蝸桿-齒輪二級(jí)減速器-機(jī)械課程設(shè)計(jì)(完整版)資料

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蝸桿-齒輪二級(jí)減速器--機(jī)械課程設(shè)計(jì)（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）燕山大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：蝸桿-齒輪二級(jí)減速器學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)：XX學(xué)號(hào)：XX學(xué)生姓名：XX指導(dǎo)教師：XX目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與技術(shù)要求 12傳動(dòng)系統(tǒng)方案制定與分析 12.1常見(jiàn)傳動(dòng)方案的特點(diǎn)及應(yīng)用 12.2傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定 33傳動(dòng)方案的技術(shù)設(shè)計(jì)與分析 33.1電動(dòng)機(jī)選擇與確定 3電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇 3電動(dòng)機(jī)容量及轉(zhuǎn)速確定 4電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇 53.2傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比確定及分配 5傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比確定 6各級(jí)傳動(dòng)比分配 63.3總體運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 6各軸轉(zhuǎn)速 6各軸功率 7各軸轉(zhuǎn)矩 7各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)結(jié)果匯總 74關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 84.1設(shè)計(jì)原則制定 8軸的設(shè)計(jì)原則 8蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)原則 8齒輪的設(shè)計(jì)原則 9鍵的設(shè)計(jì)原則 9滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)原則 104.2高速級(jí)蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案及計(jì)算 10傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) 10傳動(dòng)強(qiáng)度校核 124.3低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案及計(jì)算 13傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案 13傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) 13傳動(dòng)強(qiáng)度校核 164.4軸的初算 175傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與總成 185.1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 18裝配圖整體布局 18軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析 195.2零件圖設(shè)計(jì) 255.3主要零部件的校核與驗(yàn)算 26軸系結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核(選擇低速軸進(jìn)行校核) 26鍵的選擇及鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 31滾動(dòng)軸承選擇與壽命計(jì)算 336主要附件與配件的選擇 366.1聯(lián)軸器選擇 366.2潤(rùn)滑與密封的選擇 377零部件精度與公差的制定 397.1精度設(shè)計(jì)制定原則 397.2精度設(shè)計(jì)的具體實(shí)施 407.3減速器主要結(jié)構(gòu)、配合要求 407.4減速器主要技術(shù)要求 408項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析與安全性分析 418.1零部件材料、工藝、精度等選擇經(jīng)濟(jì)性 418.2減速器總重量估算及加工成本初算 428.3安全性分析 428.4經(jīng)濟(jì)性與安全性綜合分析 429設(shè)計(jì)小結(jié) 4310參考文獻(xiàn) 451項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與技術(shù)要求任務(wù)描述：設(shè)計(jì)一種帶式輸送機(jī)裝置，以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)力，經(jīng)減速器減速后，將動(dòng)力輸出到工作機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)要求。具體內(nèi)容是：確定傳動(dòng)方案，進(jìn)行各零部件的設(shè)計(jì)與理論計(jì)算，繪制裝配圖、零件圖，編寫說(shuō)明書等。技術(shù)要求見(jiàn)下表。表1-1項(xiàng)目技術(shù)要求原始數(shù)據(jù)其他條件運(yùn)輸帶拉力使用地點(diǎn)室內(nèi)運(yùn)輸帶速度生產(chǎn)批量大批卷筒直徑載荷性質(zhì)平穩(wěn)——使用年限八年一班2傳動(dòng)系統(tǒng)方案制定與分析2.1常見(jiàn)傳動(dòng)方案的特點(diǎn)及應(yīng)用常見(jiàn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)。其中普通V帶傳動(dòng)緩沖吸振、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)；鏈傳動(dòng)工作可靠，能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，多用于低速傳動(dòng)；漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)速度和功率范圍大，應(yīng)用廣泛；蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)、傳動(dòng)比大、有自鎖性，但效率低。常用的減速器傳動(dòng)系統(tǒng)方案一般有如下幾類（單級(jí)減速器由于傳動(dòng)一般比較小，故下面未討論）。圖2-1兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器方案其傳動(dòng)比一般為8~40，最大值為60。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。但齒輪相對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度，用于載荷較平穩(wěn)的場(chǎng)合。高速級(jí)常用斜齒輪，低速級(jí)可做成直齒。圖2-2兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器方案其傳動(dòng)比范圍同展開(kāi)式，減速器橫向尺寸較小，兩對(duì)齒輪浸入潤(rùn)滑油的深度大致相同。但軸向尺寸大、重量也較大，中間軸較長(zhǎng)，剛度較差，高速級(jí)齒輪的承載能力難以充分利用。圖2-3二級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器兩級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器方案圓錐齒輪為直齒時(shí),為斜齒時(shí)錐齒輪應(yīng)布置在高速級(jí)，以使圓錐齒輪不致太大，否則加工困難。輪齒可做成直齒、斜齒或曲線齒，用于兩軸垂直相交的傳動(dòng)中，也可用于兩軸垂直相錯(cuò)的傳動(dòng)中，但由于制造安裝復(fù)雜、成本高，所以僅在傳動(dòng)布置需要時(shí)才采用。圖2-4兩級(jí)蝸桿-圓柱齒輪減速器兩級(jí)蝸桿-圓柱齒輪減速器方案?jìng)鲃?dòng)比一般為15~60，最大能到480，齒輪傳動(dòng)在高速級(jí)時(shí)結(jié)構(gòu)比較緊湊，蝸桿傳動(dòng)在高速級(jí)時(shí)傳動(dòng)效率較高，為潤(rùn)滑方便，蝸桿一般在蝸輪上方，一般用于蝸桿圓周速度的場(chǎng)合。2.2傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定各方案比較分析如下：1）由于圓錐齒輪加工較困難，特別是大直徑、大模數(shù)的圓錐齒輪，制造安裝復(fù)雜，成本高。在本項(xiàng)目任務(wù)中體現(xiàn)不出其方案的優(yōu)勢(shì)，故暫時(shí)排除二級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器方案。2）對(duì)兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器以及同軸式圓柱齒輪減速器而言，展開(kāi)式中齒輪相對(duì)軸承為不對(duì)稱布置，導(dǎo)致沿齒向載荷分布不均，對(duì)軸的剛度要求又較高，同軸式中軸向尺寸大、重量也較大，中間軸較長(zhǎng)，剛度較差，高速級(jí)齒輪的承載能力難以充分利用，同時(shí)由于上述兩種方案?jìng)鲃?dòng)比均不能超過(guò)40，滿足不了本設(shè)計(jì)任務(wù)要求的大傳動(dòng)比，故排除此兩種方案。3）在兩級(jí)蝸桿-圓柱齒輪傳動(dòng)方案中，其傳動(dòng)比一般為15~60，滿足任務(wù)要求的傳動(dòng)比。低速級(jí)采用齒輪傳動(dòng)，齒輪的制造精度可以低些。齒輪蝸桿高速級(jí)在高速級(jí)傳動(dòng)，有利于在嚙合處形成油膜，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，也能提高其承載能力。綜上，本次任務(wù)選擇兩級(jí)蝸桿-圓柱齒輪減速器進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。3傳動(dòng)方案的技術(shù)設(shè)計(jì)與分析本節(jié)進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)的總體參數(shù)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算與確定。具體內(nèi)容是：選擇電機(jī)型號(hào)、計(jì)算總傳動(dòng)比、傳動(dòng)比的分配、各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的確定。包括電機(jī)類別、系列及具體型號(hào)選擇；給出電機(jī)方案選擇依據(jù)；計(jì)算總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比，給出各級(jí)傳動(dòng)比分配原則或分配依據(jù)說(shuō)明；計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩等。3.1電動(dòng)機(jī)選擇與確定合理的選擇電動(dòng)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)能正常運(yùn)行的先決條件。選擇恰當(dāng)，電動(dòng)機(jī)就能安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行；選擇不合適，輕者造成浪費(fèi)，重者燒毀電動(dòng)機(jī)。選擇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、防護(hù)形式、結(jié)構(gòu)形式等。通常電機(jī)一般需要選擇功率、轉(zhuǎn)速、防護(hù)形式等幾項(xiàng)比較重要的內(nèi)容，故下面介紹電動(dòng)機(jī)的選擇方法及使用。電動(dòng)機(jī)從類型上可分為鼠籠式與繞線式異步電動(dòng)機(jī)兩種。常用鼠籠式的有J、J2、JO、JO2、JO3系列的小型異步電動(dòng)機(jī)和JS、JSQ系列中型異步電動(dòng)機(jī)。繞線式的有JR、JRO2系列小型繞線式異步電動(dòng)機(jī)和JRQ系列中型繞線式異步電動(dòng)機(jī)。從防護(hù)形式分有防護(hù)式、封閉式、密封式。無(wú)特殊情況時(shí)，通常選異步電動(dòng)機(jī)。一般異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、用途等見(jiàn)下表。表3-1一般異步電動(dòng)機(jī)的用途特點(diǎn)類別系列名稱特點(diǎn)用途異步電動(dòng)機(jī)Y系列（IP23）三相異步電動(dòng)機(jī)該系列為一般用途防護(hù)式籠型電動(dòng)機(jī)。效率高、啟動(dòng)性能好、噪聲低、體積小、重量輕，能防止手指觸及機(jī)殼內(nèi)帶電體或轉(zhuǎn)動(dòng)部分。其防護(hù)等級(jí)為IP23。一般用途，適于驅(qū)動(dòng)無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備，如水泵、鼓風(fēng)機(jī)等。Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)該系列電動(dòng)機(jī)為封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，效率高，噪聲低、節(jié)能、振動(dòng)小及運(yùn)動(dòng)安全可靠等。除與Y系列（IP23）相同的用途外，還適用于灰塵多、水土飛濺的場(chǎng)所，如磨粉機(jī)、碾米機(jī)等農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。YEJ系列電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)該系列電動(dòng)機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型帶有直流圓盤式電磁制動(dòng)器的三相異步電動(dòng)機(jī)，具有制動(dòng)快，定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。適用于要求快速停止準(zhǔn)確定位的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或裝置上，如主軸傳動(dòng)或輔助傳動(dòng)。由帶式運(yùn)輸機(jī)的工作要求和工作條件，且由于其無(wú)特殊需要，故選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。及轉(zhuǎn)速確定電動(dòng)機(jī)的功率不能選擇過(guò)小，否則難于啟動(dòng)或者勉強(qiáng)啟動(dòng)，使運(yùn)轉(zhuǎn)電流超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱以致燒損。電動(dòng)機(jī)的功率也不能選擇太大，否則不但浪費(fèi)投資，而且電動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費(fèi)。另外還要兼顧變壓器容量的大小，一般來(lái)說(shuō)，直接啟動(dòng)的鼠籠式電動(dòng)機(jī)，功率不宜超過(guò)變壓器容量的1/3。電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來(lái)決定。本任務(wù)所給的工作機(jī)載荷平穩(wěn)，且傳遞功率較小，故只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率，即。工作機(jī)所需功率為其中為卷筒效率，取1。傳遞裝置總效率為式中：：蝸桿的傳動(dòng)效率0.82：每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率0.98：直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率0.97：聯(lián)軸器的效率0.99：卷筒的傳動(dòng)效率0.96電動(dòng)機(jī)輸出功率為為留有一定的裕度，同時(shí)考慮發(fā)熱條件的安全性，選電機(jī)額定功率。因，符合安全性要求。卷筒的轉(zhuǎn)速為按合理傳動(dòng)比推薦范圍知，兩級(jí)蝸桿-齒輪減速器總傳動(dòng)比，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍是查手冊(cè)可知，在此范圍內(nèi)的電機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min。型號(hào)選擇因電機(jī)額定功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)速越大，體積越小。綜合考慮尺寸大小及工作性能，同時(shí)結(jié)合上文分析知，類型選一般用途Y系列（IP23）三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率選1.1kw,同步轉(zhuǎn)速取1000r/min，查指導(dǎo)手冊(cè)，符號(hào)該條件的電機(jī)型號(hào)是Y90L-6，其主要性能參數(shù)如下表。表3-2電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)型號(hào)額定功率/kW轉(zhuǎn)速/rpm同步轉(zhuǎn)速/rpm效率/%額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kgY90L-61.1910100073..52.2253.2傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比確定及分配合理地分配總傳動(dòng)比即各級(jí)傳動(dòng)比如何取值，是設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題，它將直接影響到傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、重量及潤(rùn)滑條件等。總傳動(dòng)比分配的一般原則：1）各級(jí)傳動(dòng)比都應(yīng)在常用的合理范圍內(nèi)，以符合各種傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，并使結(jié)構(gòu)比較緊湊；2）盡量使傳動(dòng)裝置外廓尺寸或重量較?。?）在兩級(jí)或多級(jí)齒輪減速器中盡量使各級(jí)大齒輪浸油深度合理；4）各級(jí)傳動(dòng)尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，便于安裝。根據(jù)上述原則分配傳動(dòng)比使一項(xiàng)較繁雜的工作，下面根據(jù)常見(jiàn)減速器傳動(dòng)比分配的一些公式及經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行本任務(wù)總傳動(dòng)比的分配。蝸桿-齒輪二級(jí)減速器總傳動(dòng)比一般為，由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算總傳動(dòng)比如下，大致在正常范圍內(nèi)。3.2.2各級(jí)傳動(dòng)比分配各級(jí)傳動(dòng)比分配原則及關(guān)系：1）；2）為使各部分尺寸相近，并且對(duì)稱，一般有；3）齒輪傳動(dòng)比一般為，且滿足；4）閉式齒輪小齒齒數(shù)一般取20~40；利用原則3計(jì)算齒輪傳動(dòng)比范圍可取齒輪傳動(dòng)比為。蝸桿傳動(dòng)比計(jì)算如下綜上即，。3.3總體運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算將傳動(dòng)裝置各軸從高速到低速依次定為軸1、軸2、軸3、軸4；軸1軸2軸3軸43.3.2各軸功率軸1軸2軸3軸4電機(jī)軸軸1軸2軸3軸4結(jié)果匯總表3-3各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)表軸號(hào)功率轉(zhuǎn)矩(N·m)轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)比i效率輸出輸出電機(jī)軸0.9049.4991010.991軸0.8959.3991019.842軸0.719149.645.90.803633軸0.684426.915.30.950614軸0.664414.515.30.97024關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1設(shè)計(jì)原則制定軸的設(shè)計(jì)原則1）安全系數(shù)的確定安全系數(shù)的計(jì)算公式為當(dāng)材料質(zhì)地均勻、載荷與應(yīng)力計(jì)算較精確時(shí)，可??；材料不夠均勻、計(jì)算不夠精確時(shí)，可?。徊牧暇鶆蛐院陀?jì)算精確度都很低，或尺寸很大的轉(zhuǎn)軸，則取。當(dāng)然重要的軸，由于破壞后會(huì)引起重大事故時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大值。2）材料選擇與加工工藝軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼由于比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較小，所以應(yīng)用較廣泛。常用的碳素鋼有30、40、45和50鋼，其中最常用的是45鋼。合金鋼具有較高的硬度和強(qiáng)度，可淬性較好，也可在傳遞大功率、重載或要求減輕重量和提高軸頸耐磨性時(shí)采用。軸的尺寸較小時(shí)，毛坯一般用圓鋼棒車制；尺寸較大時(shí)，毛坯采用鍛造。材料選碳素鋼時(shí)，為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理；選合金鋼時(shí)，應(yīng)進(jìn)行淬火和調(diào)質(zhì)處理。由于鑄造軸的品質(zhì)不易控制，可靠性較差，所以軸一般不用鑄造。軸的加工工藝：備料→車右端面、鉆中心孔、調(diào)頭夾外圓車左端面、鉆中心孔→粗車外圓→銑鍵槽→調(diào)制熱處理改變材料切削性能→精車外圓表面、切退刀槽和倒角、調(diào)頭切退刀槽→倒角→磨削外圓表面→去毛刺軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有按需用切應(yīng)力計(jì)算、許用彎曲應(yīng)力計(jì)算和安全系數(shù)校核計(jì)算三種方法，三種方法可根據(jù)具體情況結(jié)合使用。1）失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則由于蝸桿齒是連續(xù)的螺旋，且其材料為強(qiáng)度較高的鋼材，故失效總是出現(xiàn)在蝸輪齒上。蝸輪的主要失效形式為蝸輪齒面膠合、點(diǎn)蝕和磨損。目前對(duì)膠合和磨損的計(jì)算缺乏可靠的方法，因而沿用圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力，但需考慮膠合和磨損失效因素的影響。另外，閉式蝸桿傳動(dòng)中，因不易散熱，還應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算。2）材料選擇與加工工藝制造蝸桿副的材料組合首先要求有優(yōu)良的減摩性及一定的強(qiáng)度?；瑒?dòng)速度較大的重要傳動(dòng)中，蝸輪材料通常采用鑄造錫青銅。鑄造綠青桐由于抗膠合能力較差，不宜用于滑動(dòng)速度大于8m/s的場(chǎng)合。在滑動(dòng)速度較低(v<2m/s)的傳動(dòng)中，可采用灰鑄鐵。蝸輪加工工藝：加工蝸輪毛坯（大批模鍛）→滾齒，采用基本參數(shù)與工作蝸桿相同的蝸輪滾刀，按展成法原理(見(jiàn)齒輪加工)切出齒形。如果采用徑向進(jìn)給法滾齒，則滾刀與工件按Z2/Z1的傳動(dòng)比（Z1為工作蝸桿螺紋頭數(shù),Z2為蝸輪齒數(shù)）對(duì)滾，兩者逐漸靠近直到其中心距等于工作蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)的中心距為止→珩齒，提高齒面質(zhì)量、改善蝸輪與蝸桿嚙合時(shí)的接觸情況蝸桿加工工藝：下料（按正規(guī)定要求坯料要經(jīng)過(guò)鍛打處理，為獲取良好的金屬纖維狀）→粗車（要保證同軸度，留2mm的精加工量）→熱處理調(diào)質(zhì)處理HRC28-32→半精車，各部半精車留0.5mm的精車量，車蝸桿部分及兩端退刀槽車至要求，挑蝸桿、粗挑，不論用分層法切入法等都可（注意在切削過(guò)程中不可以讓刀具三面吃刀，如果三面吃刀有可能產(chǎn)生扎刀）在中經(jīng)處測(cè)量留量0.3mm，半精挑留量0.05-0.1mm（為精光留好較好的基礎(chǔ)）→低速精光三面至要求（刀具一定要鋒利，刃口粗糙度一定要好，一面一面的光。）→精車各部至要求（保證同軸度）。的設(shè)計(jì)原則1）失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則齒輪的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)在按作齒輪材料疲勞極限試驗(yàn)所確定的失效概率計(jì)算齒輪的疲勞強(qiáng)度時(shí)，通常取安全系數(shù)S=1。齒輪傳動(dòng)的失效形式主要發(fā)生在輪齒，其失效形式主要有:齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損、塑性變形及斷齒。在開(kāi)式傳動(dòng)中，由于齒面磨損較快，點(diǎn)蝕還來(lái)不及出現(xiàn)或擴(kuò)展即已被磨掉，故見(jiàn)不到點(diǎn)蝕現(xiàn)象。根據(jù)上述失效形式，建立相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則。但磨損、塑性變形等現(xiàn)在尚未形成成熟的計(jì)算方法，所以目前一般條件下其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及校核準(zhǔn)則如下表。表4-1各類型齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核準(zhǔn)則類型設(shè)計(jì)準(zhǔn)則校核準(zhǔn)則閉式傳動(dòng)軟齒面齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度硬齒面齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度開(kāi)式傳動(dòng)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度注：開(kāi)式傳動(dòng)中，用降低20%~35%的許用應(yīng)力來(lái)考慮磨損的影響2）材料選擇與加工工藝齒輪材料的基本要求是：齒面要硬，齒心要韌，以抵抗齒面失效和輪齒折斷。制造齒輪最常用的材料時(shí)是鋼，一般用鍛鋼制造齒輪。圓柱斜齒輪加工工藝：加工齒輪毛坯（大批模鍛）→加工齒面（插齒）→熱處理（大齒輪正火→小齒輪調(diào)制）→精加工（珩齒）1）失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則平鍵的失效形式一般為工作面的壓潰或者磨損。故而一般只進(jìn)行聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度或磨損計(jì)算，由于轂常是較弱的零件，設(shè)計(jì)一般按轂計(jì)算?；ㄦI的失效形式一般為齒面的壓潰或磨損，一般只作聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算。由于鍵屬于標(biāo)準(zhǔn)件，相關(guān)尺寸可查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1096-2003《普通型平鍵》。2）材料選擇與加工工藝材料多用強(qiáng)度極限不低于600MPa的鋼材制造，均需熱處理，以獲得足夠的硬度抗磨。滾動(dòng)軸承業(yè)已標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)只需了解其主要類型及使用場(chǎng)合，會(huì)選用及查表確定相關(guān)尺寸即可完成滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)。4.2高速級(jí)蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案及計(jì)算4.2.1傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)：軸1轉(zhuǎn)速,軸1功率，軸2蝸輪上的轉(zhuǎn)矩。1.選擇材料、精度等級(jí)和蝸桿頭數(shù)材料：蝸桿：蝸桿傳遞功率不大，速度中等，故蝸桿用45鋼，調(diào)質(zhì)處理；蝸輪：無(wú)錫青銅ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，金屬膜鑄造（大批）。輪芯用灰鑄鐵HT100制造。2.精度等級(jí)：初選8級(jí)3.蝸桿頭數(shù)由i=19.84，因動(dòng)力傳動(dòng)，取蝸桿頭數(shù)z1=2，則z2=i×z1=39.68，取z2=40。則i1=40/2=20，校驗(yàn)：，所以傳動(dòng)比符合要求。4.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，設(shè)計(jì)公式如下（1）（2）確定載荷系數(shù)K取載荷分布不均系數(shù)K=1因載荷平穩(wěn)選取選用系數(shù)K=1估計(jì)v<3m/s，取動(dòng)載系數(shù)K=1.05，則K=KKK=1.05（3）確定彈性系數(shù)查表7-7得，(4)由，查文獻(xiàn)[1]第110頁(yè)得，(5)確定許用接觸應(yīng)力[]根據(jù)蝸輪材料為ZCnSn10Pl，金屬型制造，查表7-2，取應(yīng)力循環(huán)次數(shù)代入計(jì)算有（6）代入設(shè)計(jì)公式查表7-4，取最近一欄有m=5mm,q=8.000mm,d1=40mm.導(dǎo)程角5.傳動(dòng)尺寸（1）中心距變位系數(shù)（2）d1=40mm，得d2=mz2=200mm（3）校核符合估計(jì)。（4）確定4.3.3傳動(dòng)強(qiáng)度校核彎曲強(qiáng)度校核公式如下（1）當(dāng)量齒數(shù)取（2）螺旋角系數(shù)Y=1－=1－/140?=0.900（3）許用彎曲應(yīng)力[]（4）代入校核公式故滿足彎曲強(qiáng)度要求。熱平衡計(jì)算由于蝸桿傳動(dòng)是閉式傳動(dòng)，需進(jìn)行熱平衡計(jì)算。熱平衡計(jì)算公式如下（1）（2），?。?）室溫取t0=20°C（4）面積（5）查表7-10，由，查得（6）代入公式計(jì)算滿足熱平衡計(jì)算要求。4.3低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案及計(jì)算齒輪軟齒面（）一般用于重載中低速固定式傳動(dòng)裝置；硬齒面（）用于傳動(dòng)尺寸受結(jié)構(gòu)條件限制的情形和運(yùn)輸機(jī)器上的傳動(dòng)裝置。本任務(wù)無(wú)特殊要求，故選用常用的軟齒面。由上文設(shè)計(jì)準(zhǔn)則知，減速器內(nèi)為閉式傳動(dòng)，齒面為軟齒面，失效形式主要為齒面點(diǎn)蝕，故應(yīng)以齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。圓柱齒輪采用斜齒輪。相對(duì)于直齒輪，斜齒輪有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）斜齒輪的嚙合性好，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。（2）斜齒輪重合度大，降低了每對(duì)齒輪的載荷，提高了齒輪的承載能力。（3）斜齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)少。由上述斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)為使高速工作時(shí)能平穩(wěn)運(yùn)行，本任務(wù)選擇斜齒輪傳動(dòng)。綜上，選擇閉式斜齒圓柱齒輪軟齒面，以齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。初始數(shù)據(jù)：軸2轉(zhuǎn)速；齒輪傳動(dòng)比；軸2轉(zhuǎn)矩。1.初選材料、精度等級(jí)及齒數(shù)等（1）優(yōu)選45鋼，查設(shè)計(jì)手冊(cè)知，小齒輪采用調(diào)質(zhì)處理，，大齒輪二者之差為。（2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故選用8級(jí)精度（GB10095－88）。（3）選小齒輪齒數(shù)=25,大齒輪齒數(shù)＝3×25＝75。（4）選壓力角為，初選螺旋角＝10?。2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按文獻(xiàn)[1]中式（6—13）試算，即（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）查閱文獻(xiàn)[1]可得;由8級(jí)精度，估測(cè)，則，查得；齒間載荷分配系數(shù)查文獻(xiàn)[1]得由剛性小非對(duì)稱布置，取故2）由圖6－19選取區(qū)域系數(shù)＝2.463）由表6－5查得材料的彈性影響系數(shù)＝189.84）由表6－7選取尺寬系數(shù)＝15）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩6）重合度系數(shù)=0.77，7）由圖6－27按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。8）由文獻(xiàn)[1]式6－25計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)＝60×30.3×1×（8×300×1×8）＝3.49×9）查得接觸疲勞壽命系數(shù)＝1；＝110）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由式（6－24）得=550MPa=450MPa取其中較小值，代入設(shè)計(jì)公式計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算器公式得2）計(jì)算圓周速度v=修正由，取，則取確定參數(shù)尺寸（1）計(jì)算法面模數(shù)==2.92㎜取標(biāo)準(zhǔn)值（2）計(jì)算中心距a將中心距圓整為a=155㎜。（3）按圓整后的中心距修正螺旋角（4）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑=77.50mm>74.14㎜（符合設(shè)計(jì)要求）=232.50㎜（5）計(jì)算齒輪寬度圓整后取由式(6—22)確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)、螺旋角影響系數(shù)、重合度系數(shù)=1.74根據(jù)縱向重合度＝1，得螺旋角影響系數(shù)=0.878重合度系數(shù)有2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)＝27.58.3）查取齒型系數(shù)查得=2.62；=2.254）查取應(yīng)力校正系數(shù)查得=1.57；=1.775）由圖6-28查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=420Mpa,；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=390Mpa6）由圖6-26取彎曲疲勞壽命系數(shù)=1，=17）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1，由彎曲疲勞許用應(yīng)力為9）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較==大齒輪的數(shù)值大，故用小齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核。（2）代入校核公式故校核該齒輪尺寸參數(shù)合格可靠，符合強(qiáng)度要求。4.4軸的初算軸是減速器的主要零件，其他零件的結(jié)構(gòu)和尺寸一般都是根據(jù)主要零件的位置和結(jié)構(gòu)而定。根據(jù)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算中確定的主要參數(shù)，即齒寬和齒輪分度圓直徑，同時(shí)考慮到傳動(dòng)件之間的位置關(guān)系、傳動(dòng)件與箱體的位置關(guān)系和軸的位置尺寸關(guān)系等設(shè)計(jì)軸。（1）估計(jì)原則當(dāng)軸的支承距離未定時(shí)，無(wú)法按彎扭合成強(qiáng)度確定軸徑，故先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估算軸徑d,用降低許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力來(lái)考慮彎矩的影響。計(jì)算公式為式中，P為軸傳遞的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速，C為與軸材料有關(guān)的系數(shù)。上式計(jì)算的軸徑可作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參考尺寸，一般作為傳遞扭矩的最小直徑，需經(jīng)適當(dāng)圓整。當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑，單鍵增大軸徑3%，雙鍵增大5%。當(dāng)軸上彎矩較大時(shí)，C可取較大值。由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求，故軸的材料選擇常用的45鋼，熱處理采用調(diào)質(zhì)處理，硬度為。（2）初步計(jì)算軸徑由前文的相關(guān)數(shù)據(jù)：軸1軸2軸3軸4其中軸1為蝸桿軸，無(wú)鍵槽；軸2為蝸輪軸，有單鍵鍵槽；軸3齒輪輸出軸，有單鍵鍵槽；軸4為卷筒軸。查文獻(xiàn)[1]書143頁(yè)表10-2，取C=112。對(duì)軸1：軸徑越大，剛度越大，安全性越好，但軸徑越大，用料越多，成本增大。綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性的矛盾，取軸1最小軸徑對(duì)軸2：由于軸2是蝸輪軸，既受彎也受扭，屬于轉(zhuǎn)軸，適當(dāng)增大C，取C=118；又有單鍵鍵槽，故軸徑適當(dāng)增加3%，綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性的矛盾，取軸2最小直徑為。對(duì)軸3：綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性的矛盾，取軸3最小直徑為。5傳動(dòng)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)范裝配圖整體布局裝配圖是反映各零件的相互關(guān)系、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸的圖紙。因此，設(shè)計(jì)通常是從畫裝配圖著手，確定所有零件的位置、結(jié)構(gòu)尺寸，并以此為依據(jù)繪制零件工作圖。裝配圖必須綜合考慮零件的材料、強(qiáng)度、剛度、加工、裝拆、調(diào)整和潤(rùn)滑等要求，用足夠的視圖和剖面表達(dá)清楚。裝配圖既要保證所畫部件結(jié)構(gòu)正確，更要考慮工人在加工、裝拆、調(diào)整、檢驗(yàn)時(shí)的工作方便和讀圖方便。故在裝配圖繪制前應(yīng)翻閱有關(guān)材料，參觀或?qū)嶋H拆裝減速器，了解各零部件的功能，做到對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容心中有數(shù)。此外還要根據(jù)任務(wù)書上的技術(shù)數(shù)據(jù)，按前文所述的要求，選擇計(jì)算有關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)和主要尺寸。繪圖時(shí)，應(yīng)選好比例尺，盡量?jī)?yōu)先選用1:1，以加強(qiáng)真實(shí)感。用零號(hào)圖紙繪制三個(gè)視圖，主要按如下原則合理布置圖面：部件的功用、工作原理、結(jié)構(gòu)和零件之間的裝配關(guān)系等要表達(dá)完全；視圖、剖視、規(guī)定畫法及裝配關(guān)系的表示方法要正確；讀圖時(shí)，清楚易懂。蝸桿傳動(dòng)上下置關(guān)系選擇蝸桿下置式方案潤(rùn)滑條件較好。蝸桿上置式常用在蝸桿圓周速度時(shí)，因發(fā)熱量過(guò)大，需上置。計(jì)算蝸桿圓周速度輸入軸和輸出軸是交錯(cuò)的關(guān)系，根據(jù)圓周速度將蝸桿下置可以保證蝸桿在低速重載情況下，保證蝸輪蝸桿的潤(rùn)滑，散熱好。因此選用下置式蝸桿。軸的支撐方式選擇主要有以下三種支承結(jié)構(gòu)的基本方案： 方案Ⅰ兩端固定支承（兩支承端各限制一個(gè)方向的軸向位移）此種支承形式可以在安裝或檢修時(shí)，通過(guò)調(diào)整某個(gè)軸承套圈的的軸向位置，使軸承達(dá)到所要求的游隙或預(yù)緊量。軸承能夠限定軸的位置，多采用角接觸軸承組成固定支承，適用于對(duì)旋轉(zhuǎn)精度要求高的機(jī)械。 方案Ⅱ固定-游動(dòng)支承（一端固定一端允許游動(dòng)）此種支承方式中軸的軸向定位精度取決于固定端軸向游隙的大小，游動(dòng)端能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軸的長(zhǎng)度變化的補(bǔ)償。其運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，對(duì)各種工作條件的適應(yīng)性強(qiáng)。 方案Ⅲ兩端游動(dòng)支承（兩端都不對(duì)軸作精確定位）此種支承方式常用于軸的軸向位置已經(jīng)由其他零件所限定的場(chǎng)合（例如雙斜齒輪傳動(dòng)）。幾乎所有不需要調(diào)整的軸承，均可作游動(dòng)支承。其不需要精確的限定軸向位置，因此安裝時(shí)不必調(diào)整軸承的軸向游隙，即使處于不利的發(fā)熱狀態(tài)，軸承也不會(huì)卡死。方案確定對(duì)高速軸：采用一端固定、一端游動(dòng)的支撐方式。因?yàn)樵撦S較長(zhǎng)，軸的熱膨脹伸長(zhǎng)量較大，如果采用兩端固定結(jié)構(gòu)，軸承就會(huì)受到較大的附加軸向力，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活，甚至卡死壓壞。為了避免這種情況，該軸的軸承宜采用一端固定，一端游動(dòng)的方案。固定端采用一對(duì)角接觸球軸承，在兩軸承內(nèi)環(huán)之間必須墊一個(gè)套筒，保證兩軸承外端面互不接觸，以便調(diào)整軸承間隙。當(dāng)發(fā)熱量不大時(shí)，也可以采用兩端軸承固定的結(jié)構(gòu)。對(duì)中間軸和輸出軸：采用兩端固定的支撐方式。在受徑向力和軸向力聯(lián)合作用時(shí)，多采用該種支撐方式。這種支撐在安裝和檢修時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整某個(gè)軸承套圈的軸向位置，使軸承達(dá)到所要求的游隙或預(yù)緊量。高速軸設(shè)計(jì)方案分析首先根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部要求，確定軸的裝配方案是：左端，甩油環(huán)、軸套、套杯、左端軸承、止動(dòng)墊片、圓螺母、端蓋、密封圈、聯(lián)軸器依次從軸的左端向右安裝；右端，甩油環(huán)、軸套、右端軸承、止動(dòng)墊片、圓螺母依次從軸的右端向左安裝。設(shè)計(jì)原則軸的徑向尺寸：當(dāng)直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時(shí)，直徑變化值要大些，可取6~8mm，否則可取1~3mm。軸的軸向尺寸：軸上安裝傳動(dòng)零件的軸段長(zhǎng)度是由所裝零件的輪轂寬度決定的，而輪轂寬度一般是和軸的直徑有關(guān)，確定了直徑，即可確定輪轂寬度。軸的端面與零件端面應(yīng)留有距離L，以保證零件端面與套筒接觸起到軸向固定作用，一般可取L=1~3mm。軸上的鍵槽在靠近軸的端面處的距離取1~3mm，靠近軸肩處的距離應(yīng)大于等于5mm。在參考上述設(shè)計(jì)原則的同時(shí)也要考慮與軸配合的標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸要求以及箱體的尺寸要求。據(jù)上述要求即可進(jìn)行下面軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程上圖是高速蝸桿軸，與蝸桿材料一致選擇45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，HB=240，考慮到蝸桿為下置，有軸向力，所以選用一對(duì)角接觸軸承，一個(gè)深溝球軸承，一端固定，一段游動(dòng)，稀油潤(rùn)滑，橡膠密封。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1軸段高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)，在考慮輸入軸最小直徑15mm的情況下,同時(shí)需考慮聯(lián)軸器的選擇。聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算，查文獻(xiàn)[2]表15-5，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取選LT1型彈性套柱銷聯(lián)軸器。型號(hào)額定轉(zhuǎn)矩軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度Z型LT1聯(lián)軸器1601842為了保證足夠的強(qiáng)度，所以第1軸段的內(nèi)徑由聯(lián)軸器確定選擇d1=18mm，因?yàn)檩S長(zhǎng)比聯(lián)軸器短2mm，故L1=40mm。d1=18mm，L1=40mm第2軸段為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位，可參考如下經(jīng)驗(yàn)公式由于此軸段上有密封裝置（密封裝置為標(biāo)準(zhǔn)件，其內(nèi)徑末位為0，2，5，8），因此取軸徑為，軸承端蓋的總寬度為38mm，由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑要求，取端蓋的外端面于半聯(lián)軸器左端面間的距離20mm，密封裝置采用無(wú)骨架J型密封圈，有密封蓋，取其厚度為5mm，減去第3軸段的軸長(zhǎng)即為,L2=50mm第3軸段第3軸段放置圓螺母和止動(dòng)墊片。查文獻(xiàn)[2]P173表17-16可知選取M24x1.5型號(hào)的圓螺母和止動(dòng)墊片。由此暫定該段軸徑及軸長(zhǎng)為d3=27mm，L3=18mm第4軸段該為軸承軸段，需要考慮軸承的選擇。因輸入軸為高速軸，同時(shí)因軸承受有徑向力和較大的軸向力，故初步選擇角接觸球軸承。由文獻(xiàn)[2]續(xù)表16-1（0）2系列查得軸承型號(hào)7205C255215該處放有一對(duì)角接觸球軸承以進(jìn)行軸向固定，故軸徑d4=25mm以與軸承配合，軸長(zhǎng)由兩軸承的寬度加上套筒、軸套的長(zhǎng)，即確定，甩油環(huán)與軸承的軸向定位各外伸1mm，對(duì)軸長(zhǎng)的影響抵消，故可直接按上式計(jì)算，取，，即得d4=25mm，L4=46mm第5軸段第5段軸的作用是安裝甩油環(huán)，此段軸與第4段軸形成非定位軸肩，在滿足強(qiáng)度下，又要節(jié)省材料，即得第6軸段第6段軸的作用主要是與第5段軸形成定位軸肩，對(duì)甩油環(huán)起到軸向定位的作用。其長(zhǎng)度大約為5到10mm。在滿足強(qiáng)度下，又要節(jié)省材料，即得第7軸段第7軸段為過(guò)渡軸段，將蝸桿部分與前端部分相連接，其直徑比蝸桿的直徑小，長(zhǎng)度為自然形成。綜合考慮要使蝸輪與內(nèi)壁有一定的距離，由裝配草圖知第8軸段該軸段是蝸桿，其最大直徑是蝸桿的齒頂圓直徑，長(zhǎng)度是蝸桿有效長(zhǎng)度加一定的余量，蝸桿長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為。代入計(jì)算即得由于對(duì)稱性，第9段軸、第10段軸、第11段軸與第7段軸、第6段、第5段軸相同。也即d9=d7,L9=L7d10=d6,L10=L6d11=d5,L11=L5第12軸段放深溝球6205軸承，直徑由軸承內(nèi)圈確定，也即第13段軸與第3段軸相同。也即d13=d3,L13=L3（3）確定軸上圓角尺寸和倒角尺寸為了軸上零件與軸肩端面緊密貼合，應(yīng)保證軸的圓角半徑與輪轂的倒角高度、軸肩高度之間的關(guān)系，與滾動(dòng)軸承相配的軸肩尺寸應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由此確定高速軸圓角尺寸為R1，倒角尺寸取軸端倒角為。（1）中間軸設(shè)計(jì)方案分析首先根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部要求，確定軸的裝配方案是：左端，蝸輪、套筒、擋油板、左端軸承、端蓋依次從軸的右端向左安裝；右端，齒輪、擋油板、右端軸承、端蓋依次從軸的左端向右安裝。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則同高速軸。設(shè)計(jì)過(guò)程上圖是中間軸，材料選擇常用的45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，HB=240。軸向固定方式：聯(lián)軸器的軸向固定采用定位軸肩，周向固定采用鍵連接。蝸輪的軸向定采用鍵連接的方式，軸向定位采用定位軸肩和擋油板。兩端軸承固定方式一致，一側(cè)用擋油板固定，一側(cè)用端蓋固定。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件的要求及對(duì)箱體尺寸關(guān)系的要求，從軸的兩端同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，過(guò)渡軸段長(zhǎng)度自然形成，不需計(jì)算。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1軸段第1軸段上有軸承，故其相關(guān)直徑應(yīng)和軸承相配套。初步選擇滾動(dòng)軸承:因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，但軸向力不大，故選用深溝球軸承。考慮到最小軸徑，故取。由文獻(xiàn)[2]續(xù)表16-1（0）2系列：軸承型號(hào)6206306216對(duì)軸承均采用擋油板進(jìn)行軸向定位。該軸段需考慮軸承端蓋的長(zhǎng)度和安裝和拆卸的方便，擋油板到內(nèi)壁的距離，蝸輪的輪轂寬，以及蝸桿軸的嚙合定位等因素，綜合考慮后，取第2軸段第2軸段安裝蝸輪，其輪緣與第1段軸形成非定位軸肩，軸肩高度取2mm，由此可確定軸徑；蝸輪寬度㎜，取其寬度為46㎜，又蝸輪輪緣應(yīng)探出此第2段軸2mm，故得第3軸段第3軸段為過(guò)渡軸段，起對(duì)蝸輪和小齒輪進(jìn)行軸向定位的作用，故軸肩取3mm，其長(zhǎng)度為自然形成。其需綜合考慮蝸輪與內(nèi)壁留有一定的距離，經(jīng)計(jì)算取12mm，以及大齒輪與箱體內(nèi)蝸桿支座距離5到8mm，該長(zhǎng)度可由另一側(cè)齒輪軸段長(zhǎng)度確定下來(lái)，由裝配草圖最終得第4軸段取安裝齒輪處的軸段直徑,齒輪的右端與軸承之間采用套筒定位，加擋油板，為了使套筒可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，小齒輪=83㎜,故取=81mm，也即第5軸段第5軸段與滾動(dòng)軸承配合，故軸徑由軸承內(nèi)圈即可確定。軸長(zhǎng)的確定：為了保證斜齒的嚙合，取小齒輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離；考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=9mm，已知滾動(dòng)軸承寬度，則=B+++(83－81)=37mm。（1）低速軸設(shè)計(jì)方案分析首先根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部要求，確定軸的裝配方案是：裝配方案：左端，擋油板、左端軸承、氈封圈、端蓋、聯(lián)軸器依次從軸的左端向右安裝；右端，大齒輪、擋油板、右端軸承、端蓋依次從軸的右端向左安裝。安裝軸承的軸段：綜合考慮軸承寬度與封箱面寬度，由于軸承是用脂潤(rùn)滑，而齒輪用油潤(rùn)滑，故中間要加上擋油板。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則同高速軸。設(shè)計(jì)過(guò)程上圖是低速軸，材料選擇常用的45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，HB=240。軸向固定方式：聯(lián)軸器的軸向固定采用定位軸肩，周向固定采用鍵連接。蝸輪的軸向定采用鍵連接的方式，軸向定位采用定位軸肩和擋油板。兩端軸承固定方式一致，一側(cè)用擋油板固定，一側(cè)用端蓋固定。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件的要求及對(duì)箱體尺寸關(guān)系的要求，從軸的兩端同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，過(guò)渡軸段長(zhǎng)度自然形成，不需計(jì)算。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1軸段第1段軸與聯(lián)軸器配合，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，在考慮低速軸最小直徑41mm的情況下,同時(shí)需考慮聯(lián)軸器的選擇。查表選聯(lián)軸器直徑為42mm即可確定軸徑，因?yàn)檩S長(zhǎng)比聯(lián)軸器短2mm，故L1=72mm。也即第2軸段該軸段裝配有氈圈，端蓋，其軸徑由標(biāo)準(zhǔn)件氈圈確定，同時(shí)要考慮聯(lián)軸器軸向定位起軸肩1~3mm，查表得氈圈取45mm即確定了軸徑。軸長(zhǎng)的確定需考慮軸承端蓋的長(zhǎng)度和安裝和拆卸的方便，軸外露長(zhǎng)度為15~20mm，綜合考慮后，可取第3軸段該軸段與滾動(dòng)軸承配合，故軸徑由軸承內(nèi)圈即可確定。軸長(zhǎng)的確定：考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=13mm，擋油板露出外壁的8~12mm，取11mm,已知滾動(dòng)軸承寬度，則=B++=44mm。第4軸段該軸段為過(guò)渡軸段，起對(duì)大齒輪進(jìn)行軸向定位的作用，故軸肩取4mm，其長(zhǎng)度為自然形成。該長(zhǎng)度可由另一側(cè)齒輪軸段長(zhǎng)度確定下來(lái)，取安裝齒輪處的軸段直徑,由裝配草圖最終得第5軸段該軸段與大齒輪配合，取安裝齒輪處的軸段直徑,齒輪的右端靠擋油板定位，為了使套筒可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，大齒輪=78㎜,故取=76mm，也即第6軸段第6段軸與滾動(dòng)軸承配合，軸徑與軸承內(nèi)圈一致，軸長(zhǎng)為擋油板長(zhǎng)度加軸承寬度，擋油板長(zhǎng)度大約為26mm。即得至此已初步確定各軸的各段直徑和長(zhǎng)度。5.2零件圖設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)要求設(shè)計(jì)齒輪、軸、端蓋零件圖如下，根據(jù)性能要求及精度要求對(duì)齒輪、軸、端蓋進(jìn)行尺寸標(biāo)注、形位公差標(biāo)注等。5.3主要零部件的校核與驗(yàn)算將低速軸軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)模型簡(jiǎn)化，畫出校核分析圖如下1、計(jì)算大齒輪受力轉(zhuǎn)矩T1=426.9N·m，d1=232.5mm由此畫出大齒輪軸受力圖，見(jiàn)圖b.2、計(jì)算軸承反力（c、e圖）垂直面受力水平面受力支撐力合力3、彎扭圖據(jù)此畫出水平彎矩Mxy圖(圖d)，垂直面彎矩Mxz圖(圖f).根據(jù)上式畫出合成彎矩圖（圖g）。轉(zhuǎn)矩T=426900N·mm，由此畫出轉(zhuǎn)矩圖（圖h）。4、綜合安全系數(shù)法校核a.判斷危險(xiǎn)截面及許用安全系數(shù)初步分析Ⅰ~Ⅳ三個(gè)截面有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中。為便于計(jì)算，將截面Ⅲ最大應(yīng)力放在截面Ⅳ綜合考慮。即在截面Ⅳ處應(yīng)力擴(kuò)大至截面Ⅲ的值，同時(shí)將鍵槽、過(guò)渡配合對(duì)截面Ⅲ的影響轉(zhuǎn)移至截面Ⅳ，在此基礎(chǔ)上若校核強(qiáng)度符合，則軸必然符合強(qiáng)度要求。下對(duì)截面Ⅳ進(jìn)行安全系數(shù)校核。由于軸質(zhì)地均勻，計(jì)算較精確，取許用安全系數(shù)為=1.5。b.許用應(yīng)力軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，由此確定許用應(yīng)力為σb=650MPa，σs=360MPa，查表得疲勞極限：σ-1=0.45σb=0.45×650=293MPa，σ0=0.81σb=0.81×650=527MPaτ-1=0.26σb=0.26×650=169MPaτ0=0.5σb=0.5×650=325MPa由式，得，c.截面Ⅳ應(yīng)力，d.圓角安全系數(shù)計(jì)算(1)求有效應(yīng)力集中系數(shù)因在此面處有軸直徑變化，過(guò)渡圓角半徑r=1mm，其應(yīng)力集中可由表查得D/d=1.04，r/d=0.02。由=650MPa查得有效應(yīng)力集中系數(shù)為=2.02，=1.42。(2)求表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)、查表得=0.92，=0.84、=0.78。其綜合安全系數(shù)為=2.61，=1.90(3)求安全系數(shù)（設(shè)無(wú)限壽命，）則過(guò)渡圓角安全系數(shù)為e.配合安全系數(shù)計(jì)算已知齒輪配合軸段直徑d=50mm.（1）求綜合安全系數(shù)由=650MPa查文獻(xiàn)[1]P155表10-11,用插值法求得其綜合安全系數(shù)為=2.64，=1.98（2）求安全系數(shù)（設(shè)無(wú)限壽命，）則配合安全系數(shù)為f.鍵槽安全系數(shù)計(jì)算（1）有效應(yīng)力集中系數(shù)由于是A型鍵且=650MPa，查文獻(xiàn)[1]P155表10-10，用插值法計(jì)算得有效應(yīng)力集中系數(shù)=1.83，=1.63。（2）表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)、查表得=0.92，=0.84、=0.78。（3）綜合安全系數(shù)=2.37，=2.27（4）求安全系數(shù)（設(shè)無(wú)限壽命，）則過(guò)渡圓角安全系數(shù)為結(jié)論：綜上三條所述，該軸截面Ⅳ安全，由于考慮了截面Ⅲ的影響，計(jì)算進(jìn)行了一定的放大，故其他截面理論上也足夠安全，即輸出軸滿足強(qiáng)度要求。鍵是標(biāo)準(zhǔn)零件，一般分為兩大類：平鍵和半圓鍵，構(gòu)成松聯(lián)接；楔鍵構(gòu)成緊聯(lián)接。各種鍵聯(lián)接方案的特點(diǎn)及應(yīng)用對(duì)比如下表。表5-2各鍵聯(lián)接方案特點(diǎn)及應(yīng)用對(duì)比鍵聯(lián)接方案類型特點(diǎn)應(yīng)用平鍵聯(lián)接普通平鍵靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩、對(duì)中良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便，但不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定應(yīng)用最廣，也適用于高精度、高速或承受變載、沖擊的場(chǎng)合。其中A型用于端銑刀加工的軸槽，固定良好，但軸上槽引起的應(yīng)力集中較大；B型用于盤銑刀加工的槽，應(yīng)力集中較小導(dǎo)向平鍵靠側(cè)面工作、對(duì)中性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸上零件可沿軸向移動(dòng)用于軸上零件軸向移動(dòng)量不大的場(chǎng)合滑鍵聯(lián)接靠側(cè)面工作、對(duì)中性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單用于軸上零件軸向移動(dòng)量較大的場(chǎng)合半圓鍵聯(lián)接半圓鍵靠側(cè)面工作、裝配方便、對(duì)軸的削弱較大一般用于輕載、適用于軸的錐形端部楔鍵聯(lián)接普通楔鍵鍵的上下面為工作面、能軸向固定零件和傳遞單方向的軸向力，但使軸上零件與軸的配合產(chǎn)生偏心和偏斜用于精度要求不高、軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)傳遞較大的扭矩在傳動(dòng)裝置中，輸入軸、輸出軸與電機(jī)軸用聯(lián)軸器聯(lián)接，輸入軸高速，承受扭矩小，輸出軸低速，承受扭矩較輸入軸稍大，但僅為，由于普通平鍵聯(lián)接應(yīng)用最廣，也適用于高精度、高速或承受變載、沖擊的場(chǎng)合，故聯(lián)軸器處鍵聯(lián)接統(tǒng)一采用平鍵聯(lián)接；蝸輪、齒輪與軸的聯(lián)接構(gòu)成靜聯(lián)接，承受載荷平穩(wěn)，同時(shí)為保證蝸輪蝸桿、齒輪良好的嚙合性能，要求一定的定心性，由于普通平鍵對(duì)中良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便，故蝸輪、齒輪處均采用普通平鍵聯(lián)接。在普通平鍵聯(lián)接中，分A型和B型。A型普通平鍵（圓頭）的軸上鍵槽用指狀銑刀在立式銑床上銑出，槽的形狀與鍵相同，鍵在槽中固定良好，工作時(shí)不松動(dòng)，但軸上鍵槽端部應(yīng)力集中較大。B型普通平鍵（方頭）軸槽是用盤狀銑刀在臥式銑床上加工，軸的應(yīng)力集中較小，但鍵在軸槽中易松動(dòng)，故對(duì)尺寸較大的鍵，宜用緊定螺釘將鍵壓在軸槽底部。由于A型普通平鍵加工簡(jiǎn)單，固定方便穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，綜上，傳動(dòng)裝置鍵聯(lián)接選取A型普通平鍵聯(lián)接。下面進(jìn)行鍵的選取和強(qiáng)度校核。若強(qiáng)度校核不夠，可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)或改用B型普通平鍵（方頭）。2鍵的選取及強(qiáng)度計(jì)算鍵的選取統(tǒng)一查文獻(xiàn)[2]P191續(xù)表17-30。鍵的校核中由于工作條件為載荷平穩(wěn)，故假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，由文獻(xiàn)[1]P39，可知普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算公式為查表得，鋼材料在靜載荷下的許用擠壓應(yīng)力為125~150MPa，載荷平穩(wěn)，故取大值即許用擠壓應(yīng)力為。上述數(shù)據(jù)用于鍵強(qiáng)度的校核計(jì)算。（1）輸入軸與電機(jī)軸聯(lián)接鍵該鍵槽所處軸段的軸徑為18mm，軸長(zhǎng)為42mm，所傳遞的扭矩為9.39N?m。由軸徑、軸長(zhǎng)查表選取A型普通平鍵尺寸如下鍵A6×32GB/T1096-79鍵的接觸長(zhǎng)度鍵受到的擠壓應(yīng)力為符合強(qiáng)度要求。（2）中間軸鍵聯(lián)接蝸輪鍵該鍵槽所處軸段的軸徑為34mm，軸長(zhǎng)為44mm，所傳遞的扭矩為149.6N?m。由軸徑、軸長(zhǎng)查表選取A型普通平鍵尺寸如下鍵A10×36GB/T1096-79鍵的接觸長(zhǎng)度鍵受到的擠壓應(yīng)力為符合強(qiáng)度要求。小齒輪鍵該鍵槽所處軸段的軸徑為34mm，軸長(zhǎng)為81mm，所傳遞的扭矩為149.6N?m。由軸徑、軸長(zhǎng)查表選取A型普通平鍵尺寸如下鍵A10×70GB/T1096-79鍵的接觸長(zhǎng)度鍵受到的擠壓應(yīng)力為符合強(qiáng)度要求。（3）低速軸鍵聯(lián)接大齒輪鍵該鍵槽所處軸段的軸徑為52mm，軸長(zhǎng)為76mm，所傳遞的扭矩為426.9N?m。由軸徑、軸長(zhǎng)查表選取A型普通平鍵尺寸如下鍵A16×70GB/T1096-79鍵的接觸長(zhǎng)度鍵受到的擠壓應(yīng)力為符合強(qiáng)度要求。聯(lián)軸器鍵該鍵槽所處軸段的軸徑為42mm，軸長(zhǎng)為72mm，所傳遞的扭矩為426.9N?m。由軸徑、軸長(zhǎng)查表選取A型普通平鍵尺寸如下鍵A12×63GB/T1096-79鍵的接觸長(zhǎng)度鍵受到的擠壓應(yīng)力為符合強(qiáng)度要求。傳動(dòng)裝置采用蝸桿-齒輪減速器傳動(dòng)，軸上滾動(dòng)軸承既受徑向力也承受軸向力。滾動(dòng)軸承常用選擇方案如下：方案Ⅰ選用深溝球軸承深溝球軸承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(jiǎn)單，價(jià)格低廉。方案Ⅱ選用角接觸球軸承角接觸軸承能同時(shí)承受較大的徑向載荷和單向軸向載荷，宜成對(duì)使用，適用于旋轉(zhuǎn)精度高的支承。方案Ⅲ選用圓錐滾子軸承與角接觸軸承類似，因滾動(dòng)體與套圈之間為線接觸，故能同時(shí)承受的徑向載荷和單向軸向載荷的能力比角接觸軸承要大，但其極限轉(zhuǎn)速低，宜成對(duì)使用。方案確定在本減速器中，所有的軸均受到徑向力以及軸向力，但是由于中間軸上存在蝸輪和齒輪，有較大的軸向力。從經(jīng)濟(jì)和安全方向上考慮，輸入軸、中間軸選用角接觸球軸承，輸入軸右端、低速軸采用深溝球軸承。根據(jù)實(shí)際使用要求以及經(jīng)濟(jì)性要求，選用寬度系列窄（0）直徑系列輕（2）的軸承所選軸承各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)下表：輸入軸：由文獻(xiàn)[2]續(xù)表16-1（0）2系列：軸承型號(hào)7205C2552156205255215中間軸：由文獻(xiàn)[2]續(xù)表16-1（0）2系列：軸承型號(hào)7206C306216低速軸：由文獻(xiàn)[2]續(xù)表16-1（0）2系列：軸承型號(hào)6210509020滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算（以低速軸為例）現(xiàn)計(jì)算低速軸上的一對(duì)軸承的壽命。軸承型號(hào)為6210，d=50mm，D=90mm，B=20mm，軸承轉(zhuǎn)速n=15.3r/min,查文獻(xiàn)[2]表16-1得基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷，采用脂潤(rùn)滑方式,極限轉(zhuǎn)速為6700r/min。軸向力，由，查表得，支撐力合力受力如下圖由軸系校核部分知軸承支撐力為（2）計(jì)算單個(gè)軸承的軸向載荷由于是深溝球軸承，無(wú)派生軸向力，故（3）計(jì)算當(dāng)量載荷考慮軸承實(shí)際工作時(shí)可能受到?jīng)_擊及振動(dòng)，查表取fP=1.2P=fP（XFr+YFa）P1=1.2×(0.56×1429.5＋1.8×956)=3025.6NP2=1.2×1×2604.4=3125.3N（4）計(jì)算壽命取P1、P2中的較大值帶入壽命計(jì)算公式因?yàn)槭乔蜉S承，取ε=3，則（5）靜載荷驗(yàn)算查表得（6）極限速度驗(yàn)算查圖得f11=1，f12=1，tanβ1=Fa1/Fr1=2.74，tanβ2=Fa2/Fr2=0.70查圖得f21=0.94，f22=0.99，則f11f21nlim=1×0.94×6300=5922r/min>nf12f22nlim=1×0.99×6300=6237r/min>n綜上，選用6210型深溝球軸承符合要求。壽命和極限速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)符合要求可以極大地避免軸承的非偶然性損壞，在減速器的整個(gè)使用壽命中，軸承都可以完好地完成使命，不需要進(jìn)行更換，經(jīng)濟(jì)性上有保證。由此可見(jiàn)，軸承實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的重要意義，使標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到統(tǒng)一，可以獲得最佳秩序和最大限度地減少不必要的的勞動(dòng)消耗，增加了社會(huì)生產(chǎn)力，使零件的替換更為方便經(jīng)濟(jì)。6主要附件與配件的選擇6.1聯(lián)軸器選擇各聯(lián)軸器特點(diǎn)比較：剛性固定式聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但對(duì)兩軸對(duì)中性要求較高。沒(méi)有緩沖和減震作用，只能用于平穩(wěn)載荷或輕微沖擊的場(chǎng)合。剛性可移式聯(lián)軸器，這類聯(lián)軸器靠原件間的相對(duì)可移形來(lái)補(bǔ)償軸線的相對(duì)位移。選擇此類聯(lián)軸器應(yīng)考慮補(bǔ)償能力，并注意保持良好的潤(rùn)滑?；瑝K采用非金屬材料，質(zhì)量輕、慣性小，適合高速輕載、無(wú)劇烈沖擊的兩軸連接。彈性聯(lián)軸器，用作彈性元件的非金屬材料主要是橡膠和塑料，其特點(diǎn)是彈性模量較小，容易得到變剛度特性；質(zhì)量較輕，單位體積儲(chǔ)存的變形能大，阻尼性較好；無(wú)機(jī)械摩擦，不需潤(rùn)滑。主要用于中小功率傳動(dòng)，適于軸向竄動(dòng)較大，起動(dòng)頻率轉(zhuǎn)向經(jīng)常改變，負(fù)載起動(dòng)的高低速傳動(dòng)?？紤]到減速器的工作情況為載荷平穩(wěn)，可以選擇剛性固定式和彈性聯(lián)軸器，但為保守起見(jiàn)，這里選取常用的彈性聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器又分幾種，從中選取兩種方案進(jìn)行進(jìn)一步的論證：方案一：彈性柱銷聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，更換容易，尺寸小，重量輕。由于彈性套工作時(shí)受到擠壓發(fā)生的變形量不大，且彈性套與銷孔的配合間隙不宜過(guò)大，因此彈性柱銷聯(lián)軸器的緩和減震性不高，補(bǔ)償兩軸之間的相對(duì)位移量較小。應(yīng)用于沖擊載荷不大，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)底座剛性好，對(duì)中精確的各種中小功率傳動(dòng)軸系中。方案二：彈性套柱銷聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，裝拆更換彈性元件比較方便，不用移動(dòng)兩聯(lián)軸器，但價(jià)格較彈性柱銷聯(lián)軸器貴一些。適用于軸向竄動(dòng)較大，啟動(dòng)頻繁轉(zhuǎn)向經(jīng)常改變，負(fù)載啟動(dòng)的高、低速傳動(dòng)。在載荷平穩(wěn)的情況下，又電動(dòng)機(jī)功率為0.904kw，啟動(dòng)方向一般恒定，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性要求，故選擇彈性柱銷聯(lián)軸器,材料選擇鐵即可。高速軸根據(jù)軸徑選HL2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為315N/m，半聯(lián)軸器的孔徑d1=18mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=42mm。查文獻(xiàn)[2]表15-5，選LT2型彈性柱銷聯(lián)軸器型號(hào)額定轉(zhuǎn)矩軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度Z型HL2聯(lián)軸器3151842輸出軸選選HL7型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為500N/m，半聯(lián)軸器的孔徑，故取d1=405mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112mm。查文獻(xiàn)[2]表15-5，選HL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器型號(hào)額定轉(zhuǎn)矩軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度Z型HL3聯(lián)軸器63042726.2潤(rùn)滑與密封的選擇潤(rùn)滑方案對(duì)比及確定1）潤(rùn)滑方案對(duì)比方案一：脂潤(rùn)滑，油膜強(qiáng)度高；油脂黏附性好，不易流失，使用時(shí)間較長(zhǎng)；能防止灰塵、水分和其它雜質(zhì)物進(jìn)入。但轉(zhuǎn)速較高時(shí)摩擦損失較大，潤(rùn)滑脂的不足或過(guò)多，都會(huì)導(dǎo)致軸承工作中溫升較大。方案二：油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑可靠，摩擦系數(shù)小，具有良好的冷卻和清洗作用，可用多種潤(rùn)滑方式以適應(yīng)不同的工作條件。但需要復(fù)雜的密封裝置和供油設(shè)備。當(dāng)浸油齒輪圓周速度小于2m/s時(shí)，采用脂潤(rùn)滑，當(dāng)速度大于2m/s時(shí)，采用油潤(rùn)滑。2）潤(rùn)滑方案確定蝸輪蝸桿潤(rùn)滑因僅高速軸圓周速度大于2m/s，且高速軸（輸入軸）上由于采用蝸桿下置，所以采用油潤(rùn)滑。但潤(rùn)滑油不能超過(guò)軸承最低滾動(dòng)體的中心，以免影響密封和增加攪油損失。蝸輪由于與蝸桿嚙合，也能得到潤(rùn)滑。軸承潤(rùn)滑由上面方案分析知，經(jīng)計(jì)算，高速軸處軸承軸徑速度大于2m/s，采用油潤(rùn)滑，其他所有安放軸承處的軸徑速度皆小于2m/s，又減速機(jī)工作環(huán)境為室內(nèi)，固選用脂潤(rùn)滑。所以該減速器中，中間軸和輸出軸上的軸承都采用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂存放在油杯中，杯蓋用螺紋與杯體連接，旋擰杯蓋可以將潤(rùn)滑脂壓送到潤(rùn)滑脂內(nèi)。中間軸和輸出軸上安放擋油板，以防止箱體中的油將軸承的潤(rùn)滑脂沖走。齒輪潤(rùn)滑經(jīng)計(jì)算，大、小齒輪直接接觸不到潤(rùn)滑油，所以在蝸桿軸上加一個(gè)濺油盤，使油飛濺到傳動(dòng)件上潤(rùn)滑。工業(yè)齒輪油的選用：由文獻(xiàn)[2]P195表18-2可知，一般負(fù)荷或帶有中等負(fù)荷條件下工作的閉式工業(yè)齒輪箱選擇普通工業(yè)齒輪油。密封方案對(duì)比及確定技術(shù)要求在試運(yùn)行過(guò)程中，所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用任何墊片。軸伸處密封應(yīng)涂以潤(rùn)滑脂。在輸入軸和輸出軸的外伸處都必須在端蓋軸孔內(nèi)安裝密封件，以防止?jié)櫥屯饴┘盎覊m、水汽和其他雜質(zhì)進(jìn)入箱體內(nèi)。密封的方案主要有以下幾種：橡膠油封效果很好，所以得到廣泛應(yīng)用。這種密封件裝配方向不同，其密封效果也有差別。唇型結(jié)構(gòu)放在那邊，則那邊的密封效果好。如采用兩個(gè)橡膠油封相對(duì)放置，則效果更好。橡膠油封有兩種結(jié)構(gòu)，一種是油封內(nèi)帶有油封骨架，與孔配合安裝，不需再有軸向固定；另一種是是沒(méi)有金屬骨架，這是需要有軸向固定裝置。氈封油圈密封效果較差，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑也能可靠工作，價(jià)格低廉。相比接觸式密封結(jié)構(gòu)橡膠油封和氈圈油封來(lái)講，非接觸式密封結(jié)構(gòu)油宮和油溝式密封的優(yōu)點(diǎn)是可用于高數(shù)，而且對(duì)軸的表面粗糙度的要求低。一般用于與其他密封形式配合使用，效果更好。適合的密封形式與圓周速度的表格如下：密封形式粗羊毛氈封油圈半粗羊毛氈封油圈航空用氈封油圈橡膠油封迷宮圓周速度/（m/s)3以下5以下7以下8以下10以下綜合考慮低速軸的圓周速度為0.94m/s＜3m/s，軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。因此用粗羊毛氈封油圈已經(jīng)能夠滿足密封的要求。又氈圈密封價(jià)格低廉，且橡膠不容易降解，考慮到成本和工藝結(jié)構(gòu)的需要，因此低速軸的伸出端采用粗羊毛氈封油圈。而高速蝸桿軸軸伸處的圓周速度為2.28m/s＜3m/s，雖然速度范圍在粗羊毛氈封油圈的密封能力范圍之內(nèi)，然而蝸桿軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)較高，外伸端通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)軸直接相連，為了提高密封的安全系數(shù)防止油的外泄，采用無(wú)骨架的橡膠油封。6.3通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，箱體內(nèi)溫度升高，氣壓加大，對(duì)密封不利，故在窺視孔蓋上安裝通氣器，是箱體內(nèi)熱膨脹氣體自由逸出，以保證壓力均衡，提高箱體縫隙處的密封性能。簡(jiǎn)易通氣器：常用帶孔螺釘制成，但通氣器不要直通頂部，以免灰塵進(jìn)入。這種通氣器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但不能對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾。適用于比較清潔的場(chǎng)合。較完善的通氣器內(nèi)部做成各種曲路，并有金屬濾網(wǎng)，可以減少停車后灰塵隨空氣吸入機(jī)體，但成本較高。考慮到減速器在室內(nèi)的工作環(huán)境較清潔，且批量為大批，考慮環(huán)境及經(jīng)濟(jì)成本，故選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的帶螺紋連接鑄成的通氣器M24*1.5。6.4油標(biāo)常用的油標(biāo)尺有桿式油標(biāo)尺、圓形油標(biāo)尺、長(zhǎng)形油標(biāo)尺、油面指示螺釘?shù)?。圓形油標(biāo)一般置于箱體壁上，可以通過(guò)觀察液面淹沒(méi)的刻度知道油量，直觀清楚。但對(duì)箱體側(cè)面開(kāi)孔，對(duì)箱體強(qiáng)度和剛度有影響。管狀油標(biāo)需要在箱體后鑄造出箱座油標(biāo)尺座孔，檢測(cè)油量時(shí)將其取出觀察，較為麻煩，且塑料件易老化?？紤]到減速器的箱體強(qiáng)度和減速器的放置位置，圓形油標(biāo)可能檢測(cè)時(shí)更為麻煩，為保證油標(biāo)與箱體連接處的牢固性和緊密性，選用帶螺紋部分的焊接桿式管狀油標(biāo)尺設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮油標(biāo)的位置放置要求。應(yīng)使箱座游標(biāo)尺座孔的傾斜位置便于加工和使用，座孔表面要銑沉孔。油標(biāo)尺應(yīng)放在便于觀測(cè)減速器油面及油面穩(wěn)定之處。先確定油面高度，再確定油標(biāo)尺的高度和角度，應(yīng)使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油標(biāo)尺應(yīng)足夠長(zhǎng)，保證在油液中。同時(shí)注意油標(biāo)不能浸油。6.5螺栓及吊環(huán)螺釘螺栓由文獻(xiàn)[2]P24，查表4-2，經(jīng)帶入數(shù)據(jù)計(jì)算可知螺栓尺寸：地腳螺栓6xM16GB/T5782-2000軸承旁螺栓6xM12x110GB/T5782-2000箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓4xM8x45GB/T5782-2000檢查孔蓋螺栓6xM8x25GB/T5783-2000大軸承蓋螺栓8xM10x40GB/T5782-2000小軸承蓋螺栓8xM8x40GB/T5782-2000起蓋螺栓M8x45GB/T5783-2000在減速器裝配時(shí)于箱體剖分面上涂有水玻璃或密封膠，為了便于開(kāi)蓋故設(shè)有啟蓋螺釘。其螺紋長(zhǎng)度要大于機(jī)蓋連接凸緣的厚度，螺桿端部做成圓柱形、大倒角或半圓形，以免破壞螺紋。吊環(huán)為了裝卸和搬運(yùn)，應(yīng)在箱蓋上鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在箱座上鑄出吊鉤。6.6油塞放油孔的位置應(yīng)在油池的最低處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的箱座外壁要有凸臺(tái)，經(jīng)機(jī)械加工成為螺塞頭部的支承面，并加封油圈以加強(qiáng)密封。為了能達(dá)到迅速放油地效果，選擇放油螺塞規(guī)格為M16×1.5?？紤]到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈選用材質(zhì)為工業(yè)用的石棉橡膠紙。6.7其它甩油環(huán)向軸承供給潤(rùn)滑油的方式有很多，甩油環(huán)就是向軸承供給潤(rùn)滑油的方式之一。其潤(rùn)滑原理為利用浸入油中的甩油環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由潤(rùn)滑油飛濺成的油沫沿箱壁和油溝流入軸承。定位銷圓柱銷利用微量過(guò)盈裝配在絞光的的銷孔中，如果多次拆裝就會(huì)松動(dòng)，定位失去精準(zhǔn)性和連接的固定性。圓錐銷有1:50的錐度，在受橫向力時(shí)可以自鎖，裝配在絞光的銷孔中，可多次拆裝不影響定位的精準(zhǔn)性。由于定位銷需要精準(zhǔn)的定位，而且用在微振工況下，有橫向力的存在，所以選擇圓錐銷A6*40。7零部件精度與公差的制定7.1精度設(shè)計(jì)制定原則（1）尺寸精度設(shè)計(jì)原則（選擇公差等級(jí)原則）a.在滿足使用要求的前提下盡量選用較低的公差等級(jí)。主要原因是在公稱尺寸相同的條件下，公差值越小生產(chǎn)成本越高。因此，在選擇公差等級(jí)時(shí)，必須具有全面觀點(diǎn)，要防止“精度越高越好”。所以在保證使用性能的前提下，盡量選用較低的公差等級(jí)，以降低生產(chǎn)成本b.在尺寸至500mm的常用尺寸段中，當(dāng)孔的精度等級(jí)高于IT8時(shí)（即IT7、IT6、IT5），采用孔比軸低一級(jí)，即孔7/軸6、孔6/軸5、等等。當(dāng)孔的精度等級(jí)低于IT8時(shí)，孔與軸同級(jí)。公稱尺寸大于500mm時(shí)，推薦孔與軸均采用同級(jí)配合。（2）形位公差的設(shè)計(jì)原則a.在選擇形位公差值時(shí)，總的原則仍然是在滿足使用要求的前提下，盡量選擇低的形位公差等級(jí)，以降低生產(chǎn)成本。同時(shí)應(yīng)兼顧：1）尺寸公差、形位公差、表面粗糙度之間雖然沒(méi)有一個(gè)確定的比例關(guān)系，但一般情況下應(yīng)注意它們之間的協(xié)調(diào)，即尺寸公差值>位置公差值>形狀公差值>粗糙度數(shù)值。2）對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性較差或不易加工與測(cè)量的零件（如細(xì)長(zhǎng)軸和孔，距離較大的孔等），可降低等級(jí)1-2級(jí)。7.2精度設(shè)計(jì)的具體實(shí)施（1）在減速器中，齒輪與軸的配合選用基孔制過(guò)盈或基孔制過(guò)渡配合：如H7/r6、H7/p6、H7/n6均可。（2）滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸頸采用基孔制，但內(nèi)圈公差帶是上偏差為0，下偏差為負(fù)，所以，軸頸的公差帶要比通常的緊，選擇k6，實(shí)際上是過(guò)盈配合。外圈與機(jī)座孔的配合采用基軸制，機(jī)座孔用H7。（3）端蓋與機(jī)座孔之間用f9。（4）聯(lián)軸器的配合與齒輪相同。（5）滾動(dòng)軸承的形位公差-圓柱度，需參考文獻(xiàn)[4]P88表4-18軸頸和外殼孔的形位公差。（6）其它的形位公差值均可按7級(jí)查表。（7）中心距的公差按齒輪精度等級(jí)查閱文獻(xiàn)[1]P246表20-8。7.3減速器主要結(jié)構(gòu)、配合要求表7-1減速器主要零件的配合要求配合零件薦用配合裝拆方法鍵N9/Js9（正常連接）徒手裝拆軸承內(nèi)孔與軸的配合J6（輕負(fù)荷）、K6、m6（中等負(fù)荷）用壓力機(jī)（實(shí)際為過(guò)盈配合）軸承外圈與箱體孔的配合H7、H6（精度要求很高時(shí)）木錘或徒手裝拆端蓋H7/d11、H7/h8徒手裝拆聯(lián)軸器H7/n6用壓力機(jī)（較緊的過(guò)渡配合）齒輪和蝸輪H7/r6、H7/s6用壓力機(jī)或溫差法（中等壓力的配合、小過(guò)盈配合）精度要求水平與經(jīng)濟(jì)性的矛盾：1、要正確理解其含義：應(yīng)保證在實(shí)現(xiàn)功能的前提下，盡量放寬精度要求；否則精度要求過(guò)高，雖然能保證功能要求，但成本太高；2、不應(yīng)將精度要求水平理解為某個(gè)確定值，而應(yīng)理解為一個(gè)精度范圍，在這精度范圍內(nèi)該加工方法的加工成本是經(jīng)濟(jì)合理的；3、各種經(jīng)濟(jì)加工精度不是一成不變的，隨著加工技術(shù)水平的提高，也隨著提高；4、企業(yè)可根據(jù)自身的設(shè)備、工藝設(shè)備、工人平均技術(shù)水平制定適合本企業(yè)的經(jīng)濟(jì)加工精度。7.4減速器主要技術(shù)要求技術(shù)要求在減速器進(jìn)行裝配時(shí)，滾動(dòng)軸承必須保證有一定的軸向游隙，游隙大小將影響軸承的正常工作，因此在技術(shù)要求中提出游隙的大小。游隙過(guò)大，會(huì)使?jié)L動(dòng)體受載不均，軸系竄動(dòng)；游隙過(guò)小，則會(huì)妨礙軸系因發(fā)熱而伸長(zhǎng)，增加軸承阻力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將軸承卡死。在安裝齒輪或蝸桿渦輪時(shí)，為了使傳動(dòng)副能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須保證需要的側(cè)隙及足夠的齒面接觸斑點(diǎn)，所以技術(shù)要求必須提出這方面的具體數(shù)值，供安裝后檢驗(yàn)用。另外需注意的幾點(diǎn)要求如下：1.裝配前所有的零件用煤油清洗，機(jī)體內(nèi)不許有任何雜物存在。內(nèi)壁涂上不被機(jī)油浸蝕的涂料兩次。2.箱座內(nèi)裝HJ-50潤(rùn)滑油至規(guī)定高度，潤(rùn)滑油脂填入量不得超過(guò)軸承空隙體積的2/3。3.檢查減速器割分面接觸面及密封處，均不許漏油。剖分面允許涂以密封油漆或水玻璃，不允許使用任何填料。4.用涂色法檢驗(yàn)斑點(diǎn)。按齒高接觸斑點(diǎn)不小于40%,按齒長(zhǎng)接觸斑點(diǎn)不小于50%。必要時(shí)可用研磨。6.中間軸深溝球軸承外端面與該軸承端蓋留有0.03~0.05mm的軸向間隙。7.低速軸角接觸求軸承外端面與該軸承端蓋留有0.04~0.07mm的軸向間隙。8.減速器裝配好后應(yīng)作空載試驗(yàn)，正反轉(zhuǎn)各一小時(shí)，要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，震動(dòng)噪聲小，聯(lián)接固定處不得松動(dòng)。負(fù)載試驗(yàn)時(shí)油的溫升不得超過(guò)35%，軸承溫升不得超過(guò)40℃9.表面涂灰色油漆，外伸軸及其零件需涂油包裝嚴(yán)密，運(yùn)輸和裝卸時(shí)不得倒置。保養(yǎng)及維修要求應(yīng)檢驗(yàn)所有零件的配合尺寸使其符合設(shè)計(jì)圖紙的要求，并且在裝配前要用煤油或汽油清洗，箱體內(nèi)因清理干凈，不允許有任何雜物存在，箱體內(nèi)壁應(yīng)涂上防侵蝕的涂料。潤(rùn)滑劑具有減少摩擦、降低磨損和散熱冷卻的作用，同時(shí)也有助于防震、防銹及沖洗雜質(zhì)，對(duì)傳動(dòng)性能有很大影響，所以在技術(shù)要求中應(yīng)表明傳動(dòng)件和軸承所用潤(rùn)滑劑的牌號(hào)、用量、補(bǔ)充及更換時(shí)間。在試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，減速器所有連接面及密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，但不允許使用任何墊片。軸伸密封處應(yīng)涂上潤(rùn)滑脂。對(duì)橡膠油封應(yīng)注意按圖紙所示位置安裝。箱體表面應(yīng)涂漆，外伸軸及其零件需涂油包裝嚴(yán)密，運(yùn)輸和裝卸時(shí)不可倒置等。8項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析與安全性分析8.1零部件材料、工藝、精度等選擇經(jīng)濟(jì)性以軸類零件、箱體以及軸承端蓋來(lái)說(shuō)明三者的關(guān)系。軸類零件：軸類零件主要采用碳素鋼和合金鋼以及球墨鑄鐵（1）碳素鋼價(jià)格低，應(yīng)力集中小，應(yīng)用廣泛。但是強(qiáng)度和硬度較差。（