机械设计大作业(向伟)

1、航天职业技术学院机电信息工程系机械设计基础课程设计题目：二级圆柱齿轮减速器设计人：唐运广学 号： 20070272系 部：机电 系专 业：机电一体化指导老师：温智 灵完成日期2009 年 11 月 27 日教师评语:目录第1章 机械设计基础要求及总论1.1 机械设计CADK：计任务书1.2 了解和学习机械设计基础1.3 总论第2章传动装置总体设计2.1 传动方案的拟定及说明2.2 电动机的选择第3章参考资料目录2.3 传动件的设计计算2.4 齿轮减速器的箱体结构尺寸2.5 轴承的选择及计算2.6 联接的选择及校核计算2.7 润滑与密封第4章设计总结1.1 总结一、课程设计的目的课程设计是机械设

2、计课程的重要的的教学环节，是培养学生机械设计能力的重要实践环节。课程设计的重要目的是：(1)通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知 识，起到顽固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用， 树立正确的设计思想。(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使 学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械设计的一般方法和步骤。(3)提高学生的有关设计的能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助 设计(CAD能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌 握经验估算等机械设计的基本技能。二、课程设计的容和任务课程设计一般选择机械传动装置或一些简单机械作

3、为设计课题(比较成熟的题目使以齿轮减速器为主的机械传动装置)，设计的主要容一般包 括以下几方面：(1)初步确定分析传动装置的设计方案；(2)选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；(3)教学传动件的的设计计算，校核轴轴承联轴器键等 ；(4)绘制减速器装配图；(5)绘制零件装配图；(6)编写设计计算说明书。三、课程设计主要步骤：步骤主要容1.设计准 备工作(1)熟悉任务书，明确设计的容和要求；熟悉设计指导书肩关资料图纸等；观看录像、实物、模型，或进行减速器的装拆实验等，了解减速器的结构 特点与制作过程2.总体设 计(1)确定传动方案；选择电动机； 计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；(4)

4、计算各级的转速、功率和转矩3.传动键 的设计计 算(1)计算齿轮传动的主要参数和几何尺寸； 计算各传动键上的作用力4.装配草 图的绘制(1)确定减速器的结构方案；(2)绘制装配图草图(草图纸)，进行轴，轴上零件和轴承组合的结构设计；(3)校核轴的强度，校核滚动轴承的寿命；绘制减速器箱体结构；(5)绘制减速器附件5.装配图 的绘制(1)画底线图，画剖面线；选择配合，标准尺寸；(3)编写零件序号，列出明细栏；(4)加深线条，整理向图；(5)书写技术条件，减速器特性等6.零件图 的绘制(1)绘制齿轮类零件工作图；(2)绘制轴类零件工作图；(3)绘制其他零件工作图7.编写设 计计算说 明书编写设计计算

5、说明书，容所有计算，并附有必要简图；四、课程设计的有关事项本课程设计中应注意以下事项：1 .认真设计好草图是提高设计质量的关键草图也应该按正式的比例尺画，而且作图的顺序要得当。画草图是应着重注意各零 件之间的相对位置，有些细部结构可先以简化画法画出。2 .设计过程中应及时检查、及时修正设计过程是一个边计算、边绘图、边修改的过程，应经常进行自查或互查，有错误时应及时修改，避免造成大量的修改。3 .注意计算数据的记录和整理数据是设计的依据，应及时记录与整理计算数据，如有变动应及时修正，供下一步设计及编写设计说明书是使用。4 .要有整体观念设计时考虑问题周全整体观念强，就会少出差错，从而提高设计效率

6、1.2 了解和学习机械设计基础1.2.1 机械设计的基本要求机械设计零件的基本要零件工作可靠且成本低廉，所以必须注意：1、要求合理选择材料，降低材料费用；2、保证良好的工艺性，减少制造费用；3、尽量选用标准化通用化的设计，简化设计过程从而降低成本 机械设计的基本要求：1 、实现预定功能；2 、满足可靠性要求；3 、满足经济性要；4 、操作方便，工作安全；5、造型美观，减少污染。1. 2. 3机械设计的容和步骤1 、产品规划2 、方案设计3 、技术设计4 、制造及实验。1. 2. 3机械零件的失效形式和设计计算准则失效形式：1、断裂，2、过量变形，3、表面失效，4、破坏正常工作条件引起的失效。设

7、计计算准则：1、强度准则，2、刚度准则3.磨性准则，4、散热性准则，5、可靠性准则。1. 2. 4机械零件设计的标准化、系列化及通用化。标准化给机械带来的好处：1、保证质量、节约材料、降低成本2、简化设计工作、缩短产品生产周期3、减少刀具和量具的规格4、简化机械的安装和维修1.3总论1.3.1 课程设计的目的课程设计是机械设计课程的重要的的教学环节，是培养学生机械设计能力的重要实践环节。1.3.2 课程设计的重要目的1 .通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到顽固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。2、通过课程设计的实践，培养学生

8、分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械设计的一般方法和步骤。3、提高学生的有关设计的能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD 能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基 本技能。1.3.3 课程设计的容和任务课程设计一般选择机械传动装置或一些简单机械作为设计课题(比较成熟的题目 使以齿轮减速器为主的机械传动装置)，设计的主要容一般包括以下几方面：(7)初步确定分析传动装置的设计方案；(8)选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；(9)教学传动件的的设计计算，校核轴轴承联轴器键等 ；(10)绘制减速器装配图；(11

9、)绘制零件装配图；(12)编写设计计算说明书。1.3.4 课程设计的有关事项本课程设计中应注意以下事项：1 .认真设计好草图是提高设计质量的关键草图也应该按正式的比例尺画，而且作图的顺序要得当。画草图是应着重注意 各零件之间的相对位置，有些细部结构可先以简化画法画出。2 .设计过程中应及时检查、及时修正设计过程是一个边计算、边绘图、边修改的过程，应经常进行自查或互查，有错 误时应及时修改，避免造成大量的修改。3 .注意计算数据的记录和整理数据是设计的依据，应及时记录与整理计算数据，如有变动应及时修正，供下一 步设计及编写设计说明书是使用。4 .要有整体观念设计时考虑问题周全整体观念强，就会少出

10、差错，从而提高设计效率。结果计算及说明传动装置的整体设计设计题目：二级斜齿圆柱齿轮减速器已知条件：1 .卷筒效率0.96 （包括卷筒与轴承的效率损失）；2 .工作情况：两班制，连续单向运转，运动载荷平稳，运输带允许误差5%;传动方案为: 二级斜齿圆 柱齿轮传动3 .使用折旧期10年;4 .制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产设计工作量1 .减速器装配图1 （A0或A1）2 .低速轴和低速轴齿轮的零件图各 1 （比例1: 1）3 .设计说明书一份，约30页，1万字左右分析和拟定1 .传动方案分析1） 一般工作机器通常由原动机、传动装置和工作装置三个基本职能部分组成。 传动装置传送原动机

11、的动力、变换其运动，以实现工作装置预定的工作要求， 它是机器的主要组成部分.2）分析和选择传动机构的类型及其组合是拟定传动方案的重要一环，这时应 综合考虑工作装置载荷、运动以及机器的其他要求，再结合各种传动机构的特 点适用围，加以分析比较，合理选择。3）在分析传动方案时注意用机械传动方式的特点及在布局上的要求 带传动平稳性好，能缓冲吸震，但承载能力较低，宜布置在高速级.锥齿轮、斜齿轮直放在高速级链传动平稳性差，且有冲击，震动，宜放在低速级开式齿轮传动的润发条件差，磨损严重，宜放在低速级4）传动装置的布局应使结构紧凄、匀称，强度和刚度好.并适合车间布置情况和工人操作，便于装拆和维修5）在传动装置

12、总体设计中，必须注意防止因过载或操作疏忽而造成机器损坏和 人员工伤，可视具体情况在传动系统的某一环节加设安全保险装置。2 .传动方案拟定传动装置的设计方案通常由运动简图表示。它直观的反映了工作机、传动装置和原动机三者间的运动和力的传第关系。如下图即为运输机运动简图；传动方案的分析：1、在分析传动方案时应注意常用机械传动的特点及在布局上的要求：(1)带传动平稳性好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级；(2)链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级；(3)蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜，否则可选用铝铁青铜；(4)开式齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，宜布置在低速级；(5)锥齿轮

13、、斜齿轮直放在高速级。2、常用减速器的类型及特点：(1)二级圆柱齿轮减速器：传动比一般小于 5,使用直齿、斜齿或人字齿，传递功率可达数万 千瓦，效率较高。工艺简单，精度易于保证，一般工厂均能制造，应 用广泛。轴线可作水平布置、上下布置或铅垂布置。(2)二级锥齿轮减速器：传动比一般小于 3。(3)二级蜗杆减速器：结构简单，效率较低，适用于载荷较小、间歇工作的场合；蜗杆圆 周速度 V& 45 m/s时用蜗杆下置式， V45 m/s时用蜗杆上置式。(4)二级圆柱齿轮减速器：传动比，使用斜齿、直齿或人字齿齿轮。结构简单，应用广泛。展 开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均， 要求轴

14、有较大刚度。分流式则齿轮相对于轴承对称布置，常用于较大 功率、变载荷场合。同轴式减速器长度方向尺寸较大，中间轴较长， 刚度较差，两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑。轴线可以水平、 上下或铅垂布置。3、传动方案的拟定及传动简图的绘制：根据设计任务书中的设计任务及常用传动减速器的特点，我们可以选用二级斜齿圆柱齿轮减速器来设计为运输机的传动机构。其运输机的传动简图如下：此图为二级斜齿轮减速器，应注意齿轮的润滑，以及齿轮的分布情况，以便进行 合理的布置。工作条件：使用年限8年，工作为两班工作制，载荷较平稳，一般机械厂制造，小 批量生产；(2)原始数据：滚筒直径260mm运输带工作速度 V=1.45m/

15、s；运输带工作拉力1800N,筒效率0.81,运输带速度允许误差为土 5%。电动机的选择1、电动机类型的选择按已知的工作条件和要求知：用于运输机的电动机，一般选用 式笼型三相异步电动机。选择电动机为： 系列自散冷式笼Y系列自散密型三相异步电动机2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率:刀总二4X w W322=轴承 X刀齿轮 X4联轴器 X w wX r=0.993x 0.97 2X0.99 2X0.98 x 0.96=0.81(2)电机所需的工作功率：Pd =Pw/q=FV/1000 T w=FV/1000 TWT=2350X 1.45/(1000 X0.81)=4o 20kw总 0.86

16、Pd=3o 84kw3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速为：n电动机二5531846nw=(60X1000v)/ 兀 D二(60 X 1000X1.35)/300 几 =92 。 30 r/min按推荐的合理传动比围，取齿轮传动比ii=35,又ii=(1.31.5)i 2,故合理总传动比的围为i总二ii i2=620,则： 电动机转速的可选围为：电动机型号:Y160M2-8n 电动机二i 总 x nw=(6 20) X 92。30 r/minnm=92.30r/min=5531846 r/min符合这一围的同步转速有1500r/min、3000r/min,再根据计算出的容量, 由附表8.1查出

17、有两种适用的电动机型号，其技术参数及传动比比较情况见下表:力杀电动机型方额定功率电动机转速(r/min)传动装置的总传动比Ped/kw同步转速满载转速总传动比带齿轮1Y132MZ-65. 5100096010. 43.202.822Y160M2-85. 57507207.82.762.11综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量以及减速器的传动比，比较两个方 案知：方案1电动机转速较高，但总传动比大，传动装置尺寸大；故方案2较好因此选定电动机型号为 Y112M-4,所选电动机额定功率为Ped=4kw,满载转速 nm=1440r/min,总传动比适中，传动装置结构较紧凑。所选电动机的主要外形尺寸 和安

18、装尺寸如下图和表格所示：中心高外形尺寸LX(AC/2+AD)X HD底脚安装尺寸AX B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DX E装键部位尺寸FXGD112400X305X265190X 1401228X608X31计算传动装置的运动和动力参数 各轴转速由公式得I轴:n I =nm=720 r/minII轴:nn = n i/i 1=720/7.8=92.3 r/minin轴:nm=nii /i 2=92.30/2.26=42.67r/min卷筒轴:nw=nm =43r/min各轴输入功率由公式，得:I轴:R =PdX n 01= Pd x 4联轴器=4.2 x 0.99=4.032 kwII 轴:P2

19、 .口 =P X412=P1X”轴承X4齿轮=4.032 X 0.99 X 0.97=3.87kw田轴:Pm =Pn X 2 23=2.66 X4轴承Xq齿轮=3.87X 0.99 X 0.97=3.67 kw卷筒轴：PIV = P m X434= P W X4轴承X 7联轴器=3.67X 0.99 X 0.99=3.54 kw各轴输入转矩 由公式计算电动机轴的输入转矩TdTd=9550 x Pd/nm=5.57X 104N. mm故 I 轴:Ti= Td X 4联轴器=5.57 X 104x 0.99=4.17x 104N.mmII轴：Tn =TiX”轴承2乂刀齿轮=4.17 X 104x

20、0.99 2X 0.97=3.20 X 10 N.mm出轴：T m= T n X n轴承义刀齿轮=3.20 X 10 X0.99 X 0.97=2.70 X10 N.mm卷筒轴：T IV = TwXt轴承 XT联轴器=2.30 X 104X0.99 X 0.99=2.26 X 104N.mm一轴名电动机轴I轴n轴I n轴卷筒轴运动和动力参数的计算结果列于下表:齿宽系数巾d= 1初选螺旋角B =12转速 n/(r/min)72092.387.986.687.9输入功率P/kM.24.023.873.673.54输入转矩T(N.mm)45.57 X1044.17 X1043.20X10一一一 42

21、.7O X 1042.26 X 10传动比i7.82.762.532.11效率40.960.950.960.983确定有关参数与系数：KT1 u 123.17ZedU4-.主动轮转矩：T1=Ti =5.57 X 10 N.mm载荷系数查载荷系数表，知:取 K=1.4齿数Zi、螺旋角B和齿宽系数也因为是软齿面传动，小齿轮齿数Zi=20,则： Z 2=i iXZ2=7.8 X 20=156d140mmd2178mm内范：b240mmbi45mm分度圆直径:由齿宽系数表，知：。d= 1初选螺旋角B =13许用接触应力h当量齿数:Z1=21由齿轮接触疲劳极限图知:HHm1 =560MPa, HHm2=

22、530MPa.Z2=69斜齿圆柱齿轮传动的设计高速级斜齿轮的设计选择齿轮材料及精度等级因传递功率小，选用软齿面齿轮组合。小齿轮用45钢调质，硬度为220250HBs大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBs因为是普通减速器，由常见机器 中齿轮精度等级表选用8级精度，要求齿面粗糙度为 RaK 3.26.3um。按齿面接触疲劳强度设计按斜齿轮传动的设计公式可得：由安全系数表，查得：Sh =19N 1 =60nj Lh=60X1440X 1 X(8 X 52X80)=2.87 X 10N2 = N/ i二2.87X 109/4.42=6.50 X 108由接触疲劳寿命系数坐标图，得:Z NT1

23、1, Z NT 21 .由齿面接触疲劳许用应力公式，得:H 尸ZNT1 Hlim1 =560MPa ,ShH2 = ZNT2SHlim2 =530Mpa. SH由斜齿轮设计公式，得:23.17Ze KTi u 1 E3 dTdU_4-3 1.1 2.52 104.42 123.17 189.85301 4.42=35.151 mm许用弯曲疲劳强度：mnd1 cos 35.251 cos12 , “c=1.326mm26F 1 162MPaF 2 146MPa由渐开线齿轮模数表,取标准模数 mn =1.75 mm.齿根弯曲疲劳强 度为：(3)主要尺寸计算mn Zi Z2 a 2 cos1.75

24、26 115 109.02mmF1 52.27MPaF2 54.48MPa2 cos12将中心距圆整成110mm则:mn Zi Z21.7526 1152 cos2 cos12a = 110mmcos 0.97512.83912 50 20d1mnZ11.5 26d2b=cosmlnZ2cosd ?d1 10.97540mm1.5 1150.975178mm40 40mm齿轮圆周速度为：V 3.01m/s齿轮精度为8级取b240mm,则 b1 b2 5 45mm, b 40mm.(4)按齿根弯曲疲劳强度校核由公式得出f ,如果fF ,则校核合格。确定有关参数和系数:当年齿数Zvi为：Zvi 二

25、二21 cosZv2-Z=69cos齿形系数Yf由标准外齿轮齿形系数表，知：Y1=2.961 Y2=2.275应力修正系数Ys由标准外齿轮应力修正系数表，知：Y1=1.58Y2=1.753许用弯曲应力F由试验齿轮弯曲疲劳极限坐标图，查得：Fiim1 210MPa, Fiim2 190MPa由安全系数表，查得：Y=0.9由弯曲疲劳无命系数，查得：YnT1 YnT2 1由齿根弯曲疲劳许用应力公式，得：F 1 YNT1 Flim1 210 MPa 162MPa1 Sf1.3F 2 YNT2 Flim2 MPa 146MPa2 Sf1.3由齿根弯曲疲劳强度公式，得： 一 一41.6KT1、，-1.6

26、1.1 2.52 10_ 广一F1 lYf1Ys1 2.58 1.61bmnd140 1.5 40=76.76MPa F 1 162MPa1.6KT1 xz、，1.6 1.1 2.52 104 -八F2 lYf 2YS2 2.17 1.821bmnd140 1.5 40=73.02MPa F 2 146MPa由以上计算结果，知：齿根弯曲强度校核合格。(5) 验算齿轮圆周速度Vd1n13.14 40 1440V1 13.01m/s60 100060 1000由常用精度等级齿轮的加工方法，可知：选用8级精度是合适的(6) 几何尺寸计算及绘制齿轮工作图：高速级齿轮传动几何尺寸如下低速级小齿轮转 速为

27、：n3 325r/min小齿轮转矩为：Tn =2.40 X 104N.mm载荷系数：K =1.4名称计算公式结果/mm法面模数Mn1. 85齿数：Z3=21Z4=63初选螺旋角=9低速级齿轮模）嗷：mn 1.75mm mo低速级中心距：a 90mm螺旋角：法面压力角n20螺旋角B12.839分度圆直径d140d2178齿顶圆直径da1 d1 2ha mn43da2 d2 2ha En181齿根圆直径d f1 d1 2hf mn36df2 d2 2hf mn174中心距mn Z1 Z2 a 2 cos110b2b40bb2 (5 10)mm45低速级斜齿轮的设计由前面的表格，知：低速级斜齿小齿轮

28、转速为n3 325r / min低速级斜齿轮传动比为：i2 3.16传递功率PH =3.61kw选择齿轮材料及精度等级因传递功率小，选用软齿面齿轮组合。小齿轮用45钢调质，硬度为220250HBs大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBs因为是普通减速器，由 常见机器中齿轮精度等级表选用 8级精度，要求齿面粗糙度为 Rac 3.26.3u 按齿面接触疲劳强度设计按斜齿轮传动的设计公式可得：心KT1 u 1 2HdU8 36 7低速级齿轮分度载荷系数查载荷系数表，知：M K =1.1齿数Z、螺旋角B和齿宽系数巾d因为是软齿面传动，小齿轮齿数Z3=26,则：Z 4=i 2 XZ3=26X 3.

29、16=83d3d434mm110mm齿宽:b3 42mmb4 37mm由齿宽系数表,1.1初选螺旋角许用接触应力由齿轮接触疲劳极限图知:Hlm1=560MPa, Hlm2=530MPa.当量齿数:由安全系数表，查得：Sh=18M =60nj Lh=60X 325X 1 X (8 X 52 X 80)=6.49 X 10Zv235115确定有关参数与系数：小齿轮转矩：T3=2.40 x 104N.mm88N2 =N1 / i2 =6.39 X 10/3.16=2.054 乂 108由接触疲劳寿命系数坐标图，得：ZNT1 1 , Znt2 1 .12 = Znt2 h lim2 =583MPa.S

30、H由齿面接触疲劳许用应力公式，得:i=Znti Hlim1 =560MPa , HSh由斜齿轮设计公式，得：2KT3(u 1)3.17ZEdU43.17 189.81.1 2.40 103.16 15601.13.16=34.40mmmnd3 cos 34.40 cos91.306mmZ326齿根许用弯曲疲 劳强度：F 1 162MPa由渐开线齿轮模数表，取标准模数mn =1.75mm.F 2 146MPa(3)主要尺寸计算mn Z3 Z4 _1.752683 0cga = 90.05mm2 cos2 cos9将中心距圆整成100mm则：mn Z3 Z41.7526 83a = 90.mm2

31、cos2 cos9cos0.9898.6028 36 7“mnZ31.305 26 ”d3 34mmcos0.989,mnZ41.305 83 d4n 4 110mmcos0.989b = d?dq 1.1 34 37mm 3Mb4 37mm,则b3 b4 5 42mm, b 42mm.(4)按齿根弯曲疲劳强度校核由公式得出f ,如果ff ,则校核合格。确定启美参数和系数：当量齿数Zv为：ZviZ3J-26-35cos0.98930.724ZZ4= 8383115Zv233115cos30.98930.724齿形系数Yf由标准外齿轮齿形系数表，知：Yf12.58,YF22.219应力修正系数Y

32、s由标准外齿轮应力修正系数表，知：Ys11.61,Ys21.784许用弯曲应力f由试验齿轮弯曲疲劳极限坐标图，查得：Flim1 210Mpa, Flm2 190Mpa由安全系数表，查得：Sf1.3齿根弯曲疲劳强度：F1 106.79MPaF2 101,78MPa低速级齿轮圆周 速度：V 0.578m/s低速级齿轮精度为：8级由弯曲疲劳寿命系数，查得：Ynti Ynt2 1 由齿根弯曲疲劳许用应力公式，得：YNT1 Flm1 竺MPa i62MPa SF1.3YNT2 F lim 2190 r gd ccF 2MPa 146MPaSf1.3由齿根弯曲疲劳强度公式，得：F1 江丫他1%1.2.40

33、.10 2.58 1.61bmnd334 1.306 37=106.79MPa F 1 162MPaL6K 丫丫 1.6 1.1 2.40 102.219 1.784bmnd334 1.306 37=101.78MPa8, 6取 8箱盖壁厚Ai0.02a+38, 6取 8箱盖凸缘厚度Bi1.5 6 i=12箱座凸缘厚度 一B1.5 6=12箱座底凸缘厚度B22.5 6 =20地脚螺钉直径df15.852(16)地脚螺钉数目Nn取4轴承旁连接螺栓直径D0.75 df=12(11.9)盖与座连接螺栓直径D28连接螺栓d2的间距L161轴承端盖螺钉直径1D32.4检查孔盖螺钉直径D41.0定位销直径

34、d4.8df、di、d2至外箱壁距离Ci12df、d2至凸缘边缘距离C220轴承旁凸台半径R20凸台高度h根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手 操作为准外箱壁至轴承座端面的 距离l 1G+ C2+(5 10), 取 l 1=50齿轮顶圆与箱壁间的距 离 11.2 S ,取 A1=10齿轮端面与箱壁间的距 离A 2 S ,取 A 2=9箱盖、箱座肋厚m、mm=0.85&1； m = 0.85 6轴承端盖外径轴承旁连接螺栓跑离D2SD+(55.5)d 3,D一轴承外径(嵌入式轴承盖尺寸见表4.5) 尽量靠近，以Md和Md互不干涉为准， 一M 取 S=D轴的设计1、高速轴的设计计算由前面的已知条件，

35、知：I轴传递功率 Pi =3.84 kw,高速轴主动齿轮转速 ni=1440r/min,分度圆直径 di=40mm.由斜齿圆柱齿轮的强度计算公式，得：F2TiFt1d；Fri F cosFai Fti tan其中T12.52 i04N?mm,di 40mm, n 20 , i2 ,l2 2.52 104zFt11260N40则：Fr1 1260 tan20 468.8Ncos12Fa1 1260 tan12 267.8N即高速轴主动齿轮圆周力为1260N,径向力为468.8N,轴向力为267.8N.(1)选择轴的材料，确定许用应力由已知条件，知：减速器高速轴传递的功率属于小功率，对材料无特殊

36、要求，故选用45钢并经正火处理。由“轴的常用材料及具部分机械性能”表，查得强度极限b 600MPa ,再由“轴的许用弯曲应力”查得许用弯曲应力1b 55MPa。(2)按扭转强度估算轴径根据“常用材料的 值和C值”表，查得：C=10入118.由轴的设计计算公式，得：d C3 (107 118) J3.80 =18.9 20.9 n n1440中间轴齿轮强度 参数：Ft2 283.1NFr2 105.3NFa2 60.2NFt3 1482.3NFr3 564.1NFa3 243.8N轴的材料为45 钢，并经正火处 理，其强度极限考虑到轴的最小直径处呀安装联轴器，会有键梢，故将估算直径增大3%5%取

37、为19.3621.95 mm,由设计手则取标准直径 di=35mm（3）轴的结构设计及绘制结构草图由于减速器为二级减速器，将齿轮布置在箱体1/3处，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。1）轴上零件的定位，固定方式和装配要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考图14.8,确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩 定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装与齿轮的两则，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。2 .确定轴各段直径和长度轴段1外伸端直径最小，d1=35mm考虑到要对安装在轴段1上的联轴器进行

38、定位，轴段2上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段 2）上安装轴承，轴段2 必须满足轴承径的标准，故取轴段 2的直径d2为28,同理可确定轴段3和4 的直径d3 =45mm d4=50mmj了便于拆卸左轴承，可查出 6207型圆锥滚子轴承 的安装高度为3.5mm,取d5=35mm3 .确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度为45mm为保证齿轮固定可靠，轴段3的长度应略短于齿轮轮 毂取为58 mm齿轮端面与箱体壁不相碰，齿轮端面与箱体壁间应留有一定的距 离，取该间距为17mm为保证轴承安装在箱体轴承的孔中（轴承宽度为20.75mm 并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体壁的距离为5mm所以轴段4的长度取22mm轴

39、承支点距离L=175mm根据箱体结构及联轴器距离轴承盖要有一定的距 离的要求，取L1=55mm查阅联轴器相关手册取L2=62mm在轴段1、3上分别加 工键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂度应小于 510mm键槽的宽度按轴段直径查手册得到B 600MPa 许用弯曲应力为:d11b 55MPa承径为30mm轴的结构为一段 为齿轮轴，另一 段为实体式齿轮 与轴用键连接。2、中间轴的设计计算由前面的已知条件，知：II轴传递功率P =2.66kw,中间轴上高速级从动轮转速 n2=317r/min,分度圆直径d2=180mm第二级主动轮转速n3=317r/min,分度圆直径d3=

40、48mm各轴段直径为:d1 d5 30mm由斜齿圆柱齿轮强度计算公式,仔：Ft2Fr2Fa22T2d2tan nF t2cosFt 2 tanFt3Fr3Fa32T3d3tan nF t3cosFt3 tan35mm40mm28mm各轴段长度为:42mm96mm3mm20.75mm其中T2 T312 ,2.52 104 N ?mm,d29 ；178mm,d3 34mm, n20 ,Ft22.52 104则：Fr2Fa2178cw tan20283.1cos12283.1 tan12283.1N105.3N60.2N即中间轴高速级从动轮圆周力为Ft3Fr3Fa32 2.52 104341482.

41、31482.31482.3Ntan20546.1Ncos9tan9 243.8N198.9N,径向力为 74N,轴向力为42.3N;低速级主动轮圆周力为745.8N,径向力为274.8N,轴向力为118.1N。水平支反力：Fha 640.8NFhb 1022.16Nc截面弯矩为 _4_2.86 10 N ?mmD截面弯矩为：一 一 一 4 一6.13 10 N ?mm(1)选择轴的材料，确定许用应力由已知条件，知：减速器低速轴传递的功率属于小功率，对材料无特殊 要求，故选用45钢并经正火处理。由“轴的常用材料及其部分机械性能”表，查得强度极限b 600MPa ,再由“轴的许用弯曲应力”查得许用

42、弯曲应力 ib 55MPa。(2)按扭转强度估算轴径根据“常用材料的值和C值”表，查得：C=10入118.由轴的设计计算公式，得：d C3 p (107118) 3 3.61 =23.826.3mm,1 n1 325考虑该处轴径尺寸应大于高速轴轴径，即取轴承径为：d 1=dmin=30mm(3)设计轴的结构并绘制结构草图将中间轴布置在箱体部中央，将轴承对称安装在一对齿轮两侧，即轴的 最小直径处。确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。首先，轴的两端均安装轴承，均为最 小直径。齿轮2从左端装入，左端用套筒固定，右端用轴肩定位，齿轮 3则与 轴制成一

43、体。齿轮2的周向固定采用平键连接，轴承对称安装于轴的两端，其 轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。确定各轴段直径由于轴的两端需安装轴承，直径最小，则轴段、取d1=d5=30mm为了便于拆装轴承，初选圆锥滚子轴承型号为30306,其安装高度为3.5mm,则轴段直径d2=35mm,由段直径d3=40mm,由段直径为d4=28mm确定各轴段长度齿轮2轮毂宽度为43mm齿轮3轮毂宽度为60mm为保证齿轮固定可靠，轴段的长度应略短于齿轮的轮毂宽度，取为11 42mm。轴段的长度应大于齿轮3轮毂宽度，而同时又必须满足轴承端面到箱体壁的间距，则取为l2 96mm;轴段的长度为l3 3mm;轴段的长度为l4

44、 20.75mm;故轴段的长度可确定为 50mm考虑到要在轴段上加工出键槽，则键 槽的长度应比齿轮2的轮毂宽度小约510mm键槽宽按轴段直径查手册得到： 键槽长 L=36mmS宽 b=8mmS高 h=7mm选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。按设计结果画出轴的结构草图如下图 a所示。(4)按弯扭合成强度校核轴径。画出轴的受力图(图b)作出水平面的弯矩图。水平支反力(XY平面)(XY平面)(图c)由绕B点力矩和 Mby 0,得：FHA57 60 Ft2 60Ft3 / 47.25 57 60 =640.8N由绕A点力矩和 MAY 0,得：283.1 1482.3Fhb47.25Ft2

45、 47.25 57 Ft3 / 47.25 57 60 =1022.26NC截面处的弯矩为:M Fha 47.25 640.8 47.25 2.86 104N ?mm CH HAD截面处的弯矩为:MdhFhb 60 1022.26 60 6.13 104 N? mm作垂直面的弯矩图（图d）,求垂直面（XZ面）支点反力。 由平面平行力系，得：Faz 0JHILr k i-il轴上零件齿轮 4 采用实体式结 构。各轴段直径：d1 36mmd2 40mmd3 ds 45mmd4d6 54mm低速轴齿轮强度 参数：Ft4226.3NFr4 83.3NFa434.2N轴的材料为45 钢，并经正火处 理，

46、其强度极限 为：B 600MPa许用弯曲应力 为：ib 55MPa低速轴最小直径 为：36mm转矩及转矩图（附图e）T2 T3 2.52 104 N ?mm3、低速轴的设计计算由前面的已知条件，知：田轴传递功率Pm 3.47kw，低速轴上低速轴从动轮转速n4 103r/min ,分度圆直径 d4 110mm。由斜齿圆柱齿轮的强度公式，得：Ft42T4d4Fr4Ft4Fa4Ft4ltan costand5 60mmd7 47.2mm轴承支点距离为：l 152.75mm其他参数如下：Ft4则：Fr4Fa42 2.30 104 226.3N152tan20QQQZ226.383.3Ncos8.602

47、226.3 tan8.60234.2N55mm82mm其中 T4 2.30 104N?mg n 20 ,8.602 ,即低速轴上从动齿轮圆周力为 226.3N,径向力为83.3N,轴向力为34.2N 选择轴的材料，确定许用应力由已知条件，知：减速器低速轴传递的功率属于小功率，对材料无特殊 要求，故选用45钢并经正火处理。由“轴的常用材料及其部分机械性能”表，查得强度极限b 600MPa ,再由“轴的许用弯曲应力”查得许用弯曲应力 1b 55MPa 0(2)按扭转强度估算轴径根据“常用材料的值和C值”表，查得：C=10入118.水平支反力:由轴的设计计算公式，得：Fha 82.8NFhb 143.5Nd C3 p (107118) 3 347 =34.5538.11mm:ni 103考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加 大3%5%取为35.5840.01mmo同时考虑到该处轴径尺寸应大于中间轴轴径, 取低速轴最小直径为d1 36mm。设计轴的结构并绘制结构草图将低速轴布置在箱体部顶部，将轴承分别安装在齿轮的两侧，轴的外 伸端安装半联轴器。确定轴上