课程设计(带皮)二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器

1、轴的结构设计和计算轴是组成机械的主要零件，它支撑其他回转件并传递转矩，同时它又通过轴承和机 架连接。所有轴上零件都围绕轴心做回转运动，形成一个以轴为基准的组合体一一轴系 部件。轴的结构设计1 高速轴：1.1初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45号钢调质处理。按扭转强度法估算轴的直径,由1P207表12 2,取A0=112P12.4436dmin 二 Ao3 1 =1123=15.2922川.960考虑到该轴段截面上有一个键槽，d增大5%即dmin =15.2922（1+5%）=16.0568 mm减速器高速轴外伸端用联轴器与电动机相连，外伸端轴径用电动机轴直径D估算:d=（0.8 1.2）D=

2、（0.8 1.2）38=30.4 mm圆整后d =30 mm为了使所选的外伸端轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器：由于轴的转速较高且稍有冲击，为了减小进去载荷，缓和冲击，应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器，由于弹性柱销联轴器结构简单、安装方便、耐久性好，故选用弹性柱销联轴器。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。选择联轴器的型号：联轴器的计算转矩 =心T ,查1P193表11 1, 取 Ka=1.5，则Tca = KA T =KA T 1=1.524308.3820=36462.5731 N.mm由2P131表13-7选联轴器型号为HL3,联轴器的许用转矩T=630N m半联轴器 的外孔径d=

3、30mm故取与输入轴相连处d1-2 =30mm半联轴器长度L=82m（ J型孔），与轴 段连接处长度L1=60mm聞創沟燴鐺險爱氇谴净。1.2按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度1） 考虑联轴器的定位要求，1 2轴段需定位轴肩，取轴肩高度h=2.25mm（h0.07d），则d2=34.5mm联轴器左端用螺栓紧固轴端挡圈定位，由3P207 表7-6按轴端直径取挡圈直径D = 38。半联轴器与轴配合长度L1=60mm为 了保证轴端挡圈压紧半联轴器，故1-2轴段的长度应比 L1略短一些，故L1-2 =58mn残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2） 轴段2-3的直径需对1-2轴段有定位轴肩，故d2-3 =35mm

4、轴承端盖的总宽度为38m（由减速器及轴承端盖的结构设计决定）。根据轴承端盖的装拆及便于 对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 L=18mm故取L2 =56mim酽锕极額閉镇桧猪訣锥。3）初步选择滚动轴承，由于主要承受径向载荷，所以选用深沟球轴承，故选择深沟球轴承，取安装轴承段直径 d3/=d7*=35mm由3P252表8-23选取6207型深沟球轴承，其尺寸为，其内径 d = 35mm，外径D二72mm ,宽度B二17mm，安装尺寸damin =42mmDamax =65mm。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。4）对4-5段，由中间轴可知L 4.5=89 mm,由轴肩定位可得 d

5、4=42mm5） 取安装齿轮处的轴段5-6的直径，由于高速级齿轮df1 =44.2715,则取d5-6 =44mm 由于高速轴为齿轮轴，所以齿轮的右端无须轴肩定位，L5-6 =56mm謀荞抟箧飆鐸怼 类蒋薔。6）取小齿轮距箱体内壁的距离 =8 mm考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承 位置应距箱体内壁一段距离 s，现取s=5mm则L 6-7 = A +s=8+5=13mm右端轴承 的轴肩定位从手册中查得 6207型的安装尺寸dmin=42mm，因此d6-7=42mm厦 礴恳蹒骈時盡继價骚。2 中间轴：2.1初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45号钢调质处理。按扭转强度法估算轴的直径,由1P2

6、07表12 2,取A0=112dmin=嚨=词涪1=26.18292.2按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度1）初步选择滚动轴承。由于主要承受径向载荷，所以选用深沟球轴承，取安装轴 承段直径d1-2=d7-8=40mm,选取6208型深沟球轴承，其尺寸为，d D B=40 80 18，安装尺寸 dmin =47mmDamax =73mm 轴段 L1-2 =L7-8 =18mm. 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。2）由于轴承的安装尺寸dmin =47mm现取d2-3=47mm低速级小齿轮距箱体内壁的距离A =10mm由于已选择油润滑，所以滚动轴承位置应距箱体内壁距离s，现取s=5mm贝U L 2-3 =

7、A +s=10+5=15mr鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。3） 由于低速级小齿轮df3 =58.1847,则取d3-4=58mm由于高速轴为齿轮轴，所以齿轮的右端无须轴肩定位，由于低速级小齿轮齿宽为68 mm所以L3-4 =68 mm籟丛妈羥为贍债蛏练淨。4）中间轴的两齿轮间轴段 4-5的直径d4-5 =54mm L4-5=12mm5） 取安装齿轮处的轴段5-6的直径d5-6 =46mm由于高速级大齿轮的轮毂宽为44 mm且由于高速级大齿轮左端与轴承右端之间采用套筒定位，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，故取 L5-6=42mm預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。6）高速级大齿轮距箱体内壁的距离 =14 mm,由于已选

8、择油润滑，所以滚动轴承 位置应距箱体内壁距离s，取s=5mm由于高速级大齿轮左端与轴承右端之间 采用套筒定位，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，故取L6-7=19.5 mm,d6-7 =40mm渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。3低速轴：3.1初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45号钢调质处理。按扭转强度法估算轴的直径，由1P207表12 2,取A0=116dmin 二 AJn22.2081 =42.542944.7624输入轴受扭段的最小直径是安装联轴器处的轴径。为了使所选的轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。联轴器的计算转矩Tca=KA T ,查1P193表11 1,取KA

9、=1.5，则Tca = kA T=kA T 3根据工作要求，选用弹性柱销联轴器，由2P131表13-7选联轴器型号为HL4,联 轴器的许用转矩T=1250N m,半联轴器的外孔径d=40mm故取与输出轴相连处d1-2 =40mm半联轴器长度 L=112m（ J型孔），与轴段长度L1=84mm擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.2按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度1）考虑联轴器的定位要求，1 2轴段需定位轴肩，取轴肩高度h=3mm则d2J3=46mm联轴器左端用螺栓紧固轴端挡圈定位，由3P207表7-6按轴端直径取挡圈直径D = 50 ;半联轴器与轴配合长度L1=84mrn为了保证轴端挡圈 压紧半联轴器

10、，故1-2轴段的长度应比1各短一些，故L1-2 =82mn贓熱俣阃歲匱阊 邺镓騷。2）轴段2-3的直径需对1-2轴段有定位轴肩，故d2-3 =48mm轴承端盖的总宽度 为35m（由减速器及轴承端盖的结构设计决定），根据轴承端盖的装拆及便于 对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 L=18mm故取L2A=53mm坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3）初步选择滚动轴承。因轴承受径向载荷较大，故选择深沟球轴承，取安装轴承 段直径d 3_4 =d8-9=50mm,选取6210型深沟球轴承，其尺寸为， d汉D汉B =50汉90汉20，轴段 L3 =L8-9 =20mm蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。4

11、） 对4-4 /段，查得手册6210型深沟球轴承的定位轴肩高度为 h=3.5mm取d4-4 / =57mm L4-4 / =7 mm 对 4，-5 轴段，d4 -5 =48mm 由中间轴可知 L47 -5 =65 mm 对5-6轴段，为右侧齿轮的定位轴肩，取 d5-6=65mm L5-6 =7 mm買鯛鴯譖昙膚遙闫 撷凄。5）取安装齿轮处的轴段6-7的直径d6-7 =57mm由于低速级大齿轮的轮毂宽为60mm且由于高速级大齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，故取 L6-7 =58 mm綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。6）低速级大齿轮距箱体内壁的距离 =14 mm,由于已选择油

12、润滑，所以滚动轴承 位置应距箱体内壁距离s，取s=5mm由于低速级大齿轮右端与左轴承之间采 用套筒定位，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，故取L7 -8=19.5 mmd7-8=50mm 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。根据以上轴最小直径的计算，联轴器的选用，滚动轴承的选用，以及齿轮的设计计 算，初步设计轴的基本结构如下： 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。高速轴中间轴中间轴的校核：1）中间轴的各参数如下：T 2 =122.0375N mn2 =181.856r/mi nP2=2.3239kW2）中间轴上的各力：低速级小齿轮：Fti =3844.1790N F ri =1420.7542N F ai=687.6465N

13、 d仁63.4921 锹籁饗迳 琐筆襖鸥娅薔。高速级大齿：Ft2=1022.1324N F r1=385.1495N F a1270.7271N d2=252.4137 構氽頑黉碩 饨荠龈话骛。3）绘制轴的计算简图C II1/ /1 1/ ； 宀/PH水平面（H平面）：铅垂面（V平面）：68582.9865/I/I/17 口（7,921 3-%.|- | L-4）弯矩图:7235) 校核轴的强度(1) 计算支反力铅垂面：对A点取力矩：、M A = 0M A 二 Ft1 59 Ft2 5974 R H2 597451.5R H2 =- - 1966.1256N寫送 F = 0R H1 - - 2

14、900.1858N水平面：对A点取力矩：Ma=0plplM A =-Fr1 59 Fa1 -1 Fr2 59 74Fa2 二 Rv2 59 74 51.5Rv2 =-126.8188N F = 0Rv1 =1162.4235 N(2) 计算弯矩铅垂面：Mh 1 二 R h 159 二-171110.9622N山MH 2R H 274 二69855.4968NLmMH 2- M H 1：=101255.4654NMH 3二 R H 351.5二 101255.4684N靳水平面:M v 1=R v 159二 68582.9865N LmM v 2=R V 274二 19116.4718N Lm1

15、M V 2- -1 二 F a1二 21830.0602N Lm2M V M V 2= 46752.9263 N LmFM V 2- M V 2 二 27636.4545 N LmM V3 = Fa2 3 二 34167.6145 N Lm2M V4 二 27636.4545- M V4 二 6531.16 N Lm(3) 合成弯矩M二M2H+M2VM1= M2H1 M2V 1二 1 857 23 5473NM2 二 M2H1 -M2V 2二 1 77383 194NM3 二 M2 H2 -M2V 3二 1 04959.244NM4 二 L M2 H2 M2V 4=1 01454.455N(4

16、) 计算扭矩= T 2T2 二 122.0375 N Lm减速器单向运转，扭转剪应力按脉动循环变应力，取系数 a =0.59，则T =二 T 2 = 0.59122037.5= 7200.125N Lm(5)计算弯矩M ca = M: T 2M cal 二 Jm 2: T 2 = 199192.2238 NM ca 2二 x M2 H1 + (a T )2二 191439.5558NM ca 3-M2 H2 -:T2二 127282.1626NM ca 4二 Cm2 H2 :T2二 124407.8472N判断危险截面：由计算弯矩图可见，C剖面处得计算弯矩最大，该处得计算应力为：%a Mca/

17、W Mca/o.1d326.8859MPa查表轴的材料为45号钢调质，可知：lc I -0.09 0.1- b = 58.5 60 MPa ,取“ I :- 60 MPa ，故二ca ： I二I ,因此该轴满足强度要求联轴器的选择及计算联轴器是连接两轴和回转件，在传递运动和动力过程中使他们一同回转而不脱开的种装置。联轴器还具有补偿两轴相对位移、缓冲和减振以及安全防护等功能.輒峄陽檉簖疖網儂號泶。4.1联轴器的选择和结构设计 以输入轴为例进行联轴器的介绍：根据所选电动机的公称直径38mn和设计所要求的机械特性选择弹性柱销联轴器。 因其结构简单装配维护方便使用寿命长和应用较广。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅

18、。4.2联轴器的校核ca校核公式：查机械设计手册得 U-630N|_m，查表11-1得Ka=1.5a =1.5 x24.3084=36.4626 NM 22 308 x 750键 C8 x 50GB1096-200380-0.0360.018-0.01843.338 4412X 832键 12 X 32GB1096-2003120-0.0430.0215-0.021553.350小-5816X 1045键 16 X 45GB1096-2003160-0.0430.0215-0.021564.338 -4412X 870键 C12X 70GB1096-2003120-0.0430.0215-0.

19、021553.3四、滚动轴承的选择及计算轴承是支承轴的零件，其功用有两个：支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度， 减轻转轴与支承之间的摩擦和磨损。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。与滑动轴承相比，滚动轴承具有启动灵活、摩擦阻力小、效率高、润滑简便及易 于互换等优点，所以应用广泛。它的缺点是抗冲击能力差，高速时有噪声，工作寿 命也不及液体摩擦滑动轴承。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。6.1轴承的选择与结构设计由于转速较高，轴向力又比较小，主要承受径向载荷，故选用深沟球轴承。下面以中间轴为例初选轴承型号为 6208型。：阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。根据初算轴径，考虑轴上零件的定位和固定，估计出装轴承处的轴径，再假设选用轻系列

20、轴承，这样可初步定出滚动轴承的型号。轴承具体结构如下氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。6.2轴承的校核(1)轴承的固定方式为全固式，故轴向外载荷 F全部由轴承1承受具体如下图:2R2(2)轴承的校核以中间轴为例由2P117 表 12-5 查得 C = 29500N，C0r=18000N, 2P159 表 8-15 fp =1.0,对于球轴承；=3釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。计算当量动载荷P:装轴承处的轴径D=40mm （中间轴上有两个齿轮）低速级小齿轮長凉。Ft 1=3862.0920N, Fa1=758.6007N, Fr 1=1431.9950N,怂阐譜鯪迳導嘯畫高速级大齿轮類。Ft 2=986.7112N

21、, Fa2=228.6145N, Fr 2=368.5798 N谚辞調担鈧谄动禪泻则Fa = Fa1 Fa2 =529.9862NFr = Fr1 Fr2 =1063.4152NFaa =0.02944C0r插值法求的 e=0.2259，Y=1.4080.4984 e = 0.2259 Fr计算当量动载荷 p=1.20.56Fr YFa l-1610.0797N106 (ftCr 丫 106 f 29500 Y,Lh! r328416.3378h12000h60n P 60n 1610.0797即所选轴承满足工作要求。具体参数如下表。轴承型号系 列基本尺寸安装尺寸dDBda6207357217

22、426208408018477210C50902057五、润滑和密圭寸方式的选择减速器的润滑为了减轻机械传动零件、轴承等的磨损，降低摩擦阻力和能源消耗，提高传动 效率，延长零件使用寿命，保证设备正常运转，减速器必须要有良好的润滑，同时 润滑还可起到冷却、散热、吸振、防锈、降低噪声等作用 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。1齿轮润滑润滑方式：浸油润滑减速器低速级齿轮圆周速度V dn 3.1760 1.52m/s时，即可采用飞溅润滑。靠机体 内油的飞溅直接润滑轴承或经济体剖分面上的油沟，沿油沟经轴承盖上的缺口进入 轴承进行润滑。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。减速器的密封减速器需要密封的部位很多，为了防止减速器内润滑剂

23、泄出，防止灰尘、其他 杂物和水分渗入，减速器中的轴承等其他传动部件、减速器箱体等都必须进行必要 的密封，以保持良好的润滑条件和工作环境，使减速器达到预期的工作寿命。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。密封类型的选择1伸出轴端的密圭寸在输入或输出轴的外伸处，为防止灰尘、水汽及其他杂质渗入，引起轴承急剧磨损 或腐蚀，以及润滑油外漏，都要求在端盖轴孔内装密封件。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。因为伸出轴颈圆周转速： d1 n260 1000二 49.2715 181.811160汉1000=2.4767 ms不 45ms工作温度不超过90度，对于轴承盖中的透盖选择毡圈油圭寸的方式进行密圭寸，具体 根据轴承盖处轴径查3P14

24、4表15-8选择。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。高速轴的透盖毡圈为：毡圈35 JB/ZQ4406-86 材料：半粗羊毛毡低速轴的透盖毡圈为：毡圈55 JB/ZQ4406-86 材料：半粗羊毛毡轴颈为46mm毡圈 不在标准系列中 需另行加工。六、箱体及附件的结构设计与选择8.1减速器箱体的结构设计箱体是加速器中所有零件的基座，是支承和固定轴系部件、保证传动零件正确相对 位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。箱体一般还兼作润滑油的油箱。机体结构 尺寸，主要根据地脚螺栓的尺寸，再通过地板固定，而地脚螺尺寸又要根据两齿轮的中 心距a来确定。由3P361表15-1设计减速器的具体结构尺寸如下表：赔荊紳谘侖驟辽

25、輩袜錈。减速器铸造箱体的结构尺寸名称符号结构尺寸机座壁厚S18机盖壁厚8机座凸缘、机盖凸缘和机座底凸缘厚度b,b1,b212,12,20机盖和箱座上的肋厚m m18轴承旁凸台的高度和半径h,R50，16轴承盖的外径D2D+ (5-5.5 ) d3地脚螺 钉直径与数目df双级减速器a1+a2df小于35016n6通孔直径df17.5沉头座直径D033螺栓距机壁距离C1min25螺栓距凸缘外缘距离C2mi n23联接螺 栓轴承旁联接螺栓箱座、箱盖联 接螺栓直径dd1=12d2=10通孔直径d13.511沉头座直径D2622凸缘尺寸c1min2018c2mi n1614定位销直径dd3d46轴承盖螺

26、钉直径8视孔盖螺钉直径6箱体外壁至轴承座端面的距离L150大齿轮顶圆与相体内壁的距离 110齿轮端面与箱体内壁的距离 2148.2减速度器的附件为了保证减速器正常工作和具备完善的性能， 如检查传动件的啮合情况、注油、 排油、通气和便于安装、吊运等。减速器箱体上常设置某些必要的装置和零件，这 些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为附件。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。1. 窥视孔和视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况和润滑情况等，并可由该孔向箱内注入润滑 油，平时由视孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，盖板底部垫有 纸质圭寸油垫片。裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。2. 通气器减速器工作时，箱体内的温度

27、和气压都很高，通气器能使热膨胀气体及时排出， 保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其它缝隙渗漏出来。 结构图如下。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。J3. 轴承盖轴承盖用于对轴承部件进行轴向固定，承受轴向载荷，调整轴承间隙，并起到 密封作用。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。凸缘式端盖调整轴承间隙比较方便，封 闭性能好，用螺钉固定在箱体上，用得较多，但外缘尺寸较大；嵌入式端盖结构简 单，外径尺寸小重量轻，不需用螺钉，依靠凸起部分嵌入轴承座相应的槽中，可以 使外伸轴的伸出长度缩短，有利于提高轴的强度和刚度。但密封性较差，易漏油， 而且调整轴承间隙比较麻烦，需打开箱盖，主要用于要求重量轻、结构紧凑的场合。 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。根据轴是否穿过端盖，轴承盖又分为透盖和闷盖两种。透盖中央有孔，轴的外 伸端穿过此孔伸出箱体，穿过处需有