揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計盤磨機(jī)傳動裝置設(shè)計【摘 要】齒輪傳動是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動形式。它的主要優(yōu)點是：1、瞬時傳動比恒定、工作平穩(wěn)、傳動準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；2、適用的功率和速度范圍廣，傳動效率高，工作可靠、使用壽命長；3、外輪廓尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器,用于原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間,起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用,在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。減速器與電動機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品。近十幾年來,由于近代計算機(jī)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)械加工精度，加工效率大大提高，從而推動了機(jī)械傳動產(chǎn)品的多樣化，整機(jī)配套的模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致，美觀化。在21世紀(jì)成套機(jī)械裝備中,齒輪仍然是機(jī)械傳動的基本部件。CNC機(jī)床和工藝技術(shù)的發(fā)展,推動了機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計中的電子控制、液壓傳動、齒輪、帶鏈的混合傳動,將成為變速箱設(shè)計中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設(shè)計中的學(xué)科交叉,將成為新型傳動產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢?！娟P(guān)鍵詞】 減速器 軸承 齒輪 機(jī)械傳動The Design of The Plate Mills GearJia GenqinClass of 0601 Machinery ManufacturingAbstract：Wheel gears spreading to move is a the most wide kind of the application spreads to move a form in the modern machine.Its main advantage BE:1、spreads to move to settle, work than in a moment steady, spread to move accurate credibility, can deliver space arbitrarily sport and the motive of the of two stalks；Power and speed scope；2、applies are wide；spreads to move an efficiency high；work is dependable, service life long；3、Outline size outside the is small, structure tightly packed.The wheel gear constituted to；from wheel gear, stalk, bearings and box body decelerates a machine, useding for prime mover and work machine or performance organization of, have already matched to turn soon and deliver a function of turning , the application is extremely extensive in the modern machine. Local deceleration machine much with the wheel gear spread to move, the pole spread to move for lord, but widespread exist power and weight ratio small, or spread to move ratio big but the machine efficiency lead a low problem.There are also many weaknesses on material quality and craft level moreover, the especially large deceleration machines problem is more outstanding, the service life isnt long.The deceleration machine of abroad, with Germany, Denmark and Japan be placed in to lead a position, occupying advantage in the material and the manufacturing craft specially, decelerating the machine work credibility like, service life long.But it spreads to move a form to still take settling stalk wheel gear to spread to move as lord, physical volume and weight problem, dont also resolve likeThe direction which decelerates a machine to is the facing big power and spread to move ratio, small physical volume, high machine efficiency and service life to grow greatly nowadays develops.Decelerating the connecting of machine and electric motor body structure is also the form which expands strongly, and have already produced various structure forms and various products of power model numbers.Be close to ten several in the last yearses, control a technical development because of the modern calculator technique and the number, make the machine process accuracy, process an efficiency to raise consumedly, pushed a machine to spread the diversification of movable property article thus, the mold piece of the whole machine kit turns, standardizing, and shape design the art turn, making product more fine, the beauty turns.Become a set a machine material in 21 centuries medium, the wheel gear is still a machine to spread a dynamic basic parts.CNC tool machine and the craft technical development, pushed a machine to spread to move structure to fly to develop soon.Be spreading to move the electronics control, liquid in the system design to press to spread to move, wheel gear, take the mixture of chain to spread to move, will become become soon a box to design in excellent turn to spread to move a combination of direction.The academics that is in spread move the design crosses, will become new spread a movable property article the important trend of the development.Key words： Reduction gear Bearing gear mechanical drive一、傳動裝置的總體設(shè)計 （一）傳動方案分析1、傳動裝置的布局要求：在分析盤磨機(jī)傳動裝置方案時，首先應(yīng)該滿足機(jī)械設(shè)計的基本要求，此外還要保證工作可靠，傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性能好等，同時應(yīng)注意常用機(jī)械傳動方式的特點及在布局上的要求：（1）帶傳動平穩(wěn)性好，能緩沖吸振，但承載能力小，宜布置在高速級；（2）鏈傳動平穩(wěn)性差，且有沖擊、振動，宜布置在低速級；（3）蝸桿傳動放在高速級時蝸輪材料應(yīng)選用錫青銅，否則可選用鋁鐵青銅；（4）開式齒輪傳動的潤滑條件差，磨損嚴(yán)重，應(yīng)布置在低速級；（5）錐齒輪、斜齒輪宜放在高速級；根據(jù)工作需要，所以，盤磨機(jī)與減速器之間應(yīng)該選用錐齒輪進(jìn)行傳動。 2、傳動系統(tǒng)方案的擬定盤磨機(jī)傳動系統(tǒng)方案如下圖所示：電動機(jī)1聯(lián)軸器2直齒圓柱齒輪減速3聯(lián)軸器5錐齒輪傳動6主軸7盤磨機(jī)4電動機(jī)1通過聯(lián)軸器2將動力傳入直齒圓柱齒輪減速器3，再經(jīng)過直齒圓柱齒輪減速器3通過聯(lián)軸器5將動力傳至錐齒輪6，由錐齒輪6通過主軸7傳送到盤磨機(jī)4上工作。采用兩級圓柱齒輪減速器，由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均，要求軸有較大剛度，應(yīng)此選用展開式。3、確定減速器類型由于兩級圓柱齒輪減速器由三種：直齒、斜齒和人字齒輪，根據(jù)以下工作條件和技術(shù)資料分析，因此選定直齒圓柱齒輪減速器。表1.1 工作條件和技術(shù)資料：工作條件工作期限工作班制載荷性質(zhì)生產(chǎn)方式8年單班制輕微成批生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)主軸轉(zhuǎn)速電動機(jī)功率電動機(jī)轉(zhuǎn)速圓錐齒輪傳動比n=45r/minP=5.5KWn=1500r/mini=3.5動力來源電動機(jī)，三相交流，電壓380/220V其它要求單向運轉(zhuǎn)，總減速比允差5%；體積最小，強(qiáng)度足夠（二）電動機(jī)的選擇電動機(jī)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。應(yīng)按照工作機(jī)的要求，根據(jù)選擇的傳動方案選擇電動機(jī)的類型、容量和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中查出其型號和尺寸。1、電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇電動機(jī)有交流電動機(jī)和直流電動機(jī)之分，一般工廠都采用三相交流電，因而多采用交流電動機(jī)。交流電動機(jī)有異步電動機(jī)和同步電動機(jī)兩類，異步電動機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機(jī)應(yīng)用最多。目前應(yīng)用最廣泛的是Y系列自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、起動性能好、工作可靠、價格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場合。按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動機(jī)。2、確定電動機(jī)的功率由已知條件可知：Pd5.5kW3、確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由已知條件可知：同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min，由附表8.1 Y系列（IP44）電動機(jī)的技術(shù)資料查出有兩種適用的電動機(jī)型號，其技術(shù)參數(shù)及傳動比的比較情況見下表1.2：表1.2 Y電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)方案電動機(jī)型號額定功率電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）Ped/kW同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132S45.515001440傳動裝置的傳動比總傳動比圓錐齒輪兩級齒輪323.59.14根據(jù)電動機(jī)型號，確定電動機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如下表1.3所示：表1.3 電動機(jī)的安裝及外形尺寸中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底腳安裝尺寸AB132475345315216178地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD1238801043（三）總傳動比的確定及分配由選定電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和盤磨機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速nW，可得傳動比為所以 總傳動比i是圓錐齒輪傳動比i3與兩級圓柱齒輪傳動比i0的和。因圓錐齒輪傳動比i33.5，所以兩級圓柱齒輪傳動比對于展開式兩級圓柱齒輪減速器，推薦高速級傳動比i2（1.31.5）i1，又i1i29.14，得：i13.5，i22.6。在分配兩級傳動比時主要應(yīng)考慮以下幾點：（1）兩級傳動的傳動比應(yīng)在推薦的范圍內(nèi)選取。（2）應(yīng)使傳動裝置的結(jié)構(gòu)尺寸較小、重量較輕。但兩級減速器的總中心距和總傳動比相同時，傳動比分配方案不同，減速器的外廓尺寸也不同。（3）應(yīng)使傳動件的尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱、合理，避免互相干涉碰撞。（4）在兩級減速器中，高速級和低速級的大齒輪直徑應(yīng)盡量相近，以利于浸油潤滑。（四）各種運動和動力參數(shù)計算為進(jìn)行傳動件的設(shè)計計算，應(yīng)首先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。一般按由電動機(jī)至絞車機(jī)之間運動傳遞的路線推算各軸的運動和動力參數(shù)。由機(jī)械設(shè)計手冊查得機(jī)械傳動和摩擦副的效率概略值，如下表1.4：表1.4 機(jī)械傳動和摩擦副的效率概略值序號種類效率18級精度的一般圓柱齒輪傳動（油潤滑）0.9728級精度的一般錐齒輪傳動（油潤滑）0.940.973彈性聯(lián)軸器0.990.9954滾子軸承（稀油潤滑）0.98(一對)由表可得：1、2、3、4分別為彈性聯(lián)軸器、齒輪傳動的軸承、直齒圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動。取10.99、20.98、30.97、40.95。1、各軸轉(zhuǎn)速nn01440 r/min2、各軸的輸入功率 軸 PPd125.50.990.98kW5.34kW軸 PP325.340.970.98kW5.07kW軸 PP325.070.970.98kW4.82kW主軸 PP12244.820.990.9820.954.35 kW3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩軸軸軸主軸運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列于下表1.5：表1.5 運動和動力參數(shù) 軸名 參數(shù)軸軸軸主軸轉(zhuǎn)速n/（r/min）輸入功率P/kW輸入轉(zhuǎn)矩T/（Nm）14405.33635.4411.45.071181584.82291454.35923傳動比i效率3.50.972.60.973.50.95二、傳動件和軸的設(shè)計計算（一）錐齒輪傳動設(shè)計計算1、選擇齒輪材料及精度等級小圓錐齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217-255HBS；大圓錐齒輪選用45鋼正火，硬度為169-217HBS。因為是減速器外的錐齒輪，并經(jīng)查表常見機(jī)器中齒輪的精度等級得，錐齒輪應(yīng)選擇8級精度。2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計因兩軸交角=90時，齒面按接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為設(shè)計公式為可求出d1值，先確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：（1）轉(zhuǎn)矩T1 T1=291Nm（2）載荷系數(shù)，查表載荷系數(shù)表取K=1.4（3）齒寬系數(shù)R 一般R=0.250.3，取R=0.3（4）齒數(shù)比u u=i=3.5（5）由表彈性系數(shù)ZE得彈性系數(shù) （6）齒數(shù)z1 小齒輪齒數(shù)z1取10，則大齒輪齒數(shù)z235（7）許用接觸應(yīng)力由接觸疲勞強(qiáng)度極限圖查得Hlim1650MPa， Hlim2580MPa由表安全系數(shù)SH和SF查得安全系數(shù)SH1N160njLh601581（85240）1.58108N2N1/i1.58108/3.54.5107查圖接觸疲勞壽命系數(shù)得ZNT11.1，ZNT21.25由式可得由表錐齒輪的模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m103、主要尺寸計算（1）分度圓錐角29019016=74（2）分度圓直徑dd1m z11010mm100mmd2m z21035mm350mm（3）齒頂圓直徑d a（我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值為h a1，c0.25）齒頂高h(yuǎn) ah amm10d a1d12h a cos11002100.96=119.2mmd a2d22h a cos23502100.27=355.4mm（4）齒根圓直徑d f齒根高h(yuǎn) f（h ac）m1.25 m12.5d f1d12h f cos1100212.50.96=76mmd f2d22h f cos2350212.50.27=343.25mm（5）錐距R（6）齒寬b齒寬b的取值范圍是（0.250.3）R，b=（0.250.3）182=45.554.6，取b=50mm（7）齒頂角a與齒根角fa1a2arctan(ha/R)=arctan(10/182)=3f1f2arctan(hf/R)=arctan(12.5/182)=4（8）齒頂圓錐角aa11+a116+3=19a22+a274+3=77（9）齒根圓錐角ff11-f116-4=12f22-f274-4=704、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核當(dāng)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的校核公式為則校核合格。確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù)：（1）齒形系數(shù)YF由表標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)YF查得：YF13.22，YF22.35。（2）應(yīng)力修正系數(shù)YS由表標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YS查得：YS11.47，YS21.71。（3）許用彎曲應(yīng)力F由圖試驗齒輪的彎曲疲勞極限查得Hlim1210MPa，Hlim2190MPa由表安全系數(shù)SH和SF查得SF1.3，由圖彎曲疲勞壽命系數(shù)YNT查得YNT1YNT21由式F YNTHlim/SF得故所以，齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。5、驗算齒輪的圓周速度v由表常用精度等級齒輪的加工方法可知選8級精度是合適的。（二）直齒圓柱齒輪的傳動設(shè)計1、選擇齒輪材料及精度等級小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220-250HBS；大齒輪選用45鋼正火，硬度為170-210HBS。因為是普通減速器，查表常見機(jī)器中齒輪的精度等級得，直齒圓柱齒輪應(yīng)選擇8級精度。2、按齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可由下式可求出d1值，先確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：（1）轉(zhuǎn)矩T1 T1=1.18105Nmm（2）載荷系數(shù)，查表載荷系數(shù)表取K=1.1（3）齒數(shù)z1和齒寬系數(shù)d小齒輪齒數(shù)z1取25，因i=2.6，則大齒輪齒數(shù)z265，因直齒圓柱齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由表齒寬系數(shù)取齒寬系數(shù)d =1（4）許用接觸應(yīng)力由接觸疲勞強(qiáng)度極限圖查得Hlim1560MPa，Hlim2530MPa由表安全系數(shù)SH和SF查得安全系數(shù)SH1N160njLh60411.41（85240）4.1108N2N1/i4.1108/2.61.58108查圖接觸疲勞壽命系數(shù)得ZNT11.04，ZNT21.13由式可得H 1ZNT1Hlim1/ SH1.04560/1 MPa582.4 MPaH 2ZNT2Hlim2/ SH1.13530/1 MPa598.9MPa故由表漸開線齒輪的模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m33、主要尺寸計算（1）分度圓直徑dd1m z1325mm75mmd2m z2365mm195mm（2）齒寬bb2bdd1175mm75mmb1b25mm80mm（3）標(biāo)準(zhǔn)中心距a（4）齒頂圓直徑da（我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值為h a1，c0.25）齒頂高h(yuǎn) ah amm3mmd a1d12h a7523=81mmd a2d22h a19523=201mm（5）齒根圓直徑df齒根高h(yuǎn) f（h ac）m1.25 m3.75mmd f1d12h f7523.75=67.5mmd f2d22h f19523.75=187.5mm4、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)式則校核合格。確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù)：（1）齒形系數(shù)YF由表標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)YF查得：YF12.65，YF22.29。（2）應(yīng)力修正系數(shù)YS由表標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YS查得：YS11.59，YS21.74。（3）許用彎曲應(yīng)力F由圖試驗齒輪的彎曲疲勞極限查得Hlim1210MPa，Hlim2190MPa由表安全系數(shù)SH和SF查得SF1.3 ，由圖彎曲疲勞壽命系數(shù)YNT查得YNT1YNT21由式F YNTHlim/SF得故則齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。5、驗算齒輪的圓周速度v由表常用精度等級齒輪的加工方法可知選8級精度是適合的。（三）直齒圓柱齒輪的傳動設(shè)計1、選擇齒輪材料及精度等級小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220-250HBS；大齒輪選用45鋼正火，硬度為170-210HBS。因為是普通減速器，查表常見機(jī)器中齒輪的精度等級得，直齒圓柱齒輪應(yīng)選擇8級精度。2、按齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可由下式可求出d1值，先確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：（1）轉(zhuǎn)矩T1 T1=3.54104Nmm（2）載荷系數(shù)，查表載荷系數(shù)表取K=1.1（3）齒數(shù)z1和齒寬系數(shù)d小齒輪齒數(shù)z1取25，又傳動比為3.5，則大齒輪齒數(shù)z288，因直齒圓柱齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由表齒寬系數(shù)取齒寬系數(shù)d =1（4）許用接觸應(yīng)力由接觸疲勞強(qiáng)度極限圖查得Hlim1560MPa，Hlim2530MPa由表安全系數(shù)SH和SF查得安全系數(shù)SH1N160njLh6014401（85240）1.44109N2N1/i1.44108/2.65.54108查圖接觸疲勞壽命系數(shù)得ZNT11，ZNT21.05由式可得H 1ZNT1Hlim1/ SH1560/1 MPa560 MPaH 2ZNT2Hlim2/ SH1.05530/1 MPa556.5 MPa故由表漸開線齒輪的模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m23、主要尺寸計算（1）分度圓直徑dd1m z1225mm50mmd2m z2288mm176mm（2）齒寬bb2bdd1150mm50mmb1b25mm55mm（3）標(biāo)準(zhǔn)中心距a（4）齒頂圓直徑da（我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值為h a1，c0.25）齒頂高h(yuǎn) ah amm2mmd a1d12h a5022=54mmd a2d22h a17622=180mm（5）齒根圓直徑df齒根高h(yuǎn) f（h ac）m1.25 m2.5mmd f1d12h f5022.5=45mmd f2d22h f17622.5=171mm4、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)式，則校核合格。確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù)：（1）齒形系數(shù)YF由表標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)YF查得：YF12.65，YF22.22。（2）應(yīng)力修正系數(shù)YS由表標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YS查得：YS11.59，YS21.78。（3）許用彎曲應(yīng)力F由圖試驗齒輪的彎曲疲勞極限查得Hlim1210MPa，Hlim2190MPa由表安全系數(shù)SH和SF查得SF1.3 ，由圖彎曲疲勞壽命系數(shù)YNT查得YNT1YNT21由式得故則齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。5、驗算齒輪的圓周速度v由表常用精度等級齒輪的加工方法可知選8級精度是適合的。（四）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及低速軸的強(qiáng)度校核1、低速軸的設(shè)計及強(qiáng)度校核（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 軸的常用材料及部分機(jī)械性能查得抗拉強(qiáng)度極限B650MPa，屈服極限S360MPa，-1300MPa，彎曲疲勞極限再由表軸的許用彎曲應(yīng)力得許用彎曲應(yīng)力-1b 60MPa。（2）按扭矩強(qiáng)度估算軸徑根據(jù)表常用材料的值和C值查得C=107118。又由式得：考慮到該軸段上開有鍵槽，故將估算直徑加大3%5%，取為34.238.4mm。由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=35mm（3）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)由于設(shè)計的是兩級減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部的一側(cè)，軸的外伸端安裝錐齒輪。1）確定軸上零件的位置和固定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。參考圖如下圖1-a)，確定齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左端用軸肩（或軸環(huán)）定位，右端用套筒固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵連接。軸承安裝于減速器的另一側(cè)，其軸向用軸肩固定，軸向采用過盈配合固定。2)確定各軸段的直徑如下圖1-a，軸段（外伸端）直徑最小，d6=35mm；考慮到要對安裝在軸段上的錐齒輪進(jìn)行定位，軸段上應(yīng)有軸肩，同時為順利地在軸段上安裝軸承，軸段必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段的直徑d1為40mm；用相同的方法確定軸段、的直徑d2=45mm、d3=55mm，d5=40mm；為了便于拆卸左右軸承，可查出6208型滾動軸承的安裝高度為3.5mm，取d4=47mm。3)確定各軸段的長度齒輪輪轂寬度為75mm，為保證齒輪固定可靠，軸段的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度，取l2=73mm；為保證齒輪端面于箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面于箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的間距，取該間距，取該間距為10mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為18mm），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段l1=37.5mm，查閱有關(guān)的聯(lián)軸器手冊取l6=80mm；根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一定距離的要求，取l5=70mm；由于時兩級圓柱減速器，根據(jù)另一齒輪確定l3=10mm，l4=70mm。4)確定鍵槽的主要尺寸在軸段、上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm，鍵槽寬度按軸段直徑查手冊得到。經(jīng)查表鍵的主要尺寸得到：低速軸上段的鍵槽鍵寬b為10mm，鍵高h(yuǎn)為8mm鍵長L為70mm。低速軸上段的鍵槽鍵寬b為14mm，鍵高h(yuǎn)為9mm鍵長L為60mm。5）選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如倒角、圓角、退刀槽等的尺寸。按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（見圖1-a）（4）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑1）畫出軸的受力圖（圖1-b），將軸上作用力分解為水平面分力和垂直面分力，受力分析如下：圓周力：（d2為齒輪分度圓直徑）徑向力：Fr2= Ft2tan=2985tan20=1086N（標(biāo)準(zhǔn)的法向嚙合角=20）法向力：2）作水平面內(nèi)的彎矩圖（圖1-c）。支點反力為：FHA= 64/190.5Ft2= 64/190.52985N=1003NFHB=Ft2FHA=29851003N=1982N-截面處的彎矩為：M H=1003126.5Nmm=126 880Nmm-截面處的彎矩為：M H=198264Nmm=126 848Nmm3）作垂直面內(nèi)的彎矩圖（圖1-d）支點反力為：FVA=（64/190.5）Fr2- Fn2d2/(2190.5)=（64/190.5）1086 - (3177195)/(2190.5)= -1261N FVB=Fr2-FVA=1086-(-1261)= 2347N-截面左側(cè)彎矩為：M V左= 126.5FVA=126.5(-1261)= -159 517Nmm-截面右側(cè)彎矩為：M V右= 64FVB=642347= 150 208Nmm-截面處的彎矩為：M V= 26.5FVB=26.52347= 62 196Nmm4）作合成彎矩圖（圖1-e）-截面：-截面：5）作轉(zhuǎn)矩圖（圖1-f）T=9.55106P/n= 2.91105Nmm6）求當(dāng)量彎矩因減速器單向運轉(zhuǎn)，故可認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，修正系數(shù)為0.6。-截面：-截面：圖17)確定危險截面及校核強(qiáng)度由圖1可以看出，截面-、-所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎矩M eM e，且軸上還有鍵槽，故截面-可能為危險截面。但由于軸徑d3d2，故也應(yīng)對截面-進(jìn)行校核。-截面：-截面：查表軸的許用彎曲應(yīng)力得-1b=60MPa，滿足e-1b的條件，故設(shè)計的軸有足夠強(qiáng)度，并有一定裕量。（6）修改軸的結(jié)構(gòu)因所設(shè)計軸的強(qiáng)度裕度不大，此軸不必再作修改。2、中間軸的設(shè)計（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 軸的常用材料及部分機(jī)械性能查得抗拉強(qiáng)度極限B650MPa，屈服極限S360MPa，-1300MPa，彎曲疲勞極限再由表軸的許用彎曲應(yīng)力得許用彎曲應(yīng)力-1b 60MPa。（2）按扭矩強(qiáng)度估算軸徑根據(jù)表常用材料的值和C值查得C=107118。又由式得：由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=25mm（3）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)1）確定軸上零件的位置和固定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。確定大齒輪從軸的左端裝入，小齒輪從軸的右端裝入，用軸肩（或軸環(huán)）定位。這樣齒輪在軸上的軸向位置完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵連接。軸承安裝于減速器內(nèi)，其軸向用軸肩固定，軸向采用過盈配合固定。2)確定各軸段的直徑如下圖2，軸段（外伸端）直徑最小，d1=25mm，則d5=d1=25mm；由于小齒輪軸段和大齒輪軸段的直徑為d2=d4=30mm；用相同的方法確定軸段的直徑d3=35mm；為了便于拆卸左右軸承，可查出6205型滾動軸承的安裝高度為3mm。3)確定各軸段的長度由于小齒輪輪轂寬度為80mm，為保證齒輪固定可靠，軸段的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度，取l2=78mm；由于大齒輪輪轂寬度為50mm，為保證齒輪固定可靠，軸段的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度，取l4=48mm；為保證齒輪端面于箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面于箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的間距，取該間距，取該間距為10mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為15mm），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段l1=32mm，用同樣的方法可以確定軸段、為l3=10mm，l5=35mm4)確定鍵槽的主要尺寸在軸段、上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm，鍵槽寬度按軸段直徑查手冊得到。經(jīng)查表鍵的主要尺寸得到：中間軸上段鍵槽鍵寬b為8mm，鍵高h(yuǎn)為7mm，鍵長L為70mm。中間軸上段的鍵槽鍵寬b為8mm，鍵高h(yuǎn)為7mm，鍵長L為40mm。5）選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如倒角、圓角、退刀槽等的尺寸。按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（見圖2）圖23、高速軸的設(shè)計（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表 軸的常用材料及部分機(jī)械性能查得強(qiáng)度極限B650Mpa，再由表軸的許用彎曲應(yīng)力得許用彎曲應(yīng)力-1b 60MPa。（2）按扭矩強(qiáng)度估算軸徑根據(jù)表常用材料的值和C值查得C=107118。又由式得：考慮到該軸段上裝聯(lián)軸器和有鍵槽，故將估算直徑加大3%5%，取為16.518.6mm。由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=18mm（3）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)1）確定軸的固定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。參考圖如下圖3。2)確定各軸段的直徑如下圖3，軸段（外伸端）直徑最小，d1=18mm；考慮到要對安裝在軸段上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段上應(yīng)有軸肩，同時為順利地在軸段上安裝軸承，軸段必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段的直徑為d2=25mm；由于小齒輪的齒頂圓直徑為54mm，即d4=54mm；用相同的方法確定軸段的直徑d6=25mm；為了便于拆卸左右軸承，可查出6205型滾動軸承的安裝高度為3mm，取d3=d5=30mm。3)確定各軸段的長度小齒輪輪轂寬度為55mm，則軸段的長度取l4=55mm；為保證小齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面于箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的間距，根據(jù)高速軸的齒輪與箱體間的距離，取該間距為10mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為15mm），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段l5=15mm,l6=15mm,l3=87.5mm，根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一定距離的要求，取l2=70mm；查閱有關(guān)聯(lián)軸器手冊取l1=40mm。4)確定鍵槽的主要尺寸在軸段上加工出鍵槽，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm，鍵槽寬度按軸段直徑查手冊得到。經(jīng)查表鍵的主要尺寸得到：高速軸上段的鍵槽鍵寬b為6mm，鍵高h(yuǎn)為6mm，鍵長L為30mm。5）選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如倒角、圓角、退刀槽等的尺寸。按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（見圖3）圖3（五）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、直齒圓柱齒輪的設(shè)計由于直齒齒輪的齒頂圓直徑da200mm時，采用實體式結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。齒輪的小齒輪的各部分尺寸見下表（單位：mm）：分度圓直徑d齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn) f齒寬b15022.555齒頂圓直徑d a齒根圓直徑d f中心距a模數(shù)m54451132齒輪的大齒輪的各部分尺寸見下表（單位：mm）：分度圓直徑d齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn) f齒寬b217622.550齒頂圓直徑d a齒根圓直徑d f中心距a模數(shù)m1801711132直齒圓柱齒輪的圖樣如下圖所示：圖42、直齒圓柱齒輪的設(shè)計當(dāng)直齒齒輪的齒頂圓直徑da200mm時，采用實體式結(jié)構(gòu)；當(dāng)直齒齒輪的齒頂圓直徑da=200500mm時，采用腹板式結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)型式的齒輪一般多用鍛鋼制造。齒輪的小齒輪的各部分尺寸見下表（單位：mm）：分度圓直徑d齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn) f齒寬b17533.7580齒頂圓直徑d a齒根圓直徑d f中心距a模數(shù)m8167.51353齒輪的大齒輪的各部分尺寸見下表（單位：mm）：分度圓直徑d齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn) f齒寬b219533.7575齒頂圓直徑d a齒根圓直徑d f中心距a模數(shù)m201187.51353對于大齒輪腹板結(jié)構(gòu)，計算如下：d1=1.6ds=1.645mm=72mmD1= da(1012)mn=201(1012)3=165171mm，取D1=168mmD0=1/2（D1d1）=1/2（16872）mm=120mmd0=0.25（D1d1）=0.25（16872）mm=24mmc=0.3b=0.375mm=22.5mm直齒圓柱齒輪的小齒輪圖樣如下圖所示：圖5直齒圓柱齒輪的大齒輪圖樣如下圖所示：圖6（六）滾動軸承的選擇 根據(jù)安裝軸承的直徑和安裝尺寸B的大小來選擇軸承代號，而B的大小由軸承與減速器連接的結(jié)構(gòu)來確定。并經(jīng)查表10.1深溝球軸承得：高速軸兩端選擇新標(biāo)準(zhǔn)的代號為6205的軸承；中間軸兩端選擇新標(biāo)準(zhǔn)的代號為6205的軸承；低速軸兩端選擇新標(biāo)準(zhǔn)的代號為6208的軸承。軸承的示意圖（如圖7）：圖7軸承的基本尺寸如下表：軸承代號基本尺寸/mm安裝尺寸/mmdDBrs minda minDa maxras max620525521513146162084080181.147731（七）聯(lián)軸器的選擇和強(qiáng)度校核 1、聯(lián)軸器的選擇在選擇聯(lián)軸器時，首先應(yīng)根據(jù)工作條件和使用要求確定聯(lián)軸器的類型，然后再根據(jù)聯(lián)軸器所傳遞的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和被連接軸的直徑確定其結(jié)構(gòu)尺寸。型號公稱扭矩/Nm許用轉(zhuǎn)速/（r/min）軸孔直徑（d1、d2）軸孔長度Y型J、J1、Z型鐵鋼mmLL1LHL11607100710016，18423042型號D質(zhì)量/kg轉(zhuǎn)動慣量/kgm2許用補償量徑向Y軸向XmmmmHL19020.00640.150.5因為彈性柱銷聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力大、結(jié)構(gòu)更簡單、耐用性好，用于軸向竄動較大、正反轉(zhuǎn)或啟動頻繁的場合。而彈性套柱銷聯(lián)軸器易磨損、壽命較短，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表彈性柱銷聯(lián)軸器可知蝸桿軸聯(lián)接電動機(jī)選用HL1型號，聯(lián)軸器的基本數(shù)據(jù)如上表：2、聯(lián)軸器的校核聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩可按下式計算：Tc=KT式中T為名義轉(zhuǎn)矩，單位為Nm；Tc為計算轉(zhuǎn)矩，單位為Nm；K為工作情況系數(shù)，由表聯(lián)軸器和離合器的工作情況系數(shù)K得：K=1.4蝸桿軸與電動機(jī)之間的聯(lián)軸器校核名義轉(zhuǎn)矩T=9.48Nm，則Tc=1.49.48Nm=13.27Nm由上表知：額定轉(zhuǎn)矩Tm=160Nm；許用轉(zhuǎn)速n=7100 r/min。又Tc=13.27NmTm=160Nm；n=1400 r/minn=7100 r/min，所以選擇該聯(lián)軸器合適。（八）鍵的選擇和強(qiáng)度校核1、鍵的選擇鍵應(yīng)該選擇平鍵A型，平鍵連接結(jié)構(gòu)簡單、裝卸方便，對中較好，故應(yīng)用很廣泛。根據(jù)軸徑及查表鍵的主要尺寸可得：低速軸段鍵槽鍵寬b為10mm，鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長L為70mm。低速軸段鍵槽鍵寬b為14mm，鍵高h(yuǎn)為9mm，鍵長L為60mm。中間軸段鍵槽鍵寬b為8mm，鍵高h(yuǎn)為7mm，鍵長L為70mm。中間軸段鍵槽鍵寬b為8mm，鍵高h(yuǎn)為7mm，鍵長L為40mm。高速軸段鍵槽鍵寬b為6mm，鍵高h(yuǎn)為6mm，鍵長L為30mm。2、鍵的校核對于鍵的校核，選擇低速軸上段的鍵進(jìn)行校核，其他鍵同樣的原理和步驟進(jìn)行校核。低速軸上段平鍵連接的受力情況（如圖8）：圖8鍵的工作長度l=L-b=70-10=60mm。T為被固定零件傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為Nmm；T=2.91105Nmm。由于鍵載荷性質(zhì)為輕微沖擊，經(jīng)查表鍵連接的許用應(yīng)力得：鍵連接中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力jy=100120MPa；又因此，選用該鍵是合適的。三、減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）軸、滾動軸承的組合設(shè)計1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的強(qiáng)度與工作應(yīng)力的大小和性質(zhì)有關(guān)。因此在選擇軸的結(jié)構(gòu)形狀時應(yīng)注意以下幾個方面：（1）使軸的形狀接近于等強(qiáng)度條件，以充分利用材料承載能力；（2）盡量避免各軸段剖面突然改變以降低局部應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度；（3）改變軸上零件的布置，有時可以減小軸上的載荷；（4）改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)也可以減小軸上的載荷。同時，零件在軸上的固定要根據(jù)零件的作用來確定。軸與其他零件相配合時，軸頭或軸頸、端面應(yīng)該縮過23mm，以保證軸上零件的壓緊，為了保證零件端面緊靠定位面，軸肩處的圓角半徑R不能太大，應(yīng)使RC或RR，若同一軸的多個軸段上有鍵槽時，為了減少鍵槽加工時的裝夾次數(shù)，各鍵槽在軸同一側(cè)表面線上加工。2、滾動軸承的組合設(shè)計滾動軸承的標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計時只需要選擇軸承的類型和型號，并進(jìn)行軸承的組合設(shè)計即可，軸承類型是根據(jù)載荷大小、方向和極限轉(zhuǎn)速高低、旋轉(zhuǎn)精度、工作條件及經(jīng)濟(jì)性等要求來選擇尺寸大小，由軸承的壽命計算來確定；為使軸正常工作通常采用如下調(diào)整措施：保證滾動軸承應(yīng)有的間隙，軸承底座及壁應(yīng)有足夠的厚度，并用加強(qiáng)肋加強(qiáng)其剛性。軸承的組合設(shè)計包括軸承套圈的軸向固定、軸組件的軸向固定、軸承的預(yù)緊、滾動軸承的配合與裝拆，軸承的潤滑與密封。（二）箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、箱體的結(jié)構(gòu)分析一般絕大多數(shù)中、小型減速器均采用滾動軸承，只有載荷很大，工作條件惡劣，在轉(zhuǎn)速很高的場合才采用滑動軸承。箱體時減速器中的一個重要零件，是被用來支承和固定軸系零件保證傳動零件的正確嚙合，使箱體內(nèi)零件具有良好的潤滑及密封，箱體的形狀較為復(fù)雜，其重量占整個減速器總重量的一半，因此箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計對減速器工作性能，制造工藝，材料消耗很重要及成本有很大影響，設(shè)計時必須全面考慮。減速器根據(jù)其毛坯制造方法和箱體部分等可分為：鑄造箱體和焊接箱體箱體大多數(shù)時鑄造而成，材料多采用灰鑄鐵HT200或HT250，對于重型箱體，為了提高承受振動和沖擊的能力，可采用球墨鑄造或鑄鋼。鑄造箱體剛性好，易切削并可得到合理的復(fù)雜外形，但重量大，適宜用于成批生產(chǎn)。在單件生產(chǎn)中，特別是大型減速器，為了減輕重量和縮短生產(chǎn)周期，箱體常采用Q215或Q235鋼板焊接而成。軸承底座部分用于鑄鋼制成，焊接箱體的壁厚可比鑄造箱體壁厚薄20%30%。為使箱體零件裝卸方便，箱體常制成剖分式，其剖分面常與軸線平面重合，由水平和傾斜兩種，前者加工方便應(yīng)用較多，后者有利于各級齒輪傳動的潤滑，但部分處結(jié)合面加工困難，應(yīng)用較少。2、箱體的結(jié)構(gòu)尺寸名 稱符號計算公式結(jié)果箱座厚度=0.025a+188箱蓋厚度11=0.02a+188箱蓋凸緣厚度b1b=1.5112箱座凸緣厚度bb=1.512箱座底凸緣厚度b2b=2.520地腳螺釘直徑dfdf=0.036a+12M20地腳螺釘數(shù)目na250時，n=44軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1d1=0.75dfM16蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d2d2=（0.50.6）dfM10軸承端蓋螺釘直徑d3d3=（0.40.5）dfM8視孔蓋螺釘直徑d4d4=（0.30.4）dfM6定位銷直徑dd =（0.70.8）d28df，d1，d2至外箱壁的距離C1見表凸臺及凸緣的結(jié)構(gòu)尺寸262216df，d1，d2至凸緣邊緣距離C2見表凸臺及凸緣的結(jié)構(gòu)尺寸242014軸承旁凸臺半徑R1R1=C220外箱壁至軸承座端面的距離l1l1= C1+ C2+（510）48齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離11>1.215齒輪端面與內(nèi)箱壁距離22>10箱蓋，箱座肋厚m1、mm1=0.851；m=0.8577軸承端蓋外徑D2D2=D+(55.5)d3120（低速軸）92（中間軸）92（高速軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離SSD2120（低速軸）92（中間軸）92（高速軸）（三）減速器的附件結(jié)構(gòu)設(shè)計1、通氣器通氣器的結(jié)構(gòu)不僅要由通氣能力，而且還要有能防止灰塵進(jìn)入箱體內(nèi)；故通氣孔不僅要直通頂端，較完善的通氣器內(nèi)部做成各種曲路，并有金屬網(wǎng)，以減少灰塵隨空氣吸入箱體，通氣器選擇通氣帽式的，并選用d為M271.5的通氣器。通氣器的各部分尺寸如下表：dD1BhHD2M271.51530154536H1aKb3264108h1b1D3D4L226321832圖92、油標(biāo)油標(biāo)的作用是觀察箱體內(nèi)油面的高度，它設(shè)置在便于檢查及油面穩(wěn)定之處。常用的油標(biāo)有圓形油標(biāo)、長形油標(biāo)、管狀油標(biāo)和桿式油標(biāo)等。一般多用帶有螺紋的桿式油標(biāo)。采用桿式油標(biāo)時，應(yīng)使箱座油標(biāo)座孔的傾斜位置便于加工和使用，油標(biāo)安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油標(biāo)座孔而溢出。油標(biāo)的各部分尺寸如下表：dd1d2d3hM16416635abcDD112852622油標(biāo)樣圖（如圖10）圖103、放油螺塞放油孔應(yīng)設(shè)在箱座底面的最低處，常將箱體的內(nèi)底面設(shè)計成放油孔方向傾斜11.5，并在其附近做成一小凹坑，以便攻絲及油污的匯集和排放。根據(jù)減速器箱體結(jié)構(gòu)選擇六角螺塞M10，其尺寸如下表：dd1De