帶式運輸機傳動裝置設(shè)計機械課程設(shè)計報告

1、帶式運輸機傳動裝置設(shè)計機械設(shè)計課程設(shè)計第一節(jié) 機械設(shè)計課程設(shè)計概述一、課程設(shè)計的目的機械設(shè)計課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，目的在于培養(yǎng)學生機械設(shè)計能力。課程設(shè)計是機械設(shè)計課程最后一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是機電類專業(yè)學生第一次較為全面的機械設(shè)計訓練，其目的：（1）通過課程設(shè)計培養(yǎng)學生綜合運用機械設(shè)計課程與其它先修課程的理論知識，解決工程實際問題的能力，并通過實際設(shè)計訓練，使理論知識得以鞏固和提高。（2）通過課程設(shè)計的實踐使學生掌握一般機械設(shè)計的基本方法和程序，培養(yǎng)獨立設(shè)計能力。（3）進行機械設(shè)計工作基本技能的訓練，包括訓練、計算、繪圖能力、計算機輔助設(shè)計能力，熟悉和運用設(shè)計資料（手冊、圖冊、標準、規(guī)

2、等）。二、課程設(shè)計的容和任務1、課程設(shè)計的容本課程設(shè)計選擇齒輪減速器為設(shè)計課題，設(shè)計的主要容包括以下幾方面：（1）擬定、分析傳動裝置的運動和動力參數(shù)；（2）選擇電動機，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；（3）進行傳動件的設(shè)計計算，校核軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵等；（4）繪制減速器裝配圖與典型零件圖，用AutoCAD繪制；（5）編寫設(shè)計計算說明書。2、課程設(shè)計的任務本課程設(shè)計要求在2周時間完成以下的任務：（1）繪制減速器裝配圖1（A1圖紙）；（2）零件工作圖2（軸、齒輪，A3圖紙）；（3）設(shè)計計算說明書1份.三、課程設(shè)計的步驟課程設(shè)計是一次較全面較系統(tǒng)的機械設(shè)計訓練，因此應遵循機械設(shè)計過程的一般規(guī)律，大體

3、上按以下步驟進行：（1）設(shè)計準備 認真研究設(shè)計任務書，明確設(shè)計要求和條件，認真閱讀減速器參考圖，拆裝減速器，熟悉設(shè)計對象。（2）傳動裝置的總體設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求擬定傳動總體布置方案，選擇原動機，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。（3）傳動件設(shè)計計算 設(shè)計裝配圖前，先計算各級傳動件的參數(shù)確定其尺寸，并選好聯(lián)軸器的類型和規(guī)格。一般先計算外傳動件、后計算傳動件。（4）裝配圖設(shè)計 計算和選擇支承零件，繪制裝配草圖，完成裝配工作圖。（5）零件工作圖設(shè)計 零件工作圖應包括制造和檢驗零件所需的全部容。（6）編寫設(shè)計說明書 設(shè)計說明書包括所有的計算并附簡圖，并寫出設(shè)計總結(jié)。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計時間分配如表1-1。

4、表1-1 課程設(shè)計步驟次序設(shè)計容時間分配（天）1設(shè)計準備和擬定設(shè)計方案0.53設(shè)計計算34裝配圖的設(shè)計和繪制45零件圖的設(shè)計和繪制26整理設(shè)計說明書0.5四、設(shè)計任務書設(shè)計題目 設(shè)計帶式運輸機傳動裝置原始數(shù)據(jù)見表1-2。運輸帶工作拉力F=_N運輸帶工作速度V=_m/s卷筒直徑D=_mm每日工作時間T=24h傳動工作年限a=5年卷筒(工作機)效率96%工作條件 轉(zhuǎn)動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，起動載荷為名義載荷的1.25倍，運輸帶速度允許誤差為+5%表1-2 原始數(shù)據(jù)參數(shù)題號123運輸帶工作拉力F/（N）190021002000運輸帶工作速度V/（m/s）1.61.61.8卷筒直徑D/(mm)400400

5、450第二節(jié) 傳動裝置的總體設(shè)計傳動裝置的總體設(shè)計，主要包括擬定傳動方案、選擇原動機、確定總傳動比和分配各級傳動比以與計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。一、擬定傳動方案機器通常由原動機、傳動裝置和工作機三部分組成。傳動裝置將原動機的動力和運動傳遞給工作機，合理擬定傳動方案是保證傳動裝置設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)。課程設(shè)計中，學生應根據(jù)設(shè)計任務書，擬定傳動方案，分析傳動方案的優(yōu)缺點?，F(xiàn)考慮有以下幾種傳動方案如圖2-1： a) b) I c) d)圖2-1 帶式運輸機傳動方案比較傳動方案應滿足工作機的性能要求，適應工作條件，工作可靠，而且要求結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，成本低，傳動效率高，操作維護方便。設(shè)計時可同時考慮幾

6、個方案，通過分析比較最后選擇其中較合理的一種。下面為圖1中a、b、c、d幾種方案的比較。 a方案 寬度和長度尺寸較大，帶傳動不適應繁重的工作條件和惡劣的環(huán)境。但若用于鏈式或板式運輸機，有過載保護作用； b方案 結(jié)構(gòu)緊湊，若在大功率和長期運轉(zhuǎn)條件下使用，則由于蝸桿傳動效率低，功率損耗大，很不經(jīng)濟；c方案 寬度尺寸小,適于在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作.但圓錐齒輪加工比圓柱齒輪困難；d方案 與b方案相比較,寬度尺寸較大，輸入軸線與工作機位置是水平位置。宜在惡劣環(huán)境下長期工作。故選擇方案a，采用V帶傳動（i=24）和一級圓柱齒輪減速器(i=35)傳動。傳動方案簡圖如圖2：1V帶傳動；2電動機；3圓柱傳動減

7、速器；4聯(lián)軸器；5輸送帶；6滾筒圖2-2帶式運輸機傳動裝置二、選擇原動機電動機電動機為標準化、系列化產(chǎn)品，設(shè)計中應根據(jù)工作機的工作情況和運動、動力參數(shù)，根據(jù)選擇的傳動方案，合理選擇電動機的類型、結(jié)構(gòu)型式、容量和轉(zhuǎn)速，提出具體的電動機型號。1、選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)型式電動機有交、直流之分，一般工廠都采用三相交流電，因而選用交流電動機。交流電動機分異步、同步電動機，異步電動機又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應用最多，目前應用較廣的Y系列自扇冷式籠型三相異步電動機，結(jié)構(gòu)簡單、起動性能好，工作可靠、價格低廉、維護方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場合，如運輸機、機床

8、、農(nóng)機、風機、輕工機械等。2、確定電動機的功率電動機功率選擇直接影響到電動機工作性能和經(jīng)濟性能的好壞：若所選電動機的功率小于工作要求，則不能保證工作機正常工作；若功率過大，則電動機不能滿載運行，功率因素和效率較低，從而增加電能消耗，造成浪費。本課程設(shè)計的題目為長期連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)的機械，確定電動機功率的原則是： Ped kPdPd= Pw/Pw=FV/1000w=Tn/9550wPed電動機的額定功率 Pd電動機的輸出功率Pw工作機的輸入功率電動機至工作機間的總效率=123n123n分別為傳動裝置中各傳動副（齒輪、蝸桿、帶或鏈、軸承、聯(lián)軸器）的效率，設(shè)計時可參考表2-1選取。F工作機的工作阻

9、力 V工作機卷筒的線速度T工作機的阻力矩 nw 工作機卷筒的轉(zhuǎn)速w工作機的效率表2-1 機械傳動和軸承效率的概略值類型 效率開式閉式圓柱齒輪傳動0.940.960.960.99V帶傳動0.940.97滾動軸承（每對）0.980.995彈性聯(lián)軸器0.990.995計算傳動裝置的總效率時需注意以下幾點：（1）若表中所列為效率值的圍時，一般可取中間值（2）同類型的幾對傳動副、軸承或聯(lián)軸器，均應單獨計入總效率（3）軸承效率均指一對軸承的效率3、確定電動機的轉(zhuǎn)速同一類型、一樣額定功率的電動機低速的級數(shù)多，外部尺寸與重量較大，價格較高，但可使傳動裝置的總傳動比與尺寸減少；高速電動機則與其相反，設(shè)計時應綜合

10、考慮各方面因素，選取適當?shù)碾妱訖C轉(zhuǎn)速。三相異步電動機常用的同步轉(zhuǎn)速有3000r/min ,1500r/min, 1000r/min, 750r/min,常選用1500r/min或1000r/min的電動機。常用傳動機構(gòu)的性能與適用圍見表2-2。表2-2 常用機構(gòu)的性能與適用圍 傳動機構(gòu)選用指標平帶傳動V帶傳動鏈傳動圓柱齒輪傳動功率（常用值）/kw?。?0）中（100）中（100）大（最大達50000）單級傳動比常用值24242535最大值5768傳動效率查表2-1許用的線速度252530406級精度18外廓尺寸大大大小傳動精度低低中等高工作平穩(wěn)性好好較差一般自鎖性能無無無無過載保護作用有有無無

11、使用壽命短短中等長緩沖吸振能力好好中等長要求制造與安裝精度低低中等高要求潤滑條件不需不需中等高環(huán)境適應性不能接觸酸、堿、油、爆炸性氣體好一般設(shè)計時可由工作機的轉(zhuǎn)速要求和傳動結(jié)構(gòu)的合理傳動比圍，推算出電動機轉(zhuǎn)速的可選圍，即nd=(i1·i2·i3in) nWnd電動機可選轉(zhuǎn)速圍i1,i2in各級傳動機構(gòu)的合理傳動比圍由選定的電動機類型、結(jié)構(gòu)、容量和轉(zhuǎn)速查手冊，查出電動機型號，并記錄其型號、額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、中心高、軸伸尺寸、鍵聯(lián)接尺寸等。設(shè)計傳動裝置時，一般按電動機的實際輸出功率Pd計算，轉(zhuǎn)速則取滿載轉(zhuǎn)速nW。例2.1 如前圖a所示帶式運輸機的傳動方案。已知卷筒直徑D=50

12、0mm，運輸帶的有效拉力F=1500N,運輸帶速度 v=2m/s,卷筒效率為0.96，長期連續(xù)工作。試選擇合適的電動機解：（1）選擇電動機類型按已知的工作要求和條件，選用Y形全封閉籠型三相異步電動機。（2）選擇電動機的功率工作機時所需電動機輸出功率為：pd=p w/p w=Fv/（1000w ） 所以 pd= Fv/（1000w）電動機至工作機間的總效率（包括工作機效率）為w=122345w12345w分別為帶傳動、齒輪傳動的軸承，齒輪傳動、聯(lián)軸器、卷筒軸的軸承與卷筒的效率。取1=0.96 2=0.99 3=0.97 4=0.97 5=0.98 w=0.96所以w=122345w=0.96&#

13、215;0.992×0.97×0.99×0.98×0.96=0.83所以pd= Fv/（1000w）=1500×2/（1000×0.83）KW=3.61KW（3）確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：nw=60×1000V/（pD）=60×1000×2/（3.14×500）r/min=76.4r/min按推薦的合理傳動比圍取V帶傳動的傳動比i1=24,單級齒輪傳動比i2=35則合理總傳動比的圍為：i=620，故電動機轉(zhuǎn)速的可選圍為nd= inw =(620)× 76.4r/min=4581

14、528 r/min符合這一圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min，1000 r/min，1500 r/min。再根據(jù)計算出的容量查有關(guān)手冊選擇電動機型號，本設(shè)計中可參考表*，然后將選擇結(jié)果列于下表。方案電動機型號額定功率電動機轉(zhuǎn)速（r/min）傳動裝置的的傳動比Ped/kw同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比帶齒輪1Y160M1847507209.4233.142Y132M164100096012.573.1443Y112M441500144018.853.55.385綜合考慮選Y132M16電動機，查手冊求出其它尺寸(中心高、外型尺寸、安裝尺寸、軸伸尺寸、鍵聯(lián)接尺寸等)。三、傳動裝置總傳動比的確定與各級傳動比

15、的分配由選定電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸的轉(zhuǎn)速nw 可得傳動裝置的總傳動比i=nm/nw 對于多級傳動i= i1· i2 in 計算出總傳動比后，應合理地分配各級傳動比，限制傳動件的圓周速度以減少動載荷 ，分配各級傳動比時應注意以下幾點：（1）各級傳動的傳動比應在推薦的圍之選取。（2）應使傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量較輕。（3）應使各傳動件的尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免相互干涉碰撞。一般應使帶的傳動比小于齒輪傳動的傳動比。四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)為進行傳動件的設(shè)計計算，應首先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩，一般按由電動機至工作機之間運動傳遞的路線推算各軸的運動和動力參數(shù)。（

16、1）各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）： n1 = nm/i0n2= n1/ i1= nm/i0i1n3= n2/i2=nm/ i0i1i2 式中的nm為電動機的滿載速度 n1 、n2、 n3分別為1、2、3軸的轉(zhuǎn)速 i0電動機至1軸的傳動比 i11軸至2軸的傳動比i22軸至3軸的傳動比(2) 各軸的輸入功率：p1=pd01p2=p112=pd0112 p3=p2011223pd為電動機的輸出功率，p1 、p2 、p3分別為 1 、2、 3軸的輸入功率，01、12、23分別為電動機軸與1軸，1軸與2軸，2軸與3軸間的傳動效率。(3)各軸轉(zhuǎn)矩：T1=Td i001 T2=T1 i112 T3=T2 i22

17、3T1、T2、T3分別為1、 2、 3 軸的輸入轉(zhuǎn)矩Td為電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9550pd/nm例2.2 同例2.1的已知條件和計算結(jié)果，計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)。解：（1）各軸的轉(zhuǎn)速： n1 = nm/i0=960/3.14r/min=305.73r/minn2= n1/ i1=305.73/4r/min=76.4 r/minnw=76.4 r/min（2）各軸的輸入功率：p1=pd01=3.6×0.96kw=3.456 kwp2=p112= p123=3.456×0.99×0.97 kw =3.32 kwp3=p224=3.32×0.9

18、9×0.97 kw=3.19 kw（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：Td=9550pd/nm =9550×3.6/960Nm=35.91 NmT1=Td i001 = Td i01 =35.91×3.14×0.96 Nm=108.25NmT2=T1 i112 =T1 i123=108×4×0.99×0.97Nm=415.82NmT3=T2 24=415.82×0.99×0.97Nm=399.31Nm將運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列于下表。 軸 名參 數(shù)電動機軸1軸2軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n(r/min)960305.7376.47

19、6.4輸入功率P(kw)3.63.4563.323.19輸入轉(zhuǎn)矩T (Nm)35.91108.25415.82399.31傳動比i3.1441效率0.960.960.96第三節(jié) 傳動零件的設(shè)計計算一、減速箱外傳動零件帶傳動設(shè)計 （1）帶傳動設(shè)計的主要容 選擇合理的傳動參數(shù)；確定帶的型號、長度、根數(shù)、傳動中心距、安裝要求、對軸的作用力與帶的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸等。（2）設(shè)計依據(jù) 傳動的用途與工作情況；對外廓尺寸與傳動位置的要求；原動機種類和所需的傳動功率；主動輪和從動輪的轉(zhuǎn)速等。（3）注意問題 帶傳動中各有關(guān)尺寸的協(xié)調(diào)，如小帶輪直徑選定后要檢查它與電動機中心高是否協(xié)調(diào)；大帶輪直徑選定后，要檢查與箱體

20、尺寸是否協(xié)調(diào)。小帶輪孔徑要與所選電動機軸徑一致；大帶輪的孔徑應注意與帶輪直徑尺寸相協(xié)調(diào)，以保證其裝配穩(wěn)定性；同時還應注意此孔徑就是減速器小齒輪軸外伸段的最小軸徑。例3-1 設(shè)計帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的普通V帶傳動。原動機為Y132M1-6型電動機，電動機額定功率Ped=4KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=960r/min,小帶輪安裝在電機軸上，帶的傳動比i=3.14,一天工作時間t=24h,5年壽命。解：（1） 選擇V帶型號查表，得工作情況系數(shù)KA=1.4,求得所需傳遞功率Pc=KA×Pc=1.4×4=5.6KW由小帶輪轉(zhuǎn)速n1與功率功率Pc選擇小帶輪型號為A型。（2）確定帶輪直徑dd1=

21、112mm,dd2=i×dd1=355mm（3） 核算帶輪速度v=dd1nm/6000=5。63m/s5m/s<v<25m/s，v符合要求。（4）初步確定中心距0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2),則326.9mm<a0<934mm,取a0=600mm.（5） 確定期帶的長度Ld0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd1-dd2)2/(4a0)=1958.017,取a=a0+(Ld-L0)/2=620.（6） 校核V帶的包角1=180ºarcsin（dd1-dd2）/（2a）=157.4º>120

22、6;（7） 確定帶的確良根數(shù)Z查表單根V帶傳遞功率P0=1.16KW,查表傳遞功率增量P0=kbn1(1-1/ki)=0.119,包角修正系數(shù)k=0.93,長度修正系數(shù)kl=1.03,ZPc/(P0+P0) kkl=4.57(根)Z=5根。（8）確定單根V帶的拉力F0F0=500Pc(2.5/k-1)/Zv+qv2=171.09N（9）對軸的壓力FQFQ=2ZF0Sin1/2=1677.7N（10）結(jié)果是5根AGB1154489V帶，中心距a=600mm,帶的基準直徑dd1=112mm,dd2=355mm，對軸的壓力FQ=1677.7N，帶輪的寬度B=(Z1)e+2f=78(mm).二、減速器

23、傳動零件一級圓柱齒輪傳動設(shè)計圓柱齒輪設(shè)計計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法、步驟均可依教材的有關(guān)容進行，其注意事項如下：（1）齒輪材料的選擇要注意毛坯制造方法：選擇材料前應先估計大齒輪的直徑，如果大齒輪直徑較大，應選用鑄造毛坯，材料一般可選鑄鋼或鑄鐵；如果小齒輪的齒根圓直徑與軸徑接近，可制成齒輪軸，選用的材料應兼顧軸的要求，同一減速器的各小齒輪（或大齒輪）的材料應盡可能一致，以減少材料的牌號，降低加工的工藝要求。（2）計算齒輪的嚙合幾何尺寸時應精確到小數(shù)點后23位，角度應精確到秒，而中心距、寬度和結(jié)構(gòu)尺寸應盡量圓整為整數(shù)。（3）參數(shù)的合理選擇，通常取Z1=2040，在保證齒根彎曲強度的前提下，Z1可取大些；

24、傳遞動力的齒輪，其模數(shù)應大于1.52mm。例3.2 設(shè)計一臺單級直齒圓柱齒輪減速器，已知傳遞的功率P=3.4656KW,電動機驅(qū)動，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=305.73r/min,傳動比 i=4，單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，使用壽命5年，三班制工作。解：（1）選擇齒輪材料與精度等級：小齒輪選用45號鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250HBS，大齒輪選用45號鋼正火，硬度為170210HBS，因為是普通減速器由教材表10.21選8級精度，要求齒面粗糙度Ra3.26.3um（2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可求出d1值，確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)。1）轉(zhuǎn)矩T1=9550×p/n1=9550×3.

25、4656/305.73=108.25Nm2）載荷系數(shù)k 查表10-2取k=1.13）齒數(shù)Z1和齒寬系d 小齒輪的齒數(shù)Z1取為27，則大齒輪齒數(shù)Z=i.Z1=108，Z1、Z2互質(zhì)，取Z2=107。因單級齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由表10-7選取d=14) 許用接觸應力H由相關(guān)圖表查得Hlim1=560Mpa,Hlim2=530Mpa,SH=1N1=60njln=60×305.73×(5×52×120)=0.57×109N2=N1/i=0.57×109/4=0.14×109查相關(guān)圖表得ZN1=1.06,ZN2=

26、1.10H1= Zn1·Hlim1/SH=1.06×560/1 Mpa =593.6MpaH2= Zn2·Hlim2/SH=1.1×530/1 Mpa =583Mpad176.43（KT（U+1）/(duH2)）1/3=76.43×(1.1×108.25×103×5/(1×4×(593.6)2)1/3) mm=57.35mmm= d1/z1=57.35/27 mm=2.12mm取m=2.5mm d1=mz1=2.5×27=67.5mm d2=mz2=2.5×107mm=267

27、.5mmb=d×d1=1×67.5mm=67.5mm,經(jīng)圓整后取b2=70mm,b1=b2+5mm=75mm, a=m(z1+z2)/2=2.5(27+107)/2mm=167.5mm.三、軸徑初選（1）初選軸徑 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要在初步估算出一段軸徑的基礎(chǔ)上進行。軸徑可按扭轉(zhuǎn)強度初算，計算式為：dc(P/n)1/3式中P軸所傳遞的功率(Kw)n-軸的轉(zhuǎn)速(r/min)c-由軸的許用切應力所確定的系數(shù)（查表見教材）初估的軸徑為軸上受扭段的最小直徑，此處如有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度削弱的影響。有一個鍵槽時，直徑增大3%5%并圓整，若外伸軸用聯(lián)軸器與電動機軸相聯(lián)，則應綜合考慮電動

28、機軸徑與聯(lián)軸器孔徑尺寸，對初算軸徑尺寸適當調(diào)整。（2）聯(lián)軸器選擇 一般傳動裝置中有兩個聯(lián)軸器，一個聯(lián)接電動機軸與減速器高速軸的聯(lián)軸器，另一個是聯(lián)接減速器低速軸與工作機的聯(lián)軸器。對中、小型減速器的輸入軸、輸出軸均可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，它加工制造容易，裝拆方便、成本低，能緩沖減震。本方案聯(lián)軸器聯(lián)接低速軸與工作機，選彈性柱銷聯(lián)軸器。第四節(jié) 部件的設(shè)計與裝配圖的繪制減速器的基本結(jié)構(gòu)是由軸系部件、箱體與附件三大部分組成。這里介紹一下軸系部件設(shè)計的方法與步驟：一、軸系部件的設(shè)計軸系部件包括傳動件、軸和軸承組合。1、軸承類型的選擇減速器中常用的軸承是滾動軸承，滾動軸承類型可參照如下原則進行選擇：（1）考慮軸

29、承所承受載荷的方向和大小。原則上，當軸承僅承受純徑向載荷時，一般選用深溝球軸承；當軸承既承受徑向載荷又承受軸向載荷時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承：但如果軸向載荷不大時，應選用深溝球軸承。（2）轉(zhuǎn)速較高，旋轉(zhuǎn)精度要求較高，而載荷較小時和般選用球軸承。（3）載荷較大且有沖擊振動時，宜選用滾子軸承（一樣外形尺寸下，滾子軸承一般比球軸承承載能力大，但當軸承徑d<20mm時，這種優(yōu)點不顯著，由于球軸承價格低廉，應選球軸承）。（4）軸的剛度較差、支承間距較大，軸承孔同軸度較差或多點支承時，一般選用自動調(diào)心軸承；而不能自動調(diào)心的滾子軸承僅能用在軸的剛度較大、支承間距不大、軸承孔同軸度能嚴格保證

30、的場合。（5）同一軸上各支承應盡可能選用同類型號的軸承。本方案建議采用一對深溝球軸承62*2、傳動件齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計本課程設(shè)計采用圓柱齒輪作為傳動件，齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計與齒輪的幾何尺寸、毛坯材料、加工方法、使用要求和經(jīng)濟性等因素有關(guān)，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須綜合考慮。對于鋼制齒輪，當齒輪直徑很小，齒根圓到鍵槽底部的距離K2m時，常將齒輪和軸做成一體，若K2m時，無論從材料或工藝上考慮，都應將齒輪和軸分開制造。圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸與結(jié)構(gòu)型式可參考表選取。進行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還要進行齒輪和軸的聯(lián)接設(shè)計。通常采用單鍵聯(lián)接，但當齒輪轉(zhuǎn)速較高時，應采用花鍵或雙鍵聯(lián)接。3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與軸、軸承、鍵的強度校核傳動件裝在軸

31、上以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動和傳遞功率，減速器普遍采用階梯軸，傳動件和軸以平鍵聯(lián)接。（1）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計減速器中的軸是既受彎矩又受扭矩的轉(zhuǎn)軸，較精確的設(shè)計方法是按彎矩合成強度來計算各段軸徑，一般先初步估算定出軸徑，然后按軸上零件的位置，考慮裝配、加工等因素，設(shè)計出階梯軸各段直徑和長度，確定跨度后，進一步進行強度驗算。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計應在初估軸徑和初選滾動軸承型號后進行。為使軸上零件定位可靠、裝拆方便并考慮工藝性因素，通常將軸設(shè)計成由兩端向中央逐漸增大的階梯形：其徑向尺寸，由軸上零件的受力、定位、固定等要求確定；其軸向尺寸則由軸上零件的位置、配合長度與支承結(jié)構(gòu)等因素決定。（2）軸的強度校核 通常可選定12個危險截

32、面，按彎扭合成的受力狀態(tài)對軸進行強度校核，如強度不夠可修改軸的尺寸。例4.1 已知傳遞的功率P=3.32kw，從動輪的轉(zhuǎn)速n=76.4r/min,直齒圓柱齒輪分度圓直徑d2=250mm,傳遞的轉(zhuǎn)矩T=415.82Nm（1）選擇軸的材料確定許用應力由已知條件知減速器傳遞的功率屬于中小功率，材料無特殊要求，故選用45#鋼調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得強度極限B=650Mpa，再由表15-1得許用彎曲應力-1b=60Mpa（2）按扭矩強度估算直徑根據(jù)表15-3得c=118107，又由式（15-2）得dc(p/n)1/3=(107118)×(3.32/76.4)1/3=37.641.5mm考慮到

33、軸的最小直徑處要求安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故將計算直徑加3%5%取38.7341.5mm,由設(shè)計手冊取標準直徑d1=42mm（3）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖由于設(shè)計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。1）、確定軸上零件的位置和固定方式，要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須確定軸上零件的裝拆順序和固定方式，確定齒輪從右端裝入，齒輪的左端用軸肩（或軸環(huán)）定位，右端用套筒固定，這樣齒輪在軸上的軸向位置完全被確定，齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接，軸承對稱安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向固定采用過盈配合。2）、確定各軸段的直徑，如圖所示，軸段a（外伸端）直徑最

34、小，d1=42mm,考慮到要對安裝在軸段a上的聯(lián)軸器進行定位，軸段b上應有軸肩，同時為能很順利地在軸段c、f 上安裝軸承，軸段c、f必須滿足軸承的徑的標準，故取軸段c、f的直徑分別為d3=55mm d6=55mm,用一樣的方法確定軸段b、d、e的直徑d2=50mm d4 =60mm d5=68mm,選用6211軸承。3）、確定各軸段的長度，齒輪的輪轂寬為72mm，為保證齒輪固定可靠，軸段d的長度應略短于齒輪輪轂寬，取L4=70mm。為保證齒輪端面與箱體壁不相碰，齒輪端面與箱體壁間應留有一定的間距取該間距為13mm。為保證軸承安裝在軸承座孔中（軸承寬度為21mm）并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱

35、體壁的距離為5mm。所以軸段e的長度L5=18mm, 軸段f的長度L6=20mm。軸段c由軸承安裝的對稱性知，L3=40mm,軸段b的長度L2=66mm,軸段 a的長度由聯(lián)軸器的長度確定得L1=83mm(由軸頸d1=42mm知聯(lián)軸器和軸配合部分的長度為84mm),在軸段a 、d 上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應的輪轂寬度小約510mm,鍵槽的寬度按軸段直徑查手冊得到，a處選用平鍵12×8×70，d處選用平鍵18×11×60。4）、選定軸的結(jié)構(gòu)細節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。（4）按彎扭合成強度校核軸徑： Ft2=2T

36、2/d2=2×415.82/250N=3326.56NFr2=Ft2 tg=3326.56×tg200N=1210.77N如圖在水平面：FHA=FHB= Ft2/2=3326.56/2N=1663.28NII截面處的彎矩為：MHI=MHC=1663.28×128/2 Nm=106.45NmIIII 截面處的彎矩為：MHII=1663.28×28 Nm=46.57Nm在垂直面：FVA=FVB=Fr2/2=1210.77/2N=605.39NII截面處的彎矩為MVI=MVC=605.39×128/2 Nm=38.74NmIIII截面處的彎

37、矩為MVII=605.39×28 Nm=16.95NmII截面：MI=(MVI2+MHI2)1/2=(106.452+38.742)1/2 Nm=113.28NmIIII截面：MII=(MHII2+MVII2)1/2=(16.572+16.952)1/2 Nm=49.56NmT=9550 p/n=9550×3.32/76.4 Nm=415NmII截面：M e I=(MI2+(t)2)1/2=(113.282+(0.6×415)2)1/2 Nm=273.56NmIIII截面： M e III=(MII2+(t)2)1/2=(49.562+(0.6×415)

38、2)1/2 Nm=253.88NmI-I截面：e I=Me I/w=273.56/(0.1×603) Mpa =12.66Mpa<-1bII-II截面:e II=Me II/w=253.88/(0.1×553) Mpa =15.26Mpa<-1b例2-4 高速軸設(shè)計 已知傳遞的功率P=3.456kw，主動輪的轉(zhuǎn)速n=305.73r/min,直齒圓柱齒輪分度圓直徑d1=67.5mm,傳遞的轉(zhuǎn)矩T=108.25Nm（1）選擇材料，確定許用力類似于低速軸;（2）按扭矩強度估算最小直徑C107118，dC(P/n)1/3=2426,安裝帶輪需鍵聯(lián)接直徑擴大5,取d1=3

39、0mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）軸上的零件固定和固定方式，齒輪布置在箱體部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝帶輪。齒輪從左端裝入，右端軸肩定位，左端用套筒定位，周向用平鍵定位。2）確定各軸段直徑，如圖所示，軸段a（外伸端）直徑最小，要對帶輪定位，軸段上設(shè)計軸肩,若選用,則d1=30mm,d2=35mm,d3=40mm,d4=45mm,d5=35mm。3）確定各段長度，帶輪的輪轂寬為78mm，L1=76mm,L2>5+1+C1+C2+(510)+m+e,取L2=85mm,3=73mm.L4=17mm,L5=16mm。（4）軸的強度校核同低速軸。（5）鍵的選取，帶輪處：b×

40、;h×l=8×7×70,齒輪處：b×h×l=12×8×70。由于齒輪直徑較小，齒根圓到鍵槽底部的距離7.325mm<2.5，采用齒輪軸。結(jié)構(gòu)如圖所示。（3）軸承、鍵的強度校核軸承壽命一般按減速器的使用年限選定。對初選的軸承型號，應根據(jù)負荷情況確定其壽命，如不合要求，一般可更換軸承系列或類型，但不輕易改變軸承孔尺寸。具體計算方法見教材。例4.3 本減速器中根據(jù)具體情況采用一對深球溝軸承且選擇軸承號為6211，校核所選軸承P=f p (XFr+YFa),X=1,Y=0,Fr1=(FHa2+FVA2)=(1663.282+6

41、05.392)1/2=1770.02N;Fr2=(FHB2+FVB2)=(1663.282+605.392)1/2=1770.02N;P=1.2×1×(1663.282+605.392)1/2N=2124.03NL10h=106/(60n)(ftC/P)=106/(60×76.4)(1×43200/2124.03)3h=1835374.5hLh=5×52×24×5h=31200h所以本軸承完全能滿足要求。采用平鍵聯(lián)接，鍵槽的寬度和深度根據(jù)軸頸確定（見教材）,鍵長根據(jù)轂長確定。平鍵聯(lián)接主要校核擠壓與剪切強度。計算中許用擠壓應力

42、應選取軸、鍵、輪轂三者中最弱的。例4.4 校核聯(lián)軸器HL3查表得HL3聯(lián)軸器Tm=630Nm n=5000r/min Tc=KT=1.5×415=622.5Nm<Tm n=74.6r/min<nHL3聯(lián)軸器能滿足要求。例4.5 校核平鍵12×8×7018×11×60jy=4T/dhl=4×415/(42×8×70) Mpa =70.6Mpa<jyjy=4T/dhl=4×415/(60×11×60) Mpa =41.9Mpa<jy4、滾動軸承的組合設(shè)計為保證軸承正

43、常工作，除正確確定軸承型號外，還要正確設(shè)計軸承組合結(jié)構(gòu)，包括軸系的固定、軸承的潤滑和密封等。（1）軸系部件的軸向固定圓柱齒輪減速器軸承支點跨距較小，齒輪傳動效率高、溫升小，因此軸熱膨脹伸長量很小，所以軸系常采用兩端固定方式：圈軸向固定采用軸肩或套筒，外圈在箱體軸承座孔中，常用軸承蓋作軸向固定。軸承蓋與軸承外端面間，裝有調(diào)整墊片，用以補償軸系零件的軸間制造誤差、調(diào)整軸承游隙和少量調(diào)整齒輪的軸間位置。（2）軸承的潤滑與密封1）潤滑 采用脂潤滑時，為防止箱潤滑油進入軸承，通常在箱體軸承座端面一側(cè)裝設(shè)封油盤，封油盤結(jié)構(gòu)見圖4-6。采用油潤滑時，要在上箱蓋分箱面處制出坡口，在箱座分箱面上制出油溝，在軸承

44、蓋上制出缺口和環(huán)形通路。輸出溝結(jié)構(gòu)見圖4-1。圖4-1 封油盤的結(jié)構(gòu)圖4-1 輸油溝結(jié)構(gòu)2）密封：密封采用封油盤和擋油盤；外密封如采用接觸式可用氈圈或橡膠圈密封，如采用非接觸式可用油溝密封或迷宮密封。結(jié)構(gòu)見圖4-。（3）軸承蓋的結(jié)構(gòu)和尺寸軸承蓋結(jié)構(gòu)形式分凸緣式和嵌入式兩種，前者調(diào)整軸承間隙方便，密封性好；后者不用螺釘聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡單，但座孔加工麻煩。具體結(jié)構(gòu)尺寸見表4-2。二、繪制裝配圖 減速器裝配圖是用來表達減速器的工作原理與各零件間裝配關(guān)系的圖樣，也是制造、裝配減速器和拆繪減速器零件圖的依據(jù)。必須認真繪制且用足夠的視圖和剖面將減速器結(jié)構(gòu)表達清楚。1、裝配圖設(shè)計前的準備工作（1）繪制裝配圖之前

45、，應將傳動裝置的總體設(shè)計、傳動件與軸的設(shè)計計算所得的尺寸、數(shù)據(jù)進行歸納、匯總并確定減速器箱體的結(jié)構(gòu)方案。（2）繪圖前，選好比例尺，布置好視圖位置，對于準備工作中沒有計算的一些具體尺寸，可邊繪圖邊計算交叉進行。裝配圖視圖布置形式 技術(shù)特性 技術(shù)要求 明細表標題欄圖4-2 視圖布置參考圖（圖中A、B、C見表）2、裝配圖設(shè)計的第一階段這一階段的主要容如下：（1）確定減速器箱體壁與箱體各主要零件之間的相關(guān)位置。1）壁位置的確定如圖4-2所示，在主視圖中根據(jù)前面計算容定出各齒輪中心線位置，畫分度圓，在俯視圖中定出各齒輪的對稱中心線，畫出齒輪的輪廓。注意高速級齒輪和低速級軸不能相碰，否則應重新分配傳動比，

46、小齒輪寬度應略大于大齒輪寬度510，以免因安裝誤差影響齒輪接觸寬度。1大齒輪齒頂圓和機體壁之間的距離。2小齒輪端面和機體壁之間的距離。d機體壁的寬度，應圓整。d1機蓋壁厚。a機蓋頂面與水面的傾角。應注意a不能太大，否則會與高速軸上的齒輪運動干涉并影響視孔蓋上通氣塞的安裝；a也不能太小，否則會使機體結(jié)構(gòu)增大。a大小應根據(jù)具體結(jié)構(gòu)而定。2）軸承與軸承座位置的確定B壁與軸承座端面的距離，取決于壁厚d、軸承旁聯(lián)接螺栓d1與其所需的扳手空間C1、C2的尺寸。因此B=d+C1+C2+(58)mm，(58)mm為區(qū)分加工面與毛坯面所留出的尺寸即軸承座端面凸出箱體外表面的距離,其目的是為了便于進行軸承座端面的

47、加工。兩軸承座端面間的距離應進行圓整。3軸承側(cè)與機體壁之間的距離。如果軸承用箱體潤滑油潤滑，3值見表，如軸承采用油脂潤滑,則需要裝擋油環(huán)，3值見表。圖4-3 傳動件、軸承座端面與箱壁位置(2)初步計算軸徑按純扭轉(zhuǎn)受力狀態(tài)初步估算軸徑，計算時應降低許用扭轉(zhuǎn)剪應力確定軸端最小直徑dmin,具體計算方法參見教材。若軸上開有鍵槽，計算出的軸徑應增大5%，并盡量圓整為標準值。若軸與聯(lián)軸器聯(lián)接，則軸徑與聯(lián)軸器孔徑一致。繪制出減速器各零、部件的相互位置之后，尚須進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計；軸的支點距離和力的作用點的確定；軸、鍵、軸承的強度校核，如前所述。(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要容是確定軸的徑向尺寸、軸向尺寸

48、以與鍵槽的尺寸、位置等。1)確定軸的徑向尺寸確定軸的徑向尺寸時，應考慮軸上零件的定位和固定、加工工藝和裝拆等的要求。一般常把軸設(shè)計成中部大兩端小的階梯狀結(jié)構(gòu)，其徑向尺寸的變化應考慮以下因素，如圖4-4。定位軸肩的尺寸 直徑d3和d4、d6和d7的變化處，軸肩高度h應比零件孔的倒角C或圓角半徑r大23mm,軸肩的圓角半徑r應小于零件孔的倒角C或圓角半徑r。裝滾動軸承的定位軸肩尺寸應查軸承標準中的有關(guān)安裝尺寸。非定位軸肩的尺寸 圖中的d4和d5、d5和d6的直徑變化處，其直徑變化量較小，一般可取為0.53mm。有配合處的軸徑 為便于裝配與減小應力集中，有配合的軸段直徑變化處常做成引導錐，如圖所示。

49、軸徑尺寸 初選滾動軸承的類型與尺寸,則與之相配合的軸頸尺寸即被確定下來,同一軸上要盡量選擇同一型號的軸承。加工工藝要求 當軸段需要磨削時，應在相應軸段落上留出砂輪越程槽；當軸段需切毛巾制螺紋時，應留出螺紋退刀槽。與軸上零件相配合的軸段直徑應盡量取標準直徑系列值。圖4-4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、處局部放大圖見圖4-5圖4-5 軸肩高度和圓角半徑2)確定軸的軸向尺寸階梯軸各段軸向尺寸，由軸上直接安裝的零件（如齒輪、軸承等）和相關(guān)零件（如箱體的軸承座孔、軸承蓋等）的軸向位置和尺寸確定。確定軸向尺寸時應注意以下幾點：保證傳動件在軸上固定可靠 為使傳動件在軸上的固定可靠應使輪轂的寬度大于與之配合軸段的長度，以使

50、其他零件頂住輪轂，而不是頂在軸肩上。一般取輪轂寬度與軸段長度之差=12mm。當制造有誤差時，這種結(jié)構(gòu)不能保證零件的軸向固定與定位。 當周向聯(lián)接用平鍵時，鍵應較配合長度稍短，并應布置在偏向傳動件裝入一側(cè)以便于裝配。軸承的位置應適當 軸承的側(cè)至箱體壁應留有一定的間距，其大小取決于軸承的潤滑方式。采用脂潤滑時，所留間距較大，以便放擋油環(huán)，防止?jié)櫥蜑R入而帶走潤滑脂，如圖4-6a所示；若采用油潤滑 ，一般所留間距為03mm即可，如圖4-6b所示。擋油環(huán)結(jié)構(gòu)如圖4-7。a 脂潤滑軸承 b 油潤滑軸承圖4-6 軸承在箱體中的位置 圖4-7 擋油環(huán)3)校核軸、軸承和鍵軸上力的作用點與支點跨距可從裝配草圖上確

51、定。傳動件力作用線的位置可取在輪緣寬度中部，滾動軸承支承反力作用點可近似認為在軸承寬度的中部。力的作用點與支點跨距確定后，便可求出軸所受的彎矩和扭矩。選定12個危險截面，按彎扭合成的受力狀態(tài)對軸進行強度計算校核，如果強度不夠則需要修改軸的尺寸。對滾動軸承應進行壽命計算。軸承壽命可按減速器的使用壽命或檢修期計算，如不滿足使用壽命要求，則需改變軸承的型號后再進行計算。3、裝配圖設(shè)計的第二階段這一階段的主要容是軸上傳動零件與軸的支承零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸承端蓋的結(jié)構(gòu)、軸承的潤滑和密封設(shè)計。（1）傳動件的結(jié)構(gòu)設(shè)計傳動零件的結(jié)構(gòu)與所選材料、毛坯尺寸與制造方法有關(guān)。齒輪結(jié)構(gòu)的尺寸可參考教材或

52、機械設(shè)計手冊，如表4-1所示。表4-1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)尺寸序號結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)尺寸2(鋼鐵)2.5（鑄鐵）2 da200mm鍛造齒輪D1=1.6dL=(1.21.5)db=2.5(不小于810mm)n=0.5D2=0.5(D0+D1)d1=1220mm(da較小時可不鉆孔)D0=da-10da00mm鍛造齒輪D1=1.6dL=(1.21.5)db=（2.5）(不小于810mm)n=0.5D2=0.5(D0+D1)d1=1220mm(da較小時可不鉆孔)C=(0.20.3)b模鍛C=0.3b自由鍛造da500mm平輻板鑄造齒輪D1=1.8d（鑄鐵）D1=1.6d（鑄鋼）L=(1.21.5)

53、db=2.54(不小于810mm)n=0.5D2=0.5(D0+D1)d1=0.25(D0-D1)C=0.2b（但不小于10mm）r0.5C5da4001000mmb200mm鑄造齒輪D1=1.8d（鑄鐵）D1=1.6d（鑄鋼）L=(1.21.5)db=(2.54)(不小于810mm)n=0.5C=0.2b（但不小于10mm）S=b/6(但不小于10mm)r0.5C;e=0.8;H=0.8d;H1=0.8H2)軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承端蓋是用來固定軸承的位置、調(diào)整軸承間隙并承受軸向力的，軸承端蓋的結(jié)構(gòu)形式有凸緣式和嵌入式兩種，如表4-2所示：表4-2 軸承蓋的結(jié)構(gòu)與尺寸螺釘聯(lián)接外裝式軸承蓋d0=d3+1mmD0=D+2.5d3D2=D0+2.5d3e=1.2d3e1e由結(jié)構(gòu)決定D4=D-(1015)mmD1,b1由密封尺寸確定b=510,h=(0.81)b嵌入式軸承端蓋e2=58mmS=1015mm由結(jié)構(gòu)決定D3=D+e2，裝有形圈的，按形圈外徑取d1,b1,a由密封尺寸確定溝槽尺寸(GB3452.3-88)mm O形圈截面直徑d2d3偏差值2.653.