二级圆柱齿轮减速器课程设计

1、机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书重庆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：学号：系部：机电系专业：机电一体化指导老师：完成日期 2009 年 11 月 27机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第2页共 31 页目录第 1 章 机械设计基础要求及总论 1.1机械设计 CAD 设计任务书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.3.3传动件的设计计算.3.4齿轮减速器的箱体结构尺寸3.5轴承的选择及计算.3.6联接的选择及校核计算机械设计基础

2、课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第3页共 31 页3.7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

3、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、课程设计的内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），设计的主要内容一般 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；机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第4页共 31 页（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：机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第5页共 31 页步骤主要

4、内容1.设计准备 工作(1)熟悉任务书，明确设计的内容和要求；(2)熟悉设计指导书有关资料图纸等；(3)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；(2)选择电动机；(3)计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；(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；(2)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；(4)绘制减速器箱体结构；(5)绘制减速

5、器附件5.装配图的 绘制(1)画底线图，画剖面线；(2)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，整理面图；(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 书编写设计计算说明书，内容所有计算，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

6、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。机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第6页共 31 页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求是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

7、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 机械设计的内容和步骤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。机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第7页共 31 页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、

8、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

9、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课程设计的内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），设计的主要内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） 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

10、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，机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第8页共 31 页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。机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第9页共 31 页计算及说明结果传动装置的整体设计设计题目：二级斜

11、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%;3.使用折旧期10年；传动方案为：4.制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产二级斜齿圆设计工作量柱齿轮传动1减速器装配图1张（A0或A1）2低速轴和低速轴 齿轮的零件图各1张（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

12、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范围，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、斜齿轮宜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

13、置。2传动方案拟疋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。如下图即为运输机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第10页共 31 页机运动简图；机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第11页共 31 页传动方案的分析：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

14、)锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。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VW 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，因而沿齿向载何分布不均， 要

15、求轴有较大刚度。分流式则齿轮相对于轴承对称布置，常用于较大 功率、変载何场合。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：机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第12页共 31 页(1)传动装置的总功率:322=n轴承3 n齿轮3 n联轴器3 nw3 n322=0.993 0.97 3 0.99 3 0.98 3 0.96=0.81(2)电机所需的

16、工作功率：Pd=Pw/n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/s;运输带工作拉力1800N,卷筒效率0.81,运输带速度允许误差为土5%0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, 式笼型三相异步电动机。2、电动机功率选择:选择电动机为：Y般选用 丫系列自散冷系列自散冷式笼型三相异步电动机总二0.86机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第13页共 31 页=FV

17、/1000 n w=FV/1000 n wn=23503 1.45/(1000 3 0.81)=4。20kw3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速为：nw=(603 1000v)/ n D=(603 10003 1.35)/300 n=92。30 r/mi n按推荐的合理传动比范围，取齿轮传动比=35,又i1=(1.31.5)i2,故合理总传动比的范围为i总=i12 i2=620,则：电动机转速的可选范围为：n电动机=i总3 nw=(620)3 92。30 r/min=5531846 r/min符合这一范围的同步转速有1500r/min、3000r/min,再根据计算出的谷量， 由附表8.1查出

18、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：Pd=3o 84kwn电动机=5531846电动机型号：Y160M2-8万案电动机型号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丫112M-4,所选电动机额定功率为Ped=4kw,满载转速nm=1440r/min,

19、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 和安装尺寸如下图和表格所示：中心高外形尺寸L3 (AC/2+AD)3 HD底脚安装尺寸A3 B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D3 E装键部位尺寸F3 GD1124003 3053 2651903 14012283 6083 31机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第14页共 31 页机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第15页共 31 页计算传动装置的运动和动力参数各轴转速由公式得：I轴：nI=nm=720 r/minII轴:nn= nI/i1=720/7.8=92.3 r/min川轴：nm=nn/i2=92.30/2.26=4

20、2.67r/min卷筒轴：nw=nm=43r/mi n各轴输入功率由公式，得：I轴：PI=PC3 n01= Pd3 n联轴器=4.23 0.99=4.032 kw n轴:Pn=R3 n12=P13n轴承23 n齿轮=4.032 3 0.993 0.97=3.87kw川车由:P山=Pn3 n23=2.66 3 n轴承3 n齿轮=3.873 0.993 0.97=3.67 kwn=720r/m in,n山=92.30r/min齿宽系数书d= 1初选螺旋角3 =12机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第16页共 31 页卷筒轴:PIV= P山3 n34= P山3 n轴承3 n联轴器=3.673

21、 0.993 0.99=3.54 kw机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第17页共 31 页各轴输入转矩由公式计算电动机轴的输入转矩Td4Td=95503 Pd/nm=5.573 10 NL mm44故I轴：TI=Td3 n联轴器=5.573 10 3 0.99=4.17 3 10 N.mmU轴：Tn=TI3 n轴承3 n齿轮=4.17 3 10 3 0.99 3 0.97=3.20 3 10 N.mm川车由:T山=Tn3 n轴承3 n齿轮=3.20 3 1043 0.99 3 0.97=2.70 3 104N.mm卷筒轴:T iv = T山3 n轴承3 n联轴器=2.303 1043

22、 0.99 3 0.99=2.26 3 104N.m运动和动力参数的计算结果列于下表：轴名 参数-电动机轴I 轴n 轴in 轴卷筒轴转速n/(r/mi n)72092.387.986.687.9输入功率P/kw v4.24.023.873.673.54输入转矩444445.57 3 104.173 103.203 102.7O3 102.263 10T(N.mm)传动比i7.82.762.532.11效率n0.960.950.960.98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

23、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R萨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：确定有关参数与系数：4主动轮转矩：T1=TI=5.573 10N.mm载荷系数查载荷系数表，知：取K=1.4分度圆直径：dj= 40mmd2= 178mm齿宽：b2= 40mmb|二45mm当量齿数:Z仁21机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第18页共 31 页齿数Z1、螺旋角B和齿宽系数书d机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第19页共 31 页因为是软齿面传动，小齿轮齿数Z1=20,贝U:Z2=i1

24、3 Z2=7.8 3 20=156由齿宽系数表，知：书d= 1初选螺旋角B =13。许用接触应力I-H1Hlim 1=560MPa,Hlim2=530MPa.=35.151 mm由渐开线齿轮模数表，取标准模数mn=1.75 mm.(3)主要尺寸计算由齿轮接触疲劳极限图知:由安全系数表，查得：SH=1Ni=60nj Lh=603 14403913 (83 523 80)=2.87 3 10N2=N1/ i1=2.873 109/4.42=6.50由接触疲劳寿命系数坐标图，得：3108ZNT1-1 , ZNT2-1.由齿面接触疲劳许用应力公式， 得:L =ZNT1。H Iim1=SH=560MPa

25、 ,bH2=ZNT2、H|im2=530MPa.SH由斜齿轮设计公式，得:3.17ZEP dU1.1 2.52 1 044.42 13.17汉189.8 Y5301 4.42许用弯曲疲劳强度：1=162MPatF12=146MPa齿根弯曲疲劳强 度为：二F1= 52.27MPa二F2=54.48MPamn恥曲=35.251 cos12.326mm乙26机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第20页共 31 页a-乙一.75265一109.02mm2 cos12将中心距圆整成110mm则:a 乙乙=1.7526115“mm2 cos12齿轮圆周速度 为：V =3.01m/s齿轮精度为8级机械

26、设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第21页共 31 页=cos ： =0.975 - - 12.839 =12 50 20b= rd dr= 1 40 = 40mm取b2= 40mm,则 d= b25二45mm,b =40mm.(4)按齿根弯曲疲劳强度校核由公式得出匚F,如果二F乞L则校核合格。确定有关参数和系数：当量齿数ZV1为：Zv1 =21cos PZV2 3 .=69cos P2齿形系数YF由标准外齿轮齿形系数表，知：Y1=2.961Y2=2.2753应力修正系数YS由标准外齿轮应力修正系数表，知：Y1=1.58Y2=1.7534许用弯曲应力F1由试验齿轮弯曲疲劳极限坐标图，查得6

27、m1=210MPa,rm2=190MPa由安全系数表，查得：丫=0.9由弯曲疲劳寿命系数，查得：YNT1二YNT2=1由齿根弯曲疲劳许用应力公式，得：-F丫NT1 F Iim1SF1丫NT2 F lim 2_ mnZi1cos :1.5 260.975二40mmd2mnZ2cos :1.5 1150.975=178mm低速级小齿轮转 速为：n3二325r / min机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第22页共 31 页由齿根弯曲疲劳强度公式，得:匹252型2.58 1.6140 1.5 40210MP162MPa1.3190MPa =146MPa1.3卄但Tbmnd1YF1YS1机械设

28、计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第23页共 31 页=76.76MPa tF1162MPa1.6KT,bmnd1YF 2YS21.6 1.1 2.52 10440 1.5 402.17 1.821=73.02MPa 匕F12=146MPa由以上计算结果，知:(5)验算齿轮圆周速度V齿根弯曲强度校核合格n：d1nj3.14x40況1440V二60 1000 60 1000= 3.01m/s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名称计算公式结果/mm法面模数Mn1.85法面压力角n20螺旋角12.839:分度圆直径

29、d140d2178齿顶圆直径da1 1+2l 10X2.587.61 bmnd3331.306X37t=106.79MPav BF】1=162MPa 1.6KT3、八、八1.6.仆2.40汇104rF2=-YF2YS2=-述2.219如.784bm；d334X.306X37*=101.78MPav &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V、兀d3n33.14汉34汉325,V - 0.578m/s60 00060 000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低速级齿轮传动几何尺寸如下：机械设计

30、基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第29页共 31 页名称计算公式结果/mm法面模数mn1.306法面压力角g20=螺旋角8.602 分度圆直径d3Z3cos P34m：Z4d4-E*cos戸110齿顶圆直径dad 8, S取8箱盖壁厚10.02a+3 8, S取8箱盖凸缘厚度Bi1.5 S1=12箱座凸缘厚度:B1.5 S =12箱座底凸缘厚度B22.5 S =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Di0.75 df=12(11.9)盖与座连接螺栓直径D28连接螺栓d2的间距L161高速轴主动轮圆 周力为1260N,径 向力为468.8N,轴向力为26

31、7.8N轴的材料为45钢并经正火处理。 其强度极限为：二B二600MPa轴的许用弯曲应机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第30页共 31 页机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第31页共 31 页轴承端盖螺钉直径D32.4力为：检查孔盖螺钉直径:D4i.0.】=55MPa定位销直径d4.8df、d仆d2至外箱壁距离Cii2df、d2至凸缘边缘距离:C220轴承旁凸台半径Ri20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liCi+ C2+（510）,取li=50齿轮顶圆与内箱壁间的 距离i1.25,取A=i0齿轮端面与内箱壁间的 距离23,

32、取庄=9箱盖、箱座肋厚mi mm0.85 5; m0.85 5轴承端盖外径D2D+(55.5)d3,D轴承外径(嵌入式轴承盖尺寸见表4.5)轴承旁连接螺栓距离S尽量靠近，以Mdi和Md3互不干涉为准，一般取S=D2轴的设计1、高速轴的设计计算由前面的已知条件，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：2片-diCOSPFai= FtitanP其中Ti=2.5204N mmdi=4Omm0n= 20：b=i2 ,机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第32页共 31 页= 1260tan20二

33、468.8Ncos12 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 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=600MPa，再由“轴的许用弯曲应力”查得许用弯曲应力卜- 55MPa。(2)按扭转强度估算轴径根据“常用材料的L 1值和C值”表，查得：C=10旷118.由轴的设计计算公式，得：,l_p13.80d _C3(107118)3=18.920.9Fn、1440考虑到轴的最小直径处呀安装联轴器，会有键槽，故将估算直径

34、增大 3%5%，取为 佃.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。Fti4巴竺竺=1260N40Fa1= 1260 tan12 =

35、267.8N则:Fr1机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第33页共 31 页2确定轴各段直径和长度机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第34页共 31 页轴段1外伸端直径最小，d仁35mm考虑到要对安装在轴段1上的联轴器进行定位，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必须满足轴承内径的标准，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 =45mmd4=50mn为了便于拆卸左轴承，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

36、58mm齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内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，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm所以轴段4的长度取22mm轴承支点距离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L仁55mm查阅联轴器相关手册取L2=62mm在轴段1、3 .Fa243.8N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理，其强度极限为:二B=600MPa许用中间轴齿轮强度参数：Ft2-283.1NFr205.3N

37、Fa2=60.2NFt3=1482.3NFr3二564.1N轴的材料为45钢，并经正火处机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第35页共 31 页弯曲应力为：轴承内径为d1= 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、中间轴的设计计算各轴段直径为:由前面的已知条件，知：U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=48mm。由斜齿圆柱齿轮强度计算公式，得：机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第36页共 31 页即中间轴高速级从动轮圆周力为1

38、98.9N,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。(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，查得强度极限匚B=600MPa，再由“轴的许用弯曲应力”查得许用弯曲应力-iJ = 55MPa。(2)按扭转强度估算轴径根据“常用材料的I值和C值”表，查得：C=10旷118.由轴的设计计算公式，得：d _C3P-(107 118)33.61=23.8 26.3mmYn 325考虑该处轴径尺寸应大于高速轴

39、轴径，即取轴承内径为：di=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内部中央， 将轴承对称安装在一对齿轮两侧，即轴的最小直径处。1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。2确定各轴段直径其中则:Ft2二2T2r2Fa2d2_ 匚tan ：nt2cos -=Ft2tan :2T3fdd3Ftan*1厂r3厂t3-n4

40、T2二T3=2.52 10 N *mm,d2= 178mm,d3= 34mm,:n= 20 ,12=9 ;4兀=2520=283.1N178Fr2=283.1tan 20=105.3Ncos12Fa2=283.1 tan 12“=60.2N4Ft3=2520“482.3N34Fr3= 1482.3tan 20= 546.1Ncos 9Fa3=1482.3 tan 9243.8Nd2= 35mmd3= 40mmd4= 28mm各轴段长度为：h = 42mm12二96mm13二3mm机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第37页共 31 页由于轴的两端需安装轴承，直径最小，则轴段、取d1=d5

41、=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贝峙由段直径d2=35mm轴段直径d3=40mm轴段直径为d4=28mm3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h =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内端面到箱体内壁的间距，则取为I2=96mm；轴段的长度为I3=3mm;轴段的长度为14=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=36

42、mm键宽b=8mm键高h=7mm4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。1画出轴的受力图（图b）2作出水平面内的弯矩图。水平支反力（XY平面）（XY平面）（图c）由绕B点力矩和MBY=0,得：FHA-57 60 Ft260Ft3 1/47.25 57 60 =640.8N由绕A点力矩和 7MAY=0,得：283.11482.3FHB二47.25Ft247.25 57 Ft3V 47.25 57 60 =1022.26NC截面处的弯矩为：MCH-FHA47.25=640.8 47.25 = 2.86 104N * m

43、mD截面处的弯矩为：MDH-FHB60=1022.26 60=6.13 104N mm3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= 0 MAZ=0水平支反力：”FHA=640.8N占HB=1022.16Nc截面弯矩为42.86 10 N *mmD截面弯矩为：6.13 104N *mm机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第38页共 31 页低速轴齿轮强度 参数：Ft4=226.3N丿Fr2t=83.3NjFa4=34.2N轴的材料为45钢，并经正火处 理，其强度极限 为：B= 600MPa许用弯曲应力 为：机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第

44、39页共 31 页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，查得强度极限二B=600MPa，再由“轴的许转矩及转矩图（附图e）T2二T3=2.52 104N *mm3、低速轴的设计计算由前面的已知条件，知A-55MPa低速轴最小直径为：36mm轴上零件齿轮4采用实体式结 构。各轴段直径:d1= 36mm川轴传递功率Pm= 3.47kw，低速轴上低速轴从动轮转速d2=40mm“4二103r/min，分

45、度圆直径dq二110mm。由斜齿圆柱齿轮的强度公式，得:Ft42T4d4d3= d8= 45mmd4=d6=54mmd5二60mmr4Fa4tan ：n= Ft4占cos -二Ft4ta n :其中T4=2.30 104N mm,亠=20=8.602,4Ft,2 230 10-226.3N则:152tan20片=226.3沃-=83.3Ncos8.602Fa4=226.3汉tan8.60234.2Nd7二47.2mm轴承支点距离为：l = 152.75mm其他参数如下：l二55mml二82mm机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第40页共 31 页用弯曲应力”查得许用弯曲机械设计基础课程

46、设计一一二级圆柱齿轮报告书第41页共 31 页应力卜丄b-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旷118.由轴的设计计算公式，得dP=(107 118)3a47=34.5538.11mm卄V 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35.5840.01mm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d36mm设计轴的结构并绘制结构草图将低速轴布置在箱体内部顶部，将轴承分别安装在齿轮的两侧，轴的外伸端安装半联轴器。1确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构形状，必须先确定轴向零件的装配

47、顺序和固定方式。轴上零件为齿轮4,而齿轮4的齿顶圆直径da4= 156mm v200mm,故齿轮4应采用实体式结构。首先，将齿轮4从轴的右端装入，齿轮左端用轴环定位，右端 用套筒固定，这样齿轮4在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮4的周向固定采 用平键连接。轴承安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合。2确定各轴段的直径如图所示，轴段(外伸端)直径最小，d36mm；考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定位，轴段上应有轴肩，取d2=40m m。同时轴段3和轴段上要安装轴承， 其轴径必须满足轴承内径标准， 故轴段和轴段 的直径d3=d8=45mm；为了便于拆装左轴承，可查出30309型圆锥滚

48、子轴承的安装高度为4.5mm，取dq二de= 54mm;轴段直径取d 60mm;轴段取d7= 47.2mm。确定各轴段长度齿轮轮毂宽度为55mm,为保证齿轮固定可 靠，轴段的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为64.8mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁应留有一定的间距，取该间距为13.5mm；为保证轴承安装在箱体座孔中(轴承宽度为27.25mm)，并考虑轴承润滑，取轴 承端面距箱体内壁的距离为10mm.所以轴段的长度为23.5mm，取轴承支点 距离I -152.75mm;根据箱体结构及联轴器距轴承端盖要有一定的距离要求，取l 55mm；查阅有关联轴器手册取l = 82mm；在轴

49、段、上分别加工出键 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宽度小约510mm,键槽的尺寸按轴段直径查手册得到：轴段上的键槽长L=63mm，键宽b=8mm,键高h=水平支反力：FHA=82.8NFHB=143.5N轴承预期寿命:46720h轴承实际寿命:111.87 1011h机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第42页共 31 页7mm;轴段上的键长L = 50mm，键宽b=14mm，键高h=9mm。机械设计基础课程设计一一二级圆柱齿轮报告书第43页共 31 页4选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。按设计结构画出轴的结构草图（图a）5按弯矩合成强度校核轴径

50、。a画出轴的受力图（图b）。b、作水平面内的弯矩图（图c）（XY面）求支点反力由绕B点力矩MBY=0,得：窥视孔盖用M8螺钉紧固。23.5FHA由绕A点力矩MAY=0,得:FHB96.85 226.3152.75152.75= 143.5ND处弯矩：验算轴承寿命因Rv PH,故只需验算U轴承。55.9226d82.8N152.75小凹坑，选用M1831.5JB/ZQ4450-86六角螺塞，并选 用橡胶将其密 封。油标选用M12的杆式游标通气器选用M163 1.5的有过滤网式通气器轴承预期寿命与整机寿命相同，为：8（年）3 365（天）3 16（小时）=46720 h轴承实际寿命：起盖螺钉选用M6的起盖螺钉L10h10660nH10一I3定位销选用M6的圆锥定位销10106J59000迄-x-60汉325605.7丿11=4.6 10 h46720h具有足够使用寿命。3、低速轴的轴承寿命校核计算，验算轴承寿命因Rv Pn,故只需验算H轴承。轴承预期寿命与整机寿命相同，为：8（年）3 365（天）3 16（小时）=46720 h轴承实际寿命：L10h10660n皿10I310106述10800060