等區(qū)別。根據(jù)以上要求，可選方案如下：Ø 方案1：Y系列（IP23）三相異步電動機(jī)該系列一般用途防護(hù)式籠型電動機(jī)，能防止手指觸及機(jī)殼內(nèi)帶電體或轉(zhuǎn)動部分。該電機(jī)類型具有效率高

13、、起動性能好、噪聲低、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。適用于驅(qū)動無特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備，如水泵，鼓風(fēng)機(jī)等。防護(hù)等級為IP23。Ø 方案2：Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)該系列電動機(jī)為封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)，效率高、節(jié)能，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪聲低、振動小，運(yùn)行安全可靠。能防止灰塵、鐵屑或其他雜物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部；具有Y系列（IP23)相同的用途外，還能適用于灰塵多、水土飛濺的場合，如磨粉機(jī)、礦山機(jī)械等。防護(hù)等級為IP44。根據(jù)使用地點(diǎn)為煤廠，電機(jī)要能適用于灰塵，防護(hù)等級要高，效率高，工作可靠，故選擇選用Y系列（IP44)三相異步電動機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)。3.1.2 電動機(jī)容量確定 1、工作

14、機(jī)功率P P=1.32（kW） = 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P表12-10查得：軸承效率（滾珠軸承），彈性聯(lián)軸器效率，齒輪傳動效率（8級精度齒輪傳動），=0.96，2、電動機(jī)實(shí)際輸出功率 =（kW） 3、電動機(jī)額定功率考慮到電機(jī)的安全性和裕度，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)冊 P表14-4選取電動機(jī)額定功率。3.1.3 電動機(jī)轉(zhuǎn)速選擇1、工作機(jī)的輸出速度2、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P表2-2查得：按推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪傳動比一般為，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有，方案對比如下：Ø 方案1：同步轉(zhuǎn)速為 的電機(jī)

15、體積大，價(jià)格昂貴；Ø 方案2：同步轉(zhuǎn)速為 價(jià)格適中，電機(jī)和傳動裝置的體積適中；Ø 方案3：同步轉(zhuǎn)速為 價(jià)格適中，傳動裝置的體積稍大。 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價(jià)格等因素，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(jī)，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P表14-4選取具體參數(shù)。電動機(jī)具體參數(shù)為： 表3-1 Y112M-6電機(jī)參數(shù)表電動機(jī)型號額定功率（kW）電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速（r/min）電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y112M-62.210009402.02.23.2 傳動裝置總傳動比確定及分配3.2.1 傳動裝置總傳動比確定 3.2

16、.2 各級傳動比分配3.2.2.1 各級傳動比分配方案對于兩級展開式圓柱齒輪減速器，當(dāng)兩級齒輪的材質(zhì)和熱處理?xiàng)l件相同、齒寬系數(shù)相等時，為使高、低速級大齒輪浸油深度大致相近，且低速級大齒輪直徑略大，傳動比可按下式分配： 式中，為高速級傳動比，為減速器的總傳動比3.2.2.2 各級傳動比確定 取 ，。3.3 運(yùn)動學(xué)計(jì)算3.3.1 各級輸入功率電機(jī)軸 軸 軸 軸 卷筒軸 3.3.2 各級轉(zhuǎn)速電機(jī)軸 軸 軸 =940/4.80=195.83（r/min）軸 =195.83/3.42=57.26（r/min） 卷筒軸 3.3.3 各級轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸 軸 軸 軸 卷筒軸 運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表: 表

17、3-2 傳動與動力裝置運(yùn)動學(xué)參數(shù)表軸號功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/（Nm）轉(zhuǎn)速n/（r/min）傳動比i效率電機(jī)軸1.6116.369401.000.99軸1.5916.159404.800.95軸1.5173.64195.833.420.95軸1.44240.2057.261.000.97卷筒軸1.40233.5057.26四、關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1設(shè)計(jì)原則制定關(guān)鍵零部件（主要包括齒輪、軸、鍵、軸承等）的設(shè)計(jì)是整個系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和保證其壽命和可靠性的基礎(chǔ)，所以零部件的設(shè)計(jì)是傳動裝置的設(shè)計(jì)中非常重要的一個環(huán)節(jié)。其主要原則如下：1、不同類件的安全系數(shù)確定齒輪：在齒輪設(shè)計(jì)時，按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，

18、按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。S為疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，設(shè)計(jì)時按照齒輪材料疲勞極限試驗(yàn)所取定的失效概率計(jì)算齒輪的疲勞強(qiáng)度，取S=1。軸：其與軸承和齒輪要進(jìn)行配合且要進(jìn)行相對轉(zhuǎn)動，為重要軸，所以在進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算時按安全系數(shù)校核計(jì)算。當(dāng)材料質(zhì)地均勻、載荷與應(yīng)力計(jì)算較準(zhǔn)確，取=1.31.5；材料不夠均勻、計(jì)算不夠準(zhǔn)確時，可取=1.51.8；材料均勻性和計(jì)算精度都很低，或尺寸很大的轉(zhuǎn)軸（d），則可取=1.82.5。此處按第一種情況計(jì)算，即=1.31.5。2、關(guān)鍵件或主要件加工工藝制定齒輪用鍛鋼鍛造，接下來進(jìn)行熱處理，之后切齒；軸用的也為45鋼，為了保證其力學(xué)性能，之后進(jìn)行熱處理。對于箱體和箱座，它們主要是支

19、承其他的零部件，采用鑄造即可。3、材料選擇與工藝選擇材料選擇的問題是由于它們的重要程度及其運(yùn)動類型和載荷沖擊等有關(guān)，軸和齒輪有運(yùn)動和載荷沖擊，采用45鋼。不同零件具體加工工藝不同，可以達(dá)到它們都能達(dá)到要求的性能并得到充分的利用如設(shè)計(jì)齒輪時，一對嚙合的齒輪，大齒輪一般用正火，小齒輪用調(diào)質(zhì)，使其硬度值差3050，避免膠合，還可使其壽命相當(dāng)。另外，設(shè)計(jì)要求是中批，齒輪的鍛造可選擇自由鍛，也可以選擇模鍛。本人設(shè)計(jì)選擇模鍛（區(qū)別在于模鍛的齒輪在輪輻上的孔要有斜度）.普通平鍵的主要失效形式是壓潰，所以，鍵的材料要有足夠的硬度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍵用強(qiáng)度極限用不低于600MPa的鋼材制造，此處選精拔鋼。軸承為標(biāo)

20、準(zhǔn)件，到時直接選擇型號即可。軸承一般都是用強(qiáng)度高、耐磨性好的軸承合金鋼制造。箱體和箱座只需承受一定的重量，材料可用HT200；端蓋中悶蓋只需要軸向定位軸承，不承受其他外力，透蓋的孔徑比軸徑大，不需要太大的剛度，鑄造即可，材料可用HT150。4.2 齒輪傳動設(shè)計(jì)方案其中包括軟齒面/硬齒面方案選擇，設(shè)計(jì)及校核原則，直齒輪/斜齒輪選擇方案。1,、傳動類型：斜齒輪斜齒輪相比直齒輪運(yùn)行更加平穩(wěn)、噪聲小、結(jié)構(gòu)更緊湊，接觸應(yīng)力比直齒輪小，使壽命更長。2、精度等級：圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，為通用減速器取8級（機(jī)械設(shè)計(jì)P表6-2）3、材料和熱處理 ：齒輪的材料選45鋼，軟齒面（HB350）由機(jī)械設(shè)計(jì)P

21、表6-3查得小輪調(diào)質(zhì) HB=240大輪正火HB=190（HB=50）4、齒輪設(shè)計(jì)及校核原則：設(shè)計(jì)齒輪為閉式軟齒面，易發(fā)生點(diǎn)蝕、膠合和磨損等，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。4.3 一級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1 第一級齒輪傳動參數(shù)選擇1、選取齒數(shù)：閉式軟齒面小齒輪在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量多齒，以保證運(yùn)行的平穩(wěn)性及延長刀具的壽命，齒數(shù)一般為2040，第一級小齒輪選擇齒數(shù)Z=20，大齒輪齒Z=204.80=96。 (Z可取92100)所以，滿足要求2、選取螺旋角：螺旋角過小，斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)不明顯，過大則軸向力增大。一般件的螺旋角在8°25°之間，在此初選

22、螺旋角14°3、齒寬系數(shù)由于小齒輪為硬齒輪,大齒輪為軟齒輪,兩支撐相對小齒輪做不對稱布置,查機(jī)械設(shè)計(jì)P表6-7,取0.71.15,由于硬度不同,取值偏上,令0.8。4、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式進(jìn)行試算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值，初定小齒輪分度圓直徑i.確定載荷系數(shù)a.使用系數(shù) 由于動力機(jī)為電動機(jī)，工作機(jī)為中等振動，由機(jī)械設(shè)計(jì)P，表6-4查得。b.動載系數(shù)K估計(jì)圓周速度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-11(b)查得動載系數(shù)。c.齒間載荷分配系數(shù)可由重合度查表可得，對于圓柱齒輪，為之和， 由機(jī)械設(shè)計(jì)P圖6-13 查得 d.齒向載荷分布系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)P圖6-17，在非對稱布置（軸剛性大），軟齒面，尺寬系

23、數(shù)的前提下，查得故，.求a.確定彈性系數(shù)由于大齒輪和小齒輪均采用45號鋼。由機(jī)械設(shè)計(jì)P表6-5查得材料的彈性系數(shù) b.確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)P圖6-19選取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)。c.確定重合度系數(shù) 當(dāng)時，則 d.螺旋角系數(shù) iii.許用接觸疲勞強(qiáng)度a齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-27查得 小齒輪，=240（調(diào)質(zhì)）； 大齒輪，=200（正火）。b應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為其中，分別為小齒輪，大齒輪轉(zhuǎn)速，j為小齒輪每轉(zhuǎn)一圈同一齒面嚙合的次數(shù)，為齒輪的工作壽命。由機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6-25查接觸疲勞壽命系數(shù) 取失效概率為1%，安全系數(shù)，則得， iv.各項(xiàng)參數(shù)已求得，初算小齒輪直徑 v.計(jì)算圓周速度 ： 修正載

24、荷系數(shù)按 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-11(b)查得動載系數(shù)4、 校正計(jì)算的分度圓直徑 至此可得，速度系數(shù)Kv修正后，小齒輪直徑最小值是38.55mm 確定各尺寸參數(shù).選定法面模數(shù) 通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1，取標(biāo)準(zhǔn)值.確定中心距 由于中心距都是0,5結(jié)尾，初定. 按圓整后的中心距修整螺旋角 . 計(jì)算分度圓直徑 . 計(jì)算齒輪寬度 圓整取 ，為了保證完全嚙合，取4.3.2 第一級齒輪傳動強(qiáng)度校核1、各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) (由于 =1.71>1，按=1計(jì)算)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)，查取齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6-21查得齒形系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6-22查得應(yīng)力修正系數(shù) 2、許用齒根彎曲疲

25、勞強(qiáng)度彎曲疲勞強(qiáng)度極限齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-28查得 小齒輪，=240（調(diào)質(zhì)）； 大齒輪，=200（正火）。 疲勞壽命系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-26按 ，分別查得彎曲疲勞壽命系數(shù)： 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)，得 故, 校核彎曲強(qiáng)度滿足彎曲強(qiáng)度，故所選參數(shù)合適,第一級齒輪設(shè)計(jì)完畢。4.4 二級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算4.4.1第二級齒輪傳動參數(shù)設(shè)計(jì)1、選取齒數(shù)：第二級閉式軟齒面小齒輪選擇依據(jù)同上，在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下齒數(shù)一般為2040，第二級小齒輪選擇齒數(shù)=28大齒輪齒=283.42=95.76，取96 所以，滿足要求。2、選取螺旋角：螺旋角過小，斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)不明顯，

26、過大則軸向力增大。一般件的螺旋角在8°25°之間，在此初選螺旋角15°3、齒寬系數(shù) 由于小齒輪為硬齒輪,大齒輪為軟齒輪,兩支撐相對小齒輪做不對稱布置,查機(jī)械設(shè)計(jì)P表6-7,取0.71.15,由于硬度不同,取值偏上,令0.84、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式進(jìn)行試算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值，初定小齒輪分度圓直徑.確定載荷系數(shù)a.使用系數(shù) 由于動力機(jī)為電動機(jī)，工作機(jī)為中等振動，由機(jī)械設(shè)計(jì)P，表6-4查得b.動載系數(shù)K估計(jì)圓周速度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-11(b)查得動載系數(shù)4。c.齒間載荷分配系數(shù)可由重合度查表可得，對于圓柱齒輪，為之和， 由機(jī)械設(shè)計(jì)P圖6-13 查得d.齒向載

27、荷分布系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)P圖6-17，在非對稱布置（軸剛性大），軟齒面，尺寬系數(shù)的前提下，查得故，.求a.確定彈性系數(shù) 由于大齒輪和小齒輪均采用45號鋼。由機(jī)械設(shè)計(jì)P表6-5查得材料的彈性系數(shù) b.確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ，由機(jī)械設(shè)計(jì)P圖6-19選取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)。c.確定重合度系數(shù) 當(dāng)時，則d.螺旋角系數(shù) =iii.許用接觸疲勞強(qiáng)度a齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-27查得 小齒輪 =240（調(diào)質(zhì)）； 大齒輪 =200（正火）。 b應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 其中，分別為小齒輪，大齒輪轉(zhuǎn)速，j為小齒輪每轉(zhuǎn)一圈同一齒面嚙合的次數(shù)，為齒輪的工作壽命。由機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6-25查接觸疲勞壽命系數(shù) 取失效概率為1%，

28、安全系數(shù)，則得， iv.各項(xiàng)參數(shù)已求得，初算小齒輪直徑 v.計(jì)算圓周速度 ： 修正載荷系數(shù)按 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-11(b) 查得動載系數(shù)4、校正計(jì)算的分度圓直徑至此可得，速度系數(shù)Kv修正后，小齒輪直徑最小值是65.5mm 確定各尺寸參數(shù).選定法面模數(shù) 通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1，取標(biāo)準(zhǔn)值.確定中心距 a=144.42由于中心距都是0,5結(jié)尾，初定. 按圓整后的中心距修整螺旋角 . 計(jì)算分度圓直徑 . 計(jì)算齒輪寬度 圓整取 ，為了保證完全嚙合，取4.4.2 第二級齒輪傳動強(qiáng)度校核1、各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) (由于 =2.13>1，按=1計(jì)算) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)，查取齒形系數(shù)和應(yīng)力修正

29、系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6-21查得齒形系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì) 圖6-22查得應(yīng)力修正系數(shù) 2、許用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度彎曲疲勞強(qiáng)度極限齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-28查得 小齒輪，=240（調(diào)質(zhì)），； 大齒輪，=200（正火），。 疲勞壽命系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-26按 ，分別查得彎曲疲勞壽命系數(shù)： 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)，得 故, 校核彎曲強(qiáng)度滿足彎曲強(qiáng)度，故所選參數(shù)合適,第二級齒輪設(shè)計(jì)完畢4.5 軸的計(jì)算軸徑初估的原則可以按照許用切應(yīng)力計(jì)算，因?yàn)榘凑赵S用切應(yīng)力算只需要知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡單，但計(jì)算精度比較低。在設(shè)計(jì)軸時，應(yīng)保證尺寸的合理性，從材料的選擇到軸徑的初估，都要

30、有一定的裕度，保證其安全可靠性。在保證可靠性的同時，又要考慮經(jīng)濟(jì)性，雖然增大軸徑是增強(qiáng)軸剛度非常有效的辦法，但軸徑太大會增加減速器整體的重量，消耗的功率會增加，成本也會大大增加，因此設(shè)計(jì)時應(yīng)該在保證安全性的基礎(chǔ)上，盡量使軸徑最小，以節(jié)省成本，保證經(jīng)濟(jì)性。4.5.1 軸徑初估1、高速軸軸徑初估高速軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩： 第一級小齒輪 切應(yīng)力法初定最小軸徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算軸徑。C的值可由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2確定，軸受彎矩時取C=118，且因軸上有單鍵槽，增大軸徑的3%，故得：。一般保證傳遞的功能性以及安全性和可靠性，應(yīng)保證輸入軸最小軸徑大于14.48mm。高

31、速軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號（具體的聯(lián)軸器選擇在第六節(jié)，此處只陳述軸徑的確定）。經(jīng)選擇查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表15-4，選LT3型彈性套柱銷聯(lián)軸器=16mm。其他軸徑的確定 聯(lián)軸器軸向定位：,定位軸肩太小起不到定位的作用，太大會增加軸的重量，進(jìn)而增加成本，還有可能與其他部件發(fā)生干涉，一般a取24mm即可,則直徑差48mm,又因?yàn)槊芊猸h(huán)內(nèi)徑以0,2,5,8結(jié)尾,取=20mm。 與軸承相配合，為了使軸承裝入方便，一般使，此處為非定位軸肩，軸承內(nèi)徑以0，5結(jié)尾，初取=25mm。 與齒輪相配合，為了使其裝入方便，一般使，此處也為非

32、定位軸肩，直徑差，初取=30mm。最后選擇齒輪軸形式，具體原因?qū)⒃诘?節(jié)說明。 此為齒輪和軸承的軸向定位，之間為定位軸肩，初取=30mm。 與軸承相配合，=25mm。軸結(jié)構(gòu)如下：2、中間軸軸徑初估中間軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩：第一級大齒輪 第二級小齒輪 切應(yīng)力法初定最小軸徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算軸徑。C的值可由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2確定，軸受彎矩時取C=118，故得： 。（無鍵）中間軸的最小直徑與軸承相配合，軸承內(nèi)徑以0,5結(jié)尾，且中間軸的軸承內(nèi)徑應(yīng)大于等于輸入軸的軸承內(nèi)徑，所以初取=30mm。其他軸徑的確定 與第一級大齒輪相配合，為便于裝配，它們之間為非定位軸肩，

33、 初取=34mm。 此段軸給第一級大齒輪和第二級小齒輪軸向定位，為定位軸肩，初取=40mm。 與第二級小齒輪相配合，為了便于裝配，其直徑應(yīng)該大于軸承內(nèi)徑初取=34mm。 與軸承相配合，=30mm結(jié)構(gòu)圖如下：3、低速軸軸徑初估低速軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩： 第二級大齒輪 切應(yīng)力法初定最小軸徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算軸徑。C的值可由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2確定，軸受彎矩時取C=118，且因軸上有單鍵槽，增大軸徑的3%，故得： 。低速軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號（具體的選擇在第六節(jié)，此處只陳述軸徑的確定）。經(jīng)選

34、擇查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表15-4，選LT6型彈性套柱銷聯(lián)軸器=35mm。其他軸徑的確定 聯(lián)軸器軸向定位：,定位軸肩一般a取24mm,直徑差48mm,又因?yàn)槊芊猸h(huán)內(nèi)徑以0,2,5,8結(jié)尾,取=35mm。 與軸承相配合，為了使軸承裝入方便，一般使，此處為非定位軸肩，軸承內(nèi)徑以0，5結(jié)尾，初取40mm。 與齒輪相配合，為了使其裝入方便，一般使，此處也為非定位軸肩，直徑差，初取=42mm。 此為齒輪和軸承的軸向定位，之間為定位軸肩，初取=46mm 與軸承相配合，=40mm。結(jié)構(gòu)圖如下：4.6鍵的選擇及鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.6.1 鍵聯(lián)接選擇方案鍵聯(lián)接常用于軸與軸上零件之間的可拆聯(lián)結(jié)。根據(jù)需要，采用

35、不同鍵，不同的配合方式。鍵為標(biāo)準(zhǔn)零件，一般分為兩大類：一類是平鍵和半圓鍵，另一類是斜鍵。選擇的方案如下：Ø 方案1：平鍵 平鍵連接中鍵的側(cè)面是工作面，靠鍵與鍵槽的互相擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，普通平鍵中，圓頭鍵牢固地臥于指狀銑刀銑出的鍵槽中；方頭鍵常用螺釘緊固；一端圓頭一端方頭鍵用于軸伸處。平鍵中還有導(dǎo)鍵和滑鍵，他們都用于動聯(lián)接。 平鍵制造容易，對中性好，拆裝方便，在一般情況下不影響被聯(lián)接件的定心，可用于承受高速、承受沖擊和變載荷的軸，應(yīng)用廣泛。Ø 方案2：半圓鍵 半圓鍵用于靜聯(lián)接，鍵的側(cè)面為工作面。它的優(yōu)點(diǎn)是工藝性好，同平鍵一樣具有制造容易，裝卸方便，不影響定心等。 它的缺點(diǎn)是軸上的

36、鍵槽較深，對軸的削弱較大，所以主要用于載荷較小的聯(lián)接，也常用作錐形軸聯(lián)接的輔助裝置。Ø 方案3：斜鍵 楔鍵和切向鍵等都屬于斜鍵，它靠鍵、軸、轂之間的摩擦力或工作面之間的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩，還可以傳遞單向的軸向力。楔鍵相對于平鍵的優(yōu)點(diǎn)是可以傳遞單向的軸向力。 斜鍵的主要缺點(diǎn)引起軸上零件與軸的配合偏心，在沖擊、振動或變載下容易松動，因此不宜用于要求準(zhǔn)確定心、高速和沖擊、振動或變載的聯(lián)接。它的應(yīng)用范圍在逐漸縮小。綜上，由于使用的要求要能承受中等沖擊、在輸入軸端速度較高，應(yīng)選平鍵或半圓鍵，半圓鍵對軸的削弱大，要想保證剛度，就要使軸徑變大，最后會影響整體重量和成本，所以，選擇普通平鍵。普通平鍵的配

37、合分為松聯(lián)接、正常聯(lián)接和緊密聯(lián)接三種形式。松聯(lián)接時，鍵在軸上及輪轂中均能滑動；正常聯(lián)接時，鍵在軸上及輪轂上均固定，用于載荷不大的場合；緊密聯(lián)接比上一種配合更緊，主要用于載荷較大，載荷具有沖擊性，以及雙向傳遞轉(zhuǎn)矩的場合。鍵的主要尺寸是鍵寬b和鍵高h(yuǎn)，其中鍵寬b為基本尺寸，b的大小根據(jù)軸徑而定，h的大小隨即確定，鍵長根據(jù)軸和轂的長度定。4.6.3 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算本次設(shè)計(jì)共有五個鍵聯(lián)接，鍵的選取及其強(qiáng)度計(jì)算如下：1、高速軸與聯(lián)軸器之間的鍵鍵的確定：軸徑=16mm，軸長=42mm，一般鍵距離裝入端13mm，距離另一端35mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型

38、），b=5mm，h=5mm，L=36mm；鍵： 5×36 GB1096強(qiáng)度校核：由機(jī)械設(shè)計(jì)靜聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行校核，l=L-b=31mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)表3-1查得，由于是動聯(lián)接中等沖擊取P=40，則T=24.8N.m T=16.36N.m，滿足要求。2、中間軸與第一級大齒輪之間的鍵 鍵的確定：軸徑d=34mm，軸長l=48mm，一般鍵距離裝入端13mm，距離另一端35mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型），b=10mm，h=8mm，L=40mm；鍵： 10×40 GB1096 強(qiáng)度校核：由機(jī)械設(shè)計(jì)動聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算公式行校核，l=L-

39、b=30mm，機(jī)械設(shè)計(jì)表3-1查得，由于是中等沖擊取則T=81.6N.m, T=73.92N.m，滿足要求。3、中間軸與第二級小齒輪之間的鍵 鍵的確定：軸徑d=34mm，軸長l=60mm，一般鍵距離裝入端13mm，距離另一端35mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型），b=10mm，h=8mm，L=50mm；鍵: 10×50 GB1096 強(qiáng)度校核：由機(jī)械設(shè)計(jì)靜聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行校核，l=L-b=40mm，機(jī)械設(shè)計(jì)表3-1查得，由于是中等沖擊取，則T=108.8N.m，T=73.92N.m，滿足要求。4、低速軸與第二級大齒輪之間的鍵 鍵的確

40、定：軸徑d=42mm，軸長l=52mm，一般鍵距離裝入端13mm，距離另一端35mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型），b=12mm，h=10mm，L=45mm；鍵： 12×45 GB1096 強(qiáng)度校核： 由機(jī)械設(shè)計(jì)靜聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行校核，l=L-b=33mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)表3-1查得，由于是中等沖擊取，則T=138.6N.m， T=240.32N.m，滿足要求。 5、低速軸與聯(lián)軸器之間的鍵 鍵的確定：軸徑d=35mm，軸長l=42mm，一般鍵距離裝入端13mm，距離另一端35mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表17-30查得鍵的尺寸如下：

41、圓頭普通平鍵（A型），b=10mm，h=8mm，L=36mm；鍵： 10×36 GB1096 強(qiáng)度校核：由機(jī)械設(shè)計(jì)靜聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行校核，l=L-b=26，由機(jī)械設(shè)計(jì)表3-1查得，由于是中等沖擊取，則T=72.8N.m，T=240.32N.m，滿足要求。五個鍵的選取和強(qiáng)度計(jì)算完畢。4.6 滾動軸承選擇方案典型的滾動軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架組成，保持架多用低碳鋼沖壓制成，其余采用強(qiáng)度高、耐磨性好的軸承合金鋼制造。軸承的選用，包括類型、尺寸、精度、游隙、配合以及支撐型式的選擇與壽命計(jì)算（此處只進(jìn)行軸承的選擇與對比，壽命計(jì)算將在5.3.2進(jìn)行），本次設(shè)計(jì)的是二級展開式圓柱齒輪減

42、速器，其中軸承轉(zhuǎn)速相對較高，載荷不大，旋轉(zhuǎn)精度相對較高，故應(yīng)該選擇球軸承。滾子軸承一般適用于轉(zhuǎn)速低，載荷較大或有沖擊載荷時，此處不予具體分析。下面對幾種可選擇的球軸承方案進(jìn)行對比分析：Ø 方案1：深溝球軸承 它主要承受徑向載荷和一定的雙向軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，性價(jià)比高。Ø 方案2：調(diào)心球軸承 主要承受徑向載荷和軸向力不大的雙向軸向載荷。另外，相比與深溝球軸承，它可以自動調(diào)心，內(nèi)外圈軸線允許有小于3度的相對偏轉(zhuǎn)角，以適應(yīng)軸的變形和安裝誤差。主要適用于彎曲剛度小的軸、兩軸承孔同心度較低及多支點(diǎn)的支承中。Ø 方案3：角接觸球軸承 能同時承受較大的徑向

43、載荷和單向軸向載荷，接觸角越大承受軸向載荷的能力越大。這類軸承宜成對使用，適用于旋轉(zhuǎn)精度高的支承。Ø 方案4：推力球軸承 兩套圈的內(nèi)孔徑不同，孔徑小的與軸配合稱為緊圈，孔徑大的與軸有間隙稱為松圈。它只能承受單向軸向載荷，應(yīng)用于軸向載荷大，轉(zhuǎn)速不很高的支承中。綜上由于展開式加速器軸承中主要承受徑向載荷，所以，不應(yīng)選擇推力球軸承；又由于其軸的長度不是很長，撓度變化不大，軸的剛度較大，故不宜選擇調(diào)心球軸承。角接觸球軸承一般用于徑向載荷和軸向載荷都比較大的情況下，相對于深溝球軸承，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工相對困難。深溝球軸承已經(jīng)能滿足減速器的要求，從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，同精度的軸承中深溝球軸承最便宜。故

44、選擇深溝球軸承。五、傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與總成5.1 裝配圖設(shè)計(jì)及部件結(jié)構(gòu)選擇、執(zhí)行機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范5.1.1 裝配圖總體布局主視圖：俯視圖：側(cè)視圖：5.1.2 軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析5.1.2.1 高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析結(jié)構(gòu)如下：1、齒輪結(jié)構(gòu)形式及固定齒輪的結(jié)構(gòu)形式一般分為兩種，齒輪軸式和裝配式結(jié)構(gòu)，其各有優(yōu)點(diǎn)和局限性，下面對兩種方案進(jìn)行對比分析：Ø 方案1：齒輪軸式當(dāng)齒輪的結(jié)構(gòu)較小時，做成齒輪軸。當(dāng)齒根圓直徑大于軸徑d，并且（x為齒輪的齒根到輪轂鍵槽上頂面的距離，即齒輪的最小厚度，為模數(shù)）時，并且當(dāng)（d為軸徑）時，輪齒必須用滾齒法或銑齒法加工。 優(yōu)點(diǎn)：I 軸與齒輪做成整體件，制造

45、成本相對降低，組織生產(chǎn)較容易II無需軸向固定和周向固定，結(jié)構(gòu)相對簡單承載力增大，轉(zhuǎn)動比范圍大； III做成整體式，載荷分布相對均勻，無其他固定裝置，運(yùn)行效率高。缺點(diǎn)：只有直徑較小的齒輪才采用齒輪軸式，并且一旦齒輪部分或軸部分一處有損壞，則需換掉整根軸，經(jīng)濟(jì)成本會增加。Ø 方案2：裝配式 齒輪與軸分開制造，當(dāng)處于臨界時，一般也選擇分開制造，適用于直徑較大的齒輪。大齒輪一般采用腹板結(jié)構(gòu)，并在腹板上加工孔。優(yōu)點(diǎn):可以分開加工，加工工藝更細(xì)化，成品率高，并且當(dāng)齒輪或軸損壞時，可不必全部更換，降低成本。缺點(diǎn):其需要軸向固定和周向固定，傳動效率會相對降低，傳動的載荷相對降低。綜上，并經(jīng)計(jì)算=4.

46、079，所以齒輪結(jié)構(gòu)應(yīng)做成齒輪軸結(jié)構(gòu)。將和成一段，強(qiáng)度足夠，考慮經(jīng)濟(jì)性使其直徑=36mm。2、軸承支承及固定：軸承的固定支承方式有三種，兩端固定支承、固定-游離支承和兩端游離支承。下面將三種方案進(jìn)行對比：Ø 方案1：兩端固定支承兩個軸承各限制一個方向的軸向位移。在純徑向載荷或軸向力較小的聯(lián)合載荷作用下的軸，一般采用向心型軸承組成兩端固定支承，并在其中一個支承端留有適當(dāng)空隙（。適應(yīng)軸的受熱伸長受徑向載荷和軸向載荷聯(lián)合作用的軸，多采用角接觸型軸承組成兩端固定支承。其游隙可調(diào)，適用于旋轉(zhuǎn)精度高的機(jī)械。Ø 方案2：固定-游離支承指在軸的一個支承端使軸承與軸及外殼孔的位置相對固定，以

47、實(shí)現(xiàn)軸的軸向固定。另一端使軸承與軸或外殼孔間可以相對移動，以補(bǔ)償因熱變形及制造安裝誤差引起的長度變化。 這種支承中軸的軸向定位精度取決于固定端軸承軸向游隙的大小。游動端對軸的長度變化的補(bǔ)償，最簡單有效的方法是采用內(nèi)圈無擋邊或外圈無擋邊的圓柱滾子軸承。固定-游動軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，對各種工作條件的適應(yīng)性強(qiáng)。因此，在各種機(jī)床主軸、工作較高的蝸桿軸以及跨距較大的長軸支承中得到了廣泛的應(yīng)用。Ø 方案3：兩端游動支承 兩個支承端的軸承，都不對軸作精確的定位。次類支承常用于軸的軸向位置已有其他零件限定的場合，如在人字齒傳動的支承中，一根軸進(jìn)行了雙向固定，另一根軸必須為雙支點(diǎn)游動。否則，由于人字齒兩

48、側(cè)齒輪不完全對稱，會使輪齒受力不均勻，影響齒輪傳動正常工作。 幾乎所有不需要調(diào)整的軸承，均可作游動支承。兩端游動支承不需精確限定軸的軸向位置，安裝時不必調(diào)整游隙。工作即使處于不利的狀態(tài)，軸承也不會被卡死。綜上，二級展開式減速器主要以承受徑向力為主，軸的跨距不大，運(yùn)轉(zhuǎn)精度不是很高，所以選軸承的固定方式選擇兩端固定支承。根據(jù)以上分析，可采用向心型軸承進(jìn)行固定支承，進(jìn)一步驗(yàn)證選擇深溝球軸承的可行性。軸承兩端分別通過擋油板和端蓋實(shí)現(xiàn)軸向固定，且端蓋與箱體之間有調(diào)整墊片，可以調(diào)整游隙。周向固定采用過盈配合實(shí)現(xiàn)。3、軸上其他零件的固定由于是油潤滑，軸上有擋油板，其一端通過定位軸肩，另一端通過軸承實(shí)現(xiàn)軸向固

49、定，端蓋則是通過螺栓與箱體聯(lián)接實(shí)現(xiàn)固定。5.1.2.2 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析結(jié)構(gòu)圖如下：1、齒輪的結(jié)構(gòu)形式與固定中間軸共有兩個齒輪，第一級大齒輪和第二級小齒輪，經(jīng)計(jì)算，x，應(yīng)采用裝配式結(jié)構(gòu)。其固定方式相同，一端通過定位軸肩，另一端通過套筒實(shí)現(xiàn)軸向固定。周向固定通過平鍵聯(lián)接實(shí)現(xiàn)。2、軸承的支承及固定中間軸也是主要承受徑向力和很小的軸向力，且軸的跨距不是很大，故選擇兩端固定支承。兩軸承的軸向固定同過擋油板和端蓋來實(shí)現(xiàn)，周向固定通過過盈配合實(shí)現(xiàn)。3、軸上其他零件的固定 由于是油潤滑，軸上有擋油板，其一端通過套筒，另一端通過軸承實(shí)現(xiàn)軸向固定，端蓋則是通過螺栓與箱體聯(lián)接實(shí)現(xiàn)固定。5.1.2.3 低速

50、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析結(jié)構(gòu)圖如下：1、齒輪的結(jié)構(gòu)形式與固定低速軸有一個齒輪，第二級大齒輪，經(jīng)計(jì)算應(yīng)采用裝配式結(jié)構(gòu)。其固定方式一端通過定位軸肩，另一端通過套筒實(shí)現(xiàn)軸向固定。周向固定通過平鍵聯(lián)接實(shí)現(xiàn)。2、軸承的支承及固定低速軸也是主要承受徑向力和很小的軸向力，且軸的跨距不是很大，故選擇兩端固定支承。兩軸承的軸向固定同過擋油板和端蓋來實(shí)現(xiàn)，周向固定通過過盈配合實(shí)現(xiàn)。3、軸上其他零件的固定由于是油潤滑，軸上有擋油板，一個一端通過套筒，另一端通過軸承實(shí)現(xiàn)軸向固定，另一個一端通過軸肩，另一端通過軸承實(shí)現(xiàn)軸向固定。端蓋則是通過螺栓與箱體聯(lián)接實(shí)現(xiàn)固定。5.1.2.4 輸入與輸出軸的位置與相對關(guān)系；軸系結(jié)構(gòu)與零件

51、定位關(guān)系一般輸入軸與輸出軸在異側(cè)輸出，齒輪布置在離輸入軸和輸出軸較遠(yuǎn)的位置，以減小彎矩和轉(zhuǎn)矩綜合作用的影響。但本次設(shè)計(jì)由于圖紙有限，設(shè)計(jì)時，使輸入端與輸出端同側(cè)輸出，使高速軸上的齒輪遠(yuǎn)離輸入端。5.2 主要零部件的校核與驗(yàn)算5.2.1 軸系結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核(選擇低速軸進(jìn)行校核)1、支點(diǎn)、受力點(diǎn)分析確定按比例作圖，量出l1=54.5mm，l2=11.5mm。下圖為整體受力圖和在水平面和鉛垂面的分別受力圖：求支反力，畫彎矩圖和扭矩圖。斜齒輪給軸的力 軸承反力和彎矩圖 I水平面彎矩圖如下：109.28N.m41.14N.mII鉛垂面彎矩圖如下：116.68N.mlll總的彎矩圖如下:159.86N.m123.72N.mlV 扭矩圖：240.32N.m3、危險(xiǎn)截面 由彎矩圖和扭矩圖可知，危險(xiǎn)截面為齒輪中間斷面C及右端過渡軸肩剖面，下面用安全系數(shù)法進(jìn)行校核。4、安全系數(shù)法校核軸的強(qiáng)度 各項(xiàng)參數(shù)選擇I.材料對循環(huán)載荷的敏感性系數(shù)軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得由機(jī)械設(shè)計(jì)P147 表10-5所列公式可求得疲勞極限 的選取