機械零部件設計 第2版 課件 學習情境五 任務5.4設計減速器

《機械零部件設計》

情境五

設計

帶式輸送機傳動裝置設計某一帶式輸送機傳動裝置：用一級斜齒（或直齒）圓柱齒輪減速器。運輸機二班（或三班、單班）制連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限10年，運輸帶速度允差±5％。原始數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力F=2000N

運輸帶工作速度V=1.30m/s

卷筒直徑D=180mm

卷筒效率設計任務書任務一帶式輸送機的結(jié)構分析及傳動方案設計任務二電動機的選擇任務三帶傳動設計任務四減速器設計任務五減速器裝配圖設計及設計說明書整理工作任務任務四減速器設計工作任務子任務三聯(lián)接的選用任務四：減速器設計1、了解鍵聯(lián)接的分類，初步掌握平鍵聯(lián)接的設計；2、了解花鍵聯(lián)接和銷釘聯(lián)接的常用形式；3、熟悉常用聯(lián)軸器和離合器。學習目標1、鍵聯(lián)接的類型

鍵是一種標準件，通常用來實現(xiàn)軸與軸上零件之間的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩，有些還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動的導向。鍵聯(lián)接按裝配方式的不同可分為兩大類：松鍵聯(lián)接（平鍵和半圓鍵）和緊鍵聯(lián)接（楔鍵和切向鍵）。

一、鍵聯(lián)接（1）平鍵聯(lián)接平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的上、下表面為非工作面。工作時靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩，故定心性較好。這種鍵結(jié)構簡單、裝拆方便、對中性好，因而得到廣泛的應用。這種鍵不能用來傳遞軸向力，因而對軸上零件不能起到軸向固定作用。一、鍵聯(lián)接1）普通平鍵2）導向平鍵和滑鍵根據(jù)用途，平鍵又可分為：

普通平鍵用于靜聯(lián)接，導向平鍵用于移動距離較小的動聯(lián)接，滑鍵用于移動距離較大的動聯(lián)接。一、鍵聯(lián)接1）普通平鍵：用于靜聯(lián)接，其端部形狀分為圓頭(A型)、方頭(B型)和半圓頭(C型)。A型和C型用指狀銑刀加工軸上鍵槽，軸上鍵槽部應力集中較大，B型用盤銑刀加工軸上鍵槽，槽部應力集中較小。輪轂上的鍵槽可用插削或拉削。A型C型B型一、鍵聯(lián)接普通平鍵具體結(jié)構如下圖：一、鍵聯(lián)接2）導向平鍵和滑鍵：當被聯(lián)接的輪轂類零件在工作過程中須在軸上作軸向移動時，則采用導向平鍵和滑鍵。一、鍵聯(lián)接2）導向平鍵和滑鍵導向平鍵

軸上的傳動零件可沿鍵作軸向滑移，如變速箱中的滑移齒輪。

導向平鍵是加長的普通平鍵，其端部形狀有A型和B型兩種。導向平鍵聯(lián)接是將鍵用螺釘固定在軸上的鍵槽中，轉(zhuǎn)動零件的輪轂可在軸上沿軸向滑動。為了拆卸方便，在鍵的中部加工有為起鍵用的螺釘孔。導向平鍵聯(lián)接適用于軸上零件的軸向移動量較小的場合。一、鍵聯(lián)接2）導向平鍵和滑鍵滑鍵

當軸上零件的軸向移動量要求很大時，導向平鍵將很長，不易制造，這時可采用滑鍵。滑鍵聯(lián)接是將鍵固定在輪轂上，與輪轂一起在軸的鍵槽中滑動。（2）半圓鍵聯(lián)接

半圓鍵用于靜聯(lián)接，鍵呈半圓形，其側(cè)面為工作面，見下圖。半圓鍵在軸的鍵槽中能夠擺動，以適應輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便。由于軸上鍵槽較深，對軸的強度削弱較大，因此一般用于輕載聯(lián)接，常用于錐形軸端與輪轂的聯(lián)接。一、鍵聯(lián)接（3）楔鍵聯(lián)接用于靜聯(lián)接，鍵的上下兩面為工作面，如下圖所示。鍵的上表面和輪轂槽底面制成1∶100的斜度，鍵工作時楔緊在軸轂之間，使鍵、軸、轂之間產(chǎn)生摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，也能傳遞單向軸向力。主要用于輪轂類零件的定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場合。一、鍵聯(lián)接（a）普通楔鍵聯(lián)接（b）鉤頭楔鍵聯(lián)接（4）切向鍵聯(lián)接

切向鍵用于靜聯(lián)接，是由兩個具有1∶100斜度的楔鍵組成的。裝配時，兩個鍵分別自輪轂兩端楔入，裝配后兩楔以其斜面相互貼合，共同楔緊在軸轂之間。鍵的上、下平面是工作面。工作時主要靠工作面上的擠壓力來傳遞扭矩。傳遞單向扭矩時用一個切向鍵(見下圖a)，傳遞雙向扭矩時，用兩個切向鍵，且兩個切向鍵之間夾角為120°～135°(見下圖b)。由于切向鍵的鍵槽對軸的削弱較大，故只用于直徑大于100mm的軸上。切向鍵能傳遞很大的扭矩，主要用于對中性要求不高的重型機械中。一、鍵聯(lián)接2、鍵聯(lián)接的選用

（1）類型選擇鍵聯(lián)接的類型應根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構、使用要求和工作狀況來選擇。選擇鍵的類型主要應考慮以下因素：

1）傳遞轉(zhuǎn)矩大??；

2）對中性要求；

3）輪轂是否需要作軸向移動及滑移距離大??；

4）鍵在軸的中部或端部等。一、鍵聯(lián)接2、鍵聯(lián)接的選用

（2）尺寸選擇

尺寸選擇主要是選擇鍵的寬度b、高度h和長度尺寸L。由表5-26可見，這些尺寸是按軸徑d的大小選取的。鍵的長度L一般略短于輪轂的尺寸，且應符合標準中規(guī)定的長度系列。導向平鍵的長度按輪轂的長度及其滑動距離確定。軸和輪轂的鍵槽尺寸也可由表5-26查取。一、鍵聯(lián)接表5-26普通平鍵鍵聯(lián)接的選用練習

以直徑為45mm的軸轂為例繪制的普通平鍵聯(lián)接（一般鍵聯(lián)接）鍵槽尺寸和偏差圖：二、銷聯(lián)接a.定位銷(圓錐銷)分類：（1）按用途可分為：定位銷、聯(lián)接銷和安全銷三種。（2）按形狀可分為圓錐銷、圓柱銷和異形銷三類。c.安全銷b.聯(lián)接銷(圓柱銷)d.開口銷三、聯(lián)軸器與離合器聯(lián)軸器：主要功用是實現(xiàn)軸與軸之間的聯(lián)接

并傳遞轉(zhuǎn)矩。三、聯(lián)軸器與離合器離合器按其接合元件傳動的工作原理，可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器兩大類。前者利用接合元件的嚙合來傳遞轉(zhuǎn)矩，后者則依靠接合面間的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器與離合器的異同點：（1）相同點：聯(lián)軸器和離合器均用來連接軸與軸（或其它運動件），并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩；（2）不同點：聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸只有在機器停車后，用拆卸的方法才能分開；離合器聯(lián)接的兩軸可在機器運轉(zhuǎn)時就能方便地實現(xiàn)分離或接合。三、聯(lián)軸器與離合器1、聯(lián)軸器的分類三、聯(lián)軸器與離合器（1）剛性聯(lián)軸器：（2）撓性聯(lián)軸器：1）無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：聯(lián)軸器具有撓性，可補償兩軸的相對位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。2）有彈性元件的撓性聯(lián)軸器：不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。這類聯(lián)軸器的品種多，應用廣泛。分為套筒式、凸緣式和夾殼式。三、聯(lián)軸器與離合器剛性聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器三、聯(lián)軸器與離合器無彈性元件撓性聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器三、聯(lián)軸器與離合器有彈性元件撓性聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器2、聯(lián)軸器的選擇

大多數(shù)聯(lián)軸器已經(jīng)標準化或規(guī)格化，一般機械設計者的任務是選用聯(lián)軸器，選用的基本步驟為：三、聯(lián)軸器與離合器選擇聯(lián)軸器的類型計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩進行必要的承載能力校核規(guī)定部件相應的安裝精度協(xié)調(diào)軸孔直徑校核最大轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)軸器的型號2、聯(lián)軸器的選擇三、聯(lián)軸器與離合器1）選擇聯(lián)軸器的類型應全面了解工作載荷的大小和性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、工作環(huán)境等，結(jié)合常用聯(lián)軸器的性能、應用范圍及使用場合選擇聯(lián)軸器的類型。低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器；低速、剛性小的長軸可選用無彈元件撓性聯(lián)軸器；傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機械選用齒式聯(lián)軸器；對于高速、有振動和沖擊的機械，選用彈性元件撓性聯(lián)軸器；軸線位置有較大變動的兩軸，應選用萬向聯(lián)軸器；2）計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩T——聯(lián)軸器所傳遞的公稱轉(zhuǎn)矩；KA——工作情況系數(shù)。三、聯(lián)軸器與離合器選擇3６）規(guī)定部件相應的安裝精度７）進行必要的校核３）確定聯(lián)軸器的型號按Tca≤[T]，由聯(lián)軸器標準確定聯(lián)軸器型號，[T]為聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。４）校核最大轉(zhuǎn)速被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速n，不應超過聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax，即：n≤nmax５）協(xié)調(diào)軸孔直徑被聯(lián)接兩軸的直徑和形狀（圓柱或圓錐）均可以不同，但必須使直徑在所選聯(lián)軸器型號規(guī)定的范圍內(nèi)，形狀也應滿足相應要求。聯(lián)軸器允許軸的相對位移偏差是有一定范圍的，因此，必須保證軸及相應部件的安裝精度。聯(lián)軸器除了要滿足轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的要求外，必要時還應對聯(lián)軸器中的零件進行承載能力校核，如對非金屬元件的許用溫度校核等。聯(lián)軸器的選用練習

參考表5-31，完成聯(lián)軸器的選用設計計算。1、鍵聯(lián)接的分類，平鍵聯(lián)接的設計；2、花鍵聯(lián)接和銷釘聯(lián)接的常用形式；3、常用聯(lián)軸器和離合器。小結(jié)子任務四軸承的選用任務四：減速器設計1、掌握滾動軸承的代號、組合設計；2、掌握滾動軸承的拆裝方法。學習目標1、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號；2、滾動軸承的選擇；3、滾動軸承的組合結(jié)構設計。主要內(nèi)容一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號1、滾動軸承的結(jié)構和材料（1）滾動軸承的結(jié)構

內(nèi)圈1

外圈2

滾動體3

保持架4

（見圖1）。圖1滾動軸承的基本結(jié)構

(a)球軸承；(b)滾子軸承一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號滾動體的形狀（2）滾動軸承的材料滾動軸承的內(nèi)、外圈和滾動體均采用：強度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn等。保持架多用：低碳鋼板沖壓而成，也可以采用銅合金、塑料及其他材料制造。一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號2、滾動軸承的類型及特點常用分類方法：

（1）按滾動體形狀的不同分類：球軸承和滾子軸承兩大類。

（2）按承載方向或公稱接觸角的不同分類：向心軸承和推力軸承兩大類。一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號2、滾動軸承的類型及特點公稱接觸角滾動體與套圈接觸處的法線與軸承的徑向平面（垂直于軸承軸心線的平面）之間的夾角（見圖5-72）。一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號滾動軸承的類型很多，各類軸承又有不同的結(jié)構、尺寸、精度和技術要求，為了便于組織生產(chǎn)和選用，GB/T272—93規(guī)定了滾動軸承的代號，并打印在軸承端面上。滾動軸承代號由前置代號

基本代號后置代號構成，其代表內(nèi)容和排列順序，參見表5-33。一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號表5-33滾動軸承代號的構成

一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號（1）基本代號

基本代號表示軸承的基本類型、結(jié)構和尺寸，是軸承代號的基礎。除滾針軸承外，基本代號由軸承類型代號、尺寸系列代號及內(nèi)徑代號構成。

1）軸承的內(nèi)徑代號

由基本代號右起第一、二位數(shù)字表示。軸承內(nèi)徑代號的含義見表5-37。一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號（1）基本代號

基本代號表示軸承的基本類型、結(jié)構和尺寸，是軸承代號的基礎。除滾針軸承外，基本代號由軸承類型代號、尺寸系列代號及內(nèi)徑代號構成。

1）軸承的內(nèi)徑代號

由基本代號右起第一、二位數(shù)字表示。軸承內(nèi)徑代號的含義見表5-37。一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號2）直徑系列代號

對于同一內(nèi)徑的軸承，由于工作所需承受負荷大小不同，壽命長短不同，必須采用大小不同的滾動體，因而使軸承的外徑和寬度隨著改變，這種內(nèi)徑相同而外徑不同的變化稱為直徑系列。

由基本代號右起第三位數(shù)字表示，其代號見表5-35。圖5-73所示是不同直徑系列深溝球軸承的外徑和寬度對比。一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號2）直徑系列代號

向心軸承推力軸承直徑系列超特輕超輕特輕輕中重超輕特輕輕中重代號78、90、123401234滾動軸承的直徑系列代號一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號2）直徑系列代號

圖5-73直徑系列對比一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號

3）寬（高）度系列代號對于同一內(nèi)、外徑的軸承，根據(jù)不同的工作條件可做成不同的寬（高）度，如圖5-74所示。（由基本代號右起第四位數(shù)字表示，其代號見表5-36。）

寬度系列代號為0時，在軸承代號中通常省略。（但在調(diào)心軸承和圓錐滾子軸承代號中不可省略）一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號

3）寬（高）系列代號

滾動軸承的寬（高）系列代號一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號

3）寬（高）系列代號

圖5-74寬度系列對比一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號4）軸承的類型代號軸承的類型代號由基本代號右起第五位數(shù)字或字母表示，見下表，其中0類可省略不標注。

軸承類型代號軸承類型代號雙列角接觸球軸承0深溝球軸承6調(diào)心球軸承1角接觸球軸承7調(diào)心滾子軸承2推力圓柱滾子軸承8推力調(diào)心滾子軸承圓錐滾子軸承3圓柱滾子軸承N雙列深溝球軸承4外球面球軸承U推力球軸承5四點接觸球軸承QJ一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號

（2）前置代號

前置代號在基本代號的左面，用字母表示成套軸承的分部件。其代號及含義可查閱軸承樣本手冊。（3）后置代號

后置代號在基本代號的右面。其中：內(nèi)部結(jié)構代號見表5-38，公差等級代號見表5-39。（6X級僅用于圓錐滾子軸承，0級在軸承代號中不標出。）詳見軸承樣本手冊。一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號代

號含

義

及

示

例C角接觸球軸承

公稱接觸角α＝15o7210C調(diào)心滾子軸承

C型

23122CAC角接觸球軸承

公稱接觸角

α＝25o7210ACB角接觸球軸承

公稱接觸角α＝40o7210B圓錐滾子軸承

接觸角加大

32310BE加強型（即內(nèi)部結(jié)構設計改進，增大軸承承載能力）

NU207E內(nèi)部結(jié)構代號一、滾動軸承的結(jié)構、類型及代號3、滾動軸承的代號公差等級代號代

號含

義

和

示

例/P0公差等級符合標準規(guī)定的0級（代號中省略不標）6203/P6公差等級符合標準規(guī)定的6級

6203/P6/P6X公差等級符合標準規(guī)定的6X級

30210/P6X/P5公差等級符合標準規(guī)定的5級

6203/P5/P4公差等級符合標準規(guī)定的4級

6203/P4/P2公差等級符合標準規(guī)定的2級

6203/P2二、滾動軸承的選擇滾動軸承類型選擇的原則：1、軸承工作載荷的大小、方向及性質(zhì)；2、安裝軸承的空間尺寸范圍；3、對軸承性能的特殊要求或限制，如調(diào)心要求、支承剛度要求等；4、高速軸承要考慮軸承的極限轉(zhuǎn)速限制；5、經(jīng)濟性：在類型比較時，經(jīng)濟性往往是一個重要考慮方面。三、滾動軸承的組合結(jié)構設計1、滾動軸承的軸向固定為了防止軸承在承受軸向負荷時相對于軸和座孔產(chǎn)生軸向移動，軸承內(nèi)圈與軸、軸承外圈與座孔必須