机械零部件设计 第2版 课件 学习情境五 任务5.4设计减速器

《机械零部件设计》

情境五

设计

带式输送机传动装置设计某一带式输送机传动装置：用一级斜齿（或直齿）圆柱齿轮减速器。运输机二班（或三班、单班）制连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。减速器小批量生产，使用期限10年，运输带速度允差±5％。原始数据：运输带工作拉力F=2000N

运输带工作速度V=1.30m/s

卷筒直径D=180mm

卷筒效率设计任务书任务一带式输送机的结构分析及传动方案设计任务二电动机的选择任务三带传动设计任务四减速器设计任务五减速器装配图设计及设计说明书整理工作任务任务四减速器设计工作任务子任务三联接的选用任务四：减速器设计1、了解键联接的分类，初步掌握平键联接的设计；2、了解花键联接和销钉联接的常用形式；3、熟悉常用联轴器和离合器。学习目标1、键联接的类型

键是一种标准件，通常用来实现轴与轴上零件之间的周向固定并传递转矩，有些还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向。键联接按装配方式的不同可分为两大类：松键联接（平键和半圆键）和紧键联接（楔键和切向键）。

一、键联接（1）平键联接平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，故定心性较好。这种键结构简单、装拆方便、对中性好，因而得到广泛的应用。这种键不能用来传递轴向力，因而对轴上零件不能起到轴向固定作用。一、键联接1）普通平键2）导向平键和滑键根据用途，平键又可分为：

普通平键用于静联接，导向平键用于移动距离较小的动联接，滑键用于移动距离较大的动联接。一、键联接1）普通平键：用于静联接，其端部形状分为圆头(A型)、方头(B型)和半圆头(C型)。A型和C型用指状铣刀加工轴上键槽，轴上键槽部应力集中较大，B型用盘铣刀加工轴上键槽，槽部应力集中较小。轮毂上的键槽可用插削或拉削。A型C型B型一、键联接普通平键具体结构如下图：一、键联接2）导向平键和滑键：当被联接的轮毂类零件在工作过程中须在轴上作轴向移动时，则采用导向平键和滑键。一、键联接2）导向平键和滑键导向平键

轴上的传动零件可沿键作轴向滑移，如变速箱中的滑移齿轮。

导向平键是加长的普通平键，其端部形状有A型和B型两种。导向平键联接是将键用螺钉固定在轴上的键槽中，转动零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动。为了拆卸方便，在键的中部加工有为起键用的螺钉孔。导向平键联接适用于轴上零件的轴向移动量较小的场合。一、键联接2）导向平键和滑键滑键

当轴上零件的轴向移动量要求很大时，导向平键将很长，不易制造，这时可采用滑键。滑键联接是将键固定在轮毂上，与轮毂一起在轴的键槽中滑动。（2）半圆键联接

半圆键用于静联接，键呈半圆形，其侧面为工作面，见下图。半圆键在轴的键槽中能够摆动，以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。由于轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，因此一般用于轻载联接，常用于锥形轴端与轮毂的联接。一、键联接（3）楔键联接用于静联接，键的上下两面为工作面，如下图所示。键的上表面和轮毂槽底面制成1∶100的斜度，键工作时楔紧在轴毂之间，使键、轴、毂之间产生摩擦力来传递转矩，也能传递单向轴向力。主要用于轮毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。一、键联接（a）普通楔键联接（b）钩头楔键联接（4）切向键联接

切向键用于静联接，是由两个具有1∶100斜度的楔键组成的。装配时，两个键分别自轮毂两端楔入，装配后两楔以其斜面相互贴合，共同楔紧在轴毂之间。键的上、下平面是工作面。工作时主要靠工作面上的挤压力来传递扭矩。传递单向扭矩时用一个切向键(见下图a)，传递双向扭矩时，用两个切向键，且两个切向键之间夹角为120°～135°(见下图b)。由于切向键的键槽对轴的削弱较大，故只用于直径大于100mm的轴上。切向键能传递很大的扭矩，主要用于对中性要求不高的重型机械中。一、键联接2、键联接的选用

（1）类型选择键联接的类型应根据键联接的结构、使用要求和工作状况来选择。选择键的类型主要应考虑以下因素：

1）传递转矩大小；

2）对中性要求；

3）轮毂是否需要作轴向移动及滑移距离大小；

4）键在轴的中部或端部等。一、键联接2、键联接的选用

（2）尺寸选择

尺寸选择主要是选择键的宽度b、高度h和长度尺寸L。由表5-26可见，这些尺寸是按轴径d的大小选取的。键的长度L一般略短于轮毂的尺寸，且应符合标准中规定的长度系列。导向平键的长度按轮毂的长度及其滑动距离确定。轴和轮毂的键槽尺寸也可由表5-26查取。一、键联接表5-26普通平键键联接的选用练习

以直径为45mm的轴毂为例绘制的普通平键联接（一般键联接）键槽尺寸和偏差图：二、销联接a.定位销(圆锥销)分类：（1）按用途可分为：定位销、联接销和安全销三种。（2）按形状可分为圆锥销、圆柱销和异形销三类。c.安全销b.联接销(圆柱销)d.开口销三、联轴器与离合器联轴器：主要功用是实现轴与轴之间的联接

并传递转矩。三、联轴器与离合器离合器按其接合元件传动的工作原理，可分为嵌合式离合器和摩擦式离合器两大类。前者利用接合元件的啮合来传递转矩，后者则依靠接合面间的摩擦力来传递转矩。联轴器与离合器的异同点：（1）相同点：联轴器和离合器均用来连接轴与轴（或其它运动件），并传递运动和转矩；（2）不同点：联轴器联接的两轴只有在机器停车后，用拆卸的方法才能分开；离合器联接的两轴可在机器运转时就能方便地实现分离或接合。三、联轴器与离合器1、联轴器的分类三、联轴器与离合器（1）刚性联轴器：（2）挠性联轴器：1）无弹性元件的挠性联轴器：联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。2）有弹性元件的挠性联轴器：不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。这类联轴器的品种多，应用广泛。分为套筒式、凸缘式和夹壳式。三、联轴器与离合器刚性联轴器凸缘联轴器套筒联轴器夹壳联轴器三、联轴器与离合器无弹性元件挠性联轴器十字滑块联轴器滑块联轴器齿式联轴器滚子链联轴器万向联轴器三、联轴器与离合器有弹性元件挠性联轴器弹性柱销联轴器弹性套柱销联轴器梅花形弹性联轴器轮胎联轴器2、联轴器的选择

大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的任务是选用联轴器，选用的基本步骤为：三、联轴器与离合器选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩进行必要的承载能力校核规定部件相应的安装精度协调轴孔直径校核最大转矩确定联轴器的型号2、联轴器的选择三、联轴器与离合器1）选择联轴器的类型应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等，结合常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的类型。低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器；2）计算联轴器的计算转矩T——联轴器所传递的公称转矩；KA——工作情况系数。三、联轴器与离合器选择3６）规定部件相应的安装精度７）进行必要的校核３）确定联轴器的型号按Tca≤[T]，由联轴器标准确定联轴器型号，[T]为联轴器的许用转矩。４）校核最大转速被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：n≤nmax５）协调轴孔直径被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相应要求。联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，必须保证轴及相应部件的安装精度。联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行承载能力校核，如对非金属元件的许用温度校核等。联轴器的选用练习

参考表5-31，完成联轴器的选用设计计算。1、键联接的分类，平键联接的设计；2、花键联接和销钉联接的常用形式；3、常用联轴器和离合器。小结子任务四轴承的选用任务四：减速器设计1、掌握滚动轴承的代号、组合设计；2、掌握滚动轴承的拆装方法。学习目标1、滚动轴承的结构、类型及代号；2、滚动轴承的选择；3、滚动轴承的组合结构设计。主要内容一、滚动轴承的结构、类型及代号1、滚动轴承的结构和材料（1）滚动轴承的结构

内圈1

外圈2

滚动体3

保持架4

（见图1）。图1滚动轴承的基本结构

(a)球轴承；(b)滚子轴承一、滚动轴承的结构、类型及代号滚动体的形状（2）滚动轴承的材料滚动轴承的内、外圈和滚动体均采用：强度高、耐磨性好的铬锰高碳钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn等。保持架多用：低碳钢板冲压而成，也可以采用铜合金、塑料及其他材料制造。一、滚动轴承的结构、类型及代号一、滚动轴承的结构、类型及代号2、滚动轴承的类型及特点常用分类方法：

（1）按滚动体形状的不同分类：球轴承和滚子轴承两大类。

（2）按承载方向或公称接触角的不同分类：向心轴承和推力轴承两大类。一、滚动轴承的结构、类型及代号2、滚动轴承的类型及特点公称接触角滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面（垂直于轴承轴心线的平面）之间的夹角（见图5-72）。一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号滚动轴承的类型很多，各类轴承又有不同的结构、尺寸、精度和技术要求，为了便于组织生产和选用，GB/T272—93规定了滚动轴承的代号，并打印在轴承端面上。滚动轴承代号由前置代号

基本代号后置代号构成，其代表内容和排列顺序，参见表5-33。一、滚动轴承的结构、类型及代号表5-33滚动轴承代号的构成

一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号（1）基本代号

基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。除滚针轴承外，基本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号及内径代号构成。

1）轴承的内径代号

由基本代号右起第一、二位数字表示。轴承内径代号的含义见表5-37。一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号（1）基本代号

基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。除滚针轴承外，基本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号及内径代号构成。

1）轴承的内径代号

由基本代号右起第一、二位数字表示。轴承内径代号的含义见表5-37。一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号2）直径系列代号

对于同一内径的轴承，由于工作所需承受负荷大小不同，寿命长短不同，必须采用大小不同的滚动体，因而使轴承的外径和宽度随着改变，这种内径相同而外径不同的变化称为直径系列。

由基本代号右起第三位数字表示，其代号见表5-35。图5-73所示是不同直径系列深沟球轴承的外径和宽度对比。一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号2）直径系列代号

向心轴承推力轴承直径系列超特轻超轻特轻轻中重超轻特轻轻中重代号78、90、123401234滚动轴承的直径系列代号一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号2）直径系列代号

图5-73直径系列对比一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号

3）宽（高）度系列代号对于同一内、外径的轴承，根据不同的工作条件可做成不同的宽（高）度，如图5-74所示。（由基本代号右起第四位数字表示，其代号见表5-36。）

宽度系列代号为0时，在轴承代号中通常省略。（但在调心轴承和圆锥滚子轴承代号中不可省略）一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号

3）宽（高）系列代号

滚动轴承的宽（高）系列代号一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号

3）宽（高）系列代号

图5-74宽度系列对比一、滚动轴承的结构、类型及代号4）轴承的类型代号轴承的类型代号由基本代号右起第五位数字或字母表示，见下表，其中0类可省略不标注。

轴承类型代号轴承类型代号双列角接触球轴承0深沟球轴承6调心球轴承1角接触球轴承7调心滚子轴承2推力圆柱滚子轴承8推力调心滚子轴承圆锥滚子轴承3圆柱滚子轴承N双列深沟球轴承4外球面球轴承U推力球轴承5四点接触球轴承QJ一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号

（2）前置代号

前置代号在基本代号的左面，用字母表示成套轴承的分部件。其代号及含义可查阅轴承样本手册。（3）后置代号

后置代号在基本代号的右面。其中：内部结构代号见表5-38，公差等级代号见表5-39。（6X级仅用于圆锥滚子轴承，0级在轴承代号中不标出。）详见轴承样本手册。一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号代

号含

义

及

示

例C角接触球轴承

公称接触角α＝15º7210C调心滚子轴承

C型

23122CAC角接触球轴承

公称接触角

α＝25º7210ACB角接触球轴承

公称接触角α＝40º7210B圆锥滚子轴承

接触角加大

32310BE加强型（即内部结构设计改进，增大轴承承载能力）

NU207E内部结构代号一、滚动轴承的结构、类型及代号3、滚动轴承的代号公差等级代号代

号含

义

和

示

例/P0公差等级符合标准规定的0级（代号中省略不标）6203/P6公差等级符合标准规定的6级

6203/P6/P6X公差等级符合标准规定的6X级

30210/P6X/P5公差等级符合标准规定的5级

6203/P5/P4公差等级符合标准规定的4级

6203/P4/P2公差等级符合标准规定的2级

6203/P2二、滚动轴承的选择滚动轴承类型选择的原则：1、轴承工作载荷的大小、方向及性质；2、安装轴承的空间尺寸范围；3、对轴承性能的特殊要求或限制，如调心要求、支承刚度要求等；4、高速轴承要考虑轴承的极限转速限制；5、经济性：在类型比较时，经济性往往是一个重要考虑方面。三、滚动轴承的组合结构设计1、滚动轴承的轴向固定为了防止轴承在承受轴向负荷时相对于轴和座孔产生轴向移动，轴承内圈与轴、轴承外圈与座孔必须